DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE AUTOMAÇÃO … · empregados na automação residencial, por ser...

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DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE AUTOMAÇÃO PREDIAL APLICADO A UMA INSTI- TUIÇÃO DE ENSINO ANDERSON S. ROSA, THOMAZ V. SOUZA, FRANSÉRGIO L. DA CUNHA UCL - Faculdade do Centro Leste Rodovia ES010, km 6,5- Manguinhos 29173-087 Serra ES Brasil E-mails: [email protected], [email protected], [email protected] Abstract This paper presents the development of a building automation system consists of a supervisory system installed on a server computer that communicates via a serial interface with a Programmable Logic Controller which, in turn, communicates with other peripheral modules with inputs/outputs through an inter module network. With this system automation is possible for a person, lay in automation, do the classrooms’ scheduling work hours at the beginning of the semester and then the system takes care of turn on their air conditioners and enable lights and outlets. Thus allowing the user to turn on the lights and use the outlets. The supervisory system development is done using the programming language C #. The system proved to be very reliable and accurate, commands sent by the supervisor were correctly interpreted by the Programmable Logic Controller, providing the de- sired outputs. Through this study it is clear that the use of building automation systems can result to a more rational use of ener- gy. The same idea described here can easily be applied to other buildings. Keywords Intelligent Automation, Programmable Logic Controller, Supervisory Systems, Automation Systems, Building Au- tomation. Resumo Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de automação predial composto por um sistema supervisó- rio instalado em um computador servidor que se comunica por meio de uma interface serial com um Controlador Lógico Pro- gramável que, por sua vez, se comunica com outros módulos periféricos de entradas e saídas por meio de uma rede de comunica- ção inter-módulos. Com este sistema de automação é possível que uma pessoa, leiga em automação, faça o agendamento do ho- rário de funcionamento das salas no início do semestre e, posteriormente, o sistema se encarrega de ligar seus condicionadores de ar e habilitar a iluminação e as tomadas. Permitindo assim que o usuário possa acender às luzes e utilizar as tomadas. O desen- volvimento do sistema de supervisório é feito utilizando a linguagem de programação C#. O sistema mostrou-se bastante confiá- vel e preciso, comandos enviados por meio do supervisório foram corretamente interpretados pelo Controlador Lógico Progra- mável, proporcionando as saídas desejadas. Por meio do estudo feito neste trabalho percebe-se que o uso de sistemas de automa- ção predial podem acarretar a um uso mais racional de energia elétrica. A mesma ideia aqui descrita pode ser facilmente aplicada a outras edificações. Palavras-chave Automação Inteligente, Controlador Lógico Programável, Sistemas Supervisório, Sistemas de Automação, Automação Predial. 1 Introdução Com a expressiva demanda de 40% da energia produzida mundialmente, o setor da construção civil se destaca como um grande vilão do consumo de energia elétrica (Kasinski, 2010). O consumo eficien- te de energia elétrica pode ser alcançado mais facil- mente trabalhando-se com o seu uso racional no lugar de se racionalizar o seu uso (Assunção, 2011). Esse uso racional de energia elétrica pode acar- retar em uma grande economia nos edifícios onde ele for empregado (Kasinski, 2010). Automatizar de forma inteligente o acionamento dos aparelhos condicionadores de ar, de forma a garantir o seu uso racional pode significar uma gran- de economia em gastos com energia elétrica para edifícios comerciais, tendo em vista que os aparelhos condicionadores de ar são responsáveis por até 60% do consumo de energia elétrica nestes edifícios (Bolzani, 2004). O que se tem hoje, na maioria dos casos, são os controles remotos como maior sofisticação encontra- da nos aparelhos condicionadores de ar (Bolzani, 2004). Este trabalho demonstra o desenvolvimento e implementação de um sistema de automação predial capaz de acionar remotamente e nos horários pro- gramados, os condicionadores de ar e habilitar as luzes e tomadas das salas de aula, ou seja, a sala fica desenegizada até que esta habilitação ocorra. O sis- tema desenvolvido foi implementado no edifício BDI (Bloco Didático I) da UCL (Faculdade do Centro Leste), visando o uso racional de energia e prevenin- do que equipamentos elétricos como, por exemplo, condicionadores de ar sejam esquecidos ligados fora dos horários pré-estabelecidos. O sistema é composto por uma IHM (Interface Homem Máquina) (Moraes & Castrucci, 2001), de- senvolvida em linguagem de programação C# (Lobato, 2010), com uma infraestrutura de hardware formada por um CLP (Controlador Lógico Progra- mável) (Franchi & Camargo, 2009) e módulos de saídas digitais que fazem o acionamento efetivo das cargas. A IHM é responsável por gerenciar ações de acionamento dos condicionadores de ar e permitir ou Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014 1632

