Sistema de controle digital distribuído (SDCD)

Em um sistema de controle digital

distribuído, chamado abreviadamente de SDCD, é separado em módulos discretos, cada um tendo uma função específica. Um módulo de controle pode controlar várias malhas PID, além de fazer uma quantidade de lógica, como linearizar sinais não

lineares ou gerar um alarme quando alguma medição do processo atingir valores limites. Outro módulo pode gerar as telas necessárias para a operação da planta (interface Homem-Máquina). Outros módulos regulam o fluxo de informação através de todo o sistema. Uma coisa que é comum a todos os módulos, porém, é que todos eles podem operar

independentemente, por que a potência de processamento necessária para fazer suas funções está embutida em cada um deles. Isto é o que o microprocessador tornou possível. Antes da aplicação do

microprocessador, a inteligência necessária para fazer estas funções requeria circuitos eletrônicos muito grandes, com numerosos componentes, gabinetes muito grandes e altíssimo custo.

Um sistema distribuído consiste de vários módulos, todos ligados juntos por meio de um barramento de dados ou highway. Uma falha de componente em cada um dos módulos prejudica o sistema, no máximo, somente naquele módulo que fica perdido. No mínimo, a falha pode resultar na pede de apenas uma função dentro do módulo.

Um ponto importante que não pode ser exagerado é que, desde que o sistema do computador é distribuído deste

funcionalmente, ele também pode ser distribuído geograficamente. Isto significa que agora há uma alternativa para o conceito de uma grande sala de controle centralizada. Agora pode se ter várias pequenas salas de controle para cada unidade de operação. Todas as salas são interligadas juntas e os dados de processo de cada uma podem ser enviados, via barramento de dados, para um centro principal de operações para toda a planta.

As decisões de fazer o que deve ser

podem ser tomadas pelo centro principal (host), possivelmente suportado por um computador supervisório que também está ligado ao highway. Os resultados destas decisões, em termos de ação de controle, podem ser enviados de volta para o centro de controle apropriado e a malha de controle sobre o mesmo highway de dados, desde que o fluxo de informação seja bidirecional e ele o é, no SDCD

4.1. Filosofia

A filosofia do sistema de controle digital distribuído é a de dividir os equipamentos em vários módulos funcionalmente distintos: processo, controle, operação, gerenciamento e comunicação.

4.2. Interface com o processo

Foram desenvolvidos equipamentos para manipular diretamente os sinais provenientes do processo, inclusive com habilidade de gerar sinais de saída.

As principais características desses equipamentos são: padronização, flexibilidade e altíssima densidade dos sinais manipulados simultaneamente. Um único equipamento pode manipular simultaneamente até varias centenas do mesmo tipo padronizado de sinais. Os sinais típicos são: fechamento e abertura de contatos secos, sinais analógicos de corrente (4 a 20 mA), tensão (1 a 5 V), militensão de termopares dos tipos J, K, R, S, T, E, sensores RTD, pulsos de

freqüência variável e até o prosaico sinal pneumático de 20 a 100 kPa.

Fig. 8.12. Sistema Digital de Controle Distribuído (visão geral)

4.3. Interface com o controle

O controle do sistema pode ser desempenhado por dois modos distintos: 1. malhas críticas são controladas

convencionalmente por meios

analógicos, incorporando estações de controle e painéis clássicos.

2. malhas que envolvem computação matemática, intertravamento, lógica e seqüencial são controladas por controladores a microprocessadores. Os algoritmos matemáticos e as interligações são feitos por

configurações de blocos, através de programação do controlador digital. Isto torna o controle extremamente flexível e há uma grande economia de cabeamento.

4.4. Interface com o operador

A estação de trabalho centralizada para a operação é constituída de:

1. tubos de raios catódicos (CRT), coloridos e de alta resolução, onde o operador pode ter acesso ao processo em vários níveis: planta inteira, unidade parcial, grupo de malhas de controle e malha individual. Na tela podem ser simuladas as faces frontais dos "controladores", análogas às dos controladores convencionais, através de barras gráficas. Também através do tubo de vídeo o operador pode ver o diagrama esquemático do processo, com os equipamentos e instrumentos e ligações (P&I), como se fosse um painel semi-gráfico. Finalmente e muito importante, na tela podem ser

mostradas as malhas em estado de alarme. Os tubos de vídeo podem estar localizados em painéis fisicamente separados.

2. impressora, onde são feitos relatórios, avisos de alarme.

3. copiadora, tipo Xerox ou térmica, para fazer reproduções das telas de vídeo.

4. console do computador, com teclado de maquina de escrever e tubo de vídeo.

5. console do controlador digital, onde são configuradas as malhas de controle, através de blocos integrais aos

6. quando há painéis com instrumentação convencional, como alternativa ou como reserva do controle a

microprocessador ou computador, eles também estão localizados na estação de trabalho.

Fig. 8.14. Estação de operação típica do SDCD

4.5. Gerenciamento do controle de

processo.

Hierarquicamente acima do controle convencional do processo, que cuida de manter as variáveis iguais ou próximas de pontos de ajuste, o processo pode ser gerenciado e otimizado. O gerenciamento do processo cuida da definição de valores e quantidades da produção, tipos de produtos e especificações dos produtos. A otimização se relaciona com o aumento da eficiência do controle, modificação dos pontos de ajuste, modificação dos

parâmetros de controle e economia no uso da energia.

O gerenciamento e a otimização do processo são feitos por um computador digital, que não é, necessariamente, o responsável pelo controle do processo.

4.6. Sistema de comunicação

Para interligar todas as áreas funcionais anteriores: interface de entradas/saídas (I/O) do processo, controle, operação e gerenciamento deve haver um sistema de comunicação. Tal sistema de comunicação estabelece e arbitra as prioridades de comunicação e de comando. Adicionalmente detecta

automaticamente as falhas de interligação e comunicação.

O sistema de comunicação é

constituído de cabos coaxiais, fios comuns e estações de comunicação. Certamente é no sistema de comunicação que há as maiores diferenças e falta de padronização dos sistemas SDCD dos vários fabricantes.

4.7. Vantagens e limitações do SDCD

Baseando-se no que está acontecendo no mundo, o sistema digital de controle ainda não é a solução ideal aos principais problemas do controle de processo. Atualmente, já não se utiliza muito o sistema de controle digital distribuído convencional nos grandes e novos projetos de instrumentação.

Os benefícios gerais do SDCD somente agora começam a ser descobertos. Este tipo de controle ainda será usado por um longo tempo. O que se faz atualmente é padronizar a comunicação entre os módulos e abrir os sistemas operacionais dos seus programas aplicativos.

A maior desvantagem do SDCD é o seu altíssimo curto, raramente menor que US$ 1M. Há ainda problemas com falta de padronização de linguagem, de protocolos de comunicação, do sistema de

interligação. O SDCD é um sistema imenso pouco flexível, pesado. Enfim, só se

justifica sua aplicação em grandes complexos industriais e com grande suporte econômico.