Download - II 01 Automacao Introducao
UNIVALI – Eng. Industrial Mecânica
Disc. Informática industrial 1
Disciplina: Informática Industrial
Conceitos básicos
Prof.: Alecir Pedro da Cunha
“O consumidor externo decide o preço. O
consumidor interno decide o custo. Os gerentes
se concentram na diferença (o lucro)”
Preste atenção aos sinais do mercado
Automação
Conteúdo: história e evolução; definições; níveis;
vantagens e desvantagens; padronizações e a norma
IEC 61113; arquiteturas; tecnologias; tendências
Objetivos: compreender os conceitos e definições
relacionados à automação; seus diferentes níveis de
automação e a tecnologia e objetivos associados a cada
um; conhecer as normas relativas a padronização da
automação industrial
Informática industrialCapítulo 1
Bibliografia
TAKAHASHI, Tadao (Org.). Sociedade da Informação no
Brasil: livro verde. Brasília: Ministério da Ciência e
Tecnologia, 2000.
HARKINS, Brian L. Linking the Plant Floor to the Enterprise:
The Benefits & Pitfalls, Aspen Technology, Inc., 1999.
LEPIKSON, H. A. ; SCHNITMAN, Leizer. O Futuro da
Automação pela Mecatrônica. Programa de Pós-Graduação
em Mecatrônica – UFBA, 2008
FERNANDES, Victory. OLAP e Mineração de Dados:Estudo
de Caso em consultoria, Revista Active Delphi, 2005.
ROSÁRIO, João Maurício Rosário, Princípios de
Mecatrônica, São Paulo, Prentice Hall, 2005
Padrões facilitam sua vida
Qual é o meu?
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Disc. Informática industrial 2
Para falarmos o mesmo idioma
[ARMOUR e MILLER, 2000]
O que é
automação?Da palavra Automation (1960) -
Participação do computador no controle
automático industrial.
Informática industrial - Automação Conceito de automação
“Engenharia de automação é o estudo das técnicas que
visam otimizar um processo de negócio, aumentando sua
produtividade, promovendo a valorização da força de
trabalho humano, e assegurando uma operação
ambientalmente segura”
“A automação tem por foco o processo, os ativos de
produção e os especialistas envolvidos nas atividades de
operação e gerenciamento do negócio”
“A automação restitui ao homem sua condição
de ser pensante no processo industrial”
Klaus Schwab Presidente e Fundador do Fórum Econômico Mundial
Informática industrialAutomação
A automação realiza tarefas repetitivas, deixando para
o homem fazer, no máximo, intervenções sob
demanda, análise e tomada de decisões
“Automação é a aplicação de técnicas computadorizadas
ou mecânicas para diminuir o uso de mão-de-obra em
qualquer processo.”
Informática industrial - Automação Conceito de automação
Definição atual. “Qualquer sistema, apoiado em
computadores, que substitui o trabalho humano,
visando soluções rápidas e econômicas para
atingir os objetivos da indústria, dos serviços ou
bem estar.”
Informática industrial - Automação Conceito de automação
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Informática industrial - Automação Consideração
A automação só substitui o homem nas atividades
próprias da máquina e tração“Uma máquina pode fazer o trabalho de
cinquenta pessoas comuns. Máquina
alguma pode fazer o trabalho de um
homem incomum.”
Elbert HubbardEditor Americano1865-1915
Informática industrial - Automação Consideração
?
Informática industrial Automação - conceitos básicos
“Evoluímos de um mundo em que o
grande vencia o pequeno para um
mundo em que o rápido vence o
vagaroso” Klaus Schwab
Presidente e Fundador do Fórum Econômico Mundial
ASIMO (HONDA)
(26 servo-motores
controlam seus
26 graus de
liberdade)
Informática industrial Automação - conceitos básicos
“...a capacidade de mudança e inovação
em tempo recorde é condição sine qua
non de subsistência, tanto para países
quanto para empresas ou
organizações.”
