TRANSFORMAÇÃO DIGITAL 41 COMPARAÇÃO ENTRE PROTOCOLOS A Tabela 1 apresenta uma comparação entre os cinco protocolos mencionados anteriormente, abordando aspetos como o alcance de transmissão, a frequência, a taxa de dados e a segurança. A análise salienta que o Modbus, o Profibus e o Profinet são adequados para redes locais, ao passo que o Ethernet/IP e o OPC-UA são mais apropriados para redes de área alargada, sendo o OPC-UA aquele que oferece um alcance de transmissão ilimitado. De igual modo, o Ethernet/IP e o Profinet apresentam a frequência mais elevada, oscilando entre 1 e 100 MHz, e a taxa de dados mais elevada, com a capacidade de atingir velocidades de até 1 Gbps. Em conjunto, estas características são essenciais no momento de selecionar um protocolo industrial adequado para uma aplicação específica, tendo em conta a dimensão e a complexidade da rede, o número de dispositivos a utilizar e a quantidade de dados a transmitir. A Figura 2 apresenta a distribuição percentual da utilização de protocolos industriais, com base num estudo realizado pela HMS Networks em 2019 [9]. Nesse ano, 59% dos nós recém-instalados corresponderam ao Ethernet industrial, ao passo que os buses de campo representaram 35% da utilização industrial. O Ethernet/ IP destacou-se como o protocolo da rede predominante, abrangendo 15% do total das instalações, ao passo que o Modbus TCP foi utilizado em 4% dos casos. Na categoria de buses de campo, o Profibus DP liderou com uma quota de utilização de 10%. Além disso, registou-se um aumento de 30% na adoção de tecnologias sem fios, atribuído ao rápido progresso da Internet das Coisas (IoT) e ao aumento de dispositivos móveis nos ambientes periféricos. CASO DE UTILIZAÇÃO: INFRAESTRUTURA COM TECNOLOGIAS 'OPEN SOURCE' PARA GESTÃO DE DADOS INDUSTRIAIS No âmbito da deteção de anomalias e da construção de plataformas de monitorização, as ferramentas de código aberto desempenham um papel fundamental. Estas ferramentas não só proporcionam flexibilidade e personalização, como também promovem a colaboração e a transparência no desenvolvimento de soluções tecnológicas. A implementação de plataformas que executem a deteção de anomalias em tempo real é facilitada através da utilização de ferramentas de código aberto, tal como se exemplifica na Figura 3. A arquitetura desta plataforma foi desenvolvida utilizando ferramentas “open source” do ecossistema Apache. Importa salientar que se está a abordar especificamente um fluxo de dados com origem no centro de maquinagem monitorizado e que culmina numa representação visual. Os componentes de software são implementados em diferentes máquinas virtuais, formando uma arquitetura de sistema distribuído. Estas máquinas constituem um cluster Kafka que funciona de forma distribuída, encarregando-se do armazenamento, receção e envio de mensagens entre os seus vários brokers. A gestão e coordenação dos brokers recai sobre o Zookeeper, que também designa um broker para desempenhar o papel de líder. Como se observa na Figura 3, no início do processo é adquirido um conjunto de variáveis de um centro de maquinagem através de OPC-UA, utilizando o software da plataforma como cliente OPC e o PLC do centro como servidor OPC. A frequência de captura do OPC-UA é ajustada para monitorizar PROTOCOLO ALCANCE FREQUÊNCIA VELOCIDADE DE DADOS SEGURANÇA Modbus Local/Redes de área ampla 1–1000 Hz Até 0.1 Mbps Baixa Profibus Local/Redes de área ampla 1–16 MHz Até 12 Mbps Baixa Profinet Local/Redes de área ampla 1–100 MHz Até 1000 Mbps Alta Ethernet/IP Redes de área ampla 1–100 MHz Até 1000 Mbps Média/Alta OPC UA Ilimitado 1-10 kHz Até 100 Mbps Alta Tabela 1. Comparação entre protocolos de comunicação industrial. Figura 2. Utilização de protocolos industriais em 2019.
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