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DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE AUTOMAÇÃO PREDIAL APLICADO A UMA INSTI-

TUIÇÃO DE ENSINO

ANDERSON S. ROSA, THOMAZ V. SOUZA, FRANSÉRGIO L. DA CUNHA

UCL - Faculdade do Centro Leste

Rodovia ES010, km 6,5- Manguinhos – 29173-087 – Serra – ES – Brasil

E-mails: [email protected], [email protected], [email protected]

Abstract This paper presents the development of a building automation system consists of a supervisory system installed on a server computer that communicates via a serial interface with a Programmable Logic Controller which, in turn, communicates

with other peripheral modules with inputs/outputs through an inter module network. With this system automation is possible for

a person, lay in automation, do the classrooms’ scheduling work hours at the beginning of the semester and then the system takes care of turn on their air conditioners and enable lights and outlets. Thus allowing the user to turn on the lights and use the outlets.

The supervisory system development is done using the programming language C #. The system proved to be very reliable and

accurate, commands sent by the supervisor were correctly interpreted by the Programmable Logic Controller, providing the de-sired outputs. Through this study it is clear that the use of building automation systems can result to a more rational use of ener-

gy. The same idea described here can easily be applied to other buildings.

Keywords Intelligent Automation, Programmable Logic Controller, Supervisory Systems, Automation Systems, Building Au-tomation.

Resumo Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de automação predial composto por um sistema supervisó-

rio instalado em um computador servidor que se comunica por meio de uma interface serial com um Controlador Lógico Pro-gramável que, por sua vez, se comunica com outros módulos periféricos de entradas e saídas por meio de uma rede de comunica-

ção inter-módulos. Com este sistema de automação é possível que uma pessoa, leiga em automação, faça o agendamento do ho-

rário de funcionamento das salas no início do semestre e, posteriormente, o sistema se encarrega de ligar seus condicionadores de ar e habilitar a iluminação e as tomadas. Permitindo assim que o usuário possa acender às luzes e utilizar as tomadas. O desen-

volvimento do sistema de supervisório é feito utilizando a linguagem de programação C#. O sistema mostrou-se bastante confiá-

vel e preciso, comandos enviados por meio do supervisório foram corretamente interpretados pelo Controlador Lógico Progra-mável, proporcionando as saídas desejadas. Por meio do estudo feito neste trabalho percebe-se que o uso de sistemas de automa-

ção predial podem acarretar a um uso mais racional de energia elétrica. A mesma ideia aqui descrita pode ser facilmente aplicada

a outras edificações.

Palavras-chave Automação Inteligente, Controlador Lógico Programável, Sistemas Supervisório, Sistemas de Automação,

Automação Predial.

1 Introdução

Com a expressiva demanda de 40% da energia

produzida mundialmente, o setor da construção civil

se destaca como um grande vilão do consumo de

energia elétrica (Kasinski, 2010). O consumo eficien-

te de energia elétrica pode ser alcançado mais facil-

mente trabalhando-se com o seu uso racional no

lugar de se racionalizar o seu uso (Assunção, 2011).

Esse uso racional de energia elétrica pode acar-

retar em uma grande economia nos edifícios onde ele

for empregado (Kasinski, 2010).

Automatizar de forma inteligente o acionamento

dos aparelhos condicionadores de ar, de forma a

garantir o seu uso racional pode significar uma gran-

de economia em gastos com energia elétrica para

edifícios comerciais, tendo em vista que os aparelhos

condicionadores de ar são responsáveis por até 60%

do consumo de energia elétrica nestes edifícios

(Bolzani, 2004).

O que se tem hoje, na maioria dos casos, são os

controles remotos como maior sofisticação encontra-

da nos aparelhos condicionadores de ar (Bolzani,

2004).

