SISTEMAS SUPERVISÓRIOS
I – Ementa
Sistemas de automação, Telemedição e telecomando,
Sistemas Supervisórios SCADA, Planejamento de Sistemas
Supervisórios.
II – Objetivos
Conhecer as estruturas lógicas e físicas de um sistema de
supervisão SCADA. Desenvolver e implantar sistemas para
controle e monitoração de processos industriais.
SISTEMAS SUPERVISÓRIOS
III - Conteúdo Programático
1.Sistemas de Automação (revisão):
Arquitetura e principais funções dos sistemas de automação.
Exemplos de sistemas de automação de processos
industriais contínuos trabalhando com variáveis analógicas e
digitais.
2. Sistemas de Telemedição e Telecomando:
Blocos Básicos e Funções.
Equipamentos para telemedição e telecomando.
SISTEMAS SUPERVISÓRIOS
3. Sistemas Supervisórios:
Introdução ao conceito de sistemas supervisórios.
Blocos e funções.
Interface Homem-Máquina (IHM).
Exemplos de funcionamento.
SISTEMAS SUPERVISÓRIOS
4. Planejamento de Sistemas Supervisórios:
Entendimento do processo.
Variáveis.
Planejamento da base de dados.
Desenvolvimento de telas (gráficos e formulários).
Gráficos de tendências.
Alarmes.
Relatórios e sistemas de segurança.
Padrão industrial de desenvolvimento.
SISTEMAS SUPERVISÓRIOS
IV - Bibliografia Básica:
CASTRUCCI, P. L.; MORAES, C. C. Engenharia de
Automaçao Industrial. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC 2007.
SILVEIRA,P. R. & SANTOS, W. E. Automação: controle
discreto. 7. ed. São Paulo, Érica, 2005.
NATALE, F. Automação Industrial. São Paulo:Érica,
SISTEMAS SUPERVISÓRIOS
V - Bibliografia Complementar:
FRANCHI, C.M. & CAMARGO, V. L. A. Controladores lógicos
programáveis - sistemas discretos, São Paulo, Érica, 2008.
ALBUQUERQUE, P. U. B.; ALEXANDRIA, A. R. Redes
Industriais. São Paulo, Ensino Profissional, 2007.
COSTA, L. A. Especificando sistemas de automação industrial.
Biblioteca 24 horas, 2011.
ALVES, J. L. L. Instrumentação, controle e automação de
processos. Rio de Janeiro, LTC 2005
.
MACINTYRE, A. J. Equipamentos industriais e de processos.
Rio de Janeiro, LTC, 2008.
1. SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO - REVISÃO
Objetivos
Significado e conceitos “chave”.
Histórico.
Evolução da automação.
Exemplos de CLPs.
Estrutura básica de um CLP.
Conceitos “chave”:
Substituição do trabalho humano.
Aumentar a eficiência / maximizar resultados.
Menor consumo de energia.
Melhores condições de trabalho / segurança (humana e material).
1. SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO - REVISÃO
Quando era necessário mudar o comportamento do sistema (devido à
mudança no modelo de carro produzido, por exemplo) era necessário sucatear todo o sistema e começar a fazer tudo do zero novamente o que custava meses de trabalho.
Ao lado Abaixo uma foto
de um painel de relés de controle de um elevador.
Evolução: A eletrônica e os processadores.
Com o advento da eletrônica e com o aperfeiçoamento das
técnicas e sistemas de medição e controle (instrumentação
eletrônica) em meados da década de 50, as indústrias
começaram a trabalhar com equipamentos de controle ou
comando numérico, e o conceito de distribuição de salas de
controle começou a ser difundido. Ressalta-se que em 1947,
Willian Shockley, John Barden e Walter Brattain descobriram o
transistor, que é um componente eletrônico utilizado aos bilhões
nos processadores modernos.
Willian Shockley e seus colegas durante a invenção do transistor:
1. SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO - REVISÃO
William Bradford Shockley Jr. Americano, físico e inventor.
Juntamente com John Bardeen e Walter Houser Brattain, Willian foi co-inventor do transistor e por isto eles receberam o prêmio Nobel de física no ano de 1956.
Com o aperfeiçoamento da eletrônica surgiram os primeiros computadores industriais, que começaram a ser utilizados na indústria a partir de 1961, quando também surgiram os primeiros robôs industriais .
A partir daí, o crescimento dos sistemas de controle e a modernização dos equipamentos atingiu uma velocidade espantosa, com o surgimento dos mini e micro-computadores, que ampliaram as possibilidades, passando a ser empregados em diversos ramos da atividade industrial.
Os micro-processadores podem tomar decisões de controle de uma máquina como ligá-la, desligá-la, movimentá-la, sinalizar defeitos e até gerar relatórios operacionais. Dentro deste conceito, surgiram micro-computadores desenvolvidos especialmente para efetuar operações e controles lógicos sobre os equipamentos com possibilidade de reprogramação de suas funções.
Este micro-computador especial foi chamado de PLC (Programmable Logic Controller) ou em português, CLP (Controlador Lógico Programável). O PLC é um equipamento definido pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) como: "Equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais.“
Alguns micro-processadores mais dedicados são também chamados de micro-controladores, exemplos: 8031, 8031C e 8032 da Intel (entre outros tantos....).
1. SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO - REVISÃO
No princípio, os primeiros CLPs comercializados possuíam memórias de 1 a 4K e sua estrutura era formada por uma placa processadora e uma memória.
Como o MODICON era um aparelho eletrônico, e não eletro-mecânico, se adaptou perfeitamente aos requisitos da GM, e muitos outro fabricantes que também utilizaram o equipamento. Com menos cabos, problemas mais simples e de fácil programação, a tecnologia do CLP foi rapidamente aprimorada e assimilada.
