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Manufatura Integradapor Computador
Memorial do Professor
Srgio Torres S Barretto
Doutorando em Engenharia Industrial Mestre em Mecatrnica com rea de concentrao em Engenharia de Manufatura,
pela UFBA. Ps-Graduado em Sistemas de Informao com nfase em Componentizao e
WEB, pela FRB Graduado em Cincias Exatas pela Universidade Catlica de Salvador Tcnico Pleno em Eletrotcnica pela Escola Tcnica Federal da Bahia
Tcnico em Construo Montagens e Instalaes Industriais pela Petrobras
Atualmente Coordenador da Equipe de Automao Industrial da TIC/INFRA-TIC/TIC-BA/DES
Prof. na Faculdade SENAI/CIMATEC Centro Integrado de Manufatura e Tecnologiado Estado da Bahia
Pesquisador Conveniado do Laboratrio de Sistemas Integrados de Produo(LABSIP) da Universidade Federal da Bahia
Automao Industrial
Roteiro
Parte 1 Automao IndustrialParte 2 Automao IntegradaParte 3 Segurana em Redes de AutomaoParte 4 Noes Prticas do Ambiente PI
Automao Industrial
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Parte 1Automao Industrial
(Conceitos Bsicos)
Histrico
Revoluo Industrial Introduo do computador no cho de fbrica
Sistema Digital de Controle Distribudo (SDCD)
Automao Industrial
Automao Industrial
Processo
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Automao Industrial
Classificao dos Processos quanto Anlisede Variao no Tempo
Processos em Tempo Contnuo Processos em Tempo Discreto
Automao Industrial
Classificao dos Processos quanto aoTipo de Malha
Malha Aberta
Automao Industrial
Classificao dos Processos quanto aoTipo de Malha
Malha Fechada
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Automao Industrial
Sistema em Malha Fechada
Automao Industrial
Rede de Automao
CP
Etherne t/TCP/IP TCP/ IP /Ethernet
PROFIBUS-FMS
PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA
Nvel dePlanta
Ciclo< 1000 ms
Nvel deControle
Ciclo< 100 ms
Nvel deCampo
Ciclo< 10 ms
Automao Industrial
Pirmide de Automao
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Automao Industrial
Problemas para a Integrao
Excesso de Tecnologia
Alta complexidade
Baixa reutilizao de soluces
Ausncia de Metodologia
Automao Industrial
Rede de Dispositivos: AS-i
Automao Industrial
Rede de Dispositivos: AS-i (Como funciona?)
Application Specific Integrated Circuit
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Automao Industrial
Rede de Dispositivos: AS-i
Automao Industrial
Rede de Controle: Industrial Ethernet
Automao Industrial
Rede de Controle: outras redes
ABB AC-450
ABB Symphony Melody
MD-TOTCO RIG Sense
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Automao Industrial
Outras Iniciativas: Automao Componentizada (ambiente
PROFINET)
Automao Industrial
Outras Iniciativas: Integrao verticalizada: padronizao deProtocolos: OLE for Process Control (OPC)
Automao Industrial
Sensores
Componente sensorial dos sistemas demedio
Transdutores
Elementos que transformam uma forma de energiaem outra
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Automao Industrial
Funes dos Sensores
Cinemticos
posio
orientao
velocidade
acelerao
Proximidade
Dinmicos
conjugado
fora
tato
Outros
presena
som
luz
temperatura
tenso e corrente
Imagens
ccd - analgico
ccd- digital
Automao Industrial
Termopares
Automao Industrial
Encoder Magntico
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Automao Industrial
Encoder tico
Automao Industrial
Sensores Infra-vermelhos
Automao Industrial
Cristais Piezoeltricos Sensor de Presso
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Automao Industrial
Sensores Ultra-Snicos Sensor de Nvel
Automao Industrial
Sensores Ultra-Snicos Sensor de Nvel
Automao Industrial
Sensores Luminosos
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Automao Industrial
Sensores de Vazo Placa de Orifcio
Automao Industrial
Outros Sensores: pHmetro
Automao Industrial
Outros Sensores: Cromatgrafos em Linha(equipamento)
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Automao Industrial
Outros Sensores: Sensor Lambda
Automao Industrial
Atuadores
Elementos que alteram o estado dos equipamen-tos do processo
Automao Industrial
Atuadores Bi - Metlicos
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Automao Industrial
Atuadores Lineares
Automao Industrial
Atuadores Rotativos
Automao Industrial
Atuadores Vlvulas de Controle
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Automao Industrial
Aquecedores Aletados
Automao Industrial
Inversores de Freqncia(Campo Girante)
Automao Industrial
Inversores de Freqncia
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Automao Industrial
Controlador Lgico Programvel (CLP)
Dispositivo semelhante a um micro-computadordedicado ao controle de processos industriais
Automao Industrial
Controlador Lgico Programvel (CLP)
Escalabilidade
Portabilidade
Manutenbilidade
Automao Industrial
O hardware de um PLC modular composto basicamente por 5 elementos:
Fonte de Alimentao
Chassi ou Rack de Montagem
Processador ou CPU
Cartes de I/O
Unidade de Programao
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Automao Industrial
Arquitetura de um CLPc
Fornecer corrente para todos os mdulos doPLC;
Nveis de tenso de 24 Vdc ou 110/220 Vac;
A escolha da fonte depende da soma decorrente dos diversos mdulos.
