Exibir código-fonte para ControlMachine

= 5W2H =
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== What ==
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* 1.  Qual o nome do seu projeto?
** O nome escolhido para o projeto foi ControlMachine

* 2.  Qual o objetivo deste projeto?
**O projeto consiste em criar um sistema de monitoramento e controle para motores industriais, visando preservar os equipamentos com a sua utilização correta.

* 3.  Quais os maiores desafios, na sua opinião, para se realizar este trabalho?
**Obtenção de dados através de sensores que utilizam em sua grande maioria sinais analógicos, a interface de comunicação entre os motores e as máquinas que os utilizam. Tanto a interface lógica como a gráfica de controle vão requerer um alto processamento de dados em tempo real. A malha de comunicação entre as máquinas, motores e sistemas está entre um dos maiores desafios encontrados.

* 4.  Quais os conhecimentos básicos que devemos ter para se implementar este projeto?
**Para o desenvolvimento do projeto, será necessário o conhecimento de motores elétricos e controle e acionamento do mesmo. Para a criação dos algoritmos utilizaremos a linguagem C; para a construção da rede de comunicação utilizaremos a interface USB (Universal Serial Bus) que permite uma rápida transferência de dados e uma comunicação independente entre periféricos.

* 5.  Quais soluções similares existem no mercado?
**Na parte de interface lógica e gráfica conhecemos um software supervisório que é capaz de realizar um serviço similar chamado Elipse-Scada, que proporciona uma interface de controle limpa e fluida, necessitando de um sistema que faça o controle direto das minhas variáveis, como um CLP.
Existe também equipamentos de controle de motores que possuem sofisticados artifícios para a preservação do motor, como inversores de frequência modernos e soft-starter.

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== Why ==
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* 1. Porque é interessante desenvolver este projeto?
**Com o uso do software que pretendemos desenvolver poderemos monitorar e através de relatórios prevenir futuros erros. Poderemos também realizar manutenções preventivas através dos dados que forem processados pelo software
 
* 2. Porque deve usar a tecnologia escolhida?
**A utilização do software se deve a facilidade de manuseio. 

* 3. Porque usar o hardware específico?
**Utilizaremos a plataforma open source Arduíno que permite uma ampla variedade de implementos como flexibilidade na linguagem utilizada para sua programação assim como uma variada gama de sensores e dispositivos já desenvolvidos para tal plataforma, podendo ainda ser utilizado interfaces físicas desenvolvidas por nós mesmos.
 
* 4. Porque usar o sistema específico?
**Devemos utilizar esse sistema em especial pois não encontramos no mercado um sistema que une todos os dispositivos disponíveis.

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== Who ==
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* 1. Quem pode se beneficiar deste projeto? 
**O engenheiro, o técnico, o gerente e toda a linha de produção.Todos do meio industrial se beneficiarão de um controle mais eficiente, pois com ele pode-se previnir falhas ou até mesmo antecipa-las, fazendo com que cada vez menos a linha de produção pare devido a falhas técnicas.
 
* 2. Quem poderá operar o sistema?
**O engenheiro responsável e os técnicos.

* 3. Quem deverá participar do desenvolvimento do sistema? 
** Os engenheiros e técnicos responsáveis,assim como os programadores, que serão os responsáveis por codificar o sistema. 

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== Where ==
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* 1. Onde os dados serão inseridos? 
**No banco de dados como por exemplo o Oracle ou o mySQL.

* 2. Onde os dados serão externalizados, publicados?
** Os dados serão externalizados na interface gráfica em tempo real e em relatórios periódicos.

* 3. Onde esta aplicação poderá ser usada? 
**Empresas em geral que utilizam motores elétricos de grande ou médio porte,que necessitem de um controle mais eficaz.
 
* 4. Onde os dados serão armazenados? 
** Devemos armazenar os dados em um computador local.

* 5. Onde o software deverá ser hospedado? 
**O software será armazenado juntamente com os dados.

