SUPERVISÃO E CONTROLE OPERACIONAL DE SISTEMAS

1. SUPERVISÃO E CONTROLE OPERACIONAL DE SISTEMAS Prof. André Laurindo Maitelli DCA-UFRN

2. INTRODUÇÃO

3. Automação no Dia-a-Dia • Em casa: • Lavando roupa • Lavando louça • Esquentando o leite no microondas • Na rua: • Sacando dinheiro • Fazendo compras

4. Automação no Dia-a-Dia

5. Introdução à Automação • Conjunto de técnicas destinadas a tornar automáticos vários processos na indústria, substituindo o trabalho muscular e mental do homem por equipamentos diversos • Quantidade com qualidade e economia: Competitividade • Início: Henry Ford (década de 20) - linha de produção de automóveis • Avanço: microeletrônica (transistores - anos 60) • Automação x desemprego

6. LCV vazão entrada LE LC SP vazão saída válvula garrafa motor da esteira ligado desligado cheia vazia ligado desligado presente ausente ligado desligado Exemplo: Sistema Automatizado

7. Objetivos da Automação • Qualidade: controle de qualidade eficiente, compensação automática de deficiências do processo, processos de fabricação sofisticados • Flexibilidade: inovações freqüentes no produto, atendimento a especificidades do cliente, produção de pequenos lotes

8. Objetivos da Automação • 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

9. Tecnologias Disponíveis • 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)

10. Instrumentação 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

11. Operações Estação de Operação Status Bom Cuidado HART/Fieldbus Mau ETR - 57098 Diagnósticos de Sensores, Dispositivos e Processo Instrumentação Inteligente

12. Instrumentação Virtual • 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 através de software aplicativo

13. Instrumentação Virtual

14. Computador no Processo • Computador usado em controle para fazer: • Aquisição de Dados • Controle Seqüencial (CLP, SDCD ou supervisório ) • Controle Lógico (CLP) • Controle Distribuído (SDCD/DCS) • Controle Supervisório • Controle Supervisório e Aquisição de Dados (SCADA)

15. Computador no Processo

16. Aquisição de Dados • 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

17. Aquisição de Dados

18. Controlador Lógico ProgramávelCLP • Sistema digital (1969) introduzido para substituir relés eletromecânicos • Sistemaprogramável • Aplicado a controle lógico ou discreto • Grande capacidade de coletar dados e condicionar sinais • Não possui(a) interface homem-máquina

19. CLP

20. Sistema Digital de Controle Distribuído • 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

21. Sistema Digital de Controle Distribuído - SDCD

22. 1970 – Funcionalidades divergentes abismo Aplicações em controle discreto Aplicações em controle contínuo 1980 – Funcionalidades comuns Espaço Aplicações em controle discreto Aplicações em controle contínuo 1990 – Funcionalidades superpostas CLP SDCD SDCD SDCD Espaço Aplicações em controle discreto CLP CLP Aplicações em controle contínuo 2000 – Funcionalidades convergentes CLP/ SDCD Aplicações em controle discreto Aplicações em controle contínuo CLP x SDCD

23. Sistemas SCADA

24. Definição • 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 • Atualmente eles estão sendo largamente utilizados na indústria, principalmente aquelas cujos processos são geograficamente muito distribuídos

25. Componentes Básicos • 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

27. Componentes • 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)

28. Computadores Host • Um ou mais computadores host podem se comunicar com a estação mestre através de uma rede de conexão local • Os 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

29. Projeto de um Sistema SCADA • Rede de Telemetria: • topologia de conexão • modo de transmissão • meio de ligação • protocolo de comunicação • Modems • Estação Mestre • Estações Remotas

30. Rede de Telemetria • topologia de conexão • modo de transmissão • meio de ligação • protocolo de comunicação

31. 1- 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

32. 2- Modo de Transmissão • Linhas de transporte: • Dial-up • Leased • Atmosfera • Rádio • Microondas • Satélite

33. 3- Meio 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

34. 4- Protocolo de Comunicação • É primariamente dependente da topologia de conexão, modo de transmissão e requerimentos de aplicação, tal como conexão com equipamentos existentes.

35. Modems • 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

36. Modems • Podem ser usados tanto para aplicações ponto-para-ponto, como para aplicações ponto-para-multiponto • A consideração principal para modems de rádio é a banda de freqüência que os mesmos vão operar • Os usuários finais devem estar licenciados para operar um modem de rádio em uma localização particular com determinadas freqüências de rádio

37. Estação Mestre e Remotas • Processadores do tipo CLP e Software de Controle podem ser usados como estação mestre de um sistema SCADA • A determinação de qual tipo de CLPs devem ser usados em uma estação mestre é baseada estritamente nos requerimentos 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

38. Sistemas 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

39. Sistemas Supervisórios

41. Gerência Corporativa Gerência Industrial Transacional Gerência de Produção Tempo Real Controle Seqüencial Contínuo Discreto Medição Integração de Sistemas Transacional Tempo Real

42. Integração de Sistemas • 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

43. Redes de Computadores • 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

44. Componentes de uma Rede • 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

45. Protocolo 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

46. Protocolos Industriais • Vários protocolos de comunicação foram desenvolvidos pelos mais diferentes fabricantes de equipamentos industriais • Mais conhecidos: • Interbus • Modbus • Devicebus • Fieldbus • Profibus

47. Até a próxima aula !!!