A unidade de processamento do medidor de fra¸c˜ao de ´agua foi, at´e agora, apresen- tada e tratada como sendo uma unidade ´unica na rede. No entanto, o sistema digital como um todo, formado pela unidade de processamento, sistema do concentrador de dados e sistema de interface com o usu´ario, foi concebido para funcionar com diversos equipamentos numa mesma rede. Num cen´ario onde existem diversos equipamentos e usu´arios operando esses equipamentos, um sistema concentrador se faz necess´ario. O sistema computacional do concentrador de dados ´e um servi¸co de suporte a opera¸c˜ao das unidades de processamento do medidor de fra¸c˜ao de ´agua. Al´em disso, o sistema do concentrador de dados implementa uma interface de comunica¸c˜ao de alto n´ıvel entre o sistema de interface com usu´ario com as unidades de processamento. As funcionali- dades oferecidas pelo sistema do concentrador de dados s˜ao abaixo listadas:
• Servi¸co de recrutamento de equipamentos: quando os equipamentos s˜ao
configurados para utilizarem o servi¸co de DHCP para a obten¸c˜ao de seus en- dere¸cos de rede, faz-se necess´aria a utiliza¸c˜ao de um mecanismo que resolva os endere¸cos dos equipamentos. O servi¸co de recrutamento recebe solicita¸c˜oes de recrutamento e mant´em uma lista com os equipamentos presentes na mesma sub-rede na qual ele est´a instalado.
• Servi¸co de logging : o registro de logging do equipamento n˜ao fica armazenado
nele devido a limita¸c˜oes da sua capacidade de armazenamento. O servi¸co de
logging ´e o respons´avel pelo registro dos dados de logging dos equipamentos da
mesma rede na qual ele foi instalado. Os arquivos podem ser posteriormente consultados pela aplica¸c˜ao de usu´ario.
• Servi¸co de Webservices para opera¸c˜ao do sistema digital: o servi¸co de Webservices implementa uma interface de alto n´ıvel, orientada a servi¸cos, para a configura¸c˜ao e opera¸c˜ao das unidades de processamento do sistema. A consulta aos arquivos de logging e `a lista de equipamentos recrutados na rede tamb´em ´e realizada atrav´es do servi¸co de webservices.
O servi¸co do concentrador de dados precisa ser instalado na mesma sub-rede em que as unidades de processamento ser˜ao instaladas. O servi¸co pode ser instalado no pr´oprio servidor da rede ou numa m´aquina separada. Caso o servi¸co seja instalado numa m´aquina separada, e seja necess´ario acessar o sistema digital de outra rede, ´e importante que a m´aquina na qual o servi¸co do concentrador de dados foi instalado possua definida uma rota para a comunica¸c˜ao com as redes externas. Devido ao fato de as unidades de processamento implementarem o padr˜ao Modbus TCP/IP, qualquer aplicativo supervis´orio ou de configura¸c˜ao que seja compat´ıvel como esse padr˜ao pode ser utilizado sem que haja a necessidade de utiliza¸c˜ao do servi¸co do concentrador de dados. ´E importante ressaltar que o servi¸co do concentrador de dados n˜ao interfere na comunica¸c˜ao Modbus TCP/IP, permanecendo as unidades de processamento com- pat´ıveis com tal padr˜ao. Na figura 3.12 ´e ilustrada uma poss´ıvel configura¸c˜ao para o sistema digital, com a utiliza¸c˜ao do servi¸co do concentrador de dados
O chamado Webservice ´e uma solu¸c˜ao utilizada na integra¸c˜ao de sistemas e na comunica¸c˜ao entre aplica¸c˜oes diferentes. Com esta tecnologia ´e poss´ıvel que sistemas desenvolvidos em plataformas diferentes sejam compat´ıveis. Trata-se de uma tecnolo- gia de RPC (Remote Procedure Calls), que permite o desenvolvimento de aplica¸c˜oes distribu´ıdas atrav´es de m´etodos e objetos remotos. As bases para a constru¸c˜ao de um Webservice s˜ao os padr˜oes XML e SOAP. O transporte dos dados ´e normalmente realizado via protocolo HTTP (o padr˜ao n˜ao determina o protocolo de transporte). Os dados s˜ao transferidos no formato XML e encapsulados pelo protocolo SOAP. A grande vantagem de se utilizar o HTTP (e os Webservices) como solu¸c˜ao de comunica¸c˜ao entre equipamentos e sistemas ´e a de que, normalmente, os firewalls corporativos e indus- triais n˜ao oferecem restri¸c˜oes a esse tipo de comunica¸c˜ao sem, no entanto, perderem a seguran¸ca. Boa parte dos sistemas supervis´orios, ou SCADAs, atuais j´a implemen- tam nas suas vers˜oes mais recentes drivers para a comunica¸c˜ao com equipamentos e processos que suportam Webservices.
