Post on 21-Mar-2020
Sistemas supervisórios Interface Homem/Máquina
ENGENHARIA ELÉTRICA
Redes Industriais e supervisórios
Sistemas Supervisórios:
- permite a supervisão e o comando de determinados pontos da
planta automatizada.
IHM:
- somente recebe sinais do CLP e do operador;
- somente envia sinais para o CLP atuar nos equipamentos
instalados na planta;
- arquiteturas mais modernas: controlador programável
incorporado;
- em uma IHM inteligente, o controle da planta é feito pelo CLP.
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IHM
O PLC envia estes sinais por meio de TAG’s ou bits para a
IHM.
Sistemas Supervisórios
Apresentam vários tipos de tags que servirão a propósitos
distintos.
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Softwares para Supervisão
• Programas que permitem a configuração de um Sistema
de Supervisão de Processo:
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Integração de Sistemas
Transacional
Tempo Real
Contínuo
Seqüencial
Discreto
Medição
Gerência Corporativa
Gerência de
Produção
Tempo Real
Transacional
Controle
Gerência Industrial
Alarmes
• Chamam a atenção do operador para uma mudança no
estado do processo:
– Tipos de alarmes (verde, amarelo ou vermelho);
– Intervenção do usuário na ocorrência de alarmes;
– Hierarquização dos alarmes
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Planejamento de alarmes
1) sob quais condições os alarmes serão acionados;
2) quais operadores serão notificados por esses alarmes;
3) quais mensagens deverão ser enviadas;
4) quais ações deverão ser tomadas na ocorrência desses
alarmes;
5) chamar a atenção do operador sobre uma modificação do
estado do processo;
6) sinalizar um objeto antigo;
7) fornecer indicação global sobre o estado do processo.
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Planejamento do Sistema Supervisório
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SCADA: Definições
Sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) englobam um
conjunto de tecnologias (equipamentos, softwares e padrões)
especialmente desenvolvidas para monitorar e controlar processos
Industriais; o conceito de SCADA pode ser estendido a outras áreas como
Laboratórios, Tráfego, Automação Predial etc.
Softwares SCADA típicos oferecem:
- Comunicação com equipamentos
(máquinas e sensores) em diferentes
protocolos;
- Registro e Relatórios Históricos
- Alarmes e Eventos
- Interface Gráfica para Operação de
Processos (HMI ou Interface Homem-
Máquina)
- Integração com softwares externos.
Componentes Básicos -
Centro de Operações(CO) com uma Unidade Mestre (UM), que interage com as Unidades Remotas(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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Servidores OPC – OLE for Processe Control
O Object Linking and Embedding (OLE) para Processos de
Controle (OPC) define o padrão para a comunicação de dados
de plantas em tempo-real entre dispositivos de controle e
interfaces homem máquina (HMIs).
O software NI LabVIEW pode se comunicar com qualquer CLP
(Controlador Lógico Programável) de diferentes formas.
Os Servidores OPC estão disponíveis para todos os CLPs e
Controladores Programáveis para Automação (PACs).
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Sistemas SCADA
Principais itens de um SCADA
• OPC (OLE for process control): Padrão industrial publicado
para interconectividade de um sistema. Seu funcionamento é
baseado no OLE (Object Linking Embedding) de componentes
orientados a objetos.
Tipos de OPC:
OPC DA – ‘Qual o valor da variável “x” AGORA?’
OPC HDA – ‘Qual o valor da variável “x” ONTEM?’
OPC A&E – ‘ A variável “x” MUDOU!’ – Trata de alarmes e
eventos
OPC UA – Independe de plataforma.
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Visualizando Tags de CLPs Existentes com o NI OPC Servers
Com o NI OPC Servers você pode criar,
configurar e visualizar tags que estão
associadas aos seus CLPs.
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selecione Channel_0_User_Defined.Sine. Esta opção seleciona o dispositivo a
ser monitorado.
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Criando um Novo I/O Server Através do Projeto do LabVIEW
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Selecione as Tags OPC para Associá-las às Variáveis Compartilhadas
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SCADA “Clássico”: Arquitetura Simplificada
Protocolos I/O
HMI Runtime
IDE
SCADA Runtime: Core. Alarms&Events, Historian
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SCADA “Moderno”
Protocolos I/O: Arquitetura de Drivers ou Plugins
IDE
HMI
WEB
API ou Middleware ERP
MES
PIMS
...
