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Laboratório B – Sistemas Supervisórios

N8LB9

Prof. Dr. Cesar da Costa

1.a Aula: Fundamentos de Sistemas Supervisórios

O que são Sistemas Supervisórios?

• Historicamente, nos meados das décadas de 70 e 80, com o avanço da eletrônica e, surgimento dos microprocessadores, o computador se tornou uma peça chave nos diversos setores industriais. Surgiram também os primeiros sistemas supervisórios.

• Basicamente, um sistema supervisório destina-se à capturar e armazenar em um banco de dados, informações sobre um processo de produção. As informações vem de sensores que capturam dados específicos (conhecidos como variáveis de processo) da planta industrial.


• Para exemplificar, pense em uma usina de açúcar e álcool. Um equipamento essencial da usina para o processo de produção do álcool, é o gerador de vapor (popularmente conhecido como caldeira).

• A caldeira pode ser comparada a uma “enorme panela de pressão” e por isso mesmo requer um cuidado todo especial. A caldeira possui pelo menos duas variáveis de processo importantes: pressão e temperatura.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Caldeira


Figura 1 – Imagem ilustrativa de uma caldeira


A caldeira por si só não fornece os dados de pressão e temperatura para o sistema supervisório.

É necessário acoplar sensores inteligentes ao processo, que monitoram e fornecem os dados para o sistema.

O sistema analisa e armazena as informações em um banco de dados e em seguida mostra o resultado em telas customizadas no computador do usuário.


Os sistemas supervisórios são conhecidos como HMI/SCADA.

Interface Homem Máquina

Sistema de Controle e Aquisição de Dados

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistemas_de_Supervis%C3%A3o_e_Aquisi%C3%A7%C3%A3o_de_Dados


Figura 2 – Sistema supervisório na Sala de Controle de uma usina


Segue abaixo, alguns sistemas supervisórios em destaque no mercado:

1. Elipse da Elipse Software.2. FactoryTalk View SE da Rockwell Automation.3. iFIX da General Electric.4. InduSoft Web Studio da InduSoft.5. ProcessView da SMAR.6. ScadaBR (open source) da MCA Sistemas.7. SIMATIC Wincc da Siemens.8. Vijeo Citect da Schneider Electric.9. Wondeware inTouch da Invensys.10. LabVIEW da National


Para um processo de produção industrial, pode-se citar as seguintes vantagens quando se utiliza um sistema supervisório:

a) Análise de tendências: baseado no histórico das informações do banco de dados, é possível tomar ações proativas para maximizar a produção da planta.

b) Alarmes: sinaliza em tempo real, alguma falha no processo e registra essa falha no banco de dados para consultas futuras.


c) Operação remota no processo: intervenção no processo, a partir da sala de controle.

d) Geração de relatórios e gráficos: É possível gerar relatórios e gráficos sobre os alarmes e tendências.

e) Aumentar a disponibilidade da planta: A partir das informações geradas em tempo real, permite identificar falhas e consequentemente otimizar as tomadas de decisão para manter a planta em operação (rodar o maior tempo possível sem paradas).

Os sistemas supervisórios permitem que sejam monitoradas e rastreadas informações de um processo produtivo ou instalação física.

Tais informações são coletadas através de equipamentos de aquisição de dados e, em seguida, manipulados, analisados, armazenadose, posteriormente, apresentados ao usuário.

Estes sistemas também são chamados de SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition).

CONCEITOS BÁSICOS

Os primeiros sistemas SCADA, basicamente telemétricos, permitiam informar periodicamente o estado corrente do processo industrial, monitorando sinais representativos de medidas e estados de dispositivos, através de painéis de lâmpadas e indicadores.

CONCEITOS BÁSICOS

Figura 2 – Painel sinótico

Atualmente, os sistemas de automação industrial utilizam tecnologias de computação e comunicação para automatizar a monitoração e controle dos processos industriais, efetuando coleta de dados em ambientes complexos, eventualmente dispersos geograficamente, e a respectiva apresentação de modo amigável para o operador, com recursos gráficos elaborados (interfaces homem-máquina) e conteúdo multimídia.

CONCEITOS BÁSICOS

Figura 3 – Sistema de Supervisão SCADA

CONCEITOS BÁSICOS

CONCEITOS BÁSICOS

Os sistemas SCADA identificam todas as variáveis numéricas ou alfanuméricas envolvidas na aplicação através de tags, podendo executar funções computacionais (operações matemáticas, lógicas, com vetores ou strings, etc) ou representar pontos de entrada/saída de dados do processo que está sendo controlado.

Neste caso, correspondem às variáveis do processo real (ex: temperatura, nível, vazão etc), se comportando como a ligação entre o controlador e o sistema. É com base nos valores das tags que os dados coletados são apresentados ao usuário.

CONCEITOS BÁSICOS

Os sistemas SCADA podem também verificar condições de alarmes, identificadas quando o valor da tag ultrapassa uma faixa ou condição pré- estabelecida, sendo possível programar a gravação de registros em Bancos de Dados, ativação de som, mensagem, mudança de cores, envio de mensagens por pager, e-mail, celular, etc..

A partir do momento em que a monitoração e o controle de um processo são feitos com a ajuda de um sistema supervisório, o processamento das variáveis de campo é mais rápido e eficiente.

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CONCEITOS BÁSICOS

Qualquer evento imprevisto no processo é rapidamente detectado e mudanças nos set-points são imediatamente providenciadas pelo sistema supervisório, no sentido de normalizar a situação.

Ao operador fica a incumbência de acompanhar o processo de controle da planta, com o mínimo de interferência, excetuando-se casos em que sejam necessárias tomadas de decisão de atribuição restrita ao operador.

HIERARQUIA DOS SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO


O nível mais alto dentro de uma arquitetura é representado pela rede de informação. Em grandes corporações é natural a escolha de um backbone de grande capacidade para interligação dos sistemas de ERP (Enterprise Resource Planning), Supply Chain (gerenciamento da cadeia de suprimentos), e EPS (Enterprise Production Systems).

Este backbone pode ser representado pela rede ATM ou GigaEthernet ou mesmo por uma Ethernet 100-BaseT, utilizando como meio de transmissão cabo par trançado nível 5. Esta última rede vem assegurando uma conquista de espaço crescente no segmento industrial, devido à sua simplicidade e baixo custo.


A rede de controle interliga os sistemas industriais de nível 2 ou sistemas SCADA aos sistemas de nível 1 representados por CLPs e remotas de aquisição de dados.

Também alguns equipamentos de nível 3 como sistemas PIMS e MES podem estar ligados a este barramento. Até dois anos atrás o padrão mais utilizado era o Ethernet 10Base-T.

Hoje o padrão mais recomendado é o Ethernet 100Base-T. Quase todos os grandes fabricantes de equipamentos de automação já possuem este padrão implementado.


Os sistemas SCADA são os sistemas de supervisão de processos industriais que coletam dados do processo através de remotas industriais, principalmente Controladores Lógico Programáveis, formatam estes dados, e os apresenta ao operador em uma multiplicidade de formas.

O objetivo principal dos sistemas SCADA é propiciar uma interface de alto nível ao operador com o processo informando-o "em tempo real" de todos os eventos de importância da planta.

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