A comunica¸c˜ao remota via rede, implementada no sistema pelo servi¸co de Webser- vices do sistema do concentrador de dados, tem se tornado cada vez mais importante em aplica¸c˜oes industriais. As capacidades de supervis˜ao, configura¸c˜ao e diagn´ostico remotos est˜ao se tornando padr˜ao em sistemas industriais por diversas raz˜oes, como por exemplo:
• permite que especialistas possam acompanhar as vari´aveis do processo em qual-
quer lugar do mundo em que se encontrarem, e de qualquer computador;
• permite o diagn´ostico e solu¸c˜ao de problemas em equipamentos defeituosos por
parte do fabricante sem que seja necess´ario o envio de um t´ecnico `a planta;
• reduz os custos operacionais da planta e o custos de manuten¸c˜ao e de instala¸c˜ao
dos equipamentos;
O sistema do concentrador de dados foi todo desenvolvido na linguagem CSharp, utilizando a ferramenta de desenvolvimento Visual Studio, da Microsoft. O concentra- dor de dados utiliza a plataforma .NET v2, desenvolvida pela Microsoft. A utiliza¸c˜ao da plataforma .NET requer que o servi¸co seja instalado numa m´aquina que ofere¸ca su- porte `a utiliza¸c˜ao dessa plataforma. Existem alguns projetos de implementa¸c˜ao dessa plataforma em ambiente Linux, como o projeto Mono. Para ser instalado num sistema operacional Microsoft Windows ´e necess´ario que este possua instalados o IIS (Internet
Information Service e a plataforma .NET v2 propriamente dita. Ambos podem ser
Os servi¸cos de recrutamento e logging do sistema do concentrador de dados uti- lizam exclusivamente o protocolo UDP/IP na comunica¸c˜ao com as unidades de pro- cessamento, conforme descrito na se¸c˜ao anterior do presente cap´ıtulo. O protocolo de comunica¸c˜ao desenvolvido para permitir o funcionamento desse servi¸co ´e descrito no Apˆendice D. No Apˆendice E s˜ao apresentados e descritos todos os servi¸cos, ou m´etodos, oferecidos pela interface Webservice. Na figura 3.13 ´e mostrado o diagrama de blocos do sistema do concentrador de dados, onde est˜ao representadas todos as comunica¸c˜oes existentes no sistema, bem como os protocolos utilizados.
O sistema do concentrador de dados desenvolvido pode ser considerado como um
driver de nova gera¸c˜ao para as unidades de processamento, pois permite a comunica¸c˜ao
destes com diversos aplicativos: sistemas supervis´orios de ´ultima gera¸c˜ao, planilhas eletrˆonicas (Excel, por exemplo), ambientes visuais de desenvolvimento e at´e mesmo um simples navegador de hipertexto. A interface final que permite a compatibilidade com todos os aplicativos citados ´e a interface Webservices. Computadores de dentro e de fora da intranet poder˜ao utiliz´a-la para acessar os recursos das unidades de processamento. N˜ao ´e necess´ario instalar drivers Modbus TCP/IP nos computadores para permitir a utiliza¸c˜ao das unidades. Na verdade, n˜ao ´e necess´ario instalar driver algum. Somente o servi¸co do concentrador de dados precisa ser instalado e estar ligado e conectado `a rede para prover os servi¸cos necess´arios.