“São sistemas que utilizam software para monitorar e
supervisionar as variáveis e os dispositivos de sistemas de
controle conectados através de drivers específicos. Estes
sistemas podem assumir topologia mono-posto,
cliente-servidor ou múltiplos cliente-servidores-clientes. Atualmente tendem a
libertar-se de protocolos de comunicação proprietários, como
os dispositivos PACs (Controladores Programáveis para
Automação), módulos de entradas/saídas remotas,
controladores programáveis (CLPs), registradores , etc., para
arquiteturas cliente-servidor OPC (OLE for Process Control).”
Através do monitoramento das variáveis do processo produtivo, (pressão,
temperatura, vazão, etc.) é possível determinar níveis ótimos de trabalho. Caso estes níveis saiam da faixa aceitável o SSC pode gerar um alarme na tela,
alertando o operador do processo para um eventual problema no processo produtivo. Desta forma, as intervenções no processo são feitas rapidamente, produtivo. Desta forma, as intervenções no processo são feitas rapidamente, garantindo que o produto final sempre tenha as mesmas características.
Porque a empresa precisa de um sistema SCADA?
Imagine um processo produtivo com inúmeros instrumentos de medição.
Quanto tempo e quantos funcionários especializados seriam necessários para percorrer todo o processo de produção afim de realizar a leitura de todos os instrumentos? Quantas planilhas seriam necessárias e qual a probabilidade de erros humanos? Com um SSC é possível centralizar toda a leitura dos
REDUÇÃO DE CUSTOS OPERACIONAIS
erros humanos? Com um SSC é possível centralizar toda a leitura dos
instrumentos de campo, gerar gráficos de tendência e gráficos históricos das variáveis do processo
Através da rapidez da leitura dos instrumentos de campo, as intervenções necessárias podem ser feitas mais rapidamente. Problemas de parada de máquina por defeitos podem ser diagnosticados mais pontualmente e os setup´s de máquina também são agilizados.
Porque a empresa precisa de um sistema SCADA?
Os SSC podem coletar os dados do processo produtivo e armazená-los em banco de dados. Estes dados podem ser utilizados para gerar informações importantes, sendo integrados com sistemas MES, ERP, SAP e etc. Podem também fornecer dados em tempo real, para sistemas que realizam cálculos de OEE, sistemas SFC, sistemas de PCP ou similares.
BASE DE DADOS
OEE, sistemas SFC, sistemas de PCP ou similares.
OEE - Overall Equipment Effectiveness
PCP – Planejamento e controle de produção
MES - Manufacturing Execution Systems
OBJETIVO
O objetivo principal dos sistemas SCADA é propiciar uma interface de alto nível do operador com o processo informando-o "em tempo real" de todos os eventos de importância da planta.
SISTEMA SCADA
VANTAGENS
Redução de gastos com montagem de painéis de controle e projeto;
Redução de custos da aquisição de instrumentos de painel, pois no sistema SCADA são virtuais;
Eliminação de custos com peças de reposição, pois tratam-se de instrumentos
Eliminação de custos com peças de reposição, pois tratam-se de instrumentos virtuais;
Redução de espaço necessário para a sala de controle;
Dados disponíveis em formato eletrônico, facilitando a geração de relatórios e integração com sistemas ERP (Enterprise Resource Planning) ou SIGE
(Sistemas Integrados de Gestão Empresarial);
Praticidade da operação, pois os instrumentos são apresentados ao operador em um simples clique do dispositivo apontador;
DESVANTAGENS
Existe a necessidade de mão-de-obra capacitada para desenvolver as interfaces homem máquina (I.H.M.).
SISTEMA SCADA
FUNÇÕES BÁSICAS DOS SISTEMAS DE CONTROLE E SUPERVISÃO
Funções de supervisão:
Funções de operação:
FUNÇÕES DE SUPERVISÃO
Inclui todos as funções de monitoramento do processo tais como: sinóticos
animados, gráficos de tendência de variáveis analógicas e digitais, relatórios em vídeo e impressos, etc.
FUNÇÕES DE OPERAÇÃO
Atualmente os sistemas SCADA substituíram com vantagens as funções da mesa de controle. As funções de operação incluem: ligar e desligar
equipamentos e seqüência de equipamentos, operação de malhas PID, mudança de modo de operação de equipamentos, etc.
SISTEMA SCADA
FUNÇÕES DE CONTROLE
Controle DDC ("Digital Direct Control")
Alguns sistemas de supervisão possuem uma linguagem que permite definir diretamente ações de controle, sem depender de um nível intermediário de
controle representado por remotas inteligentes. Todas as operações de entrada controle representado por remotas inteligentes. Todas as operações de entrada e saída são executadas diretamente através de cartões de I/O ligados
diretamente ao barramento do micro, ou por remotas mais simples. Os dados são amostrados, um algoritmo de controle como um controlador PID por
exemplo, é executado, e a saída é aplicada ao processo (ação direta sobre uma variável manipulada). Isto entretanto só é possível quando a velocidade do
processo assim o permite.
Em alguns casos requisitos de confiabilidade tornam desaconselhável este tipo de solução.
