Os blocos funcionais da arquitetura OSA-CBM são mostrados na Figura A.1 e a descrição de cada um está a seguir:
Figura A.1 - Blocos Funcionais do Padrão OSA-CBM
A.1.1 Aquisição de Dados (Data Acquisition - DA)
O procedimento de aquisição de dados tem por objetivo disponibilizar para o controlador responsável pelo processamento, as informações relevantes sobre o processo a ser monitorado. O componente principal da aquisição de dados é o sensor, através do qual uma grandeza de interesse é convertida em um sinal elétrico. As grandezas de interesse usadas nesse trabalho são: temperatura, tensão e corrente. Monitorar cada tipo requer um sensor específico para a função. Os sensores podem ser chamados também de transdutores.
O segundo passo da aquisição de dados é o condicionamento, já que muitas vezes o sinal elétrico de saída do sensor não é compatível com a entrada do controlador. Um exemplo típico de controlador usado no meio acadêmico é o Arduíno, que possui entradas analógicas e digitais que devem receber sinais em tensão na faixa de zero a cinco volts positivos. Assim, os sinais de todos os sensores devem ser condicionados para este padrão.
Atualmente, diversos equipamentos disponibilizam as informações de medição e estado através de interface de comunicação serial ou ethernet através de protocolo próprio. Assim, o procedimento de aquisição de sinal é feito, nesses equipamentos, diretamente através da comunicação com os mesmos.
A.1.2 Processamento de Sinal (Data Manipulation - DM)
Normalmente é preciso efetuar um procedimento de software para adequar a informação fornecida pelos sensores. Um exemplo simples de processamento de sinal é o cálculo da média das medidas provenientes dos sensores analógicos. Este procedimento estabiliza os valores, evitando instabilidade nos procedimentos de decisão.
Além da média, os valores devem ter a escala ajustada e o valor fixo, chamado de offset, deve ser subtraído. Ao final do processamento do sinal, a informação proveniente de aquisição é armazenada em formato de engenharia, ou seja, no valor e na unidade usada nos procedimentos de monitoramento de condição.
A.1.3 Monitoração de Condição (State Detection - SD)
A camada de Monitoramento de Condição ou Detecção de Estado recebe as informações fornecidas pela camada de processamento de sinal em conjunto com parâmetros de referência do sistema monitorado. A função principal desta camada é efetuar a comparação das
informações fornecidas pela camada de processamento de sinal com valores ou condições referentes às especificações do equipamento.
Os valores das faixas operacionais que determinam uma condição de funcionamento podem ser estáticos ou dinâmicos, dependendo da necessidade de monitoramento dos equipamentos. Esta camada deve gerar alerta baseado em faixas operacionais estabelecidas (ABADIA, 2015). A monitoração de condição pode ser realizada em dois níveis dependendo da gravidade da anomalia. No caso de equipamentos de potência, normalmente se define um limite máximo para os parâmetros operacionais mais importantes como tensão, corrente e temperatura, os quais são monitorados em dois níveis: grave e não grave. O nível grave requer ação imediata para evitar danos ao equipamento, sendo feito usando lógica simples pelo próprio controlador. As falhas graves são sobrecorrente, sobretensão e sobretemperatura acima de limites máximos. As informações referentes ao procedimento de monitoramento de condição, são ajustadas e enviadas para a camada de diagnóstico.
A.1.4 Diagnóstico (Health Assessment - HA)
A camada de diagnóstico tem por função principal receber as informações provenientes da camada de monitoramento da condição, efetuar a avaliação da condição de operação do equipamento, e gerar diagnósticos caso sejam detectadas anomalias no funcionamento. O diagnóstico de um equipamento pode ser realizado através de três métodos que são: 1) Regras de produção; 2) Casos; 3) Modelos, podendo gerar registros baseados em tendências de históricos de diagnóstico, estado operacional e histórico de ações de manutenção.
A.1.5 Prognósticos (Prognostics Assessment - PA)
Esta camada, como seu nome diz, pode predizer a condição futura de um equipamento ou sistema, prognosticando o tempo que pode fazer suas funções dentro dos limites normais de operação antes de realizar uma ação de manutenção prévia a uma falha.
A.1.6 Tomada de Decisão (Advisory Generation -AG)
A camada tem como função integrar as informações recebidas dos módulos de diagnóstico e prognóstico, com o fim de entregar a melhor recomendação para a realização de uma ação de manutenção em uma eventualidade ocorrida no equipamento ou sistema. Assim, deve ser restabelecido o funcionamento ou realizada uma intervenção que permita completar a sequência atual em seu processo de produção sem ocorrência de falha.
Em sistemas mais simples, a tomada de decisão realizada pelo usuário ou operador do sistema tem por objetivo evitar maiores danos, desligar e substituir um equipamento que esteja com o seu nível de saúde baixo ou realizar algum procedimento de manutenção que seja necessário. A tomada de decisão pelo usuário é feita através da consulta às informações fornecidas pelas camadas de diagnóstico e prognóstico.
A.1.7 Apresentação
Esta camada não está representada no diagrama fornecido pela documentação, mas é igualmente importante porque representa a apresentação das informações geradas pelas camadas anteriores para o operador. As informações geradas para auxílio à manutenção destinam-se ao operador, o qual deve tomar a decisão mais acertada para a situação. Este operador pode ser leigo ou técnico, mas a informação gerada deve atender a ambos. A apresentação é feita normalmente por sinalizadores e principalmente por um software específico denominado Software Supervisório. Este software apresenta as informações do sistema como estados e medidas e permite o envio de comandos. O exemplo mais simples é um indicador de saúde de um equipamento, obtido através do processamento de diversos parâmetros, o qual é apresentado na forma de gráfico. Esta informação é clara para qualquer tipo de usuário.
Anexo B – Hardware de Processamento
Neste Anexo são apresentados os dois principais equipamentos de processamento usados neste trabalho. Ambos foram escolhidos por terem as seguintes características principais: baixo custo, fácil aquisição, tamanho reduzido, ótima performance, ótima confiabilidade, ampla aceitação no meio acadêmico, baixo consumo e tamanho reduzido.