Extranets industriais na automação

25 01 2010

O conceito de Extranet é o prolongamento externo de uma LAN, o que no âmbito da automação se traduz na criação de uma rede entre instalações remotas e um centro de controlo/operação.

Deste modo, é possível ao SCADA central adquirir os valores de cada instalação, usando uma comunicação IP e não uma ligação telefónica obsoleta e lenta. Para tal ser possível é necessário utilizar equipamentos de comunicação industrial que permitam diferentes tipos de ligação (ADSL ou GPRS) e ainda que permitam o acesso do SCADA directamente aos autómatos.

Este texto resulta da experiência adquirida pela eWon e pela Infocontrol, ao longo destes anos de automação baseada em comunicações IP, e do interesse em abrir estas novas tecnologias à automação, seja na indústria ou nos edifícios.

Problemática
A monitorização e/ou vigilância de uma infra-estrutura implica, necessariamente, uma ligação permanente entre os equipamentos de controlo do processo (autómatos) e o SCADA. Por outro lado, se a infra-estrutura tiver mais que um autómato, o correcto funcionamento da instalação poderá implicar a comunicação entre os autómatos. Se estivermos a falar de um sistema não distribuído geograficamente, como os autómatos e o SCADA próximos entre si (por exemplo, no mesmo edifício), esta comunicação nada tem de especial, sendo hoje em dia cada vez mais usual a utilização de redes Ethernet industriais.

O problema surge, no entanto, quando se trata de uma rede de infra-estruturas, mas em que se mantém a filosofia de monitorização e vigilância num SCADA central e a necessidade de comunicação entre autómatos remotos. Um exemplo é a telegestão num sistema de distribuição de água.

A solução tradicional passa por utilização de modems de ligação telefónica ligados a cada autómato remoto e centralmente a utilização de um frontal de comunicações, genericamente um autómato, com diversos modems que gere todas as comunicações e por sua vez está ligado ao SCADA.

Esta solução era a possível no passado, dado as tecnologias de comunicações em nada se compararem com o que existe actualmente. Todavia, nos últimos anos as tecnologias IP, incluindo a Internet, evoluíram bastante, tornando-se fáceis de utilizar, mesmo para quem não seja expert, e com preços muito reduzidos. E ao nível da segurança, a normal preocupação na automação industrial, também houve grandes evoluções, não sendo já mais um motivo de preocupação.

Ligações remotas seguras e permanentes – rede VPN
A conectividade entre as unidades remotas (RTU) e a central com o SCADA pode ser implementada via utilização de routers IP clientes VPN (acrónimo em inglês para Rede Privada Virtual) e um servidor VPN. A Extranet é, assim, uma rede em estrela em que o servidor VPN é instalado no ponto central, mas em que todos estão visíveis entre si.

O servidor VPN, que poderá ser um vulgar PC com uma aplicação a correr ou um hardware específico para o efeito, terá obrigatoriamente um endereço IP público e fixo que esteja permanentemente visível a todos os routers IP, independentemente de terem um modem GPRS ou um ADSL. Já os routers IP não necessitam de um endereço IP público fixo, pois são geridos pelo servidor VPN.

Assim que estabelecida a VPN, toda a informação poderá ser trocada, de forma bidireccional e em simultâneo, entre os routers IP e o servidor VPN. A comunicação é encriptada usando a tecnologia OpenVPN.

Combinação de tecnologias e operadores
E o SCADA ou outros computadores que tenham necessidade de ligação às instalações remotas? Esses computadores funcionarão igualmente como clientes VPN, correndo uma aplicação cliente VPN compatível com o servidor utilizado. À semelhança dos routers IP, estes computadores também não necessitam de um endereço IP fixo.

Desta forma, é possível a criação de uma Extranet Industrial robusta e permanente, sem a necessidade de quaisquer equipamentos/serviços externos de fornecedores de telecomunicações/IT, com excepção do router ADSL com IP fixo ao qual o servidor está interligado.

Consegue-se, assim, uma independência total dos fornecedores de telecomunicações (móveis e ADSL), com a possibilidade de combinação de diferentes tecnologias/operadores – por exemplo, poderemos ter na mesma rede routers IP GPRS com cartão SIM do Operador A, routers IP GPRS com cartão SIM do Operador B e routers IP ADSL do Operador C.

Assim, temos uma Extranet Industrial realmente com características industriais, e não com equipamentos IT de escritório, e evitando os níveis de complexidade IT normalmente associados a routers e servidores VPN.

Solução Extranet com routers eWon: valor acrescentado
Os routers eWon, além de disponibilizarem a ligação via VPN a uma Extranet, possibilitam ainda actuar como gateway para os equipamentos que estejam ligados à porta TCP/IP e/ou à porta série, permitindo que um SCADA central faça a aquisição dos dados desses equipamentos sempre via IP.

Actuando como gateway, os eWons podem ainda ser potentes ferramentas para a implementação de manutenção remota, usando o software de programação do próprio equipamento (autómato), sem necessidade de quaisquer aplicativos adicionais.

Além das características já enunciadas – router GPRS, cliente VPN, gateway Internet -, os eWon apresentam diversas funcionalidades adicionais, optimizadas para aplicações industriais e que não são encontradas nos routers IP standard: arquivo de dados, gestão e notificação de alarmes (SMS, e-mail, put FTP, SNMP trap), interface Web para os autómatos com sinópticos dinâmicos, programação por scripts, entre outros.

Equipamentos para Implementação de Extranet
Router IP/cliente VPN: Ewon 2101 GPRS, Ewon 2104 ADSL, eWon 2005CD
Servidor VPN: Software eSync ou Hardware Endian-for-eWon
Cliente VPN para computador: freeware eCatcher ou Endian Client

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