Trabalho de Conclusão de          Curso        ZigBee     Engenharia ElétricaTelecomunicação e Automação   PUC-MG Poços de...
Utilização do Protocolo ZigBee na      Comunicação com PLC             ZigBee    Alunos: Guilherme Varela Barbosa;        ...
1 INTRODUÇÃO1.1 Considerações Iniciais  • Tecnologia apresentada em 2005  • Responsável por este protocolo, intitula-se Zi...
1.2 Justificativa  Os motivos pelos quais esse trabalho foi desenvolvido são:  • Pela importância de entender e aprender o...
1.3 Objetivos  1.3.1 Objetivo Geral  • Construir Interfaces (hardware) para conectar os módulos    XBee e realizar uma com...
1.3.2 Objetivos Específicos• Fazer um levantamento bibliográfico:                Protocolo Zigbee;                Comunica...
2. ESTUDO DA TECNOLOGIA  2.1 Estudo das Redes Wireless    WWAN – Wireless Wide Area Network:    WMAN – Wireless Metropolit...
2.2 Protocolo ZigBee  • Características  - Robustez (projetado para trabalhar em ambientes hostis);  - Baixo consumo de en...
2.3 Tipos de nós• O padrão IEEE 802.15.4 define dois tipos de dispositivos    Tipos de       Funcionalidades          Font...
2.4 Topologias• O protocolo ZigBee pode ser trabalhado de três diferentes  topologias.
2.5 Comparação ZigBee, Wi-Fi e Bluetooth                      Padrões de Comunicação IEEE     Norma IEEE          802.15.4...
2.6 XBeeNos módulos XBee/XBee-Pro™ da MaxStream® há três opções de antenas:       - Tipo chicote (possui um pedaço de fio ...
3 DESENVOLVIMENTO3.1 Metodologia • Uma forma mais detalhada do projeto, onde é ilustrado o diagrama do   Sistema de Comuni...
4 MÉTODOS UTILIZADOS NA MONTAGEM 4.1 Aquisição dos módulos XBee; - 3 módulos Xbee com antena tipo fio; - 1 placa CON-XBee....
4.3 Testes Realizados 4.3.1 Configuração dos módulos; • A configuração dos módulos   foi realizada através do   software X...
4.3 Testes Realizados 4.3.1 Configuração dos módulos; • Configuração realizada   através da aba de Terminal   no próprio s...
4.3.2 Montagem das placas de interface com os módulosXBee;4.3.2.1 Cabo Serial DB9 GII• Modelo adotado para a comunicação d...
4.3.3 Testes• Foram realizados vários teste, sendo eles:         Em todas as fases de montagem em Protoboard;• Teste com l...
Comunicação entre PC e PLC     Construção e Teste do protótipo em protoboard
Construção do Protótipo em placas de circuito impresso
Observações importantes dos testes:• Teste com visada direta:      50 metros – Sucesso;      Acima reconhecimento com falh...
5 CONCLUSÃO• Sucesso nas metas estabelecidas;• Os testes realizados com os módulos XBee demonstraram  algumas carências co...
6 PERSPECTIVA DE EVOLUÇÕES FUTURAS• Evolução da placa de interface serial criada neste projeto, para  que seja compatível ...
Links relacionados:      http://youtu.be/kUdILw3J2Ck      http://youtu.be/TOwhSPcUYzg      http://youtu.be/F5Slvel8RKA
REFERÊNCIAS• MESSIAS, Antonio Rogério: Controle remoto e aquisição de dados via XBee/ZigBee (IEEE          802.15.4). Disp...
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ZigBee - Apresentação resumida de monografia

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O objetivo desse trabalho foi desenvolver e implementar uma interface (hardware) que possibilite o acoplamento de antenas Xbee e Xbee-pro, a comunicação wireless entre duas antenas, utilizando o Protocolo ZigBee e consequentimente a atualização de programas, em CLP's, remotamente. Lembrando que com antenas Xbee-pro o enlace pode ser de 1600m.

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  1. 1. Trabalho de Conclusão de Curso ZigBee Engenharia ElétricaTelecomunicação e Automação PUC-MG Poços de Caldas 2009
  2. 2. Utilização do Protocolo ZigBee na Comunicação com PLC ZigBee Alunos: Guilherme Varela Barbosa; Jefferson Luiz Ferreira.Orientador: Ramiro Romankevicius Costa.
