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Apostila de Automação VIII

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AUTOMAÇÃO VIIII
REVISÃO 1
CURSO:
ENGENHARIA ELETRÔNICA E DE
TELECOMUNICAÇÃO
Prof. Júlio Cesar Braz de Queiroz
Índice
1.
OBJETIVO .................................................................................................................................4
2.
INTRODUÇÃO..........................................................................................................................4
3.
SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO...............................................................................................4
3.1.
Evolução da arquitetura centralizada para distribuída.................................................5
3.2.
Camadas de uma arquitetura distribuída em sistemas de automação .........................7
3.2.1.
Camada de Instrumentação ..........................................................................................7
3.2.2.
Camada de Controle.....................................................................................................9
3.2.3.
Camada de Supervisão ...............................................................................................12
3.2.4.
Camada de Otimização ..............................................................................................17
3.2.5.
Camada de Gestão......................................................................................................21
3.2.6.
Camada de Integração ................................................................................................25
4. SEGURANÇA, CONFIABILIDADE E DISPONIBILIDADE EM SISTEMAS DE
AUTOMAÇÃO.................................................................................................................................25
4.1.
Dinâmica Operacional .....................................................................................................25
4.1.1.
Redundância física .................................................................................................26
4.1.2.
Redundância lógica ................................................................................................27
4.2.
Segurança..........................................................................................................................28
4.2.1.
Ambiente de instalação dos equipamentos ................................................................28
4.2.2.
Sistemas de retaguarda de energia .............................................................................28
4.3.
Confiabilidade ..................................................................................................................28
4.4.
Disponibilidade.................................................................................................................28
5.
PLANO DIRETOR DE AUTOMAÇÃO E INFORMAÇÃO ..............................................29
5.1.
Abrangência de um PDAI ...............................................................................................29
5.2.
Detalhamento do Plano....................................................................................................30
5.2.1.
Nível de Instrumentação ............................................................................................30
5.2.2.
Nível de Controle .......................................................................................................30
5.2.3.
Nível de Supervisão ...................................................................................................30
5.2.4.
Nível de Otimização...................................................................................................31
5.2.5
Nível de Informação...................................................................................................31
6.
ETAPAS DE UM PROJETO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL .....................................31
6.1.
Levantamento de Campo.................................................................................................31
6.2.
Especificação Funcional ..................................................................................................31
6.3.
Critérios de Projeto..........................................................................................................32
6.4.
Fluxogramas P&I (Processo e Instrumentação) ...........................................................32
6.5.
Instrumentação do fluxograma P&I ..............................................................................32
6.6.
Arranjo da Sala de Controle ...........................................................................................33
6.7.
Relação de entradas e saídas dos controladores............................................................34
6.8.
Especificação de instrumentos ........................................................................................34
6.9.
Folha de dados de instrumentos/equipamentos ............................................................35
6.10.
Folha de Especificação para o Sistema de Automação.............................................35
6.11.
Diagramas Lógicos.......................................................................................................36
6.12.
Diagramas Funcionais .................................................................................................37
6.13.
Diagramas de interligação...........................................................................................37
6.14.
Diagramas de Malhas ..................................................................................................38
6.15.
Relação de Circuitos e Cargas ....................................................................................38
6.16.
Diagrama Unifilar ........................................................................................................39
2
6.17.
6.18.
6.19.
6.20.
6.21.
6.22.
6.23.
6.24.
6.25.
6.26.
6.27.
6.28.
6.29.
6.30.
6.31.
6.32.
6.33.
Lista de Instrumentos ..................................................................................................39
Plantas de locação de instrumentos............................................................................39
Lista de Materiais.........................................................................................................40
Lista de Cabos ..............................................................................................................41
Planilhas de Cabos .......................................................................................................41
Lista de Cabos para lançamento.................................................................................41
Gestão de Suprimentos ................................................................................................41
Análise Técnica de Propostas......................................................................................41
Comentário de desenhos de fornecedores..................................................................42
Roteiro de Aceitação ....................................................................................................42
Programação de CLP...................................................................................................42
Configuração do Software De Supervisão .................................................................43
Desenvolvimento de drivers ........................................................................................44
Testes de Plataforma....................................................................................................44
Elaboração de Manuais ...............................................................................................44
As-Built .........................................................................................................................44
Implantação do Sistema...............................................................................................44
7.
