Ligação de máquinas, sistemas de automação e software industrial
A GPLG implementa arquiteturas de comunicação industrial utilizando tecnologias como OPC UA e MQTT para ligar máquinas, PLCs, sensores e sistemas de software.
Concebemos soluções de comunicação adaptadas às necessidades do ambiente industrial, desde a conectividade ao nível das máquinas até à troca de dados entre sistemas de produção e aplicações de nível superior.
Arquiteturas de comunicação industrial
Os ambientes de produção modernos raramente consistem numa única máquina ou num único sistema de automação. Os sistemas precisam de trocar informações de forma fiável em todas as camadas operacionais:
OPC UA para a comunicação industrial
O OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) é uma estrutura de comunicação industrial concebida para a troca fiável e estruturada de informação entre sistemas e dispositivos. Proporciona uma forma padronizada para que as aplicações industriais comuniquem com equipamentos e sistemas de automação.
MQTT para a troca de dados industriais
O MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) é um protocolo de mensagens leve do tipo «publicar/subscrever», concebido para a distribuição eficiente de dados entre dispositivos e software ligados. Ao recorrer a um broker central, elimina a necessidade de manter ligações diretas ponto a ponto entre todos os componentes do sistema.
Tecnologias diferentes para necessidades diferentes
| Característica | OPC UA | MQTT |
|---|---|---|
| Objetivo principal | Comunicação em sistemas industriais | Distribuição de mensagens/dados |
| Modelo de comunicação | Cliente / Servidor | Publicar / Subscrever |
| Ambiente típico | Máquinas, PLCs, SCADA | IoT, computação na periferia e sistemas distribuídos |
| Estrutura de dados | Modelo de informação industrial abrangente | Mensagens curtas |
| Utilização típica | Integração de máquinas/sistemas | Distribuição de dados |
| Arquitetura | Comunicação direta entre sistemas | Comunicação baseada em corretores |
Combinação de OPC UA e MQTT
Conceção da camada de comunicação
A GPLG não se limita a instalar um protocolo. Primeiro, avaliamos os principais requisitos arquitetónicos antes de conceber a infraestrutura de comunicação adequada:
Integração do OPC UA em sistemas industriais
A GPLG implementa a comunicação OPC UA no âmbito de projetos de integração de máquinas e de automação. Dependendo do equipamento, a arquitetura de integração pode envolver os seguintes componentes-chave e fases de execução:
Implementação do MQTT em ambientes industriais
As implementações do MQTT envolvem normalmente:
Dispositivos ou aplicações que publicam informações.
O componente central responsável pela receção e distribuição de mensagens.
Aplicações ou sistemas que recebem informações específicas.
Tópicos
Canais lógicos utilizados para organizar mensagens industriais.
factory/line01/machine03/temperature
factory/line01/machine03/production
factory/line01/machine03/alarm
Esta estrutura permite que a informação seja distribuída sem criar ligações individuais ponto a ponto entre todos os sistemas.
Do sinal da máquina à aplicação de software
Comunicação industrial para máquinas já existentes
Muitos ambientes de produção incluem equipamentos de diferentes fabricantes e gerações.
Uma máquina não tem necessariamente de ser substituída só porque não é compatível com as tecnologias de comunicação modernas.
A GPLG pode avaliar o equipamento existente e determinar como é que a informação pode ser extraída e integrada numa arquitetura de comunicação moderna.
Ligação de sistemas PLC a aplicações de nível superior
O OPC UA proporciona uma camada de comunicação estruturada entre equipamentos controlados por PLC e plataformas de software de nível superior.
Supervisão industrial e intercâmbio de dados
O OPC UA constitui a espinha dorsal fundamental da comunicação, ligando diretamente o equipamento industrial ao software de supervisão.
Ligar os dados industriais às arquiteturas da IoT
O MQTT é particularmente útil quando é necessário distribuir informações industriais de forma eficiente por vários componentes de software ou da Internet das Coisas (IoT).
A comunicação industrial deve ser concebida de forma segura
A conectividade industrial deve ter em conta mais do que apenas a possibilidade de troca de dados. A GPLG analisa fatores-chave de arquitetura e operacionais para garantir uma implementação segura:
- Segmentação de rede — Isolar as redes de controlo críticas dos sistemas da empresa e dos sistemas externos.
- Autenticação — Verificação das identidades de todos os dispositivos, intermediários e sistemas de software que comunicam entre si.
- Controlo de Acesso — Aplicar políticas de privilégios mínimos para limitar as capacidades operacionais de cada sistema.
- Encriptação — Proteger os dados sensíveis em trânsito e em repouso, sempre que necessário.
- Exposição do dispositivo — Minimizar as superfícies de ataque e reforçar a segurança dos equipamentos periféricos contra o acesso não autorizado.
- Segurança dos corretores — Reforçar os centros de mensagens centrais através de políticas e monitorização robustas.
- Permissões do utilizador — Limitar as ações operacionais e administrativas exclusivamente ao pessoal autorizado.
- Vias de comunicação — Auditar e proteger percursos explícitos de dados de ponta a ponta.
- Arquitetura de redes industriais — Conceber uma topologia resiliente adequada a ambientes operacionais.
Antes de implementarmos o protocolo
Em primeiro lugar, avaliamos o ambiente existente em várias dimensões operacionais fundamentais:
- Equipamento existente — Identificação das máquinas, PLCs e controladores instalados.
- Meios de comunicação disponíveis — Avaliar os protocolos e interfaces disponíveis.
- Requisitos relativos aos dados — Definir as informações específicas que é necessário trocar.
- Destino — Determinar para onde os dados devem ser transmitidos.
- Desempenho — Determinação da velocidade e frequência de troca necessárias.
- Arquitetura — Selecionar modelos diretos, baseados em corretores, baseados em «edge» ou híbridos.
Comunicação e Integração Industrial
Onde utilizamos o OPC UA e o MQTT
Comunicação concebida em função da aplicação
Não escolhemos o OPC UA ou o MQTT simplesmente porque são tecnologias amplamente utilizadas. A escolha de cada protocolo é determinada pelas necessidades reais do sistema industrial.
Ligue os seus sistemas industriais
Quer precise de ligar um PLC a um software, integrar maquinaria existente, criar uma arquitetura de IoT industrial ou trocar dados entre vários sistemas industriais, a GPLG pode conceber e implementar a camada de comunicação adequada.