Introdução à Automação. Domínios de aplicação. Exemplos de aplicação. Domótica. Introdução à Automação. Exemplos de Aplicações

Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações

Introdução à Automação

Exemplos de Aplicações

Armando Sousa, asousa@fe.up.pt, Professor Auxiliar, FEUP-DEEC

&

José António Faria, jfaria@fe.up.pt, Professor Auxiliar, FEUP-DEIG

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Introdução à Automação

A Automação reúne um conjunto muito vasto de tecnologias, sistemas e métodos que tem por objectivo comum automatização* total ou parcial a operação de máquinas, processos, instalações etc.

* isto é, a execução sem intervenção humana.

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Domínios de aplicação

Alguns dos principais domínios de aplicação dos sistemas de automação (onde émuito provável que os futuros engenheiros de Automação e Energia da FEUP venham a trabalhar) são os seguintes:

Sistemas de produção industriais (fábricas)

Sistemas eléctricos de energia

Domótica (edifícios inteligentes)

Sistemas de transporte e de controlo de tráfego

Electrónica automóvel

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Sistemas transporte Sistemas eléctricos de energia Domótica, edifícios inteligentes Sistemas de produção industriais

Exemplos de aplicação

De seguida, serão apresentados vários exemplos de relativos a cada um destes grandes domínios de aplicação dos sistemas de automação:

Domótica

Sistemas de Eléctricos de Energia

(supervisão e comando da distribuição, produção, etc.)

Sistemas de Transportes (ex: Metro do Porto)

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Domótica

A domótica consiste na aplicação das tecnologias da automação à gestão e controlo dos edifícios (edifícios inteligentes) e às habitações (casas inteligentes)

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Domótica | Funcionalidades

AVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado)

Gestão de energia

Iluminação

Detecção de incêndios

Vigilância e detecção de intrusos

Controlo de acessos

Elevadores

Parque estacionamento

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AVAC Controlo de acessos Iluminação Detecção de incêndios Sistemas de Supervisão Interface com o operador

Domótica | Exemplo

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Domótica | Vantagens

Poupança de energia

Maior conforto

Maior flexibilidade

Maior facilidade de gestão e manutenção

Edifícios inteligentes | Exemplo 1

O sistema de gestão de um edifício inteligente é composto por vários

subsistemas que interactuam entre si.

Edifícios inteligentes | Exemplo 1

Considere-se o seguinte exemplo:

Um dado funcionário F organizar uma reunião onde estarão presentes várias pessoas, internas e externas ao edifício.

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Edifícios inteligentes | Exemplo 1

Recorrendo ao módulo reservas do sistema de informação:

 F reserva uma sala que esteja livre no dia e hora pretendidos e adequada

ao número de participantes.

regista o nome dos participantes.

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Edifícios inteligentes | Exemplo 1

A lista de participantes é enviada àportaria, juntamente com o local da reunião.

Simultaneamente é enviado ao sistema de controlo de acessosa informação necessária para que os participantes internos tenham acesso à sala de reuniões.

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Edifícios inteligentes | Exemplo 1

Algum tempo antes do início da reunião, o sistema AVAC inicia a climatização da sala, ajustando o fluxo ao número de pessoas presente.

A chegada da primeira pessoa (detectada pelo sistema de controlo de acessos) desencadeará a activação da iluminação.

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Edifícios inteligentes | Exemplo 2

O docente da FEUP, através do módulo Gestão de Laboratóriosdo SiFEUP, registo o pedido de autorização de acesso ao laboratório Lpor parte dos alunos da disciplina D.

Esse pedido é encaminhado automaticamente para o

Responsável do laboratório L que recebe uma notificação pedindo-lhe para confirmar a autorização.

Uma vez concedida a autorização, essa informação é registada na base de dados do sistema de controlo de acessos.

…

Edifícios inteligentes | Exemplo 2

…

Quando um aluno passar o cartão no terminal da portado edifício, ou no terminal da porta do laboratório, é efectuada uma consulta à base de dadose, no caso ter permissão de acesso, o trinco da porta abre

automaticamente.

Por seu lado, os Seguranças, ao efectuarem as rondas, podem verificar, por consulta ao SiFEUP, se os alunos presentes nos vários laboratórios tem autorização para lá se estar.

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Sistemas eléctricos de energia

gestão global da rede eléctrica (isto é, o “despacho”)

supervisão e controlo remoto de centrais de produção, subestações, …

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Supervisão e controlo de Subestações

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Centros de Supervisão e Controlo

Os primeiros centros de supervisão e controlo apareceram na década de 70.

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Centros de Controlo

Cada centro controlava apenas uma unidade (uma central hidroeléctrica, por exemplo)

Todos os dispositivos de controlo (amperímetros, voltímetros,

disjuntores, seccionadores, etc.) eram “cablados” directamente

para o centro de controlo.

Centros de Controlo

os painéis de controlo foram substituídos por terminais de computador.

Um único centro passou a controlar múltiplas unidades interligadas através de redes de comunicação.

Sistemas de Supervisão e Controlo

Os Sistemas de Supervisão e Controlo:

Apresentam aos operadores o estado actual das instalações, incluindo os alarmes.

Permitem enviar comandos para unidades remotas.

Registam os dados em bases de dados e permitem analisar tendências de evolução.

Comunicam e trocam dados com outros centros de controlo.

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Centros de Controlo

É o caso do Centro de Controlo da EDP que, situado na Régua, controla todas as centrais hidroeléctricas do rio Douro.