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== When ==
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* 1. Em quanto tempo pretende desenvolver o sistema? 
**O tempo de desenvolvimento do sistema pode variar de acordo com as necessidades e o porte da empresa, mas a base do sistema devera ser desenvolvida em aproximadamente 90 dias. 

* 2. Quais serão as fases e em quanto tempo cada uma? 
**Primeira fase, estudo de campo: coletar informações do ambiente de implementação; coletar dados das máquinas; tempo: uma semana
**Segunda fase, projeto: consiste em dimensionar os componentes a serem utilizados, ou seja, a escolha dos hardware; tempo: duas semanas
**Terceira fase: codificação; tempo: um mês
**Quarta fase: implementação; tempo: um mês
 
* 3. Qual o tempo de resposta do dispositivo ou do sistema?
**O sistema devera operar em tempo real.
 
* 4. Quanto tempo para responder a uma entrada?
**O tempo de resposta varia de acordo com os equipamentos utilizados, mas está na casa dos mili-segundos.
 
* 5. Quanto tempo para gerar a saída?
**O tempo de uma saída depende da aplicação.

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== How ==
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* 1. Como será dividido o desenvolvimento do sistema?
**O sistema sera dividido em três etapas as quais certos integrantes do grupo tomarão a frente do projeto, sendo que o desenvolvimento dos elemento do software ficara responsável aos programadores da equipe. A escolha de hardware necessária para o projeto, que é individual para cada fábrica, será determinada em conjunto com o desenvolvedor de software e o responsável por indicar quantos motores e máquinas existem em tal empresa.

* 2. Como será feita a entrada de dados? 
**A entrada de dados no sistema terá inicio nos sensores utilizados, os quais estão ligados a microcontroladores em rede. Há um servidor responsável por receber os dados dessa rede, processá-los e armazena-los em um banco de dados.
 
* 3. Como será feita a saída de dados? 
**Depois de tratados os dados de entrada podemos criar gráficos e tabelas para analisar o funcionamento de cada equipamento em especifico e em conjunto, sendo assim, podemos indicar a melhor forma de gerenciar os equipamentos. 

* 4. Descreva a 1a. funcionalidade? 
**Ler dados dos sensores em tempo real e externalizar esses dados. 

* 5. Descreva a 2a. funcionalidade?
**Criar rotinas para processamento dos dados para proteção contra falhas. Ex: desligar um motor se a corrente de trabalho for superior durante um tempo estipulado.

* 6. Descreva a 3a. funcionalidade?
**Desligar o sistema caso ele seja codependente. Ex: um sistema que utiliza quatro motores para o perfeito funcionamento, caso um desses venha a sofrer alguma anomalia deve-se parar os outros motores instantaneamente para evitar danos e preservar o sistema.

* 7. Descreva a 4a. funcionalidade?
**Criar um banco de dados contendo a marca, o modelo, e demais informações especificas dos motores. Armazenaremos dados como: rotação, tempo de uso, ultima verificação, corrente de trabalho, e afins.

* 8. Descreva a 5a. funcionalidade?
**Criar uma rotina de manutenção com base nos dados e falhas anteriormente registrados, como uma manutenção preditiva.

* 9. Descreva a 6a. funcionalidade?
**Os sensores utilizados serão: 
***Sensor de corrente
***Sensor de tensão
***Sensor de frequência
***Sensor de RPM 
***Sensor de temperatura

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== How much ==
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* 1. Quanto custa cada parte do sistema?
**O custo do hardware sera em torno de 200 reais por motor.
**O custo de implementação do software base, que será usado no servidor,  será em torno de 3.500 reais
**Desenvolvimento de banco de dados será em torno de 500 reais.
**Desenvolvimento do software do microcontrolador 400 reais.

* 2. Quanto deverá custar todo o sistema? 
**O custo total sera dado pela função: y(x)=5000 + 5x , onde x representa o número de motores.
 