Por volta de 1971 a General Eletric® desenvolveu o primeiro controlador programável, o PC-45, por sua vez a Omron® apresenta o SYSMAC e em 1974 a Allen Bradley® registra a patente para o Programable Logic Controller (PLC).
Na década de 70, nasce o PLC!
Evolução: Tipos de sistema de programação.
Podemos didaticamente dividir os CLPs de acordo com o sistema de programação por ele utilizado:
1ª Geração: Os CLPs de primeira geração se caracterizam pela
programação intimamente ligada ao hardware do equipamento. A linguagem utilizada era o Assembly que variava de acordo com o processador utilizado no projeto do CLP, ou seja, para poder programar era necessário conhecer a eletrônica do projeto do CLP. Assim a tarefa de programação era desenvolvida por uma equipe técnica altamente qualificada, gravando-se o programa em memória
EPROM, sendo realizada normalmente no laboratório junto com a construção do CLP.
1. SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO - REVISÃO
2ª Geração: Aparecem as primeiras “Linguagens de Programação”
não tão dependentes do hardware do equipamento, possíveis pela inclusão de um “Programa Monitor “ no CLP, o qual converte (no jargão técnico, “compila”), as instruções do programa, verifica o estado das entradas, compara com as instruções do programa do usuário e altera o estados das saídas.
Os Terminais de Programação (ou maletas, como eram conhecidas) eram na verdade programadores de memória EPROM. As memórias depois de programadas eram colocadas no CLP para que o programa do usuário fosse executado.
3ª Geração: Os CLPs passam a ter uma Entrada de Programação,
onde um Teclado ou Programador Portátil é conectado, podendo alterar, apagar, gravar o programa do usuário, além de realizar testes (Debug) no equipamento e no programa. A estrutura física também sofre alterações sendo a tendência para os Sistemas Modulares com Bastidores ou Racks.
4ª Geração: Com a popularização e a diminuição dos preços dos
micro-computadores (normalmente clones do IBM PC), os CLPs passaram a incluir uma entrada para a comunicação serial. Com o auxílio dos micro-computadores a tarefa de programação passou a ser realizada nestes. As vantagens eram a utilização de várias representações das linguagens, possibilidade de simulações e testes, treinamento e ajuda por parte do software de programação, possibilidade de armazenamento de vários programas no micro, etc.
1. SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO - REVISÃO
5ª Geração: Atualmente existe uma preocupação em padronizar os
protocolos de comunicação para os CLPs de modo a proporcionar que o equipamento de um fabricante “converse” com o equipamento de outro fabricante, não só CLPs, como Controladores de Processos,
Sistemas Supervisórios, Redes Internas de Comunicação, entre outros..., proporcionando uma maios integração a fim de facilitar a automação, gerenciamento e desenvolvimento de plantas industriais mais flexíveis e normalizadas.
Existem fundações mundiais para o estabelecimento de normas e protocolos de comunicação. A grande dificuldade tem sido uma padronização por parte dos diversos fabricantes na medida em que as tecnologias avançam rapidamente e cada vez mais função especiais são desenvolvidas para aplicações específicas.
ESTRUTURA DE UM CLP
Fonte
CPU
Cartões de entrada
Digitais (AC / DC, contadores)
Analógicos (Tensão / Corrente)
Cartões de saída
Digitais (AC / DC)
Analógicos (Tensão / Corrente)
Cartões de comunicação
RS 232-C, 485
Ethernet
Fibra ótica
Interface homem-máquina (IHM)
Terminais de programação
EXEMPLOS TOPOLOGIA APLICAÇÃO CLP
EXEMPLOS TOPOLOGIA APLICAÇÃO CLP
OBJETIVOS DOS SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO
INDUSTRIAL
Monitoração;
Acionamento;
Controle;
Leitura de sinais de campo (instrumentação);
Prevenção;
Sinalização;
Limitação (PID);
Conformidade / Precisão;
Velocidade;
EXEMPLOS PRÁTICOS DE AUTOMAÇÃO
Controle de esteiras, elevadores;
Controle de processos;
Automatização de tornos / CNCs / Injetoras;
Automação Predial;
Automação Industrial / Robótica;
Siderurgia;
Terminais de Abastecimento de combustível;
Controle de consumo de energia;
ETA, ETE.
OUTROS TIPOS DE AUTOMAÇÃO
É importante lembrar que a evolução da eletrônica e dos
processadores permitiu a expansão da automação em
outras áreas além da industrial. Na tabela abaixo estão
elencados alguns exemplos a título de referência:
O FUTUDO DA AUTOMAÇÃO
Primeiro Desafio: Formação Técnica de Profissionais e Educação da
Sociedade quanto à Evolução Tecnológica Proporcionada pela Automação;
Segundo Desafio: Segurança e Confiabilidade em Sistemas Críticos;
Terceiro Desafio: Otimização de Informações, no Sentido de
Fornecer uma Interface Homem Máquina Apropriada;
Quarto Desafio: Reconhecimento de Padrões;
Quinto Desafio: Identificação de Falhas em Sistemas de Automação;
O FUTUDO DA AUTOMAÇÃO
Sexto Desafio: Comunicação Segura entre Dispositivos
Heterogêneos;
Sétimo Desafio: Sistemas de Automação Residencial;
Oitavo Desafio: Gerência de Informações de Tempo Real;
Nono Desafio: Aplicações na Área de Medicina;
Décimo Desafio: Impactos Sociais e Ambientes Gerados pela
