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6o MÓDULO

Revisão 3 – JANEIRO/2009

CONCEITOS BÁSICOS2
HIERARQUIA DOS SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO2
ESTAÇÕES DE UM SISTEMA SCADA6
COMPONENTES LÓGICOS DE UM SISTEMA SCADA7
OS OBJETOS DE UM SUPERVISÓRIO15
COMPONENTES FÍSICOS DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO21
MODOS DE COMUNICAÇÃO2
ARQUITETURAS DE SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO30
REDES DE CAMPO40
LABORATÓRIO PARA CONFIGURAÇÃO DE SUPERVISÓRIO INDUSOFT43
ETAPA 1. CRIAR UM NOVO PROJETO43
ETAPA 2. CRIAR TAGS NA BASE DE DADOS “DATABASE”4
ETAPA 3. CRIAR TELAS NO PROJETO45
VALORES DE PROCESSO64
ETAPA 5. CRIAR E CONFIGURAR GRUPOS DE ALARMES (ALARMS GROUP)6
ETAPA 6. CRIAR E CONFIGUR TELA DE ALARM ON-LINE69
SCREEN)72
ETAPA 8. CRIAR E CONFIGURAR TELA DE TREND7
CALENDAR E CHANGE82
ETAPA 10. CRIAR E CONFIGURAR UMA TELA TREND HISTORY84
1º. LABORATÓRIO PARA CONFIGURAÇÃO DE SISTEMA YOKOGAWA VDS8
ETAPA 1. CONFIGURAÇÃO DE HARDWARE8
ETAPA 2. CRIAÇÃO DA APLICAÇÃO DE CONTROLE (PROGRAMA DO CLP)90
ETAPA 3. CONFIGURAÇÃO DO OBJECT BUILDER100
ETAPA 4. CRIAÇÃO DE JANELA GRÁFICA NO GRAPHICS DESIGNER104
ETAPA 5. CRIAÇÃO DE TELAS HTML UTILIZANDO O “HMI DEPLOYMENT TOOL”107
ETAPA 6. VISUALIZANDO OS GRÁFICOS DE OPERAÇÃO108
2ª. LABORATÓRIO PARA CONFIGURAÇÃO DE SISTEMA YOKOGAWA VDS109
ETAPA 1. CONFIGURAÇÃO DE HARDWARE109
ETAPA 2. CRIAÇÃO DA APLICAÇÃO DE CONTROLE (PROGRAMA DO CLP)109
ETAPA 3. CONFIGURAÇÃO DO OBJECT BUILDER116
ETAPA 4. CRIAÇÃO DE JANELA GRÁFICA NO GRAPHICS DESIGNER119
ETAPA 5. CRIAÇÃO DE TELAS HTML UTILIZANDO O “HMI DEPLOYMENT TOOL”122
ETAPA 6. VISUALIZANDO OS GRÁFICOS DE OPERAÇÃO123
3ª. LABORATÓRIO PARA CONFIGURAÇÃO DE SISTEMA YOKOGAWA VDS124
ETAPA 1. CONFIGURAÇÃO DE HARDWARE124
ETAPA 2. CRIAÇÃO DA APLICAÇÃO DE CONTROLE (PROGRAMA DO CLP)124
ETAPA 3. CONFIGURAÇÃO DO OBJECT BUILDER129
ETAPA 4. CRIAÇÃO DE JANELA GRÁFICA NO GRAPHICS DESIGNER134
ETAPA 5. CRIAÇÃO DE TELAS HTML UTILIZANDO O “HMI DEPLOYMENT TOOL”138

SUMÁRIO ETAPA 4. CONFIGURAR UMA PLANILHA MATEMÁTICA (MATH WORKSHEET) PARA SIMULAR ETAPA 7. CRIAR E CONFIGURAR TELA DE HISTÓRICO DE ALARMES (HISTORICAL ALARM ETAPA 9. CONFIGURAR UMA PLANILHA SCHEDULER PARA O USO DOS EVENTOS CLOCK, ETAPA 6. VISUALIZANDO OS GRÁFICOS DE OPERAÇÃO...................................................................139

2Prof. Marcelo Saraiva Coelho

Os sistemas supervisórios permitem que sejam monitoradas e rastreadas informações de um processo produtivo ou instalação física. Tais informações são coletadas através de equipamentos de aquisição de dados e, em seguida, manipulados, analisados, armazenados e, posteriormente, apresentados ao usuário. Estes sistemas também são chamados de SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition).

