O documento discute os benefícios da organização Profibus/PROFINET International, que promove a adoção da tecnologia Ethernet Industrial. A organização conta com associações regionais em diversos países e laboratórios de teste para certificação. O uso de Ethernet Industrial proporciona uma estrutura de rede uniformizada que reduz interfaces e facilita a engenharia em toda a planta, aproveitando vantagens da Internet nas áreas de produção.

2. Conteúdo 1. Motivação e história
2. Benefícios conceituais
3. Vantagens na prática
4. Visão

3. A Organização da
Profibus/PROFINET International
Belgium Germany & Austria Norway
RPA, PICC RPA, PICC, PITC, PITL RPA, PICC, PITC
Denmark Ireland Spain Czech Rep.
RPA RPA, PICC, PITC RPA, PICC RPA, PICC, PITL
Finland Italy Sweden Poland
RPA RPA, PICC RPA, PICC RPA, PICC
France Netherlands Switzerland Russia
RPA, PICC,PITC RPA, PICC, PITC, PITL RPA, PICC, PITC RPA
Slovakia
UK RPA
RPA, PICC, PITC
E. Europe
W. Europe China
RPA, PICC, PITL
India
Asia RPA, PICC
Americas Japan
RPA, PICC, PITL
Korea
RPA, PICC
Brazil Middle-East
RPA, PICC RPA
Chile South-East-Asia
PICC RPA, PICC
USA
Southern Africa Australia / New Zealand
RPA, PICC, PITC
RPA, PICC, PITC RPA, PICC, PITC
PITL
40 Centros de 10 Laboratórios de
27 Associações 18 Centros de
Competência PI Testes PI (PITL) para
Regionais PI (RPA) Treinamento PI (PITC)
(PICC) testes de certificação

4. Robert Gries Drumond
 Mestre em Engenharia Elétrica pela Technical
University of Hamburg – Alemanha
 8 anos de experiência na Siemens na área de
sistemas de automação industrial
 Na matriz alemã nas áreas de P&D, planejamento de
produção e desenvolvimento de negócios
 Desde 2009 é responsável pelos negócios da Siemens
Factory Automation no Brasil
 Vice-Presidente da Associação Profibus/PROFINET
da Regional Brasil

5. Conteúdo 1. Motivação e história
2. Benefícios conceituais
3. Vantagens na prática
4. Visão

6. Quais os desafios enfrentados hoje pela indústria?
Empresário: “Reduzir o TCO (Total Cost of Ownership -
custo total de propriedade).”
Diretor: “Otimizar o ciclo de vida do
produto.”
Gerente Industrial: “Aumentar a disponibilidade da
planta, ...e a segurança!”
Técnico de Processos: “Reutilização,
otimizar o uso da produção.”
Gerente de Inovacão: “Tornar a produção mais
flexível.”

7. A complexidade de sistemas de automação aumenta:
De funções hard-wired para conceitos de engenharia integrada
Aplicações cada vez mais complexas e demanda
SW
de mais transparência da área de produção:
 Programa de controle dobra a cada 4 anos.
 Antigamente hardware contemplava aprox. 90%
Software
do custo total de automação, futuramente
software contribuirá 80%
Hardware
Hard Isolated Decentral Integrated Digital
Wiring PLC’s architectures architectures Plant
HW
1958 1973 1979 1995 2010 2025

8. A complexidade de sistemas de automação aumenta:
Ethernet Industrial é o backbone de comunicação
Internet
Aplicações cada vez mais complexas
SW
e demanda de mais transparência Ind. Ethernet,
incl. wireless
da área de produção and Safety
Introduction of Fast
Ethernet in office Fast Ethernet is
Software
networks. introduced as
fieldbus.
Optical Industrial
Ethernet
Hardware
1st Industrial Ethernet
Sketch by Bob Metcalfe, who was
bus systems
active in the Xerox Palo Alto Research
Center (PARC) in the early '70s.
Network specification Workgroup 820 IEEE: Integrated Digital
by XEROX
HW
Ethernet V1 architectures Plant
1975 1980 1985 2000 2008 2025

9. Crescimento exponencial da tecnologia de Ethernet
Industrial
 Crescimento anual de
15% até 40% da
tecnologia Ethernet
Industrial
 Evolução muito
superior à época do
surgimento dos
protocolos industriais
baseados em RS-485
(Profibus/PROFINET International: www.profinet.com)

10. Por que usar Ethernet em um ambiente industrial?
Production management
Uma estrutura de rede uniformizada
 Continuidade até o chão de
fábrica
 Redução de interfaces
 Engenharia em qualquer ponto da
planta
Uso das vantagens da TI nas Production Area
áreas de produção
HMI / Control level
 Acesso remoto
 Serviços de Web
 Atualização de Software
Field level
Melhorias em relação aos
sistemas hoje existentes
 Alto desempenho Sensor/
actuator
 Quantidades ilimitadas level
 Operação simples
Denilson Pegaia 2010

