sim - aula 1a

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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


ABB Srie 500

Automao Industrial


IPC 620 (Honeywell)

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Automao Industrial


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



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



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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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

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