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Communication Gateways
Potencie as comunicações na indústria e infraestruturas
Gateways: Potencie as comunicações na indústria e infraestruturas
Com o auge das comunicações tecnológicas, existe uma diversidade cada vez maior de protocolos que puxam a brasa à sua sardinha, com linguagens específicas criadas consoante o âmbito e a organização. Embora alguém possa considerar a sua existência como a solução para as necessidades particulares de cada empresa, a realidade é que, se não se entenderem com outras linguagens presentes, podem representar um problema.
A riqueza de protocolos não compatíveis, sejam concebidos para utilizações determinadas, como o setor industrial, Smart Building ou Smart Grid, ou adaptados consoante o âmbito, como o MQTT, gera uma segmentação entre os diferentes dispositivos e limita a interoperabilidade. Para além disso, a procura crescente de sistemas inteligentes e eficientes complica ainda mais as coisas, pois estes têm de estar ligados para funcionar como deve ser. É aqui que reside a importância das gateways.
As Gateways, protagonistas da comunicação M2M
As gateways de comunicações, vulgarmente conhecidas como Gateways, são pontos de encontro dos diferentes dispositivos ou redes de uma fábrica ou infraestrutura. A sua principal tarefa é facilitar a troca de dados entre os sistemas que unem, independentemente do protocolo de comunicação de cada um.
Ao contrário do que se possa pensar, destacam-se pela sua capacidade de gerar mais de 300 combinações distintas. O seu papel de protagonista na ligação de múltiplas linguagens para a posterior tomada de decisões ajuda as organizações a otimizar e a melhorar a eficiência e a qualidade de vida dos seus recursos.
Vantagens diferenciais destas soluções
Embora partilhem funções com outras opções de comunicação, como placas de PC ou PLC, destacam-se por acrescentar um elevado grau de independência face ao hardware. É irrelevante quem seja o fabricante do dispositivo: enquanto cumprir as normas, poderá ser integrado noutra rede através de uma gateway. No caso de uma fábrica, por exemplo, podem integrar um robot com outro protocolo totalmente contrário.
E por falar em integração: para além de proporcionarem autonomia aos equipamentos como ninguém, favorecem uma integração simples, uma vez que requerem uma configuração mínima nos dispositivos de controlo como PLC ou BMS. Da mesma forma, estas gateways estão certificadas por diferentes organizações, pelo que asseguram a compatibilidade com as redes em que se integram.
A segurança também não é um problema com as gateways. A partir de um isolamento das redes que comunicam, tanto hardware como software, estes sistemas garantem que apenas se transfere a informação específica para cada situação e entre elementos ligados. Isto não significa, nem muito menos, que o processo se torna mais lento: existem protocolos que permitem uma velocidade de transferência de dados de 10 ms, e inclusive de 2 ms.
Como funcionam as gateways: passo a passo
As gateways não têm muito mistério no que diz respeito ao seu comportamento. São compostas por, pelo menos, duas interfaces formadas, por sua vez, por uma camada física como Ethernet, Série (RS232/422/485) ou CAN Bus, e uma pilha de protocolo como PROFINET, Ethernet/IP, BACNET ou KNX, entre outros. Ambas as interfaces partilham duas buffers para a transferência de informação de uma rede para outra. Vejamos na seguinte imagem:
Atualmente, a maioria dos protocolos deu um passo em frente e mudou a sua camada física série ou proprietária por uma Ethernet: PROFIBUS por PROFINET, Modbus RTU por Modbus TCP, BACnet MS/TP por BACnet IP ou ControlNet para Ethernet/IP. Como se pode observar nos gráficos inferiores, a utilização de Ethernet industrial atingiu 66 % em 2022, acima dos 46 % de 2017.
Áreas onde tirar o máximo partido
Indústria
Se procuramos a automatização nas nossas fábricas, integrar gateways pode ser uma boa forma de começar. Utilizadas para ligar e gerir dispositivos e sensores nestes ambientes, possibilitam a recolha de dados, a monitorização do estado da maquinaria e a tomada de decisões com base em dados em tempo real.
E o que acontece com a IoT industrial? Neste caso, as gateways atuam como
elos de ligação entre dispositivos e sensores IoT, tanto no ambiente industrial como na nuvem. Impulsionam a manutenção preditiva, a otimização da produção e a eficiência operacional, graças à sua capacidade de compilar, processar e transmitir imagens de forma segura.
Smart Cities e Building Automation
Fora de campo, as gateways são também uma boa ferramenta para a gestão do tráfego. Para além de recolher informações dos sensores no momento, são capazes de comunicar com os sinais rodoviários, que muitas vezes dispõem de uma interface série que necessita de uma gateway para se coordenar com o sistema de controlo.
As cidades inteligentes, por outro lado, utilizam gateways para obter dados de sensores em contentores de lixo e otimizar as rotas de recolha de resíduos. Quanto maior for a otimização, menores serão os custos e maior será a eficiência, o que converte as gateways num bom aliado para a transição ecológica.
Outra área de atuação das gateways é a gestão inteligente dos edifícios. A união de protocolos de controlo de imóveis, como BACnet, com sistemas de iluminação, como DMX ou DALI, climatização ou envio de alarmes, permite administrar tudo o que ocorre ou está prestes a ocorrer a partir de um BMS
Assim, as gateways dão origem à automatização de operações como o ajuste da potência da iluminação em função da luz ambiente existente, a temperatura do aquecimento consoante o clima ou o envio de sinais de emergência em caso de catástrofes. Tudo, a partir de um software de última tecnologia que evita um desperdício de energia desnecessário.
Smart Grids (Redes Elétricas Inteligentes)
De novo, voltamos a falar de monitorização e controlo com as gateways. No que se refere às Smart Grids, a recolha de dados de medidores inteligentes, sensores de rede e dispositivos de geração de energia distribuída ajuda as empresas a afinar a supervisão da rede.
Deixando de lado a vigilância, as gateways permitem que exista uma comunicação bidirecional entre os componentes da rede inteligente que assegure um fornecimento elétrico fiável. Além disso, são compatíveis com o padrão industrial VHP READY, baseado em protocolos IEC61850 e IEC60870-5-104, que equilibra a volatilidade da energia renovável nas redes elétricas.
Não há qualquer dúvida de que as gateways soam a futuro em muitos setores. Se nos centrarmos nas Smart Grids, como foi comentado, vemos a importância crescente destas gateways nas Virtual Power Plants. O seu poder integrador impulsiona uma gestão centralizada de sistemas e cadeias de energia distribuídas por todo o mundo.
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