O Livro Fluidodinâmica

1 – INTRODUÇÃO

        No decorrer da história humana as transformações sofridas pela automação foram enormes. Áreas como a eletrônica e a pneumática desenvolveram um grande potencial na história da automação. E um dos principais atuadores nessa evolução foram os microcontroladores.

Atualmente é comum o uso de microcontroladores no controle de processos industriais. Um microcontrolador é um sistema microprocessado encapsulado em um único chip, com memórias, clock e periféricos mais limitados que um computador. O uso desses circuitos integrados não somente reduz custo da automação como também propicia mais flexibilidade (DESHMUKH, 2005).

Dentre as plataformas de desenvolvimento que utilizam microcontroladores, o Arduino tem ganhado um grande destaque. Arduino trata-se de uma plataforma de prototipagem aberta baseada em hardware e software flexíveis e de fácil utilização (BANZI, 2011).

Neste contexto, este trabalho apresenta uma solução em controle de um processo industrial usando a arquitetura Arduino. O protótipo desenvolvido será responsável por monitorar o processo industrial (medidor de vazão) através de uma página web (para internet). Esta página deverá estar localizada na mesma rede que os microcontroladores e, através da mesma, será possível enviar comandos para o servidor web implementado na placa Arduino. O servidor, ao receber os comandos, enviará sinais aos portais e também irá monitorar alguns sinais de entrada, retornando esta informação para a página.

A comunicação entre a aplicação web e o servidor web no microcontrolador acontecerá através da interface de rede conectada ao hardware, conforme será detalhado no decorrer do artigo.

A página web será construída de maneira flexível, de modo que possam ser controlados vários microcontroladores através de uma mesma interface gráfica, podendo ser adicionados novos dispositivos a qualquer momento.

2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 - INTRODUÇÃO À AUTOMAÇÃO

        Segundo Fayer (2002) e Ferreira (1998), a grande mudança nos processos industriais deu-se com a chegada da revolução industrial onde ocorreu a mecanização nos processos produtivos. A partir dessa época a história nos mostra grandes avanços nesta área, proporcionando assim mais qualidade na produção e ao mesmo tempo reduzindo seus custos.

        Até o final da década de 1940, eram utilizados trabalhadores braçais para operação de uma planta industrial, tendo em vista que os próprios utilizavam poucos instrumentos mecânicos para realização do controle do processos da planta (GUTIERREZ; PAN ,2008).

        Henry Ford revolucionou a automação com a sua linha de montagem para fabricação de automóveis, criando assim o processo de produção em série. Esse método consistia na fabricação padronizada em massa de certo produto utilizando o menor custo possível. A linha do processo produtivo é planejada, ordenada e contínua, fazendo com que o serviço vá até o operador. No início do século passado, Henry Ford idealizou a linha de montagem para fabricação de automóveis, o que possibilitou a produção em série (MARTINS e LAUGENI, 1998).

        Segundo Silveira, P.R (2010), o grande avanço da automação está relacionado à microeletrônica, à pneumática e à hidráulica, onde foi-se desenvolvido os Controladores Lógicos Programáveis (CLPs), tais aparelhos substituíram muitos operadores e dispositivos nos processos industriais, o que impactou diretamente na redução de custos para as industrias, como redução do consumo de energia e maior facilidade de manutenção e instalação dos IHM (Interface Human - Machine).

        Os primeiros sistemas de controle de processo apareceram na década de 1940, tendo as tecnologias pneumáticas e mecânicas como propulsores. Alguns anos a frente os sinais elétricos analógicos as substituíram, principalmente com a chegada da década de 1950, com o surgimento dos controladores eletrônicos, já que tais facilitavam a comunicação a maiores distâncias.

        No início da década de 80, tem-se registro do primeiro supervisório, eram máquinas precárias em tecnologia. Algumas ainda chegaram a utilizar micro computadores, porém a tecnologia para uso de tais custava muito investimento para a época (VAX,2008).

        Com a criação dos computadores e o rápido desenvolvimento da eficiência de processamento dos mesmos, as atribuições adquiridas por um sistema de controle estão sendo implantadas de forma automática, fácil, simples e seguras. Este fato permitiu tanto a ampla difusão da utilização do controle automático, como o desenvolvimento de tecnologia para tal (BALCHIEN, 1999).

2.2 - REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL

        O uso de redes de comunicação é importante, pois tais redes asseguram a rapidez na comunicação e na transmissão de dados, assim como os mecanismos padronizados, fundamentando assim a base para a melhoria da eficiência no processo produtivo de uma indústria.

        Segundo Coghi (2003), o desenvolvimento das redes foi essencial para a troca de dados entre computadores. Com o avanço da tecnologia dos microprocessadores, temos instrumentos que são utilizados no nível operacional das industrias que podem ser denominados de computadores.

        Com o aumento dos sistemas de automação e seus dispositivos, veio a ser importante a comunicação de diferentes dispositivos de automação, assim foi desenvolvido o padrão OSI - Open Systems Interconnection - permitindo que dois dispositivos de automação se comuniquem de forma confiável independente do fabricante (DJIEV, 2003).

2.2.1- PADRÃO ISO/OSI

        Em 1978 a ISO - International Organization for Standardization - desenvolveu um modelo padrão para comunicação de sistemas abertos, tal sistema ficou conhecido como RM-OSI, como é demonstrado na figura 1:1.

Figura 1: Arquitetura das sete camadas do padrão OSI.

[pic 1]

Fonte: Adaptado de (STEMMER,2001)

        Pode-se observar que há um propósito para cada camada e elas comunicam-se com as próximas camadas. Onde as operações elementares e os serviços são determinados através do que cada camada inferior oferece à camada a ser considerada. A seguir está discriminada a função de cada camada (Quadro 1.1):

Quadro 1: Funções das sete camadas do padrão OSI.

Camada	Função
Aplicação	Responsável pela comunicação entre os protocolos de comunicação e o aplicativo que pediu ou receberá a informação pela rede.
Apresentação	Seta as funções associadas à formatação, sintaxe e semântica dos dados transmitidos.
Sessão	Gerencia a comunicação entre os usuários.
Transporte	Cuida da comunicação entre dois sistemas.
Rede	Cuida do tráfego dos dados.
Enlace de Dados	Camada responsável pela segurança do transporte de dados.
Física	Cuida da transferência de bits num circuito de comunicação.

Fonte: Adaptado de (STEMMER,2001;ROSARIO,2005)