ENG 032

INSTRUMENTAO Aplicada industria petrleo e gs.Adaptado da Apostila de Instrumentao Bsica para Controle de Processos do Centro de Treinamento Smar Autor: Eng. Rogerio Pilot Pessa Ano: 2004

Instrumentao Carga Horria: 68h (4 aulas/sem) Aulas: Tera e Quinta 17:00 s 19:00 (Presencial); Objetivos: Introduzir os estudantes na teoria e prticade instrumentao e automao de processos da indstria do petrleo e do gs natural. A nfase dada aos critrios de instalao e seleo de instrumentos de medio de nvel, temperatura, presso, vazo e composio. Alm disso, estudaremos as tecnologias de hardware e software empregadas nos sistemas de controle de processos da indstria do petrleo e do gs natural.

Programa da Disciplina1. Fundamentos de instrumentao, automao e controle de processos da indstria do petrleo; 2. Seleo e especificao de medidores de presso, nvel, temperatura e composio; 3. Seleo e dimensionamento de elementos deprimognios e no-deprimognios para medio de vazo; 4. Introduo metrologia: estimativa da incerteza da medio; 5. Documentao para projetos de instrumentao, controle e automao da indstria do petrleo;

Programa da Disciplina6. Seleo e dimensionamento de vlvulas de controle; 7. Tecnologias de hardware e software aplicadas automao de processos da indstria do petrleo; 8. Fundamentos de intertravamento e sistemas de proteo dos processos; 9. Plano Diretor de Automao Industrial; 10. Avaliao Econmica de Projetos de Automao e Controle.

AVALIAES 1 prova peso 3 2 prova peso 4 Trabalho peso 3

5

Sero aplicadas 2 provas e (possivelmente) 1 trabalho, com os seguintes pesos:

O Trabalho deve ser feito em equipe de no mximo 5 (cinco) componente e apresentado no final do semestre. Tema: Apresentao de 15 min. Nota oral (40%) e Nota escrita (60%) O trabalho deve ser escrito no formato de artigo com no mximo 10 pginas.

Bibliografia ABNT e INMETRO, Guia para Expresso da Incerteza de Medio, 3. ed., ABNT e INMETRO, (2004) (este livro est a venda no site do INMETRO http://www.inmetro.gov.br/infotec/guia.asp. ALBERTAZZI, Armando; Sousa, Andr. METROLOGIA: Cientfica e industrial. Manole: 2008. BEGA, Egidio Alberto. Instrumentao Industrial. MCT Books. COHN, Pedro Estefano. Analisadores Industriais. Editora Intercincia DELME, Gerard J. Manual de Medio de Vazo. Editora Edgard Blucher Ltda. N# 532.053 D359.

Bibliografia EMBIRUU, M. Estimativa de Benefcios em Projetos de Controle Automtico de Processos. UFBA. GUM - Guia para Expresso da Incerteza de Medio (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement. INMETRO. Martins, Mrcio Andr Fernandes. Contribuies para a avaliao da incerteza de medio no regime estacionrio. Dissertao (mestrado). Programa de Engenharia Industrial da UFBA. Salvador, 2010. Orientador: Prof. Doutor Ricardo de Arajo Kalid. VIM: International vocabulary of metrology Basic and general concepts and associated terms. ISO/IEC 2007. VUOLO, Jos Henrique. Fundamentos da Teoria de Erros. Editora Edgard Blucher.

Bibliografia Livro INSTRUMENTACAO INDUSTRIAL Autor(es).: SIEMENS A.G. ; Editora.: EPU Edio.: 1 Paginao.: 346 Local de Publicao.: SAO PAULO Ano de Publicao.: 1979 Livro INSTRUMENTACAO ELETRONICA MODERNA E TECNICAS DE MEDICAO Autor(es).: HELFRICK, ALBERT D. (OUTROS) ; Editora.: PRENTICE-HALL DO BRASIL Edio.: 1 Paginao.: 324 Local de Publicao.: RIO DE JANEIRO, RJ Ano de Publicao.: 1994

Bibliografia Livro INSTRUMENTACAO INDUSTRIAL: CONCEITOS, APLICACOES E ANALISES Autor(es).: FIALHO, ARIVELTO BUSTAMANTE ; Editora.: ERICA Edio.: 1 Paginao.: 276 Local de Publicao.: SAO PAULO Ano de Publicao.: de a 2002 Livro INSTRUMENTACAO INDUSTRIAL Autor(es).: BEGA, EGIDIO ALBERTO (ORGANIZADOR) ; Editora.: INTERCIENCIA Paginao.: 541 Local de Publicao.: RIO DE JANEIRO, RJ Ano de Publicao.: 2003 Manual de Treinamento Instrumentao Bsica para Controle de Processos SMAR Eng. Rogerio Pilot Pessa 2004

InstrumentaoCincia que aplica e desenvolve tcnicas de medio, indicao, registro e controle de processos de fabricao, visando a otimizao na eficincia desses processos. O uso de intrumentos em processos industriais visa a obteno de um produto de melhor qualidade com menor custo, menor tempo e com quantidade reduzida de mo de obra.

