Automação Industrial com Controle de Processos - Tanque industrial

A automação industrial com controle de processos desempenha um papel fundamental na operação eficiente e segura de tanques industriais. Tanques são amplamente utilizados em diversos setores, como petroquímico, alimentício, farmacêutico e de produção de bebidas, para armazenar líquidos, gases ou sólidos. A automação industrial nesse contexto refere-se à aplicação de sistemas e tecnologias que automatizam e controlam as operações dos tanques. Ela envolve o uso de sensores, controladores e atuadores para monitorar e regular os parâmetros do processo, como nível, temperatura, pressão, vazão e qualidade do conteúdo do tanque.

Materiais 

Para a construção do presente projeto foi utilizado os seguintes componentes:

1. ESP32-WROOM-DA Module;
2. Sensor de temperatura;
3. Sensor de pressão;
4. Sensor de nível;
5. Sensores de vazão;
6. Cabo micro USB;
7. Protoboard;
8. Conexão com a internet;
9. Computador;
10. Arduino IDE;
11. Node-RED;
12. Ubuntu Server 20.04 LTS;
13. RDS;
14. Mosquitto;
15. Broker MQTT;
16. Sistema de gerenciamento de banco de dados (MySQL).

Em posse dos componentes, foi possível iniciar a construção da dashboard em Node-RED para visualizar as variáveis presentes no tanque industrial, permitindo assim sua automação e controle de seus processos.

Métodos

Em primeiro lugar, foi realizada uma análise detalhada dos requisitos do projeto. Isso envolve identificar quais parâmetros do processo precisam ser monitorados e controlados, definir as funcionalidades desejadas e estabelecer os objetivos a serem alcançados. Essa etapa é crucial para direcionar o desenvolvimento do projeto. Uma vez que os requisitos estão estabelecidos, foi selecionado os componentes adequados para o sistema.

Em seguida, foi realizada a configuração do ambiente de desenvolvimento. A Arduino IDE é uma ferramenta amplamente utilizada para programar microcontroladores, como o ESP32-WROOM-DA. Portanto, foi realizada a instalação da IDE e outras ferramentas relevantes para permitir a programação adequada do microcontrolador.

O próximo passo consistiu em programar o microcontrolador para adquirir dados dos sensores e, se necessário, controlar os atuadores. Utilizando a Arduino IDE, foi possível escrever o código necessário para ler os dados dos sensores, estabelecer a comunicação com os módulos de sensores e atuadores, e enviar os dados para o servidor.

Após, foi preciso configurar a conexão com a internet no microcontrolador. Isso permitiu que os dados coletados fossem enviados para um servidor externo. Essa conexão foi realizada por meio de uma conexão Wi-Fi.

No lado do servidor, foi necessário configurar um ambiente apropriado para receber e processar os dados vindos do microcontrolador. Sendo utilizado o Ubuntu Server 20.04 LTS como sistema operacional, o RDS como sistema de gerenciamento de banco de dados e o Mosquitto como broker MQTT. Essas configurações garantem um ambiente robusto para o armazenamento e gerenciamento dos dados.

Com o servidor configurado, se utilizou do Node-RED para desenvolver a interface de usuário. Essa plataforma visual permitiu a criação de dashboards interativos para visualizar os dados do tanque industrial. Sendo realizada a criação de gráficos, tabelas e outras representações visuais dos dados coletados, proporcionando uma melhor compreensão do processo.

Por fim, foi necessário estabelecer a integração entre o Node-RED e o banco de dados MySQL. Isso possibilitou o armazenamento persistente dos dados coletados do tanque industrial, garantindo sua disponibilidade e possibilitando análises futuras.

Resultados alcançados

O projeto de automação industrial com controle de processos em tanques industriais obteve resultados significativos, proporcionando avanços no monitoramento e controle eficiente desses sistemas. Com a implementação dos componentes selecionados, incluindo o módulo ESP32-WROOM-DA, sensores de temperatura, pressão, nível e vazão, além da integração com o Node-RED e o banco de dados MySQL.

O projeto de automação industrial com controle de processos em tanques industriais utilizou o microcontrolador ESP32 em conjunto com o Arduino IDE para obter resultados significativos. O código desenvolvido permitiu a leitura e monitoramento dos sensores de temperatura, pressão e nível do tanque, e a integração com um servidor MQTT para enviar os dados coletados.

Através da conexão Wi-Fi estabelecida pelo ESP32, os dados foram enviados para um servidor MQTT utilizando a biblioteca PubSubClient. Isso possibilitou a comunicação e integração com outros dispositivos e sistemas, como o Node-RED, para visualização e controle dos parâmetros do tanque.

O ESP32 realizou a leitura contínua dos sensores de temperatura, pressão e nível, permitindo o monitoramento em tempo real dos parâmetros do tanque industrial. Essa funcionalidade forneceu informações precisas sobre as condições do tanque, possibilitando a detecção de possíveis problemas e a tomada de ações corretivas de forma rápida.

A utilização do protocolo MQTT e a conexão com o servidor MQTT permitiram a publicação dos dados coletados. Os valores obtidos pelos sensores foram convertidos e enviados para tópicos específicos no servidor MQTT, estabelecendo uma comunicação eficiente entre o ESP32 e outros dispositivos ou sistemas conectados ao servidor.

