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SUPERVISÃO E CONTROLE OPERACIONAL DE SISTEMAS
Prof. André Laurindo Maitelli DCA-UFRN
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INTRODUÇÃO
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Automação no Dia-a-Dia
Em casa: Lavando roupa Lavando louça Esquentando o leite no microondas Na rua: Sacando dinheiro Fazendo compras
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Automação no Dia-a-Dia
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Introdução à Automação
Conjunto de técnicas destinadas a tornar automáticos vários processos na indústria, substituindo o trabalho muscular e mental do homem por equipamentos diversos Quantidade com qualidade e economia: Competitividade Início: Henry Ford (década de 20) - linha de produção de automóveis Avanço: microeletrônica (transistores - anos 60) Automação x desemprego
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Exemplo: Sistema Automatizado
LC LCV SP LE ligado desligado cheia vazia presente ausente motor da esteira garrafa válvula vazão saída vazão entrada
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Objetivos da Automação
Qualidade: controle de qualidade eficiente, compensação automática de deficiências do processo, processos de fabricação sofisticados Flexibilidade: inovações freqüentes no produto, atendimento a especificidades do cliente, produção de pequenos lotes
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Objetivos da Automação
Produtividade: produção de refugo zero, redução dos estoques Viabilidade Técnica: processamento imediato de grande volume de informações e/ou complexidade, limitações do homem, condições desumanas de trabalho
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Tecnologias Disponíveis
Instrumentação Inteligente Instrumentação Virtual Computador no Processo Controlador Lógico Programável (CLP) Sistema Digital de Controle Distribuído (SDCD) Controle Supervisório e Aquisição de Dados (SCADA) Integração de Sistemas (Redes)
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Instrumentação Inteligente
Instrumentação inteligente é aquela à base de microprocessador Condiciona o sinal, no lugar do operador e apresenta informação de modo amigável Possui CPU Memória Módulo I/O
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Instrumentação Inteligente
HART/Fieldbus Diagnósticos de Sensores, Dispositivos e Processo Estação de Operação Operações Status Cuidado Bom Mau ETR
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Instrumentação Virtual
Camada de software, hardware ou de ambos, colocada em um computador de uso geral, para o usuário interagir com o computador como se fosse um instrumento convencional Instrumento personalizado feito dentro do computador através de software aplicativo
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Instrumentação Virtual
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Computador no Processo
Computador usado em controle para fazer: Aquisição de Dados Controle Seqüencial (CLP, SDCD ou supervisório ) Controle Lógico (CLP) Controle Distribuído (SDCD/DCS) Controle Supervisório Controle Supervisório e Aquisição de Dados (SCADA)
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Computador no Processo
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Aquisição de Dados Primeira aplicação usada pelo computador, ainda usada (e combinada com controle supervisório) Coleta de dados analógicos e digitais, em tempo real, para armazenagem e uso posterior: análise, indicação, registro, totalização, alarme, intertravamento e controle
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Aquisição de Dados
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Controlador Lógico Programável CLP
Sistema digital (1969) introduzido para substituir relés eletromecânicos Sistema programável Aplicado a controle lógico ou discreto Grande capacidade de coletar dados e condicionar sinais Não possui(a) interface homem-máquina
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CLP
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Sistema Digital de Controle Distribuído
Sistema (1974) introduzido para substituir painéis de controle convencionais, centralizando tarefas e distribuindo funções Sistema configurável Aplicado a controle contínuo Possui IHM poderosa e amigável
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Sistema Digital de Controle Distribuído - SDCD
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CLP x SDCD CLP SDCD CLP/ 1970 – Funcionalidades divergentes abismo
Aplicações em controle discreto Aplicações em controle contínuo abismo 1980 – Funcionalidades comuns Espaço 1990 – Funcionalidades superpostas 2000 – Funcionalidades convergentes CLP/ CLP x SDCD
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Sistemas SCADA
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Definição Os sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) começaram a ser idealizados desde a primeira metade do século XX, com a necessidade de obtenção de dados meteorológicos em grande volume Atualmente eles estão sendo largamente utilizados na indústria, principalmente aquelas cujos processos são geograficamente muito distribuídos
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Componentes Básicos Centro de Operações (CO) com uma Unidade Mestre (UM), que interage com as URs e uma Interface Homem-Máquina (IHM) baseada em computador Uma ou mais Unidades Remotas (URs) que interagem diretamente com os processos Sistema de comunicação que permite a troca de informações entre o CO e as URs