A utilizao de instrumentos nos permite:- Incrementar e controlar a qualidade do produto; - Aumentar a produo e o rendimento; - Obter e fornecer dados seguros da matria prima e quantidade produzida alm de ter em mos dados relativos economia dos processos.

Controle Manual

Controle ManualDESVIOVALOR DESEJADO (SET-POINT) VALOR OBTIDO

+0

-

ERRO

TEMPO

O controle manual no permite a eliminao do erro, resultando em uma amplitude de variao excessiva do valor da varivel que se deseja controlar.

ControleFLUIDO AQUECIDO FLUIDO A SER AQUECIDO

VAPOR

CONDENSADO

PROCESSO INDUSTRIAL TPICO Varivel Controlada: Meio Controlado: Varivel Manipulada: Agente de Controle: Temperatura Fluido Vazo Vapor

MALHA DE CONTROLELIQUIDO ENTRANDO MISTURADOR SP CONTROLADOR LIQUIDO SAINDO

VAPOR

SENSOR DE TEMPERATURA

VALVULA

SINAL DE TEMPERATURA PARA O CONTROLADOR

ABERTA: Sistema sem realimentao (ou Feedback ) FECHADA: Sistema com realimentao "

MALHA DE CONTROLEENTRADA DE GUA FRIA

PROCESSO

SAIDA DE GUA QUENTE

ENTRADA DE VAPOR

MEDIO COMPARAO

VLVULA DE CONTROLE

ONDE EST A MEDIO? ONDE EST O CONTROLE ? ONDE EST O CONTROLADOR?

CORREO

CONTROLE

A Ao do Controle AutomticoDESVIOVALOR OBTIDO VALOR DESEJADO (SET-POINT)

+0

-

ERRO

TEMPO

O controle automtico permite atravs de sua ao a reduo do erro, com um tempo de atuao e preciso impossveis de se obter no controle manual.

O Controle AutomticoENTRADA DE GUA FRIA

PROCESSO

SAIDA DE GUA QUENTE

SENSOR ENTRADA DE VAPOR MEDIO

CORREO

MALHA DE CONTROLE FECHADACOMPARAO

VLVULA DE CONTROLESET POINT

CONTROLADOR AUTOMTICO DE CAMPO

DEFINIES EM CONTROLEIndicador: Instrumento que dispe de um ponteiro e de uma escala graduada na qual podemos ler o valor da varivel.

Existem tambm indicadores digitais que indicam a varivel em forma numrica com dgitos ou barras grficas.

DEFINIES EM CONTROLERegistrador: Instrumento que registra a (s) varivel (s) atravs de um trao contnuo ou pontos em um grfico.

DEFINIES EM CONTROLETransdutor: Instrumento que recebe informaes na forma de uma ou mais quantidades fsicas, e, caso necessrio, modifica essas informaes fornecendo como resultado um sinal de sada.

Portanto, um transdutor transforma uma grandeza qualquer em outra que pode efetivamente ser utilizada pelos dispositivos de controle. Neste sentido podemos considerar um transdutor como uma interface entre o sensor e o circuito de controle ou eventualmente entre o controle e o atuador.

DEFINIES EM CONTROLETransdutor: Muitas vezes os termos sensor e transdutor so usados indistintamente, pois um dispositivo que contenha o elemento sensor e o transdutor integrados costuma ser chamado simplesmente de transdutor.

Neste caso, o transdutor o instrumento completo englobando sensor e todos os circuitos de interface capaz de ser usado numa aplicao industrial.

DEFINIES EM CONTROLETransmissor: Instrumento que determina o valor de uma varivel no processo atravs de um elemento primrio. O transmissor prove um sinal de sada (pneumtico ou eletrnico) cujo valor varia apenas em funo da varivel do processo.Esse dispositivo prepara o sinal de sada de um transdutor para a sua utilizao distncia, fazendo certas adequaes ao sinal. Estas adequaes so os chamados padres de transmisses de sinais. Um exemplo bastante conhecido o loop 4 20mA, que um padro de transmisso de sinais em corrente eltrica.