Esses resultados contribuíram para a construção de um sistema de automação industrial mais eficiente e seguro. O monitoramento em tempo real dos parâmetros do tanque industrial possibilitou uma melhor compreensão e controle dos processos. A integração com o servidor MQTT permitiu a troca de informações com outros dispositivos e sistemas, ampliando as possibilidades de visualização e controle dos dados do tanque.

O sistema de monitoramento de temperatura, pressão e nível desenvolvido utilizando o Node-RED apresentou resultados satisfatórios durante os testes realizados. A integração dos sensores ao fluxo do Node-RED foi bem-sucedida, permitindo a recepção contínua dos dados de temperatura, pressão e nível. Os nós "mqtt in" configurados para os respectivos tópicos "esp32/temperature", "esp32/pressure" e "esp32/level" receberam as mensagens MQTT enviadas pelos sensores conectados ao ESP32 de forma confiável, garantindo a coleta dos dados necessários para o monitoramento em tempo real.

Os dados coletados foram exibidos de maneira clara e compreensível por meio de medidores interativos e gráficos. Os nós "ui_gauge" apresentaram um desempenho satisfatório ao exibir os valores das variáveis em medidores na interface gráfica. Esses medidores foram atualizados de forma dinâmica e responsiva, permitindo aos usuários visualizar instantaneamente os valores das variáveis monitoradas em tempo real.

Além disso, os nós "ui_chart" foram utilizados para exibir gráficos interativos que mostravam a variação das variáveis ao longo do tempo. Os gráficos de linha representaram de maneira eficiente a mudança dos valores das variáveis no eixo Y em função do tempo no eixo X. Essa representação visual facilitou a identificação de tendências e padrões nas variações das variáveis monitoradas, possibilitando uma análise mais aprofundada dos dados.

Durante os testes, o sistema de monitoramento demonstrou sua capacidade de lidar com uma grande quantidade de dados de forma eficiente. A plataforma Node-RED mostrou-se estável e robusta, permitindo a recepção e processamento contínuo dos dados dos sensores, mesmo em situações de alta demanda.

A interface gráfica intuitiva do Node-RED contribuiu para a usabilidade do sistema de monitoramento. Os medidores e gráficos interativos forneceram informações claras e compreensíveis, permitindo aos usuários analisar e interpretar os dados facilmente. Essa facilidade de uso torna o sistema adequado para diversas aplicações de monitoramento em diferentes ambientes.

Além do monitoramento em tempo real, o fluxo também permitiu a visualização dos últimos 10 registros de temperatura, pressão e nível em um gráfico e tabela. Por meio do nó "inject", o fluxo foi acionado periodicamente a cada 60 segundos, realizando uma consulta "SELECT" no banco de dados MySQL para obter os dados mais recentes. Os dados foram formatados adequadamente e exibidos no gráfico de linha por meio do nó "ui_chart". Esse recurso ofereceu aos usuários a capacidade de analisar não apenas as leituras em tempo real, mas também as variações históricas das variáveis.

Através dos passos descritos anteriormente, foi possível construir uma dashboard eficiente para o controle e automação de um tanque industrial. O sistema de monitoramento, utilizando o Node-RED, integrou de forma confiável os sensores de temperatura, pressão e nível ao fluxo de dados.

A dashboard foi projetada para fornecer informações claras e compreensíveis aos usuários. Os medidores apresentaram os valores das variáveis em tempo real, permitindo uma visualização instantânea e intuitiva das condições do tanque. Além disso, os gráficos de linha exibiram a variação das variáveis ao longo do tempo, facilitando a identificação de tendências e padrões.

Conclusão

Em conclusão, o projeto de automação industrial com controle de processos em tanques industriais trouxe avanços significativos para a eficiência, segurança e monitoramento desses sistemas. Através da seleção cuidadosa dos componentes, como o microcontrolador ESP32-WROOM-DA e os sensores de temperatura, pressão, nível e vazão, foi possível obter um monitoramento preciso em tempo real dos parâmetros do processo.

A integração com o Node-RED e o banco de dados MySQL permitiu a criação de uma interface de usuário intuitiva e interativa, fornecendo uma visão abrangente e compreensível dos dados coletados. Isso possibilitou o controle automatizado dos processos do tanque industrial, com a capacidade de ajustar atuadores e tomar decisões com base nas informações em tempo real.

Além disso, a análise dos dados armazenados no banco de dados proporcionou insights valiosos sobre o desempenho do tanque ao longo do tempo, permitindo melhorias contínuas e uma abordagem baseada em dados para otimizar o processo.

O projeto também teve um impacto positivo na segurança, com a detecção antecipada de condições anormais e riscos potenciais. A automação industrial contribuiu para a prevenção de acidentes, protegendo a integridade dos trabalhadores e do meio ambiente.

Dessa forma, o projeto de automação industrial com controle de processos em tanques industriais demonstrou os benefícios da aplicação de sistemas e tecnologias avançadas nesse contexto. A eficiência operacional foi aprimorada, a segurança foi reforçada e a tomada de decisões se tornou mais informada e embasada em dados.

Considerando os resultados alcançados, fica claro que a automação industrial desempenha um papel fundamental na operação eficiente e segura dos tanques industriais. A contínua busca por aprimoramentos nessa área impulsiona o avanço tecnológico e a inovação, promovendo um ambiente industrial mais eficiente, sustentável e seguro para todos os envolvidos.

[ID:152] Autor: - Criado em: 2023-06-13 16:55:18 - [ Compartilhar ]