TECNOLOGIA WIRELESS EM PROCESSOS AUTOMATIZADOS

Evolução das soluções em comunicação de dados

A necessidade de comunicação à distância ao longo do tempo e de encurtar as distâncias entre onde os fatos ocorrem e as decisões são tomadas. Surge então a tecnologia wireless, onde diversas aplicações industriais estão sendo utilizadas.

O que é Tecnologia Wireless?

Comunicação wireless se refere a comunicação sem cabos ou fios e usa ondas eletromagnéticas como meio de propagação para estabelecer a comunicação entre dois ou mais dispositivos. O termo é empregado normalmente na indústria de telecomunicações para definir sistemas de comunicação a distância (por exemplo, transmissores e receptores de rádio, controles remotos, redes de computadores etc) que utilizam alguma forma de energia eletromagnética (ondas de rádio, luz infravermelha, laser, ondas sonoras etc) para transmitir informação sem o uso de fios.

Quais os tipos de Tecnologia Wireless que a industriais estão utilizando atualmente?

•Bluetooth

É uma tecnologia de baixo custo para a comunicação sem fio entre dispositivos eletrônicos a curtas distâncias. É usado para comunicação entre pequenos dispositivos de uso pessoal, como PDAs, telefones celulares (telemóveis) de nova geração, Laptops, controles de video-games mas também é utilizado para a comunicação de periféricos, como impressoras, scanners, e qualquer dispositivo dotado de um chip Bluetooth.Dispositivos Bluetooth operam na faixa ISM (Industrial, Scientific, Medical) centrada em 2,45 GHz que era formalmente reservada para alguns grupos de usuários profissionais. Os dispositivos são classificados de acordo com a potência e alcance, em três níveis: classe 1 (100 mW, com alcance de até 100 m), classe 2 (2,5 mW e alcance até 10 m) e classe 3, (1 mW e alcance de 1 m, uma variante muito rara). Cada dispositivo é dotado de um número único de 48 bits que serve de identificação.

•Wi-Fi

O padrão Wi-Fi opera em faixas de freqüências que não necessitam de licença para instalação e/ou operação. Este fato as torna atrativas. No entanto, para uso comercial no Brasil é necessária licença da Agência Nacional de Telecomunicações (Anatel). Para se ter acesso à internet através de uma rede Wi-Fi (mais corretamente conhecida como WLAN) deve-se estar no raio de ação de um ponto de acesso (normalmente conhecido por hostpost) ou local público onde opere uma rede sem fios e usar um dispositivo móvel, como um computador portátil, um Tablet PC ou um assistente pessoal digital com capacidades de comunicação Wireless.Padrão wi-fi para freqüência 2,4 Ghz com capacidade teórica de 11Mbps. Este padrão utiliza DSSS (Direct Sequency Spread Spectrum – Seqüência Direta de Espalhamento de Espectro) para diminuição de interferência. Distância máxima de 100 metros.

• Infrared Data Association (IrDA) – Radio Modem

Tipo de barramento permite a conexão de dispositivos sem fio ao microcomputador (ou equipamento com tecnologia apropriada), tais como impressoras, telefones celulares, notebooks e PDAs.O adaptador infravermelho (IRDA) é um padrão de comunicação sem fio para transmissão de dados entre outros dispositivos, não possui memória interna e portanto não armazena os dados, apenas os transfere de um equipamento para outro servindo apenas como uma ponte.

Padrões:• 1.0 - com taxas de transmissão de até 115.200 bps • 1.1 - com taxas de transmissão de até 4.194.304 bps (4 Mbps). • As transmissões são feitas em half-duplex.

• GPRS (General Packet Radio Service)

É uma lecnologia que aumenta as taxas de transferência de dados nas redes GSM existentes. Esta permite o transporte de dados por pacotes (Comutação por pacotes). Características:

GPRS é um serviço de transmissão de dados sobre redes GSM para conexão contínua e alta performance

Alta Performance – 115Kbps (8 slots) Always On – conexão contínua, possibilitando aplicações real-time, cobrança

por pacote trafegado. Conexões robusta – mecanismo de redundância Suporte a aplicações em rede – aplicações IP (e-mail, acesso web,

transferências de arquivos e WAP) Mecanismos de segurança de dados – autenticação de usuários (SIM CARD),

RADIUS e criptografia

• 1XRTT (Radio Transmission Tecnology )

É uma tecnologia que aumenta as taxas de transferência de dados nas redes CDMA existentes. Esta permite o transporte de dados por pacotes (Comutação por pacotes). Está tecnologia também é conhecida com CDMA 2000 ou 2,5G. Características:

1XRTT é um serviço de transmissão de dados sobre redes CDMA para conexão contínua e alta performance

Alta Performance – 144Kbps (8 slots) Always On – conexão contínua, possibilitando aplicações real-time, cobrança

por pacote trafegado. Conexões robusta – mecanismo de redundância Suporte a aplicações em rede – aplicações IP (e-mail, acesso web,

transferências de arquivos e WAP) Mecanismos de segurança de dados – criptografia (É necessário utilizar um

equipamento exclusivo, onde obterá as informações necessárias para o link de comunicação com o servidor)

Comparativo das tecnologias Wireless em Processos Automatizados

Aplicações em processos automatizados:

Case Seplantec

O Sistema de Automação fará monitoração e controle de 27 estações elevatórias de água, 10 poços e 36 reservatórios e beneficiará 1,3 milhão de pessoas com investimentos globais de US$ 330 milhões.