Este trabalho demonstra o desenvolvimento e

implementação de um sistema de automação predial

capaz de acionar remotamente e nos horários pro-

gramados, os condicionadores de ar e habilitar as

luzes e tomadas das salas de aula, ou seja, a sala fica

desenegizada até que esta habilitação ocorra. O sis-

tema desenvolvido foi implementado no edifício BDI

(Bloco Didático I) da UCL (Faculdade do Centro

Leste), visando o uso racional de energia e prevenin-

do que equipamentos elétricos como, por exemplo,

condicionadores de ar sejam esquecidos ligados fora

dos horários pré-estabelecidos.

O sistema é composto por uma IHM (Interface

Homem Máquina) (Moraes & Castrucci, 2001), de-

senvolvida em linguagem de programação C#

(Lobato, 2010), com uma infraestrutura de hardware

formada por um CLP (Controlador Lógico Progra-

mável) (Franchi & Camargo, 2009) e módulos de

saídas digitais que fazem o acionamento efetivo das

cargas.

A IHM é responsável por gerenciar ações de

acionamento dos condicionadores de ar e permitir ou

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não que os usuários consigam acender as lâmpadas e

utilizar as tomadas das salas de aula. O CLP é res-

ponsável por transmitir os comandos provenientes da

IHM aos módulos de saídas digitais que fazem o

acionamento efetivo das cargas.

Este sistema de automação será capaz de abrir

um arquivo contendo os agendamentos diários, e de

forma autônoma acionar os condicionadores de ar e

habilitar o uso das tomadas e iluminação das salas de

aula nos horários agendados. Caso haja necessidade

de acionar algum equipamento fora do horário agen-

dado, o operador do sistema poderá fazê-lo através

da IHM.

Ao elaborar um sistema de automação inteligen-

te, que centralize as ações de acionamento e habilita-

ção, e as faça de forma automática, nos horários pré-

estabelecidos ou com o comando de um operador

através de uma IHM, evita-se o desperdício de ener-

gia e mão de obra, pois não haverá o esquecimento

dos equipamentos ligados e não será necessário que

os funcionários transitem por todo o prédio ligando e

desligando os aparelhos.

Goltara e Pandini (2006) propuseram um sistema

de automação para outro edifício da faculdade UCL.

Nesse trabalho a IHM foi desenvolvida em um sof-

tware utilizado para desenvolvimento de sistemas

supervisórios em geral. Neste caso há a necessidade

de se comprar a licença do software de supervisório

Elipse SCADA (Elipse Software, 2010), uma vez que

em sua versão gratuita ele ficaria limitado a certo

número de recursos, o que restringiria as funcionali-

dades da IHM.

O trabalho de Alievi (2008) consegue demons-

trar como é possível com um baixo custo, desenvol-

ver um sistema baseado nos recursos dos CLP para

uma residência, aumentando o conforto e sendo ca-

paz até de diminuir o consumo de energia elétrica.

Moraes e Apolônio (2012) mostram em seu tra-

balho como um simples sistema de automação pode

ajudar na economia de energia. No artigo escrito por

eles é demonstrado como o simples fato de não per-

mitir a utilização de condicionadores de ar fora de

horários pré-estabelecidos no início do semestre,

pode diminuir o consumo de energia elétrica.

Assim percebe-se que a associação de uma IHM

intuitiva que possibilite que um operador interfira nas

programações já pré-estabelecidas, aumentará ainda

mais os benefícios do sistema implementado por

Moraes e Apolônio (2012).

2 Os CLP e os Sistemas Supervisório

Os CLP vêm sendo utilizados com sucesso na

automação industrial e nos últimos tempos também

empregados na automação residencial, por ser uma

opção de menor custo e disponibilizar quantidade

razoável de funções (MANGER, 2003).

Um CLP é um computador que foi concebido

para trabalhar em um ambiente industrial (Moraes &

Castrucci, 2001). Com um CLP é possível processar

entradas e gerar sinais de saídas com base em uma

lógica interna previamente programada. Eles podem

trabalhar em conjunto com módulos periféricos de

saídas digitais, responsáveis por fazer acionamentos

de cargas (Franchi & Camargo, 2009).

As IHM trabalham em conjunto com os CLP, a

fim de prover indicadores e possibilidades de co-

mandos aos operadores do processo, de forma remota

e segura. Estas IHM podem ser dotadas de lógicas

internas para tomadas de decisões, independentes das

lógicas contidas no CLP (Moraes & Castrucci, 2001).

