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SUPERVISORIOS - Aula-1 - Supervisorios

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Academic year: 2021

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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.

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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.

(3)

SISTEMAS SUPERVISÓRIOS

3. Sistemas Supervisórios:

Introdução ao conceito de sistemas supervisórios.

Blocos e funções.

Interface Homem-Máquina (IHM).

Exemplos de funcionamento.

(4)

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.

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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,

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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.

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1. SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO - REVISÃO

Objetivos

Significado e conceitos “chave”.

Histórico.

Evolução da automação.

Exemplos de CLPs.

Estrutura básica de um CLP.

(8)

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

(9)

 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.

(10)

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

(11)

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.

(12)

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

(13)

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!

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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

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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.

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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

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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.

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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)

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Cartões de comunicação

RS 232-C, 485

Ethernet

Fibra ótica

Interface homem-máquina (IHM)

Terminais de programação

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EXEMPLOS TOPOLOGIA APLICAÇÃO CLP

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EXEMPLOS TOPOLOGIA APLICAÇÃO CLP

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OBJETIVOS DOS SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO

INDUSTRIAL

Monitoração;

Acionamento;

Controle;

Leitura de sinais de campo (instrumentação);

Prevenção;

Sinalização;

Limitação (PID);

Conformidade / Precisão;

Velocidade;

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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.

(25)

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:

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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;

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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

Referências

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ter se passado tão lentamente como muda uma montanha, aos nossos olhos eternamente parada e cujas mudanças só são percebidas pelos olhos de Deus” (DOURADO, 1999, p.