FUNÇÕES DE CONTROLE
Controle Supervisório:
Nesta classe de sistemas, os algoritmos de controle são executados pela
unidade terminal remota (RTU), mas os set-points para as malhas de controle são calculados dinamicamente pelo sistema de supervisão de acordo com o são calculados dinamicamente pelo sistema de supervisão de acordo com o comportamento global do processo. Esta arquitetura possui maior confiabilidade que os sistemas DDC e traz a vantagem de atuar sobre um grande número de malhas de controle simultaneamente enquanto o operador geralmente só
consegue atuar malha a malha com um sistema convencional.
Geralmente é utilizada uma interface tipo sistema especialista para definição das regras de controle a nível de supervisão. Este tipo de estratégia é muito utilizado
ARQUITETURA SISTEMA SCADA
Sistemas centralizados que monitoram e controlam locais inteiros, ou sistemas complexos de áreas grandes
Muitas ações de controle são executadas automaticamente através de unidades terminais remotas
terminais remotas
Normalmente o Supervisório não executa os funções de controle
Os dados lidos pelos I/O de campo podem ser armazenados em séries
temporais permitindo cria um banco de dados de gerenciamento do sistema, registros históricos e tendências.
As IHMs eram inicialmente plataformas proprietárias e por isso limitadas em seu campo de atuação. Atualmente, baseadas na plataforma PC, podem, além de desempenhar suas funções básicas descritas anteriormente, gerar relatórios para CEP (Controle Estatístico de Processos), impressão de relatórios, ou se para CEP (Controle Estatístico de Processos), impressão de relatórios, ou se comunicar via Ethernet/TCP-IP à rede corporativa.
A IHM é ligada com o banco de dados do sistema SCADA, promove registros, diagnóstico de dados e informação de administração como: procedimentos de manutenção, informação de logística, detalhes de agendamento e guias para resoluções de problemas.
“Os sinópticos fornecem uma representação gráfica geral da
planta em substituição aos painéis sinóticos tradicionais. Cada
sinótico representa uma área do processo em um certo nível
de detalhe. Para se obter uma visão mais detalhada de uma
determinada área pode-se recorrer a um novo sinótico, a um
sinótico de hierarquia inferior (sub-sinótico), ou a uma visão de
uma outra camada do mesmo sinótico (sistema "multi layer").
uma outra camada do mesmo sinótico (sistema "multi layer").
Para alguns tipos de processo, recomenda-se o uso de um
sinótico tipo plano infinito que traz a representação global de
uma sistema distribuído geograficamente, tal como um
oleoduto, o sistema de controle de tráfego de uma cidade, um
sistema de controle de subestações de trens, etc. Esta técnica
Um sistema de controle e/ou aquisição de dados. Geralmente o sistema de controle de tempo real é constituído de unidade separada da estação de supervisão. Pode ser um ou conjunto de Controlador Lógico Programável (CLP), controlador multloop, Programável (CLP), controlador multloop, controlador single loop, Unidade Terminal Remota (RTU), entre outros. Essas
unidades são conectadas aos sensores e atuadores do processo. Convertem os sinais dos sensor para dados digitais e dados digitais de controle para os
ARQUITETURA SISTEMAS SCADA
ARQUITETURA SISTEMAS SCADA
SOFTWARE
Pacote supervisório básico: programa de execução da IHM, programa de
desenvolvimento (construtor de sinóptico) e programa servidor de comunicação ou driver de comunicação.
Pacote batch: contém as funções de gerenciamento de processo de batelada.
Pacote batch: contém as funções de gerenciamento de processo de batelada.
Pacote SPC/SPQ: contém as funções estatísticas para Statistical Process
Control, basicamente plotagem automática das cartas de controle e geração de alarmes quando um determinado processo foge de seu comportamento normal.
Gerador de relatórios: linguagem de quarta geração para definição de programas pelo próprio usuário;
“Em nenhuma das arquiteturas apresentadas o software de
supervisão tem ligação direta com o equipamento de controle.
Todo software de supervisão possui pelo menos uma interface
de comunicação (OPC, DDE, Suitelink, ActiveX, etc). Esta
interface possibilita “falar” com outro software e este por sua
vez possui o protocolo de comunicação com o equipamento
de controle. Este software é chamado de servidor de
de controle. Este software é chamado de servidor de
comunicação que pode possuir um ou mais drivers de
SISTEMA SCADA
DRIVER COMUNICAÇÃO
O driver de comunicação funciona como “tradutor” entre o protocolo do
supervisório e equipamento de controle. Este driver de comunicação deve ser especificado em função das seguintes características básicas:
Sistema operacional utilizado na estação de supervisão;
Sistema operacional utilizado na estação de supervisão;
Protocolos disponíveis no programa de supervisão;
Interface e protocolo de comunicação com o equipamento de controle;
OPC (OLE for process control)
Seu funcionamento é baseado no OLE (Objetc Linking and Embedding) de componentes orientados a objeto, por meio das tecnologias COM e DCOM da Microsoft que permitem que aplicações troquem dados que podem ser
acessados por um ou mais computadores que usam uma arquitetura acessados por um ou mais computadores que usam uma arquitetura
cliente/servidor, mesmo que essas aplicações trabalhem sobre sistemas que utilizem protocolos diferentes.
