Para concluir este projeto com sucesso, você deverá elaborar um relatório técnico dividido em três fases, detalhando as escolhas de infraestrutura, cálculos de desempenho e estratégias de integração.

FASE 1: Infraestrutura e Nível de Campo

Nesta fase, você deve estruturar a base da comunicação dos equipamentos e analisar o desempenho da rede legada.

a) Para o Setor de Mistura, qual deve ser a topologia de rede física adotada para o padrão RS-485? Descreva que tipo de cabo é o mais adequado para evitar interferência eletromagnética neste setor e se é necessário o uso de resistores de terminação.

b) A rede RS-485 do Setor de Mistura foi configurada para operar a uma taxa de transmissão (Baud Rate) de 19.200 bps. O formato do caractere configurado nos equipamentos possui: 1 bit de start, 8 bits de dados, 1 bit de paridade (par) e 1 bit de stop (totalizando 11 bits por caractere/byte). Se o sistema SCADA enviar um quadro (frame) de requisição de leitura Modbus RTU contendo 8 bytes no total, calcule o tempo total de transmissão deste quadro em milissegundos (ms). (Apresente o passo a passo do cálculo).

FASE 2: Convergência, Determinismo e Protocolos

Como temos redes de naturezas diferentes (Serial Modbus RTU e Ethernet PROFINET), elas não "falam" a mesma língua nativamente e possuem desempenhos distintos.

a) Explique qual é a diferença no modelo de troca de dados entre o Modbus RTU (modelo Mestre/Escravo) e o PROFINET (modelo Provider/Consumer ou IO-Controller/IO-Device).

b) Qual equipamento de rede você deve especificar (ex.: Switch, Hub, Gateway, Repetidor) para permitir que os dados do Setor de Mistura (Modbus RTU) sejam lidos pela rede principal Ethernet da fábrica? Justifique sua escolha.

c) O Setor de Usinagem utiliza PROFINET, operando sob o padrão Fast Ethernet a 100 Mbps (100.000.000 bits por segundo). Calcule o tempo teórico (em microssegundos, µs) necessário para transmitir um quadro Ethernet padrão de tamanho máximo, que possui 1518 bytes (1 byte = 8 bits). Compare este resultado com o tempo calculado na Fase 1 e comente brevemente sobre a importância dessa diferença de velocidade para o controle de robôs. (Apresente o passo a passo do cálculo).

FASE 3: Integração IT/OT e IoT Industrial (Indústria 4.0)

Nesta última fase, os dados já estão na rede principal Ethernet e precisam chegar aos sistemas de gestão e à nuvem.

a) Para a comunicação entre os CLPs do chão de fábrica (OT) e o sistema SCADA/ERP (IT), a literatura recomenda fortemente o uso do padrão OPC UA. Cite duas vantagens técnicas de se utilizar o OPC UA nesta integração em vez de tentar ler os dados do CLP diretamente com protocolos proprietários.

b) Para enviar os indicadores para a Nuvem, você decidiu utilizar o protocolo MQTT. Explique como funciona o modelo de comunicação Publish/Subscribe (Publicar/Assinar) e qual é o papel vital do Broker MQTT nessa arquitetura.

Faculdade: Unicesumar