Para que seja possível estabelecer a comunica-

ção entre o CLP e a IHM, é necessário que haja um

conjunto de hardwares, e algo que estabeleça a cone-

xão física como, por exemplo, uma porta serial ou

uma placa de rede. Outro requisito importante para

esta comunicação é o protocolo de comunicação, é

ele quem fará a tradução das instruções enviadas pela

IHM ao CLP (Carneiro, 2007).

Existem no mercado diversas ferramentas pró-

prias para a criação de sistemas supervisórios, são

ferramentas dedicadas para a criação de telas de

supervisão, com elementos gráficos e formas de

interação com o sistema de automação. Dentre elas

pode-se destacar, Intouch (Carneiro, 2007), LabView

(National Instruments, 2010), Elipse SCADA (Elipse

Software, 2010), InduSoft Web Studio (Indusoft

INC., 2004b), entre outros.

No mercado existe também uma vasta gama de

fabricantes de CLP, com os mais diferentes e avan-

çados recursos. Dentre os fabricantes pode-se desta-

car, Siemens (Siemens, 2012), Heading (Heading,

2012) e Weg (Weg, 2012).

3 O sistema de Automação proposto

Para desenvolver o sistema de automação do

edifício, foi feita a programação do módulo CLP1 já

instalado, utilizando módulos periféricos (Figura 1)

já dispostos nos QDF (Quadros de Distribuição de

Força). Toda a infraestrutura para o desenvolvimento

deste trabalho já havia sido instalada, mas não esta-

vam em operação, aguardando sua operacionaliza-

ção. Foi desenvolvida também uma IHM utilizando

um PC (Personal Computer ou Computador Pesso-

al), onde estará instalado um SS (Software Supervi-

sório) dedicado, completamente desenvolvido pelos

autores em linguagem de programação C# (Lobato,

2010) e específico para esta aplicação, utilizando

uma IDE (Integrated Development Environment ou

Ambiente Integrado de Desenvolvimento) (Lobato,

2010).

1 O módulo CLP e os módulos periféricos de saídas digitais, que foram utilizados no desenvolvimento deste trabalho, fazem parte

da linha Install Net da empresa Heading (Heading Produtos e

Serviços LTDA., 2004).

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Figura 1 - Módulos da linha Install utilizados.

A topologia do sistema pode ser vista na Figura

2, onde são representados todos seus componentes. O

SS fica instalado em um PC servidor, o operador

pode acessá-lo de forma remota de qualquer compu-

tador ligado à rede administrativa. Esta conexão

exibe apenas a janela de interface do software, para

comandar o sistema.

Figura 2 - Topologia do sistema de automação desenvolvido.

A comunicação entre o PC servidor e o CLP é

feita através da interface serial RS232 (Comer,

2007). Uma vez recebidas as instruções vindas do

SS, o CLP deverá fazer um tratamento destas instru-

ções e então transmitir um comando de “Liga” ou

“Desliga” para os módulos periféricos, que possuem

saídas a relés ligadas aos circuitos elétricos. Estes

módulos estão instalados nos QDF2 e são conectados

ao CLP por uma rede de comunicação entre módulos.

A rede utiliza padrão de comunicação RS485

(Comer, 2007) em conjunto com protocolo de comu-

nicação proprietário (Heading, 2012).

2 Os QDF foram adquiridos direto da fabricante Heading e chega-

ram à UCL já montados. As instalações elétricas, infraestrutura de rede, cabeamento e bandejamento de todo o prédio, foram feitas

por uma empresa terceirizada durante a construção do edifício

BDI.

Quando um comando é enviado do SS para o

CLP é feita uma verificação se o comando surtiu o

efeito desejado ou não. O desenho esquemático mos-

trado na Figura 3 exemplifica o ciclo de envio de um

comando de set ou reset para um determinado bit

auxiliar do CLP.

Figura 3 - Ciclo de envio de comandos ao CLP.