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Principais SCADA´s Nacionais
Outros
ActionView ContempView SuperView
Dominante
• 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 SCADA
Funções básicas
• 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 SCADA
Funções básicas
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Sistemas SCADA
Principais itens de um SCADA
• Sistema cliente/servidor: Utilizado quando é necessário
visualizar e controlar o processo industrial em mais de um
local da planta industrial, com a mesma confiabilidade e
precisão do sistema SCADA local;
• Sistema Web Server: Possibilita o acesso ao sistema via
rede de internet, acessando o sistema pelo browser de
internet. Apresenta como vantagem um menor investimento
para implantação bem como possibilitar a visualização dos
dados em dispositivos móveis.
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Sistema SCADA
Principais itens de um SCADA
• Redundância e Confiabilidade: Aplicado a sistemas
industriais que não podem parar. Geralmente, a parada de um
sistema industrial deste tipo pode ocasionar prejuízos
financeiros imensos ou até mesmo risco a vida;
• Banco de dados: Dentre os mais conhecidos estão: SQL
Server, Oracle e mySQL. Geralmente o banco de dados
encontram-se instalados em máquinas separadas, porém há
casos em que a instalação local também é aplicada.
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Sistemas SCADA
Principais itens de um SCADA
• Sinóticos: Telas que possibilitam o monitoramento de um
processo industrial;
• Alarmes: Avisam o usuário quando uma variável ou condição
do processo está fora dos valores previstos;
• Relatórios: Dependem da imaginação do desenvolvedor e
da necessidade do cliente. Usualmente são: Relatórios de
Alarmes, Acessos e de Variáveis.
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Sistemas SCADA
Principais itens de um SCADA
• Gráficos Históricos: Possibilita ao usuário avaliar valores
de variáveis ao longo do tempo de forma rápida;
• Tipos de Comunicação e Protocolos: Quanto maior a
quantidade de drivers de comunicação, mais flexível será o
sistema a ser implantado;.
Relatórios e Gráficos de Tendências
• Acompanhamento dos parâmetros de operação no tempo
• Informações do histórico de operação
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Sistemas SCADA
Variáveis
Conhecidas também como TAGs, representam dados lidos de
registradores nos equipamentos supervisionados.
Podem ser do tipo: Booleanos, inteiros, floats, data e hora.
Sistemas SCADA
TAGs
• Nomenclatura padronizada das variáveis numéricas ou
alfanuméricas do processo;
• Pontos de E/S de dados do processo que está sendo
controlado (Temperatura, Vazão, Nível).
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Para espeficação de um Sistema Supervisório deve-se
observar os seguintes fatores:
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Fatores a serem considerados
Requisitos de hardware;
Requisitos de sistema operacional;
Requisitos de aplicação;
Driver de comunicação;
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Sistemas Supervisórios
Um Sistema Supervisório é uma Interface amigável (eficiente e
ergonômica).
Tem por objetivo a supervisão e muitas vezes o comando de
determinados pontos de uma planta automatizada
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Sistemas Supervisórios
Apresentação de dados em tempo real;
Telas gráficas que apresentam o estado atual do processo;
Relatórios;
Gráficos de Tendências;
Alarmes;
Integração com bancos de dados diversos;
Integração com a Internet e novas tecnologias.
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Sistemas Supervisórios
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O supervisório opera em dois modos distintos:
• Modo de desenvolvimento (ambiente onde se criam telas
gráficas, animações, programação) e
• Modo runtime (modo onde se mostra a janela animada,
criada no modo de desenvolvimento e no qual se dará a
operação integrada com o CLP, durante a automação da
planta em tempo real).
Sistemas Supervisórios
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Sistemas Supervisórios
Hoje os sistemas de supervisão oferecem três funções
básicas:
• Funções de supervisão
Inclui todos as funções de monitoramento do processo tais
como:
sinóticos animados (representação gráfica geral da
planta), gráficos de tendência de variáveis analógicas e
digitais, relatórios em vídeo e impressos, etc.
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Sistemas Supervisórios
Hoje os sistemas de supervisão oferecem três funções
básicas:
• Funções de operação
Atualmente os sistemas supervisórios substituíram com
vantagens as funções da mesa de controle.
As funções de operação incluem:
Ligar e desligar equipamentos e sequência de equipamentos,
operação de malhas PID, mudança de modo de operação de
equipamentos, etc.
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Sistemas Supervisórios
Hoje os sistemas de supervisão oferecem três funções
básicas:
• Funções de controle
• Controle DCC (Controle digital direto) e Controle SDCD
(Sistema digital de controle Distribuido).
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Sistemas Supervisórios
Controle DCC (Controle digital direto)
Vantagens:
• Os dispositivos são mantidos juntos em uma única sala;
• Aumento da produtividade, sendo preferidos em aplicações
em que alta eficiência de processamento é necessária;
• Grande precisão das ações de controle;
• Redução do consumo de energia;
• Aumento do tempo útil de operação.
