Oque é SCADA

A sigla SCADA é uma sigla do inglês para Supervisory Control And Data Acquisition, o que significa Controle Supervisório e Aquisição de Dados. Sistemas SCADA servem como interface entre o operador e processos dos mais variados tipos, como máquinas industriais, controladores automáticos e sensores dos mais variados tipos. Com sistemas SCADA são construídos desde aplicativos simples de sensoreamento e automação de pequenas plantas, até "Painéis de Controle" para grandes sistemas como sistemas de geração e distribuição de energia, centrais de controle de tráfego e assim por diante. Um SCADA típico deve oferecer drivers de comunicação com equipamentos (CLPs, RTUs, SDCDs, etc), um sistema para registro contínuo de dados ("datalogger") e uma interface gráfica para usuário, conhecida como "IHM" ou Interface Homem-Máquina. Na IHM são disponibilizados elementos gráficos como botões, ícones e displays, representando o processo real que está sendo monitorado ou controlado. Entre algumas das funções mais utilizadas em sistemas SCADA estão:

- Geração de gráficos e relatórios com o histórico do processo; - Detecção de alarmes e registro de eventos em sistemas automatizados; - Controle de processos incluindo envio remoto de parâmetros e set-points, acionamento e comando de equipamentos; - Uso de linguagens de script para desenvolvimento de lógicas de automação ("receitas").

O Sistema SCADA pode ser desenvolvido diretamente em linguagem de programação ou utilizando uma suíte de desenvolvimento. Essa suíte é um programa sobre a qual será desenvolvida a aplicação (projeto), assim com uma mesma suíte é possível desenvolver rapidamente sistemas SCADA para diferentes plantas e processos

A suíte a ser utilizada nesse curso é o software RSView32 da Rockwell Software. Esse é um software comercial e não é gratuito. Existem soluções alternativas gratuitas como os softwares OpenSCADA, FreeSCADA, SCADABr que são open source e versões de teste ou versões gratuitas (porem limitadas) de softwares comerciais como CSWorks e etc.

O curso se baseará no software RSView32 porem os conhecimentos podem ser estendidos a qualquer desses softwares.

Arquitetura e Comunicação

Numa planta existem intrumentos, sensores e atuadores que se comunicam com os CLPs (controlador lógico programável) que possui a lógica de controle da planta. Os CLPs, por sua vez, devem se comunicar com as estações de trabalho (PCs) e IHMs onde as informações e comandos serão visualizadas nas telas. A comunicação entre CLPs e PCs deve ser feita por protocolos de comunicação que podem ser privados ou abertos. Quando o protocolo comunicação utilizado é privado (normalmente de propriedade do fabricante do hardware), é

necessário que o sistema SCADA possua o driver de comunicação daquele protocolo, gerando uma relação de dependência do software em relação ao hardware. Ou seja, limitando o sistema SCADA a supervisionar apenas aquele tipo de hardware, ou limitando aquele hardware utilizar apenas aquele software disponibilizado pelo fabricante. A tendência então é utilizar protocolos abertos. O padrão OPC (OLE for proccess control) é um conjunto de tecnologias criada pela Microsoft e mantida pela OPC foundation com o objetivo de padronizar a comunicação entre equipamentos industriais. O padrão OPC é aberto e tem grande aceitação no mercado sendo suportado pela maioria dos softwares e hardwares comercializados. A comunicação via padrão OPC é realizada através de um servidor OPC que é um software que faz a interface entre o CLP e o softwares. O servidor OPC utiliza os drivers de comunicação do protocolo proprietário e disponibiliza aquela informação em protocolo OPC assim o sistema SCADA pode utilizar aquela informação. Nesse curso utilizaremos o CLP MicroLogix500 da Rockwell Automation, esse CLP se comunica com o PC pelo software RS Linx que é um servidor de comunicação. O RS Linx utiliza o driver de comunicação proprietário da Rockwell e também serve de servidor OPC. Normalmente o fabricante do hardware (CLP) disponibiliza o servidor OPC, mas caso isso não aconteça também existem no mercado outros servidores OPC que possuem drivers para uma grande variedade de hardwares. Caso o projetista necessitar comunicar vários CLPs de fabricantes diferentes é também aconselhavel procurar um desses servidores.

Oque é um protocolo de comunicação? Um protocolo é uma convenção ou padrão que controla e possibilita uma conexão, comunicação ou transferência de dados entre dois sistemas computacionais. De maneira simples, um protocolo pode ser definido como "as regras que governam" a sintaxe, semântica e sincronização da comunicação, ou seja de que forma a informação deve ser “empacotada” e enviada para que o destino consiga identificar qual informação foi transmitida.

Oque é um driver de comunicação? Um driver é um microprograma que “conhece” o protocolo e decodifica a informação contida no “pacote”

Configurando a comunicação com o RS Linx

Adicionando e configurando os drivers.