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Componentes Computador(es) principais (host computers)
Rede(s) de Área Local Estação Mestre Modem(s) Mestre(s) Rede(s) de Telemetria Modem(s) Remoto(s) Estações Remota(s)
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Computadores Host Um ou mais computadores host podem se comunicar com a estação mestre através de uma rede de conexão local Os computadores host rodam um software de Interface Homem-Máquina (IHM) que tipicamente exibe, registra, soa alarmes e relata os dados coletados pela estação mestre Computadores host podem também ser configurados para inicializar ações de controle para as estações remotas via a estação mestre
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Projeto de um Sistema SCADA
Rede de Telemetria: topologia de conexão modo de transmissão meio de ligação protocolo de comunicação Modems Estação Mestre Estações Remotas
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Rede de Telemetria topologia de conexão modo de transmissão
meio de ligação protocolo de comunicação
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1- Topologia de Conexão Ponto-multiponto: Ponto-a-ponto
mais que dois modems particionam um canal de comunicação comum Ponto-a-ponto entre dois modems (tal como com modems de discagem) ou uma combinação de ambos
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2- Modo de Transmissão Linhas de transporte: Atmosfera Dial-up Leased
Rádio Microondas Satélite
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3- Meio de Ligação Semi-Duplo Duplo-Cheio
transmissão de dados em uma única direção por vez utilizada em conexão ponto-para-multiponto Duplo-Cheio dois dispositivos podem simultaneamente enviar e receber dados (duas direções) utilizada em conexão ponto-para-ponto
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4- Protocolo de Comunicação
É primariamente dependente da topologia de conexão, modo de transmissão e requerimentos de aplicação, tal como conexão com equipamentos existentes.
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Modems O tipo de Modem a ser utilizado em uma aplicação é ditado pela escolha dos meios de comunicação Uma vez especificado o tipo de Modem (tal como por discagem ou por rádio), existem várias características e opções que variam de acordo com o fabricante: Modem por discagem Modem por linha dedicada Modem por rádio
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Modems Podem ser usados tanto para aplicações ponto-para-ponto, como para aplicações ponto-para-multiponto A consideração principal para modems de rádio é a banda de freqüência que os mesmos vão operar Os usuários finais devem estar licenciados para operar um modem de rádio em uma localização particular com determinadas freqüências de rádio
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Estação Mestre e Remotas
Processadores do tipo CLP e Software de Controle podem ser usados como estação mestre de um sistema SCADA A determinação de qual tipo de CLPs devem ser usados em uma estação mestre é baseada estritamente nos requerimentos necessários de memória (número de estações remotas que estão ligadas a cada estação mestre) No caso de estações remotas, também podemos utilizar processadores do tipo CLP
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Sistemas Supervisórios
Permitem uma visualização gráfica com informações do processo por cores e animações Dão ao projetista um ampla gama de comunicação com os mais diversos tipos de marcas e modelos de equipamentos disponíveis no mercado
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Sistemas Supervisórios
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Integração de Sistemas
Contínuo Seqüencial Discreto Medição Gerência Corporativa Gerência de Produção Tempo Real Transacional Controle Gerência Industrial Integração de Sistemas Transacional Tempo Real
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Integração de Sistemas
Interligar as várias ilhas de automação em único sistema para Coordenar as diferentes funções Compartilhar dados Compartilhar recursos Otimizar algumas funções Unir técnicas e negócios
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Redes de Computadores Integram todo o conjunto de informações presentes na indústria Sistema distribuído é eficaz no compartilhamento de informações e recursos dispostos por um conjunto de máquinas processadoras Vários usuários podem trocar informações em todos os níveis dentro da fábrica
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Componentes de uma Rede
Unidade de Processamento: onde é executado o software do usuário Sistema Especialista (gerenciador): composto por hardware (equipamento de rede, placa, etc) e software Meio Físico: linha transmissora de dados, podendo ser par trançado, coaxial ou fibra ótica. Outros: satélites, microondas
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Protocolo de Comunicação
Conjunto de regras, procedimentos e leis que governam a troca de informações entre dois ou mais processos, incluindo o formato e ações a serem executadas quando do envio e do recebimento destes dados
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Protocolos Industriais
Vários protocolos de comunicação foram desenvolvidos pelos mais diferentes fabricantes de equipamentos industriais Mais conhecidos: Interbus Modbus Devicebus Fieldbus Profibus
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Até a próxima aula !!!
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