Redes de Controle e PLC (Power-Line Communications)

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Redes de Controle e PLC
*Autora: Thienne M. Johnson ()**

Hoje em dia, o uso de sensores é bastante difundido. Até dentro de casa poderemos usar sensores para facilitar nosso dia-a-dia. Sensores nos fornecem mais segurança (como detectores de presença e movimento), controlam a temperatura da casa, etc. Os dispositivos atuadores verificam o funcionamento dos sensores e realizam ações relacionadas, como ligar o ar-condicionado quando a temperatura chega em um nível mínimo de conforto.

Uma das opções para implementar essa rede de controles (sensores e atuadores) é o uso da tecnologia PLC (Power-line communications). Como todos os dispositivos a serem controlados consomem energia e usam a rede elétrica, essa solução pode ser a de implementação mais simples.

Os elementos sensores coletam informações sobre o ambiente e são pequenos, auto-contidos e conectados à rede. Pode coletar informações de temperatura do ar, pressão, gases etc; podem detectar movimentos indoors e outdoors, e também serem sensores do nível de iluminação.

Os elementos atuadores aceitam sinais da rede para agir no ambiente. Como exemplo, comutadores elétricos que são usados para ligar e desligar luzes e aparelhos elétricos. Estando num mesmo cabeamento, o atuador controlador é responsável pelo funcionamento geral. Por exemplo: determina se está escuro suficiente para ativar a iluminação ou verifica sensor de proximidade e acende a luz.

Vários destes elementos podem compartilhar o mesmo meio físico com uso da linha elétrica. Redes de Controle (Control networking) permitem, portanto, comunicação entre sensores inteligentes, atuadores e controladores em geral. Redes de Controle usadas dentro de uma casa são chamadas de Redes Residenciais. Como existe o alto custo para criar novos cabeamentos para instalar os controles em rede, a solução mais simples seria trafegar os dados pelos cabos elétricos, que estão presentes em toda a residência.

No cabeamento tradicional, os dispositivos são conectados diretamente aos seus comutadores. Na figura abaixo, cada lâmpada é ligada diretamente ao seu interruptor.

Já com a utilização de uma rede residencial lógica, usando a rede elétrica, os comutadores e as lâmpadas são conectados à rede elétrica da forma mais conveniente. Por exemplo, na figura, quando o comutador de luz é acionado, envia uma mensagem pela rede elétrica à lâmpada correspondente.

Neste caso, os pacotes de dados são enviados dispositivo-a-dispositivo através dos cabos elétricos usando sinais de alta freqüência.

Os dispositivos e os comutadores foram instalados. Mas e agora? Como mapear o dispositivo ao seu comutador?

No esquema de endereçamento simples, existem comutadores físicos (geralmente de rotação) para cada controle. O endereço é composto de 2 partes: Endereço da Casa e Endereço da Unidade.

Nos esquemas mais sofisticados, existem endereços de fábrica ou números seriais para selecionar o controle. Deve-se usar um protocolo de descoberta para encontrar todos os controles de uma classe particular. O dispositivo controlador envia mensagens em broadcast para todos os dispositivos da mesma classe solicitando uma resposta. A lista de resultados é usada para associar lâmpadas com comutadores ou sensores de invasão com alarmes.

No próximo artigo, veremos os equipamentos utilizados e como configurar uma rede de dados utilizando PLC dentro de casa.

(*) A autora, Thienne M. Johnson, (thienne@ieee.org) é professora e pesquisadora da área de Redes de Computadores. É Tecnóloga em Processamento de Dados (UNAMA) com Mestrado (UFSCar) e Doutorado (UFPE) em Ciência da Computação. Realiza pesquisas em Redes Sem Fio e Avaliação de Desempenho.

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