DEFINIES EM CONTROLEControlador : Instrumento que compara a varivel controlada com um valor desejado e fornece um sinal de sada a fim de manter a varivel controlada em um valor especfico ou entre valores determinados.A varivel pode ser medida, diretamente pelo controlador ou indiretamente atravs do sinal de um transmissor ou transdutor.

DEFINIES EM CONTROLEElemento Final de Controle: Instrumento que modifica diretamente o valor da varivel manipulada de uma malha de controle.

DEFINIES EM CONTROLEFaixa de Medio (Range): Conjunto de valores da varivel medida que esto compreendidos dentro do limite superior e inferior da capacidade de medida ou de transmisso do instrumento. Se expressa determinando os valores extremos.Exemplos: 100 a 500C, 0 a 20 PSI, 0 a 60 m/h ou -25 a 55C etc.

DEFINIES EM CONTROLEAlcance (SPAN): o mdulo da diferena entre os dois limites de uma faixa nominal de um instrumento, ou seja, a diferena algbrica entre o valor superior e inferior da faixa de medida do instrumento.Exemplos: Em um instrumento com range de 0 150C, o seu Span de 150C. Ou um transmissor de presso, cujo range de 30 a +30 mmca, seu span ser de 60 mmca

DEFINIES EM CONTROLEErro: a diferena entre o valor lido ou transmitido pelo instrumento e o valor real da varivel medida.Se tivermos o processo em regime permanente ns o chamaremos de erro esttico. Quando tivermos a varivel alterando o seu valor ao longo do tempo ns teremos um atraso na transferncia de energia do meio para o medidor. O valor medido estar atrasado em relao ao valor real da varivel. Esta diferena entre o valor real e o valor medido chamado de erro dinmico.

DEFINIES EM CONTROLERepetitividade : Grau de concordncia entre os resultados de medies sucessivas de um mesmo mensurando efetuadas sob as mesmas condies de medio.

DEFINIES EM CONTROLEExatido: Podemos definir como sendo a aptido de um instrumento de medio para dar respostas prximas a um valor verdadeiro. A exatido pode ser descrita de trs maneiras: 1. Percentual do Fundo de Escala (% do F.E.). 2. Percentual do Span (% do Span). 3. Percentual do Valor Lido (% do V.L.).

DEFINIES EM CONTROLEExemplo: Para um sensor de temperatura com Range de 50 a 250C, o valor medido 100C. Determine o intervalo provvel do valor real para as seguintes condies: a) Exatido 1% do Fundo de EscalaValor real = 100C Valor real = 100C Valor real = 100C (0,01. 250) = 100,0C ( 0,01. 200 ) = 100C ( 0,01. 100 ) = 100C 2,5C 2C 1C

b) Exatido 1% do Span c) Exatido 1% do Valor Lido (Instantneo)

DEFINIES EM CONTROLERangeabilidade (Largura de Faixa): a relao entre o valor mximo e o valor mnimo lido com a mesma exatido na escala de um instrumento.Exemplo: Para um sensor de vazo cuja escala 0 a 300 GPM, com exatido de 1% do Span e rangeabilidade 10:1 significa que a exatido ser respeitada entre os valores de 30 e 300 GPM.

DEFINIES EM CONTROLETerminologia : As normas de instrumentao estabelecem smbolos, grficos e codificao para identificao alfanumrica de instrumentos ou funes programadas que devero ser utilizadas nos diagramas e malhas de controle de projetos de instrumentao.De acordo com a norma S.5.1 ( Instrumentation Symbols and Indentification ) da Instrument Society of America (ISA), cada instrumento ou funo programada ser identificada pr um conjunto de letras que o classifica funcionalmente e um conjunto de algarismos que indica a malha qual o instrumento ou funo programada pertence.

DEFINIES EM CONTROLEExemplo:

T - Varivel medida - Temperatura R - Funo passiva ou de informao - Registrador C - Funo ativa ou de sada - Controlador 210- rea de atividade, onde o instrumento atua 2 - Nmero seqencial da malha A - Sufixo

DEFINIES EM CONTROLETerminologia : De acordo com a tabela a seguir, ns podemos obter vrias combinaes possveis de acordo com o funcionamento dos dispositivos automticos.