- Abra o linx- Clique na aba Communications- Clique em configure drivers- Escolha no menu suspenso qual o driver será utilizado- Clique em add new- Escolha um nome qualquer para o driver

Repare que existe uma grande quantidade de drivers pois o CLP pode se comunicar com o PC atravez de diversas arquiteturas de rede. Nesse curso assumiremos que o CLP está ligado a uma rede ethernet sobre protocolos TCP/IP porem essa rede não é uma rede robusta e está sujeita a interferências. Como o ambiente industrial é um ambiente com fortes ruídos

eletromagnéticos esse tipo de rede não é a mais indicada, sendo mais comumente utilizadas as redes devicenet, datahighway, etc. O driver utlizado para esse tipo de rede é o ethernet/IP driver.

- Clique em configure- escolha entre local subnet e remote subnet

- Browse Local Subnet. Escolha essa opção se o CLP e o PC estiverem conectados na mesma subrede (ou seja se ambos estiverem conectados no mesmo roteador)

- Escolha qual placa de rede será utilizada nessa conexão (caso o PC possua mais de uma placa de rede) ou a placa padrão utilizada pelo Windows

- Browse Remote Subnet. Escolha essa opção se o CLP e o PC estiverem conectados em diferente subredes ( ou seja se estiverem conectados em roteadores diferentes.

- Digite o endereço de IP e a mascara de subrede para a subrede na qual se encontra o CLP

Configurando o servidor OPC

Será necessária a configuração de um tópico DDE/OPC para comunicação do Linx com os demais softwares que não seja o RSView. Esse tipo de comunicação também serve para comunicar com softwares como Excell, matlab, lótus e qualquer outro que tenha suporte a comunicação OPC ou DDE

- No Linx clique na aba DDE/OPC- Topic Configuration- New- Escolha um nome- Na aba Data Collection escolha o tipo de CLP- escolha o período de transmissão (polled messages) em volta de 20 msec- escolha o tempo de Time-Out em torno de 1 sec- na aba Advanced Comunications escolha o driver que será disponibilizado em OPC- escolha o numero da estação (CLP) conectado por aquele driver que será disponibilizado em OPC (o numero da estação pode ser visualizado na aba Data Source)

- Clique em Apply

O RSView

Possui dois módulos, o RSView Works e o Runtime. O Works serve para desenvolver aplicações e roda-las, e o Runtime serve apenas para rodar aplicações já prontas. A separação em dois módulos é útil quando apenas o modulo de Runtime é instalado na estação de trabalho, assim o operador não poderá fazer alterações no projeto da aplicação.

Criando um novo projeto

-clique em File, New- escolha o nome do projeto, o local aonde será salvo os arquivos de projeto e o nome do subdiretório.-clique em abrir

A primeira coisa a se fazer é configurar o canal de comunicação e os nós. O canal é a rede utilizada na comunicação e o driver a ser utilizado para que haja a comunicação direta por essa rede. O RSView suporta 4 canais diferentes e para cada canal podem ser associados diferentes nós. Nós são os PLCs e PCs que estão em rede. Uma pratica muito utilizada na industria é a redundância de rede, onde são utilizadas 2 redes para se conectar com o mesmo CLP, assim se uma das redes falhar a outra estará funcionando, dando mais confiabilidade a comunicação. Para isso utiliza-se 2 placas de rede no PC e configura-se 2 canais. A configuração de um canal só é necessária se a comunicação com o CLP for direta pelo driver proprietário (não utilizando o servidor OPC), essa opção é sempre a melhor pois a comunicação fica mais eficiente, porem se por qualquer razão houver a necessidade de usar o servidor OPC então não é preciso configurar o canal.

Para configurar um canal:-vá na aba Edit mode, na pasta system-clique em channel-escolha o tipo de conexão, no caso TCP/IP-escolha o driver primário, no caso o AB_ethip-1 ou o nome que você tenha configurado no Linx-se quiser escolha o driver secundário (não necessário para redes TCP/IP)- messages : é o numero de mensagens de requisição enviados ao PLC antes do sistema aguardar o retorno. Alguns PLCs não aceitam que o sistema SCADA solicite outra informação enquanto a anterior não foi retornada, gerando mensagens de erro. Pode-se colocar então o numero de mensagens como 1

Para configurar um Nó:-Na aba Edit mode, na pasta System- clique em Node- escolha um numero para o novo nó escolhendo uma linha da lista- Escolha o nome para o novo Nó- escolha a forma de conexão (direta, OPC ou DDE)

- se for direta escolha o canal, a station (CLP), o tipo do CLP e o tempo de timeout

- se for OPC escolha o servidor OPC que será utilizado, no caso o RSLinx OPC Server in-process-escolha o caminho (Access path), que no caso é o nome do topico configurado no RSLinx-escolha o período de atualização dos dados, por volta de 0.2 segundos

- se for DDE, escolhe-se o nome da aplicação que serve de servidor DDE e o nome do tópico DDE

O padrão DDE (dinamic data Exchange) é um padrão de comunicação entre aplicações criada pela Microsoft. Um nó DDE é utilizado quando deseja-se obter um dado de uma planilha Excel por exemplo, ou de qualquer software que que tenha servidor DDE como o Matlab ou o Proprio RSView. Veja que quando foi configurado um nó OPC existia na lista de servidores o servidor do RSView. Assim o RSView funciona tanto como cliente e como servidor DDE e OPC, assim é possível conectar o RSView a diversos tipos de aplicativos rodando na mesma maquina ou em um local remoto, inclusive conectar com outro projeto do RSView em outra maquina, compartilhando dados.