SUPERVISÃO E
CONTROLE
OPERACIONAL DE
SISTEMAS
Prof. André Laurindo Maitelli
DCA-UFRN
INTRODUÇÃO
Automação no Dia-a-Dia
• Em casa:
– Lavando roupa
– Lavando louça
– Esquentando o leite no microondas
• Na rua:
– Sacando dinheiro
– Fazendo compras
Automação no Dia-a-Dia
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
Exemplo: Sistema Automatizado
LCV
vazão entrada
LE
ligado
desligado
LC
SP
vazão saída
ligado
desligado
válvula
cheia
vazia
garrafa
motor da
esteira
ligado
desligado
presente
ausente
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
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
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)
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
Instrumentação Inteligente
Estação de
Operação
Operações
Status
Bom
Cuidado
HART/Fieldbus
Mau
ETR - 57098
Diagnósticos de Sensores,
Dispositivos e Processo
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
Instrumentação Virtual
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)
Computador no Processo
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
Aquisição de Dados
Controlador Lógico Programável
CLP
• 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
CLP
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
Sistema Digital de Controle
Distribuído - SDCD
1970 – Funcionalidades divergentes
SDCD
CLP
abismo
Aplicações em
controle
discreto
Aplicações em
controle
contínuo
1980 – Funcionalidades comuns
CLP
CLP x SDCD
Aplicações em
controle discreto
SDCD
Espaço
Aplicações em
controle contínuo
1990 – Funcionalidades superpostas
CLP
Aplicações em
controle discreto
SDCD
Espaço
Aplicações em
controle contínuo
2000 – Funcionalidades convergentes
CLP/
SDCD
Aplicações em
controle discreto
Aplicações em
controle contínuo
Sistemas SCADA
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
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
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)
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
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
Rede de Telemetria
1.
2.
3.
4.
topologia de conexão
modo de transmissão
meio de ligação
protocolo de comunicação
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
2- Modo de Transmissão
•
Linhas de transporte:
–
–
•
Dial-up
Leased
Atmosfera
–
–
–
Rádio
Microondas
Satélite
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
4- Protocolo de Comunicação
•
É primariamente dependente da topologia
de conexão, modo de transmissão e
requerimentos de aplicação, tal como
conexão com equipamentos existentes.
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
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
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
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
Sistemas Supervisórios
Gerência Corporativa
Gerência Industrial
Integração de
Sistemas
Transacional
Transacional
Gerência de
Produção
Tempo Real
Tempo Real
Controle
Seqüencial
Contínuo
Discreto
Medição
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
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
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
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
Protocolos Industriais
• Vários protocolos de comunicação foram
desenvolvidos pelos mais diferentes
fabricantes de equipamentos industriais
• Mais conhecidos:
–
–
–
–
–
Interbus
Modbus
Devicebus
Fieldbus
Profibus
Até a próxima aula !!!