DEFINIES EM CONTROLE

DEFINIES EM CONTROLE

DEFINIES EM CONTROLE

DEFINIES EM CONTROLE

DEFINIES EM CONTROLESmbolos Utilizados nos Fluxogramas de Processo:***O abreviaes seguintes so sugeridas para Fenmeno eletromagntico inclui ***Assmbolo de sinal pneumtico aplica-se para aquecimento,dede alimentao. Essas nucleare denotar o tipo mdio rdio, radiao qualquer gs ondas de sinal. Se um outro gs luz. designaes tambm podem ser aplicadas para usado, este pode ser identificado por uma nota alimentao sinal ou purga. no smbolo dode fluido de outra maneira. AS - Ar de alimentao IA - Ar de instrumento PA - Ar da planta ES - Alimentao eltrica GS - Alimentao de gs HS - Alimentao Hidrulica NS - Alimentao de Nitrognio SS - Alimentao de vapor WS - Alimentao de gua

DEFINIES EM CONTROLESmbolos Utilizados nos Fluxogramas de Processo:

DEFINIES EM CONTROLESimbologia Geral em Instrumentao:

DEFINIES EM CONTROLESimbologia Geral em Instrumentao:

DEFINIES EM CONTROLESimbologia Geral em Instrumentao:

DEFINIES EM CONTROLESimbologia Geral em Instrumentao:Transmissor Sinal de Vazo (montado no campo) Sinal Pneumtica

Rel (montado no painel auxiliar)

Indicador / Controlador de vazo (montado no painel principal)

DEFINIES EM CONTROLESimbologia Geral em Instrumentao:Transmissor Sinal de Temperatura (montado no campo) Transmisso por Sinal Eltrico (corrente) Converso de Sinal Rel (montado no painel auxiliar). No acessvel ao operador. Transmisso por Sinal Eltrico (tenso) Registrador de presso (montado no painel principal). Acessvel ao operador

DEFINIES EM CONTROLESimbologia Geral em Instrumentao:Transmisso por Tubo Capilar Faixa de Medio (Range) Transmissor Sinal de Temperatura (montado no campo) Sinal pneumtico Controlador de Temperatura (montado no painel principal). Acessvel ao operador Indicador de Temperatura

DEFINIES EM CONTROLESimbologia Geral em Instrumentao:Transmissor Sinal de Nvel (montado no campo) Transmisso por Sinal Pneumtico Converso de Sinal Rel (montado no painel auxiliar). No acessvel ao operador. Transmisso por Sinal Eltrico (corrente) Registrador de nvel (montado no painel principal). Acessvel ao operador

SISTEMAS DE MEDIDAOs sistemas podem ser classificados quanto natureza de suas unidades fundamentais, quanto ao valor dessas unidades e tambm quanto s relaes escolhidas na determinao das unidades derivadas.

SISTEMAS DE MEDIDA1.Quanto Natureza: L.M.T. - Tem como grandezas fundamentais: comprimento = L massa = M tempo = T L.F.T. - Tem como grandezas fundamentais: comprimento =L fora =F tempo =T

SISTEMAS DE MEDIDA2.Quanto ao Valor Atribudo s unidades fundamentais, temos: Tipo L.M.T.1) Fsico ou Cegesimal (C.G.S.): centmetro, grama, segundo. 2) Industrial Francs (M.T.S.): metro, tonelada, segundo. 3) Mtrico Decimal (M.K.S.): metro, quilograma, segundo. 4) Absoluto Ingls (Ft, Pd, S): p, libra, segundo.

Tipo L.F.T.1) Prtico, Terrestre ou Gravitatrio (M. Kgf. S.): metro, quilograma fora, segundo. 2) Prtico Ingls (Ft, Pd, Sec): p, libra-fora, segundo.

SISTEMAS DE MEDIDASistema Mtrico Decimal : Criado oficialmente no ano de 1795, passou a ser obrigatrio na Frana, a partir de 1840. No Brasil, foi oficializado a partir de 1862. Tem como unidades fundamentais o metro, o quilograma e o segundo (M.K.S.).Metro: Segundo: Quilograma: Inicialmente foi definido como distncia correspondentemdio. de gua Frao de tempo correspondente a 1/86400 o decmetro dcima Inicialmente, foi definido como a massa de um dia solar cbico milionsima parte de um quarto do meridiano terrestre. J foi definido em funo do padro destilada, considerada a 40C. Hoje, definido em funo do padro, tambm depositado no Gabinete Internacional de Pesos e Medidas, em Svres, Frana. em Svres, adotado como quilograma - padro. Atualmente o metro definido como sendo "o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vcuo, durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundo" (unidade de base ratificada pela 17. Conferncia Geral de Pesos e Medidas em 1983).

