A ascensão da tecnologia IIoT

Embora o conceito de Internet das Coisas (IoT) já exista há algum tempo, a IoT Industrial (IIoT) tem recebido muita atenção ultimamente devido ao seu rápido crescimento e à promessa de operações otimizadas, produtividade e eficiência em ambientes industriais. E agora, com mais maneiras de conectar dispositivos de IIoT, espera-se que o mercado global de IIoT atinja quase US$ 1 trilhão até 2025.

IoT vs. IIoT

Embora a IIoT seja tecnicamente uma subcategoria do conceito mais amplo de IoT, ela está relacionada principalmente a dispositivos digitais, como medidores, sensores, atuadores e controladores usados em ambientes industriais, criando a base para a automação por meio de tecnologia inteligente, muitas vezes chamada de Indústria 4.0.

Do ponto de vista da rede, os dispositivos de IIoT são normalmente associados a redes de tecnologia operacional (OT) que lidam com dados de monitoramento, controle e supervisão orientados para máquinas via Ethernet industrial. Por outro lado, a IoT tornou-se sinônimo de dispositivos comerciais e de consumo associados a redes de tecnologia da informação (TI) que lidam principalmente com dados orientados para empresas e consumidores via Ethernet comercial. Embora as redes de TI e OT estejam convergindo em termos de compartilhamento de dados para otimizar os processos industriais, ainda existem algumas diferenças fundamentais entre a forma como os dispositivos de IoT e IIoT se comunicam, a quantidade de largura de banda de que precisam e os componentes que usam.

Embora os dispositivos IoT e IIoT utilizem quadros Ethernet para enviar pacotes de dados de e para dispositivos em rede, os dispositivos IIoT exigem uma rede sensível ao tempo (TSN). Diferentemente da Ethernet comercial, que não pode determinar o tempo que um determinado pacote leva para chegar ao seu destino devido à detecção de colisão (ou seja, esperar para transmitir dados quando outro dispositivo também está tentando transmitir), a comunicação entre dispositivos industriais não pode ter o menor atraso e exige mecanismos de priorização e sincronização de tempo por meio de protocolos específicos de Ethernet industrial.

Ao contrário de muitos dispositivos de IoT que exigem taxas de dados de alta velocidade de 1 Gb/s ou mais para transmitir grandes quantidades de dados, como vídeo de alta definição, a maioria dos dispositivos de IIoT é de baixa velocidade e exige apenas taxas de dados inferiores a 100 Mb/s. Muitas aplicações de Ethernet industrial também usam topologias de barramento em que vários dispositivos compartilham um link comum, em comparação com a Ethernet comercial, que quase sempre é configurada em uma topologia em estrela em que cada dispositivo tem seu próprio link. Os dispositivos industriais também costumam exigir comprimentos de link mais longos para atravessar com eficiência espaços de fabricação extensos até locais remotos.

Também é importante observar que os componentes usados para conectar dispositivos de IIoT geralmente precisam ser protegidos contra fatores ambientais adversos, como forças mecânicas (por exemplo, esmagamento e vibração), entrada de líquidos e poeira, problemas químicos ou climáticos (por exemplo, temperatura e solventes corrosivos) e interferência eletromagnética (EMI). É por isso que muitas conexões de dispositivos IIoT exigem cabos e conectividade robustos.

Novas maneiras de se conectar

A tecnologia IIoT está sendo impulsionada, em parte, por aplicativos emergentes que oferecerão benefícios significativos em relação aos protocolos de comunicação fieldbus tradicionais, historicamente usados para dispositivos industriais encontrados em sistemas de controle e automação. Muitos sistemas tradicionais de fieldbus operam em uma ampla gama de mídias com comprimentos e interfaces de conectores variados, que geralmente são proprietários e não são interoperáveis. Isso não só tornou as implantações mais caras e complexas, como também limitou significativamente a capacidade dos dispositivos industriais no nível de E/S de transmitir e compartilhar informações de forma eficaz em redes de TO e TI.

Os aplicativos tradicionais de Ethernet de 4 pares usados em empresas comerciais têm custo proibitivo para conexões de dispositivos IIoT. É por isso que o IEEE desenvolveu os padrões 802.3cg 10BASE-T1L para Ethernet de par único (SPE), que suporta a transmissão Ethernet de 10 Mb/s por meio de cabeamento balanceado de par único até pelo menos 1.000 metros, bem como o fornecimento de energia CC usando IEEE 802.3 power over data lines (PoDL).

O surgimento do SPE fornece essencialmente um aplicativo de comunicação de convergência que resolve a necessidade de oferecer suporte a conexões IIoT de até 10 Mb/s com cabeamento de estilo de categoria não proprietário, além de fornecer uma plataforma de rede comum para a convergência de TI/OT.

Outro aplicativo emergente para conectar dispositivos de IIoT é o Wi-Fi 6/6E de última geração, que oferece taxas de transmissão de dados no mundo real superiores a 5 Gb/s, maior duração da bateria do dispositivo, capacidade de conectar mais dispositivos e segurança aprimorada, o que pode viabilizar a conexão de dispositivos de IIoT sem fio. Isso pode ser extremamente benéfico para a conexão com sensores e dispositivos sem fio localizados em áreas remotas e de difícil acesso do ambiente industrial, bem como dispositivos móveis de IIoT, como os usados para gerenciamento de inventário e rastreamento e monitoramento de ativos. Na verdade, um novo relatório da Guidehouse Insights, intitulado Wi-Fi 6 and the IIoT, examina como a infraestrutura de IIoT e Wi-Fi pode ser usada em instalações industriais e estima que a infraestrutura de Wi-Fi industrial crescerá de US$ 1,7 bilhão em 2021 para US$ 6,9 bilhões em 2030, a uma taxa de crescimento anual composta de 16,8%. Um resumo executivo do relatório está disponível aqui para download gratuito no site da Guidehouse Insights.

Com suas ondas de rádio de frequência mais alta que oferecem velocidades de até 10 Gb/s e latência reduzida, também há muito potencial para que o celular 5G se conecte a dispositivos IIoT, especialmente aqueles usados em aplicações de telemetria distribuída e mineração remota, escavação, rede/subestação inteligente e aplicações ferroviárias e de trânsito. Embora o Wi-Fi seja ideal para dispositivos IIoT sem fio localizados permanentemente dentro de uma estrutura, os sistemas de antenas distribuídas (DAS) podem estender os sinais 5G pelo campus do edifício para oferecer suporte eficaz a comunicações sem fio contínuas para dispositivos IIoT móveis que precisam operar dentro e fora de uma instalação. Por exemplo, considere os sensores que estão sendo usados para monitorar e rastrear as remessas e a temperatura das novas vacinas contra a COVID-19, que devem permanecer a 70 °C negativos para manter a eficácia.

Nós o cobrimos!

À medida que os edifícios e as fábricas se tornam mais inteligentes e eficientes por meio da tecnologia IoT e IIoT, e as redes de TI e TO continuam a convergir, você precisa da infraestrutura certa para dar suporte a tudo isso. Não importa se você está conectando dispositivos à rede de TI ou à rede de TO, em ambientes comerciais ou industriais, o site Siemon tem o sistema de baixa tensão certo para oferecer suporte a conexões diretas SPE e Ethernet com fio de 4 pares para dispositivos, bem como conexões a pontos de acesso Wi-Fi e nós DAS.

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