ANNA CAROLLINNE RESNAUER
ELABORAÇÃO DE MATERIAL DIDÁTICO PARA GERENCIAMENTO
DE INSTRUMENTOS MICROPROCESSADOS ATRAVÉS DO
SOFTWARE
AMS DEVICE MANAGER
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
CURITIBA
2016
ELABORAÇÃO DE MATERIAL DIDÁTICO PARA GERENCIAMENTO
DE INSTRUMENTOS MICROPROCESSADOS ATRAVÉS DO
SOFTWARE
AMS DEVICE MANAGER
Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação, apresentado ao Curso de Engenharia de Controle e Automação, do Departamento Acadêmico de Eletrotécnica, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro. Orientador: Professor Me. Daniel Balieiro Silva Coorientador: Esp. Luiz Santos Resende
CURITIBA
2016
A folha de aprovação assinada encontra-se na Coordenação do Curso de Engenharia de Controle e Automação
Elaboração de material didático para gerenciamento de instrumentos
microprocessador através do software AMS Device Manager
Este Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação foi julgado e aprovado como requisito parcial para a obtenção do Título de Engenheiro de Controle e Automação, do curso de Engenharia de Controle e Automação do Departamento Acadêmico de Eletrotécnica (DAELT) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR).Curitiba, 29 de novembro de 2016.
____________________________________ Prof. Paulo Sérgio Walenia, Esp.
Coordenador de Curso Engenharia de Controle e Automação
____________________________________ Prof. Marcelo de Oliveira Rosa, Doutor Responsável pelos Trabalhos de Conclusão de Curso
de Engenharia de Controle e Automação do DAELT
ORIENTAÇÃO BANCA EXAMINADORA
______________________________________ Daniel Balieiro Silva, Me.
Universidade Tecnológica Federal do Paraná Orientador
______________________________________ Luiz Santos Resende, Esp.
Universidade Tecnológica Federal do Paraná Coorientador
_____________________________________ Jorge Assade Leludak, Dr.
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
_____________________________________ José da Silva Maia, Me.
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
_____________________________________ Vilmair Ermenio Wirmond, Me.
Acredito firmemente que Deus é o dono de toda ciência e sabedoria. Por isto agradeço pela graça e por essa oportunidade de aprendizado de vida e conhecimento. Sem Ele nada disto seria possível.
Agraço aos meus pais Wladimir e Valéria, aos meus avós Lena e José, ao meu irmão Tico e ao meu noivo Maikon por todo amor, carinho e suporte. Estiveram sempre ao meu lado, mesmo quando foi preciso ficar distante.
Agradeço aos meu orientadores Professor Daniel Balieiro pela confiança de me entregar um projeto que pode influenciar na formação de tantas pessoas. E especialmente ao meu coorientador Resende, quem me recebeu e ensinou tudo que podia dentro da área industrial.
Agradecimentos aos meus amigos de curso e de vida, que de forma direta ou não fizeram parte desta etapa da minha vida. Especialmente as minhas amigas Fernanda e Danielli que vivenciaram também todas as dificuldades e que sempre deram opiniões sempre muito pertinentes.
RESNAUER, Anna Carollinne. Elaboração de material didático para gerenciamento de instrumentos microprocessados através do software AMS DEVICE MANAGER. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia de Controle e Automação) – Departamento Acadêmico de Eletrotécnica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2016.
Este trabalho destinou-se a elaboração de material didático sobre gerenciamento de instrumentos microprocessados através do software AMS Device Manager, utilizando o protocolo de comunicação HART. Para isso foram analisados conceitos sobre redes industriais, transmissores de temperatura e vazão, válvulas de controle e o controlador DVC6200, além de estudar e experimentar as funções e recursos presentes no software da Emerson. O material gerado inclui roteiros e apostila, e virão a adicionar conhecimento às práticas realizadas no laboratório de instrumentação industrial da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR).
Palavras-chave: Instrumentação industrial. Gerenciamento de Ativos. Diagnósticos. Software
RESNAUER, Anna Carollinne. Elaboration of didatic materials for instruments asset management by software AMS DEVICE MANAGER. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia de Controle e Automação) – Departamento Acadêmico de Eletrotécnica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2016.
This project aims to prepare a didactic material about asset management instruments through the software AMS Device Manager using the HART protocol. Basic concepts of industrial network, temperature and pressure instruments, control valves were analyzed, besides to study and experiment the software's functions and features. The didactic material produced consists of laboratory scripts and handout to enhance the laboratory activities at Federal Technological University of Paraná (UTFPR).
Keywords: Industrial Instrumentation. Asset Management. Diagnostic. Software AMS
Figura 1: Válvula de Controle com Controlador DVC 6200 ... 13
Figura 2: AMS Device Manager ... 14
Figura 3: Instrumentos Microprocessados. ... 20
Figura 4: Cenário das Redes Industriais. ... 22
Figura 5: Loop de corrente acrescido o HART. ... 24
Figura 6: Comunicação Mestre-Escravo de troca de dados no HART ... 24
Figura 7: Dois equipamentos Mestres. ... 25
Figura 8: Interface USB Comunicação HART... 26
Figura 9: Conexão Interface de Comunicação ... 26
Figura 10: Acesso ao software ... 28
Figura 11: Device Diagnostics. ... 28
Figura 12: Plant Database. ... 29
Figura 13: Calibration Management. ... 30
Figura 14: Audit Trail. ... 31
Figura 15: Trasmissor de Temperatura, modelo 3144P. ... 33
Figura 16: Configure Setup Temperatura. ... 34
Figura 17: Ligação Transmissor de Temperatura... 35
Figura 18: Transmissor de Pressão, modelo 3051. ... 38
Figura 19: 4-20 mA HART raiz quadrada... 39
Figura 20: Interface AMS padrão. ... 41
Figura 21: SNAP-ON ValveLink. ... 43
Figura 22: Diagnóstico ValveLink. ... 43
Figura 23: Network Configuration ... 45
Figura 24: HART Modem. ... 46
Figura 25: Connection. ... 46
Figura 26: Caixa de Terminais Transmissores Conexão HART ... 47
Figura 27: Bancada de Comunicação ... 48
Figura 28: Conectar ao AMS... 49
Figura 29: Configure Setup Temperatura. ... 49
Figura 30: Analog output trim. ... 50
Figura 33: Range. ... 57
Figura 34: Sensor Trim. ... 58
Figura 35: Lower Sensor Trim. ... 59
Figura 36: Upper Sensor Trim. ... 59
Figura 37: Selecionando Loop Test. ... 62
Figura 38: Passos para realização do Loop Test. ... 63
Figura 39: Placa da válvula de controle. ... 65
Figura 40: Acesso Auto Travel. ... 66
Figura 41: Calibração Auto Travel ... 66
Figura 42: Etapas do Partial Stroke Cal. ... 67
Figura 43: Tela de diagnósticos... 68
Figura 44: Configuração Total Scan. ... 68
Figura 45: Configuração Partial Stroke. ... 70
Figura 46: Configuração Stroking Time. ... 71
Figura 47: Configuração Performance Step Test. ... 71
Figura 48: Configuração Performance Step Test. ... 72
Figura 49: Acesso ao Stroke Valve. ... 72
Figura 50: Ajuste para 25% e 75% de abertura. ... 73
Figura 51: Curva de assinatura da válvula. ... 74
Figura 52: Gráfico do percurso por tempo. ... 75
Figura 53: Gráfico da pressão por tempo. ... 75
Figura 54: Gráfico do percurso por tempo: detalhe do atraso de resposta. ... 76
Figura 55: Gráfico da pressão por percurso. ... 77
Figura 56: Gráfico do percurso por tempo. ... 77
Figura 57: Gráfico da pressão por tempo. ... 78
Figura 58: Gráfico da resposta ao degrau de percurso por tempo. ... 78
Figura 59: Gráfico de diagnóstico de performance aos degraus a partir de 50% de percurso pelo tempo. ... 79
Figura 60: Gráfico de diagnóstico de performance aos degraus de 12.5% de percurso pelo tempo. ... 79
AMS Asset Management System (Sistema de Gestão de Ativos) DTM Device Type Manager
DVC Digital Valve Controllers (Controlador Digital de Válvula) FDT Field Device Technology
HART Highway Addressable Remote Transducer (Via de Dados Endereçável por Transdutor Remoto).