11. Topologias de automação convencionais:
Protocolos diferentes dificultam transparência de dados
PG/PC IHM CLP
WLAN
Ethernet
Industrial
CLP Diagnóstico
Dispositivo de campo
Dispositivo de campo
Web/TCP/IP
Dispositivo de campo

12. Um barramento único para todas as suas tarefas
Topologias de automação com Ethernet Industrial (PROFINET)
PG/PC IHM CLP
IWLAN
Ethernet
Industrial
Diagnóstico
Dispositivo
de campo
Controle
de
movimento
  
Acionamento
Web/TCP/IP
 Ponto de
Dispositivo de Acesso Wireless
campo

13. Mercados alvo da tecnologia de Ethernet Industrial:
Todos os segmentos industriais
Factory Motion Process
Automation Control Automation
• Automotive Industry • Wood-, ceramic-, glass • Oil & Gas, Energy
processing machines
• Machine tool industry • Chemicals
• Plastic injection, molding
• Logistic & Transportation & • Pharmaceutical
machines
Material Handling
• Mining & Metal
• Electro Industries • Packaging machines
• Food & Beverage
• Textile Industries • Printing presses
• Water & Waste Recycling

14. Importantes conquistas:
Consórcio formado pelas quatro maiores montadoras alemãs
Em 2004 a AIDA (consórcio formado
pelas quatro maiores montadoras
alemãs) anunciou a adoção e suporte de
Ethernet Industrial (PROFINET) como o
padrão de rede industrial a ser adotado.
• A integração de informações e funções de
Razões segurança,
dadas para
a decisão • A simples interoperabilidade com a base
instalada (PROFIBUS e Interbus)

15. e muitos mais ...

16. Conteúdo 1. Motivação e história
2. Benefícios conceituais
3. Vantagens na prática
4. Visão

17. Diferenças entre a rede industrial e rede de escritório abre
novas oportunidades
Indústria Escritório
Localização Ambiente hostil Escritórios com ar
condicionado
Instalação Pessoal de montagem Especialistas de rede
industrial
Topologia Dependente da planta Estrela
Disponibilidade Interrupções na Faixa aceitável variando
rede < 300 ms de segundos até alguns
minutos
Densidade de dispositivos Baixa, switch’s Alta, switch’s
com poucas portas com muitas portas
Monitoração da rede É parte da supervisão da Feita por pessoa(s)
planta especialmente treinada(s)

18. Topologias de rede: Flexibilidade e confiabilidade
Anel linha
Árvore
Estrela
Grande  Topologia em linha utilizando-se os switches
variedade integrados nos dispositivos
de opções
 Topologias em árvore ou estrela
de
topologia  Redundância em anel, com configuração em tempo real

19. Aproveitando as vantagens da comunicação em Ethernet, sem
risco para a performance da produção industrial
PROFINET
Tempo Real
PC HTTP SNMP Socket RT IRT PROFINET IO-Device
Internet Explorer Dispositivos de campo
TCP / UDP
IP
Ethernet
Sistema de
PC sensores PROFINET
Servidor SNMP/OPC IO-Controller
PLC
Comunicações TCP/IP padrão junto com recursos de comunicação
industrial (tempo real) em conformidade com IEEE 802.3

20. A vantagem do uso de Ethernet Industrial (EI) em comparação com
soluções convencionais: Mais eficiência no equipamento e processo
(ms) 92
Exemplo: Comparação de EI com
PB
max Token rotation or
updating time
60 stations EI
23
typ 37
6 1
DP/1,5MB DP/12MB EI
Redução de custo com a
performance de EI
 Tempo de ciclo mais rápido
 Produção mais rápida
 Redução de protocolos e
Cycle time interfaces
1 – 2 ms
Cycle time  Mesma quantidade de
8 – 10 ms equipamentos ou até mais

21. Dados de segurança e processo na mesma rede – fácil e
econômico
Processo e Segurança Processo e Segurança
em sistemas separados em um único sistema
Standard &
Fail-safe I/O
Safety
relays
Emerg. Emergency
stop stop
Emergency Emergency
stop stop
Standard Fail-safe
Controller
I/O
Standard
PLC
Emergency
Emergency stop
stop
PROFINET w/ PROFIsafe
 Atende às categorias mais altas de segurança
O barramento  Nível de Integridade de Segurança SIL 3 / PL e / Cat. 4
à prova de  Diagnóstico e interface de usuário uniformes
falhas  Reduz o número de modelos, peças e interfaces
 Wireless também

22. Mais eficiência na manutenção e outros serviços com
as ferramentas WEB
On line
alarmes
diagnóstico
Web
Ethernet Industrial
Server
integrado
rede On line
topologia
 Acesso fácil via
processo
Internet-Browser
 Não precisa
ferramenta de Página web
customizada
engenharia
 Diagnóstico de rede
online
 Acesso read/write
de variáveis de
processo