Os primeiros sistemas SCADA, basicamente telemétricos, permitiam informar periodicamente o estado corrente do processo industrial, monitorando sinais representativos de medidas e estados de dispositivos, através de painéis de lâmpadas e indicadores.

Atualmente, os sistemas de automação industrial utilizam tecnologias de computação e comunicação para automatizar a monitoração e controle dos processos industriais, efetuando coleta de dados em ambientes complexos, eventualmente dispersos geograficamente, e a respectiva apresentação de modo amigável para o operador, com recursos gráficos elaborados (interfaces homem-máquina) e conteúdo multimídia.

Para permitir isso, os sistemas SCADA identificam todas as variáveis numéricas ou alfanuméricas envolvidas na aplicação através de tags, podendo executar funções computacionais (operações matemáticas, lógicas, com vetores ou strings, etc) ou representar pontos de entrada/saída de dados do processo que está sendo controlado. Neste caso, correspondem às variáveis do processo real (ex: temperatura, nível, vazão etc), se comportando como a ligação entre o controlador e o sistema. É com base nos valores das tags que os dados coletados são apresentados ao usuário.

Os sistemas SCADA podem também verificar condições de alarmes, identificadas quando o valor da tag ultrapassa uma faixa ou condição pré- estabelecida, sendo possível programar a gravação de registros em Bancos de Dados, ativação de som, mensagem, mudança de cores, envio de mensagens por pager, e-mail, celular, etc.

A partir do momento em que a monitoração e o controle de um processo são feitos com a ajuda de um sistema supervisório, o processamento das variáveis de campo é mais rápido e eficiente. Qualquer evento imprevisto no processo é rapidamente detectado e mudanças nos set-points são imediatamente providenciadas pelo sistema supervisório, no sentido de normalizar a situação. Ao operador fica a incumbência de acompanhar o processo de controle da planta, como o mínimo de interferência, excetuando-se casos em que sejam necessárias tomadas de decisão de atribuição restrita ao operador.

O nível mais alto dentro de uma arquitetura é representado pela rede de informação. Em grandes corporações é natural a escolha de um backbone de grande capacidade para interligação dos sistemas de ERP (Enterprise Resource Planning), Supply Chain (gerenciamento da cadeia de suprimentos), e EPS (Enterprise Production Systems). Este

Prof. Marcelo Saraiva Coelho 3 backbone pode ser representado pela rede ATM ou GigaEthernet ou mesmo por uma Ethernet 100-BaseT, utilizando como meio de transmissão cabo par trançado nível 5. Esta última rede vem assegurando uma conquista de espaço crescente no segmento industrial, devido à sua simplicidade e baixo custo.

A rede de controle interliga os sistemas industriais de nível 2 ou sistemas SCADA aos sistemas de nível 1 representados por CLPs e remotas de aquisição de dados. Também alguns equipamentos de nível 3 como sistemas PIMS e MES podem estar ligados a este barramento. Até dois anos atrás o padrão mais utilizado era o Ethernet 10Base-T. Hoje o padrão mais recomendado é o Ethernet 100Base-T. Quase todos os grandes fabricantes de equipamentos de automação já possuem este padrão implementado.

Figura 1. Hierarquia de sistemas de automação.

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Figura 2. Função das camadas de uma hierarquia de automação.

Os sistemas SCADA são os sistemas de supervisão de processos industriais que coletam dados do processo através de remotas industriais, principalmente Controladores Lógico Programáveis, formatam estes dados, e os apresenta ao operador em uma multiplicidade de formas. O objetivo principal dos sistemas SCADA é propiciar uma interface de alto nível do operador com o processo informando-o "em tempo real" de todos os eventos de importância da planta.