Automao Industrial
Fonte de Alimentao
Automao Industrial
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Concentra todos os mdulos;
Permite sustentao e proteo aos outrosmdulos;
Prov conexes para dados e alimentao;
Possui nmero variado de ranhuras (slots);
Permite interligao com outros mdulos.
Chassi ou Rack
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Chassi ou Rack
Automao Industrial
Divide-se em:
Entrada:
Digital
Analgica
Sada
Digital
Analgica
Cartes I/O
Automao Industrial
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Entradas Discretas
Sadas Discretas
Cartes I/O
Automao Industrial
Cartes I/O
Automao Industrial
Executa as instrues previamenteprogramadas;
Memria: RAM e EEPROM;
Bateria e Capacitor;
Controla os dispositivos de entrada e sada;
Controla os canais de comunicao.
CPU
Automao Industrial
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CPU - SCAN
Automao Industrial
Automao Industrial
Redundncias em Controle (Hot Stand-by)
Automao Industrial
Hot Stand-by Ciclo de Vida de um CLP
Alterao das Entradas
Atualizao da Imagem da Entrada
Execuo do Programa
Atualizao da Imagem da Sada
Atualizao das Sadas
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Automao Industrial
Alguns Controladores
S-7 400 (Siemens)
Automao Industrial
Alguns Controladores
ABB Srie 500
Automao Industrial
Alguns Controladores
IPC 620 (Honeywell)
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Automao Industrial
Alguns Controladores
Micro-Logix 1500 (Allen-Bradlley)
Automao Industrial
LADDER
Linguagem grfica que intuitivamente implementa
os antigos esquemas de comandos eltricos
Automao Industrial
Linguagens para CLPs
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O Que o RS-Logix
Programa usado para desenvolvimento de aplicaesem LADDER para a famlia de PLCs da Rockwell, bemcomo download, upload e monitorao de programasno PLC.
Automao Industrial
XIC Examine if Close
Verdadeiro quando o bit for 1
Falso quando o bit for 0
XIO Examine if Open
Verdadeiro quando o bit for 0
Falso quando o bit for 1
OTE Output Energize
Seta um bit (1) quando a linha for verdadeira
Instrues de BIT
Automao Industrial
Automao Industrial
LADDER Aula Prtica
Exerccio 01
Desenvolver um programa para ligar e desligar uma lmpada
com um boto NA e NF respectivamente.
OBS: Use as instrues XIC, XIO e OTE
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OTL Output Latch
OTU Output Unlatch
Seta um bit (1) quando a linha for verdadeira emantm esse estado mesmo que a linha sejafalsa. Sendo resetado (0) somente com umOTU.
OSR One Shot Rising
Seta um bit (1) por um ciclo de scan quandohouver uma transio positiva.
Instrues de BIT
Automao Industrial
Automao Industrial
LADDER Aula Prtica
Exerccio 02
Desenvolver um programa para ligar e desligar uma lmpada
com um boto NA e NF respectivamente.
OBS: Use as instrues XIC, XIO , OTL e OTU
B3 Binary um arquivo de controle interno doprograma desenvolvido
Instrues de BIT
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Automao Industrial
LADDER Aula Prtica
Exerccio 03
Desenvolver um programa para ligar e desligar uma lmpada
com um boto NA e NF respectivamente.
OBS: Use as instrues XIC, XIO , OTE e B3
OSR One Shot Rising
Seta um bit (1) por um ciclo de scan quandohouver uma transio positiva.