ISA International Society of. Automation SDCD Sistema Digital de Controle Distribuído
1 INTRODUÇÃO ... 11 1.1 DELIMITAÇÃO DO TEMA ... 15 1.2 PROBLEMAS E PREMISSAS ... 15 1.3 OBJETIVOS ... 16 1.4 JUSTIFICATIVA ... 16 1.5 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ... 17 1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 17 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 19 2.1 GERENCIAMENTO DE ATIVOS ... 19 2.2 REDES INDUSTRIAIS ... 21
2.3 O PROTOCOLO DIGITAL HART ... 23
2.4 AMS DEVICE MANAGER ... 27
3 ENSAIO TRANSMISSOR DE TEMPERATURA COM AMS DEVICE MANAGER ... 45
3.1 NETWORK CONFIGURATION ... 45 3.2 EQUIPAMENTOS ... 47 3.3 MONTAGEM ... 48 3.4 CONFIGURAÇÃO ... 49 3.5 CALIBRAÇÃO... 50 3.6 DIAGNÓSTICOS ... 53
4 ENSAIO TRANSMISSOR DE PRESSÃO COM AMS DEVICE MANAGER ... 55
4.1 CONFIGURAÇÃO ... 55
4.2 CALIBRAÇÃO... 59
4.3 DIAGNÓSTICOS ... 62
5 ENSAIO DO CONTROLADOR DVC 6200 COM AMS DEVICE MANAGER ... 65
5.1 MONTAGEM ... 65 5.2 CALIBRAÇÃO... 65 5.3 DIAGNÓSTICOS ... 67 5.4 RESULTADOS... 74 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 81 REFERÊNCIAS ... 83
1
INTRODUÇÃO
A crescente necessidade de melhorar a produtividade, a qualidade de produtos e a satisfação dos clientes têm popularizado vários métodos e técnicas que visam melhorar a confiabilidade e a robustez de produtos e processos (inclusive a automação), ou seja, aumentar a probabilidade de um dispositivo desempenhar sua função de forma contínua. (LIMA, R...., 2010).
Nos anos 40, a instrumentação de processo operava com sinais de pressão de 3–15 psi para monitorar os dispositivos de controle no chão-de-fábrica. Já nos anos 60, os sinais analógicos de 4-20 mA foram introduzidos na indústria para medição e monitoração de dispositivos. Com o desenvolvimento de processadores nos anos 70, surgiu a ideia de utilizar computadores para monitoração de processos e fazer o controle de um ponto central. Com a utilização de computadores, várias etapas do controle puderam ser feitas de diferentes formas, de modo a se adaptarem mais precisamente às necessidades de cada processo. Nos anos 80, iniciou-se o desenvolvimento dos primeiros sensores inteligentes, bem como os controles digitais associados a esses sensores. Tendo-se os instrumentos digitais, era necessário algo que pudesse interligá-los. Então, nasceu a ideia de uma rede que conectasse todos os dispositivos de campo e disponibilizasse todos os sinais do processo num mesmo meio físico. A partir daí, a necessidade de uma rede fieldbus era clara, assim como um padrão que pudesse deixá-lo compatível com o controle de instrumentos inteligentes. (LUGLI, A...., 2012).
O desenvolvimento do protocolo HART nos anos 80 possibilitou que além de buscar as informações de medição dos instrumentos de campo, outras variáveis destes também pudessem fazer parte da base de dados utilizada para a tomada de decisão nas plantas industriais. Porém, foi com a difusão das redes de campo, que o gerenciamento de ativos passou a um novo patamar tecnológico de qualidade com a possibilidade de integração dos vários instrumentos gerenciados através destas redes. Desta forma, as informações disponíveis nos instrumentos podem ser acessadas através das estações remotas onde os mesmos estão instalados. (LIMA, R...., 2010).
Com o passar dos anos, a quantidade de informações de diagnóstico e de configuração aumentaram consideravelmente, havendo a necessidade da criação de sistemas inteligentes para realizar o gerenciamento e controle desse tipo de informação em um
barramento industrial. O sucesso e a segurança das informações de configuração dos instrumentos de campo permitem aumentar o retorno financeiro sobre os investimentos nas tecnologias aplicadas e garantir um bom resultado pretendido pelos usuários de automação industrial. (LUGLI, A...., 2012).
Os protocolos industriais surgiram com a finalidade de aperfeiçoar o controle dos instrumentos de campo, aumentar a capacidade de tráfego de informações e prover mensagens de diagnósticos e de configuração remotamente entre os elementos. Com o passar dos anos, a quantidade de informações de diagnóstico e de configuração aumentaram consideravelmente, havendo a necessidade da criação de sistemas inteligentes para realizar o gerenciamento e controle desse tipo de informação em um barramento industrial.
Nos últimos anos temos acompanhado que os mercados de instrumentação e automação vêm demandando transmissores de pressão e temperatura, conversores, configuradores, atuadores, etc. com alto desempenho, confiabilidade, disponibilidade, recursividade, com a intenção de minimizar consumos, reduzir a variabilidade dos processos, proporcionar a redução de custos operacionais e de manutenção, assim como garantir a otimização e melhoria contínua dos processos. (CASSIOLATO..., 2014).
Existem quatro grandes grupos de profissionais em uma planta que precisam ter acesso à informação, diretamente relacionados ao processo de produção e cada grupo vê o processo conforme a sua perspectiva. (CASSIOLATO..., 2014).
• Manutenção: sempre estão preocupados com o processo no sentido de como está trabalhando o processo produtivo e se é necessária manutenção em algum equipamento;
• Produção: preocupados com o rendimento, matéria-prima e os estoques.
• Controle de qualidade: preocupados com a qualidade do que está sendo produzido e com a percentagem de produtos rejeitados;
• Gerenciamento: sempre atentos à demanda do mercado e procurando maximizar as margens de lucro via processos produtivos e atualmente, guiados por premissas de criação de processos sustentáveis.
A necessidade do gerenciamento de ativos ocorre na operação da planta industrial e é realizada por meio de ajustes finos, calibrações, alteração de configurações e manutenções, com o objetivo de se evitar paradas indesejadas. (CARRIJO, R. 2011).
Os processos e sistemas estão cada vez mais complexos e com mais inteligência envolvida; é preciso a utilização de ferramentas adequadas e a disponibilidade de profissionais preparados para se desenvolver e crescer com essas tecnologias. "Estamos em uma fase de formação de novos perfis de profissional com uma capacitação diferenciada para atender aos avanços de tecnologia na área de automação”. (Revista Controle & Instrumentação, 2010).
Neste sentido, é importante que as Instituições de Ensino, disponibilizem aos alunos os meios adequados para uma capacitação que atenda à demanda do mercado profissional e venha ao encontro das necessidades da indústria. A Universidade Tecnológica Federal do Paraná dispõe de recursos que possibilitam ir ao encontro de tais objetivos, uma vez que investiu na aquisição de equipamentos que fazem uso das tecnologias mais avançadas e presentes no mercado. A Figura 1 apresenta uma válvula de controle tipo borboleta com Controlador DVC 6200 adquirida para o laboratório de Instrumentação Industrial.