Figura 3. Exemplo de Sistema SCADA

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Figura 4. Exemplo de Arquitetura de uma rede SCADA. a) Funções de supervisão:

Inclui todos as funções de monitoramento do processo tais como: sinóticos animados, gráficos de tendência de variáveis analógicas e digitais, relatórios em vídeo e impressos, etc.

b) Funções de operação:

Atualmente os sistemas SCADA substituíram com vantagens as funções da mesa de controle. As funções de operação incluem: ligar e desligar equipamentos e seqüência de equipamentos, operação de malhas PID, mudança de modo de operação de equipamentos, etc.

c) Funções de controle:

intermediário de controle representado por remotas inteligentesTodas as operações de

Controle DDC ("Digital Direct Control") Alguns sistemas de supervisão possuem uma linguagem que permite definir diretamente ações de controle, sem depender de um nível entrada e saída são executadas diretamente através de cartões de I/O ligados diretamente ao barramento do micro, ou por remotas mais simples. Os dados são amostrados, um algoritmo de controle como um controlador PID, por exemplo, é executado, e a saída é aplicada ao processo (ação direta sobre uma variável manipulada). Isto, entretanto só é possível quando a velocidade do processo assim o permite. Em alguns casos, requisitos de confiabilidade tornam desaconselhável este tipo de solução.

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Figura 5. Hierarquia de sistemas de controle ESTAÇÕES DE UM SISTEMA SCADA

É importante deixar claro, inicialmente, alguns conceitos importantes relacionado à aplicação dos softwares:

Estação (Nó): Estação (nó) é qualquer computador que esteja rodando um software supervisório. Estação (nó) local é aquela em que se está operando ou configurando e estação (nó) remota é aquela que é acessada através de um link de comunicação.

Estação independente (“Stand Alone”): É uma estação que desempenha todas funções de um sistema de supervisão não conectada a uma rede de comunicação.

Figura 6. Estação stand alone.

Estação servidora de Base de Dados (Servidor “SCADA”): É uma estação que executa a função de aquisição de dados.

Estação de Monitoração e Operação: É uma estação que permite que o operador monitore o processo, altere parâmetros do processo, reconheça alarmes e mais algumas tarefas de operação de processo mas não permite alterar a configuração de telas nem da base de dados.

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Estação de Gerência: É uma estação que permite a gerentes, supervisores ou quaisquer outras pessoas terem acesso aos dados de processo em forma de relatórios, gráficos e telas, sendo que reconhecimentos de alarme ou alteração de parâmetros do processo, entre outras tarefas de operação, não poderão ser realizadas nesta estação.

Internamente, os sistemas SCADA geralmente dividem suas principais tarefas em blocos ou módulos, que vão permitir maior ou menor flexibilidade e robustez, de acordo com a solução desejada.

Em linhas gerais, podemos dividir essas tarefas em: • Núcleo de processamento;

• Comunicação com PLCs/RTUs (DRIVER RUNTIME);

• Gerenciamento de Alarmes (ALARM);

• Banco de Dados (TAG’S DATABASE);

• Históricos (TREND);

• Lógicas de programação interna (Scripts) ou controle (MATH);

• Interface gráfica (VIEWER);

• Relatórios (REPORTS);

• Comunicação com outras estações SCADA (TCP/IP, DDE, ODBC);

• Comunicação com Sistemas Externos / Corporativos;

• Outros.

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Figura 7.

A regra geral para o funcionamento de um sistema SCADA parte dos processos de comunicação com os equipamentos de campo,cujas informações são enviadas para o núcleo principal do software. O núcleo é responsável por distribuir e coordenar o fluxo dessas informações para os demais módulos, até chegarem à forma esperada para o operador do sistema, na interface gráfica ou console de operação com o processo, geralmente acompanhadas de gráficos, animações, relatórios, etc, de modo a exibir a evolução do estado dos dispositivos e do processo controlado, permitindo informar anomalias, sugerir medidas a serem tomadas ou reagir automaticamente.

As tecnologias computacionais utilizadas para o desenvolvimento dos sistemas SCADA têm evoluído bastante nos últimos anos, de forma a permitir que, cada vez mais, aumente sua confiabilidade, flexibilidade e conectividade, além de incluir novas ferramentas que permitem diminuir cada vez mais o tempo gasto na configuração e adaptação do sistema às necessidades de cada instalação.

Fornecem uma representação gráfica geral da planta em substituição aos painéis sinóticos tradicionais. Cada sinótico representa uma área do processo em um certo nível de detalhe. Para se obter uma visão mais detalhada de uma determinada área pode-se recorrer a um novo sinótico, a um sinótico de hierarquia inferior (sub-sinótico), ou a uma visão de uma outra camada do mesmo sinótico (sistema "multi layer").

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Figura 8. Exemplo de uma apresentação gráfica

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