Instrues de BIT
Automao Industrial
Automao Industrial
LADDER Aula Prtica
Exerccio 04
Desenvolver um programa para ligar 3 lmpadas em
seqncia, quando um boto NA pressionado por 3 vezes
consecutivas. E desligar todas ao mesmo tempo quando um
boto NF for pressionado.
OBS: Use as instrues XIC, XIO , OSR, OTL, OTU e o arquivo B3
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Automao Industrial
LADDER Aula Prtica
Exerccio 05
Desenvolver um programa para ligar lmpada em seqncia,
quando um boto NA pressionado por 3 vezes consecutivas.
E desligar todas ao mesmo tempo quando um boto NF for
pressionado.
OBS: Use as instrues XIC, XIO , OSR e o arquivo B3
Automao Industrial
LADDER Aula Prtica
Exerccio 06
Desenvolver um programa para ligar um motor quando o boto liga
NA for acionado, sendo que o mesmo desligar automaticamente
aps 10 segundos ou quando o boto desliga NF for acionado. Umalmpada verde dever estar acesa sinalizando o motor desligado e
uma vermelha motor ligado.
OBS: Use as instrues XIC, XIO , OTE, arquivo B3 e TON
Automao Industrial
LADDER Aula Prtica
Exerccio 07
Desenvolver um programa para ligar um motor quando o boto liga
NA for acionado, sendo que o mesmo desligar automaticamente
aps 10 segundos ou quando o boto desliga NF for acionado. Uma
lmpada verde dever estar acesa sinalizando o motor desligado e
uma vermelha motor ligado.
OBS: Use as instrues XIC, XIO , OTE, arquivo B3 e TOF
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Automao Industrial
LADDER Aula PrticaExerccio 08
Desenvolver um programa que simule o funcionamento de uma
sinaleira, de forma que a lmpada verde fique acesa por 12 seg, a
amarela por 3 seg e a vermelha por 15 seg. O ciclo dever ser
iniciado quando um boto NA for acionado, e terminado quando um
boto NF for acionado. Quando o ciclo for terminado, a lmpada
amarela dever piscar, em intervalos de 3 seg.
OBS: Use as instrues XIC, XIO , OTE, arquivo B3, TOF e TON
Automao Industrial
Sistemas Dinmicos
V- 1
V-1
h1
Automao Industrial
Sistemas Dinmicos
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Automao Industrial
Sistemas Dinmicos
V- 1
V-1
h2
h1
Automao Industrial
Sistemas Dinmicos
Automao Industrial
Sistemas Dinmicos
V- 1
V-1
h3
h2
-
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Automao Industrial
Sistemas Dinmicos
MALHA ABERTA
Estado
Estacionrio
Estado
Estacionrio
Estado
Estacionrio
Transientes
Automao Industrial
Controle PID Proporcional, Integrador eDerivativo
Automao Industrial
Controle PID Ao Proporcional
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Automao Industrial
Controle PID Ao Integral
Automao Industrial
Controle PID Ao Derivativa
Automao Industrial
Interfaces Humano Computador (IHC)
Interface ergonmica destinada a facilitar aanlise do processo
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Automao Industrial
Interfaces Humano Computador (IHC)
Automao Industrial
Tipos de IHCs
Hardwareespecfico do fabricante do CLP
Vantagem: Disponibilidadede funes aproveitandoos recursos do CLP
Desvantagem: Forteacoplamento com o CLP
Automao Industrial
Tipos de IHCs
SoftwareSupervisrio
Vantagem: Interage comtecnologias de controlediversas
Desvantagem: Em geralsub-utiliza os recursos decontrole
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Automao Industrial
Requisitos Funcionais de uma IHC Implementao de uma GUI Armazenamento de Receitas Alarmes Comunicao Prov recursos de simulaes
Automao Industrial
Sistema Digital de Controle Distribudo (SDCD)
Automated Storage RetrievalSystem (ASRS)
Requisitos
32 Posies de Armazenamento Controlado por CLP IHM Supervisria Segurana Manipulao Somente na E/S
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Automao Industrial
Automao Industrial
Historiadores de ProcessoPlant Information Management System(PI)
Automao Industrial
Historiadores de Processo Plant InformationManagement System
So bases de dados destinadas aoarmazenamento de sries temporais das
variveis de processo industriais
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Automao Industrial
Principais caractersticas dos Historiado-res deProcesso
So dotados de Algoritmos de compresso.So capazes de disponibilizar on-line15 anos,ou mais, de dados de processos.