Quando um comando de manipulação dos bits

auxiliares, é enviado ao CLP, ele retorna um código

informando se o comando foi recebido de forma

correta. Caso afirmativo, o SS enviará um comando

para checar se o bit em questão teve seu estado modi-

ficado, o CLP retorna com o estado do bit e o SS

valida, ou não, a operação. Para os casos onde a

resposta do CLP não sejam recebidas pelo SS, ou ele

receba uma mensagem de falha, a mensagem tentará

ser enviada mais uma vez, caso haja problemas no-

vamente, será exibida uma mensagem ao operador

com as possíveis caudas da falha na transmissão

3.1 Funcionamento do CLP

No projeto de automação desenvolvido, a função

do CLP é identificar os comandos recebidos do SS e

então acionar uma determinada saída de um módulo

específico ligado à rede. O recebimento de comandos

do CLP se dá por meio de um conjunto de bits auxi-

liares internos que são manipulados pelo sistema

supervisório. A cada ciclo de scan3, o CLP fará uma

varredura identificando quais dos bits estão aciona-

dos e quais não estão, para então ativar as saídas dos

módulos periféricos correspondentes. A Figura 4

ilustra como a lógica interna do CLP se comporta

durante seus ciclos de scan.

3 O ciclo de scan de um CLP é constituído por três tarefas, primei-ro há a leitura das entradas do CLP, em seguida é executada a

lógica programada em sua memória, e por fim são atualizadas as

suas saídas (Franchi & Camargo, 2009).

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Figura 4 - Fluxograma da lógica implementada no CLP.

Por meio de um mapeamento (Tabela 1), feito

previamente, é possível ter uma correspondência de

cada bit auxiliar com uma determinada saída de um

módulo específico da rede. Então cada bit correspon-

de a um único circuito seja ele de iluminação, de

tomadas ou de um aparelho condicionador de ar, que

deverá ser ligado ou desligado. Caso o bit esteja

acionado o circuito correspondente será ligado, caso

contrário o circuito será desligado.

Tabela 1 - Mapeamento para um QDF.

3.2 O Software Supervisório desenvolvido

O software desenvolvido contém duas telas,

sendo a principal mostrada na Figura 5, por onde é

possível navegar pelas três abas que representam

cada andar do BDI. O operador pode acessar recursos

adicionais por meio da barra de menus, onde ele

encontrará diversos comandos que lhe auxiliarão na

operação do sistema como, por exemplo, o menu

Ajuda, por onde é possível abrir um arquivo de texto

contendo instruções básicas de operação do sistema.

Há também o menu ferramentas, onde o usuário

encontrará o submenu Gerar/Alterar Agendamentos,

que será descrito posteriormente.

Figura 5 - Tela do Software Supervisório.

Na tela principal há também um conjunto de le-

gendas contendo informações acerca dos indicadores

gráficos presentes na tela, monstrando ao operador

como diferenciar uma sala ligada de outra desligada,

por exemplo. Por fim, é possível acompanhar alguns

status do sistema, como a data, hora atual e a quanti-

dade de condicionadores de ar que ainda serão liga-

dos, através de um status menu (menu de status).

O sistema foi implantado apenas nas salas de au-

la, uma vez que as salas administrativas possuem

período de atividade fixo, e não ficam inativas duran-

te o período de atividade da instituição.

Cada sala contemplada com este sistema de au-

tomação pode trabalhar de dois modos diferentes,

denominados manual e automático. Enquanto uma

sala está operando em modo manual, as outras po-

dem estar em modo automático e vice-versa.

Em modo manual:

Com a sala operando em modo manual o opera-

dor liga, ou desliga, os aparelhos condicionadores de

ar e habilita o uso da iluminação e das tomadas desta

sala apenas clicando nos ícones, mostrados na Figura

6, dos equipamentos referentes àquela sala.

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Figura 6 - Ícones utilizados para representar alguns estados. a) Condicionador de ar desligado (preto e branco), b) Condicionador

de ar ligado (colorido), c) Sala desenergizada (preto e branco) d) Sala energizada (colorido).

Quando o operador clicar no botão referente ao

condicionador de ar para ligá-lo, a mensagem mos-

trada na Figura 7 lhe será exibida. Nesta mensagem é

pedido para que o operador selecione o horário no

qual o condicionador de ar deverá ser desligado, caso

não seja escolhido o horário ou o operador clique em

“cancelar” o condicionador de ar não será ligado.

Este recurso é importante para que não sejam esque-

cidos condicionadores de ar ligados.

Figura 7 - Mensagem mostrada para programe o horário de desli-

gar do condicionador de ar na hora que o mesmo é ligado.

