Por fim, começaremos a falar do protocolo PROFINET em si, começarmos pela história desta tecnologia.
O PROFINET (PROcess Fieldbus NETwork) é um protocolo de comunicação industrial aberto baseado no padrão Ethernet, desenvolvido para atender demandas específicas de automação industrial. Em 2024 já havia mais de 69 milhões de dispositivos PROFINET instalados no mundo.
A seguir vamos explorar um pouco da história do PROFINET e entender como ele se tornou um dos principais padrões em comunicação industrial.
História do PROFINET
O PROFINET foi desenvolvido pela PROFIBUS & PROFINET International (PI), uma organização fundada em 1989 para criar e promover padrões abertos de comunicação industrial. A história do PROFINET começa em 2000, quando a necessidade de um protocolo baseado em Ethernet para automação industrial se tornou evidente (uma lacuna deixa pelos protocolos baseados em comunicação serial como o PROFIBUS). A Ethernet industrial oferece maior velocidade, flexibilidade e integração com sistemas de TI e, com o reconhecido crescimento das aplicações em Ethernet, a necessidade pela criação de um protocolo industrial baseado nesta tecnologia aumentou consideravelmente.
Tecnologia Ethernet no ambiente industrial
Mas por que usar a tecnologia Ethernet no ambiente industrial? E aqui vamos trazer algumas características interessantes:
- Convergência com TI: compartilhamento de conhecimento, ferramentas e procedimentos dentro de diversos níveis da indústria;
- Convergência com TI (2): transparência e integração de dados. Configuração, manutenção e gerenciamento centralizados em tecnologia única e centralizada;
- Uso de switches: apresenta vantagem em relação aos barramentos (como RS485) em criar inúmeros segmentos de rede e menores interferências entre si (aprofundaremos este tema adiante);
- Flexibilidade de topologia: em linha, estrela, árvore, anel; via cobre, fibra ótica, sem fio. E a combinação de todas elas. É flexível demais, porém tenha cuidado sempre: no geral, quanto mais simples, menor o risco e mais fácil de manter;
- Maior largura de banda: permite redes maiores e tráfego de mais informações;
- Conectividade sem fio: amplia de forma nativa a capacidade de conexão e permite aplicações mais complexas nas quais cabeamento era inviável;
- Coexistência de inúmeros protocolos: amplia possibilidades de aplicações, diagnósticos, configuração e integração de dados. Não precisamos nos limitar apenas a troca de dados com um Drive e podemos ali ter uma página web para configuração e manutenção.
Mais especificamente no ambiente industrial, temos ainda:
- Tempos de atualização de dispositivos podem ser significativamente melhorados sem prejuízo a outras características (comprimento da rede, número de dispositivos);
- Inúmeras possibilidades de redundância;
- Maior banda: permite mais dispositivos e maiores mensagens;
- Maior capacidade e maior precisão no diagnóstico.
Evolução do PROFINET
O PROFINET passou por várias etapas de desenvolvimento e evolução desde a sua criação. Aqui estão os principais marcos:
- Em 2001 o PROFINET CBA (Componente Based Automation) dá vida e início ao PROFINET. Focado em modularidade permitia comunicação pontual entre máquinas. Esta versão pouco avançou comercialmente na indústria;
- PROFINET V1.0 (2003): A primeira versão do PROFINET IO foi lançada em 2003, fornecendo uma solução baseada em Ethernet para automação industrial. O principal objetivo desta versão era permitir a comunicação entre controladores e dispositivos de campo;
- PROFINET V2.0 (2006): Com o lançamento da versão 2.0, o PROFINET expandiu suas capacidades de comunicação em tempo real (Real-Time – RT) e integrou funções de diagnóstico e configuração avançadas. A tecnologia de comutação (switching) também foi aprimorada para garantir melhor desempenho e confiabilidade;
- PROFINET V2.2 (2007): A versão 2.2 trouxe melhorias na comunicação em tempo real e isócrona (o PROFINET Isochronous Real-Time – IRT), permitindo a sincronização de eventos e troca de dados em alta velocidade com reserva de banda. A integração com sistemas de segurança também foi aprimorada nesta versão;
- PROFINET V2.3 (2010): Esta versão introduziu suporte para dispositivos sem fio e melhorias na detecção e diagnóstico de falhas na rede;
- PROFINET V2.4 (2019): Esta versão introduziu suporte a troca de dados PROFINET utilizando TSN (Time Sensitive Network), incluindo a Conformance Class D.
Principais características do PROFINET
O PROFINET se destaca por suas características técnicas, como:
- Comunicação em tempo real: O PROFINET suporta comunicação em tempo real e isócrona, permitindo a troca de dados em alta velocidade, com precisão e sincronização de eventos;
- Escalabilidade: O PROFINET pode ser adaptado para atender às necessidades específicas de cada aplicação, desde simples sistemas de IO até soluções complexas de automação;
- Integração e convergência com sistemas de TI: O PROFINET permite a integração com sistemas de TI e outros protocolos e sistemas, como SNMP e OPC-UA;
- Diagnóstico e manutenção: O PROFINET oferece ferramentas avançadas de diagnóstico e manutenção, facilitando a identificação de problemas em equipamentos e na rede, desde localização utilizando as topologias quanto o uso de alarmes para solucionar com precisão os mais diversos tipos de problema.
O gráfico no início deste artigo mostra a relevância da tecnologia. Sua rápida adoção e crescimento exponencial confirmam o sucesso da tecnologia PROFINET e deixa claro o futuro. Muito se questiona sobre esta tecnologia para instrumentação e, atualmente, já existem diversas soluções e aplicações reais de PROFINET para instrumentação.
Já que entramos neste tema, fechamos com mais uma tarefa de casa. O PROFINET está provado por A + B para automação de processo e manufatura, mas quando falamos de instrumentação temos demandas e requisitos bem diferentes. A tarefa de casa é conhecer o meio físico Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) e o profile PROFINET PA (que inclusive já oferece certificações como a do INATEL, o CPNE PA).OBS: mas e aquela ferramenta para análise, certificação e monitoramento que já adquirimos? Como fica com o Ethernet-APL? Lembre-se, é um meio físico e não um novo protocolo. O PROFINET trafegará normalmente e permitirá configuração, monitoramento e análise de igual maneira.
