RÁDIOS NA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Como Aplicar Rádio Enlace em Sistemas de Aquisição de Dados e Controle Industrial
DO QUE VAMOS FALAR
• Quais justificativas para utilização de RÁDIOS no Controle Operacional;
• Quais benefícios que os RÁDIOS levam para o Controle Operacional junto com a Automação Industrial;
• Quais tecnologias disponíveis e quais aplicações nos sistemas de Controle e Automação;
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CENÁRIO
• É necessário estabelecer uma comunicação entre dois controladores a uma distância de 8Km entre eles, mas é inviável a utilização de mídia física;
• Há um conjunto de dispositivos de comunicação móveis dentro de uma área limitada, como estabelecer uma comunicação entre eles;
• Como intercomunicar diversos pontos em uma planta, com protocolos diferentes, com objetivo de aquisitar dados para uma sala de controle?
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EVOLUÇÃO – TELECOMUNICAÇÃO
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DESAFIOS
• Como especificar a faixa de frequência de trabalho em função da distância e quantidade de dados;
• Como calcular antenas, infraestrutura de repetição de forma a equalizar o projeto de atenuação do sinal;
• Como aplicar boas práticas para diminuição de interferências e aumento de disponibilidade do rádio.
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CONCEITO
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Zona de Fresnel: a energia do sinal irradiado é distribuída no espaço em torno da linha de
visada direta
RÁDIO PROPAGAÇÃO
• Propagação de ondas eletromagnéticas no espaço terrestre;
• Uso de Transmissor e Receptor com Modulação e Demodulação (MODEM);
• Uso de Antenas para Ampliação de Sinais;
• Capacidade de comunicação dependente da Distância e Link de Dados (device);
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BENEFÍCIOS
• Aplicações Especiais
• Mobilidade
• Alcance
• Flexibilidade
• Confiabilidade
• Implantação Rápida
• Custo de Manutenção
• Imunidade a Ruído
• Custo Projeto / Instalação (viabilidade)
• Diagnóstico de Operação, Manutenção e Segurança
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FUNCIONAMENTO
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• Descobertas por Hertz –Físico Alemão em 1888
• Gerador Elétrico de Alta Frequência – Oscilação
• Oscilação – origina Ondas Eletromagnéticas
TECNOLOGIA
• Rádio MODEM Transmissor / Receptor para Comunicação do Dados;
• Antena para Amplificação e Direcionamento do Sinal e Link;
• Controladores ou Devices para Produção ou Consumo de Informações;
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ANTENAS
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APLICAÇÃO
• Para projetos práticos na Indústria (atende soluções mais comuns):
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Valores teóricos – apenas para ordem de grandeza.
GANHO E PERDA
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O transmissor e o ganho devem ter potência suficiente para chegar no receptor, mas não pode exceder.
A composição de ganho e perda (atenuação), corresponde ao sinal de chegada no receptor.
CÁLCULOS
Para um projeto de Rádio Enlace, é necessário a aplicação de um Site Survey, que tem por objetivo:
• Analisar localização, distância, visada e frequências;
• Definir quantidade de rádios base e repetidoras;
• Especificar equipamentos de acordo com frequência e Throughput (taxa de Transferência);
• Questões legais e de regulamentação ANATEL;
• Plano de frequências;
• Teste e validação do Enlace de Dados.
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IMPLANTAÇÃO
• Definia sua necessidade (foco na distância e quantidade de dados de tráfego);
• Faça um Site Survey teórico – para definir uma viabilidade básica (visada) use o Google Earth;
• Analise opções (viabilidades) de mercado de Rádios, Antenas e Torres, se este for o caso;
• Contrate um Site Survey profissional, faça o projeto de especificação e implantação;
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EXEMPLO – SITE SURVEY TEÓRICO
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Onde ?Distância ?Quantos Mb/s ?Qual dB / mW ?= Modem, antenas, torres...
O QUE VOCÊ TEM QUE ENTENDER
• A capacidade de distância do Link depende da frequência (quanto maior, menor a distância) e da quantidade de dados (quanto maior, menor a distância);
• Os rádios tem potência de transmissão (dBm/mW) que atendem uma determinada velocidade e tem sensibilidade na recepção;
• O que define o Enlace, é o calculo gradual dos ganhos (antenas) e perdas (conexões e cabos) – slide 13.
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Exemplo Rádio
Exemplo Antena
TENDENCIAS
• Uso de Modens com VPN Segura (Cibersegurança);
• Tecnologia – NB-IoT – LTE;
• Uso de Rádios como IaaS.
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VPN - Virtual Private NetworkNB-IoT - NarrowBand IoT LTE - Long Term EvolutionIaaS (Infrasctruture as a Service)
CONCLUSÃO
Os Links de Rádios permitiram a expansão do uso do comando e controle na automação industrial, viabilizando
comunicação entre sistemas, obtendo ganhos de performance produtiva e segurança operacional.
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AUTOR
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• Márcio Venturelli trabalha no Mercado de Automação Industrial há 25 anos, tendotrabalhado em departamentos, tais como, Assistência Técnica, Treinamentos,Engenharia e Negócios.
• Trabalhou em diversos Projetos de Implantação de Sistemas e Automação e ControleOperacional de Plantas de Bioenergia, Transformação e Manufatura, no Brasil e noExterior.
• Atualmente trabalha em Desenvolvimento de Soluções e Tecnologias para Otimização eConvergência de Sistemas de Automação Industrial, como foco em Conectividade eRedes de Comunicação Industrial, desenhando Soluções que tenham Aderência para aIndústria 4.0.
• Professor Universitário de Pós-Graduação de Automação Industrial e Gerenciamento deProjetos.
• Membro Sênior da ISA (Sociedade Internacional de Automação), Diretor de Tecnologiada ISA Distrito 4 (Brasil) e Diretor de Tecnologia Safety Bus da PI (Profibus/ProfinetInternacional).
• Graduado em Ciência da Computação, com Especialização em Controle e AutomaçãoIndustrial, Pós-Graduado em Gestão Industrial, Pós-Graduado em Tecnologia doPetróleo e Gás e Possui MBA em Estratégia de Negócios. Técnico nas Áreas deEletrônica e Eletrotécnica.ATUALIZADO DEZ/2016
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