Takahashi - 2000
Informática industrial Automação - conceitos básicos
Informática industrial Automação - conceitos básicos
Automatização de um dispositivo: obtenção do seu
funcionamento, minimizando a intervenção humana
Automação: área do conhecimento científico e tecnológico
que teoriza a automatização dos dispositivos ou sistemas
de produção
A automação compreende um conjunto de técnicas de
controle para criar sistemas ativos, capazes de fornecer
a melhor resposta em funções das informações que recebe
do processo em que está atuando
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Disc. Informática industrial 4
Neste mundo competitivo, em que se exige
rentabilidade, velocidade, confiabilidade e
versatilidade do material visando atingir uma
produtividade e qualidade cada vez maior, os
sistemas de controle e a
automação industrial
tem predominância cada vez maior
Informática industrial Automação - conceitos básicos
Informática industrial - Automação Conceito de automação
Automação - Produtividade, qualidade,
flexibilidade e confiabilidade
Automação (do inglês Automation) - sistema automático
de controle pelo qual os mecanismos verificam seu próprio
funcionamento, efetuando medições e corrigindo, sem a
necessidade da interferência do homem
Está presente em diferentes níveis de atividades do
homem, principalmente na indústria, a Automação
industrial: aplicações de técnicas de controle
a um processo industrial
Informática industrialAutomação
Ficção Realidade
Informática industrial - Automação Considerações
O desenvolvimento do controle automático industrial requer
firme compreensão das implicações físico-matemáticas da
teoria de controle na operação, manutenção e projeto
Os controladores microprocessados e computadores
aplicados ao controle automático, aumentam a necessidade
do conhecimento em relação ao comportamento do sistema
controlado e aos métodos para alcançar o funcionamento
adequado do sistema
Informática industrial Automação - objetivos
Maior nível de qualidade controle de qualidade
eficiente, compensação automática de deficiências do
processo, processos de fabricação sofisticados
Repetição com precisão ter balanço ideal entre precisão
e repetição com ênfase no último. Substituir tarefas
repetitivas aumentando a precisão e a qualidade
Informática industrial Automação - objetivos
Flexibilidade: inovações frequentes no produto,
atendimento a especificidades do cliente, produção de
pequenos lotes
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
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Informática industrial Automação – Aplicações domésticas
O Scooba iRobot lava sozinho
o chão da casa
Climatização
Eletrodomésticos inteligentes (lavadoras de louça e de
roupa, aspiradores, microonda, portão etc.)
Monitoramento de alarmes
Prédios inteligentes
No lazer: Compra de refrigerante, esteira para exercício,
vendo um filme ou jogando videogame
Informática industrial Automação – Aplicações comerciais
Caixas automáticos (bancários)
Centrais telefônicas
Controle de tráfego e estacionamento
Sistema de cobrança (etiqueta inteligente)
Sistemas de segurança
Compras
Informática industrial Automação comercial
Controle automático de processos industriais
Intertravamento
Gerenciamento de energia
Sistemas de Transporte
Registrando o ponto
Programando um robô
Recebendo matéria-prima
Estocando produto acabado
Fazendo controle de qualidade
Controlando temperatura de uma tanque de água
Controlando a temperatura do escritório
Acionando o sistema de combate à incêndio
Informática industrial Automação – Aplicações industriais
Robô submarino Scorpio 45
Com câmeras de vídeo e um braço mecânico, foi utilizado
em 08/2005 em uma operação de resgate, composta por
especialistas da Rússia, Inglaterra e EUA
Informática industrial Automação – Aplicações industriais
Controle (dic. Aurélio) [do fr. contrôle.] S. m. 1. Ato, efeito ou
poder de controlar; domínio, governo. 2. Fiscalização
exercida sobre as atividades de pessoas, departamentos,
órgãos, ou sobre produtos etc., para que tais atividades, ou
produtos, não se desviem das normas preestabelecidas.