SISTEMAS DE MEDIDASistema Fsico ou Cegesimal : Criado pelo 1 Congresso Internacional de Eletricistas, reunido em Paris, em 1881, que aprovou proposta de Lord Kelvin. Tem como unidades fundamentais o centmetro, o grama e o segundo (C.G.S.).Centmetro: Centsima parte do metro - padro. Grama: Milionsima parte da massa do quilograma - padro. Segundo: Tem a mesma definio citada anteriormente

SISTEMAS DE MEDIDASistema Prtico ou Gravitatrio (M. Kgf. S): Sancionado em 1901 pela Terceira Conferncia Geral de Pesos e Medidas, Surgiu pelo desvirtuamento do sistema decimal, em conseqncia da confuso entre peso e massa.A unidade de massa do sistema decimal, definida em funo da massa do decmetro cbico de gua, passou a ser considerada como peso do decmetro cbico de gua. OBS: O quilograma - fora o peso do quilograma - padro na latitude de 45 ou fora que, atuando sobre a massa do quilograma - padro, imprime-lhe a acelerao de 9,80665 metros pr segundo, a cada segundo.

SISTEMAS DE MEDIDASistemas Ingleses: Sistema Absoluto. Tem como unidades fundamentais: o p (foot), a libra (pound) e o segundo (second).Second: Pound: Foot: a mesma frao de de platina iridiada sistemas. 90% de platina e 10% de Massa deda distncia tempoos eixos de (liga traos paralelos gravados Um tero um cilindro entre dos outros dois com irdio) reconhecida como a Imperial Standard Pound (libra-padro) e depositada transversalmente numa barra de bronze, reconhecida como a Imperial Standard na Board of Padro) e depositada no Board of 16 onas e Londres. A medida Yard (Jarda Trade, em Londres. Divide-se em Trade, em equivale a 453,592 gramas. efetuada a temperatura de 62F. Divide-se em 12 polegadas (inches) e deve ser equivale a 0,3048 metros.

SISTEMAS DE MEDIDASistemas Ingleses: Sistema Prtico. Surgiu da mesma confuso entre peso e massa que originou a deturpao do sistema mtrico - decimal. o sistema realmente usado e a libra - peso se define como:Pound Force: o peso Imperial Standard Pound na latitude de 45 ou a fora que atuando sobre a massa da Imperial Standard Pound lhe imprime a acelerao de 32,174 m/s.

TELEMETRIA medida que os processos controlados se multiplicaram, surgiu a necessidade da operao se realizar distncia e de forma Sensor centralizada. Vlvulade Controle

Controlador

Controle Local

TELEMETRIAChamamos de Telemetria tcnica de transportar medies obtidas no processo distncia, em funo de um instrumento transmissor.???

Operao Distncia

TELEMETRIA medida que os processos controlados se multiplicaram, surgiu a necessidade da operao se realizar distncia e de forma centralizada.???

Operao Distncia

TELEMETRIAUm dos fatores que se destacam na utilizao da telemetria a possibilidade de centralizar instrumentos e controles de um determinado processo em painis de controle ou sala de controle.a) Os instrumentos agrupados podem ser consultados mais facilmente e rapidamente, possibilitando operao uma viso conjunta do desempenho da unidade. b) Podemos reduzir o nmero de operadores com simultneo aumento da eficincia do trabalho. c) Cresce consideravelmente a utilidade e a eficincia dos instrumentos face s possibilidades de pronta consulta, manuteno e inspeo, em situao mais acessvel, mais protegida e mais confortvel.

TELEMETRIATransmisso Pneumtica: A tecnologia pneumtica usa um sinal de presso de ar ( 3 ~ 15 psi) como elemento de comunicao entre seus elementos.Sensor

Esta faixa de transmisso foi adotada pela SAMA (Scientific Apparatur Makers Association), Associao de Fabricantes de Instrumentos adotada pela maioria dos Controlador fabricantes de transmissores e controladores dos Estados Unidos. Podemos, entretanto, encontrar transmissores com outras faixas de sinais de transmisso. Por exemplo: de 20 a 100 kPA. Note tambm que o valor mnimo do sinal tambm no zero, e sim, 3 PSI ou 0,2 Kgf / cm2; deste modo, conseguimos calibrar corretamente o instrumento, comprovando sua correta calibrao e detectando vazamentos de ar nas linhas de transmissoVlvula de pneumtico Controle

