Projetos PLC Desenvolvidos pela UFRGS em Parceria com a CEEE

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Projetos PLC Desenvolvidos pela

UFRGS em Parceria com a CEEE

Prof. Dr. Walter Fetter Lages

w.fetter@ieee.org

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Escola de Engenharia

Departamento de Engenharia Elétrica

VIII Seminário de Tecnologia Powerline Communications

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Introdução

• PLC para automação predial/residencial

• Modelos de negócios

• Modem PLC

• Telemedição

• P&D ciclo 2002/2003

• Restinga

• CEEE, UFRGS, PROCEMPA, SCT, CETA, SENAI

• Backbone experimental

• P&D ciclo 2006/2007

• P&D ciclo 2007/2008

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Contexto

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Automação Residencial/Predial

• Modem PLNET52 da Itran Communications Ltd.

• 2,5 Mbps

• full-duplex e half-duplex

• 90-240V

• Correção de erros

• Interfaces USB1.1 e Ethernet 802.3

• TCP e UDP/IP

• Modulação ACSK (Adaptive Code Shift

Keying)

• CSMA/CD

• Detecção da qualidade do canal e controle da

taxa de dados automáticos

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Modem PLNET52

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Análise Experimental

• Objetivo: Observar a influência dos seguintes

parâmetros:

• Tamanho de mensagens

• Ruído eletromagnético

• Distância máxima

• Conectividade em redes elétricas distintas

• Considerações

• Mensagens curtas (até 512 bytes)

• Típicas em automação residencial

• Arquivos

• Influência do ruído

• Ventilador

• Estabilizador de tensão

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Métricas de Interesse

• Taxa de transmissão

• Distância atingida

• Imunidade a Ruído

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Ambiente de Testes I

• Apartamento

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Ambiente de Testes II

• Laboratório de Automação, Sistemas de Controle

e Robótica

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Ambiente de Testes III

• Salas de aula do Departamento de Engenharia

Elétrica

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Programas de Teste

• Sockets TCP

• Tempo de transmissão

• Mensagens

• Média de 1000 envios

• 100 repetições

• Arquivos

• 100 repetições

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Envio de Arquivos

• Tomadas distintas do apartamento, com uso de

um estabilizador

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Influência do Ruído

• Medidas das transmissões de mensagens com

modems ligados na mesma tomada

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Influência do Ruído

• Medidas dos envios de arquivos, com modems

ligados em tomadas distintas no apartamento,

com uso de um estabilizador

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Influência da Distância

• Medidas de mensagens nas salas de aula

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Telemedição

• Desenvolvimento de um modem PLC de baixo

custo e integração com medidores de energia

elétrica

• Operação em rede utilizando CSMA p-persistente

• Acesso remoto via Internet

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Produtos

• Protótipo de modem PLC

• Software básico do modem PLC

• Versão MS-DOS/Windows

• Versão Linux

• Versão de emulação

• Implementação do protocolo NBR-14522

• Driver TTY para o modem PLC

• Dados encapsulados em HDLC

• Meio compartilhado por CSMA p-persistente

• Interface KISS

• Suporte a IP encapsulado em AX.25

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Produtos

• Implementação do protocolo MODBUS sobre

RS232 e TCP

• Biblioteca de classes para abstrair o acesso a

registradores de pulsos e medidores através de

MODBUS

• CGI para acesso aos medidores via TCP/IP com

interface Web

• Software com documentação gerada

automaticamente com o Doxygen

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Protótipo de Modem PLC

• ST7538

• Portadora programável entre 60kHz e 132.5kHz

• Detecção de portadora e cruzamento por zero

• Taxa de até 4800 bps

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Software

_{Básico do Modem PLC}

• plcError plcInitialize(const char device,plcHandle handle)

• plcError plcReadRegister(plcHandle handle,st7538reg *reg)

• plcError plcWriteRegister(plcHandle handle,st7538reg reg)

• plcError plcWrite(plcHandle handle,const char *data,int n)

• plcError plcRead(plcHandle handle,char data,int size,int n)

• plcError plcReadMSR(plcHandle handle,plcMSR *msr)

• plcError plcFinalize(plcHandlehandle)

• plcError plcSendBreak(plcHandle handle,int duration)

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Stack

_{de Protocolos}

TCP

IP

AX25

KISS

HDLC

HARDWARE

MODBUS

DRIVER TTY

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Protocolo NBR-14522

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IP Encapsulado em AX.25

• Modem aparece como uma interface de rede,

semelhante à Ethernet

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Ping

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Dados

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MODBUS

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MODBUS

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Interface Web

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Medidas

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Gráficos de Histórico

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Documentação Automática

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CEEE/UFRGS — Restinga

• Implantação de uma ilha digital na Restinga

• Posto de Saúde

• Centro Regional

• Escola

• VoIP

• Quiosque CEEE

• Telemedição

• CEEE possui fibra óptica até subestação

• PROCEMPA possui provedor

• UFRGS possui experiência com PLC

• CETA articula financiamento junto à SCT

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CEEE/UFRGS — Backbone

• Projeto a ser iniciado em 2007?

• Desenvolver um Backbone experimental PLC na

sede da CEEE

• PLC a 200Mbps

• Testar IPv4, IPv6, MODBUS e DNP3 sobre PLC

• Verificar interoperação e cooperação de

tecnologias/fabricantes distintos

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Conclusões

• Embora seja possível atingir altas taxas de

transferência de dados, há uma grande variação

em função das condições das linhas de energia

elétrica e do tamanho dos pacotes transmitidos

• Foi desenvolvido um modem PLC e todo o stack

de protocolos necessários para uma aplicação de

telemedição

• Em breve testes semelhantes serão realizados

com modems de banda larga, possivelmente em

200Mbps

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Agradecimentos

Home-page do projeto:

http://www.ece.ufrgs.br/~fetter/plc