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Previous issue date: 2016-10-21 / A recente introdução de transmissores sem fio na indústria provocou um novo interesse em técnicas de medição e controle, porém a maioria das aplicações está restrita a medições de variáveis de processo em malha aberta ou aplicações de monitoramento. O motivo é a falta de confiabilidade devido aos problemas inerentes ao meio de transmissão, que pode ser a perda de pacotes de informação, atrasos de comunicação variantes no tempo, atualização muito lenta e não periódica da medição e vários tipos de interferências. A maior parte dos controladores industriais em controle de processos assumem que o ciclo de controle é executado de forma periódica e que uma nova medição está disponível para ser usada em intervalos de tempo conhecidos. No entanto esta situação não pode ser garantida quando sensores ou transmissores sem fio são usados em aplicações de controle em malha fechada, denominadas de Sistemas de Controle via Redes sem fio (WNCS – Wireless Networked Control Systems). Nesses tipos de aplicações, os transmissores sem fio devem transmitir novas medições de forma não periódica e somente se a medição da variável do processo tiver alterado significativamente. Para tornar esta tecnologia de WNCS mais confiável, muitas técnicas de controle têm sido pesquisadas, entre elas o PIDPlus que representa uma modificação do algoritmo PID para controle via rede sem fio. Este trabalho apresenta a implementação do protocolo Modbus para aplicações de WNCS. O protocolo Modbus TCP foi embarcado em hardware dedicado viabilizando a transmissão de dados via Ethernet TCP/IP e Wi-Fi. Uma comparação e avaliação de controladores PID para aplicação em WNCS sob condições de amostragem e atrasos de comunicações variáveis e de perdas de transmissão de mensagens foi realizada. Os resultados são analisados do ponto de vista de desempenho de controle e robustez. Resultados experimentais numa planta piloto comprovam a eficiência da implementação de uma malha de controle sem fio usando uma rede Wi-Fi com o protocolo Modbus embarcado e um controlador PIDPlus. / The recent introduction of wireless transmitters in the industry has driven a new interest in measuring and control techniques, but most applications are restricted to measurements of process variables in open loop or monitoring applications. The reason is the lack of reliability due to problems inherent to the transmission medium, which may be the packet loss, time varying delay, slow and aperiodic measurement updates and interference. Most industrial process controllers assume that the control cycle is performed periodically and that a new measurement is available to be used at known time intervals. However it cannot be guaranteed when wireless sensors or transmitters are used in closed loop control applications, called Wireless Networked Control Systems (WNCS). In these type of applications, wireless transmitters shall transmit new measurements not periodically and only if the process variable measurement has changed significantly. In order to enable and make this WNCS technology reliable, many control techniques have been researched including the PIDPlus that is a modified PID algorithm for wireless control. This paper presents the implementation of the Modbus protocol for WNCS applications. The Modbus TCP was embedded in dedicated hardware enabling the transmission of data via Ethernet TCP/IP and Wi-Fi. A comparison and evaluation of PID controllers for WNCS were done considering situations of variable sampling and communication delays and packet losses. The results are analyzed from the point of view of control performance and robustness. Experimental results in a pilot plant prove the efficiency of the implementation of a wireless control loop using a Wi-Fi network with embedded Modbus protocol and PIDPlus controller.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unesp.br:11449/146695 |
| Date | 21 October 2016 |
| Creators | Caldiéri, Marcos Rogério [UNESP] |
| Contributors | Universidade Estadual Paulista (UNESP), Godoy, Eduardo Paciência [UNESP] |
| Publisher | Universidade Estadual Paulista (UNESP) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNESP, instname:Universidade Estadual Paulista, instacron:UNESP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 600 |
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