FERRAMENTAS DE APOIO À PRODUÇÃO ....................................................................45
8.
FERRAMENTAS DE CONTROLE E ACOMPANHAMENTO DE PROJETO .............46
3
1.
OBJETIVO
A disciplina tem como objetivo apresentar ao aluno informações sobre os sistemas de automação de
forma ampla, enfatizando as interfaces entre as diversas camadas existentes. São apresentadas as
arquiteturas e configurações mais utilizadas, bem como algumas ferramentas de planejamento e
gestão de projetos.
2.
INTRODUÇÃO
Automação é um conceito amplo que pode ser aplicado em qualquer ambiente, seja predial,
comercial ou industrial. Baseia-se fundamentalmente na aplicação de dispositivos que visam
substituir o trabalho braçal, insalubre ou repetitivo.
Sistemas de automação podem ser distribuídos em camadas, como relacionado abaixo:
−
Instrumentação;
−
Controle;
−
Supervisão;
−
Otimização;
−
Gestão.
Ao longo do texto, serão explicitados os componentes de cada camada, suas características e
interfaces. Serão apresentadas também, as arquiteturas e configurações mais utilizadas com as
respectivas análises de custos e benefícios.
A abordagem do tema não está vinculada a qualquer tipo de produto de mercado, sendo que os
conceitos e funcionalidade dos dispositivos são apresentados em âmbito geral. As figuras
apresentadas no texto são de caráter meramente ilustrativo.
3.
SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO
A automatização de processos traz benefícios inegáveis com relação ao aumento da produtividade,
redução dos custos e melhoria global da qualidade. Traz, entretanto, alguns efeitos colaterais dos
quais podemos apontar como sendo o pior o desemprego.
A automação e a computação são duas áreas que têm muito em comum. Podemos considerar que os
processadores e de maneira geral os computadores foram e ainda são uma ferramenta essencial na
implementação de sistemas automatizados. Estas áreas estão em constante evolução em decorrência
de novas tecnologias que introduzem a cada ano novos componentes, novos materiais, novas
arquiteturas e configurações para a construção de dispositivos e equipamentos.
Os primeiros sistemas de automação possuíam tamanho avantajado, com capacidade, performance,
confiabilidade e disponibilidade reduzida. Os sistemas modernos reverteram estas características
desfavoráveis e hoje se mostram surpreendentemente pequenos, com grande capacidade de
processamento o que lhes atribui alta performance, são extremamente confiáveis e com altos índices
de disponibilidade.
Neste capítulo, apresentaremos algumas particularidades dos sistemas de automação modernos.
4
3.1.
Evolução da arquitetura centralizada para distribuída
Uma das principais mudanças trazida pelo avanço tecnológico foi a distribuição de recursos e dados
pelos diversos componentes de um grupo de computadores. Outrora, tarefas e dados eram
processados em uma única máquina, servidor main-frame, que concentrava e geria todos os
recursos de processamento e armazenamento dentro de uma arquitetura centralizada, como
mostrado na figura 3.1_1. Os sistemas de controle eram separados da estrutura corporativa.
