IW10 Rev.: 02 Especificações Técnicas
Sumário 1. INTRODUÇÃO... 1 2. COMPOSIÇÃO DO IW10... 2 2.1 Placa Principal... 2 2.2 Módulos de Sensores... 5 3. APLICAÇÕES... 6 3.1 Monitoramento Local... 7 3.2 Monitoramento Remoto... 9 4. COMUNICAÇÃO ENTE AS PLACAS PRINCIPAIS DO IW10... 10 5. SOFTWARE DE MANIPULAÇÃO DOS DADOS... 11 I
Figuras FIGURA 1 Foto da placa principal IW10... 2 FIGURA 2 Módulos de Sensores... 6 FIGURA 3 Arquitetura de Rede Conceitual Monitoramento Local... 7 FIGURA 4 Arquitetura de Rede Conceitual Monitoramento Remoto... 9 FIGURA 5 Topologia de rede para o IW10...11 FIGURA 6 Software de Manipulação dos Dados...12 II
1. INTRODUÇÃO Este documento tem como finalidade descrever as características técnicas do produto IW10 o qual foi desenvolvido para a coleta de variáveis de processo tais como temperatura, pressão, aceleração, inclinação e outras. O seu grande diferencial é o envio destes dados sem a necessidade de cabeamento, ou seja, os dados são transmitidos via protocolo Wireless. Este produto vem de encontro às necessidades do mercado atual que exige cada vez mais soluções móveis as quais permitem uma maior flexibilidade dos equipamentos utilizados no processo. O produto IW10 foi desenvolvido totalmente pela Mestria com o objetivo principal de ser utilizado em soluções na área industrial, de energia e para equipamentos embarcados. Pág.: 1
2. COMPOSIÇÃO DO IW10 Especificações Técnicas O produto IW10 é composto por uma placa principal e os módulos sensores. A placa principal é responsável pelo processamento e envio dos dados coletados. Os módulos de sensores são responsáveis pela coleta das variáveis de processo. 2.1 Placa Principal Nessa placa concentram-se as principais funcionalidades do IW10. Para uma melhor visualização do produto, segue uma foto mostrando as conectividades disponíveis: FIGURA 1 Foto da placa principal IW10 Pág.: 2
Segue as principais características da placa principal do IW10: Baixo consumo de energia: O sistema foi desenvolvido de tal forma a consumir a menor quantidade de energia possível. O software possui recursos de configuração para otimizar o consumo de energia de acordo com a aplicação. É possível deixar o IW10 em modo de espera ou Sleep enquanto não está sendo utilizado. A potência do sinal transmitido pode ser alterada em função da distância desejada. Estas são apenas algumas das facilidades que permitem uma alta autonomia de funcionamento e monitoramento do sistema. A autonomia da bateria varia de acordo com a aplicação. Opções de Alimentação: Para a alimentação da placa principal existe a opção de alimentação externa ou a bateria. A alimentação tem que ser tensão contínua e pode variar de 6 a 12 Volts. Opções de Comunicação: A comunicação com a placa principal pode ser feita através da comunicação sem fio (Protocolo Zigbee), porta RS232 e porta USB. Placa pequena e robusta: A placa principal apresenta uma robustez para que seja aplicada nos mais diversos cenários do meio industrial. Apresenta um tamanho compacto com dimensões de 91 mm de comprimento e 61 mm de largura. Alta taxa dos dados coletados: A fim de promover uma considerável quantidade de coleta de dados, o produto foi projetado para coletar os dados a uma velocidade superior a 200 Kbps. Tecnologia de transmissão dos dados: Para a transmissão sem fio dos dados é utilizado o protocolo de comunicação Zigbee difundido mundialmente pela sua robustez e confiabilidade. O protocolo Zigbee utiliza uma criptografia com tecnologia específica que garante a segurança da informação e é alheio a interferências. Distância de alcance: A transmissão do IW10 chega a 410m em ambiente aberto. Em ambientes fechados, a distância varia de acordo com as características do ambiente. Pág.: 3
