Analisando a transformação digital que vem ocorrendo no mundo, faz-se necessário garantir uma comunicação segura, confiável e eficiente entre os dispositivos e sistemas utilizados nas operações industriais, e os switches são fundamentais no processo de comunicação industrial. Com os switches gerenciáveis, as organizações podem se beneficiar da transformação digital, por exemplo, com a automação de processos, a coleta e análise de dados em tempo real e a conectividade com dispositivos IoT.
Neste texto, a colaboradora Jaqueline Peres, analista da equipe de Marketing de Produto, fala sobre os principais recursos presentes em switches industriais, aplicações em diferentes setores, além de abordar desafios e soluções para a comunicação entre esses sistemas.
Principais recursos dos switches
A seguir, estão listadas algumas características técnicas dos switches, que podem ser utilizadas de acordo com a necessidade do sistema ou da rede que farão parte.
Gerenciamento: Com seus recursos de gerenciamento avançados, os switches gerenciáveis permitem monitorar e configurar a rede usando suporte a protocolos de gerenciamento (SNMP, por exemplo) e interface web ou linha de comando (CLI).
Segurança: Listas de controle de acesso (ACLs) e autenticação de porta IEEE 802.1X são recursos de segurança oferecidos por interruptores gerenciáveis. É possível criar VLANs (Virtual Local Area Networks), que melhoram o desempenho e a segurança da rede, dividindo-a em vários grupos lógicos.
Velocidades de conexão: dependendo das necessidades da rede, disponibilizam velocidades Fast Ethernet (10/100 Mbps), Gigabit Ethernet (1 Gbps) e 10 Gigabit Ethernet (10 Gbps). Podem suportar vários padrões de Ethernet, como Ethernet IEEE 802.3, Fast Ethernet IEEE 802.3u e Ethernet Gigabit IEEE 802.3ab. Também podem suportar os mais diversos protocolos, como o PROFINET.
Quality of Service (QoS): o recurso é usado para priorizar o tráfego importante na rede, garantindo uma qualidade de serviço adequada para aplicações sensíveis à latência.
PoE (Power over Ethernet): certos interruptores suportam PoE, o que significa que eles podem alimentar os dispositivos conectados por meio de um cabo Ethernet, eliminando a necessidade de fontes de alimentação separadas.
Por serem de uso comum em ambos os ambientes, equipamentos como switches aproximam as redes de TA (Tecnologia da Automação) e TI (Tecnologia da Informação), auxiliam na convergência entre esses dois processos, cruciais para empresas nos dias de hoje.
Aplicações de switches em diferentes setores
Abaixo, alguns exemplos de aplicações utilizando switches:
1. Controle de automação industrial: os interruptores criam redes de controle conectando sensores, atuadores, controladores lógicos programáveis, sistemas de supervisão e controle. Devido a essas redes, processos industriais, como linhas de produção, sistemas de transporte e sistemas de embalagem, podem ser monitorados e controlados com eficiência.
Os switches gerenciáveis são projetados para fazer a comutação de pacotes de dados, examinar os pacotes recebidos e encaminhá-los para a porta correta com base no endereço MAC (Media Access Control) de destino, garantindo assim a transmissão de dados em tempo real.
Além disso, os switches gerenciáveis são, frequentemente, usados para dividir a rede em diferentes VLANs. Isso permite que várias partes do sistema, como níveis de segurança, áreas de produção ou departamentos, sejam separadas e isoladas. Ao evitar tráfego desnecessário e controlar o acesso aos dispositivos, a segmentação melhora a segurança e o desempenho da rede.
2. Redes de câmeras de vigilância: os sistemas de vigilância por vídeo usam switches. Esses sistemas exigem a instalação de várias câmeras para manter a vigilância de áreas importantes, como instalações de produção, armazéns e áreas de segurança. Em situações como essa, os switches PoE são muito usados, porque fornecem energia às câmeras por meio de um cabo de rede, o que torna a instalação mais fácil e reduz a necessidade de fontes de alimentação separadas. Ao usar o recurso QoS, os interruptores permitem que os pacotes de dados mais significativos, como comandos de controle em tempo real, sejam tratados com prioridade e transmitidos com baixa latência para um sistema de gerenciamento de vídeo central, o que facilita a visualização e gravação de imagens.
3. Máquinas: Os interruptores são essenciais para processos industriais, porque conectam sistemas essenciais e permitem o monitoramento remoto de equipamentos, reduzindo custos e aumentando o tempo de produção. A arquitetura a seguir mostra como os switches conectam quatro tanques. Um gateway IoT conecta os quatro tanques a uma sala de controle e permite acesso remoto por meio de um VPN.
Desafios e soluções para a comunicação entre sistemas
Ao fazer a comunicação entre sistemas muitos profissionais, enfrentam diversos desafios. Abaixo, alguns dos principais problemas utilizando switches, bem como algumas soluções:
Configuração incorreta dos switches: pode levar a problemas de conectividade, pois se as portas dos switches não estiverem configuradas corretamente, os dispositivos conectados a elas podem não conseguir se comunicar adequadamente. Um exemplo é quando há a necessidade de um determinado MAC Address acessar determinada porta – as configurações corretas são necessárias para que não haja problemas.
Conflitos de endereço IP: podem ocorrer se equipamentos na rede tiverem sido configurados com o mesmo endereço IP, o que pode resultar em falhas na comunicação. É essencial configurar corretamente os endereços IPs dos dispositivos conectados aos switches para evitar esse tipo de contratempo.
Loop de rede: acontece quando existem diversas conexões redundantes entre os switches, causando alguns problemas, como congestionamento da rede, tempestades de broadcast e diminuição do desempenho. A fim de evitar loops, é comum fazer uso de protocolos de spanning tree, como o Spanning Tree Protocol (STP), que bloqueia as portas redundantes e mantém apenas um único caminho ativo entre os switches.
Tempestade de Broadcast: ocorre quando há uma alta taxa de tráfego de broadcast na rede. Pode ocorrer se um equipamento na rede enviar uma transmissão broadcast para todos os dispositivos conectados ao switch, e se eles responderem com mais broadcasts, gerando assim um ciclo vicioso. Isso consome largura de banda e pode levar a um desempenho lento da rede. Para lidar com esse problema, é importante implementar práticas de gerenciamento adequadas na rede, como a segmentação da rede em sub-redes menores (VLANs), limitação do tráfego de broadcast por meio de configurações de rede adequadas e implementação de mecanismos de controle de broadcast, como o STP em redes Ethernet.
Falhas físicas: como cabos danificados, conectores soltos ou portas defeituosas nos switches podem impedir a comunicação entre os sistemas. É importante fazer verificações regulares, a fim de identificar e resolver problemas físicos.
Já os switches não gerenciáveis são projetados para que não haja necessidade de configurações, normalmente operam no modo plug-and-plug, ou seja, são configurados automaticamente a partir do momento que são conectados à rede. São bem utilizados em redes domésticas, pequenas empresas ou em ambientes onde não se faz necessário um alto nível de gerenciamento.
Comunicação veloz e robusta com os produtos Connect
A Série Connect de switches industriais da Altus conta com diversos modelos de equipamentos que podem ser utilizados em várias aplicações dos diferentes segmentos da indústria, conectando Controladores Programáveis (CPs), Interfaces Homem-Máquina (IHMs), Inversores de Frequência e estações de supervisão.
Com seus recursos avançados de gerenciamento, garantem disponibilidade para sua rede e, por possuírem um design robusto e com grau de proteção IP30, podem ser utilizados em ambientes hostis, como: caixas de controle de máquinas e subestações de energia elétrica.