Informática industrial Automação - conceitos básicos
Do ponto de vista tecnológico, é
fundamental no desenvolvimento de
ações planejadas, modelando desde
processos mais simples até os
mais complexos
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Sistema automático: sistema no qual o resultado é
definido previamente e o sistema se encarrega de atingí-lo
sem que haja interferência de um controlador externo.
São constituídos de controladores, sensores e atuadores.
Informática industrial Automação - conceitos básicos
Diagrama de um sistema de automação
LC
LCV
SP
LEligadodesligado
cheiavazia
ligadodesligado
presenteausente
ligadodesligado
motor da esteira
garrafa
válvula
vazão saída
vazão entrada
Informática industrial Automação - Sistema
Sistema automático rígido: o controle é automático,
mas não permite alteração do processo depois da definição
do sistema e seus componentes. Os primeiros sistemas de
automação operavam por meio de componentes
eletromecânicos, como relês e contactores.
Informática industrial Automação - conceitos básicos
Sistema automático rígido Exemplo: os teares eram
acionados manualmente. Ao serem automatizados, só
produziam um tipo de tecido. Foi dada alguma flexibilidade
posteriormente, por meio de cartões perfurados.
Informática industrial Automação - conceitos básicos
Sistema automático flexível: permite fazer algumas
alterações no sistema e em seus componentes, como
incluir ou retirar entradas e saídas
Informática industrial Automação - conceitos básicos
Informática industrial Automação - conceitos básicos
Como manter a água em uma
temperatura agradável?
Controlador?
Atuador?
Sensor?
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Processo
Controlador
SensorAtuador
Figura e comentário do livro “Automação e Controle Discreto” – Silveira / E.Santos – Ed. Érica
O conceito de controle é intuitivo
Informática industrial Automação - conceitos básicos
Controle manual em
Malha Fechada (MF)
Informática industrial Automação - conceitos básicos
Controle manual em MF
O controle manual não permite a eliminação do erro,
resultando em uma amplitude de variação excessiva do
valor da variável que se deseja controlar
Informática industrial Automação - conceitos básicos
Controle automático
O controle automático proporciona uma redução no erro,
com um tempo de ação e uma precisão impossíveis de
serem alcançados pelo controle manual
Controle analógico com realimentação -
Diagrama de um sistema de automação
O principal benefício de um sistema de controle é a
compensação de perturbações
Informática industrial Automação - conceitos básicos
Au
tom
ação
“A automação aplicada a uma operação
eficiente aumenta a eficiência.”
Bill Gates - A Estrada do Futuro.
1ªRegra
1ªRegra
Au
tom
ação
“A automação aplicada a uma operação eficiente
aumenta a eficiência.”Bill Gates - A Estrada do Futuro.
mas
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Informática industrial - Automação Consideração
-“Deixe .... a automação resolve!”
- SERÁ?
NADA PODE PARAR A AUTOMAÇÃO
IDADE DA PEDRA IDADE DO BRONZE IDADE DO FERRO
IDADE MÉDIA IDADE MODERNA IDADE DA INFORMÁTICA
Mas continuo sem entender as
mulheres.
Mas, soluções técnicas nem
sempre podem ser implantadas
Informática industrial - Automação Consideração
“A automação aplicada a uma operação
ineficiente aumenta a ineficiência.”
Bill Gates - A Estrada do Futuro.
2ªRegra
Au
tom
ação Basicamente a automação visa a otimização, com
implicações sócio-econômicas, pois
Aumenta a segurança (das pessoas e do ambiente)
Melhora a confiabilidade e a flexibilidade dos
processos, industriais ou não
Melhora a qualidade (reduz o retrabalho e padroniza
os produtos) e a quantidade dos produtos fabricados
(aumenta a produtividade)
Reduz estoques
Reduz custos (de produção)
Informática industrial Automação – Impacto na sociedade
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Basicamente a automação visa a otimização, com
implicações sócio-econômicas, pois
Permite a integração de sistemas
Aumenta a confiabilidade de informações
Disponibiliza dados referentes ao processo para análise
Rastreabilidade de produtos e processos envolvidos
Informática industrial Automação – Impacto na sociedade
Implicações sócio-econômicas, pois (continuação)
Liberta o Homem de tarefas de rotina, minimizando o
trabalho monótono, repetitivo e até perigoso
Abre novas frentes de trabalho
Mais tempo livre
Aumenta salários
Economia de energia
Pressão sobre os leads-times
Informática industrial Automação – Impacto na sociedade
Implicações sócio-econômicas, pois (continuação)
Redução do nível de empregos com atividades
repetitivas e/ou para pessoas com pouca qualificação.
