TRANSFORMAÇÃO DIGITAL 43 Na Figura 5 são apresentadas as taxas de amostragem obtidas ao extrair diversas quantidades de variáveis através de cada protocolo. Nesta análise, todas as variáveis adquiridas eram do tipo Float e ocupavam 4 bytes cada uma. Os resultados foram obtidos a partir de cinco medições separadas, em que um equipamento estava diretamente ligado ao centro de maquinagem correspondente, como ilustrado na Figura 4. O Modbus apresentou a taxa de amostragem mais elevada entre os três protocolos, seguido do OPC-UA, ao passo que o Ethernet/IP apresentou o tempo de processamento mais prolongado. É essencial destacar que os testes não envolveram um maior número de variáveis para evitar sobrecarregar o PLC de cada máquina. Para garantir um ótimo desempenho do PLC da máquina, é recomendável ajustar a frequência de aquisição ou o número de variáveis por lote. Utilização da CPU e da RAM A avaliação do impacto dos protocolos de comunicação nos recursos do sistema, especialmente nos atrasos na aquisição de dados, foi efetuada através de uma análise da utilização da CPU e da RAM no equipamento encarregado da captura de dados. O teste consistiu em recuperar lotes de 50 variáveis, utilizando o comando top do Linux durante 2 minutos com todos os recursos ativos. Durante os testes, foi observada uma variação mínima na utilização da CPU e da RAM ao solicitar de 1 a 50 variáveis. Os resultados, apresentados na Tabela 2, indicam níveis relativamente baixos de utilização da CPU e da RAM, o que sugere que o ambiente ETL ou de programação não se torna um estrangulamento. Entre os protocolos avaliados, o Ethernet/IP apresentou o maior consumo de CPU com 45%, enquanto o OPC-UA utilizou a maior quantidade de memória RAM com 37%, atribuível à inclusão de processadores NiFi. Estes resultados sugerem que o desempenho geral da extração de variáveis não é significativamente afetado, uma vez que a utilização da CPU e da RAM se mantém abaixo dos 50% em todos os casos. Em resumo, a Tabela 3 oferece uma visão geral das características proporcionadas pelos protocolos utilizados nas nossas experiências, incluindo a frequência, a complexidade do código e a infraestrutura necessária. Estas informações têm como objetivo ajudar outros especialistas na seleção de um protocolo de comunicação adequado para a sua aplicação específica de IIoT. n Figura 4. Ligação entre máquinas de maquinagem e protocolos de comunicação. Figura 5. Frequências de amostragem de cada protocolo com diferentes quantidades de variáveis extraídas do PLC. Tabela 2. Utilização da CPU e da RAM para lotes de 50 variáveis. PROTOCOLO CONSUMO DE CPU (%) CONSUMO DE RAM (%) Modbus TCP 27% 24% S7 (Ethernet/IP) 45% 26% OPC-UA 18% 37% Tabela 3. Resumo da avaliação dos protocolos. PROTOCOLO FREQUÊNCIA COMPLEXIDADE DO CÓDIGO INFRAESTRUTURA Modbus 500–700 Hz Simples Ambiente Python com a biblioteca pyModbusTCP Ethernet/IP 50–60 Hz Simples Ambiente Python com a biblioteca Snap7 OPC-UA 80–150 Hz Média Ambiente NiFi com processadores de OPC-UA As referências deste artigo estão disponíveis para consulta online aqui: www.interempresas.net/a542832
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