É prevista a instalação de 80 CLP`s Atos MPC4004, com sistema de telemetria baseada em transmissões de rádio digital.

Esse sistema cobrirá 25% da área do estado de Sergipe e terá um sistema unificado de supervisão das adutoras de Piauitinga e Agreste.

O sistema Piautinga é composto por 42 remotas e 1 CCO, interligado por sistema de rádio modem 900MHz/400MHz

Monitorar constantemente sistema de esgotos no Litoral Norte de São Paulo e evitar contaminação das praias.

Case CESAN

Diversas instalações separadas geograficamente, numa região de topografia extremamente acidentada, e ainda ter de enfrentar problemas de roubo de cabos.

Atualmente são utilizados 30 CLP`s Atos Tico, com sistema de telemetria baseado em transmissões GPRS.

O sistema é composto por 30 remotas (instaladas em elevatórias de esgoto) e 1 CCO (na Sede em Serra), interligado por sistema de modem celular GPRS.

Anteriormente a CESAN utilizava um sistema de discadoras, baseadas em linhas discadas e ligadas em média a cinco telefones fixos com bina, ou celulares com identificador de chamada.

CLPs nas estações elevatórias - Os Controladores Lógicos Programáveis foram programados para atuar automaticamente em EEEs com duas e três bombas elevatórias instaladas. Nas duas situações ele controla:

• partida e desligamento das bombas submersíveis ou conjunto moto/bomba• supervisiona falta de fase• supervisiona níveis do poço pelas bóias instaladas

Comunicação via GPRS - Principal motivo que levou à escolha da tecnologia GPRS foi o baixo custo em relação a outras tecnologias. Com o GPRS não é preciso instalar linhas físicas de comunicação, utilizando-se a base já instalada de comunicação das operadoras de telefonia celular.

O sistema GPRS possibilita hoje que qualquer pessoa que possua o supervisório instalado em sua máquina visualize os dados do sistema, passando a ser uma ferramenta estratégica para os Gerentes de Planta.

Como escolher a melhor tecnologia Wireless para meu processo automatizado?

Critérios: Taxa de transmissão adequada aos requerimentos de performance exigidos. Número de estações remotas envolvidas na aplicação Distâncias entre cada remota e a central/concentradora Relação disponilidade/custo de linhas telefônicas Visada entre cada remota e a central/concentradora Área de Cobertura do Sistema Aplicação do Processo Automatizado Arquitetura do sistema de comunicação

Novas tecnologias que estão sendo descobertas para o ambiente industrial

GSM 2.5G e 3G: EDGE – Enhanced Data Rates for GPRS Evolution – aumentará a taxa de

transmissão de dados à até 384kbps por canal de rádio WCDMA – Wideband CDMA – utiliza um canal de rádio CDMA que suportará

taxas de até 2Mbps. Deverá ser o serviço predominante no futuro.

•ZigBee

Designa uma tecnologa de rede sem fio ainda em fase de desenvolvimento que pretende realizar a interligação de pequenas unidades de comunicações de dados em àreas muito limitadas. Foi pensada para poder ligar pequenas unidades de recolha de dados e de tele-acção recorrendo a sinais de rádio Freqüência não licenciados.

A tecnologia utilizada é comparável às redes Wi-Fi e Bluetooth e diferencia-se destas por desenvolver menor consumo, por um alcance reduzido (cerca de uma dezena de metros) e as comunicações entre duas unidades poder ser repetida sucessivamente pelas unidades existentes na rede até atingir o destino final. Funcionando todos os pontos da rede como retransmissores de informações, uma malha (Mesh) de unidades ZigBee pode realizar-se numa extensão doméstica ou industrial sem necessidade de utilizar ligações elétrica entre elas.

WiMax

O padrão WiMAX tem como objetivo estabelecer a parte final da infra-estrutura de conexão de banda larga oferecendo conectividade para uso doméstico, empresarial e em hotspots. As redes WiMAX funcionam de maneira semelhante à das redes Bluetooth. As transmissões de dados podem chegar aos 70Mbps a uma distância de até 50Km (radial). O funcionamento é parecido com o do Bluetooth (no ponto de vista de ser transmissão e recepção de ondas de rádio), usado para comunicação entre pequenos dispositivos de uso pessoal, como PDAs, telefones celulares (telemóveis) de nova geração, computadores portáteis, mas também é utilizado para a comunicação de periféricos, como impressoras, scanners, etc. O WiMAX opera na faixa ISM (Industrial, Scientific, Medical) centrada em 2,45 GHz, que era formalmente reservada para alguns grupos de usuários profissionais.

DADOS DO AUTOREng. Eduardo Mendonça((Projeto de Telemetria das Elevatórias de Esgoto da CESAN)Celular: (21) 9252-6168E-mail: Eduardo@autocontrol.eng.br