Benefícios da Ethernet-APL hoje e no futuro
Contexto: Ao contrário do sinal de 4 ... 20 mA, interferências de sinal ou desvios são detectados imediatamente, o que aumenta a confiabilidade da medição de processo.
A Ethernet-APL é cerca de 5 % mais caro em termos de hardware do que o Remote-I/O, mas ainda é mais econômico do que a fiação direta tradicional. Em comparação com 4 ... 20 mA ou HART, os custos de hardware são mais altos, mas o APL gera economia nas etapas de engenharia, integração e comissionamento: Alta taxa de transmissão de dados, fiação simplificada e total transparência das informações aceleram os processos e reduzem erros. Essa avaliação é baseada em estudos, análises de custos, projetos-piloto e experiências em instalações reais.
Ganhos de eficiência compensam os custos de aquisição ligeiramente mais altos, enquanto benefícios adicionais como dados padronizados dos dispositivos, recursos avançados de diagnóstico e substituição simplificada de dispositivos a longo prazo.
Concluindo: A Ethernet-APL é economicamente vantajosa – especialmente devido à economia de tempo, menor propensão a falhas e processos mais simples em cooperação com todas as tecnologias consolidadas.
A Ethernet-APL é apoiada por todos os principais fabricantes de sistemas e dispositivos de campo, e está em constante evolução. Diversos projetos-piloto comprovam a ampla aceitação da tecnologia. Para os usuários, isso significa: Dispositivos de diferentes fabricantes funcionam perfeitamente em conjunto, são fáceis de integrar e oferecem disponibilidade a longo prazo
– ideal para
sistemas estáveis e preparados para o futuro.
A padronização garante que os dispositivos possam ser integrados também nas futuras gerações de sistemas centrais de controle e soluções de automação.
A Ethernet-APL é considerado especialmente confiável porque utiliza uma transmissão de dados segura por meio de cabos robustos de dois fios, o que reduz significativamente as interferências de sinal. Mesmo com cabos longos ou em ambientes com alta interferência, a comunicação permanece estável, o que favorece tempos de resposta mais rápidos e permite a realização confiável de manutenções programadas.
Além disso, a consolidada tecnologia Ethernet foi desenvolvida especialmente para atender às exigências da indústria de processos: A segurança intrínseca integrada e a proteção contra atmosferas explosivas garantem o uso seguro mesmo em áreas com risco de explosão.
Integração em plantas existentes e documentação
APL oferece suporte ao reconhecimento automático de dispositivos por meio de arquivos GSDML, servidores web ou funções de backup. O sistema pode configurar automaticamente um dispositivo recém-instalado e assumir os parâmetros existentes. Isso facilita significativamente a substituição de sensores ou atuadores, especialmente em grandes instalações com muitos dispositivos de campo.
Contexto:
Por meio dos três mecanismos a seguir, o sistema reconhece automaticamente qual dispositivo foi conectado, carrega os parâmetros adequados e o integra ao sistema , sem necessidade de reprogramação manual. Isso poupa tempo, reduz erros e é especialmente vantajoso em grandes instalações com muitos dispositivos de campo.
1. Descrição do dispositivo via arquivos GSDML
- Arquivo GSDML: Cada dispositivo APL contém um arquivo XML padronizado que descreve suas características, parâmetros de comunicação e opções de configuração.
- Conexão do dispositivo: Ao ser conectado, o dispositivo transmite seus dados GSDML para o sistema central de controle.
- Integração ao sistema: O sistema de controle lê o arquivo, identifica o dispositivo, reconhece os parâmetros disponíveis e o integra corretamente ao sistema.
2. Servidor web integrado no dispositivo
- Os dispositivos VEGA-APL possuem um servidor web integrado.
- O usuário pode acessar diretamente o dispositivo pelo sistema central de controle, consultar suas características e realizar configurações.
3. Funções de backup e configuração
- O dispositivo transmite as configurações de parâmetros existentes ao sistema central de controle. Os dados transmitidos são armazenados em um banco de dados ou arquivo de projeto, podendo ser restaurados no dispositivo quando necessário.
- Numa troca de dispositivo, esses parâmetros são transferidos automaticamente para o novo aparelho.
A quantidade depende da potência fornecida via Power-over-APL e da distribuição de corrente pelo switch. Normalmente, é possível operar entre 8 e 24 dispositivos por segmento, levando em conta a resistência dos cabos e o orçamento de energia.
Muitos dos cabos de 2 fios podem continuar a ser utilizados. No entanto, é necessário que os sistemas de controle e a infraestrutura de switches sejam compatíveis com a APL.
Contexto: A APL utiliza o mesmo princípio físico de 2 fios que os dispositivos de campo clássicos, mas permite taxas de transmissão de dados mais altas e Power-over-APL. Com isso, em muitos casos, é possível manter a fiação existente, sendo necessário apenas substituir os dispositivos finais ou os switches, sem precisar modernizar toda a instalação.
