Desenvolvimento de sistema embarcado de monitoramento remoto de dispositivo para liberação de fluidos aquecidos

Abstract

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de projeto final de curso para Engenharia de controle e Automação. Deste modo foram aplicados conceitos de automação, como arquitetura de supervisórios, Redes MODBUS, Protocolo MQTT, Redes TCP/IP, RS-485 e dashboards; bem como também conceitos de controle PID para o desenvolvimento do controlador com Arduino. Integrando conhecimentos a nível interdisciplinar de modo que permitiu a implementação de um protótipo de monitoramento remoto e controle de temperatura para fluidos em baixos fluxos. O protótipo implementado englobou tanto a montagem física de circuitos, gabinetes e soldas eletrônicas, tanto como a programação de placas ESP32 e Arduino de modo a construir um sistema embarcado com conectividade e integração à Internet das Coisas (IoT). Englobando também o desenvolvimento de Dashboard e de conceitos de encapsulamento de dados JSON para a comunicação entre dashboard remoto e o sistema físico. Com isso foram implementados circuitos eletrônicos projetados para maior resistência a EMI e menor latência de comunicação com a internet (WWW), utilizando comunicação TCP/IP cabeada no padrão Ethernet, para testes em redes locais. Portanto, foram obtidos dados de estudo de eficiência do controle de aquecimento, testes de latência e arquitetura para cenários com necessidade de redundância. Com isso, busca-se integrar e desenvolver um sistema robusto e aplicável a partir da síntese dos conhecimentos necessários ao Engenheiro de Controle e Automação.

This work describes the development of a final course project for Control and Automation Engineering. In this way, automation concepts were applied, such as supervisory architecture, MODBUS Networks, MQTT Protocol, TCP/IP Networks, RS-485 and dashboards; as well as PID control concepts for controller development with Arduino. Integrating knowledge at an interdisciplinary level in a way that allowed the implementation of a remote monitoring and temperature control prototype for fluids at low flows. The implemented prototype included both the physical assembly of circuits, cabinets and electronic soldering, as well as the programming of ESP32 and Arduino boards to build an embedded system with connectivity and integration to the Internet of Things (IoT). Also encompassing the development of Dashboard and JSON data encapsulation concepts for communication between remote dashboard and the physical system. With this, electronic circuits designed for greater resistance to EMI and lower latency of communication with the internet (WWW) were implemented, using TCP/IP communication wired in the Ethernet standard, for tests on local networks. Therefore, data was obtained from the heating control efficiency study, latency and architecture tests for scenarios requiring redundancy. With this, we seek to integrate and develop a robust and applicable system based on the synthesis of the knowledge necessary for the Control and Automation Engineer.