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O termo “4.0” é notório como algo que nos remete a tecnologia. Mais especificamente, ao topo de onde a integração com o ambiente e a informação pode levar. Portanto não é mais somente da Indústria.
Já falam em Justiça 4.0, Saúde 4.0, Vendas 4.0, Gestão 4.0, Logística 4.0, Fisioterapia 4.0. Praticamente todas as áreas que você digitar no Google estarão usando o 4.0 para remeter ao uso de tecnologia e informação.
Mas realmente o termo nasceu na indústria e está relacionado à quarta revolução industrial. Como podemos estudar nesse link.
E esta revolução é movida pelo uso de um amplo sistema de tecnologias avançadas. Com base forte em seus nove pilares, análise de big data, robôs autônomos, simulação, integração de sistemas, internet das coisas (IoT), cibersegurança, cloud computing, manufatura aditiva e realidade aumentada.
Nós aqui na Crescer vivemos profundamente algumas destas tecnologias como IoT e a Robótica. E buscamos formas de viabilizar constantemente, para todos os modelos de negócios, o uso delas.
Neste blog estamos trazendo um hardware que não precisa ser programado. Pois ao conectar-se nele, traz uma aplicação que possibilita a sua parametrização e já sai funcionando. Trata-se da CPB 4.0, que pode ser vista na figura a seguir:
Sumário
1. Planilha Google Drive
O primeiro passo é fazer uma cópia da planilha, original, da Crescer no link abaixo
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1REsdebtUwDVhlUyMsMW-9iplX5oUCeS66iRKqHmTzKY/edit?usp=sharing Ao abrir a planilha, vá em arquivo depois fazer uma cópia, detalhe você já deve ter uma conta Google e estar logada nela, a cópia irá para o seu Google Drive:
Pode dar um nome da sua preferência, porém, não altere os demais campos.
A planilha já possui dados, no entanto eles podem ser deletados, para isso clique no canto superior esquerdo e após delete todos eles.
Agora o próximo passo é copiar o ID da planilha, ele é parte do link, como podemos ver destacado na figura a seguir.
O próximo passo é abrir o editor de scripts, para isso vamos em extensões depois em Apps Script, como indicado na imagem a seguir:
Agora vamos colar o ID da planilha no local destacado na figura a seguir, é importante notar que vamos substituir o ID já existente do script pelo da nossa nova planilha, que acabamos de copiar.
Feito isso podemos clicar em salvar, depois vamos em implantar, em seguida nova implantação. Como ilustrado na figura a seguir.
Na janela que irá abrir, no campo executar como deve constar o nome da conta do Google que está logada e em quem pode acessar deve estar selecionado para qualquer pessoa, como mostrado na figura a seguir. Depois clique em implantar.
Agora devemos conceder permissão ao script para ser executado, para isso siga os passos das figuras a seguir:
Clique em avançado e depois no Acessar projeto.
Na próxima janela vamos copiar o código da implantação, ele é necessário para que a ESP32 possa acessar e utilizar o script.
Mais detalhes sobre como salvar dados na planilha do Google utilizando ESP32 podem ser vistos em outro post do blog, acesse clicando aqui.
2. CPB 4.0 e suas características
A CPB 4.0 possui uma ESP32, permitindo assim a fácil conexão via Wi-Fi, além disso o microcontrolador possui um excelente poder de processamento e diversas outras ferramentas. Porém, um ponto importante a ser destacado aqui é que ela não necessita ser programada do zero, ela já conta com uma um software padrão que permite o envio dos dados lidos por ela para a planilha do Google. Em casos específicos, a Crescer poderá customizar as regras de envio e o local.
Ela também possui uma etapa de regulação de tensão similar às demais CPB da Crescer, permitindo que ela seja alimentada com fontes de 10 a 40V. Ainda sobre a fonte recomenda-se que seja utilizado uma fonte independente das demais aplicadas em outros dispositivos, pois, assim teremos um isolamento entre a etapa de controle e a interface 4.0. Sugerimos a utilização de fontes do tipo colmeia, como mostrado na figura a seguir.
Na figura a seguir podemos ver a identificação dos terminais da placa. Os pinos inferiores são para alimentação da CPB 4.0. Em seguida são os terminais que devem ser conectados na alimentação do equipamento que está sendo monitorado, isso deve ser feito pois as entradas PNP e NPN são isoladas através de optoacopladores. Falando nas entradas PNP e NPN, elas estão disponíveis para conexão de sensores, como já falado elas são isoladas eletricamente, ou seja, a ESP32 estará totalmente isolada do sensor.
Temos também à disposição um conector para o sensor de corrente SCT-013, permitindo monitorar a corrente consumida pelo equipamento. A placa também possui um adaptador para montagem em trilhos DIN, permitindo a sua fácil instalação.
Com todas essas possibilidades e ferramentas a CPB 4.0 pode ser utilizada para monitorar o consumo e tempo de operação de uma máquina, porém, com as entradas PNP e NPN pode-se utilizar outros diversos sensores para realizar outras aferições, como podemos ver nos exemplos descritos no final deste artigo.
Se o sinal da rede Wi-Fi no local de instalação da CPB for muito fraco ou insatisfatório para a aplicação, recomenda-se utilizar um repetidor para amplificar o sinal. Não recomendamos tentar melhorar, ou alterar, a antena da ESP32.
3. Configurando a CPB 4.0
Agora vamos ver como configurar a CPB 4.0, por padrão ela está programada para que, caso não consiga se conectar a uma rede Wi-Fi, funcione como um roteador. Portanto, o primeiro passo para configurar a placa é conectar-se na rede criada por ela.