Tarefas repetitivas são alienantes e de pouco valor
agregado. A relação entre as tarefas repetitivas e a
produtividade é a replicação (acertar o alvo algumas
vezes em várias tentativas x acertar perto do alvo
em todas as tentativas).
A automação amplia a relação entre trabalhador e
produção e exige mais principalmente do último
Informática industrial Automação – Impacto na sociedade
Implicações sócio-econômicas, pois (continuação)
Desaparecimento de algumas profissões/empregos
(telefonista)
Experiência de um empregador tem vida curta
Problemas sociais e psicológicos em decorrência da
submissão ao ritmos das máquinas
Informática industrial Automação – Impacto na sociedade
Sistema de atuação manual: o homem recebe as
informações do processo pela leitura de instrumentos,
impressões visuais, sonoras e tácteis e, baseado nestas
impressões, este atuava sobre o mesmo.
Processo
Homem
Automação - História Fases da evolução
Sistema de atuação semi-automática: baseado na
supervisão do homem e de alguns itens de controle que
eram autônomos
Processo
HomemSistema semi-
automático
Automação - História Fases da evolução
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Sistema de atuação automática: o elemento de controle
possui poder exclusivo sobre o processo, ficando para o
operador, apenas a especificação das características
desejadas na saída
Processo
Homem Sistema automático
Automação - História Fases da evolução
Automação Industrial Arquitetura
Nível 1: Chão de fábrica
Máquinas, dispositivos (CLPs,
sensores), componentes
Ex.: Linhas e máquinas
CLP’S, comandos, máquinas motores,
sensores, inversores, I/O’s
Automação Industrial Arquitetura
Supervisãoe IHM
Automação Industrial Arquitetura
Nível 2: Supervisão
Informações do nível 1
IHM’s
Ex.: Sala de supervisão
Supervisãoe IHM
CLP’S, Comandos, máquinas Motores,
Inversores, I/O’s
Automação Industrial Arquitetura
Controle do ProcessoProdutivo
Automação Industrial Arquitetura
Nível 3: controle do processo
produtivo
Banco de dados
Índices
Relatórios
CEP
Ex.: Avaliação e CQ em
processo alimentício
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Automação Industrial Arquitetura
Nível 3: controle do processo produtivo
Controle do ProcessoProdutivo
Automação Industrial Arquitetura
Nível 4: Planejamento do processo Controle de estoques
Logística
Ex.: Controle de suprimentos e estoques em função da sazonalidade de uma indústria de tecidos
Planejamento do Processo
Gerencia-mentoGeral
Automação Industrial Arquitetura
Nível 5: Administração
dos recursos financeiros,
vendas e RH.