Sistema Modular: A concepção do IW10 é totalmente modular, ou seja, o mesmo produto pode ser utilizado nos mais diversos cenários do meio industrial com a grande vantagem de ser configurado e montado de acordo com a aplicação do cliente. O que estaria mudando seria a utilização dos módulos sensores de acordo com a necessidade do processo. Dessa forma, elimina-se o hardware não necessário na aplicação de tal forma a minimizar os custos do projeto. Comunicação com os sensores: A conexão com os sensores é feita através de cabos com os protocolos SPI e I2C. A distância máxima permitida para este cabo é de 1 metro. Caso seja necessário, pode ser desenvolvidas interfaces com comprimento maior que 1 metro. Coleta de até 6 Módulos de Sensores: É possível conectar até 6 módulos sensores dependendo do tipo de sensor a ser utilizado bem como do funcionamento da aplicação. Compatibilidade com outras soluções Wireless: O IW10 possui recursos de configurações que permitem a sua utilização em conjunto com outras tecnologias de comunicação sem fio tais como soluções WIFI (802.11), GPRS, Ethernet e Zigbee. Facilidade de Instalação: A instalação do IW10 é extremamente fácil e rápida já que a comunicação é baseada na tecnologia sem fio. Suporte: Tecnologia totalmente desenvolvida pela engenharia da Mestria o que possibilita um suporte e assistência técnica diferenciados e, ao mesmo tempo, soluções customizadas. Pág.: 4
2.2 Módulos de Sensores Especificações Técnicas Com a finalidade de promover uma maior flexibilidade na configuração do sistema, os módulos de sensores foram desenvolvidos separados da placa principal. Assim, conectam-se à placa principal somente os sensores a serem usados. A Mestria optou pelo desenvolvimento de sensores padrões para utilização do mercado mas, como o desenvolvimento tecnológico é integralmente delas, pode-se desenvolver novos módulos de sensores para aplicações específicas. Desta forma, o IW10 permite a possibilidade de monitoramento de infinitas variáveis em ambientes restritos e agressivos. Segue as características dos módulos sensores: Módulo pequeno e robusto: Os módulos sensores apresentam uma robustez para que sejam aplicados nos mais diversos cenários do meio industrial. Adotou-se um tamanho padrão para facilitar as instalações mecânicas dos sensores sendo o comprimento de 61 mm e a largura de 41 mm. Confiabilidade e precisão das variáveis: Os módulos sensores foram projetados para garantirem uma ótima precisão e confiabilidade das variáveis coletadas. De um modo geral, a precisão das variáveis está na casa decimal podendo variar de sensor para sensor. Vale lembrar que, como o desenvolvimento tecnológico é todo da Mestria existe a possibilidade de desenvolvimento de sensores de acordo com a necessidade da aplicação. Pág.: 5
Segue uma figura contendo a Placa Principal (IW10) com os possíveis sensores já desenvolvidos: FIGURA 2 Módulos de Sensores 3. APLICAÇÕES O IW10 possui recursos que viabiliza a sua conexão com as mais diversas tecnologias e produtos do mercado. Pode ser utilizado em diversas aplicações. Com a finalidade de exemplificar a sua utilização, foram criados alguns modelos para a sua aplicação direta. Pág.: 6
3.1 Monitoramento Local Especificações Técnicas Segue a figura onde é possível verificar a sua utilização em um monitoramento local: FIGURA 3 Arquitetura de Rede Conceitual Monitoramento Local Pág.: 7
Através da figura apresentada, pode-se verificar a conexão dos sensores com a placa principal. Vale lembrar que, a configuração dos sensores a serem utilizados é de acordo com o cenário da aplicação. A conexão entre a placa principal IW10 e os módulos sensores é feita através de um cabo. Este conjunto placa principal IW10 mais o módulo de sensores são instalados no local de coleta dos dados. Os dados coletados são transmitidos via Wireless (Protocolo Zigbee) para outra placa Principal IW10. Ambas as placas são idênticas. A diferença reside no software descarregado em cada placa. Uma é configurada para funcionar como coletora de dados e a outra é configurada para funcionar como gerenciadora de dados. A placa Principal IW10 configurada para funcionar como gerenciadora pode comunicar com um mini-computador onde será possível a visualização de dados e, ao mesmo tempo, a alimentação de um banco de dados com o histórico de todas as informações coletadas. Este conjunto fica instalado em um local para visualização e/ou manipulação dos dados. Basicamente, esta arquitetura de rede pode ser utilizada para uma aplicação do tipo embarcada ou para um monitoramento local. Estes dados podem ser retirados do computador através de um Pen Drive (ou cartão de memória). No instante em que o Pen Drive for conectado, o software desenvolvido para o computador reconhece o hardware e, automaticamente, transfere os dados coletados. A desvantagem desta configuração é a necessidade de um operador se deslocar até o local para retirada dos dados através do Pen Drive. A Mestria desenvolve esta solução por inteiro inclusive o fornecimento dos equipamentos. Pág.: 8