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Controle DCC (Controle digital direto)
Limitações:
• Grande complexidade;
• Alto custo de desenvolvimento, manutenção e engenharia;
• Baixa tolerância a falhas.
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Sistemas Supervisórios
Controle DCC (Controle digital direto)
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Sistemas Supervisórios
Controle SDCD (Sistema digital de controle Distribuido)
• Uma sala de controle e supervisão global (central) microprocessada
em rede com outros controladores de responsabilidade local.
• É adequado a processos com grande número de variáveis contínuas
e concentradas geograficamente.
• Em relação à distribuição das tarefas de controle, este sistema é
completamente centralizado. Somente as atuações de baixo nível e as
informações dos sensores são distribuídas.
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Controle SDCD (Sistema digital de controle Distribuido)
Planejamento do Sistema Supervisório
1) Entendimento do processo a ser automatizado;
2) Tomada de dados (variáveis);
3) Planejamento do banco de dados;
4) Planejamento dos alarmes;
5) Planejamento do hierarquia de navegação entre
telas(Modelagem);
6) Desenho de telas;
7) Planejamento de um sistema de segurança;
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Alarmes
• Chamam a atenção do operador para uma mudança no
estado do processo:
– Tipos de alarmes (verde, amarelo ou vermelho);
– Intervenção do usuário na ocorrência de alarmes;
– Hierarquização dos alarmes
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Planejamento de alarmes
1) sob quais condições os alarmes serão acionados;
2) quais operadores serão notificados por esses alarmes;
3) quais mensagens deverão ser enviadas;
4) quais ações deverão ser tomadas na ocorrência desses
alarmes;
5) chamar a atenção do operador sobre uma modificação do
estado do processo;
6) sinalizar um objeto antigo;
7) fornecer indicação global sobre o estado do processo.
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Planejamento do Sistema Supervisório
Entrada de Dados e SetPoints
• Permitem mudanças na configuração da planta e definições
de valores de operação para disparo de alarmes, entre
outros:
– Telas simples e intuitivas
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Planejamento de uma hierarquia de navegação entre
telas
O sistema supervisório do processo possui um menu que
possibilita a navegação entre telas.
A seguir são apresentados exemplos de telas de supervisório.
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Internet e novas tecnologias
• Integração com internet
• Integração com dispositivos móveis
• Integração com recursos gráficos 3D
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Domínio
1. Inicie o E3 Studio selecionando a opção Criar um Domínio
novo. O Assistente de Aplicações será aberto.
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Domínio
2. No Assistente de Aplicações, clique em Avançar, selecione a
opção Aplicação Padrão e nomeie o projeto como
TreinamentoE3.
3. Ajuste o caminho da
aplicação para:
C:\TreinamentoE3
e clique em Avançar.
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Domínio
4. Na próxima janela do assistente, selecione a opção Criar um
novo Domínio e use o mesmo nome do projeto.
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Domínio
5. Escolha a resolução das telas em 1024x768.
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Configuração e Comunicação Driver Modbus Elipse Scada
1. Selecionar a CPU do CLP
2. Configurar Hardware
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Configuração e Comunicação Driver Modbus Elipse Scada
3. Configurar a Rede
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Configuração e Comunicação Driver Modbus Elipse Scada
3. Configuração IP do CLP
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Configuração e Comunicação Driver Modbus Elipse Scada
4. Configurar a Ethernet
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Servidor de dados
Objetos que podem ser inseridos no Servidor de Dados
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Servidor de dados
Objetos que podem ser inseridos no Servidor de Dados
Supervisório SCADABR
www.sttechboni.weebly.com
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ScadaBR
O ScadaBR é um software do tipo SCADA (Supervisory Control and DataAcquisition).
Serve para automatizar processos de medição e automação:
- acessar e controlar dispositivos físicos como sensores, chaves, motores e
outros tipos de máquinas.
- salvar dados dos sensores continuamente em uma base de dados,
visualizar os históricos, e também receber alarmes, controlar o processo por meio de
scripts, etc.
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ScadaBR
As partes que compõem um Sistema Automatizado com Computador:
1 - Processo a ser Controlado;
2 - Barramentos de Comunicação;
3 - Servidor de Aquisição de Dados e Controle Supervisório (SCADA);
4 - Interface do Usuário ou HMI (Human-Machine Interface)
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Como funciona o ScadaBR?
O ScadaBR deve ser instalado em um computador, que será conhecido
também como o "servidor da aplicação" ou "Servidor ScadaBR".
Tanto as telas "HMI" quanto as configurações do ScadaBR serão acessadas
através de um navegador de Internet (Internet Explorer, Mozilla Firefox,
Chrome etc.).