Integração de
SistemasTransacional
Tempo Real
Contínuo
Sequencial
Discreto
Medição
Gerência Corporativa
Gerência de
Produção
Tempo Real
Transacional
Controle
Gerência Industrial
Info
rmát
ica
ind
ust
rial
–A
uto
maç
ãoE
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ento
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tom
ação
SupervisóriosSistemas
de TI
Redes
PC
CLP IHM
AtuadoresSensores
Info
rmát
ica
ind
ust
rial
–A
uto
maç
ãoE
lem
ento
s co
nst
itu
inte
s d
e au
tom
ação Uma cisternaInstalação
SensoresDetectores
fotoelétricos
Atuador Motor
Comando de
potênciaContactor
Sistema de
processamento
Autômato
Programável - CLP
Visualização Console HMI (Interface Homem – máquina)
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AutomaçãoSistemas de controle de processo
SISTEMA arranjo de estruturas/componentes físicos, mecânicos,
elétricos, biológicos, sociais, econômicos etc. relacionados de
modo a formar ou agir como unidade para realizar uma função
(em que se consegue definir entradas e saídas mensuráveis,
as relações causa e efeito)
entradas saídasSistema
Informática industrial - Automação Elementos
Sistema Entradas Saídas
Motor C. C. tensão aplicada velocidade
Circuito tensão das fontes tensões e correntes
Avião potência nos motores posição e altitude
Universidade nº novos estudantes nº de licenciados
Exemplos:
Planta, sistema, máquina ou instalação: sistema a ser
automatizado. Este sistema pode ser muito complexo como
uma cadeia de chão de fábrica, uma unidade de produção ou
uma fábrica. Também se pode automatizar equipamentos
mais simples como os semáforos, um portão de garagem,
uma piscina ou um sistema de irrigação.
Informática industrial - Automação Elementos
Sensores: como o olho de um motorista, um sistema
automatizado deve ter equipamentos que fornecerão
informações sobre o seu ambiente. São os sensores:
Sensores de nível
Sensores de temperatura
Sensores de passagem
Medem o desempenho do sistema de automação ou uma
propriedade particular de alguns de seus componentes.
Por exemplo, para a detecção de um automóvel em um
pedágio de auto-estrada, utilizaremos um sensor fotoelétrico.
Informática industrial - Automação Elementos
Acionadores: agem no sistema, provendo energia para
atingir os objetivos. São bombas, cilindros,
motores, pistões hidráulicos etc.
Comando de potência ou pré-acionadores: para transmitir a
energia necessária aos acionadores e servir de
intermediário com o sistema de tratamento de
dados, são necessários equipamentos específicos
para os sistemas de comando de potência:
contatores, disjuntores, relés etc.
Informática industrial - Automação Elementos
Controle: utiliza as informações dos sensores para regular,
controlar os dispositivos. Exemplo: para acionar motores,
válvulas etc. Exemplos
CLPs (Autômatos programáveis) sistema de tratamento
de dados por programação para controle que substituem
relês e contatores auxiliares
Comparador: elemento que permite comparar valores
medidos com valores preestabelecidos e que servem
para a tomada de decisão de quando e como atuar.
Exemplo: termostato e os sistemas de software
Informática industrial - Automação Elementos
Controle (continuação)
Programas: contêm as informações de processo e
permitem controlar as interações entre os diversos
componentes
IHM: sistema para diálogo (interface) homem/máquina,
permitindo ao homem monitorar e controlar o sistema
automatizado. Emprega botões, terminais de comunicação
e monitores.
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Automação industrialTecnologias - elementos
Valor desejado paraa variável controlada
Variáveis de Perturbação (Exemplos: carga,ruído, desgaste)
PLANTA (sistema)
CONTROLADOR
Variável Manipulada
Variável Controlada
Set Point (valor de referência)
Transdutor/Sensor
Atuador
Elementos que compõe um sistema de automação
Automação industrialTecnologias - elementos
CONTROLADOR
Variável Manipulada
Variável ControladaAtuador PLANTA
(sistema)
Transdutor/Sensor
Set Point (valor de referência)
Elementos que compõe um sistema de automação
AutomaçãoProjeto de sistemas de controle
BUSQUE SOLUÇÕES EFICIENTES
JÁ
TOMEI
BANHO
MM...
FOI
RÁPIDO.
Informática industrial - Automação Sinergia entre as áreas
Sinergia entre as áreas
CAD + CAM (Computer Aided Design/Manufacturing): Peças
CIM (Computer Integrated Manufacturing) : Sistemas
Informática industrial - Automação Tipos de controle
Controle dinâmico automação de processos de forma
contínua. Utiliza medidas das saídas do sistema a fim de
melhorar o seu desempenho operacional, através de
realimentação em sistemas contínuos.
