ii 01 automacao introducao

UNIVALI – Eng. Industrial Mecânica

Disc. Informática industrial 1

Disciplina: Informática Industrial

Conceitos básicos

Prof.: Alecir Pedro da Cunha

[email protected]

“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?



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.”


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 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 - 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)


“...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



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



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



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



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.


Do ponto de vista tecnológico, é

fundamental no desenvolvimento de

ações planejadas, modelando desde

processos mais simples até os

mais complexos

http://starwars.com/characters/c-3p0/index.html

http://starwars.com/characters/c-3p0/index.html



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.


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.


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.


Sistema automático flexível: permite fazer algumas

alterações no sistema e em seus componentes, como

incluir ou retirar entradas e saídas



Como manter a água em uma

temperatura agradável?

Controlador?

Atuador?

Sensor?



Processo

Controlador

SensorAtuador

Figura e comentário do livro “Automação e Controle Discreto” – Silveira / E.Santos – Ed. Érica

O conceito de controle é intuitivo


Controle manual em

Malha Fechada (MF)


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


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


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




-“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


“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



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


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



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



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


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




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 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


Supervisãoe IHM


Nível 2: Supervisão

Informações do nível 1

IHM’s

Ex.: Sala de supervisão

Supervisãoe IHM

CLP’S, Comandos, máquinas Motores,

Inversores, I/O’s


Controle do ProcessoProdutivo


Nível 3: controle do processo

produtivo

Banco de dados

Índices

Relatórios

CEP

Ex.: Avaliação e CQ em

processo alimentício

http://starwars.com/characters/r2-d2/index.html

http://starwars.com/characters/r2-d2/index.html




Nível 3: controle do processo produtivo

Controle do ProcessoProdutivo


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


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

lem

ento

s co

nst

itu

inte

s d

e au

tom

ação

SupervisóriosSistemas

de TI

Redes

PC

CLP IHM

AtuadoresSensores

Info

rmát

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–A

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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)



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.


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.


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.


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


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.



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


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.




Controle dinâmico a

Exemplo: Manter a água dentro da especificação.


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)

http://www.isa.org/



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”


– Part 3: Models of Manufacturing Operations”


– 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


Exemplo:

CERÂMICA

VERMELHA

Automação industrial

Tecnologias -elementos



Exemplo: CERÂMICA VERMELHA


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.


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



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



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 contínuo

Espaço

2000 – Funcionalidades convergentes

CLP/SDCD

Aplicações 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



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



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



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



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



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

ii 01 automacao introducao

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