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.

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.

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.

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.

Bolsista: Raphael Augusto Novalo

Orientador: Prof. Dr. João Sinohara da Silva Sousa

Junho/2008

Agradecimentos Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

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).

Figura 1: Painel frontal da derretedeira de produtos granulados 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

DISPLAY

START MOTOR

POT MOTOR POT RES

BOTÕES DE SELEÇÃO

Fig. 2: Diagrama em blocos do projeto com ZigBee.

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.

Fig. 3: Interface de comunicação ZigBee

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 .