Um número crescente de sistemas de controle industrial está implementando barramentos de campo para controlar mais sensores e atuadores. Como atuadores essenciais em processos de controle de fluidos, os atuadores elétricos são comumente usados em aplicações industriais. Os sistemas de barramento mais frequentemente utilizados para atuadores elétricos incluem Modbus, CAN, Profibus, DeviceNet, Foundation Fieldbus, HART e Ethernet.

Sistemas de barramento comuns para atuadores elétricos:

  • Modbus

  • CAN

  • Profibus

  • DeviceNet

  • Foundation Fieldbus (FF)

  • HARTH

  • Ethernet

Modbus

Em comparação com outras tecnologias de barramento de campo, o Modbus é simples, porém multifuncional. Ele fornece todos os serviços necessários para a automação industrial, como a troca de informações binárias simples, valores analógicos, parâmetros de dispositivos ou dados de diagnóstico.

Para automação industrial e dispositivos como o Profibus, geralmente utiliza-se uma camada física simples e robusta, o RS-485. Com base nessa camada física, o Modbus suporta diversos formatos de telegrama, como Modbus RTU ou Modbus ASCII. O uso da versão Modbus TCP/IP baseada em Ethernet permite a integração vertical com sistemas de automação.

Características:

  • Protocolo simples

  • Adequado para ambientes de automação industrial simples.
    www.modbus.org

CAN (Rede de Área do Controlador)

CAN é um protocolo de comunicação serial padronizado pela ISO e proposto inicialmente pela Bosch em 1986. É amplamente utilizado em eletrônica automotiva, automação industrial, aplicações marítimas, dispositivos médicos e equipamentos industriais.

A rede CAN possui dois protocolos padronizados: ISO11898 para comunicação de alta velocidade (125 Kbps a 1 Mbps) e ISO11519-2 para comunicação de baixa velocidade (abaixo de 125 Kbps). A CAN é altamente confiável e suporta controle multi-mestre, altas velocidades de transmissão e adição flexível de nós.

Características:

  • Controle multi-mestre

  • Velocidade de transmissão rápida

  • Adição de nó flexível

Profibus

PROFIBUS é um padrão de barramento de campo internacional, aberto e independente de dispositivo. Sua velocidade de transmissão varia de 9,6 kbaud a 12 Mbaud. O PROFIBUS é amplamente utilizado em automação industrial, automação de processos industriais e automação predial.

O PROFIBUS consiste em três partes compatíveis:

  • PROFIBUS-DP (Periferia Descentralizada) para comunicação entre sistemas de controle em nível de dispositivo e E/S distribuída.

  • PROFIBUS-PA (Automação de Processos) para conectar sensores e atuadores no mesmo barramento, com padrões de segurança intrínsecos.

  • PROFIBUS-FMS (Especificação de mensagem Fieldbus) para monitoramento em nível de oficina com rede multi-mestre em tempo real.

Características:

  • Arquitetura aberta

  • Confiabilidade

  • Flexibilidade

  • Desempenho em tempo real

DeviceNet

DeviceNet é um barramento de comunicação de baixo custo que conecta dispositivos industriais como chaves fim de curso, sensores, válvulas, partidas de motores e muito mais, eliminando os custos elevados de cabeamento. Ele melhora a comunicação entre os dispositivos e fornece importantes funções de diagnóstico em nível de dispositivo, difíceis de obter com interfaces de E/S tradicionais.

DeviceNet é baseado no protocolo CAN, proporcionando transmissão de dados em tempo real. Suporta comunicação ponto a ponto, multi-mestre ou mestre/escravo, e pode conectar até 64 nós. Suas velocidades de transmissão são de 125 kb/s, 250 kb/s e 500 kb/s.

Características:

  • Comunicação de baixo custo

  • Solução de rede simples

  • Padrão aberto para hardware e software

  • Capacidades de diagnóstico

Foundation Fieldbus (FF)

O Foundation Fieldbus foi projetado especificamente para automação de processos, com o protocolo FF H1 para transmissão em nível de campo. O FF suporta diversas topologias e permite a comunicação direta entre dispositivos quando equipados com um agendador ativo de link (LAS).

Características:

  • Flexibilidade na topologia

  • Suporta controle digital descentralizado

  • Comunicação direta entre dispositivos de campo

  • Baseado em blocos de função padronizados para entrada/saída.

www.fieldcommgroup.org

HART (Transdutor Remoto Endereçável por Rodovia)

O HART utiliza o sinal analógico padrão de 4-20 mA para transmitir dados analógicos e digitais. A comunicação HART modula o sinal adicional sobre o sinal analógico de 4-20 mA, permitindo a transmissão simultânea de sinais digitais e analógicos.

Ele suporta o princípio mestre/escravo e é frequentemente usado em comunicação ponto a ponto.

Características:

  • Utiliza a infraestrutura existente de 4-20 mA.

  • Comunicação digital para parâmetros adicionais e diagnósticos.

  • Compatível com uma ampla gama de dispositivos.
    www.fieldcommgroup.org

Ethernet

Atualmente, o Ethernet clássico tornou-se o principal padrão de rede de dados em ambientes de escritório. "Ethernet Industrial" refere-se a um Ethernet aprimorado que pode ser usado em ambientes de automação industrial.

Características:

  • Transmissão de dados em tempo real e de TI por meio de mídias comuns.

  • Número virtualmente ilimitado de participantes e expansão da rede

  • Topologia escalável e flexível

  • Transferência de dados em alta velocidade, mesmo para grandes volumes de dados.

  • Fácil integração com servidores de rede e interfaces de IoT (ex.: OPC UA)

Protocolos Ethernet industriais como Profinet, Ethernet/IP e Modbus TCP são integrados diretamente em sistemas DCS, garantindo comunicação confiável e fácil acesso a dispositivos de campo.