* 3. Quantas pessoas deverão ser usadas (Equipe) ? 
**10 pessoas
 
* 4. Quanto custa cada profissional?
**
 
* 5. Qual deverá ser o preço de aquisição do seu software para o usuário final (Valor de mercado)?   
** R$15.000  reais fora a aquisição dos hardwares independentes além da taxa de instalação.
** A taxa de instalação será dada pela função: y(x)= 3500 +100x, onde x é a quantidade de motores.
** O custo total será dado por: y(x)=18.500 + 300x, onde x é a quantidade de motores.	

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= DER =
[[Arquivo:DER ControlMachine.png]]

= DFD =
[[Arquivo:DFD ControlMachine.png]]

= DD =
 OBS.: As interfaces gráficas utilizadas para cada entrada estão disponíveis no final da página.  
'''Sensor Temperatura:''' Utiliza um sinal digital, gerado um por um circuito integrado do próprio sensor, no caso o DS18B20. Ele trabalha na faixa de -55ºC a 125ºC, com precisão de +/-0,5ºC. A interface de comunicação é lógica, utilizando uma entrada digital do Arduino.

Vide Datasheet: datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf

'''Sensor de Corrente:''' Tem sua comunicação feita através de sinal digital, tem um conversor A/D no próprio módulo. A corrente máxima de leitura varia conforme o modelo, mas para efeito de projeto utilizaremos um de 20A.

Vide Datasheet: http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/168326/ALLEGRO/ACS712.html

'''Sensor Tensão:''' Não existe um sensor comercial para leitura de tensões, sendo assim devemos confecciona-lo, para isso utilizamos um acoplador óptico ligado a um resistor, do outro lado temos um sinal máximo de 5v (analógico) que varia conforme a tensão de entrada. Neste ponto precisamos utilizar o conversor A/D interno do arduino, além de calibrar os valores lidos e equaciona-los.

Sugestão de modelo: http://www.cuin.com.br/2013/06/sensor-de-tensao-eletrica-versao-2/

'''Sensor RPM:''' O  sensor utiliza o efeito hall para medir as rotações do eixo do motor, porém deve ser colocado neste eixo um pequeno imã. Há um módulo pronto para uso, o mesmo utiliza um sinal analógico, sendo necessária a utilização do conversor A/D interno do arduino.

Vide módulo: http://www.usinainfo.com.br/sensores-e-modulos/sensor-de-efeito-hall-com-modulo-para-arduino--2633.html

'''Sensor Frequência:''' O sensor devera ser desenvolvido, ele usará uma porta digital do arduino, o mesmo receberá uma tensão de no máximo 5V, logo é necessário atenuar a tensão da fonte com um circuito.

Ideia Inicial: http://microcontrolandos.blogspot.com.br/2013/01/frquencimetro-com-arduino.html

'''Coletar Dados:''' Para gerenciar e ler os sensores utilizaremos um Arduino Mega 2560, nele devemos tratar os dados e envia-los por um módulo Ethernet para um servidor onde os dados serão externalizados, guardados e comparados com valores estabelecidos.
Tratar Dados: Não podemos utilizar valores “simples” de um sensor, devemos ler o mesmo um certo numero de vezes em um curto intervalo de tempo e fazer a sua média, só assim conseguiremos uma boa precisão. Esse processo é estabelecido pelo Administrador do sistema.

'''Cadastrar Sensores:'''  O administrador deve indicar quais sensores serão utilizados, ou seja, quão estarão cadastrados no sistema.
Administrador: Entidade externa responsável pela manutenção do sistema.

'''Comparar Dados:''' Compara os valores ideais de trabalho dos motores com os valores fornecidos pelos sensores.
Proteger equipamentos: Função responsável por desligar os motores e afins ligados ao mesmo processo, caso os valores comparados na função anterior estejam discrepantes.

'''Chave Motor:'''  São relés destinados a ligar e desligar os motores ou equipamentos.

