SUPERVISÃO E CONTROLE OPERACIONAL DE SISTEMAS Prof. André Laurindo Maitelli DCA-UFRN

INTRODUÇÃO

Automação no Dia-a-Dia Em casa: Lavando roupa Lavando louça Esquentando o leite no microondas Na rua: Sacando dinheiro Fazendo compras

Automação no Dia-a-Dia

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

Exemplo: Sistema Automatizado LC LCV SP LE ligado desligado cheia vazia presente ausente motor da esteira garrafa válvula vazão saída vazão entrada

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

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

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)

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

Instrumentação Inteligente HART/Fieldbus Diagnósticos de Sensores, Dispositivos e Processo Estação de Operação Operações Status Cuidado Bom Mau ETR - 57098

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

Instrumentação Virtual

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)

Computador no Processo

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

Aquisição de Dados

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

CLP

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

Sistema Digital de Controle Distribuído - SDCD

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

Sistemas SCADA

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

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

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)

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

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

Rede de Telemetria topologia de conexão modo de transmissão meio de ligação protocolo de comunicação

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

2- Modo de Transmissão Linhas de transporte: Atmosfera Dial-up Leased Rádio Microondas Satélite

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

4- Protocolo de Comunicação É primariamente dependente da topologia de conexão, modo de transmissão e requerimentos de aplicação, tal como conexão com equipamentos existentes.

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

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

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

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

Sistemas Supervisórios

Integração de Sistemas Contínuo Seqüencial Discreto Medição Gerência Corporativa Gerência de Produção Tempo Real Transacional Controle Gerência Industrial Integração de Sistemas Transacional Tempo Real

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

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

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

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

Protocolos Industriais Vários protocolos de comunicação foram desenvolvidos pelos mais diferentes fabricantes de equipamentos industriais Mais conhecidos: Interbus Modbus Devicebus Fieldbus Profibus

Até a próxima aula !!!