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Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações

Introdução à Automação

�Exemplos de Aplicações

Armando Sousa, [email protected], Professor Auxiliar, FEUP-DEEC&

José António Faria, [email protected], Professor Auxiliar, FEUP-DEIG


Introdução à Automação

� A Automação reúne um conjunto muito vasto de

tecnologias, sistemas e métodos que tem por objectivo comum automatização* total ou parcial a operação de

máquinas, processos, instalações etc.

* isto é, a execução sem intervenção humana.


Domínios de aplicação

Alguns dos principais domínios de aplicação dos sistemas de automação (onde é muito provável que os futuros engenheiros de Automação e Energia da FEUP venham a trabalhar) são os seguintes:

� Sistemas de produção industriais (fábricas)

� Sistemas eléctricos de energia

� Domótica (edifícios inteligentes)

� Sistemas de transporte e de controlo de tráfego

� Electrónica automóvel


Sistemas transporte

Sistemas eléctricos de energia

Domótica,

edifícios inteligentes

Sistemas de produção

industriais


Exemplos de aplicação

� De seguida, serão apresentados vários exemplos de

relativos a cada um destes grandes domínios de aplicação

dos sistemas de automação:

�Domótica

�Sistemas de Eléctricos de Energia

(supervisão e comando da distribuição, produção, etc.)

�Sistemas de Transportes (ex: Metro do Porto)


Domótica


Domótica

� A domótica consiste na aplicação das tecnologias da automação à gestão e controlo dos edifícios (edifíciosinteligentes) e às habitações (casas inteligentes)


Domótica | Funcionalidades

� AVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado)

� Gestão de energia

� Iluminação

� Detecção de incêndios

� Vigilância e detecção de intrusos

� Controlo de acessos

� Elevadores

� Parque estacionamento


AVAC

Controlo de acessos

Iluminação

Detecção de incêndios

Sistemas de Supervisão

Interface com o operador

Domótica | Exemplo


Domótica | Vantagens

� Poupança de energia

� Maior conforto

� Maior flexibilidade

� Maior facilidade de gestão e manutenção


Edifícios inteligentes | Exemplo 1

O sistema de gestão de um edifício inteligente écomposto por vários subsistemas que interactuam entre si.



Considere-se o seguinte exemplo:

� Um dado funcionário F organizar uma reunião onde estarão presentes várias pessoas, internas e externas ao edifício.



Recorrendo ao módulo reservas do sistema de informação:

� F reserva uma sala que esteja livre no dia e hora pretendidos e adequada ao número de participantes.

� regista o nome dos participantes.



� A lista de participantes é enviada à portaria, juntamente com o local da reunião.

� Simultaneamente é enviado ao sistema de controlo de acessos a informação necessária para que os participantes internos tenham acesso à sala de reuniões.



� Algum tempo antes do início da reunião, o sistema AVAC inicia a climatização da sala, ajustando o fluxo ao número de pessoas presente.

� A chegada da primeira pessoa (detectada pelo sistema de controlo de

acessos) desencadeará a activação da iluminação.



� O docente da FEUP, através do módulo Gestão de Laboratórios do SiFEUP, registo o pedido de autorização de acesso ao laboratório L por parte dos alunos da disciplina D.

� Esse pedido é encaminhado automaticamente para o Responsável do laboratório L que recebe uma notificação pedindo-lhe para confirmar a autorização.

� Uma vez concedida a autorização, essa informação éregistada na base de dados do sistema de controlo de acessos.

…



…

� Quando um aluno passar o cartão no terminal da porta do edifício, ou no terminal da porta do laboratório, éefectuada uma consulta à base de dados e, no caso ter permissão de acesso, o trinco da porta abreautomaticamente.

� Por seu lado, os Seguranças, ao efectuarem as rondas, podem verificar, por consulta ao SiFEUP, se os alunos presentes nos vários laboratórios tem autorização para láse estar.





As aplicações da automação neste domínio:� gestão global da rede eléctrica (isto é, o “despacho”) � supervisão e controlo remoto de centrais de produção,

subestações, …


Supervisão e controlo de Subestações


Centros de Supervisão e Controlo

� Os primeiros centros de supervisão e controlo apareceram na década de 70.


Centros de Controlo

� Cada centro controlava apenas uma unidade (uma central hidroeléctrica, por exemplo)

� Todos os dispositivos de controlo (amperímetros, voltímetros, disjuntores, seccionadores, etc.) eram “cablados” directamente para o centro de controlo.


Centros de Controlo

Posteriormente:� os painéis de controlo foram substituídos por terminais de

computador.� Um único centro passou a controlar múltiplas unidades

interligadas através de redes de comunicação.


Sistemas de Supervisão e Controlo

Os Sistemas de Supervisão e Controlo:

� Apresentam aos operadores o estado actual das instalações, incluindo os alarmes.

� Permitem enviar comandos para unidades remotas.

� Registam os dados em bases de dados e permitem analisartendências de evolução.

� Comunicam e trocam dados com outros centros de controlo.


Centros de Controlo

� É o caso do Centro de Controlo da EDP que, situado na Régua, controla todas as centrais hidroeléctricas do rio Douro.

� Através do seu sistema de supervisão e controlo (desenvolvido pela Efacec), é possível …


Centro de Controlo da Régua

… conhecer o estado das bacias hidrológicas do rio Douro, …


Centro de Controlo da Régua

... arrancar remotamente qualquer descarregador das barragens, ...


Centros de Controlo da Régua

… bem como arrancar qualquer um dos grupos electrogeradores.


