Automatização, Controlo e Monitorização

Atualmente, a automação é considerada pelas empresas como uma mais-valia para o negócio. Através da correta aplicação da automação é possível otimizar os recursos empregues nos diversos sistemas de produção.

Um sistema automatizado é composto por 2 grandes grupos: Parte Operativa e Parte de Comando. A primeira é responsável por efetuar operações como consequência das ordens recebidas da parte de comando, enquanto a parte de comando tem como finalidade dar as ordens de saída em função do seu programa e das informações transmitidas pela parte operativa[22].

A estrutura de um autómato programável é facilmente percetível e sintetizada em cinco blocos, como se pode observar na figura 2.9. A Unidade de Processamento Central (CPU) é a parte de um controlador programável que recebe, descodifica, reserva, e

processa informação. É ainda responsável pela execução do programa de controlo armazenado na sua memória. Funciona do mesmo modo que a CPU de um computador normal, alterando o fato de serem utilizadas instruções especiais codificadas para executar as suas funções[23].

A memória contém o programa a ser executado pelo autómato, salvaguardando todas as instruções do programa mesmo quando não está a ser alimentado.

CPU MEMÓRIA

INTERFACE H-M

ENTRADAS SAÍDAS

Figura 2.9 - Estrutura de um Autómato Programável

Como é sabido, um automatismo é um dispositivo que permite o funcionamento de um sistema de forma autónoma, sendo a intervenção do operador reduzida ao mínimo indispensável. Várias vantagens são reconhecidas a estes sistemas, entre as quais:

 Simplificar o trabalho;

 Retirar operações complexas, perigosas e pesadas ao operador;

 Alterações aos processos de fabrico;

 Qualidade constante de fabrico;

 Aumento de produção;

 Economia de matéria-prima e energia.

Ao longo dos anos as ETAR tornaram-se mais eficientes e mais automatizadas no seu processo de funcionamento.

O interesse crescente pelo desenvolvimento dos processos físico-químicos e biológicos e pelos processos de controlo aplicados tornou isto possível. Uma vez que cada

ETAR pode ter processos de tratamento diferentes, o método de controlo tem que ser estudado consoante o caso, dando primazia aos aspetos de autonomia e eficiência do sistema[10].

Existem várias perturbações que podem afetar a operação destes sistemas. As mesmas podem estar relacionadas com características da composição e caudal do efluente, avarias nas bombas, descontinuidade na operação, variação do efluente a tratar, alterações no comportamento dos microrganismos, entre outras. Esta conjuntura implica a inevitabilidade de uma monitorização contínua, assim como o seu controlo para garantir que o propósito é satisfeito.

Entre os benefícios inerentes à implementação de um sistema de controlo para uma estação de tratamento de águas residuais, encontram-se [24]:

 Qualidade do Efluente Tratado: garantia da manutenção da água tratada dentro dos valores essenciais para ser possível a sua descarga;

 Economia do Processo: permite o uso adequado nas unidades de tratamento, tanto no consumo de nutrientes como no que toca ao consumo de energia;

 Complexidade do Sistema: concede oportunidade ao trabalhador menos

qualificado, visto que torna processos complexos em sistemas mais básicos e intuitivos[25].

A definição de objetivos a alcançar com a implementação de um sistema de controlo é a primeira consideração a fazer. Os seguintes objetivos podem ser mencionados para um sistema de controlo:

 Eliminação das Perturbações: não dependem de forma direta do operador: temperatura, presença de substâncias tóxicas, variações de caudal, variações na concentração do efluente. O sistema de controlo nestas condições tem como função eliminar o efeito negativo causado no processo.

 Estabilidade do Processo: de modo a que o processo tenha uma evolução favorável é necessário controlar algumas variáveis que se vão alterando com o desenrolar do processo.

 Otimização do Rendimento: ser permitida a alteração das condições

operacionais iniciais é deveras importante para a manutenção do processo dentro de limites que permitam um rendimento adequado[24][25].

Sistemas SCADA

O Sistema de Supervisão e Aquisição de Dados (SCADA) é uma tecnologia que se destina a cumprir tarefas de gestão e controlo em sistemas industriais, cujos elementos estejam espalhados e com relativa distância entre si.

Inicialmente, os sistemas SCADA permitiam informar periodicamente o estado do processo industrial, monitorizando os sinais representativos de medidas e estados de dispositivos através de um painel de lâmpadas e indicadores, sem qualquer interface aplicacional com o operador[26].

Com a evolução tecnológica, os computadores assumiram um papel de gestão na recolha e tratamento de dados, tornando possível a sua visualização num ecrã e a geração de comandos de programação para execução de funções de controlo complexas.

Atualmente utilizam-se tecnologias de computação e comunicação para automatizar a monitorização e controlo dos processos industriais, permitindo assim o rastreamento da informação do processo. A mesma é inicialmente obtida através de equipamentos de aquisição de dados. Posto isto, os dados são analisados e manipulados sendo posteriormente apresentados ao utilizador[27].

Os sistemas SCADA, representados pela figura 2.10, não são única e exclusivamente aplicados na maioria dos processos industriais, como indústria petrolífera, têxtil, metalúrgica, automóvel, eletrónica mas também em alguns processos experimentais como a fusão nuclear[28].

A importância atribuída e obtida é tal que deixaram apenas de ser vistos como meras ferramentas opcionais, ou de engenharia, e passaram a ser considerados como uma importante fonte de informação e crucial para a gestão industrial.

A eficiência do processo de controlo e monitorização é melhorada e o estado atual do sistema é disponibilizado ao utilizador em tempo real, através de um conjunto de

gráficos, previsões e relatórios, de modo a permitir a tomada de decisões operacionais apropriadas[26]. O utilizador interage com o sistema através de um terminal HMI (Interface Homem Máquina), que permite estabelecer o interface entre a máquina/processo e o operador. Esta interação é guiada e otimizada para que sejam sempre aproveitadas três características[22]:

 Visualizar;

 Um único local com as informações;

 Evitar que o operador tenha que procurar o local onde está a informação pretendida.

 Compreender;

 Informação orientada;

 Informação visual e mensagens de texto;  Processo interativo.

 Agir

 Ação mais rápida e precisa;

 Operador guiado de forma interativa evitando a consulta de manuais de procedimento.