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Informática industrial - Automação Tipos de controle
Controle dinâmico a
Exemplo: Manter a água dentro da especificação.
Informática industrial - Automação Tipos de controle
Controle lógico automação da manufatura de forma
discreta. Utiliza sinais discretos no tempo, tipicamente
booleanos (baseados em 0 e 1s). Exemplo: Alavanca
liberada somente se: B1 AND B2
O desafio é projetar e implantar soluções computacionais
tecnologicamente adequadas, avançadas e duradouras, mas
que, ao mesmo tempo, sejam viáveis sob as óticas financeira,
organizacional, cultural, temporal, e de pessoal, contemplando-
se as diretrizes gerencial, de métodos de produção e de
Automação industrialTecnologias de informação e comunicação
Tecnologias de
Informação e de
Comunicações na
Automação Industrial
O modelo ISA-95 foi elaborado nos EUA e tem servido para
as empresas (usuárias e de TI) como padrão de referência
na organização das atividades de manufatura e automação
nas empresas, incluindo aspectos de integração,
terminologias e modelos de processos (www.isa.org). Não é
um padrão totalmente pronto, mas em constante evolução.
Automação industrialO padrão e modelo ISA-95
Necessidade de acompanhar as atividades nas áreas-chave
da empresa e de se conhecer detalhadamente sua efetiva
capacidade produtiva
Necessidade de redução do tempo de ciclo e identificação
das áreas-problemas e as mais rentáveis para a empresa
Necessidade de uma maior otimização da Cadeia de
Suprimentos e sincronização com a produção, dando maior
agilidade e capacidade de resposta
Necessidade de melhor gestão do patrimônio (parque fabril)
e seu efetivo uso além de melhor efetividade do plano de
produção em relação ao executado
Automação industrialO padrão e modelo ISA-95 – motivação
Foi proposto para atacar alguns problemas gerais essenciais:
1. Dificuldade e custos de Integração dos sistemas de negócios e
logística externa com os sistemas de manufatura
2. Dificuldade de saber, medir e comparar a efetividade das
operações de manufatura, e de posteriormente comparar com
outras plantas para identificação de melhores práticas
3. Dificuldade e custos de integração dos sistemas de manufatura
entre si (sistemas MES e de ERP com definições de escopo
diferentes, terminologias diferentes, modelos de dados
diferentes, modelos de processos diferentes)
4. Custos de integração consomem entre 50% e 80% do valor do
projeto, e tempo de implantação muito maior do que o previsto
Automação industrialFoco do modelo ISA-95 (IEC/ISO 62264)
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Automação industrialOs 5 níveis do ISA-95 e atividades
Automação industrialOs 5 níveis do ISA-95 e sistemas
Automação industrialPadrão ISA-95 - partes
Em desenvolvimento desde 2000, sendo dividido em:
ANSI/ISA 95.01-2000 “Enterprise -Control System Integration
– Part 1: Models and Terminology”
ANSI-ISA 95.02-2001 “Enterprise -Control System Integration
– Part 2: Object Attributes”
ANSI/ISA 95.03-2005 “Enterprise -Control System Integration
– Part 3: Models of Manufacturing Operations”
ANSI/ISA 95.05-2007 “Enterprise -Control System Integration
– Part 5: Business to Manufacturing Transactions”
Automação industrialPadrão ISA-95 - partes
Em desenvolvimento: “Parts 4 e 6 - Models of exchanged
information within manufacturing operations systems”
Essas Partes especificam modelos de informação, de dados,
de transações e de atividades do padrão.
A ISO-95 é expressa utilizando a linguagem UML e no padrão XML:
B2MML - Business to Manufacturing Markup Language), sendo
independente de vendedor e ambiente de desenvolvimento.