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O ScadaBR no seu computador
O ScadaBR sempre executa a partir de um software conhecido como "Servidor de
Aplicação Java".
O Apache Tomcat é o padrão e já vem no instalador do ScadaBR para Windows.
Usuários mais avançados podem rodar o ScadaBR em outros sistemas operacionais,
ou usando outros servidores de aplicação.
A partir do momento que o servidor de aplicação está no ar, ele vira um "endereço na
Internet", que você vai utilizar para acessar com o navegador.
O acesso pode ser feito do mesmo computador onde o servidor estiver instalado, ou a
partir de outros computadores que estiverem na mesma rede (Intranet).
É até possível utilizar o ScadaBR diretamente na Internet, desde que você tenha a
experiência e os recursos de infraestrutura para isto.
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Servlets
Browser Servlet Server
Se
rvle
t Se
rvle
t Se
rvle
t
Máquina Cliente Máquina
Servidora
Solicitação e
parâmetros
Resposta (HTML)
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Sua Aplicação no ScadaBR
Em sua aplicação diversos aspectos precisam ser configurados.
Os mais importantes são:
1) Datasources e Datapoints -
"fontes" de informações, isto é, a configuração dos equipamentos que irão ser
fisicamente controlados.
Um Datasource pode ser um barramento de comunicações, usando um protocolo do
tipo ASCII, Modbus, SQL, OPC e assim por diante - dependendo do tipo de
equipamento que você vai conectar.
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Sua Aplicação no ScadaBR
Em sua aplicação diversos aspectos precisam ser configurados.
Os mais importantes são:
1) Datasources e Datapoints -
Cada Datasource pode ter múltiplos Datapoints, ou "tags", que são os pontos de
medição e controle.
- por exemplo, um controlador de temperatura (Datasource) pode incluir a diversos
datapoints:
Temperatura atual, Set-point (temperatura selecionada), potência de saída, etc.
Você deve consultar o manual de comunicações do seu equipamento, para identificar
qual tipo de Datasource será necessário.
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Sua Aplicação no ScadaBR
Em sua aplicação diversos aspectos precisam ser configurados.
Os mais importantes são:
2) Telas ou representações gráficas
Onde você consegue criar seus próprios "painéis de controle", ou interface de usuário
para operação do sistema.
As telas podem incluir monitoramento em "tempo-real" dos datapoints, bem como
gráficos, botões, diversos componentes HTML etc.
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3) Tratadores de eventos (por exemplo, alarmes de mínimos e máximos):
permite o envio de notificações em situações de alerta, ou tomar ações
automaticamente com base em ocorrências no sistema.
4) Relatórios:
são visualizações do histórico do sistema, incluindo gráficos e estatísticas.
5) Scripts:
permite calcular variáveis derivadas de outras, ou programar lógicas de automação.
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Instalação e comece a explorar
O software ScadaBR fica disponível no site do projeto, http://www.scadabr.org.br -
procure dentro da seção Downloads.
A instalação no Windows é bastante simplificada.
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Instalação e comece a explorar
No menu iniciar será instalado um ícone "Configuração do Tomcat", onde você pode
parar, iniciar o ScadaBR, ou definir que o mesmo inicie automaticamente ao ligar o
computador. Em alguns computadores, você deve clicar com o botão direito sobre
"Configuração do Tomcat" e então selecionar "Executar como administrador".
Se ainda não estiver iniciado, clique "Start".
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Com o ScadaBR rodando, abra um navegador (nossa recomendação é o
Mozilla Firefox) e digite o endereço:
http://localhost:8080/ScadaBR/
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Primeiro passo: Definição do hardware que será utilizado
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Segundo passo: Elaboração do código que será inserido no Arduino UNO
Incluir as bibliotecas necessárias para que o código a ser inserido no Arduino
UNO funcione adequadamente.
A comunicação entre o Arduino UNO e o ScadaBR será através do
protocolo Modbus. (baixar o arquivo SimpleModbusSlaveV10.zip).
Usar da diretiva #define para associarmos a palavra LED ao pino 9 do Arduino
UNO.
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A função modbus_update_comms() é responsável pela comunicação
via Modbus,
A função pinMode() determina o modo de operação (como saída) do pino onde está
conectado o led.
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Criação do Data Source e seu(s) respectivo(s) Data Point(s) para
aquisição de dados
Primeiramente é necessário fazer com que o SCADABRidentifique o elemento com o
qual irá interagir, chamado dentro do programa de Datasource, de modo que para a
criação deste é necessário clicar no ícone correspondente presente na barra de
ferramentas.
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