Super
Computadores
Camada Corporativa
Servidor Main-Frame
Processamento de Dados
Rede Corporativa
Terminais
“burros”
Controladores Locais
Eletrônicos ou
Eletromecânicos (Relés)
Sensores
Camada de Clientes
Funções: Acesso ao Servidor
Camada de Controle
Funções: Controle
Sequenciamento
Intertravamento
Camada de Instrumentação
Funções: Medição
Atuação
Atuadores
Figura 3.1_1 - Arquitetura centralizada
A descentralização trouxe maior autonomia e maior disponibilidade de recursos uma vez que cada
equipamento, dotado de uma unidade de processamento e outra de armazenamento própria, tornouse capaz de realizar tarefas, armazenar dados localmente e intercambiar dados e informações com
outros equipamentos conectados através de uma rede constituindo uma arquitetura distribuída,
como mostrado na figura 3.1_2
Exemplo claro da distribuição de tarefas e da possibilidade de sua realização em diversos níveis de
um sistema de automação é a tarefa de controle:
−
Os primeiros algoritmos de controle foram implementados em módulos alojados em painéis e
alocados no campo junto aos equipamentos sensores e atuadores, desempenhando um
controle local;
5
−
−
−
−
Numa segunda etapa, a tarefa de controle passou a ser desempenhada por painéis de relés,
nos quais eram implementadas as lógicas de controle, intertravamento e seqüenciamento;
Dos painéis de relés, ainda existentes e aplicados em áreas de segurança máxima, passamos
aos controladores programáveis, que assumiram todas as tarefas até então desempenhadas
pelos relés;
A utilização de computadores para desempenhar a interface com o usuário possibilitou que o
controle também fosse implementado na camada de supervisão, apesar de não muito
confiável devido à vulnerabilidade destes equipamentos;
Mais recentemente, o controle voltou a ser implementado na camada do chão de fábrica com
a nova geração de instrumentos digitais conectados em rede de campo.
Não existe a priori, uma configuração única ou uma regra que determine onde os recursos deverão
ser alocados, onde as tarefas deverão ser desempenhadas ou onde os dados deverão ser
armazenados. Cada sistema deverá possuir uma configuração de hardware e software adequada às
suas necessidades, estar apto a receber dispositivos de outros fabricantes (sempre que possível) bem
como prever capacidade para expansões e futuras mudanças.
Estações
Gerenciais
Servidor de
Dados
Global
Camada Corporativa
Estação SERVIDOR
Planejamento e Programação
da Produção
Rede Corporativa
Estações de
Operação
Servidor de
Dados
Local
Sistemas de
Otimização
Camada de Supervisão
Funções: Supervisão
Otimização
Armazenamento de Dados
Rede de Controle
Controladores
Programáveis
Equipamentos
inteligentes
Camada de Controle
Funções: Controle
Sequenciamento
Intertravamento
Rede de Campo
Camada de Instrumentação
Funções: Controle
Medição
Atuação
Sensores
Atuadores
Dispositivos
inteligentes
Figura 3.1_2 - Arquitetura típica de um sistema de automação distribuída em camadas
6
3.2.
Camadas de uma arquitetura distribuída em sistemas de automação
Os sistemas de automação podem ser divididos nas camadas descritas na pirâmide da figura 3.2_1.
Discutiremos a seguir cada uma das camadas:
Programação e Gestão da Produção
Gestão
I
n
t
e
g
r
a
ç
ã
o
Otimização
Supervisão
Controle
Intrumentação
Sistemas de Supervisão
IHMs
Modelos Matemáticos
Sistemas Especialistas
Lógica Fuzzy
Redes Neurais
Controle Multivariável
Controle Avançado
Controladores Programáveis
Sensores, Transdutores e Atuadores
Sistemas Corporativos
Intranet e Internet
Bancos de Dados
Figura 3.2_1 - A pirâmide de camadas da automação
3.2.1. Camada de Instrumentação
A primeira camada, analisando a pirâmide a partir da base, é denominada camada de
instrumentação. Ela é composta por:
−
Sensores que realizam as medidas do processo com base em fenômenos físicos;
−
Transdutores que traduzem estas medidas em sinais elétricos ou conjunto de bits para que
possam ser transmitidas aos dispositivos de controle;
−
Atuadores que agem sobre o processo sob o comando dos controladores.
É sem dúvida a mais importante das camadas reafirmando Connvell, 1988: "Todo controle começa
com a medição e a Qualidade do Controle não será maior que a Qualidade da Medição". Esta frase
retrata a necessidade de um projeto de instrumentação que realmente garanta a confiabilidade dos
sinais das variáveis medidas e controladas para as camadas superiores. Da mesma forma, a
confiabilidade da performance dos elementos final de controle, é indispensável para bom o
desempenho do processo.