Uma vez estando ligado e já programado para

desligar, o operador poderá optar por desligar os

condicionadores de ar, iluminação e tomadas a qual-

quer momento, bastando que o operador clique no-

vamente sobre o ícone do equipamento ligado. Outra

forma seria reagendar o horário de seu desligamento,

para isso basta que o operador clique com o botão

direito do mouse sobre o ícone do condicionador de

ar da sala que está ligada, e então aparecerá um menu

com as opções de horário disponibilizadas pelo sis-

tema (Figura 8).

Figura 8 - Menu para programação do horário de desligamento no modo manual.

Em automático:

Operando em modo automático o sistema se en-

carrega de abrir automaticamente o arquivo que con-

tém a programação do dia, e com ele fará os aciona-

mentos e desligamentos previstos para aquele dia de

forma autônoma. Tal arquivo é gerado no início de

cada semestre de aulas da faculdade, contendo os

horários de aulas previstos para todas as salas, po-

dendo ser alterado posteriormente caso uma modifi-

cação permanente venha a ser necessária para deter-

minada sala.

O operador é capaz de fazer intervenções no sis-

tema mesmo que este esteja operando em modo au-

tomático. Estas intervenções são importantes em

diversas situações, por exemplo, quando uma sala

está agendada para funcionar durante um determina-

do período, mas tem sua utilização cancelada. Neste

caso, o operador poderá fazer o desligamento da sala

ao clicar sobre os ícones da Figura 6, sem prejudicar

nenhum dos outros agendamentos previstos para o

mesmo dia.

Quando houver a necessidade de utilizar a sala

fora dos horários previamente agendados, bastará que

o operador habilite manualmente a sala em questão,

clicando sobre os ícones desejados.

Estando o sistema operando em qualquer um dos

modos descritos anteriormente, em nenhum deles há

o acionamento de mais de um condicionador de ar ao

mesmo tempo: Sempre será esperado o tempo de

estabilização da corrente de partida do equipamento,

para que não haja picos elevados na demanda por

energia elétrica. Para garantir este acionamento gra-

dual, o sistema gera de forma inteligente uma “fila”

de condicionadores de ar a serem ligados.

Para isto ele verifica se o tempo de estabilização

do último condicionador de ar que foi ligado já se

esgotou. Caso isso seja verdade, ele irá acionar ime-

diatamente o próximo condicionador de ar que esteja

na “fila”. Caso contrário, ele será posto na “fila” e, a

medida que o tempo de estabilização se esgotar, o

primeiro a entrar na “fila” é acionado e os outros

continuam aguardando.

O arquivo com a programação do dia pode ser

criado ou modificado por meio do submenu Ge-

rar/Alterar Agendamentos, Figura 9. Nesta tela o

operador pode, de forma simples, selecionar o dia

para o qual deseja criar ou modificar os agendamen-

tos, basta marcar o dia desejado.

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Figura 9 – Submenu Gerar/Alterar Agendamentos

Por meio da primeira coluna (Figura 9), “Sala”,

o operador escolhe a sala para a qual deseja criar a

agenda e então passa para as colunas “Ligar” e “Des-

ligar”, onde deverá marcar os check boxes referentes

aos horários que deseja que a sala ligue e desligue,

respectivamente.

Após selecionado todos os horários para todas as

salas, basta clicar em salvar que o agendamento esta-

rá feito. O usuário também pode limpar os agenda-

mentos feitos, ou cancelar a edição de um determina-

do dia, por meio dos botões limpar e cancelar, res-

pectivamente. Caso o dia selecionado já tenha algum

agendamento, ao selecioná-lo os horários agendados

para cada sala já aparecerão com o check box corres-

pondente marcado.

4 Testes e resultados

A primeira etapa do projeto foi a tentativa de se

implementar a IHM utilizando a ferramenta para

desenvolvimento de sistemas supervisórios Elipse

SCADA (Elipse Software, 2010), como consta no

trabalho de Goltara e Pandini (2006), que durante os

testes não mostrou ser uma alternativa viável, uma

vez que a comunicação entre a IHM e o CLP era

instável. Optou-se então por desenvolver uma aplica-

ção específica para o sistema de automação proposto.

