Switch Industrial: O Dispositivo para a Indústria 4.0

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O switch industrial tem a função de estabelecer a conectividade de rede entre ambientes industriais e aplicações de negócios corporativos. Projetados especialmente para uso industrial, esses tipos de switch são direcionados para aplicações consideradas críticas e por este motivo geralmente são capazes de resistir a temperaturas extremas e condições adversas em uma infinidade de ambientes que abrangem desde o chão da fábrica até o controle de tráfego. Em configurações exigentes, uma característica útil de switch industrial gerenciado é a capacidade de poder definir as configurações para o modo VLAN. Isso possibilita agrupar dispositivos por departamento de trabalho (por exemplo, TI / logística) e isolar o tráfego entre esses grupos para que informações críticas possam fluir sem demora para o local alocado e ao mesmo tempo aumentar o nível de segurança da rede.

Switch Industrial switch industrial tipos

Figura 1 – Tipos de Switch Industrial

1 – Quando e Onde usar Switch Industrial?

Como informado, o switch industrial é projetado especificamente para resistir a temperaturas extremas (-40 a + 85 °), vibrações e choques e ao mesmo tempo permitir uma rede mais segura, econômica e confiável. Esses tipos de switch permitem que a sua rede tenha novas maneiras de rotear dados até mesmo no caso de um ponto específico da rede falhar. Por possuir redundância, ele permite que a rede seja capaz de manter a comunicação ráPIDa e sem interrupção.

Características do Switch Industrial
Opção de MontagemTrilho Din, Painel
AmbienteAmbiente hostil incluindo indústrias, campos de petróleo/gás, veículos/navios militares, segurança, vigilância e muito mais.
Temperatura de OperaçãoExtendida (Ambientes agressivos)
VentilaçãoResfriamento por convecção com pontos de entrada limitados
AlimentaçãoEntrada CC para segurança dentro do painel
Case (Carcaça Externa)Projetado para suportar altos choques e vibrações

 

O switch industrial é adequado para aplicações em que seja necessário:

  • Priorização, particionamento e organização de uma rede confiável e de alta velocidade;
  • Distribuição via rede de vídeos e outros aplicativos corporativos no chão de fábrica;
  • Maximização da disponibilidade de sistemas de controle distribuídos sem que haja comprometimento da qualidade, confiabilidade e segurança;
  • Exigência de uma alta taxa de transferência e tempo curto de resposta em aplicações confidenciais como vídeo e/ou voz misturados com dados trafegando em uma mesma rede que tenha que suportar diferentes aplicações industriais sem a necessidade de uma configuração complexa;
  • Oferecer recursos de segurança avançado que aumente a segurança da rede sem custo adicional;
  • Redução do tempo de inatividade com uma simples troca de switch industrial gerenciável para não gerenciado.

Dentro do contexto de aplicações industriais ou em ambientes hostis, é relevante enfatizar a importância do recurso Power Over Ethernet (PoE). O switch industrial PoE, além de gerenciar o tráfego de dados consegue fornecer energia remotamente a dispositivos, aliviando restrições impostas por pontos limitados de alimentação. Com o swith PoE você consegue centralizar a distribuição de energia e dados em um mesmo cabo. Neste contexto, o switch industrial PoE fornece energia para diferentes tipos de dispositivos abrangendo aplicações de vigilância e segurança, telefones VoIP, tráfego de câmera IP e tráfego de ponto de acesso Wi-Fi. Podem também utilizar fibra para alcance estendido em aplicações como armazéns de distribuição, quiosques de vídeo (gestão a vista), sinalização inteligente e pontos de informações no chão de fábrica. Resumindo, o switch industrial PoE simplifica o uso de dispositivos em áreas remotas, externas e de difícil acesso, podendo economizar de  R$ 2.000 a R$ 4.000 por Access Point (AP).

1 – Switch Gerenciável

O swith gerencíavel é orientado para redundância e possui a função QoS (Quality of Service), que prioriza a largura de banda para subconjuntos de dados, permitindo que mais largura de banda seja alocada pela rede para garantir que os dados sejam recebidos suavemente e sem interrupções utilizando assim o mínimo de largura de banda. O switch gerenciável também possui o SNMP (Simple Network Management Protocol) incorporado e possuem uma interface que permite o comando (CLI) podendo ser acessado via console serial, Telnet e Secure Shell. Esse tipo de switch industrial geralmente pode ser configurado e gerenciado em grupos. O switch gerenciável também fornece protocolos adicionais, como o protocolo RSTP (RaPID Spanning Tree Protocol) que permite caminhos de cabeamento alternativos e evita situações de loop, que geralmente são o motivo para o funcionamento ruim da rede. Um switch gerenciável também oferece recursos de redundância que ajudam a reduzir o tempo de inatividade da rede que não foram planejados. Finalmente este tipo de switch industrial também possui outros recursos poderosos como VLANs, LACP, bem como todos os algoritmos avançados de filtros e multicast necessários atualmente para priorizar, particionar e organizar facilmente uma rede confiável de alta velocidade.

Quando e Onde Aplicar o Switch Gerenciável?