Através do seu sistema de supervisão e controlo (desenvolvido pela Efacec), é possível …

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Centro de Controlo da Régua

… conhecer o estado das bacias hidrológicas do rio Douro, …

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Centro de Controlo da Régua

... arrancar remotamente qualquer descarregador das barragens, ...

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Centros de Controlo da Régua

… bem como arrancar qualquer um dos grupos electrogeradores.

Energia renováveis

Ainda dentro dos sistemas eléctricos de energia, as energias renováveis e, em particular a energia eólica, são outro domínio de aplicação da automação em grande crescimento.

Energia eólica

Diâmetro do rotor: 72 m Altura da torre: 68 m

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Energia eólica

Os aerogeradores são equipamentos de grandes dimensões,

Cujos transporte e montagem constituem, só por si, um problema de engenharia muito complexo.

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Energia Eólica

Através dos sistemas de automação, é possível conhecer e controlar remotamente o estado de cada aerogerador (velocidade do vento, potência, …)

…

Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações

Energia Eólica

… e mesmo o estado interno das respectivas turbinas, bem como controlar o seu arranque e paragem.

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Sistemas de transportes

No domínio dos transporte, os sistemas de automação aparecem:

tanto ao nível dos sistemas embarcados nos veículos

como ao nível de gestão global da rede de transportes.

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Sistemas automáticos embarcados nos veículos

Terminal do Condutor Unidade Central de Controlo DU TCU DU TCU VCU Ligação rádio Travões Sinalização Controlo de Tracção Diagnóstico Gestão de Energia VCU Fontes de alimentação de potência

Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações Aplicações:

“tradicionais”: janelas, bancos radio

recentes: ABS, “brake-by-wire”, “steer-by-wire”

Sistemas embarcados | electrónica automóvel

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Electrónica automóvel | Alguns dados

A electrónica representa, actualmente, cerca de 20% dos custos totais de produção automóvel, com tendência para aumentar.

Um automóvel da gama média/alta pode conter cerca de 20 microprocessadores (controlo vidros, motor, ar condicionado, travões, …).

O comprimento total das cablagens no interior de um automóvel é de vários quilómetros.

Gestão de redes de transportes

Metro do Porto | Sala de controlo

Na sala de controlo central do Metro do Porto: …

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Metro do Porto | Sala de controlo central

… o movimento dos veículos é acompanhado em tempo real , …

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Metro do Porto | Sala de controlo central

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Metro do Porto | Sala de controlo central

… está instalado um sistema de supervisão e controlo dos sistemas auxilares das estações (escadas rolantes, AVAC, iluminação, …) e dos sistemas de alimentação eléctrica

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Metro do Porto | Módulos do sistema SCADA*

SCADA* Estações Subterraneas Estações de Superficie Sub-Estações Passagem de Nivel • Bilhetica •CCTV •Sonorização •Informação ao publico •Distribuição de horarios •Telefones •Detecção de incendio •Ventilação •Ascensores •Escadas rolantes •Bilhética •CCTV •Sonorização •Informação ao publico •Distribuição de horarios •Telefone •Detecção de incendio •Comandos de energia •Supervisão •Detecção de incêncdio •Ventilação • P.N. •Telefone

* Supervision, Control And Data Acquisition

Sistema Central Estação de Trabalho Financeira Estação de Trabalho Operação/Tráfego X.25 X.25 LAN/WAN Estação de Trabalho Manutenção SIBS Concentrador Concentrador ... Portátil de Controlo e Venda MVB RS232 ... L A N Sistema Transmissão Metro do Porto ... ... RDIS Router ... L A N PCGB ... Estação de Personalização de cartões

Como é sabido, o Metro do Porto também dispõe de um sistema inovador de bilhética integrado.

Metro | Bilhética

STCP | Sistema de Controlo de Tráfego

Os Serviços de Transporte Colectivos do Porto também dispõem de um sistema de controlo centralizado das viaturas.

Através desse sistema são controlados perto de 500 autocarros.

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STCP | Sala de controlo

Imagens das câmeras de tráfego

da CMP Alarmes; Informações sobre dos Veículos; etc...

Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações Unidades embarcadas em cada viatura Comunicação por satélite para localização GPS Comunicação com a Central por GSM Terminais dos operadores com microfone para comunicação directa com os motoristas Servidores informáticos

STCP | Arquitectura do sistema

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Sistemas de produção industriais

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Sistemas de produção industriais

Outro domínio fundamental de aplicação dos sistemas de automação são as instalações fabris, tanto na indústria de processo como na indústria de manufactura.

De seguida são apresentados dois exemplos relativos:

à Refinaria do Porto (indústria de processo)

ao Centro de CIM da FEUP (indústria de manufactura)

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Refinaria do Porto | Supervisão do Circuito de Petróleo Bruto

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Refinaria do Porto | Gestão das Emissões para a Atmosfera

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Automação de sistemas de produção

A automação de sistemas de produção

complexos

…

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Automação de sistemas de produção

… pode incidir sobre:

o armazenamentode materiais,

o transportede materiais entre postos de trabalho dentro da fábrica ou

a transformaçãode materiais (corte, montagem, soldadura, …)

Automação de sistemas de produção

De seguida serão apresentados vários exemplos de tecnologias e sistemas característicos da automação industrial.

No final será analisado com algum detalhe o sistema de CIM (Computer Integrated Manfacturing) da FEUP.

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Armazém automático

da fábrica Milaneza