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3.2 Tecnologias de automação disponíveis para suporte de redes

3.2.1. Sistemas SCADA

Com o crescimento da indústria e o aumento na sofisticação do controle dos processos a quantidade de informação vinda de sensores espalhados pela planta industrial tornou muito complexa a atividade de gerenciar os sistemas.(23)

Os primeiros sistemas para controlar esses processos eram simplesmente sistemas de telemetria, onde sensores eram colocados em campo e se ligavam diretamente a medidores onde os operadores poderiam acompanhar em tempo real os valores e tomar decisões baseados nessas medidas. Isso se constitui no primeiro tipo de sistema SCADA, utilizado pela indústria.

A sigla SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), significa controle supervisor e aquisição de dados sendo o nome dado ao sistema que faz a aquisição dos

dados em campo, os supervisiona e permite ao operador controlar ou decidir com base nessa informação.

A evolução, difusão e barateamento dos sistemas computacionais permitiram que a tecnologia SCADA além do acesso aos dados dos sensores, também possa executar comandos remotos, verificando os valores de campo e chamando a atenção para os mais críticos através de alarmes visuais ou sonoros.

O sistema SCADA é muito utilizado na indústria petroquímica, na geração e na distribuição de energia, controle de água e efluentes, sistemas de transporte, dentre outros. Em resumo esse sistema pode ser utilizado em empresas que precisam monitorar suas instalações e essas possuem dimensões muito grandes. Essas dimensões vão desde centenas de metros a vários quilômetros de distância, pois nesta situação somente um sistema automático pode colher em tempo hábil todos os dados necessários de uma grande quantidade de sensores e concentrar tudo isso em um só lugar permitindo a tomada de decisão por parte do operador do sistema.

O sistema SCADA possui três funções básicas:

q Função de supervisão: Inclui toda a função de monitoramento dos dados adquiridos em campo, verificação da faixa de valores e exibição desses dados. Essa exibição inclui as telas gráficas, os gráficos de tendência, as variáveis analógicas e digitais, acionamento de alarmes, os relatórios, etc.

q Funções de operação: Inclui a ação direta sobre elementos em campo tais como relés, atuadores pneumáticos e outros sendo capaz de enviar comandos como ligar, desligar e alterar parâmetros.

q Funções de controle: Alguns sistemas possuem rotinas específicas para atuação automática em determinadas situações de acordo com a necessidade e possibilidade de haver esse tipo de resposta, em princípio independente do operador. Isso é feito através de alguma linguagem de programação própria para controle, mas isso em muitos casos é desaconselhável e em particular em processos complexos e de grande responsabilidade.

O sistema SCADA utiliza o conceito de programação voltada a objetos, no qual os elementos são identificados por variáveis de controle da mesma forma que suas

propriedades, definem seu comportamento. Por exemplo, um botão colocado em uma interface homem máquina pode ser identificado como botão um. Esse botão 1 possui atributos que são as propriedades do tipo cor, tamanho, posição e pode ser programado para executar determinada tarefa quando acionado. Esse acionamento pode ser por clique de mouse, sonoro, etc. Dessa forma se compreende que no sistema SCADA, os dispositivos são considerados como elementos virtuais que possuem nome e propriedades e esses podem ser alterados em função das necessidades do operador. Existe no mercado uma grande quantidade de programas e sistemas computacionais para operar nessas condições que vão desde o clássico Visual Basic da Microsoft até sistemas mais específicos para programação instrumental como o Labview da National. A vantagem dos mais específicos é contar com uma biblioteca de instrumentos pronta para certas aplicações de modo a facilitar a programação dos objetos.

A opção por um programa em relação ao outro depende dos recursos disponíveis e da compatibilidade dos medidores utilizados. O trabalho de programação e montagem do sistema consiste no ajuste das propriedades dos objetos e programação das funções específicas, onde necessário.

Os elementos físicos do sistema SCADA se confundem com sua contraparte virtual nos programas devido ao relacionamento estreito entre eles. A programação voltada a objetos descreve os componentes do sistema por suas propriedades levando ao conceito de instrumentos virtuais (mais conhecidos pela sigla em inglês V.I. ou Virtual Instruments).

Dessa forma a arquitetura do sistema SCADA abrange os sistemas de controle, comunicação e os atuadores.

No inicio esses sistemas operavam com relés e transdutores analógicos, mas com o desenvolvimento da capacidade dos dispositivos computacionais e sua disseminação no ambiente industrial, a lógica SCADA foi embutida nos equipamentos. Um exemplo disso é o CLP (controlador lógico programável) que é muito utilizado na indústria para controle de equipamentos.

O sistema SCADA basicamente é constituído por um computador principal denominado Unidade Terminal Mestre (UTM) que se conecta a várias Unidades Terminais Remotas (UTR). As UTR são responsáveis pela aquisição dos dados dos sensores em campo e pelo comando de equipamentos. Além disso, as UTR enviam os dados dos sensores para a UTM.

A UTM tem a função de receber os dados das UTR, processa-los e se houver algum evento expressivo emitir alarmes ou executar comandos pré-programados correspondentes.

A apresentação dos dados para o operador através do computador também faz parte do sistema e constitui a Interface Homem Máquina (IHM).

Ao contrário do que se pode pensar, o sistema SCADA não é uma solução completa. Na realidade ele é um sistema integrador de soluções que ajuda na organização dos vários elementos na medida em que cria um ambiente comum no qual eles podem interagir como objetos virtuais compatíveis. Para isso cada objeto deve ser configurado sendo estabelecido então um protocolo de comunicação que corresponde a uma interface entre o dispositivo (UTR ou UTM) e o sistema. Por isso a implantação e manutenção de um sistema SCADA atualmente não é trivial, primeiramente devido à rede de comunicação de dados, instalação e configuração das UTR em campo, protocolo de comunicação entre UTR e UTM, ou seja, é um sistema adequado a várias aplicações, mas é necessária a participação de vários tipos de profissionais de várias áreas diferentes para implanta- lo, porém os benefícios que se adquire pode justificar o investimento.

Para citar um exemplo do problema da instalação e configuração de UTR para o sistema de rede inteligente, estimava-se em 2010 que o Brasil possuía sessenta e três milhões de medidores analógicos e a instalação dos medidores inteligentes “smart-meters” poderia ser feita em um período de dez anos, segundo estimativas da Aneel. Isso corresponde à instalação de aproximadamente dezessete mil medidores por dia.

Sendo um sistema no qual o “software” e “hardware” estão intimamente ligados o sistema SCADA também sofre com problemas de suporte computacional. Existem dois grupos de programas que são os proprietários e os livres. Geralmente os proprietários são desenvolvidos pelos fabricantes dos dispositivos sendo necessário, muitas vezes se adquirir o sistema completo de um fornecedor. Por outro lado os programas livres que utilizam protocolos padrão possibilitam a utilização de UTR fornecidas por fabricantes diferentes causando maior liberdade de escolha seguindo critérios funcionais e de preço. Com a arquitetura livre existe a possibilidade de se contratar profissionais sem vínculos com o fornecedor do equipamento, o que representa um ganho em autonomia, porém existe o risco de falta de suporte técnico a médio e longo prazo.