  3. 3. 1 INTRODUÇÃO1.1 Considerações Iniciais • Tecnologia apresentada em 2005 • Responsável por este protocolo, intitula-se ZigBee™ Alliance • Regulamentado pelo IEEE 802.15.4 • Operando em ISM (Industrial Scientific and Medical) bandas livres de licença como: - Global (2.400-2.484 GHz) 16 canais; • Aplicações com ZigBee estão relacionadas a: - automação de residências, - controles remotos, - sensores de monitoramento.
  4. 4. 1.2 Justificativa Os motivos pelos quais esse trabalho foi desenvolvido são: • Pela importância de entender e aprender os aspectos que englobam o surgimento, as características e perspectivas futuras de uma tecnologia ascendente e promissora para industrias, sendo esta, o uso do protocolo ZigBee para comunicação sem fio (Wireless); • E pela oportunidade de se desenvolver uma interface para o acoplamento do módulo XBee, visando a criação de uma tecnologia nova e adaptada para o uso em telecomandos e monitoramentos de PLC’s por uma Central de controle.
  5. 5. 1.3 Objetivos 1.3.1 Objetivo Geral • Construir Interfaces (hardware) para conectar os módulos XBee e realizar uma comunicação, com o protocolo ZigBee, através de uma rede sem fio (wireless), interligando PLC’s a uma central de controle (PC).
  6. 6. 1.3.2 Objetivos Específicos• Fazer um levantamento bibliográfico: Protocolo Zigbee; Comunicação Wireless; Conexões das Portas Seriais (DB9); CI MAX232;• Realizar em laboratório, comunicação entre PLC’s a uma central de controle (PC) via protocolo ZigBee, levantando os principais resultados do experimento.
  7. 7. 2. ESTUDO DA TECNOLOGIA 2.1 Estudo das Redes Wireless WWAN – Wireless Wide Area Network: WMAN – Wireless Metropolitan Area Network: WLAN – Wireless Local Area Network: WPAN – Wireless Personal Area Network: Protocolo ZigBee
  8. 8. 2.2 Protocolo ZigBee • Características - Robustez (projetado para trabalhar em ambientes hostis); - Baixo consumo de energia elétrica (longa duração das baterias); - Baixa latência na comunicação (resposta rápida); - Suporte de diversas topologias de rede; - Capacidade de até 65.000 nós em uma rede; - Reenvio de pacotes e confirmações de recebimento de pacotes de dados.
  9. 9. 2.3 Tipos de nós• O padrão IEEE 802.15.4 define dois tipos de dispositivos Tipos de Funcionalidades Fonte de Configuração dispositivos disponíveis no alimentação típica típica do receptor protocolo FFD – Full Ligado quando em A maioria ou todas Principal Function Device espera RFD – Reduced Desligado quando Limitada Bateria Function Device em espera
  10. 10. 2.4 Topologias• O protocolo ZigBee pode ser trabalhado de três diferentes topologias.
  11. 11. 2.5 Comparação ZigBee, Wi-Fi e Bluetooth Padrões de Comunicação IEEE Norma IEEE 802.15.4 802.11B (Wi-Fi) 802.15.1 (Nome de (ZigBee) (Bluetooth) mercado) Freqüência de 2,4 GHz 2,4 GHz 2,4 GHz operação Taxa de transferência 20-250 11000 1000-3000 (Kbps) Numero de nós em 65000 32 7 uma rede Autonomia da 100-1000+ 0,5-5 1-7 bateria (Dias) Consumo na 30 mA TX, 300 mA TX 45 mA (Classe 2) transmissão 0,2 µA Standby 20 mA Standby 150 mA (Classe 1)
  12. 12. 2.6 XBeeNos módulos XBee/XBee-Pro™ da MaxStream® há três opções de antenas: - Tipo chicote (possui um pedaço de fio de 2,5 cm) - Conector (para antena externa), - Tipo chip, a mais compacta.
  13. 13. 3 DESENVOLVIMENTO3.1 Metodologia • Uma forma mais detalhada do projeto, onde é ilustrado o diagrama do Sistema de Comunicação, no qual se usa o Protocolo ZigBee. Centro de Meio de transmissão Gerenciamento e Unidade remota controle Cargas
  14. 14. 4 MÉTODOS UTILIZADOS NA MONTAGEM 4.1 Aquisição dos módulos XBee; - 3 módulos Xbee com antena tipo fio; - 1 placa CON-XBee. (placa para configuração dos módulos) Investimento de R$ 408,00. 4.2 Aquisição dos Componentes e materiais - 5 Capacitores de 0,1µF; - 1 Capacitor de 10µF; - 2 Varistor VC 122614D302OP1; - Placas de Fenolite. Investimento de R$9,00.