'''Alarme Falha:''' Caso os parâmetros de operação não estejam de acordo, será soado um sinal.

'''Armazenar Dados:''' Os dados serão armazenados a cada hora, sendo que guardaremos os valores de máximo, mínimos e a média.

'''Mostrar Sensores em Tempo real:''' Tem a função de reunir os dados que estão sendo obtidos pelos sensores em tempo real.

'''Monitor:''' Entidade externa responsável por externalizar os dados da função acima através de uma interface gráfica.

'''Realizar manutenção:''' Deve indicar o momento correto para a manutenção preditiva, sendo assim devemos estipular um numero de valores discrepantes máximo, após esse valor, o equipamento deve receber a manutenção.

'''Gerar relatório:''' Teremos dois tipos, o primeiro é para o gerente, o qual está contido dados relacionados a tempo de trabalho e tempo de parada de cada equipamento. Já o engenheiro e o técnico recebem o mesmo relatório, indicando os números de falhas e quais peças foram trocadas, caso tenha a necessidade.

'''Tempo de trabalho:''' Essa função deve realizar o tempo de uso do motor desde a data de compra. Além de determinar os horários de funcionamento dos mesmos.

'''CRUD Máquinas:''' Nesta função podemos cadastrar os equipamentos que o sistema irá monitorar.

'''CRUD Funcionários:'''  O cadastro dos operadores do sistema é realizado pelo gerente.

[[Arquivo:Telas esof.jpg]]

[[Arquivo:Telas esof 2.jpg]] [[Arquivo:Telas esof 3.jpg]]
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== Diagrama de Classes ==
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[[Arquivo:Diagrama de classe.jpg]] 
== Diagrama de Casos de Uso ==
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[[Arquivo:Diagrama de casos de uso.jpg]]
== Detalhamento dos Casos de Uso ==
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[[Arquivo:Casos de uso.pdf]]
= Protótipo =
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== Dificuldades encontradas == 
*Durante a montagem do projeto ocorreram vários imprevistos, dentre eles um que mudou drasticamente a dinâmica de comunicação entre o arduino e o servidor. Passamos de uma interface Ethernet para USB, isso ocorreu pelo tempo que tivemos para implementar o projeto, visto que a programação é muito sofisticada e requer muito tempo e dedicação.
Outro ponto foi o alto custo dos sensores, sendo assim tivemos que utilizar apenas o de corrente e o de temperatura. E também nem todos os sensores que precisávamos para o projeto existe em módulos para o arduino, por isso é preciso desenvolver um módulo, o que também requer muito tempo e vários testes.
A saga do motor também surpreendeu, o motor utilizado veio da cidade de Franca-SP, onde um dos integrantes do grupo encontrou o motor para o projeto.

== Maiores desafios ==
*Um dos maiores desafios encontrados foi durante a programação, mesmo o projeto sendo simples tivemos muitas dificuldades, para sincronizar o arduino com o Visual C++ pois foi na tentativa e erro, por muitas vezes o arduino não enviava dados concretos para o Visual e com isso tinhamos apenas lixo de memoria nas variáveis.

==Componentes utilizados==
*Arduino Mega 2560
*Módulo relé
*Sensor de corrente acs712
*Módulo Lcd 20x4
*Sonda de temperatura - LM35
*Motor WEG 1/4HP - 127V
*Cabo UBS -  Utilizado para a comunicação.
*Fios para as ligações
*Bancada para testes
*Fita isolante - Para fixação da sonda no motor.

== Esquema de montagem ==
* Abaixo se encontra o esquema das ligações utilizadas no projeto, o cuidado e a atenção foram essenciais nesta etapa, visto que o risco de choques elétricos é grande.
[[Arquivo:ControlMachine Circuit.jpg]]

==Código utilizado no Arduino==
[[Arquivo:ARDUINO.jpg]]

==Código Visual C++==
[[Arquivo:VISUAL.jpg]]