APL exige comprimentos de cabo, segmentação e topologias definidos. Softwares de planejamento auxiliam na concepção da rede e na simulação de limites de desempenho, demanda de largura de banda e caminhos de diagnóstico de falhas. Com o uso de 2-WISE, o planejamento e a documentação são ainda mais facilitados, pois o fornecimento de energia e a transmissão de dados podem ser representados de forma padronizada por meio de duas linhas.
Segurança, normas e padrões
A Ethernet-APL reduz o número de gateways necessários, já que os dispositivos podem ser integrados diretamente ao nível de controle. Dados relacionados à segurança (Safety) podem ser transmitidos de forma confiável e certificada pela mesma rede. A alta largura de banda de 10 Mbit/s permite que dados de processo, diagnósticos e aplicações IIoT operem em paralelo, sem afetar o sistema de controle. Além disso, redes segmentadas, switches controlados e criptografia contribuem para a segurança cibernética .
Isso significa concretamente: É necessário menos hardware, os processos relacionados à segurança podem ser integrados diretamente à rede e, ao mesmo tempo, os dados de medição e análise podem ser avaliados em paralelo — enquanto a rede permanece protegida contra acessos não autorizados.
Dispositivos APL podem ser utilizados em zonas Ex até zona 0, desde que sejam certificados segundo o princípio 2 wise. No sistema 2 wise, o fornecimento de energia e a transmissão segura de dados são realizados simultaneamente por apenas dois fios, evitando assim a formação de faíscas ou a liberação de energia inadequada em áreas com risco de explosão.
Contexto: As normas de segurança intrínseca (SI), em conjunto com as especificações físicas da Ethernet-APL, garantem o funcionamento seguro dos dispositivos.
Estratégias modernas de manutenção
APL é compatível com PA-DIM e OPC UA. Isso se encaixa no contexto da Indústria 4.0 e da Arquitetura aberta NAMUR (NOA), pois os dados de processo e diagnóstico podem ser disponibilizados de forma transparente para sistemas de controle, plataformas de análise ou aplicações em nuvem.
Contexto: A conformidade com esses padrões garante que dispositivos de diferentes fabricantes sejam interoperáveis e que os dados de diagnóstico possam ser processados uniformemente.
Diagnósticos em tempo real permitem uma manutenção direcionada. Alarmes da recomendação, como a norma NAMUR NE 107 ou transmitidos via PA-DIM podem ser lidos centralmente e processados de forma automatizada. Atualmente, são transmitidos principalmente valores estáticos, como o status do dispositivo ou as condições dos valores medidos, o que permite identificar falhas rapidamente e planejar reparos de forma mais direcionada.
A tendência é evoluir para a manutenção preditiva, na qual os instrumentos podem prever falhas iminentes por meio da análise contínua de dados.
Com a Ethernet-APL, é possível disponibilizar mais informações diretamente do campo, sem a necessidade de gateways adicionais. Isso abre novas possibilidades para uma estratégia de manutenção mais eficiente, com redução de paradas não planejadas e melhor coordenação das intervenções para manutenção.
Se você pretende implementar a APL em seu sistema, é essencial uma preparação adequada. Também a VEGA oferece treinamentos práticos online e presenciais que incluem o tema APL . Você aprenderá não apenas a teoria, mas também o uso prático dos dispositivos de campo da VEGA e das ferramentas de software.
Os seguintes temas são geralmente importantes:
- Fundamentos da tecnologia – Compreensãodas propriedades físicas da APL, transmissão de dados determinística e segmentação de rede.
- Integração em sistemas existentes – Conhecimento sobre como integrar dispositivos de campo APL em sistemas centrais de controle, CLPs e sistemas de gestão de ativos.
- Configuração e diagnóstico de dispositivos – Uso de arquivos GSDML, servidores web, funções de backup e dados de diagnóstico para manutenção e otimização.
- Aspectos de segurança – Proteção contra explosões, segurança de rede e medidas de segurança cibernética.
- Aplicações práticas e boas práticas – Casos de uso em plantas novas e existentes, fluxos de dados paralelos para CLPs e plataformas IIoT, manutenção preditiva.
Digitalização e aplicações IIoT
Com a Ethernet-APL, aplicações IIoT já podem ser implementadas hoje de forma muito mais simples e confiável – em áreas com risco de explosão, já que a Ethernet chega pela primeira vez de forma contínua até o nível dos dispositivos de campo, tornando obsoletas as barreiras de dados, como gateways ou conversores com largura de banda fortemente limitada.
Por meio dessa conexão direta via Ethernet até o nível de campo, é possível implementar aplicações IIoT com, por exemplo, princípios NOA ou com integrações diretas ao sistema de armazenamento em nuvem/gerenciamento de ativos.
Contexto: A APL oferece suporte a múltiplos canais de comunicação simultaneamente, permitindo que tarefas clássicas de controle e a análise/otimização de dados no contexto de IIoT sejam executadas de forma independente.
Exemplo: Um sensor de pressão pode enviar simultaneamente seus valores de medição para o CLP, para tarefas de controle, e para uma plataforma em nuvem para análise e otimização — sem que os processos interfiram entre si.
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