Figura 1: Válvula de Controle com Controlador DVC 6200 Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
AMS Device Manager, Figura 2, é uma ferramenta para configuração, documentação, gerenciamento da calibração e diagnósticos de dispositivos. Todas as características de operação e funcionamento das válvulas podem ser obtidas através deste
do que chamamos de SNAP-ONs. SNAP-ONs são módulos com diferentes finalidades que podem ser acrescentados ao software em qualquer momento oferecendo flexibilidade na composição do pacote que melhor se aplica na sua planta. (EMERSON PROCESS MANAGEMENT, 2009).
A utilização do AMS Device Manager apresenta uma melhor visibilidade para os instrumentos na planta, resultando na inicialização mais rápida, menor custo real de manutenção e melhor desempenho do dispositivo. Seu conjunto abrangente de ferramentas de análises e relatórios propicia uma série de diagnósticos preditivos, documentação, gerenciamento de calibração e configuração do dispositivo. (RESENDE, 2009).
Figura 2: AMS Device Manager
Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
Neste projeto ele é operado com protocolo aberto HART. Esse protocolo aberto facilita a integração de dispositivos, sistemas e aplicativos, incluindo produtos de diferentes fabricantes. Essa é uma vantagem significativa sobre outros softwares que requerem sistemas ou interfaces separadas para esses padrões.
O SNAP-ON ValveLink é um ferramenta com recursos importantes no diagnóstico de válvulas de controle e configuradores. Os testes de diagnósticos incluem: acesso a relação entre o sinal de entrada e o percentual de curso da válvula; resposta ao degrau; plotagem do
sinal do instrumento versus o sinal de entrada do sistema de controle; teste do sinal de entrada e curva de assinatura.
A UTFPR, sempre com intuito de formar bons profissionais, propicia a conviver com vários equipamentos de instrumentação avançados. Dentre estes equipamentos serão utilizados para realização do relatório: válvula borboleta com atuador DVC-6200 da Fisher,
software AMS Device Manager e transmissores de temperatura, série 3144P e de pressão
série 3051, ambos da Emerson Rosemount. Portanto, este material trabalhará com os equipamentos citados com o objetivo de criar um material didático para complementar o curso de Engenharia de Controle e Automação.
1.1
DELIMITAÇÃO DO TEMA
O trabalho será desenvolvido considerando apenas as atividades que envolvam o
software de Gerenciamento de ativos AMS Device Manager com controladores de Válvulas
DVC 6200 (HART) e transmissores de temperatura e pressão da Emerson Rosemount, séries 3144P e 3051, respectivamente. Sendo assim, não serão abordadas atividades com configurador de campo, assim como configuradores de outros fabricantes.
1.2
PROBLEMAS E PREMISSAS
No estudo teórico, o diagnóstico de válvulas de controle não é um tópico de vasta pesquisa aberta, mas catálogos, assistência técnica do fornecedor e dos colaboradores serão utilizados como fonte para a realização deste trabalho e torná-lo mais prático. No exercício desta prática surgem algumas dificuldades. O software AMS Device Manager precisa de licença paga, portanto, para o usuário comum este software não está acessível.
Os dispositivos de software e hardware utilizados neste trabalho são de custo elevado, o que impossibilita a sua disponibilização na grande maioria das Instituições de Ensino e isto acarreta uma lacuna na formação profissional dos alunos, podendo dificultar, até mesmo, a sua atuação enquanto profissional em grandes empresas do segmento industrial.
1.3
OBJETIVOS
1.3.1
Objetivo Geral
Elaborar material didático para diagnósticos de transmissores e válvulas de controle com configuradores DVC 6200 HART, através do software de Gerenciamento de Ativos AMS Device Manager Versão 11.5 da empresa Emerson Rosemount.
1.3.2
Objetivos Específicos
• Elaborar um guia de ensaios passo a passo das atividades que possam ser desenvolvidas com o AMS Device Manager utilizando os controladores de válvula DVC 6200
• Elaborar um guia de ensaios passo a passo das atividades que possam ser desenvolvidas com o AMS Device Manager utilizando transmissores inteligentes de temperatura e pressão, séries 3144P e 3051, respectivamente.
• Desenvolver material didático para as aulas práticas da disciplina de Instrumentação.
1.4
JUSTIFICATIVA
As indústrias que utilizam os instrumentos de medição e de controle do processo, de modo intensivo e extensivo são: química, petroquímica, refinaria de petróleo, têxtil, borracha, fertilizantes, etc. Qualquer planta nova, bem projetada para produzir determinado produto, sempre requer sistemas de instrumentação para fazer a medição, controle, monitoração e alarme das variáveis. A escolha correta dos sistemas pode ser a diferença entre sucesso e fracasso para uma unidade, planta ou toda a companhia. (RIBEIRO, 2005).
Neste contexto, os profissionais necessitam cada vez mais se especializar, buscando competências para o desenvolvimento de suas atividades. Sendo assim, será elaborado um material didático para acompanhar o desenvolvimento de atividades correntes na indústria, que vieram com o advento das tecnologias de gerenciamento de ativos.
No presente momento, as disciplinas de Instrumentação dos cursos de Tecnologia em Automação industrial e Engenharia de Controle e Automação, caracterizam-se por uma abordagem essencialmente teórica, a partir da contribuição deste TCC, a UTFPR proporcionará aos seus alunos a oportunidade de trabalharem com ferramentas modernas e importantes no mundo da indústria, contribuindo para a consolidação de fundamentos teóricos, não apenas em práticas laboratoriais, mas no exercício diário da engenharia.
1.5
PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
A metodologia de trabalho a ser utilizada para a elaboração desse material didático se caracteriza por um estudo aplicado e de campo. Este será realizada em parceria com o Laboratório de Instrumentação da UTFPR, que oferecerá suporte na execução dos ensaios com o software AMS Device Manager, disponibilizando válvula controle tipo borboleta com controlador Fieldvue Série DVC6000 e transmissores de pressão e temperatura da Emerson Rosemount, nos modelos 3051 e 3144P, respectivamente.
No segundo estágio, as atividades serão colocadas em prática através da realização de ensaios comumente realizados na indústria como teste funções, diagnósticos e configurações via software.
1.6
ESTRUTURA DO TRABALHO
O presente trabalho divide-se como segue:
• Capítulo 1 - Introdução, apresentação do tema, problemas, objetivos principais e metodologia da pesquisa.
• Capítulo 2 - Fundamentação Teórica
• Capítulo 3 - Ensaio Transmissor de Temperatura com AMS Device Manager
• Capítulo 4 - Ensaio Transmissor de Pressão com AMS Device Manager Manager
• Capítulo 5 - Ensaio do Controlador DCV 6200 com AMS Device Manager
• Capítulo 6 - Considerações Finais
2
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1
GERENCIAMENTO DE ATIVOS
As recentes tecnologias de gerenciamento de ativos admitem de forma simples e acessível aos usuários a integração de diversos tipos de redes em distintos níveis, de forma que toda a planta possa ser atingida através de uma central. A base instalada atualmente de redes de campo pode sofrer atualização, para facilmente acessar os dados dos instrumentos nos níveis mais baixos da planta. (LIMA, 2009).
Os presentes sistemas de diagnóstico e manutenção, conhecidos como sistemas de gerenciamento de ativos, AMS, trabalham conectados à rede de instrumentos, monitorando continuamente suas condições e seus autodiagnostico. Eles estão preparados para notificar o técnico sobre qualquer possibilidade de falha nos instrumentos da planta ou quando a manutenção programada é necessária.
