Elaboração de um ambiente didático industrial implementando um sistema supervisório para controle e monitoramento com o modulo ESP32

O presente trabalho tem por objetivo apresentar o desenvolvimento e implantação de um sistema supervisório para monitoramento, análise e controle de um processo automático de injeção, o qual contara com uma simulação contendo seus principais atuadores, todo o processo será montado em cima do software NodeRED e o modulo ESP32, a comunicação e programação dos componentes será realizada através do uso da linguagem C/C++ e o protocolo MQTT. A finalidade do trabalho e acrescentar funções ao sistema padrão de supervisórios, o qual trabalhar com Iot (internet of things) nos possibilita abranger essa nova área chamada Internet, visando o melhoramento no desempenho e o baixo custo

Sistemas Supervisórios

Na história, nos meados da década 70/80, o avanço da eletrônica ficou cada vez mais significante, surgindo os microprocessadores, assim o computador se converteu em uma peça chave em diversos setores industriais, assim surgindo os sistemas supervisórios, teoricamente um sistema supervisório destina-se a capturar e armazenar em um banco de dados informações sobre o processo de produção, vindo de sensores.

Esp 32

O nome ESP32 se refere a um chip com função de microcontrolador produzido pela Espressif para trabalhar com dispositivos móveis e aplicações de Internet das Coisas. O ESP32 é capaz de funcionar em ambientes com temperatura na faixa de - 40°C até 125°C. O módulo contém Wi-Fi e Bluetooth integrados, podendo funcionar como um sistema standalone ou como escravo de outro dispositivo. Conta com um processador de 32 bits (Espressif, 2019).

Segundo Ibrahim (2017) o ESP32 apresenta um poderoso design de núcleo único ou núcleo duplo de 32 bits (com dois núcleos de processador físico) que pode operar em frequências diferentes, conforme mostrado na Figura 3. Possui capacidade de armazenamento exponencialmente maior até 240 MHz. Não apenas duplica a quantidade de memória flash em comparação com o modelo ATmega 2560 em comparação com o microcontrolador Arduino tradicional
A placa tem 18 entradas analógicas para conversão digital e oferece resolução de 12 bits em uma escala de 0 a 3,3 V. Essas entradas são usadas para coletar os dados do sensor fornecidos em formato analógico e convertê-los em uma escala digital. De 0 a 4095 (12 bits) a 32, você pode operá-lo posteriormente no software (ESPRESSIF, 2018).
As principais caraterísticas técnicas do microcontrolador ESP32 são:
•    CPU: Xtensa® Dual-Core 32-bit LX6;
•    ROM: 448 KBytes;
•    RAM: 520 Kbytes;
•    Portas GPIO: 11;
•    Wireless padrão 802.11 b/g/n;
•    Tensão de operação: 4,5 ~ 9V.

Node-RED

O software completamento open source, ou seja, possui códigos abertos. O que simplifica a elaboração de programas, abrangendo a área de internet das coisas, possui uma programação de blocos, cujos contém o código, a mecânica de ligar os blocos, chamados de nós, do inglês nodes. A junção dos blocos para realizar uma atividade, formam um fluxo, cujo termo usado em inglês e flow.

 

 

 

Protocolo MQTT

O MQTT foi criado com a ideia de coletar dados de vários dispositivos e enviá-los a um banco de dados. Seu protocolo extremamente leve o torna ideal para uso como monitor por meio de monitoramento remoto, especialmente para conexões máquina a máquina. A Figura 1 resume a estrutura básica do protocolo MQTT. Os processos tendem a ser cada vez mais eficientes, autônomos, confiáveis e personalizáveis.
A implantação de uma rede industrial com MQTT vem carregada com uma série de benefícios, como maior eficiência na distribuição de informações, o consumo da banda de rede e reduzida drasticamente, extremamente leve e de fácil manipulação e a segurança baseada em permissão.

Objetivo

Realizar a simulação e demonstração de um ambiente industrial, destacando uma máquina industrial, no qual será usado um motor, um inversor de frequência, encoder e sensores. Já com o software Node-RED será feito um modelo supervisório mostrando a interação em tempo real, para fins de um entendimento completo do seu funcionamento e controle.

 Objetivos Específicos 

•    Utilizar o conceito Iot para tratamento e transmissão dos dados coletados através do microcontrolador ESP32
•    Pesquisa sobre o protocolo MQTT para a comunicação
•    Pesquisa e estudo sobre a ferramenta de programação NodeRED e linguagem C/C++
•    Implementar o sistema de servidor local e dashboard (supervisório) que possibilitara o usuário observar o processo em tempo real
•    Realizar testes nos sensores que serão utilizados
•    Realizar testes na comunicação para avaliar os dados medidos
•    Realizar a montagem física do trabalho

Referencias

ESPRESSIF. ESP32-WROOM32 Datasheet. 2021. Disponível em: https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-wroom-32_datasheet_en.pdf. Acesso em: 05 maio. 2021

[ID:37] Autor:Jeremy Gian Carlo Janko Vilca - Criado em: 2021-05-04 14:56:51 - [ Compartilhar ]