3.2 Monitoramento Remoto Especificações Técnicas Visando complementar o monitoramento local, é possível que a monitoração seja feita remotamente. Segue a figura onde é possível verificar a utilização do IW10 em um monitoramento remoto: FIGURA 4 Arquitetura de Rede Conceitual Monitoramento Remoto Pág.: 9
Através desta figura, pode-se observar que até o nível da Placa Principal IW10 que funciona como gerenciadora de dados o sistema funciona conforme o monitoramento local. Com os recursos disponíveis da placa principal IW10 é possível se conectar com outros sistemas de comunicação tipo antena WIFI e enviar os dados coletados a uma distância maior. Estes dados serão recebidos em um Centro de Gerenciamento dos Dados onde poderão ser manipulados de acordo com a necessidade do processo. Outro recurso para esta configuração é a monitoração por evento, onde se pode configurar uma determinada situação específica (temperatura maior que 150ºC) e quando esta situação acontecer, o sistema envia uma mensagem para um destinatário que irá tomar as medidas necessárias para solucionar o problema. A Mestria desenvolve esta solução por inteiro. 4. COMUNICAÇÃO ENTE AS PLACAS PRINCIPAIS DO IW10 A tecnologia utilizada para construção do IW10 permite que seja montada uma arquitetura de rede completa utilizando a mesma placa Principal do IW10 (mesmo hardware) para todas as funções. A diferença entre elas será o aplicativo descarregado em cada placa. A placa principal do IW10 pode funcionar como: Unidade Coletora de Dados: Responsável pela coleta dos dados dos módulos sensores (inclinação, temperatura, pressão, aceleração e extensômetro). Os sensores são conectados diretamente na placa e esta é responsável pelo envio dos dados. Unidade Repetidora de Dados: Nesta configuração, a placa tem a função de receber os dados e reenviá-los. Este recurso pode ser utilizado quando há necessidade de aumentar a transmissão. distância de alcance da Unidade Gerenciadora de Dados: Executa a centralização dos dados enviados por todas as placas e, a partir dela, transferem-se os dados para o equipamento de manipulação dos dados. É responsável também pelo gerenciamento de todas as placas do sistema. Pág.: 10
Segue figura onde é possível visualizar todas essas funções da placa principal do IW10 e a interação entra elas: FIGURA 5 Topologia de rede para o IW10 5. SOFTWARE DE MANIPULAÇÃO DOS DADOS É possível desenvolver um software de manipulação dos dados coletados de acordo com as necessidades específicas de cada cenário permitindo assim um maior controle do processo. A Mestria desenvolve estes softwares os quais permitem um ganho significativo para o processo. Pág.: 11
Segue uma figura ilustrativa desta situação: FIGURA 6 Software de Manipulação dos Dados Dentre os ganhos do software, pode-se citar: Avaliação de variáveis/grandezas medidas em tempo real. Acompanhamento de atividades. Análises de performance e monitoramento de desempenho. Melhor controle de manutenção do processo. Deixa de ser manutenção corretiva, preventiva ou preditiva e passar a ser proativa. Esta por sua vez é baseada nas condições monitoradas on-line. Aplicações de visualização e análise de dados Geração de históricos, alarmes, análises, tendências, KPI e métricas para prever e monitorar desempenho do processo. Armazenamento dos dados coletados em um banco de dados onde poderá ser feito um estudo dos fatos ocorridos e propor soluções futuras. Manter diagnósticos de equipamentos atualizados. Fazer análises de falhas operacionais e identificar pontos de melhoria. Dados para treinamento das equipes de operações e manutenção. Pág.: 12