TELEMETRIATransmisso Eletrnica: Os transmissores eletrnicos geram vrios tipos de sinais: 4 a 20 mA, 10 a 50 mA e 1 a 5 V(dc) em painis, sendo estes os mais utilizados. SensorA relao de 4 a 20 mA, 1 a 5 V(dc) est na mesma relao de um sinal de 3 a 15 PSI Controlador de um sinal pneumtico. O zero vivo utilizado quando adotamos o valor mnimo de 4 mA, oferece a vantagem tambm de podermos detectar uma avaria (rompimento dos fios), Vlvula que provocar a queda do sinal, quando o mesmo estiver em seu valor de mnimo Controle

TELEMETRIATransmisso Eletrnica: Transmissor a 2 fios: Este tipo de transmissor utilizado quando o mesmo cabo, com 2 condutores e normalmente uma malha de terra, serve para alimentar o instrumento com 24 V(dc) e tambm para transmitir o sinal de corrente de 4 a 20 mA.

TELEMETRIATransmisso Eletrnica: Transmissor a 4 fios:Alimentao 110 V (ac) Sada digital Sada 4-20 mA

Este tipo de transmissor utilizado quando o transmissor alimentado com 110 V(ac) ou 220 V(ac), portanto, precisa de um cabo de alimentao independente e um cabo de sinal de corrente de 4 a 20 mA tambm independente.

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISUma rede de comunicao para sistemas automao industrial um conjunto sistemas independentes, autnomos interconectados de forma a permitir a troca informaes entre si. de de e de

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAIS

Uma rede oferece os meios fsicos e lgicos que permitam a integrao do sistema atravs da troca de informaes. As redes para sistemas de automao podem ser classificadas, conforme sua finalidade em: Redes de Campo; de Controle e de Gerenciamento de Fbrica..

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISRedes de Campo Esta rede tem as seguintes demandas:Reduo do custo da fiao e instalao do projeto, Comunicao bidirecional, permitindo configurao calibrao dos dispositivos, Integrao com diversos fabricantes, Distribuio de inteligncia,Rede de C

e

- OD

c

T

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISRedes de Campo Esta rede tem as seguintes caracteristicas:Normalmente possvel conexo com at 1 centena de dispositivos, Velocidade normalmente na faixa de dezenas de Kbps, podendo atingir at 1 Mbps e Integrao do controlador ao sistema de atuao do equipamento.

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAIS

1. A comunicao entreautomao elementoscomo CLPs diversos protocolosde 2. As redessistema de funoelementos Industriais osquealcance do rede 4. No nvel de de Redes de comunicao essencialos sensoresso, em sua 3. Chamamos Superviso, Anliseelementos principais e Interfacesa objetivo 5. diviso emcontrole, estes cujosempre encontramos o compe sensores, nveis interligam Otimizao os para elementos Homem6. 7. Em um de cho-de-fbrica,dos eelementos so elementos e atuadores, controladoressolues para e na nvel salas devezes interfacespara cadacampo que do processo. final implementam esta comunicao. demandam particularesde alguns mquina comunicao e demanda algumasem edas exterior: barramentos de e maioria, As e atuadores, este caractersticas alto livres homem Mquina.vrias denominaes nomaioria no controletrfego de dados nvel. recebemcomputadores instalados Brasil ou mesmo traduoambientes industriais, como poeira, de barramento de aspectos tpicos de de superviso para permitir a interao entre velocidade.sistemas literal de Fieldbus ou incorporar os vibrao, temperaturas e como uma Estas solues tendem hoje a ainda redes protocolos o operador o sistema. possibilitando o uso de soluesao ambiente adverso. extremas, Ethernet/TCP-IP com modificaes devido network. entrada e sada como traduo de I/O bus para redes corporativas.

