Gateway IIoT para Máquinas Isoladas
Um gateway faz a ponte entre equipamentos e sistemas que usam formas diferentes de comunicação: lê dados do chão de fábrica, organiza as informações e os entrega pela Ethernet local a plataformas SCADA ou MES, usando OPC UA como padrão de integração.
Fluxo de comunicação e arquitetura
Onde entra o MQTT?
O MQTT entra em cenários remotos, como subestações de energia ou outros locais isolados que possam ter alimentação e autonomia próprias. Nesses casos, o gateway pode publicar a telemetria para um broker autorizado usando uma conexão de saída, preferencialmente com MQTT sobre TLS, sem abrir portas de entrada na rede industrial. Para o SCADA e o MES dentro da planta, a integração principal continua sendo Ethernet com OPC UA, respeitando a segmentação rígida da rede e as políticas de segurança.
Desafio / problema industrial:
Existem muitos gateways industriais no mercado, mas eles podem custar caro. Para uma máquina com centenas de tags em tempo real, esse investimento pode fazer sentido. A dúvida aparece em aplicações menores: para uma bomba d’água, um motor, um compressor ou outro nó isolado, vale a pena comprar um gateway de aproximadamente R$ 5 mil? Essa é a pergunta que este projeto vai tentar responder.
Caminho da solução:
Desenvolver uma placa dedicada do zero, obrigatoriamente com Ethernet cabeada para integração local com SCADA e MES, usando OPC UA como padrão de comunicação entre o gateway e os sistemas de supervisão. Em uma arquitetura industrial, os dados devem permanecer dentro da rede da planta por padrão; somente sistemas críticos remotos devem receber informações por caminhos controlados. A rede também precisa ser rigidamente segmentada, separando máquinas, supervisão e demais serviços. MQTT poderá complementar a solução quando houver uma necessidade específica de publicação de mensagens. O foco é IIoT: disponibilidade, previsibilidade, interoperabilidade e segurança para o chão de fábrica, e não apenas conectividade genérica de IoT.
Lista de componentes do projeto:
- Placa dedicada com ESP32
- Interface RS-485 para Modbus RTU
- Entrada de alimentação industrial
- Proteções e condicionamento de sinais
- Interface Ethernet com conector RJ45
- OPC UA para integração com SCADA / MES local
- MQTT como comunicação complementar
Funcionalidades que serão testadas:
- Leitura confiável de registradores Modbus RTU por RS-485
- Comunicação Ethernet estável dentro da rede industrial local
- Disponibilização dos dados via OPC UA para SCADA e MES
- Latência, integridade dos dados e identificação de qualidade da tag
- Reconexão após falha de rede, reinício do equipamento ou perda de energia
- Operação em redes segmentadas e com políticas restritivas
- Publicação MQTT sobre TLS para telemetria remota, somente quando aplicável
O que queremos descobrir:
Obter uma resposta baseada em testes com Ethernet local: entender em quais aplicações um gateway próprio, compacto e de menor custo atende bem e em quais cenários um gateway industrial completo continua sendo o investimento correto.