23. Conteúdo 1. Motivação e história
2. Benefícios conceituais
3. Vantagens na prática
4. Visão

24. Integração horizontal e vertical, juntando as áreas do processo
produtivo e da subestação de energia
1) Solução convencional:
3) Solução integrada:
Centro de Controle/Operação Regional
2) Solução com barramento único:
Centro de Controle/Operação Regional
Centro de Controle/Operação Regional
Barreira
SCADA Processo SCADA Energia
Barreira
SCADA integrado para Processo e Energia
CLP 01 CLP 02 Relé Relé
01 02
SCADA Processo SCADA Energia
Profinet / IEC61850 Profinet / IEC61850
Painel de Profinet / IEC61850 Profinet / IEC61850
interligação de
energia
Instrumentação Relé 01
CLP 01
Relé 01 ReléRelé 02
02
CLP 01
Motores/Acionamentos/ Disjuntores Seccionadoras
Disjuntores/Seccionadoras
Processo /Transformadores Instrumentação Acionamentos
Disjuntores Seccionadoras
Transformadores
Instrumentação Acionamentos
Transformadores

25. Estudo de caso real - Alternativa 1:
Sistema de automação convencional
ETHERNET ETHERNET (Plant line)
PLC
HMI
FieldBUS
I/O IP20 FieldBUS
I/O IP67 SafetyBUS
ETHERNET
INVERTER
Rfid
VALVES
SafetyBUS
I/O IP20 safety
I/O IP67 safety
PLC safety
Cabinet
HMI safety
MTBF: Mean Time Between Failure
MTTR: Mean Time To Repair

26. Estudo de caso real - Alternativa 2:
Sistema de automação baseado em Ethernet Industrial (PN)
Ethernet (Plant line)
IMH
Profinet
PLC
Motion + Safety
HMI
I/O IP20
Motion + Safety
PROFINET
I/O IP67
Motion + Safety
INVERTER
SIP
VALVES
IMH
Cabinet IMH
MTBF: Mean Time Between Failure
MTTR: Mean Time To Repair

27. Qual ROI (return on invest) do uso da tecnologia
Industrial Wireless LAN de fato?
Example: Power Trolley Systems Other examples:
Automatic Guided Vehicle Systems
Fator ROI > 2x
Invest. Manut. TCO após 3 Industrial Cranes
típico anual anos
Convencional
(com cabo) 65.000 € 23.000 € 134.000 €
Com IWLAN
80.000 € 6.000 € 98.000 €
Fator ROI > 5x
Δ +10.000 € - 17.000 € -36.000 €
Fator ROI > 3x

28. A eficiência do uso de Ethernet Industrial reduz significadamente o
TCO (Total Cost of Ownership) da sua planta
Cabo único Eficiência (%)
100
energética
Diagnóstico - 40%
Custo de 30
Arquitetura manutenção - 40%
Performance Web
inovadora
60
Confiabilidade Troca rápida Custo de
Diagnóstico 30 - 25%
/estabilidade de equip. operação 18
Design &
Instalação Produção Manutenção - 50% 22
Investimento 40
100 100 100 inicial
20
25
75 40
50
60
50
Planta convencional TCO
Planta otimizada TCO
Redução de custo com
Ethernet Ind. PROFINET
Investimento Custo Custo de
inicial (%) operacional (%)* manutenção (%)* (*) durante tempo inteiro
de operação da planta
Fonte: membro RPA do Brasil, estimativa conservadora

29. A eficiência do uso de Ethernet Industrial reduz significadamente o
TCO (Total Cost of Ownership) da sua planta
Planta convencional TCO
(%) 100 Planta otimizada TCO
- 40% Redução de custo com
Ethernet Ind. PROFINET
Investimento 30
inicial
- 40%
60
30 - 25%
Custo
18
operacional
- 50% 22
Custo de 40
manutenção
20
Fonte: membro RPA do Brasil, estimativa conservadora

30. Conteúdo 1. Motivação e história
2. Benefícios conceituais
3. Vantagens na prática
4. Visão

31. Visão do futuro de automação industrial: Unificação dos dados do
produto e da produção do mesmo na empresa digital
Inteligência e transparência de dados sobre produtos e um ciclo de vida de
produção integrado
 Juntar os mundos virtuais e reais (físico) de planejamento e produção
 Plataforma digital unificando os ciclos de vida de produto e
processo
 Compartilhamento de conhecimento
entre os dois mundos

32. Acelerar o time-to-market: Unificação dos processos
de ciclo de vida do produto e da produção
Produto Produção
(contínuo e discreto)
ontem hoje amanhã
Serial e isolado, sem Processos continuam na maioria Processos integrados e
integração dos sistemas isolados e seriais, com integração um único ciclo de vida
Processo de SW parcial de dados
Plan
Develop
Build
Support
tempo tempo tempo
Further optimization of individual processes Achieving continued time savings of 50%
yielding diminishing marginal returns depends on unifying processes
Com a integração dos processos de ciclo de vida do produto e da produção, o time-
to-market pode ser reduzido em 50%