REDE DE COMUNICAÇÃO PARA SISTEMAS
INTEGRADOS E FLEXÍVEIS DE PRODUÇÃO
Objetivo
O objetivo principal deste trabalho constitui-se
na apresentação do estudo, seleção e utilização de
rede de comunicação wireless no padrão ZigBee
aplicada ao protótipo de uma derretedeira de
produtos visando melhorias de integração,
flexibilidade e produtividade do sistema.
DISPLAY
BOTÕES DE
SELEÇÃO
Introdução
Este trabalho faz parte da pesquisa sobre redes de
comunicação para integração de sistemas de
produção no CEFET-SP. A pesquisa envolveu estudo
aprofundado sobre os fundamentos da comunicação
de dados, aplicações, tipos, comparações entre as
redes mais utilizadas no ambiente industrial e
implantação de um dos tipos de comunicação mais
promissores: a comunicação sem fio (wireless)
ZigBee. Este padrão foi selecionado para ser
implantado no sistema automático de produção para
ganho de flexibilidade e velocidade através da
alteração de parâmetros de produção. O padrão
ZigBee apresenta grande evolução e gama de
aplicações e permite o desenvolvimento com baixo
consumo de energia e fácil adaptação a novos
equipamentos.
POT
RES
START
MOTOR
POT MOTOR
Fig. 3: Interface de comunicação ZigBee
Figura 1: Painel frontal da derretedeira de
produtos granulados
A fig. 2 apresenta o diagrama em blocos do
sistema com a integração da interface ZigBee. A
interface wireless permite o comando remoto, a
interação com as necessidades de produção e a
integração, cooperação e sincronização com
outras unidades produtivas. Assim, a flexibilidade
e velocidade de alteração da produção do
sistema são incrementadas e permitem uma
maior produtividade.
Redes ZigBee
O ZigBee® é um padrão de comunicação sem fio
contido dentro das redes WPAN (Wireless Personal
Area Network), que está sendo desenvolvido pela
Zigbee Alliance (com mais de 300 empresas
associadas) junto ao IEEE (Institute of Electrical and
Eletronics Engineers).
O dispositivos baseados na tecnologia ZigBee
operam na faixa ISM, ou seja não necessitando de
licença para o seu funcionamento e utiliza camadas
PHY e MAC definidos pela IEEE® 802.15.4,
operando na faixa de 868 MHz na Europa, 915MHz
nos Estados Unidos e em alguns lugares do mundo
operam com 2,4GHz e tendo uma variação na taxa
de dados de 20Kbps à 250Kbps. As principais
características do padrão ZigBee® são: rede de
baixa latência, otimização para baixo consumo de
energia, possibilidade de implementação de redes
com elevado número de dispositivos e baixa
complexidade dos nós de rede.
Aplicação
A figura 1 apresenta o painel frontal para interface
com o operador do sistema derretedeira de produtos
granulados. Pode-se verificar que o mesmo é
constituído de botões para seleção, acionamento e
controle local dos parâmetros de produção como
temperatura e velocidade de processamento. Toda
seleção, alteração e controle da produção só era
permitida através de atuação do operador no local.
Junho/2008
Orientador:
Prof. Dr. João Sinohara da Silva Sousa
Bolsista:
Raphael Augusto Novalo
Discussão
Com a implementação do padrão ZigBee®
no projeto “derretedeira de produtos” o
operador do sistema não precisa estar no local
do equipamento para controlá-lo, pois os dados
serão enviados via RF para o PC, tornando o
sistema mais eficaz e flexível.
O estudo permitiu o conhecimento mais
detalhado do potencial e prática de utilização
das redes sem fio; uma tecnologia altamente
promissora para de transmissão de dados via
RF, tendo grande êxito mesmo em ambientes
hostis como chão de fábrica
Conclusão
Com a realização deste projeto está sendo
possível demonstrar experimentalmente o
funcionamento
do
padrão
ZigBee,
comprovando que as redes possuem baixa
latência, otimização para baixo consumo de
energia e com facilidade de implementação de
novos equipamentos, podendo atuar em
diversas áreas de controle e automação,
obtendo ótimos resultados,
flexibilidade e
produtividade. Assim, a iniciação científica
alcançou seus objetivos principais.
Fig. 2: Diagrama em blocos do projeto com ZigBee
.
Para a interface de comunicação ZigBee a
linguagem de programação Assembly foi
escolhida para a implantação do algoritmo no
microcontrolador AT89c52, da família 8051,
fabricado pela Atmel corporation.
O módulo usado foi o XBee-Pro fabricada pela
Maxstream que possui alcance em ambientes
internos de 30m, operando em uma frequência
de 2,4GHz, tensão de alimentação de 2,8V a 3,4
V e corrente de transmissão de 45mA. A figura 3
apresenta a configuração do modulo com padrão
ZigBee com
microcontrolador, através da
interface RX e TX (Transmissão e Recepção
através da interface de comunicação USART no
modo assíncrono).
Referências principais
- Zigbee Alliance, Padrão Zig Bee, Disponível
em: www.zigbee.org. Acesso em 02.05.2008 .
- Messias, A.R. Controle remoto e aquisição
de dados via XBee/ZigBee, Disponível em:
www.rogercom.com. Acesso em 02.05.2008 .
Agradecimentos
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento
Científico e Tecnológico (CNPq).