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISBarramentos de Campo ou FieldBus Definio Barramento serial, digital, multiponto, bidirecional, para comunicao entre equipamentos de superviso, de controle industrial e de instrumentao.Anos solues apresentadasvez,longo final, no oso fornecedoresvantagem 4. A Padronizaopadres geradostipospadres pelos redes industriais, padro 1. As Redes lado, beneficia de 29 pordos anos quediferenciaousode 3. Os 80 que fornecedores produzam comisses de naturalmente de 2. Podemos identificar mais oao procuram oferecer eliminem esta podem ser 5. Esperar de Comunicao Industriaisdiferentes fornecedor. O em seus fornecedores, por sua usurio so comumente chamadas 6. Por90 7. outro Esforo de desordenado anos parceirosuma SurgimentoPadronizaoriscopadronizao. situao - Internationalaos permite a tempo, total faltaInternacional pela IEC 61158noera de rpido com Fieldbus. interoperabilidade, istode com tecnologiasnestadisponveis demonstrando disponveis aos 90, componentes de diferentes fabricantes proprietrias, a mas nos de de , usar ou abertas. no interessante produtos, chegando aoo perda de burocrticos, correndo extremo ficarem obsoletos Electrotechnicalde Tecnologiasconcorrncia conjunto que aps usurio Predominncia deprotocolo. A.vide o caso da IEC 61158 de usurios, de uma usando o mesmoprodutos com Proprietriasentre fornecedores fornece poder de demais,ganhos Commission maior esforo de lucro, j que o mais falta de obtendo tecnolgico, desenvolvimento escala, houve um margem Conflitos ao usurio e Presses Polticas: e profissionais para a busca de barganhaComerciais final para conseguir menores preos. conciliadora de oito est amarradoentidades governamentais Fieldbussoluo fornecedores e aquelecom interesses adotou uma War dcada de discusses, fornecedor. Predominncia de Tecnologias Abertas padronizao. padres diferentes.

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISEvoluo das Instalaes Arquitetura Tradicional Cada dispositivo ligado ao CLP por um par de fios.

3. No entanto a soluo que suporta resultado da evoluo das avanada 2. A instalao tradicional, paralela,com um par de fios de menos tcnicas de 1. O uso de barramentos de campo ouma instrumentao cada instrumento, eletronicamente. instalao de sistemasatuador, at o controlador, demanda uma grande seja um sensor ou um de automao de processos. quantidade de fiao e eletrodutos, projetos detalhados e ainda instalao e pr-operao demorada.

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISEvoluo das Instalaes Arquitetura Atual Uso de instrumentao convencional ligados a blocos de Entradas e Sadas.

2. Asuma algoritmos depelos blocos com umcomunicam de com o CLP via um ilhas formadas controle para ampliaes ou reformas instrumento, 4. Lgica e soluo intermediriaimplementado no CLP 1. A quantidade de fiao reduzida quando os de fios de cadaso instalados 3. instalao tradicional, paralela, de E/S par blocos se E/Sde processos e barramento de campo, contudo os o controlador, pode ser substituda instalaes, j ou seja ao processo possibilita a permanncia da instrumentao existente. juntoum sensorque um atuador, at instrumentos usados ainda so os por uma tradicionais. Uso de barramentos do uso de blocos CLP e os blocos de Entradas cada concentrao, atravsde campo entre o de entrada e sada (E/S) para e Sadas. unidade do processo.

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISEvoluo das Instalaes Arquitetura Futura Uso de instrumentao inteligente ligada ao CLP usando barramentos de campo. Possibilidade de uso de controle distribudo entre os sensores e atuadores.1. Algunsde instrumentos inteligentes permitem campo permitem transferir a 2. uso tipos de instrumentos e barramentos instalaes ou ampliaes de 3. O uma soluo a ser considerada em novas de a sua interconexo com o CLP usando um que requer umacampo, reduzindo drasticamente a de um ao de controle para os instrumentos, dispensando a um processo, j barramento de nova instrumentao. instalao quantidade de fiao e possibilitando o usufruto de todas as vantagens inerentes ao uso controlador, com a opo de instalao de apenas uma interface homemde uma rede. visualizao do processo. mquina para

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISIntegrao de Barramentos de Campo Um sistema de automao pode conviver com diversos tipos de arquiteturas e instalaes de barramentos conforme pode ser observado Barramento tradicionais sem de Instalaes entre PLCs e Blocos instrumentos no esquema: barramento. discretos processo remotos de E/S

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISClassificao dos Barramentos de Campo

2. Este tipo de barramento ainda classificados de acordocomodois tipos, 1. Os barramento de campo so que fornecem informaesem grandezas fsicas instrumentos de processo podem ser subdivididoscom o tipo de 3. que manipulam informaes discreta, de atuadores 4. como presso, temperatura, nvel ou dois utilizam uma maior quantidade de dispositivo a manipulam apenas 1 e vazo,bits por instrumento ou aqueles que ONOFF, que ser interconectado. aqueles sensores de posio (aberto-fechado), proximidade (longe-perto), bits para codificardesua informao. Estes instrumentosinterconectados atravs acionadores de motores, botoeiras e sinalizadores, so so interligados por manipulam cerca a 1 ou 2 bytes por dispositivo. barramentos de processo, capazes de manipular vrios bytes de informao dos chamados barramentos de dispositivos. por dispositivo.

