Considerações práticas - Comunicação Digital

Uma consideração principal para redes de controle industrial, onde o monitoramento e controle de processos da vida real muitas vezes devem ocorrer rapidamente e em horários definidos, é o tempo máximo de comunicação garantido de um nó para outro.

Se você está controlando a posição de uma válvula de refrigeração de reator nuclear com uma rede digital, você precisa ser capaz de garantir que o nó de rede da válvula receberá os sinais de posicionamento adequados do computador de controle nos momentos certos. Do contrário, coisas muito ruins podem acontecer!

A capacidade de uma rede de garantir a “taxa de transferência” de dados é chamada de determinismo. Uma rede determinística tem um atraso de tempo máximo garantido para a transferência de dados de um nó para outro, enquanto uma rede não determinística não. O exemplo mais proeminente de uma rede não determinística é a Ethernet, onde os nós contam com circuitos de retardo de tempo aleatórios para reiniciar e tentar novamente a transmissão após uma colisão.

Sendo que a transmissão de dados de um nó pode ser atrasada indefinidamente a partir de uma longa série de reinicializações e novas tentativas após colisões repetidas, não há garantia de que seus dados serão enviados para a rede. Porém, realisticamente, as chances são tão astronomicamente grandes de que tal coisa aconteça que é de pouca preocupação prática em uma rede com carga leve.

Outra consideração importante, especialmente para redes de controle industrial, é a tolerância a falhas de rede:isto é, quão suscetível é a sinalização, topologia e / ou protocolo de uma rede particular a falhas? Já discutimos brevemente alguns dos problemas em torno da topologia, mas o protocolo afeta a confiabilidade da mesma forma. Por exemplo, uma rede Mestre / Escravo, embora seja extremamente determinística (uma coisa boa para controles críticos), é inteiramente dependente do nó mestre para manter tudo funcionando (geralmente uma coisa ruim para controles críticos). Se o nó mestre falhar por qualquer motivo, nenhum dos outros nós será capaz de transmitir quaisquer dados, porque eles nunca receberão suas permissões de slot de tempo atribuídas para fazer isso, e todo o sistema falhará.

Um problema semelhante envolve os sistemas de passagem de token:o que aconteceria se o nó que contém o token falhasse antes de passar o token para o próximo nó? Alguns sistemas de passagem de token abordam essa possibilidade fazendo com que alguns nós designados gerem um novo token se a rede ficar em silêncio por muito tempo.

Isso funciona bem se um nó que contém o token morre, mas causa problemas se parte de uma rede ficar em silêncio porque uma conexão de cabo é desfeita:a parte da rede que fica em silêncio gera seu próprio token após algum tempo, e você essencialmente fica com duas redes menores com um token que é transmitido em cada uma delas para manter a comunicação.

O problema ocorre, no entanto, se a conexão do cabo for reconectada:essas duas redes segmentadas são unidas a uma novamente e agora há dois tokens sendo passados ​​em uma rede, resultando na colisão das transmissões dos nós!

Não existe uma “rede perfeita” para todos os aplicativos. A tarefa do engenheiro e técnico é conhecer a aplicação e conhecer o funcionamento da (s) rede (s) disponível (is). Só então o projeto e a manutenção eficientes do sistema podem se tornar uma realidade.