Contando com a evolução dos softwares de gerenciamento de ativos de modo a elevar ao máximo as características das distintas redes e explorando a velocidade e a complexidade de algoritmos disponíveis nestes, a integração entre instrumentos, redes de campo e programas comportam funções como configuração remota, informações para comissionamento, manutenção preventiva e preditiva, agendamento de funções e otimização de processo, como nos casos em que os instrumentos têm controle, malha fechada, integrado. (LIMA, 2009)
De acordo com Mueller e Schulz (2001), uma maneira simples de apresentar os benefícios de um software de Gerenciamento de Ativos é feita “verificando a disponibilidade dos equipamentos para suportar uma produtividade ótima, considerando qualidade, desempenho e custo”.
Com essa ferramenta, podemos prever uma falha futura devido a informações armazenadas em um histórico dos ativos. Isso significa que a equipe de manutenção vai atuar na causa e não somente no efeito. Isso é extremamente importante, pois se poderá planejar uma manutenção sem que haja a parada do subsistema, o que acarretará em expressiva queda nas perdas de produção devido a horas de manutenção. (LIMA, 2009).
Contudo, gerenciamento de ativos pode ser dividido em três estados: gerenciamento de ativos, monitoramento de condição e monitoramento de desempenho. Para melhor aproveitamento do recurso se precisa de todos os níveis, quando se vai fazer uma planta nova já se pensa em tudo isso. Outra ocasião é quando se decidem os padrões de comunicação visando interoperabilidade, intercambiabilidade e gerenciamento de ativos.
Quando se analisam as redes de comunicação padrão na indústria existe algo chamado perfil de dispositivo que define a classe daquele objeto. (Revista Controle & Instrumentação, 2008).
Figura 3: Instrumentos Microprocessados. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
No que se refere a instrumentos, Figura, 3, este projeto empregou o gerenciamento de ativos em dois transmissores, sendo um transmissor de pressão diferencial e um transmissor de temperatura e também uma válvula de controle tipo borboleta.
Para fazer o gerenciamento foi escolhida a utilização de um software gerenciador de ativos na versão com suporte a hardware das remotas utilizadas na arquitetura. Foi necessária a instalação de um driver de comunicação do VIATOR USB HART.
Outra vantagem na utilização deste software é a capacidade de detecção de todos os dispositivos da rede conhecidos por ele e desconhecidos, HART genérico. Isso facilita, pois
não é necessário conhecer a rede construí-la. É interessante para com vários instrumentos gerenciáveis.
2.1.1
Tecnologias para Gestão de Ativos
Para Lima, os programas de gerenciamento de ativos tem evoluído e usam dois padrões internacionais de descrição de ativos. São elas: DTM e EDD. Para protocolo HART o padrão utilizado é o DTM. (Lima, 2008).
O DTM, Device Type Manager, usado pela tecnologia FDT (Field Device
Technology), padroniza a interface de comunicação entre instrumentos e sistemas. O atributo
mais importante é sua autonomia entre o protocolo de comunicação e o ambiente de software e do equipamento e o sistema host, além de aceitar que múltiplos equipamentos estejam acessados de diferentes hosts por meio de qualquer protocolo. (Pantoni, 2009).
Estes dois padrões funcionam com os próprios conceitos. Neles todos os instrumentos conectados a uma rede devem ter um arquivo que apresenta o funcionamento deste. O arquivo, ou driver, pode ser um texto estruturado em formato conhecido. Nele estão descritos os dados acessíveis ou comandos tolerados por um dispositivo. Os fabricantes dos dispositivos normalmente disponibilizam os arquivos para que seus equipamentos possam ser conectados às redes.
2.2
REDES INDUSTRIAIS
As redes de campo são sistemas de comunicação industrial que usam uma ampla variedade de meios físicos, como cabos de cobre, fibras ópticas ou sem fio, para acoplar os dispositivos de campo a um sistema de controle ou um sistema de gerenciamento. Na Figura 4 entenderemos o cenário das redes industriais.
A rede HART apesar de deficiente em velocidade comparada com FOUNDATION FILELDBUS, tem grande importância na configuração e no diagnóstico de instrumentos.
Figura 4: Cenário das Redes Industriais. Fonte: SMAR, 2012.
Visando a minimização de custos e aumentar a operacionalidade de uma aplicação introduziu-se o conceito de rede industrial para interligar os vários equipamentos de uma aplicação. (SMAR, 2012). A utilização de redes e protocolos digitais prevê um significativo avanço nas seguintes áreas:
• Custos de instalação, operação e manutenção;
• Procedimentos de manutenção com gerenciamento de ativos;
• Fácil expansão e upgrades;
• Informação de controle e qualidade;
• Determinismo (Permite determinar com precisão o tempo necessário para a transferência de informações entre os integrantes da rede);
• Baixos tempos de ciclos;
• Várias topologias;
• Padrões abertos;
• Redundância em diversos níveis;
• Medições multivariáveis;
2.3
O PROTOCOLO DIGITAL HART
Atualmente muitas aplicações em HART, tendo vantagens com os equipamentos inteligentes e utilizando-se da comunicação digital de forma flexível sob o sinal 4-20mA para a parametrização e monitoração das informações. (SMAR, 2011).
Introduzido em 1989, tinha a intenção inicial de permitir fácil calibração, ajustes de
range e damping de equipamentos analógicos. Foi o primeiro protocolo digital de
comunicação bidirecional que não afetava o sinal analógico de controle. (SMAR, 2011). Este protocolo tem sido testado com sucesso em milhares de aplicações, em vários segmentos, mesmo em ambientes perigosos. O HART permite o uso de mestres: um console de engenharia na sala de controle e um segundo mestre no campo, por exemplo, um laptop ou software de gerenciamento de ativos, não operados simultaneamente. (SMAR, 2011).
Em termos de desempenho, podemos citar como características do HART:
• Comprovado na prática, projeto simples, fácil operação e manutenção.
• Compatível com a instrumentação analógica, através de conversores;
• Sinal analógico e comunicação digital;
• Opção de comunicação ponto-a-ponto ou multidrop;
• Flexível acesso de dados usando-se até dois mestres, não operando simultaneamente;
• Suporta equipamentos multivariáveis;
• Totalmente aberto com vários fornecedores;
A Figura 5 nos mostra como entender o HART facilmente. Temos um loop de corrente analógica, onde os sinais de um transmissor variam a corrente que passa por ele de acordo com o processo de medição. O controlador detecta a variação de corrente através da tensão sob um resistor sensor de corrente. A corrente de loop varia de 4 a 20mA para frequências usualmente menores que 10 Hz. (SMAR, 2011).
Figura 5: Loop de corrente acrescido o HART. Fonte: SMAR, 2011.
Para enviar uma mensagem, o transmissor ao ligar sua fonte de corrente, fará com que se sobreponha um sinal de corrente de 1 mA pico-a-pico de alta frequência sobre o sinal analógico da corrente de saída. (SMAR, 2011).
Do mesmo modo, para enviar uma mensagem ao transmissor, o controlador fecha sua chave, conectando sua fonte de tensão que sobrepõe uma tensão de aproximadamente 500 mV pico-a-pico através do loop. Esta é vista nos terminais do transmissor e encaminhada ao amplificador demodulador. (SMAR, 2011).
A Figura 6 mostra detalhes do sinal HART, sendo que as amplitudes podem variar de acordo com as impedâncias e capacitâncias de cada equipamento e perdas causadas por outros elementos no loop. (SMAR, 2011).
Figura 6: Comunicação Mestre-Escravo de troca de dados no HART Fonte: SMAR, 2011.
