Software Supervisório

O software supervisório concentra todo o processamento dos dados dos sensores, gera os sinais de controle e atua no ventilador da câmara 2 para que seja possível executar a medição de massa com maior exatidão, além disso cria o arquivo com todos os dados do ensaio.

Ele foi desenvolvido em LabView® em virtude de sua facilidade de comunicação com vários periféricos. Como o computador gera o sinal de controle do duto de insuflamento de ar, sua comunicação deve ser prioritária, para que ocorra rapidamente sua atuação, minimizando o atraso de transporte e conseqüentemente tendo melhor fidelidade aos valores desejados das grandezas controladas. Dessa

maneira a abordagem de desenvolvimento do software levou em consideração o processamento múltiplo e independente das tarefas de comunicação e processamento. Para isso foram desenvolvidos módulos separados de comunicação com cada periférico e módulos de processamento para controle de sincronismo e armazenamento dos dados. São feitas comunicações usando a interface serial padrão RS232, padrão RS485 (utilizando um conversor RS232-RS485), e interface ethernet. Posteriormente todos esses módulos foram integrados gerando o software de supervisão do ensaio. As comunicações que envolvem a interface RS232 são: a leitura da balança interna onde se encontra a amostra do material analisado, a atuação do duto de insuflamento através de seu módulo de comunicação remota, e a leitura do sensor de velocidade que compõe o sensor de vazão. Para a comunicação RS485, o software executa a leitura da temperatura e umidade da câmara 2 e também atua em seu ventilador, ligando e desligando conforme são feitas as leituras de massa. A comunicação via ethernet é destinada ao sistema de aquisição de sinais, onde é gerada a maior quantidade de dados. Na figura 17 pode ser observado o diagrama de blocos de todo o desenvolvimento em LabView® e ter uma visão geral do software que compõe a supervisão. Posteriormente é feito o detalhamento de cada módulo ilustrado na figura 17.

1

2

5 8

3

4

6 7

Figura 17. Visão geral do programa supervisório.

Os blocos contidos no primeiro quadro dizem respeito à inicialização do sistema de aquisição de sinais. A execução desse quadro é a primeira tarefa que o software faz e utiliza a comunicação ethernet, nele são configurados todos os sensores lidos no sistema de aquisição e também é configurada a alimentação das células de carga, utilizando o recurso de atuação oferecido por um dos módulos do sistema de aquisição. Logo em seguida o software cria o arquivo onde serão armazenados os dados e inicializa-o escrevendo o cabeçalho contendo o nome e a unidade de todas as variáveis armazenadas.

O segundo quadro mostra os blocos relativos à comunicação e controle do duto de insuflamento. Nele são executadas as rotinas de geração de sinal de controle e enviados ao duto pela interface RS232. Nesse quadro também se encontra a leitura do sensor de velocidade que compõe o sistema de medição de vazão, pois sua resposta é mais rápida que os outros processos e necessita de leituras com intervalos de tempo menores. A interface de medição da vazão é RS232 e não depende das outras variáveis e do sistema de aquisição para se conseguir o sinal, o

que proporciona rapidez em sua leitura. O intervalo de tempo de execução do quadro é de 2 s.

No terceiro quadro foram colocados os blocos que controlam todo o sistema do software. Ele conta o tempo de disparo de cada quadro, podendo disparar vários quadros para execução simultânea. Esse quadro também é responsável pelo sincronismo na medição da massa total e desligamento dos ventiladores da câmara 2.

O quarto quadro executa a gravação de todas as variáveis que se encontram na iteração corrente no arquivo inicializado ao rodar o software. Os dados são armazenados em formato de colunas, sendo que a cada iteração é adicionado mais uma linha ao arquivo. Seu intervalo de tempo de execução é de 30s e utiliza apenas processamento interno, não executando comunicações com outros periféricos.

No quinto quadro estão os blocos relacionados à aquisição dos dados de controle do duto de insuflamento de ar. Como o fenômeno de variação da massa é muito mais lento que a variação de temperatura e umidade considerando o sistema, a leitura de todas as variáveis relevantes à transferência de massa pode ser executada em tempos maiores que as variáveis que estão sendo controladas no duto de insuflamento. Em virtude disso criou-se um quadro individual de leituras rápidas (quadro 5), contendo somente a leitura de temperatura e umidade controladas no duto de insuflamento de ar, que posteriormente serão usadas no segundo quadro para geração dos sinais de controle. O quinto quadro é executado de 30 em 30 s, sendo tempo suficiente para se observar notável alteração de temperatura ou umidade no duto. Sua comunicação é feita via ethernet e sincronizado de forma que não ocorram colisões com outros quadros que utilizam o mesmo recurso.

O sexto quadro diz respeito à leitura da massa da amostra interna. Essa leitura é feita através da interface RS232 com uma balança de precisão que se encontra no interior da célula-teste. Sua leitura também é feita de 30 em 30 s.

O sétimo quadro corresponde ao sistema de atuação nos ventiladores da câmara 2. Sua comunicação é feita utilizando a interface RS485, e como posteriormente são feitas as leituras da temperatura e umidade da câmara 2 utilizando o mesmo recurso, sua execução depende também da disponibilidade de leitura e atuação, evitando colisões. Esse quadro também está sincronizado ao oitavo quadro que diz respeito às leituras das células de carga, dessa maneira a

leitura das variáveis só são executadas após 1 minuto do desligamento do ventilador da câmara 2, e os ventiladores voltam a ligar somente após 8s da medição da última variável. Dessa maneira assegurando a leitura da massa com menor deslocamento de ar no interior da câmara 2 e melhorando a fidelidade de sua medida. O desligamento dos ventiladores é feito de 10 em 10 minutos.

O oitavo quadro conta com a leitura de todas as variáveis do processo, incluindo seus cálculos de escalas e conversões de unidades. Duas interfaces de comunicação são necessárias, a RS485 informando os dados de temperatura e umidade da câmara 2 e ethernet, fazendo a comunicação com o sistema de aquisição de dados. Seu intervalo de execução é de dois minutos obtendo boa resolução nos dados do ensaio.

Apesar do desligamento dos ventiladores serem feitos de 10 em 10 minutos, a leitura de todas as variáveis é executada de 2 em 2 minutos, o que significa que pra cada medição da massa total com os ventiladores desligados, são executadas 3 medições com os ventiladores ligados. Porém isso não é problema, pois posteriormente os dados são tratados e é passado um filtro na medição da massa separando as medições com o ventilador ligado e desligado.

Na figura 19 pode ser observada a interface do software de supervisão com o usuário. Nela é possível inicializar e finalizar o ensaio, selecionar o arquivo de armazenamento dos dados, configurar os degraus de umidade e temperatura, assim como monitorar todas as variáveis e a atuação no duto de insuflamento.

Figura 18. Montagem do duto de insuflamento.

Figura 19. Interface do programa de supervisão.