Com base no manual do protocolo de comunica-

ção da linha Install (Heading Produtos e Serviços

LTDA., 2004) foi possível desenvolver um conjunto

de funções, em C# (Lobato, 2010), capazes de esta-

belecer, de forma confiável e segura, a comunicação

entre a IHM e o CLP, possibilitando o desenvolvi-

mento de uma IHM completa e sem custo de licença

de softwares, diferentemente da solução proposta por

Goltara e Pandini (2006).

Os primeiros testes de funcionamento do sistema

foram feitos sem que os circuitos fossem efetivamen-

te ligados. Foram realizados testes off-line, a fim de

validar o acionamento gradual dos condicionadores

de ar, testes da comunicação entre todos os módulos

periféricos e o CLP, e também das funcionalidades

da IHM diante de pessoas leigas em automação, que

não possuíam conhecimentos específicos sobre o

projeto.

Estes resultados foram satisfatórios, uma vez

que, ao se fazer o acionamento das saídas responsá-

veis pelo acionamento dos aparelhos condicionadores

de ar, as mesmas nunca eram acionadas de forma

aleatória, elas sempre seguiram sua ordem de acio-

namento, respeitando um período de estabilização

dos aparelhos condicionadores de ar, definido expe-

rimentalmente.

A identificação de acionamento, ou não, nos tes-

tes off-line, só foi possível graças aos led’s indicado-

res que estão presentes em todos os módulos perifé-

ricos, vide Figura 1.

Após uma breve explicação sobre a tela do sof-

tware supervisório e sobre os dois diferentes modos

de operação do sistema, os funcionários da equipe de

manutenção da UCL conseguiram operar o sistema

de forma adequada, sem prejuízos às suas atividades

rotineiras. Estes funcionários, que antes eram respon-

sáveis por passar de sala em sala ligando e desligan-

do todos os aparelhos condicionadores de ar, verifi-

cando se haviam sido esquecidas lâmpadas acesas ou

equipamentos ligados como, por exemplo, projetores

multimídia e caixas de som, poderão agora desempe-

nhar outras atividades.

Do mesmo modo, os funcionários se habituaram

de rapidamente à tela de Gerar/Alterar Agendamen-

tos, executando já no início do semestre o agenda-

mento para todas as aulas futuras daquele período e,

modificando-os apenas quando necessário. Fazendo

de forma ágil e simples.

Com a implantação do sistema não há mais a

possibilidade de que um aparelho condicionador de

ar seja esquecido ligado durante a noite, ou em qual-

quer horário fora da agenda. Reduzindo as chances

de se desperdiçar energia elétrica, o que ocorrerá

penas se o usuário deixar o ambiente antes do horário

previsto e não comunicar ao setor responsável. Os

professores e outros responsáveis foram orientados a

comunicar sempre que isso ocorrer e este simples

procedimento tem dado resultados.

5 Conclusão

A evolução da tecnologia tornou possível o de-

senvolvimento da automação, e sua migração das

grandes indústrias para as edificações comerciais e

residenciais. Esta migração trouxe benefícios como

economia, conforto, segurança e bem estar para

aqueles que fazem uso da automação. Tais benefícios

podem ser alcançados por meio da integração dos

sistemas de segurança, iluminação e climatização.

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Até mesmo os edifícios que já estão em opera-

ção, e não foram preparados para trabalhar com au-

tomação, podem receber algum tipo dela. Isso graças

às diversas tecnologias que estão sendo utilizadas na

automação predial. Nestes casos, os edifícios pode-

rão receber tecnologias de transmissão de dados sem

fio, ou até mesmo as tecnologias baseadas na trans-

missão de dados pela rede elétrica.

Outra forma é garantir que as edificações já in-

cluam, desde a fase de projeto, a infraestrutura ne-

cessária para receber a automação, como foi o caso

do BDI, edifício utilizado neste trabalho para se

implantar o sistema, onde a infraestrutura foi prepa-

rada para receber a automação desde o projeto do

edifício.

O sistema proposto foi capaz de fazer o aciona-

mento dos aparelhos condicionadores de ar de forma

gradual, além de garantir o funcionamento dos con-

dicionadores de ar, iluminação e tomadas, apenas nos

horários pré-estabelecidos de funcionamento das

salas de aula. Tendo em vista o alto consumo de

energia elétrica pelos condicionadores de ar, é de

fundamental importância prevenir o desperdício

causado por aparelhos que possam vir a ficar ligados

durante intervalos de tempo em que as salas de aula

não estejam sendo utilizadas.

