Há vários fatores motivadores para o surgimento da Ethernet Industrial e sua utilização no chão de fábrica. Porém, talvez o principal deles seja a falta de uma padronização para as atuais redes industriais existentes no mercado. DeviceNet, ControlNet, Profibus, Fieldbus Foundation, Interbus são alguns exemplos de redes industriais utilizadas em automação de processos industriais.

A falta de padronização não permite que haja interoperabilidade entre as diferentes redes, ou seja, não há possibilidade comunicação direta entre estas. Desta forma, um usuário que possua, em sua fábrica, duas ou mais redes industriais, tem dificuldades para intercambiar informações de uma rede para outra, além do custo adicional para aquisição de peças e cabos sobressalentes, softwares de configuração/manutenção e treinamentos para seus técnicos para cada rede existente.

Além do mais, devido à grande competitividade entre as empresas, cada vez mais, existe uma necessidade imediata por informações confiáveis e em tempo real para orientar a tomada de decisão de operadores, gerentes e diretores. Dentro deste contexto, é importante que os sistemas de automação da fábrica e, portanto, as redes industriais que fazem parte desta, sejam totalmente integrados de modo a facilitar a coleta, armazenamento e interface das informações com os sistemas corporativos, tais como, o ERP (Enterprise Resource Planning), cujo produto mais conhecido é o SAP.

Como vimos em artigos anteriores, uma tentativa de padronização foi conduzida pelo IEC (International Electrotechnical Commission) entre 1985 e 2000. A norma internacional para redes Fieldbus (Fieldbus é como o IEC denomina, genericamente, as redes industriais) foi chamada de IEC 61158. Os grandes fabricantes de automação e redes industriais exerceram grande pressão política sobre o comitê técnico responsável pela elaboração da norma, pois cada um desejava que sua rede fosse eleita como único padrão internacional.

Ao ceder às pressões políticas dos fabricantes, o comitê adotou oito diferentes “padrões” não compatíveis entre si: Fieldbus Foundation, ControlNet, Profibus, P-Net, Fieldbus Foundation HSE - High Speed Ethernet, SwiftNet, WorldFip e Interbus. Desta forma, em termos práticos, a norma IEC 61158 não tem utilidade. Voltou-se à estaca zero. Este cenário de pressões políticas e disputas entre os fabricantes ficou conhecida na literatura acadêmica como “Fieldbus War”.

Simultaneamente a esses fatos, ocorreu um processo de crescente utilização de tecnologias de TI (Tecnologia da Informação) no chão de fábrica. O uso de microcomputadores e seus sistemas operacionais, principalmente os da Microsoft (DOS e, depois, o Windows) iniciou-se em meados da década de 80 e se disseminou em poucos anos pelo chão de fábrica. Atualmente, com a crescente demanda por novas ferramentas e necessidade de integração dos sistemas de automação com os sistemas ERP, é quase impensável a não utilização de tecnologias de TI no chão de fábrica.

Dentro deste processo de convergência da automação industrial com as tecnologias de TI, era natural que se especulasse a utilização da rede de comunicação usada pela área de TI, a Ethernet, como uma opção às redes industriais existentes. Várias vantagens podem ser apontadas: o hardware da Ethernet é barato, devido a larga produção em escala; grande aceitação e popularidade da sua tecnologia; grande disponibilidade de técnicos treinados e oferta de suporte técnico; taxas de transmissão cada vez mais elevadas: 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps e, em breve, 10 Gbps.

Porém, existem críticas quanto ao seu emprego em automação e controle de processos industriais, principalmente em relação à falta de determinismo do protocolo de acesso da Ethernet, chamado de CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Colision Detection). Todavia, como vimos em artigos anteriores, a utilização de switches elimina a utilização do protocolo CSMA/CD possibilitando a utilização da Ethernet em aplicações de automação e controle.

Solucionado o problema da falta de determinismo? Não completamente. Existem restrições. É possível a utilização da Ethernet em aplicações de automação e controle com tempo de reposta de, aproximadamente, 10 ms. Para aplicações que requeiram tempos de repostas críticos abaixo de 1 ms como, por exemplo, as aplicações de motion control, a Ethernet padrão não suporta estes tempos de resposta e são necessários alterações, tanto em software, quanto em hardware para atender a estas aplicações.