  15. 15. 4.3 Testes Realizados 4.3.1 Configuração dos módulos; • A configuração dos módulos foi realizada através do software X-CTU (maxstream).
  16. 16. 4.3 Testes Realizados 4.3.1 Configuração dos módulos; • Configuração realizada através da aba de Terminal no próprio software X-CTU (maxstream).
  17. 17. 4.3.2 Montagem das placas de interface com os módulosXBee;4.3.2.1 Cabo Serial DB9 GII• Modelo adotado para a comunicação da porta serial do PLC ZAP 900 daHi-Tecnologia Figura14: conexão do cabo serial DB9 Fonte:www.hitecnologia.com.br/download/PICs/PIC00101009_AC.pdf
  18. 18. 4.3.3 Testes• Foram realizados vários teste, sendo eles: Em todas as fases de montagem em Protoboard;• Teste com ligação direta(Sem MAX232);• Teste com ligação direta(Com MAX232 e sem XBee);• Teste completo com XBee. Foto do teste realizado com as interfaces utilizando os módulos XBee
  19. 19. Comunicação entre PC e PLC Construção e Teste do protótipo em protoboard
  20. 20. Construção do Protótipo em placas de circuito impresso
  21. 21. Observações importantes dos testes:• Teste com visada direta: 50 metros – Sucesso; Acima reconhecimento com falhas de comunicação; 60 metros sem comunicação;• Teste com barreira sem visada: 4 metros – Sucesso; 6 metros reconhecimento com falhas na comunicação; 18 metros sem comunicação.
  22. 22. 5 CONCLUSÃO• Sucesso nas metas estabelecidas;• Os testes realizados com os módulos XBee demonstraram algumas carências com os módulos que adquirimos, impedindo a realização de uma comunicação em rede.• Portanto, para que a comunicação seja feita a uma distância de até 1,6 km e suporte trabalhar em uma rede mesh é necessário a aquisição do módulo XBee-Pro™ para acopla-lo à placa de interface construída neste projeto. Não são necessárias mudanças no projeto pois os módulos XBee da Maxtream® trabalham com o mesmo nível de tensão e corrente.• Nesse caso alguns ajustes na configuração dos módulos serão necessários.
  23. 23. 6 PERSPECTIVA DE EVOLUÇÕES FUTURAS• Evolução da placa de interface serial criada neste projeto, para que seja compatível e permita a gravação dos módulos XBee, não necessitando da placa USBBEE-Rogercom;• Elaboração de teste em uma rede mesh com distâncias maiores (1,6 Km), utilizando os módulos XBee-Pro;• Construção de um software que faça a união entre o software de gravação (X-CTU) e o software de atualização do firmware do PLC (SPDSW – Hi-Tecnologia), para que eles trabalhem na mesma interface gráfica;• Elaboração de uma placa que faça a captação da leitura dos medidores de energia e converta para dados digitais, possibilitando a coleta dos dados através de uma central móvel utilizando o módulo XBee-Pro juntamente com o protocolo ZigBee.
  24. 24. Links relacionados: http://youtu.be/kUdILw3J2Ck http://youtu.be/TOwhSPcUYzg http://youtu.be/F5Slvel8RKA
  25. 25. REFERÊNCIAS• MESSIAS, Antonio Rogério: Controle remoto e aquisição de dados via XBee/ZigBee (IEEE 802.15.4). Disponível em: <http://www.rogercom.com.br/> Acesso em: 06 Mar 2009.• ZIGBEE Aliance: Products & Certification Overview: Disponível em: < http://www.zigbee.org/Products/Overview/tabid/232/Default.aspx/> Acesso em: 10 Mar 2009.• SILVA, André Teixeira: Módulos de Comunicação Wireless para Sensores, Universidade do Porto. Porto / Pt, 2007• AZEVEDO, Tiago: Roteamento ZigBee. Disponível em: < http://www.gta.ufrj.br/ensino/CPE825/2006/resumos/TrabalhoZigbee.pdf >. Acesso em: 10 Mar 2009• IEEE(802.15.4) WPAN: Disponível em:< http://ieee802.org/15/pub/TG4.html>/. Acesso em: 15 Mar 2009.• XBee & XBee PRO: Datasheet modules: Disponível em: <http://ftp1.digi.com/support/documentation/90000982_A.pdf>/: Acesso em: 22 Mar 2009.
  26. 26. QUESTÕES E SUGESTÕES ????... Obrigado pela Atenção

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