Trabalham em Tempo Real
Automao Industrial
Principais Funes dos Historiadores deProcesso
Facilitar a integrao entre as reas de gestoe operacional, atravs da disponibilidade dasinformaes aos diversos nveis da companhia.
Armazenar as sries temporais das variveisde processo, que so os inputsdos algoritmosde otimizao.
Automao Industrial
Controle Regulatrio de Malhas de Controle
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Automao Industrial
Entradas para Advanced Process Control (APC)
Automao Industrial
Plant Information(PI)
PIMS produzido pela OSI Soft.
Automao Industrial
Plant Information Topologia Arquitetural
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Automao Industrial
Tagsno PI
Atributos:
Tag Name Engunits Point Type Spam Exception Specifications Compression Specifications
Automao Industrial
Fluxo de Dados no PI
Automao Industrial
Fluxo de Dados no PI Exceo
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Automao Industrial
Fluxo de Dados no PI Exceo
Automao Industrial
Fluxo de Dados no PI Compresso
Automao Industrial
Fluxo de Dados no PI Compresso
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Automao Industrial
Fluxo de Dados no PI
Parte 2Automao Integrada
(Conceitos Bsicos)
Automao Integrada
Controle
Superviso
Armazenamento
PPCP
Gesto
1.3 Pirmide de Automao
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Operacional
Gesto
Armazenamento
Superviso
PPCP e OT
Automao Integrada
INFORMAO
PIMS
PROCESSO
Clients OutrosSistemas
Automao Integrada
PI na Petrobras
UN-BSOL
REMAN
LUBNOR
UN-RNCE
UN-SEAL
RLAM
P-III
UTE CF
UN-BA
REDUCUTE GLB
UN-BC
REPAR
UTE SPT
UTE LCP
REPLAN
RPBCREVAP
RECAP
REGAPIBIRIT
BLS
UTE ML
TERMOCEAR
P-IVP-V P-VI
UTE RA
UTE FGP
UTE AU
UTE BA-1
UTE JF
UTE CUBATO
S-108S-XX
S-XX
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39
PI - Server
Cliente 1
Cliente 2
Cliente 3
Cliente 4
Cliente n
$ $ $
Automao Integrada
ARQUITETURA
Automao Integrada
P I - AP I PI -Server Super.
Fronteira deAutomao
Sadas
EMERSON
ABB
SIEMENS-ORSI
SIEMENS-WINCC
HONEYWELL
INTERLUTION
CITECT
FOXBORO
BAYLEY
GE MARK-VI
LABVIEW
SYMPOHNY MELODY
YOKOGAWA
MARTIN DEKER
Arqu i te tu ra
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OPCPI - Server
Super 1
Super 5
Super 4
Super 3
Super 2 Super 6
Super n
OLE for Process Cont rol (OPC)
P I - AP I PI -Server Super.
OPC Server
OLE for Process Cont rol (OPC)
OPC Cliente
DCOM
DISPONIBILIZAODE
INFORMAES
Automao Integrada
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Ferramentas de DS para PI
1) PI Combo Process Book Data Link
2) RTPM
3) PI DAP ( SDK ) -> PI Lib.DLL
4) WebService PI
5) PDA PI
Automao Integrada
Apresentao Negcio Dados PI
ORACLE
PILIB
Drivers
Automao Integrada
PILIB.DLL
Outros
J2EE
.NET
PIServer
ServidorWeb
Mtodos
Servio PI
HTTP
HTTP
HTTP
INTEROPERABILIDADE
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Automao Integrada
PI-Mvel
Framework baseado nocomponente PILIB.DLL
Produto destinado aaplicaes gerenciais
Informao de ProcessosIndustriais em PDA emtempo real
CASOS DEAUTOMAO INTEGRADA
Projeto GTEC
PI
BD MicroOndas
FIREWALL INTERNET
SSL
REDE CORP.
GTEC
INTRANET
UTEs
ClientesLivres
BASECORP.
OGME
WebService
Comerc ia l i z .ENERGIA
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Projeto GTEC
INTRANET
PIServer APOLO
Cliente 1
Cliente 2
Cliente n
Cliente 3
Base Corp.
Comerc ia l iz .
FAFEN
WINCC
INTRANET
PI
Server
P-III
P-IV
P-VI
P-VMilenium
PI Combo
US-SAE
BaseCorp.
LABVIEW
PROJETO PI MILLENIUM
PROJETO INTEGRAO DAS UTEs
PIServer
UTE 2
UTE 3
DIVERSOS
UTE n
UTE 1
UTE N
UTE 3
UTE 2
UTE 1