O switch industrial gerenciável é destinado a usuários que exigem um tempo de resposta muito curto na casa de milissegundos. Eles são especialmente adequados para organizações que precisam gerenciar e solucionar problemas de sua rede remotamente com maior segurança permitindo assim que os gerentes de rede atinjam o desempenho e a confiabilidade exigidos na rede.

o switch gerenciável deve ser usado ​​em qualquer rede ou segmento de rede onde o tráfego deve ser monitorado e controlado pois como vimos ele permite o controle completo dos dados, largura de banda e controle de tráfego.

Aplicações Potenciais para Switch Industrial Gerenciável

Indústria: em aplicações que realizam controle e automação de máquinas em que haja tráfego de dados de monitoramento e controle exigindo ao mesmo tempo a necessidade de tráfego de dados de internet e sistemas ERP.

Sistemas inteligentes de transporte (ITS): É o caso quando há uma necessidade de gerenciamento centralizado do tráfego nas regiões metropolitanas de uma cidade. Assim pode ser aplicado uma rede de fibra óptica gigabit usando switch gerenciável ethernet com vários nós espalhados pela região metropolitana atendendo requisitos de longa distância e alta largura de banda.

Monitoramento e Controle: Quando há a necessidade de controle em tempo real entre sensores e atuadores através de rede ethernet conectada a um centro de controle. Pode ser utilizado neste caso uma rede de fibra ótica que permite que os sinais de entrada/saída possam ser transferidos sem investimentos adicionais em infraestrutura.

2 – Switch Não Gerenciável

O switch industrial não gerenciável é um switch básico isento de opções de configuração, gerenciamento ou monitoramento remoto, embora muitos possam ser monitorados e configurados localmente por meio de indicadores LED e chaves DIP. Esses tipos switch industrial são mais baratos e normalmente aplicados ​​em redes pequenas ou onde haja a necessidade de adicionar grupos de trabalho temporários a redes maiores.

O switch industrial não gerenciado é um dispositivo plug and play que não possui a necessidade de uma configuração complexa. Esse switch permite que os dispositivos Ethernet se comuniquem uns com os outros (como um PC ou um CLP) e são fornecidos com uma configuração padrão que não permite mudanças não havendo portanto a possibilidade de priorizar o fluxo de pacotes de dados. Eles podem ser montados em painel elétrico (com trilho DIN) ou em rack e são uma opção menos dispendiosa nos projetos de automação industrial.

Um grande revés em uma aplicação industrial é que eles não suportam o IGMP e o tráfego de multicast é tratado igualmente ao tráfego de transmissão, o que pode sobrecarregar a rede não controlada e levar a lentidão no tráfego. Esse recurso é particularmente importante em redes industriais porque o protocolo Ethernet/IP depende muito do tráfego multicast.

Quando e Onde Aplicar o Switch Industrial Não Gerenciável?

O switch industrial não gerenciável é usado ​​principalmente para conectar dispositivos e periféricos em uma pequena rede autônoma com apenas alguns componentes. Também é adequado para qualquer rede de automação industrial ou comercial que queira simplificar a instalação de pontos de acesso sem fio e câmeras de vigilância baseadas em IP. Eles também são indicados ​​para uso doméstico, pequenas empresas ou para adicionar grupos de trabalho temporários a redes maiores.

É Possível Configurar um Switch Gerenciável como não Gerenciável?

É possível configurar um switch gerenciável e usá-lo normalmente como um switch não gerenciável. Ao operar o switch gerenciável em “Open Mode”, deixamos o mesmo pronto para operar nos padrões da rede em que o mesmo estará inserido, onde todas as portas serão membros da VLAN padrão. As conveniências de comprar um switch gerenciável é que, se você desejar alterar a configuração, você ainda poderá fazer isso e começar a analisar a seção da sua rede que você deseja para suas necessidades específicas de rede.

Aplicações Potenciais para o Switch Industrial Não Gerenciável

Automação e Monitoramento: Projeto e aplicações de automação industrial que exigem supervisão. Ex.: Supervisório monitorando um CLP (Controlador Lógico Programável);

Energia: Aplicações que realizem a transmissão de dados de longa distância para fábricas de grande porte, facilitando a configuração e suporte à transferência de dados em alta velocidade entre máquinas ou na sala de controle central.

Referências

https://www.black-box.at/en-at/page/26221/Resources/Technical-Resources/Black-Box-Explains/lan/the-difference-between-unmanaged-managed-and-websmart-switches

Formado em Engenharia Elétrica pela UNESP (Universidade Estadual Paulista) com Pós Graduação MBA em Gestão de Projetos pela FVG (Fundação Getúlio Vargas) e certificação internacional em Gestão de Projetos pelo PMI (Project Management Institute). Também possui certificação Green Belt em Lean Six Sigma. Atuou na implantação dos pilares de Engenharia de Confiabilidade Operacional e Gestão de Ativos Industriais em grandes empresas como Votorantim Metais (CBA) e Votorantim Cimentos. Como Gerente de Projetos pela Siemens e Citisystems, coordenou vários projetos de automação e redução de custos em empresas como Usiminas, JBS Friboi, Metso, Taesa, Cemig, Aisin, Johnson Controls, Tecsis, Parmalat, entre outras. Possui experiência na implementação de ferramentas Lean Manufacturing em empresas como: Faurecia, ASBG, Aisin Automotive, Honda, Unicharm e Flextronics. Atualmente é Diretor de Projetos na empresa Citisystems e membro do Conselho de Administração da Inova, organização gestora do Parque Tecnológico de Sorocaba.