Exemplo: CERÂMICA VERMELHA
Na indústria cerâmica de tijolos e telhas manufaturados, a
pressão de extrusão do moinho de massa determina a
densidade do tijolo, telha ou outros produtos de barro.
A temperatura do forno de secagem estabelece o ciclo de
secagem e a temperatura do forno de cozimento determina a
dureza e, algumas vezes a cor do produto
Automação industrialTecnologias - elementos
Exemplo:
CERÂMICA
VERMELHA
Automação industrial
Tecnologias -elementos
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Exemplo: CERÂMICA VERMELHA
Automação industrialTecnologias - elementos
Exercício:
Selecione um segmento de produção industrial
encontrado no estado [agroindústria, suinocultura,
estocagem agrícola, erva mate etc.] não apresentado
aqui ou de prestação de serviços [iluminação, conforto
ambiental, refrigeração, produção de água quente
sanitária etc.].
Esquematize os principais blocos que sequenciam um
dado processo produtivo ou serviço, indicando as
grandezas necessárias de serem monitoradas.
Automação industrialTecnologias - elementos
Circuitos eletrônicos dedicados
Sistemas eletrônicos standard (exemplo: controle numérico)
CLP - controladores lógicos programáveis
Micro e minicomputadores
PIC
AutomaçãoEletrônica na automação
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)
Informática industrial Automação – Tecnologias disponíveis
Automação - TecnologiasInstrumentação inteligente
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
HART/Fieldbus
Diagnósticos de Sensores,
Dispositivos e Processo
Estação de
Operação
Operações
Status
Cuidado
Bom
Mau
ETR - 57098
Automação - TecnologiasInstrumentação inteligente
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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 por
meio de software aplicativo
Automação - TecnologiasInstrumentação virtual
Automação - TecnologiasInstrumentação virtual
Computador usado em controle para fazer:
Aquisição de Dados
Controle Sequencial (CLP, SDCD ou supervisório)
Controle Lógico (CLP)
Controle Distribuído (SDCD/DCS)
Controle Supervisório
Controle Supervisório e Aquisição de Dados (SCADA)
Automação - TecnologiasProcesso no computador
Computador supervisório
Controladores
Automação - TecnologiasProcesso no computador
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
Automação - TecnologiasAquisição de dados
Automação - TecnologiasAquisição de dados
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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
Automação - TecnologiasCLP
Automação - TecnologiasCLP
Automação - TecnologiasSist. digital de controle distribuído (SDCD)
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
Automação - TecnologiasSist. digital de controle distribuído (SDCD)
1970 – Funcionalidades divergentes
CLP SDCD
Aplicações em
controle discretoAplicações 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 discretoAplicações em
controle contínuo
Espaço
2000 – Funcionalidades convergentes
CLP/SDCD
Aplicações em
controle discretoAplicações em
controle contínuo
CLP x SDCD
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
Eles são largamente utilizados na indústria, principalmente
aquelas cujos processos são geograficamente muito
distribuídos
Automação - TecnologiasSistema SCADA
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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
Automação - TecnologiasSistema SCADA - componentes básicos
Automação - TecnologiasSistema SCADA - componentes básicos
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)
Automação - TecnologiasSistema SCADA - componentes
Um ou mais computadores host podem se comunicar com
a estação mestre através de uma rede de conexão local
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
Automação - TecnologiasSCADA - componentes: computadores host
Rede de Telemetria:
1. topologia de conexão
2. modo de transmissão
3. meio de ligação
4. protocolo de comunicação
Modems
Estação Mestre
Estações Remotas
Automação - TecnologiasSCADA - Projeto
Topologia de conexão:
Ponto-multiponto: mais que dois modems
particionam um canal de comunicação comum
Ponto-a-ponto: entre dois modems (tal como com
modems de discagem) ou uma combinação de ambos
Automação - Tecnologias: SCADAProjeto: rede de telemetria - topologia de conexão
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Disc. Informática industrial 20
Automação - Tecnologias: SCADAProjeto: rede de telemetria - topologia de conexão
Modos de transmissão:
Linhas de transporte:
Dial-up
Leased
Atmosfera:
Rádio
Microondas
Satélite
Automação - Tecnologias: SCADAProjeto: rede de telemetria - Modos de transmissão
Meios de ligação:
Semi-Duplo - transmissão de dados em uma única
direção por vez utilizada em conexão ponto-para-
multiponto
Duplo-Cheio - dois dispositivos podem
simultaneamente enviar e receber dados (duas
direções) utilizada em conexão ponto-para-ponto
Automação - Tecnologias: SCADAProjeto: rede de telemetria - Formas de ligação
É primariamente dependente da topologia de conexão,
modo de transmissão e requerimentos de aplicação, tal
como conexão com equipamentos existentes.