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISProtocolos Disponveis Rockwell DeviceNet, ControlNet, Ethernet/IP Siemens ASI, Profibus DP, PA, FMS, Profinet Schneider Modbus, Modbus Plus, Modbus TCP

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISProtocolos Disponveis Fieldbus Foundation Foundation Fieldbus H1, H2 e HSE. Outros Seriplex, Interbus, CAN, SDS, WorldFIP, DNP3, LonWorks, SwifNet, ARCNet1. Mais de 29 norte-americanoda desopresena Siemens,dcada, cercae U$ 1 2. Contudo,mais inmeras fuses e seus alem da ltima a Yokogawa de 3. Osmercado protocolos diferentesaquisies nafaturamentos acima de a uma 4. O mercadoseus parceiros e automao comtem forte influnciasolues 5. No Dez aps da industriatemos apodem ser encontrados comoABB, 6. Japo e europeu, os lderes a aliados Onrom, sueca da dezena de fornecedores dominam o mercado para comunicao de dispositivos industriais. de automao industrial no Bilho: Siemen, Honeywell, ABB, Emerson Electric, SchneidereElectric, EmersonSchneider (Telemecanique, Merlin Gerin, Square-D) a britnica Mitsubishi. francesa (Rosemount, Fisher, Intellution, Daniel, etc), Honeywell e mundo e Rockwell, Wonderware, etc). de solues Invensys,alguns temYokogawa, Mitsubishi, GE, Onrom.para os trs nveis de Rockwell (Foxboro, o seu prprio pacote Invensys (Allen Bradley, Reliance, etc). rede.

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISPor que usar Barramentos de Campo? Reduo de Custos e Aumento da Produtividade drstica no custo e projeto, Configurao, monitorao dediagnstico Eliminao de erros de converses Reduo no tempo de instalao e A/D e fiao, caixas e painis. dispositivos. ON-LINE e REMOTO dos D/A. comissionamento.1. A escolhadrstica a configurao possibilita, de na substituio(presso ou 3. O capacidade maior no informao deobtidagrandeza fsicaditada por a 4. Osacesso remoto no uma umparticiparemumaumpode ser usada campo so dispositivos habilitados de fiao de barramento o pares 2. Reduo de usar ou custoa barramento de campo deve ser de para 5. 6. Uma transmisso dede processamento tambmum nico local,deacessode benefcios claros, que nocapacidadetempoum nico par pode ser utilizadasua microprocessados.funesdispositivo) por de instalao,instrumento e a de todos os instrumentos reduzindo o eletrnico, significam pre-operao no fios individuais um CLP via como o auto-diagnstico 4-20mA, envolve, e disponibilizar mais Esta temperatura) a (para cadamundo dosde processamento (para um conjuntopara um meio negcios, como do aumento da produtividade recursos e de no dispositivo e funcionamento. A/D no CLP. manuteno. viabilizar mais e reduosem interrupoos instrumentos, inclusive aes dispositivos). remota e funes para do uma converso mnimo, uma converso D/A custos. re-configurao controle. Estas converses provocam um erro que pode ser eliminado em um barramento de campo, onde a informao transmitida digitalmente sem conversores.

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISCritrios para escolha de um protocolo Usar o protocolo suportado pelo seu fornecedor favorito de sistemas de controle X Usar um fornecedor de sistemas de controle que suporte seu protocolo escolhido.

REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISCritrios para escolha de um protocolo Aspectos: Protocolo hardware e redes Custo de com outras Imunidade ao rudo. Interface eficiente software. Nmero de e determinismo.e diversidade Fcil configurao, operao e fsicas. Velocidade pontos e distncias diagnstico. de fornecedores.3. Contudo, de uma arquitetura de instrumentao forma projeto e no uma 2. A seleoquando j existepadro rede ainda uma e controle,arte de 1. Quando a escolha de um alguma efetuada no inicio do de o automao do processo, os aspectos listados podem ser podem levar a aproveitamento de protocolos nativos dos instrumentos plenamente utilizados. cincia. A maioria das arquiteturas de rede tem uma considervel sobreposio, solues com uma melhor relaopodem ser implementadas com vrias opes de forma que, muitas aplicaes custo-benefcio. de redes.