O protocolo HART opera segundo o padrão Mestre-Escravo, onde o escravo somente transmitirá uma mensagem se houver uma requisição do mestre. A Figura 6 mostra de maneira simples o modelo de troca de dados entre mestre e escravo. Toda comunicação é iniciada pelo mestre e o escravo só responde algo na linha se houve um pedido para ele. Existe todo um controle de tempo entre envios de comandos pelo mestre. Inclusive existe um controle de tempo entre mestres quando se tem dois mestres no barramento. (SMAR, 2011).
Figura 7: Dois equipamentos Mestres. Fonte: SMAR, 2011.
Os mestres secundários, como os terminais portáteis de configuração, podem ser conectados normalmente em qualquer ponto da rede e se comunicar com os instrumentos de campo sem provocar distúrbios na comunicação com o mestre primário. O mestre primário é tipicamente um SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído), um CLP (Controlador Lógico Programável), um controle central baseado em computador ou um sistema de monitoração. Uma instalação típica com dois mestres é mostrada na Figura 7. (SMAR, 2011).
2.3.1
Interface de Comunicação Viator
O hardware utilizado neste trabalho é a interface VIATOR USB HART, da MACTek. Figura 8. A interface permite a comunicação entre instrumentos HART e o
computador, através da porta USB e um programa de comunicação HART, no caso o AMS Device Manager.
Figura 8: Interface USB Comunicação HART Fonte: MACTek, 2003.
A interface opera em baixa potência e é isolado. É alimentado através da porta USB, tensão de 5Vcc e consumo de corrente de 30 mA. O software VIATOR USB HART Interface, fornece o link entre a porta USB e o programa, gerando uma comunicação virtual.
Figura 9: Conexão Interface de Comunicação
A interface tem um cabo USB macho para conexão com o computador, um cabo de dois metros com duas ponteiras de teste na ponta, que percebem a polaridade da ligação. Sensibilidade de polaridade significa que você pode conectar a ponteira de teste para ambos os lados do dispositivo HART ou resistência de carga, como na Figura 9. (MACTek, 2003).
2.3.2
Comunicação Multidrop
Multidrop refere-se à ligação de diversos transmissores com uma única comunicação.
A comunicação entre o host e os transmissores ocorre digitalmente com a saída analógica dos transmissores desativados. Com o protocolo inteligente HART, até dezesseis transmissores podem ser ligados num único par trançado de fios.
Instalação multiponto requer consideração da taxa necessária de cada atualização transmissor, a combinação de modelos de transmissores, e o comprimento da linha de transmissão. A comunicação com os transmissores pode ser realizada com modems HART, Figura 9, no nosso caso a interface Viator.
Cada transmissor é identificado por um único endereço (0-15) na rede. Comunicadores de campo e o AMS Device Manager podem testar configurar e formatar um transmissor multiponto da mesma forma que um transmissor em uma instalação padrão ponto-a-ponto. (Emerson, 2012).
Os instrumentos deste projeto são ajustados com endereço zero (0) de fábrica, o que permite a operação ponto-a-ponto com um sinal de saída de 4-20 mA. Como na rede cada instrumento deve ter endereço único, a mudança do endereço será feita utilizando do Comunicador de campo 475.
2.4
AMS DEVICE MANAGER
O AMS Device Manager é um software de gerenciamento de instrumentos que opera em protocolos de redes industriais. Com base em dados da condição em tempo real dos dispositivos inteligentes de campo, a equipe da planta pode responder rapidamente e tomar decisões informadas sobre a possibilidade de manter ou substituir os dispositivos de campo. (EMERSON, 2010).
O acesso ao software é realizado através do Menu Iniciar e logo após no ícone do programa, Figura 10. O username é admin e não é necessário preencher o campo de senha.
Podemos dividir as características do software em cinco partes principais. São elas:
Figura 10: Acesso ao software
Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
2.4.1
Diagnósticos
2.4.1.1
Device Diagnostics
Figura 11: Device Diagnostics.
Oferece uma rápida visualização o status, condição, do equipamento. Na Figura 11 podemos observar a janela de status do transmissor de pressão diferencial. O monitoramento da condição do equipamento inclui análises do hardware e do software, e também dos parâmetros de especificação.
2.4.1.2
Alert Monitor
O Alert Monitor complementa o sistema de gerenciamento de alarmes do sistema de controle da planta. Os alertas também aparecem na barra de ferramentas do Windows, para facilitar a visualização do operador, mas também estão todos disponíveis no Alert List.
Figura 12: Plant Database.
Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
2.4.2
Configuração
O AMS permite configurar novos instrumentos, mudar parâmetros de equipamentos, calibrar e acompanhar o histórico dos instrumentos remotamente. E para a segurança do processo qualquer alteração é gravada no Audit Trail, que é um histórico de todas as modificações realizadas por cada usuário “logado”. (EMERSON, 2010)
2.4.3
Gerenciamento de Calibração
No menu Plant Database, observamos, Figura 12, a opção calibration. Criação de teste e procedimentos de calibrações, periodicidadeo de calibração, download e/ou upload dos dados dos calibradores, histórico dos documentos e certificados.
Selecionado com o botão direito sobre o dispositivo desejado, acessando o item
Calibration Management, pode-se definir o teste, entrar com os dados, observar o status e
gera-se relatório sobre a calibração do instrumento, como escreve a Figura 13.
Figura 13: Calibration Management. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
2.4.4
Documentação
A documentação de um instrumento é de importância fundamental dentro do processo. Nela podemos observar cada modificação, calibração, histórico de alarmes desde a ligação até
a desativação do instrumento. Inclusive podemos observar a data de alteração, horário e o usuário logado.
2.4.5
Aplicações Avançadas – SNAP-ON
As aplicações avançadas do AMS são onze. Dentre elas uma especifica para instrumento tipo Coriolis, a Meter Verification, para manutenção de instrumentos de vazão, a
Engeneering Assistant e para instrumentos HART Wireless, o AMS HART Wireless
SNAP-ON. Mas neste trabalho focaremos nossos esforços em cinco destas aplicações, são elas:
Figura 14: Audit Trail.
Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
2.4.5.1
Audit Trail
Configuração Audit Trail, Figura 14, é uma ferramenta poderosa que controla as alterações e gerencia informações de revisão no DeltaV, banco de dados de configuração, incluindo sistema de segurança instrumentada. Este aplicativo cria e mantém um histórico de alterações de configuração para itens de configuração, tais como módulos, os módulos do SIS, fases, operações, processos unitários, contas de usuário, operador gráficos, etc. (EMERSON, 2013).
O sistema de segurança DeltaV fornece bloqueios de função, que permite o administrador do sistema controlar os privilégios concedido a usuários individuais. Os itens podem ser retirados para edição apenas por usuários autorizados. Quando uma alteração foi feita, a versão de um item de configuração é atualizado automaticamente, a nova versão é com data e hora e um comentário a história pode ser gravado quando o item é verificado novamente. (EMERSON, 2013).
2.4.5.2
Calibration Assistant
A interface Calibration Assistant SNAP-ON documenta calibradores e gerencia as calibrações de HART, Foundation Fieldbus e dispositivos genéricos. Para HART e dispositivos genéricos, compara a entrada do transmissor a uma potência esperada medida pelo calibrador. Para os dispositivos Foundation Fieldbus, compara o entrada de transmissores para uma saída digital. (EMERSON, 2013).
2.4.5.3
AMS ValveLink
O SNAP-ON AMS ValveLink remotamente comunica controladores HART FIELDVUE (DVC2000, DVC5000, DVC6000 e DVC6200 Series) sobre o 4-20 mA existente usando a comunicação HART padrão. O mesmo aplicativo também se comunica remotamente com Foundation Fieldbus instrumentos FIELDVUE (DVC6200f, DVC5000f, e DVC6000f Series) sobre o segmento H1 Fieldbus. (EMERSON, 2013).