Automação - Tecnologias: SCADAProjeto: rede - protocolos de comunicação
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
Automação - Tecnologias: SCADAModem
Podem ser usados tanto para aplicações ponto-a-ponto,
como para aplicações ponto-a-multiponto
A consideração principal para modems de rádio é a banda
de frequência que os mesmos vão operar
Os usuários finais devem estar licenciados para operar um
modem de rádio em uma localização particular com
determinadas frequências de rádio
Automação - Tecnologias: SCADAModem
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Disc. Informática industrial 21
Processadores do tipo CLP e Software de Controle podem
ser usados como estação mestre de um sistema SCADA
A determinação de qual tipo de CLP deve ser usado em
uma estação mestre é baseada estritamente nos requisitos
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
Automação - Tecnologias: SCADAEstação mestre e remotas
Automação - TecnologiasSistemas 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
Automação - TecnologiasSistemas supervisórios
Automação - TecnologiasSistemas supervisórios
Integração de
SistemasTransacional
Tempo Real
Contínuo
Sequencial
Discreto
Medição
Gerência Corporativa
Gerência de
Produção
Tempo Real
Transacional
Controle
Gerência Industrial 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
Automação - TecnologiasIntegração de sistemas
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Disc. Informática industrial 22
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
Automação - TecnologiasRedes de computadores
Unidade de Processamento: onde é executado o
software do usuário
Sistema Especialista (gerenciador): composto por
hardware (equipamento de rede, placa etc.) e software
Meio Físico: linha transmissora de dados, podendo ser:
par trançado, coaxial ou fibra ótica
Outros: satélites, microondas
Automação - TecnologiasRedes de computadores - componentes
Protocolos 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 industriais: Vários protocolos de comunicação
foram desenvolvidos pelos mais diferentes fabricantes de
equipamentos industriais. Os mais conhecidos são:
Interbus
Modbus
Automação - TecnologiasRedes de computadores
Devicebus
Fieldbus
Profibus
IHM - equipamento que permite ao operador a monitoração
e interação com a máquina ou processo industrial.
Por um display de texto ou tela gráfica, a IHM apresenta de
forma inteligível o status de sinais de sensores e atuadores,
válvulas, motores, valores de variáveis de processo, alarmes
e indicações de falhas. E pelo teclado ou tela sensível ao
toque (touch screen) permite interativamente realizar
comandos, acionar atuadores, alterar Set Points (valores
ideais determinados pelo operador), mudança de manual
para automático e definição de limites de funcionamento.
Automação - TecnologiasIHM - Interface Homem Máquina
Exemplo:
Automação - TecnologiasIHM - Interface Homem Máquina
TENDÊNCIAS DA AUTOMAÇÃO
Tecnologia Wireless
De lenta, cara e insegura tornou-se mais rápida e
econômica
Chips de menor capacidade
residirão inteligência diretamente em sensores e
atuadores – softwares serão parte do produto
Controles baseados em PLC ou PC serão obsoletos e
caros
A propriedade da solução tecnológica será medida
em meses em vez de anos
Sistemas microeletromecânicos
miniaturizar sensores, atuadores, motores,
engrenagens displays para equipamentos digitais