Energia renováveis

� Ainda dentro dos sistemas eléctricos de energia, as energias renováveis e, em particular a energia eólica, são outro domínio de aplicação da automação em grande crescimento.


Energia eólica

Diâmetro do rotor: 72 mAltura da torre: 68 m


Energia eólica

� Os aerogeradores são equipamentos de grandes dimensões,

� Cujos transporte e montagem constituem, só por si, um problema de engenharia muito complexo.


Energia Eólica

� Através dos sistemas de automação, é possível conhecer e controlar remotamente o estado de cada aerogerador(velocidade do vento, potência, …)

…

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Energia Eólica

… e mesmo o estado interno das respectivas turbinas, bem como controlar o seu arranque e paragem.

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Sistemas de transportes


Sistemas de transportes

No domínio dos transporte, os sistemas de automação aparecem:

�tanto ao nível dos sistemas embarcados nos veículos

�como ao nível de gestão global da rede de transportes.


Sistemas automáticos embarcados nos veículos

Terminal do Condutor

Unidade Central de Controlo

DU

TCU

DU

TCU

VCU

Ligação rádio

TravõesSinalização

Controlo de TracçãoDiagnóstico Gestão de

Energia

VCU

Fontes de alimentaçãode potência


Aplicações:

� “tradicionais”: janelas, bancos radio

� recentes: ABS, “brake-by-wire”, “steer-by-wire”

Sistemas embarcados | electrónica automóvel


Electrónica automóvel | Alguns dados

� A electrónica representa, actualmente, cerca de 20% dos custos totais de produção automóvel, com tendência para aumentar.

� Um automóvel da gama média/alta pode conter cerca de 20 microprocessadores (controlo vidros, motor, ar condicionado, travões, …).

� O comprimento total das cablagens no interior de um automóvel é de vários quilómetros.


Gestão de redes de transportes


Metro do Porto | Sala de controlo

Na sala de controlo central do Metro do Porto:

…


Metro do Porto | Sala de controlo central

… o movimento dos veículos é acompanhado em tempo real , …



… existe um conjunto de terminais para televigilância, …



… está instalado um sistema de supervisão e controlo dos sistemas auxilares

das estações (escadas rolantes, AVAC, iluminação, …) e dos sistemas de

alimentação eléctrica


Metro do Porto | Módulos do sistema SCADA*

SCADA*

EstaçõesSubterraneas

Estações de Superficie

Sub-Estações

Passagem de Nivel

• Bilhetica

•CCTV

•Sonorização

•Informação ao publico

•Distribuição de horarios

•Telefones

•Detecção de incendio

•Ventilação

•Ascensores

•Escadas rolantes

•Bilhética

•CCTV

•Sonorização

•Informação ao publico

•Distribuição de horarios

•Telefone

•Detecção de incendio

•Comandos de energia

•Supervisão

•Detecção de incêncdio

•Ventilação

• P.N.

•Telefone

* Supervision, Control And Data Acquisition


Sistema Central

Estação de TrabalhoFinanceira

Estação de TrabalhoOperação/Tráfego

X.25X.25

LAN/WAN

Estação de TrabalhoManutenção

SIBS

Concentrador

Concentrador

...

Portátil deControlo e

Venda

Validador

Bilheteira(BOM)

MVB

RS232

...

FEPRS485

...

LAN

Sistema TransmissãoMetro do Porto

...

...

RDIS

Router

...

LAN

PCGB

ESTAÇÃO

Bilheteira(BOM)

Depositários

...

Portátil deVenda

Depositários

Estação dePersonalização

de cartões

Como é sabido, o Metro do Porto também dispõe de um sistema inovador de bilhética integrado.

Metro | Bilhética


STCP | Sistema de Controlo de Tráfego

� Os Serviços de Transporte Colectivos do Porto também dispõem de um sistema de controlo centralizado das viaturas.

� Através desse sistema são controlados perto de 500 autocarros.

� Cada operador controla cerca de 80 viaturas.


STCP | Sala de controlo

Mapa com a posição do

autocarro por GPS

Representação gráfica das linhas

Imagens das câmeras de tráfego

da CMP

Alarmes; Informações sobre dos Veículos; etc...


Unidades

embarcadas em cada viatura

Comunicação por satélite para

localização GPS

Comunicação com a Central por GSM

Terminais dos

operadores com microfone para comunicação

directa com os motoristas

Servidores informáticos

STCP | Arquitectura do sistema


Sistemas de produção industriais


Sistemas de produção industriais

� Outro domínio fundamental de aplicação dos sistemas de automação são as instalações fabris, tanto na indústria de

processo como na indústria de manufactura.

� De seguida são apresentados dois exemplos relativos:

� à Refinaria do Porto (indústria de processo)

� ao Centro de CIM da FEUP (indústria de manufactura)


Refinaria do Porto | Vista área


Refinaria do Porto | Sala central de comando


Refinaria do Porto | Supervisão do Circuito de Petróleo Bruto


Refinaria do Porto | Gestão das Emissões para a Atmosfera


Automação de sistemas de produção

A automação de sistemas

de produção

complexos

…



… pode incidir sobre:

�o armazenamento de materiais,

�o transporte de materiais entre postos de trabalho dentro da fábrica ou

�a transformação de materiais (corte, montagem, soldadura, …)



� De seguida serão apresentados vários exemplos de tecnologias e sistemas característicos da automação industrial.

� No final será analisado com algum detalhe o sistema de CIM (Computer Integrated Manfacturing) da FEUP.


Robots de soldadura na indústria automóvel


Armazém automático da fábrica Milaneza

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