Edição 188 - Controle & Instrumentação

Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 204 – 2015

¤ Art

10 Motivos para aplicar a tecnologia wireless – Principais
pontos para analisar a viabilidade de um sistema wireless

Fabrício Andrade
Gerente de Produto Vazão e Wireless Solutions – Endress+Hauser

Introdução

Muito se fala sobre as vantagens da tecnologia wireless, mas nem sempre elas são claras para os usuários das tecnologias convencionais ao ponto de convencer migrar para o mundo sem fio. Este artigo tem como objetivo exemplificar as principais vantagens em se utilizar instrumentação wireless e dessa forma convencer que a tecnologia pode ser a melhor opção em vários tipos de aplicações na indústria.

Análise de vulnerabilidades e aspectos de segurança em redes de sensores sem fio - parte1

Deivison Pinheiro Franco
Graduado em Processamento de Dados. Especialista em Redes de Computadores, em Suporte a Redes de Computadores e em Ciências Forenses (Ênfase em Computação Forense). Analista Pleno de Segurança da Informação do Banco da Amazônia.

Nágila Magalhães Cardoso
Graduada em Tecnologia em Redes de Computadores e Especialista em Segurança Computacional

Resumo

Este artigo trata de uma abordagem a respeito de aná- lise de segurança em Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs). Apresenta componentes, conceitos e aspectos operacionais de segurança para RSSFs. Mostra como os sensores operam, processam e transmitem informações baseados nos processos de tomadas de decisão, de acordo com regiões de processamento, e como esta comunicação pode e deve ocorrer de modo seguro, onde serão abordadas suas principais aplicações, protocolos, topologias, roteamento e gerência, levando em consideração estruturas, padrões e precauções para a implantação das mesmas no que tange à segurança em ambientes sem fio, especificamente para sensores distribuídos e dispostos em rede comunicando-se entre si.

Controle de Vazão Wireless Utilizando o Protocolo ZigBee

Ivando Severino Diniz, Eduardo Paciência Godoy Departamento de Sistemas de Energia Elétrica (DSEE) – Unicamp

Wesley Angelino de Souza Departamento de Sistemas de Energia Elétrica (DSEE) – Unicamp

Paulo Luiz Coelhas Moreira Emerson Process Management

Resumo

Considerando a crescente utilização de técnicas de comunicação sem fio em aplicações de sistemas eletrônicos e/ou de potência, este artigo apresenta o controle de um sistema de vazão com comunicação sem fio. O sistema é constituído por uma bomba hidráulica, um reservatório (tanque) e um sistema com comunicação sem fio que controla o nível de líquido dentro de um tanque e transmite as informações para uma rede local. Para realizar o controle, foram desenvolvidos três módulos baseados em microcontroladores ARM, modelo NXP LPC2138, com comunica- ção ZigBee através do módulo Digi Xbee serie 2. O tanque contém um sensor de nível conectado ao conversor analó- gico digital do LPC2138 (esse correspondendo ao primeiro módulo). O nível do tanque é continuamente medido e os valores são enviados para um segundo módulo LPC2138 (correspondendo ao mestre). Estes dados foram analisados segundo a Teoria de Controle e o valor de controle é enviado para o terceiro módulo, responsável pelo driver de potência, no qual recebe os dados do módulo mestre e aplica o controle ao motor da bomba. O set point do nível foi constantemente comparado ao valor do sensor para o controle do erro. A dinâmica da bomba foi identificada experimentalmente e para o controle da bomba foi usado o controle PID. Primeiramente foram realizadas simulações usando Simulink e depois foram feitos experimentos em laboratório para validar o sistema de controle de vasão. A técnica de comunicação funcionou conforme dentro do previsto, todavia, para aplicações de controle para longas distâncias, devem ser especificados outros meios de comunicação com alcances maiores, no lugar do módulo XBee.

Avaliação de redes wirelessHART em malhas de controle

Anderson Santos, Daniel Lopes, Ivanovitch Silva, Julio César, Layon Luciano, Adrião Neto, Luiz Affonso Guedes Laboratório de Informática Industrial – Departamento de Engenharia de Computação e Automação, Instituto Metrópole Digital Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Resumo Nos dias atuais a comunicação sem fio é uma tendência nos ambientes industriais, reduzindo custos e permitindo a criação de aplicações que não eram possíveis com as tecnologias legadas. Nesse contexto, a especificação WirelessHART está emergindo como uma solução padrão. Apesar dos benefícios diretos, uma rede WirelessHART apresenta uma série de desafios técnicos (confiabilidade, consumo de energia, tolerância a falhas, garantir atrasos constantes) e culturais. Sendo assim, a demanda para o desenvolvimento de ferramentas para avaliar e garantir confiabilidade em malhas de controle torna-se iminente. Objetivando desmistificar o uso da tecnologia sem fio em malhas de controle na indústria, este trabalho apresenta uma avaliação a qual permite analisar o comportamento de uma rede WirelessHART em processos de controle do nível de água em um sistema de tanques acoplados, que faz parte de um kit didático da Quanser

Alternativa wireless robusta e de baixo custo baseada em Modbus

Felipe Groisman Sieben, Giuliano Bruno Martins Guarese e Marcos Dillenburg Novus Produtos Eletrônicos Ltda.