A instrumentação de campo é uma área de interface crítica entre o processo e o sistema de
automação onde um trabalho integrado de projeto, manutenção e operação buscam garantir a
fidelidade dos sinais para as funções de regulação e controle avançado.
Os fabricantes de instrumentos disponibilizam versões de instrumentos nas tecnologias analógica e
digital. A escolha da tecnologia depende obviamente da aplicação e da relação custo benefício.
A tecnologia analógica convencional realiza a interligação dos instrumentos aos dispositivos de
controle através de cabos, como mostrado na figura 3.2.1_1. Os sinais de entrada e saída são
7
tipicamente correntes de 4 a 20 mA (analógicas) e tensões de 0 a 127 Vca ou 24 Vcc (discretas).
Este tipo de tecnologia possui algumas desvantagens como:
−
Utilização de grande quantidade de cabos (2 ou 4 cabos por instrumento);
−
Necessita de cartões de entrada e saída para realizar a interface com o controlador;
−
Maior vulnerabilidade a desgaste, interferência eletromagnética e mau contato;
−
Demanda maior tempo de instalação;
−
Requer mais manutenção;
−
Outras.
Sistema de Supervisão
Controlador
Figura 3.2.1_1 – Interligação convencional de instrumentos
A tecnologia digital oferece alguns diferenciais, sendo o mais interessante a possibilidade de
interligação dos instrumentos em rede, como mostra a figura 3.2.1_2. Mesmo optando pela
tecnologia analógica, é possível conectar os instrumentos em rede através de conversores de sinais.
Entretanto, as características e funcionalidades da tecnologia digital não estarão presentes. A
tecnologia digital oferece algumas vantagens como:
−
Interligação dos instrumentos em rede;
−
Redução drástica da necessidade de cabos e cartões de controladores;
−
Menor tempo de instalação;
−
Programação e configuração de instrumentos através de rede;
−
Realização de diagnósticos dos instrumentos e emissão de alarmes e mensagens;
−
Desenvolvimento de estratégias de controle no próprio instrumento;
−
Implementação e execução de tarefas via software;
−
Outras.
Sistema de Supervisão
Controlador
Rede de Campo
Figura 3.2.1_2 – Interligação de instrumentos em rede
8
Com a possibilidade de elaborar e executar estratégias de controle no nível dos instrumentos, como
ilustrado na figura 3.2.1_3, é necessário definir a hierarquia de controle na etapa de projeto. O
controle pode ser executado no nível dos controladores ou no nível dos instrumentos. Caso optemos
por realizar o controle no nível dos instrumentos, o controlador é dispensável?
Medidor
Atuador
Figura 3.2.1_3 – Estratégia de Controle executada no nível dos instrumentos
3.2.2. Camada de Controle
Esta camada é composta por dispositivos controladores. O controlador é um computador dedicado
que executa diversas lógicas de controle em tempos da ordem de 50 ms. As configurações são
modulares e devem atender as necessidades do processo. A figura 3.2.2_1 mostra uma
configuração, que normalmente possui:
−
Fonte;
−
CPU;
−
Cartão de rede;
−
Cartões de entrada e saída;
−
Cartões especiais para funcionalidades específicas;
−
Módulos de expansão (racks);
−
Etc.
instalados em painéis.
Figura 3.2.2_1 –Controlador Programável montado em um painel
A maioria dos controladores industriais utiliza eletricidade ou fluido pressurizado, tais como óleo
ou ar, para a transmissão dos sinais. Os controladores também podem ser classificados, de acordo
com o tipo de sinal empregado na operação, como controladores pneumáticos, controladores
hidráulicos ou controladores eletrônicos. A espécie de controlador a ser utilizada deve ser decidida
9
com base no tipo de processo a controlar e nas condições de operação, incluindo considerações
como segurança, custo, disponibilidade, precisão, confiabilidade, peso e dimensão.
