Fibras Ópticas, uso em Automação Industrial

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31/07/2018

Automação industrial permite às indústrias aumentar sua competição de maneira eficiente no mercado globalizado. As vantagens tecnológicas se faz necessária para alcançar um nível de competição adequado no mercado. Nas indústrias de modo geral, é imprescindível a otimização de processos, recursos, e redução de custos de produção. A necessidade de se ter informações em tempo real  em diversos locais ao mesmo tempo, mostrando resultados confiáveis a cerca do processo de transformação, faz com que as redes de comunicação de dados sejam cada vez mais necessárias e presentes no ambiente industrial. Consequentemente há uma busca constante por técnologia e meios para estabelecer estas comunicações. Com a evolução dos traficos  ópticos, motivadas pela necessidade de aumento da capacidade de tráfego de dados em alta velocidade, tem sido observado um crescente uso da tecnologia de fibras ópticas em ambientes industriais.

FIBRA ÓPTICA - DESCRIÇÃO 

A fibra óptica é um meio de transmissão composto por um filamento extremamente fino e flexível, com a capacidade de transmitir luz. Tal filamento pode apresentar diâmetros variáveis, dependendo da aplicação, desde alguns micrometros até milímetros. O material utilizado em sua composição pode ser feito de vidro, plástico ou outro isolante elétrico que tenha alta resistência ao fluxo de corrente elétrica, mas baixa resistência à propagação da luz. A fibra óptica possui uma estrutura simples, composta por capa protetora ou evestimento, casca e núcleo.

A transmissão é feita por luz na fibra segue o mesmo princípio,independentemente do material utilizado em sua composição, naqual um feixe de luz é lançado em uma extremidade da fibra,e de acordo com as características ópticas do meio, este feixe percorre toda a extensão da fibra através de sucessivas reflexões

A fibra óptica é totalmente imune a interferências eletromagnéticas, o que significa que os dados que trafegam em seu meio não sofrerão perdas ou distorções ao longo da transmissão

Estrutura Básica da fibra Ótica     Estrutura Básica da fibra Ótica 

Reflexões sucessivas dentro da fibra óptica                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               Reflexões sucessivas dentro da fibra óptica

Tipos de fibras: 

As fibras ópticas são geralmente classificadas em função do número de modos guiados. Com base nesta classificação, existem dois tipos de fibras ópticas, a monomodo e a multimodo. A diferença básica entre elas está no diâmetro do seu núcleo. 

Fibra Ótica Monomodo Fibra Ótica monomodo

 Fibra Ótica Multímodo Fibra multimodo

 Revestimento da fibra óptica Revestimento da fibra óptica

 Unidade óptica básica            Unidade óptica básica

 Vantagens da fibra Ótica : Podem-se citar algumas vantagens que a fibra óptica oferece, tais como:
• A fibra óptica apresenta uma perda de potência por quilômetro muito menor do que os sistemas que utilizam cabos coaxiais, guias de ondas, ou transmissão pelo espaço livre.
• A fibra óptica é constituída de vidro altamente transparente, com uma elevada resistência elétrica. Portanto, não necessita ser alterada, ou protegida contra descargas elétricas.
Além do aspecto de segurança no manuseio durante a instalação, manutenção e operação, a fibra é capaz de suportar elevadas diferenças de potencial, sem que forneça riscos ao sistema, operador, ou usuário.
• Sendo um meio altamente isolante, não é possível a indução de corrente elétrica na fibra por quaisquer sinais que estiverem próximos. Isto permite sua instalação em ambientes altamente ruidosos do ponto de vista eletromagnético, sem que isto cause qualquer deterioração na qualidade de sua transmissão.
• O diâmetro externo da fibra óptica é muito menor do que o dos cabos coaxiais convencionais. Mesmo com a adição de camadas de revestimento e proteção, ainda apresenta diâmetros reduzidos. Com isto, resulta em um peso muito menor, maior flexibilidade mecânica, menor espaço para instalação, menor custo de transporte e armazenagem, etc

Desvantagens da fibra Ótica: Algumas desvantagens podem ser citadas abaixo:
• Dificuldades nas emendas e conectores: Frequentemente, os cabos de fibras ópticas necessitam ser emendados para a complementação de um determinado enlace. Isto exige uma tecnologia mais avançada comparada a tradicional aplicada nos cabos com condutores de cobre. O sistema mais comum é o que emprega a máquina de fusão por arco voltaico. Porém, seu custo é bastante elevado. Para a ligação dos conectores, encontram-se dificuldades semelhantes. A mecânica deve ser bastante precisa e o componente tem de dispor de recursos que facilitem o alinhamento correto da fibra.
• Impossibilidade de conduzir corrente elétrica: Como a fibra óptica é constituída de um material isolante, não permite a transmissão de energia elétrica, o que seria interessante para alimentação remota dos equipamentos de campo. 
• Absorção de hidrogênio: Pode ocorrer difusão de moléculas de hidrogênio para o interior da sílica, acarretando alterações em suas características de transmissão, afetadando principalmente a potência do sinal guiado.

INFRA-ESTRUTURA REDES INDUSTRIAIS
São redes de comunicação desenvolvidas para serem utilizadas em um ambiente industrial. Desenvolvidas a partir da necessidade de conectar dispositivos, presentes no meio industrial, com computadores, controladores, CLPs, Valvulas de Controle, e supervisorios  para que fosse possível ler todas as informações geradas durante um processo e também ajudar na tomada de decisão de acordo com a informação recebida. As redes de comunicação industrial são de grande importância para as empresas, pois permitem um compartilhamento de informações de forma segura e em tempo real, o que traz uma série de vantagens como o aperfeiçoamento nos processos de produção, a redução de gastos com perda de matéria-prima e mão de obra, entre outros. 

Rede de estrutura Industrial

Rede de comunicação Estrutura industrial 

Rede Industrial de comunicação Fibra Ótica                    

Rede de Comunicação Estrutura Fibra ótica 

Atualmente existe uma série de redes de comunicações industriais utilizando Fibra Ótica,  sendo utilizadas em diversos níveis de um processo industrial. Dentre elas, as mais comuns são: AS-i, DeviceNet, Profibus-DP-FMS-PA, ProfiNet, CANOpen, ControlNet, Ethernet/IP, Modbus/TCP.