Projetos PLC Desenvolvidos pela UFRGS em Parceria com a CEEE

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1 Projetos PLC Desenvolvidos pela UFRGS em Parceria com a CEEE Prof. Dr. Walter Fetter Lages Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Departamento de Engenharia Elétrica VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.1

2 Introdução PLC para automação predial/residencial Modelos de negócios Modem PLC Telemedição P&D ciclo 2002/2003 Restinga CEEE, UFRGS, PROCEMPA, SCT, CETA, SENAI Backbone experimental P&D ciclo 2006/2007 P&D ciclo 2007/2008 VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.2

3 Contexto VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.3

4 Automação Residencial/Predial Modem PLNET52 da Itran Communications Ltd. 2,5 Mbps full-duplex e half-duplex V Correção de erros Interfaces USB1.1 e Ethernet TCP e UDP/IP Modulação ACSK (Adaptive Code Shift Keying) CSMA/CD Detecção da qualidade do canal e controle da taxa de dados automáticos VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.4

5 Modem PLNET52 VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.5

6 Análise Experimental Objetivo: Observar a influência dos seguintes parâmetros: Tamanho de mensagens Ruído eletromagnético Distância máxima Conectividade em redes elétricas distintas Considerações Mensagens curtas (até 512 bytes) Típicas em automação residencial Arquivos Influência do ruído Ventilador Estabilizador de tensão VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.6

7 Métricas de Interesse Taxa de transmissão Distância atingida Imunidade a Ruído VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.7

8 Ambiente de Testes I Apartamento VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.8

9 Ambiente de Testes II Laboratório de Automação, Sistemas de Controle e Robótica VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.9

10 Ambiente de Testes III Salas de aula do Departamento de Engenharia Elétrica VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.10

11 Programas de Teste Sockets TCP Tempo de transmissão Mensagens Média de 1000 envios 100 repetições Arquivos 100 repetições VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.11

12 Envio de Arquivos Tomadas distintas do apartamento, com uso de um estabilizador VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.12

13 Influência do Ruído Medidas das transmissões de mensagens com modems ligados na mesma tomada VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.13

14 Influência do Ruído Medidas dos envios de arquivos, com modems ligados em tomadas distintas no apartamento, com uso de um estabilizador VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.14

15 Influência da Distância Medidas de mensagens nas salas de aula VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.15

16 Telemedição Desenvolvimento de um modem PLC de baixo custo e integração com medidores de energia elétrica Operação em rede utilizando CSMA p-persistente Acesso remoto via Internet VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.16

17 Produtos Protótipo de modem PLC Software básico do modem PLC Versão MS-DOS/Windows Versão Linux Versão de emulação Implementação do protocolo NBR Driver TTY para o modem PLC Dados encapsulados em HDLC Meio compartilhado por CSMA p-persistente Interface KISS Suporte a IP encapsulado em AX.25 VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.17

18 Produtos Implementação do protocolo MODBUS sobre RS232 e TCP Biblioteca de classes para abstrair o acesso a registradores de pulsos e medidores através de MODBUS CGI para acesso aos medidores via TCP/IP com interface Web Software com documentação gerada automaticamente com o Doxygen VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.18

19 Protótipo de Modem PLC ST7538 Portadora programável entre 60kHz e 132.5kHz Detecção de portadora e cruzamento por zero Taxa de até 4800 bps VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.19

20 Software Básico do Modem PLC plcerror plcinitialize(const char *device,plchandle *handle) plcerror plcreadregister(plchandle handle,st7538reg *reg) plcerror plcwriteregister(plchandle handle,st7538reg reg) plcerror plcwrite(plchandle handle,const char *data,int n) plcerror plcread(plchandle handle,char *data,int size,int *n) plcerror plcreadmsr(plchandle handle,plcmsr *msr) plcerror plcfinalize(plchandlehandle) plcerror plcsendbreak(plchandle handle,int duration) VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.20

21 Stack de Protocolos MODBUS TCP IP AX25 KISS DRIVER TTY KISS HDLC HARDWARE VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.21

22 Protocolo NBR VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.22

23 IP Encapsulado em AX.25 Modem aparece como uma interface de rede, semelhante à Ethernet VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.23

24 Ping VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.24

25 Dados VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.25

26 MODBUS VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.26

27 MODBUS VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.27

28 Interface Web VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.28

29 Medidas VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.29

30 Gráficos de Histórico VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.30

31 Documentação Automática VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.31

32 CEEE/UFRGS Restinga Implantação de uma ilha digital na Restinga Posto de Saúde Centro Regional Escola VoIP Quiosque CEEE Telemedição CEEE possui fibra óptica até subestação PROCEMPA possui provedor UFRGS possui experiência com PLC CETA articula financiamento junto à SCT VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.32

33 CEEE/UFRGS Backbone Projeto a ser iniciado em 2007? Desenvolver um Backbone experimental PLC na sede da CEEE PLC a 200Mbps Testar IPv4, IPv6, MODBUS e DNP3 sobre PLC Verificar interoperação e cooperação de tecnologias/fabricantes distintos VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.33

34 Conclusões Embora seja possível atingir altas taxas de transferência de dados, há uma grande variação em função das condições das linhas de energia elétrica e do tamanho dos pacotes transmitidos Foi desenvolvido um modem PLC e todo o stack de protocolos necessários para uma aplicação de telemedição Em breve testes semelhantes serão realizados com modems de banda larga, possivelmente em 200Mbps VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.34

35 Agradecimentos Home-page do projeto: VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications 6 de julho de 2007 Hotel Sheraton Porto Alegre, RS p.35

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