SISTEMA SCADA
TAGNAME OU VARIÁVEIS EM UM SISTEMA SCADA
Sistemas SCADA tipicamente implementam banco de dados chamado de banco de dados de tagname que contém dados dos pontos de I/O e dados de
endereços internos de memória do equipamento de controle. O tagname é um espaço da memória da estação de supervisão destinado ao armazenamento de espaço da memória da estação de supervisão destinado ao armazenamento de um valor contido em um conjunto chamado de tipo. Em todo o sistema existem basicamente dois conjuntos de variáveis: simples ou primitivas e alguma
variáveis compostas formadas a partir das primeiras. Os tipos das variáveis (tagname) primitivas fundamentais são:
Numérico: real ou inteira;
Discreta (lógica, bit, discret, bool, booleano);
PLANEJAMENTO DO DESENVOLVIMENTO DA IHM
Antes de adotar um Sistema Supervisório é necessário efetuar um planejamento para que a escolha do mesmo seja a melhor possível. As etapas que devem compor o planejamento de um Sistema Supervisório são:
1.Entendimento do processo a ser automatizado;
1.Entendimento do processo a ser automatizado;
2.Tomada de dados (variáveis);
3.Planejamento do banco de dados;
4.Planejamento dos alarmes;
5.Planejamento da hierarquia de navegação entre telas;
SISTEMA SCADA
ALGUNS SOFTWARES DE SUPERVISÃO EXISTENTES NO MERCADO
Existem no mercado diversos softwares destinados a criação de IHM. Alguns exemplos:
1.Introdução; 1.Introdução; 2.Tags 3.Criação de Telas; 4.Objetos de Tela; 5.Scripts; 6.Históricos; 7.Relatórios; 8.Receitas;
usuário, permite monitorar variáveis de processo em tempo real, através de gráficos e objetos que estão relacionados com as variáveis físicas de campo. Além disso, o usuário poderá fazer acionamentos e enviar ou receber
informações para os equipamentos de aquisição de dados.
É possível ainda realizar cálculos através de utilização de linguagem de
programação, criar bases de dados históricas, relatórios, receitas, e inclusive programação, criar bases de dados históricas, relatórios, receitas, e inclusive supervisionar e controlar um processo à distância.
Quando na ausência de um dispositivo de proteção (hardkey), o software pode ser executado em modo de demonstração. O Demo é utilizado para a avaliação do software e possui todos os recursos existentes no Configurador. Trabalha, no entanto, com um máximo de 20 Tags, permitindo a comunicação com
Pacotes do Elipse SCADA
Elipse View
O Elipse View é indicado para aplicações simples, como por exemplo uma interface com o operador para monitoração e acionamentos. Permite a
visualização de variáveis, inclusive com a utilização de animações, programação de setpoints, controle de acesso e funções especiais para touchscreen. Esse pacote inclui:
Comunicação com equipamentos via drivers (DLLs);
Comunicação com equipamentos via drivers (DLLs);
Objetos de Tela;
Visualização de alarmes ativos;
Comunicação em bloco;
Scripts;
É um software de supervisão completo. Possui banco de dados proprietário, relatórios formatados, históricos, receitas, alarmes e Controle Estatístico de Processos, facilmente implementáveis. Pode, ainda, ser um servidor da dados para outras estações Elipse. Inclui todos os recursos do pacote View, e mais:
Históricos, receitas e relatórios;
Controle Estatístico de Processos (Módulo CEP);
Controle Estatístico de Processos (Módulo CEP);
Objetos de tela Browser (históricos) e alarmes históricos;
Registro de alarmes em disco.
O Elipse MMI é indicado para sistemas de qualquer porte, onde não sejam necessárias conexões com bancos de dados externos (ODBC e DAO) ou aplicações de rede, e quando o usuário precisa enxergar outras estações de
Pacotes do Elipse SCADA
Elipse Pro
É um software de supervisão completo. Possui banco de dados proprietário, É a mais avançada ferramenta do Elipse SCADA. Permite trocar dados em tempo real com outras estações, transferir ou atualizar bancos de dados, realizar comandos e programar setpoints através de rede local ou linha discada. Inclui todos os recursos do pacote MMI, e mais:
ODBC (Open DataBase Connectivity) e DAO (Data Access Objects);
ODBC (Open DataBase Connectivity) e DAO (Data Access Objects);
Cliente e servidor de rede Elipse (TCP/IP);
Comunicação com equipamentos via OPC e conexão com SoftPLC de terceiros.
O Elipse Pro é a solução ideal para a comunicação com sistemas corporativos, pois suporta ODBC, DAO e diversos protocolos de rede. Além disso, esse
módulo permite a troca de informações com software dedicado a controle (SoftPLC).
Este pacote permite executar aplicações Elipse SCADA em dispositivos
baseados no sistema operacional Windows CE, como IHMs, dispositivos sem disco em geral e outros dispositivos móveis.
FUNDAÇÃO ASSIS GURGACZ Departamento de Engenharia Controle e Automação Informática Industrial
