Nessa figura podemos identificar diferentes aplicações para as tecnologias de comunicação sem fio. Quando se fala em automação industrial sem fio, é fundamental localizar onde está o sinal de rádio.
Há aplicações ponto-a-ponto na instrumentação, ligando os sensores e atuadores aos controladores. Há aplicações ponto-multiponto, com redes de sensores. E há também as aplicações de transferências de grande quantidade de dados, como na rede Ethernet sem fio. Algumas dessas aplicações dependem de controle rigoroso do tempo de tráfego das mensagens, outras são menos exigentes. Ainda na figura 1 podemos ver que a maior ruptura tecnológica do ponto de vista da automação industrial é a instrumentação sem fio.
Os entusiastas da instrumentação wireless proclamam em voz alta as vantagens da redução de custos com instalação, tornando assim as plantas mais lucrativas desde a partida. Por outro lado, há os críticos ferozes, que questionam a segurança e a confiabilidade desse tipo de instrumentação. No meio termo, vemos hoje que a instrumentação sem fio vai bem em praticamente todas as a plicações industriais, exceto naquelas onde há necessidade de altas taxas de comunicação ou tempos de resposta da ordem de ms (< 500 ms). Por exemplo, o controle de uma caldeira dificilmente teria sucesso usando apenas instrumentação sem fio.

Já em um forno, onde as variações de temperatura são necessariamente lentas, seu uso provavelmente teria sucesso. Podemos dizer que o que separa os casos de sucesso na aplicação de wireless dos fracassos é o conhecimento sobre a aplicação e sobre qual é a melhor tecnologia sem fio a ser usada. E isso é bastante comum na automação industrial. Comparando com o mercado de medidores de vazão, é possível encontrar atualmente de 10 a 20 diferentes tecnologias para medição de vazão. A escolha da tecnologia certa para cada aplicação é a chave para o sucesso do projeto.

AUTONOMIA DAS BATERIAS

Esse é um problema que ainda não está totalmente resolvido. Pouco adianta o instrumento funcionar de forma confiável e rápida, mas sua bateria ter que ser trocada todo mês. Em se tratando de equipamentos de campo (transmissores de pressão, temperatura, pH, vazão, etc) a última coisa que o usuário deseja é ficar trocando baterias periodicamente, mesmo porque o instrumento pode estar em um local de difícil acesso (em uma torre de destilação ou próximo a um forno), precisando por vezes até interromper o processo para fazer essa manutenção. Dessa forma, a autonomia é uma das características mais importantes no momento de escolher um instrumento wireless.

O que acontece em geral é que há um compromisso entre a taxa de comunicação e os tempos de acesso com a autonomia da bateria. Muitos equipamentos operam em um estado de “dormência” e só “acordam” para transmitir ou receber em intervalos periódicos, que dependem de cada aplicação. Em geral já há instrumentos à venda que oferecem autonomias de três a cinco anos, transferindo dados a cada 1-5 segundos. Há uma técnica chamada “power scavenging” que permite que o equipamento seja alimentado por um campo magnético gerado por antenas especiais, ou seja, a energia é fornecida pelo próprio RF do ambiente onde o equipamento está imerso. Essa tecnologia já é bastante utilizada em RFID, onde etiquetas ou cartões inteligentes obtêm alimentação para funcionarem ao se aproximarem do campo magnético criado pela antena do leitor. Enquanto estão próximos do leitor, os circuitos permanecem ativos. No caso da instrumentação, a idéia é criar uma zona de alimentação, do tamanho de uma sala, por exemplo. Todos os instrumentos nessa zona seriam alimentados pelo campo magnético. Entretanto, devido às dificuldades técnicas envolvidas, ainda não há aplicações em automação industrial usando essa técnica.

CRESCIMENTO CONSISTENTE

Ainda que as redes sem fio sejam caracterizadas em geral pela rápida implantação e custo efetivo, sua aplicação nos ambientes industriais não tem sido infalível. A grande maioria dos protocolos disponíveis, tanto proprietários quanto padronizados, seja para redes com fio ou redes sem fio, privilegiam a velocidade ao invés da flexibilidade e confiabilidade, características indispensáveis para aplicações de controle e supervisão na indústria. Em um ambiente industrial o requisito de taxa de comunicação não é tão agressivo como as condições de operação (temperatura, umidade, radiação, vibração, interferências eletromagnéticas intermitentes, etc). Dessa forma, os requisitos para confiabilidade, flexibilidade e escalabilidade são tão ou mais importantes que a velocidade de

transmissão. Nos últimos anos, a necessidade de mobilidade e conectividade causou um crescimento vertiginoso dos sistemas sem fio, especialmente aqueles voltados para as redes domésticas e corporativas. Ocorre que a informação que é trocada entre equipamentos em um ambiente industrial é tipicamente formada por pequenos pacotes, compostos por informações numéricas e de estado de operação. Isso é particularmente correto para as indústrias de processos onde a maioria das variáveis é analógica (valor + qualidade). Os equipamentos estão, em geral, expostos a condições extremas de temperatura, umidade, vibração, campos eletromagnéticos e até mesmo podem estar imersos em atmosferas corrosivas ou explosivas. A velocidade de transmissão não precisa ser tão alta como nas redes corporativas, mas a confiabilidade e a alta disponibilidade são essenciais.