A aplicação que se sobressai dessa aplicação são os gráficos produzidos em tempo real pelas entradas e saídas atribuídas cada bloco, segundo o tipo de teste implemetado na válvula de controle. (Silvestre, 2015).
2.4.5.4
AlertTrack
O Alert Track SNAP-ON dá visibilidade para a saúde dos dispositivos de campo e documentação de mudanças de parâmetros. A aplicação Alert Track SNAP-ON ajuda a
identificar a causa raiz de um problema para que possa corrigir o problema antes que o equipamento seja danificado.
Através do recurso de notificação Alert Track, você pode receber alertas imediatamente em seus dispositivos móveis. Determinar onde, quando e para quem esses alertas são enviados. (EMERSON, 2013).
2.4.5.5
Quick Check
O QuickCheck é um aplicativo pelo qual pode-se agrupar, monitorar e fixar a saída de transmissores HART da segurança de uma estação de trabalho. Um único banco de dados permite a criação do grupo e execução da mais servidor. Pode ajudar a verificar todas as fiação do campo para a sala de controle.
Como as saídas dos dispositivos são fixas e liberadas, o QuickCheck escreve entradas para o AMS Device Manager Audit Trail, dando-lhe um histórico completo do processo de checagem da saída. Também pode gerar relatórios específicos para atividades, por exemplo, criar um relatório sobre o estado do dispositivo, de modo que um dispositivo não é acidentalmente deixado em um modo de saída fixo. Pode, do mesmo modo, gerar um relatório mostrando quais dispositivos estão atualmente em modo de proteção contra gravação, assim pode-se fazer ajustes, se necessário. (EMERSON, 2013).
2.4.6
Transmissor de Temperatura no AMS
Figura 15: Trasmissor de Temperatura, modelo 3144P. Fonte: Emerson Process, 2014.
Um transmissor de temperatura, basicamente converte um sinal que está sendo medido por um sensor, no caso um termopar, termo resistência, em um sinal analógico, 4-20 mA.
O modelo de transmissor utilizado neste trabalho e o 3144P da Rosemount, como a Figura 15 descreve.
Figura 16: Configure Setup Temperatura. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
2.4.6.1
Configuração
As configurações básicas para o transmissor de temperatura, Figura 16, são tratadas:
2.4.6.2
Unidades de Temperatura
Com a janela Configure/Setup, pode-se escolher a unidade de engenharia para temperatura.
2.4.6.3
Change type and connections
Este comando permite que o usuário selecione o tipo de sensor e o número de fios dos sensores que serão ligadas:
• Pt-100 á 2 fios.
2.4.6.4
Unidades de Saída
As unidades de saída dos sensores 1 e sensores 2 podem ser:
• Graus Celsius • Graus Fahrenheit • Graus Rankine • Kelvin • Ohms • Milivolts
Figura 17: Ligação Transmissor de Temperatura. Fonte: Emerson, 2014.
2.4.6.5
Sensor Serial Number
O modelo de transmissor de temperatura 3144P vem com a possibilidade da instalação de até dois sensores separadamente ou ainda calcular a temperatura diferencial entre eles. A ligação realizada neste projeto é o de Pt-100 a 2 fios. O esquema dos bornes está descrito na Figura 17.
Neste trabalho não nos aprofundaremos nos tipos de ligações, pois este tópico já foi trabalhado no trabalho do QUINALHA, 2013.
2.4.6.6
Identification
A tag do instrumento é a maneira mais fácil de identificar e distinguir os transmissores. O tag definido é exibido automaticamente quando o transmissor é ligado.
2.4.6.7
Descrição
A variável Descriptor fornece uma etiqueta eletrônica definida pelo usuário para ajudar na identificação. Pode possuir até 16 caracteres e não possui impacto na operação ou na comunicação do transmissor.
2.4.6.8
Alarme
Podemos configurar os níveis alto e baixo do alarme. Este comando pode alterar os valores de alarme e saturação. Para altera-los selecione o valor a ser modificado, seja ele 1
Low Alarm, 2 High Alarm, 3 Low Sat, 4 High Sat, ou 5 Preset Alarms e digite o valor
desejado.
O nível de saturação baixo deve estar entre o valor mínimo de alarme 0,1 mA e 3,9 mA. Para o transmissor com certificado de segurança, a configuração mais baixa é 3,7 mA e a mais alta é de 20,9 mA.
O nível de saturação deve estar entre 20,5 mA e a mais alta será 20,9 mA. Use o interruptor do modo de falha na parte da frente da eletrônica para definir se a saída do transmissor vai para nível alto ou baixo quando em falha.
O Range Permite ao usuário definir valores inferiores e superiores de alcance do transmissor usando limites de leituras esperadas.
Já o LCD Display define as opções, das unidades de engenharia e as casas decimais que serão expostas na tela do transmissor. O intervalo das leituras esperados é definida pelos o Lower Range Value (LRV) e Upper Range Value (URV). Os valores dos ranges podem ser reposto quantas vezes for necessário para refletir mudanças nas condições do processo. O desempenho do transmissor é mais preciso quando operado dentro do intervalo de temperatura prevista para a aplicação.
A função range não deve ser confundida com a função trim. Embora variando a primeira, no transmissor corresponde a uma entrada do sensor para uma saída de 4-20 mA, como na calibração convencional, que faz não afeta a interpretação do transmissor da entrada.
2.4.7
Diagnósticos
As funções de são principalmente para uso após a instalação de campo. O recurso de teste do transmissor é projetado para verificar se o transmissor está operando corretamente, e pode ser realizada quer na bancada ou no campo. O recurso Loop Teste é projetado para verificar os fios do circuito de saída do transmissor, e só deve ser realizado após a instalação do transmissor.
As funções de calibração são principalmente para uso após a instalação de campo. O recurso de teste do transmissor é projetado para verificar se o transmissor está operando corretamente, e pode ser realizada quer na bancada ou no campo. O recurso Loop Teste é projetado para verificar os fios do circuito de saída do transmissor, e só deve ser realizado após a instalação do transmissor.
2.4.7.1.1
Loop Test
O comando de teste de loop verifica a saída do transmissor, a integridade do circuito, e as operações de quaisquer registadores ou dispositivos semelhantes instalados no circuito. É importante para teste de malha em CLP/SDCD.
2.4.7.2
Calibração
Calibração de um dispositivo consiste em testar o mesmo e comparar os resultados do teste com um padrão estabelecido. Se os resultados do teste indicarem um nível inaceitável de erros, ajustes para colocá-lo como padrão. (EMERSON, 2016).
Esta ferramenta possibilita criar um esquema de teste; criar, executar uma rota de calibração. Entrar com os dados padrões de calibração; acessar o status, o histórico de calibração e acessar o relatório de agendamento de calibração.
Figura 18: Transmissor de Pressão, modelo 3051. Fonte: Emerson Process, 2014.
2.4.8
Transmissor de Pressão no AMS
O transmissor utilizado neste trabalho é o transmissor de pressão diferencial da Emerson, como na Figura 18.
2.4.8.1
Configuração
Com a janela Configure/Setup, pode-se escolher a unidade de engenharia. São elas: inH2O, bar, torr, inHg, mbar, atm, ftH2O, g/cm2, inH2O at 4 °C, mmH2O, kg/cm2, mmH2O at 4 °C, mmHg, Pa, psi, kPa.
2.4.8.1.2
Set output (Transfer function)
Figura 19: 4-20 mA HART raiz quadrada. Fonte: Emerson, 2012.
O 3051 possui duas configurações de saída: linear e raiz quadrada, como é possível observar na Figura 19. Como entrada se aproxima de zero, o 3051 comuta automaticamente a saída linear, a fim de assegurar uma saída mais suave e estável, perto zero.
