Protocolo de comunicação Zigbee aplicado a indústria 4.0

Abstract

Quando falamos em Indústria 4.0, a principal aplicação dos conceitos de Internet das Coisas é na linha de produção, onde é possível fazer monitoramentos e apontamentos em tempo real de muitas variáveis. Entretanto é importante observar que muitos equipamentos de comunicação operam na mesma frequência das máquinas da empresa, o que pode ocasionar erros e falhas. Sanches Durval (2010) nos mostra que, um dos grandes problemas existentes é a interferência gerada pelo excesso de equipamentos operando na mesma frequência sem fio, assim podendo ocasionar perda de informações (parcial ou total) e de gerar ruído excessivo, o que as vezes pode atrapalhar até mesmo em processos internos das máquinas. Este trabalho teve como foco o estudo do protocolo Zigbee como solução de comunicação para a Indústria 4.0. Para tal, foram utilizados dois módulos XBee, um sensor de temperatura LM35 e um Raspberry Pi B+ que funcionou como um gateway, enviando os dados lidos para um front-end local, feito em Node-RED, por meio do protocolo MQTT. Para alcançar o objetivo do trabalho os dois módulos XBee foram configurados, um como coordenador (responsável por receber as informações) e outro como end-device (responsável por ler o sensor e enviar os dados lidos para o coordenador), para isso a porta de uso geral número 1 foi configurada para leitura analógica. Após a configuração dos módulos configurou-se o Raspberry Pi, para isso foi necessário instalar dois programas, o Eclipse Mosquitto (broker MQTT) e o Node-RED (front-end), além desses softwares foi preciso também a utilização de um código em Python para fazer o processamento dos dados recebidos e o encaminhamento para o front-end. Uma vez que todas as configurações estejam feitas o módulo configurado como end-device realiza a leitura do sensor e envia os dados (via protocolo Zigbee) para o módulo coordenador, que por sua vez encaminha os dados recebidos para o Raspberry por meio da comunicação UART. Uma vez que esses dados sejam recebidos o código em Python faz o processamento dos dados e, usando o protocolo MQTT, envia dos dados para o Node-RED. O Node-RED por sua vez após receber esses dados gera um gráfico para exibição, facilitando o entendimento do usuário. Os resultados obtidos por meio desta metodologia foi uma rede Zigbee funcional, capaz de ler sensores e controlar atuadores, além de exibir os dados dos sensores em um front-end. Assim pode-se concluir que o Zigbee pode ser utilizado como uma alternativa de comunicação de redes de sensores sem fio utilizados dentro do conceito da Indústria 4.