A rede criada pela CPB terá o nome Crescer seguido dos últimos quatro dígitos do endereço MAC (exemplo: Crescer_03B5) da ESP32 e a senha padrão será 12345678. Após conectar-se à rede você deve abrir um navegador de internet e digitar o seguinte endereço caminho, 192.168.4.1/admin. Na figura a seguir pode-se visualizar o resultado.
Nessa página vamos colocar a senha para acessar o painel de configuração, que é 01234567. A página de configuração pode ser vista na figura a seguir:
Agora temos que configurar os quatro campos, o primeiro é referente ao código da implantação feita no Apps Script, devemos colar aqui o código que foi gerado após realizar a implantação do script.
O segundo campo define o intervalo de tempo entre os envios de dados para a planilha do Google, seu valor mínimo é de 1 segundo, porém, vale ressaltar que provavelmente o intervalo mínimo real não será tão pequeno, devido a diversos fatores, a melhor performance de envio que já obtivemos foi de 7 segundos.
O terceiro é o campo Key, esse é utilizado quando o cliente já possui uma plataforma própria, então utilizando esse campo podemos adicionar um dado que pode, por exemplo, ser utilizado por um JSON. Se não vamos utilizá-lo podemos colocar 123.
O último é o campo Serial, ele é utilizado para fazer algumas configurações na CPB 4.0. Ele funciona como um registrador de 6 bits, os pares de dígitos referem-se, respectivamente, às entradas NPN e PNP.
Os dois primeiros são responsáveis por ativar um filtro de três segundos a esses sensores, ou seja, se o primeiro bit estiver em 1 aplicamos o filtro na entrada NPN. Esse recurso é utilizado pois alguns equipamentos, na hora de indicar que estão produzindo, fornecem um dado que não é contínuo, piscando o status, com isso elimina-se essa oscilação, pois deseja-se somente ver se o dispositivo está produzindo.
Os próximos dois dígitos servem para inverter o dado de entrada, se a lógica do sensor for normalmente aberta e desejamos inverter essa função, deve-se colocar 1 no bit referente a esse sensor. Suponhamos que uma determinada máquina quando está ativada o dado recebido pela ESP32 seja 0, utilizando esse recurso pode-se inverter esse dado, tornando mais fácil a leitura deste sensor na planilha.
Os últimos dois dígitos habilitam os contadores dos sensores, ou seja, sempre que o sensor receber uma borda de subida esse contador irá incrementar, permitindo assim que a contagem de ciclos seja enviada para a planilha. A seguir temos uma tabela com o resumo das funções de cada dígito.
Portanto, se o valor do campo Serial for configurado da seguinte forma 100010, teremos o filtro e o contador ativados para a entrada NPN e o seu dado não será invertido. Na entrada PNP nada está ativado. A seguir como fica a tela de configuração:
Clicando em salvar, realiza-se o envio dos dados de configuração para a placa, o resultado deve ser como visto na figura a seguir:
O próximo passo é preparar o hardware para conectar na rede Wi-Fi do cliente ou empresa, para isso devemos acessar 192.168.4.1/user, a figura a seguir mostra a tela de configuração.
Temos que informar o nome da rede, SSID, respeitando todas as letras maiúsculas e minúsculas, bem como a sua senha. O IP podemos deixar como está, IP Dinâmico, porém, se necessário possuímos a opção de configurar um endereço estático para o dispositivo. Os demais campos são utilizados quando o CPB está realizando cálculos de potência, devemos sempre selecionar alguma opção neles, mesmo não utilizando-os.
Após clicar em salvar a ESP32 irá reiniciar e buscar a conexão no Wi-Fi, portanto, não teremos o feedback na tela do celular, porém, para saber se está tudo configurado de maneira correta podemos visualizar se os dados estão sendo salvos na planilha do Google. Na figura a seguir podemos ver um exemplo de como os dados são salvos na planilha.
4. Exemplos de aplicação
Agora vamos ver alguns exemplos de aplicação da CPB 4.0.
Centro de Usinagem
A partir dos dados obtidos pela CPB podemos obter no próprio Google planilhas, o seguinte gráfico:
Em azul podemos ver o estado na máquina de usinagem, indicando quando ela está em operação, com isso podemos calcular a eficiência do centro de usinagem. Em vermelho podemos ver a corrente consumida pelo equipamento que estamos monitorando, esse dado pode ser utilizado para calcular o consumo de energia, assim podemos saber exatamente quanto de energia elétrica foi gasto pelo equipamento em uma determinada produção.
Injetora
Nesse caso, estamos com um sensor monitorando a cavidade de um bico injetor, ou seja, sabemos se está ou não injetando. No gráfico a seguir podemos ver primeiro a contagem de ciclos, depois a corrente em uma fase da injetora e o estado do sensor da cavidade. Nesse caso utilizou-se a contagem dos ciclos pois, como podemos ver no gráfico, o sensor altera de valor com uma frequência elevada.
No gráfico a seguir temos o resultado do processamento dos dados recebidos na planilha, nele é apresentado o número de ciclos de trabalho da máquina ao longo dos dias.
Máquina de Corte a Laser
Nesse cliente estamos monitorando uma máquina de corte a laser, em azul temos o estado do laser, indicando quando a máquina está de fato fazendo um corte e em vermelho a corrente consumida pelo equipamento.
5. Vídeo
Para mais informações e outros detalhes veja nosso vídeo explicando todos os detalhes sobre a PCB 4.0.
Autor: Thales Ferreira