Introdução Discussões na área de automação industrial tratando da utilização de comunicação sem fio rapidamente convergem para dois padrões de destaque: Wireless HART e ISA 100.11a. Esta polarização ao redor dos dois padrões ocorre basicamente por dois motivos: suas características técnicas diferenciadas e a força das organizações que os apoiam, HART Communication Foundation e International Society of Automation, respectivamente. São motivações de alta credibilidade e indicam um futuro promissor para estes padrões, uma vez superadas as dificuldades técnicas e normativas que ainda atravessam. Estas redes apresentam alto custo de implantação, principalmente pelo alto preço dos gateways que coordenam a rede sem fio e estabelecem a conectividade com as redes de nível superior.

Há, no entanto, diversos outros protocolos wireless que podem e devem ser considerados. Merecem destaque os protocolos que utilizam como base o padrão IEEE 802.15.4, o mesmo utilizado na camada física do Wireless HART e ISA 100.11a. Este padrão vem se apresentando como o “par trançado” dos sistemas de comunicação sem fio de curta distância (WPAN – Wireless Personal Area Network) para aplicações de automação industrial e predial. Protocolos baseados em IEEE 802.15.4 são tecnologicamente mais modernos e dispõe de um arsenal de recursos como controle de acesso ao meio de transmissão, detecção de canais com menor interferência, informação de qualidade de sinal (QoS – Quality of Signal) em todos os pacotes de comunicação, criptografia AES 128 bits, entre outros.

Arquitetura e Topologia wireless para ambiente industrial

Eduardo Felipo de Moura Especialista de Aplicações na Yokogawa América do Sul

A percepção geral de que a comunicação sem fio é instá- vel parece ser atribuída à nossa experiência diária com telefones celulares e redes wireless locais.

O rápido progresso da tecnologia celular, indica que a mais nova tecnologia de comunicação digital wireless (sem fio), pode ser usada para garantir que as taxas de transmissão de dados, em alta velocidade, e a confiabilidade sejam mantidos, enquanto os usuários estão andando ou se movendo, em carros e trens.

No entanto, o fato do usuário se mover a uma certa velocidade, e que o local de utilização não seja fixo, são condições difíceis para a comunicação sem fio, pois o ambiente das ondas de rádios muda dinamicamente, resultando na instabilidade típica da comunicação sem fio.

Enquanto isso, em muitas aplicações industrias, o local de medição é fixo, e mesmo se houver a necessidade de movimento, a velocidade e a amplitude do movimento são moderados, bem como a velocidade de transferência de dados, que podemos considerar relativamente baixa. Isso permite que a confiabilidade da comunicação seja mantida. Em outras palavras, é possível estabelecer de antemão, as condições suficientes para garantir uma boa comunicação sem fio.

Ao introduzir a mais recente tecnologia digital sem fio em um ambiente relativamente privilegiado, podemos garantir que a comunicação sem fio seja tão confiá- vel quanto a comunicação com fio.

Redes de comunicação sem fio industriais: Insights e Orientações

Tim Pitterling
Gerente de Produto Industrial Ethernet Infrastructure – Siemens

Comunicação sem fio: Esta seria a maior tendência da tecnologia nos últimos cinco anos? Alguns argumentariam isso, com muitas evidências consistentes. Junto à cobertura de telefonia móvel que ainda é precária em determinadas localidades, as atuais redes locais sem fio (WLANs) baseadas no padrão global IEEE 802.11 estão onde as pessoas estão: residências, escritórios, cafés, hotéis, aeroportos e em quase todos os lugares. Mesmo as ruas principais, em muitas cidades, oferecem acesso “Wi-Fi”. É claro que, cada vez mais, as WLANs estão também aparecendo no chão de fábrica e plantas de processamento. Isso porque controles fixos e móveis se comunicam através de um meio compartilhado de uma WLAN industrial, substituindo rapidamente as redes cabeadas e PCs com conexão ethernet, terminais e IHMs. Esta tendência está se acelerando, na medida em que as indústrias transformadoras aposentam as antigas tecnologias de barramento em campo por recursos mais avançados como os protocolos Ethernet industriais, entre eles o PROFINET.