Para a saída de 4-20 mA HART, a inclinação da curva é unitária de 0 a 0,6 por cento da entrada. Isto permite uma calibração precisa perto de zero. A partir de 0,6 por cento a 0,8 por cento, a inclinação da curva é igual a 42 para alcançar a transição de linear para raiz quadrada no ponto de transição.
2.4.8.1.3
Range
O comando valores de range define cada um dos valores analógicos do range inferior e superior (4 e 20 mA e 1 e 5 Vdc) para uma pressão. O range inferior equivale a 0% da faixa e o range superior representa 100% da faixa.
2.4.8.2
Damping
O comando "Damp" introduz um atraso no micro-processamento, que aumenta o tempo de resposta do transmissor; suavizando as variações nas leituras de saída causadas por alterações rápidas de entrada.
O amortecimento padrão é 0,4 segundos e pode ser configurado para qualquer um dos dez valores pré-configurados de amortecimento entre 0 e 30 segundos.
No AMS, é configurado ainda da aba Basic Setup.
2.4.8.2.1
Clonando os Dados de Configuração
O recurso de clonagem do AMS Device Manager pode ser utilizado para configurar vários transmissores 3051 da mesma forma. A clonagem envolve a configuração de um transmissor, salvando os dados de configuração, em seguida, enviar uma cópia dos dados para um transmissor separado, sendo importante que os transmissores “clonados” tenham a mesma versão do software do transmissor original.
2.4.8.3
Diagnósticos
O diagnóstico com o AMS verifica a condição de qualquer instrumento conectado, observando o status e se estendendo a diagnósticos preditivos.
2.4.8.3.1
Loop Test
O comando de loop test verifica a saída do transmissor, a integridade da malha, e a operações de quaisquer registadores ou dispositivos semelhantes instalados no circuito.
O AMS e ValveLink na versão 11.5 fornecem ao usuário duas formas distintas de comunicação com o Controlador de Válvula Digital 6200. Através da interface AMS padrão ou do ValveLink SNAP-ON. (EMERSON, 2010).
2.4.9.1
Interface AMS Padrão
Figura 20: Interface AMS padrão. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
A interface AMS, Figura 20, oferece um menu de fácil leitura e identificação para que o usuário possa acessar a maioria das funções e características do DVC. O AMS é um
software baseado em DD (dispositivo de descrição), desta forma, encontram-se disponíveis
todas as características e métodos e podem ser utilizada nos dispositivos. As configurações possíveis com um configurador HART de campo são as mesmas disponíveis nas telas do AMS. (EMERSON, 2010). Fornece um acesso mais rápido ao DVC e atividades de rotina,
calibração e assuntos de gerenciamento de tag. Para configurações mais minuciosas, tal como, caracterização de um cliente e configuração mais precisa de definição do usuário, a interface do ValveLink oferece mais opções detalhadas.
Utilizar o AMS, para calibração, envolve o gerenciamento da informação necessário para configurar um calibrador de criar definições de teste para os dispositivos, a realização de testes, a gravação do resultados e introduzi-los no banco de dados, e analisar os resultados.
A comparação com testes anteriores, com registros técnicos dos os resultados dos testes para cada dispositivo, compara com a definição de teste do dispositivo. Se os resultados do teste, comparado com os anteriores, estiverem fora da precisão requerida, o técnico faz os ajustes necessários, executa o teste novamente, e grava o novo padrão dos resultados do teste. Os resultados finais do ensaio são inseridos no banco de dados e se tornaram uma parte do dispositivo como histórico de calibração. (EMERSON, 2011)
2.4.10
ValveLink SNAP-ON
O ValveLink SNAP-ON, Figura 21, fornece ao usuário uma interface útil e de fácil utilização, e ainda fornece acesso a diversas rotinas poderosas de diagnóstico que não estão disponíveis diretamente pelo AMS.
Este SNAP-ON foi programado especificamente para o DVC, portanto ele pode comunicar, resultando em características ilimitadas. (EMERSON, 2010). Permite:
• Interface com um Configurador de Campo, permitindo a transferência automática de dados de calibragem entre o Configurador e AMS Device Manager.
• Rotas de calibração, para estabelecer grupos ordenados de dispositivos para a calibração.
• Pesquisa de tag para identificar dispositivos que necessitam de calibração e adicioná-los a uma rota
• Imprimir um certificado documentando calibração de um dispositivo, para aprovação
• Histórico de calibração e imprimir um relatório de resumo mostrando eventos de calibração de um dispositivo ao longo do tempo.
Figura 21: SNAP-ON ValveLink. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
Quando os diagnósticos do ValveLink forem executados, uma grande quantidade de dados é enviada para o computador. A integridade e a velocidade dos dados são elementos fundamentais e a capacidade do ValveLink em se comunicar diretamente com o DVC ajuda na velocidade da comunicação. (EMERSON, 2010).
É importante salientar que sempre que o ValveLink estiver aberto e em comunicação, não será possível ver os alertas do AMS ou executar outras funções do programa. Portanto, ele não deve ficar aberto desnecessariamente. Quando terminar com as funções do SNAP-ON, feche-o, para maximizar a comunicação do AMS. (EMERSON, 2010).
Figura 22: Diagnóstico ValveLink. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
É o método mais recomendado, para realizar tarefas de configuração mais minuciosa, e ele é necessário também para executar Diagnósticos de Escaneamento Dinâmico: assinatura de válvula, diagnósticos off-line e Diagnósticos de Desempenho: diagnósticos online, em tempo real e diagnósticos de desempenho. (EMERSON, 2010). Na Figura 22, observamos alguns dos diagnósticos mais importantes disponíveis no Configurador de Campo 475 e também no AMS.
3
ENSAIO TRANSMISSOR DE TEMPERATURA COM AMS DEVICE
MANAGER
3.1
NETWORK CONFIGURATION
Para conseguir acessar os instrumentos no programa, é necessário configurar a Network que e que os transmissores estão conectados. O AMS é capaz de encontrar automaticamente os instrumentos, mas a network deve ser configurada manualmente.
Para o ajuste no AMS, clique no Menu Iniciar, AMS Device Manager, Network
Configuration, Figura 23.
Figura 23: Network Configuration Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
Logo após irá abrir uma janela com a opção HART Modem, Figura 24. Nesta aplicação será escolhida esta opção pois é o nosso meio de acessar a rede HART, utilizando o Viator.
E por fim a janela Connection, onde a velocidade deve ser escolhida para 38400. A COM Port deve ser selecionada de acordo com a porta USB que foi conectado o Viator. Ela está disponível no Painel de Controle do Windows, Gerenciador de Dispositivos e Controladores USB, Figura 25.
Figura 24: HART Modem.
Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
Figura 25: Connection.
3.2
EQUIPAMENTOS
Para a prática do ensaio em laboratório foram imprescindíveis os seguintes equipamentos:
• Transmissor de Pressão Rosemount, modelo 3051;
• Transmissor de Temperatura Rosemount, modelo 3144;
• Válvula de Controle do tipo borboleta da FISHER, modelo CL 150-600/1200 psi, 837CV;
• Configurador HART FIELDVUE DVC6200 SIS da FISHER;
• Regulador de pressão FISHER 67CFR – 600 com alimentação máxima de 250 psi.
• Viator USB Hart;
• Fonte de tensão contínua;
• Fonte de ar comprimido;
• Cabos banana-jacaré;
• Mangueiras pneumáticas.