Este tipo de automação pode ser aplicado em di-

ferentes tipos de edifícios comerciais, e até mesmo

residenciais, a fim de se ter um uso mais racional da

energia elétrica.

Como trabalhos futuros pode-se desenvolver es-

tudos para viabilizar a instalação de sensores de

temperatura para que ela também possa ser controla-

da de forma automática. Instalar medidores de con-

sumo de energia visando comprovar a economia

pretendida com a instalação deste sistema. Há a pos-

sibilidade de se desenvolver uma interface para ser

utilizada na internet, assim o operador poderia aces-

sá-la de qualquer lugar através de um dispositivo

móvel com um tablet, por exemplo. Instalar sensores

que detectem a presença de pessoas na sala de aula

para evitar que os equipamentos fiquem ligados

quando a aula terminar mais cedo ou por algum mo-

tivo ela não for utilizada no período agendado.

Agradecimentos

Agradecemos à UCL pela oportunidade de im-

plantarmos este projeto em suas instalações. E agra-

decemos também à empresa Heading pela prontidão

no esclarecimento de duvidas e fornecimento de

material de apoio.

Referências Bibliográficas

Alievi, C. A. (2008). Automação Residencial com

Utilização de Controlador Lógico

Programável. Monografia (Graduação em

Ciências da Computação) – Instituto de

Ciências Exatas e Tecnológicas, Centro

Universitário Feevale, Novo Hamburgo.

Assunção, T. C. (2011). Avaliação de Eficiência

Energética Residencial. IV Congresso

Brasileiro de Eficiência Energética. Juiz de

Fora - MG.

Bolzani, C. A. (2004). Residências Inteligentes:

Domótica, Redes Domésticas, Automação

Residencial. São Paulo: Livraria da Física.

Carneiro, S. A. (2007). Intouch. CEFETES -

Coordenadoria de Automação Industrial,

Serra.

Comer, D. E. (2007). Redes de Computadores e

Internet (4ª ed.). Porto Alegre: Bookman.

Elipse Software. (2010). Manual do usuário. Versão

2.29. [S.l.].

Franchi, C. M., & Camargo, V. L. (2009).

Controladores Lógicos Programáveis:

Sistemas Discrétos (2 ed.). São Paulo: Érica

Ltda.

Goltara, A. C., & Pandini, A. C. (2006). Automação

do Bloco de Laboratórios do Novo Campus

da Faculdade do Centro Leste (UCL).

Monografia (Graduação em Engenharia de

Automação e Controle) – UCL Faculdade

do Centro Leste, Serra.

Heading. (2012). Heading - Soluções para

distribuição elétrica e automação predial.

Fonte: http://www.heading.com.br/

Heading Produtos e Serviços LTDA. (2004).

Protocolo de Comunicação da Linha Install

(1ª ed.). São Paulo.

Indusoft INC. (2004b). Quick Start. São Paulo.

Kasinski, A. (2010). Tendências e Oportunidades na

Economia Verde: Eficiência Energética.

Instituto de estudos para o desenvolvimento

industrial. Centro de estudos em

Sustentabilidade da EASP - Fundação

Getúlio Vargas . São Paulo.

Lobato, A. (2010). Como programar com ASP.NET e

C# (2ª ed.). São Paulo: Novatec.

Manger, D. M. (2003). Conceito de um Edifício

Inteligente. Universidade Federal de Ouro

Preto - UFOP, Ouro Preto.

Moraes, C. C., & Castrucci, P. d. (2001). Engenharia

de Automação Industrial. Rio de Janeiro:

LTC.

Moraes, C. S., & Apolônio, R. (Julho/Setembro de

2012). O uso racional da energia elétrca

com a automatização de condicionadores de

ar. Automatizar(8).

National Instruments. (2010). Introdução ao

LabView - Treinamento pático de 6 horas.

Siemens. (2012). Siemens Brasil. Fonte:

http://www.siemens.com/entry/br/pt/#

Weg. (2012). CLPs e Controle de Processos. Fonte:

http://www.weg.net/br/Produtos-e-

Servicos/Drives/CLPs-e-Controle-de-

Processos

Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014

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