Relatório parcial de iniciação cientifica

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- Metodologia

A princípio foi efetuado estudo técnico das demandas do protótipo e aprimoramento de conhecimentos dos softwares e ferramentas necessários para o seu desenvolvimento, como programação, comunicação em redes, protocolos de transmissão de dados, funcionamento dos módulos ADAM serie 6000, ADAM serie 4000 e controle de dispositivos a distância.

O modelo proposto é segmentado em três partes: o envio e execução dos comandos, recebimentos e interpretação dos dados e interface de controle. As partes serão trabalhadas de maneira simultânea, começando com tarefas simples, e aumentarão o grau de complexidade com o desenvolvimento do projeto.

No desenvolvimento do mesmo são utilizados motor de indução, chaves eletrônicas e sistema de excitação para o gerador. Os transdutores de velocidade, corrente e tensão são responsáveis pelo monitoramento dos dados necessários para os ensaios.

A monitoração de tensões de alimentação do motor e de sua velocidade, além das imagens observadas através da câmera, serão informações que o usuário deverá acompanhar para iniciar o experimento de caracterização do gerador.

Para o envio e recebimento dos dados de comandos e resultados será utilizado o protocolo ADAM, pois além de já vir implementado na interface do módulo de aquisição de dados. Este é um tipo de protocolo aberto para arquitetura intermediária e focados para o padrão PC que o faz ter um uso bastante versátil e é facilmente encontrado no controle de processos, além de se comunicar com padrão aberto RS485, ETHERNET e ser compatível com qualquer software aberto de desenvolvimento. Por isso o ADAM permite uma vasta aplicação com controle a distância pela internet (FRANCO, 2007).

Envio e recebimentos dos dados

O ADAM 6000 e o ADAM 4000 tem como objetivo integrar as entradas e saídas de processos, o que facilita a aquisição de dados e monitoramento dos dispositivos. Os módulos (servidores) do ADAM 6000 são conectados através do padrão Ethernet e utilizam o padrão MODBUS/TCP para transmissão de dados, sua topologia lógica é o barramento se comunicando com o PC (clientes). Os módulos (servidores) do ADAM 4000 são conectados através do padrão RS485 e utilizam o padrão MODBUS/RTU também para transmissão de dados, e sua topologia lógica é o barramento se comunicando com o PC (clientes) conforme Figura 2. As informações dos sensores são coletadas pelos servidores e repassadas para o PC enquanto este gerencia a rede. A arquitetura do sistema ADAM 6000 é mostrada na Figura 1. [pic 1][pic 2]

O envio e recebimento de dados dos módulos ADAM 4000 e ADAM 6000 é feito através do protocolo aberto MODBUS/RTU e MODBUS/TCP, respectivamente. [pic 3][pic 4]

O MODBUS/TCP é a combinação da versatilidade da Ethernet com o protocolo universal de transmissão Ethernet e o padrão MODBUS. O protocolo MODBUS/TCP é um segmento que vai dentro do frame TCP, como mostra a Figura 3.[pic 5]

O sistema de comunicação entre os dispositivos se baseia no modelo CLIENTE/SERVIDOR, no qual o cliente requisita informações, processa e envia uma função ou ação a ser executada, já o servidor recebe pedido do cliente e ativa uma função ou executa determinada ação. As mensagens nesse protocolo podem ser de quatro tipos: pergunta (quando o é enviado pelo cliente), indicação (que é a pergunta que o servidor recebe), resposta (quando é enviado ao cliente) e confirmação (que é a resposta quando chega ao cliente).[pic 6]

Interpretação dos dados e execução dos comandos

O Protocolo MODBUS é uma estrutura de mensagem bastante utilizada em sistemas de comunicação mestre/escravo, a estrutura básica de um frame MODBUS é formada pelos campos: Address, Function, Data e Checksum. A Figura 4 ilustra o frame.

O campo de Address contém o endereço de um escravo no campo. Quando o escravo responde, campo Address passa a conter o endereço do escravo para que o mestre possa identificar qual dispositivo escravo está mandando a mensagem.

O campo de função Function da mensagem diz ao escravo qual o tipo de ação terá que ser realizada. Quando o escravo responde para o mestre, ele usa o campo Function para indicar se ouve algum erro na resposta. Caso não haja um erro ele simplesmente retorna a função original.[pic 7]

O campo dados da mensagem enviada do mestre para os dispositivos escravos pode ser uma informação adicional que o escravo deve usar para executar a ação definida pela função. Se nenhum erro ocorre, o campo de dados deverá conter as informações de resposta requeridas pelo mestre.[pic 8]

Interface de controle

Os módulos ADAM 4000 e ADAM 6000 podem ser controlados e supervisionados por vários softwares existentes no mercado, porém a Advantech possui um software próprio, o WebAcess, que se comunica não só com os equipamentos Advantech, mas também com outros tipos de dispositivos. A grande vantagem de se utilizar o WebAcess é que o mesmo apresenta uma interface gráfica que facilita sua utilização para programação, e também para o controle e supervisão dos módulos de ambas as series dos ADAMs.[pic 9]

Figura - Imagem do Software de Controle

O software WebAccess possui uma coleção de ferramentas como blocos de programação que são necessários para desenvolver aplicações Interface Homem Máquina e Sistemas de Controle e Supervisão e Aquisição de Dados (SCADA). O WebAccess possibilita desenvolver aplicações em processos de Supervisão, Automação e Controle. A flexibilidade deste software permite obter dados dos processos, simular interfaces homem – máquina de maneira intuitiva e prática, gerar estações de supervisão locais e remotas e comunicação de dados entre sistemas, sendo o mais completo e útil de acordo com as necessidades do projeto.

Outro software utilizado é o ADAM Ethernet I/O Utility que acompanha os módulos ADAM-6000 e os ADAM 4000. Sua interface facilita a configuração e monitoração dos módulos feita pelo usuário, que pode ser feito através da Ethernet. Os módulos estarão distribuídos na rede e cada módulo terá um endereço. Cada ADAM-6000 possui um IP próprio pelo qual pode ser identificado. Deste modo, digitando o IP do módulo no navegador pode-se visualizar sua página da web. Para cada módulo conectado à rede, há a possibilidade de verificar o estado