Figura 26: Caixa de Terminais Transmissores Conexão HART Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
3.3
MONTAGEM
Primeiramente a fonte de tensão deve estar regulada em 24Vcc. Para ter acesso a todos os instrumentos, é necessário conectá-los em paralelo, ligação chamada de multidrop. Os terminais – do LOOP na caixa de terminais dos transmissores e do controlador devem ser interligados e conectados no terminal negativo da fonte. Os terminais + do LOOP devem estar em série com um resistor de 250 ohms e por fim conectado na saída positiva da fonte, como na Figura 26.
Os terminais do Viator deve ser conectado em paralelo com o resistor. Aqui a polaridade não influencia na comunicação. Por fim, o Viator deve ser conectado no USB do computador.
É importante enfatizar que a conexão pneumática da válvula deve ser feita para que a prática funcione corretamente.
A bancada montada para o teste é representada na Figura 27.
Com a conexão devidamente funcionando, acessar o AMS Device Manager. A Figura 28 apresenta a tela inicial do software.
Figura 27: Bancada de Comunicação Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
Figura 28: Conectar ao AMS
Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
3.4
CONFIGURAÇÃO
As configurações básicas para o transmissor de temperatura, Figura 29, são:
Figura 29: Configure Setup Temperatura. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
3.4.1
Unidades de Temperatura
3.4.2
Tipo e Conexões
Para nossa aplicação a entrada é o sensor 2 fios, Pt-100.
3.4.3
Unidades de Saída
A unidade de saída é 4-20 mA.
3.5
CALIBRAÇÃO
Figura 30: Analog output trim.
Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
Calibração de um dispositivo consiste em testar o mesmo e comparar os resultados do teste com um padrão estabelecido. Se os resultados do teste indicarem um nível inaceitável de erros, ajustes para colocá-lo como padrão. (EMERSON, 2015).
Esta ferramenta possibilita criar um esquema de teste; criar, executar uma rota de calibração. Entrar com os dados padrões de calibração; acessar o status, o histórico de calibração e acessar o relatório de agendamento de calibração.
3.5.1
Analog Output Trim
A Analog output trim permite que você ajuste a saída de corrente do transmissor no 4 a 20 mA. Este comando ajusta a conversão do digital para analógico, Figura 30.
3.5.2
Digital to Analog Trim
Para o ajuste no AMS, clique com o botão direito no dispositivo e selecione
Calibrate e em seguida D/A Trim no menu.
1. Mude o controle da malha para manual. 2. Conecte a referência e clique em Next.
3. Clique em Next na tela Setting fld dev output to 4 mA (1 Vdc).
4. Coloque o valor de leitura do medidor de referência na tela Enter meter value.
5. Selecione Yes, se o valor de referência for igual ao valor ao valor mostrado no transmissor. Se não for clique em NO. Se Yes, vai para o Passo 6, se não, para o Passo 4.
6. Avance na tela Setting fld dev output to 20 mA (5 Vdc).
7. Repita o Passo 4 e 5 até que o valor medido na referência seja igual ao valor do transmissor.
3.5.3
Ajuste Digital
Clique com o direito sobre o dispositivo e selecione Calibrate. 1. Mude o controle para manual.
2. Selecione Change para modificar a escala. 3. Ajuste o valor de saída do range inferior. 4. Ajuste o valor de saída do range superior.
5. Clique em Next para continuar com o ajuste. 6. Conecte o medidor de referência.
7. Prossiga na tela Setting fld dev output to 4 mA.
8. Grave o valor atual do medidor de referência e use-o na tela Enter meter value.
9. Clique em Yes se o valor for do medidor de referência for igual a saída. Se não for, clique em No. Se clicou em Yes, siga pra o Passo 10, se em No, repita o passo 8. 10. Prossiga pela tela Setting fld dev output to 20 mA.
11. Repita Os passos 8 e 9 até que os valores de saída estejam iguais ao do medidor de referência.
3.5.4
Restaurar o Ajuste de Fábrica
O comando Recall Factory Trim - Analog Output permite a restauração das configurações de fábrica do Output Trim. Este comando só está disponível com 4-20 mA. Clique com o botão direito no dispositivo e selecione Calibrate, no Recall Factory Trim.
1. Coloque o controle da malha para manual.
2. Selecione ajuste de saída analógica no menu Trim to recall e clique Next. 3. Confirme que a restauração dos valores de ajuste.
3.5.5
Sensor Trim
A configuração do sensor deve ser feita apenas nos valores de range máximo e mínimo, sendo o zero trim apenas para instrumentos em que o sensor foi modificado.
3.5.6
Zero Trim
A configuração do zero trim volta o transmissor para os valores de fábrica. Ele deve ser realizado apenas quando o sensor for trocado do instrumento. (EMERSON, 2012)
Ajuste do sensor usando o sensor padrão. As duas funções do ajuste alteram a interpretação do sinal de entrada do transmissor.
2. Clique em Next para reconhecer o aviso.
3. Clique em Next após escolher o sensor de pressão apropriado. 4. Volte o controle da malha para automático.
Use uma fonte de pressão que seja pelo menos quatro vezes mais precisa que o transmissor, e permitir eu a pressão se estabilize por 10 segundos antes de entrar com qualquer outro valor. (EMERSON, 2012).
3.5.7
Mensagem de Segurança
Os procedimentos e instruções desta seção podem exigir precauções especiais para garantir a segurança dos profissionais que efetuam as operações. As mensagens de segurança são indicadas por um símbolo de atenção.
3.6
DIAGNÓSTICOS
Nessa seção serão explicados os passos para realizar alguns dos diagnósticos disponíveis para transmissores de temperatura.
As funções de são principalmente para uso após a instalação de campo. O recurso de teste do transmissor é projetado para verificar se o transmissor está operando corretamente, e pode ser realizada quer na bancada ou no campo. O recurso Loop Teste é projetado para verificar os fios do circuito de saída do transmissor, e só deve ser realizado após a instalação do transmissor.
3.6.1
Loop Test
O comando de teste de loop verifica a saída do transmissor, a integridade do circuito, e A operações de quaisquer registadores ou dispositivos semelhantes instalados no circuito.
Clique com o botão direito no dispositivo e selecione Diagnostics and Test, em seguida, o Loop Test do menu:
1. Para a saída de 4-20 mA HART, conecte um medidor de referência ao transmissor por um ou outro conectando o medidor aos terminais de teste no bloco de terminais, ou manobras a potência do transmissor através do medidor em algum ponto no circuito. 2. Clique em Next depois de definir a malha para manual.
3. Selecione o nível de saída analógica desejado. Clique em Next.
4. Clique em Next para verificar se a saída está sendo definido para o nível desejado. 5. Verifique se o medidor de referência exibe o valor de saída comandada: se os valores
coincidirem, o transmissor e o loop são configurados e funcionando adequadamente. Se os valores não coincidem, o contador pode estar ligado ao circuito errado, pode haver uma falha na fiação ou da fonte de alimentação, o transmissor pode precisar a que a medição da saída seja fixada no zero correspondente à altitude, ou o medidor de referência pode estar com defeito.
6. Depois de completar o procedimento de teste, o visor retorna à tela Loop Test para escolher outro valor de saída ou para terminar.
7. Selecione End e clique em Avançar para finalizar o teste.
8. Selecione Avançar para confirmar o loop pode ser devolvido ao controle automático. 9. Clique em Concluir para confirmar o método é completa
4
ENSAIO TRANSMISSOR DE PRESSÃO COM AMS DEVICE
MANAGER
4.1
CONFIGURAÇÃO
4.1.1
Identification
Clique com o botão direito no dispositivo e selecione Configuration Properties do menu, como na Figura 31.
1. Na guia Local Display, localize Meter Type. Selecione as opções desejadas para atender às suas necessidades de aplicativos, clique em Apply.
2. Uma Aplicar tela de modificação dos parâmetros aparecer digite informações desejadas e clique em OK.
Figura 31: Local Display Pressão Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.
