SUPERVISÃO E SUPERVISÃO E CONTROLE CONTROLE

OPERACIONAL DE OPERACIONAL DE SISTEMASSISTEMAS

Prof. André Laurindo MaitelliProf. André Laurindo Maitelli

DCA-UFRN

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

Automação no Dia-a-DiaAutomação 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-DiaAutomação no Dia-a-Dia

Introdução à AutomaçãoIntrodução à Automação

Conjunto de técnicastécnicas destinadas a tornar automáticos vários processos na indústria, substituindo o trabalho muscular e mentalmuscular e mental do homem por equipamentosequipamentos diversos

Quantidade com qualidade e economia: CompetitividadeCompetitividade

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 ligadodesligado

cheiavazia

ligadodesligado

presenteausente

ligadodesligado

motor da esteira

garrafa

válvula

vazão saída

vazão entrada

Objetivos da AutomaçãoObjetivos 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 AutomaçãoObjetivos 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 DisponíveisTecnologias 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 Instrumentação IInteligententeligente

• 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

link1.ppt

HART/Fieldbus

Diagnósticos de Sensores, Dispositivos e Processo

Estação de Operação

Operações

Status

Cuidado

Bom

Mau

ETR - 57098

Instrumentação Instrumentação IInteligententeligente

Instrumentação Instrumentação VVirtualirtual

• 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 Instrumentação VVirtualirtual

Computador no ProcessoComputador 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 ProcessoComputador no Processo

Aquisição de DadosAquisição 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 DadosAquisição de Dados

Controlador Lógico ProgramávelControlador Lógico Programável CLPCLP

• 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

CLPCLP

Sistema Digital de Controle DistribuídoSistema 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 Sistema Digital de Controle DistribuídDistribuído - SDCDo - SDCD

1970 – Funcionalidades divergentes

CLP SDCD

Aplicações em controle discreto

Aplicações em controle contínuo

abismo

1980 – Funcionalidades comuns

CLP SDCD

Aplicações em controle discreto

Aplicações em controle contínuo

Espaço

1990 – Funcionalidades superpostas

CLP SDCD

Aplicações em controle discreto

Aplicações em controle contínuo

Espaço

2000 – Funcionalidades convergentes

CLP/SDCD

Aplicações em controle discreto

Aplicações em controle contínuo

CLP x SDCDCLP x SDCD

Sistemas SCADASistemas SCADA

DefiniçãoDefinição

• 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 BásicosComponentes 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

RÁDIO

RÁDIO

MODEM

MODEM MODEM

MODEMUR-01 UR-02

UR-03

UM

IHM

CENTRODE

OPERAÇÕES(CO)

MODEM

ComponentesComponentes

• 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 Computadores HostHost

• 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 SCADAProjeto 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

1. topologia de conexão

2. modo de transmissão

3. meio de ligação

4. protocolo de comunicação

1- Topologia de Conexão

• Ponto-multipontoPonto-multiponto: – mais que dois modems particionam um canal

de comunicação comum

• Ponto-a-pontoPonto-a-ponto– entre dois modems (tal como com modems de

discagem) ou uma combinação de ambos

2- Modo de Transmissão

• Linhas de transporte:– Dial-up– Leased

• Atmosfera– Rádio– Microondas– Satélite

3- Meio de Ligação

• Semi-DuploSemi-Duplo – transmissão de dados em uma única direção

por vez– utilizada em conexão ponto-para-multiponto

• Duplo-CheioDuplo-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.

ModemsModems

• 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

ModemsModems

• 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 RemotasEstação 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 SupervisóriosSistemas 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 SupervisóriosSistemas Supervisórios

Integração de Sistemas

Transacional

Tempo Real

Contínuo

Seqüencial

Discreto

Medição

Gerência Corporativa

Gerência de Produção

Tempo Real

Transacional

Controle

Gerência Industrial

Integração de SistemasIntegração 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 ComputadoresRedes 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 RedeComponentes de uma Rede

• Unidade de ProcessamentoUnidade de Processamento: onde é executado o software do usuário

• Sistema EspecialistaSistema Especialista (gerenciador): composto por hardware (equipamento de rede, placa, etc) e software

• Meio FísicoMeio Físico: linha transmissora de dados, podendo ser par trançado, coaxial ou fibra ótica. Outros: satélites, microondas

Protocolo de ComunicaçãoProtocolo 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 IndustriaisProtocolos Industriais

• Vários protocolos de comunicação foram desenvolvidos pelos mais diferentes fabricantes de equipamentos industriais

• Mais conhecidos:– Interbus– Modbus– Devicebus– Fieldbus– ProfibusProfibus

Até a próxima aula !!!Até a próxima aula !!!