A figura 3.2.2_2 traz uma configuração típica de um sistema de controle industrial que consiste em
um controlador automático, um atuador, um processo a controlar e um sensor (elemento de
medição). O controlador detecta o sinal de erro atuante e aciona o atuador. O atuador por sua vez,
produz o sinal destinado a agir sobre o processo, de acordo com o sinal de controle, de tal modo que
o sinal de realimentação tenda ao valor do sinal de referência. O valor do ponto de ajuste do
controlador (set point) deve ser convertido em um sinal de referência com as mesmas unidades que
o sinal de retroação proveniente do sensor ou elemento de medição.
Sinal de Referência
Sistema de Supervisão
(Set point)
Detecção do Erro / Processamento da
Lógica de Controle
Controlador
Valor da Variável de Processo
Sinal para o Atuador
Atuador
Medidor
PROCESSO
Figura 3.2.2_2 – Configuração de um sistema de controle industrial
Sistemas de controle modernos seguem uma arquitetura distribuída, com mostrado na figura
3.2.2_3.
Unidade Principal com:
Fonte
CPU
Cartão de Rede (caso necessário)
Sala de Operação
Rede de Controle
Unidade Remota com:
Fonte
Cartão de Rede
Cartões de Entrada/Saída
Sala Elétrica Área X
CHÃO-DE-FÁBRICA
Unidade Remota com:
Fonte
Cartão de Rede
Cartões de Entrada/Saída
Sala Elétrica Área Y
CHÃO-DE-FÁBRICA
Figura 3.2.2_3 – Arqutietura de de um sistema de controle distribuído
10
Uma unidade principal é instalada próximo ou mesmo na sala de operação. Esta unidade contém
uma fonte de alimentação, CPU e cartão de rede (caso a CPU não possua a conexão para rede
exigida). A CPU é reponsável por realizar o processamento necessário a todas as áreas do processo.
A comunicação com as demais unidades é realizada através da rede de controle. As unidades
remotas, por sua vez, são instaladas nas salas elétricas próximo às áreas do processo. Estas
unidades, que não possuem CPU, desempenham a tarefa de interface com a instrumentação.
Desde a década de 80, os fabricantes de sistemas de automação têm disputado o mercado
oferecendo sistemas de controle e supervisão baseados nas seguintes tecnologias:
−
CLP (Controlador Lógico Programável) + interface gráfica SCADA (Sistema de Supervisão
e Aquisição de Dados);
−
SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído);
−
Sistema híbrido.
O CLP teve suas origens na indústria automobilística e é indicado para aplicações com
predominância de variáveis discretas. Está presente também nos segmentos de mineração,
alimentício, têxtil, siderúrgico, etc.
O SDCD teve suas origens na indústria petroquímica e é indicado para aplicações com
predominância de variáveis analógicas. Está presente também no segmento de papel e celulose.
Na década de 90, alguns fabricantes lançaram sistemas híbridos, como o resultado da concatenação
das potencialidades de ambas as tecnologias, CLP e SDCD, em um só produto.
A seguir, são apresentadas as principais características das três arquiteturas, que comumente estão
presentes nos produtos de maior penetração no mercado. Eventualmente poderão ser notados alguns
desvios com relação a produtos existentes.
PLC+SCADA
SDCD
Sistema Híbrido
Fornecimento por projeto de
integração de hardware e
software: CPU e módulos de
CLP, estações de engenharia e
operação, redes de comunicação,
softwares, engenharia básica e
detalhada, configuração e
integração.
Fornecimento por projeto de
integração de hardware e
software: CPU e módulos de
SDCD, estações de engenharia e
operação, redes de comunicação,
softwares, engenharia básica e
detalhada, configuração e
integração.
Fornecimento por projeto de
integração de hardware e software:
CPU e módulos de CLP e SDCD,
estações de engenharia e operação,
redes de comunicação, softwares,
engenharia básica e detalhada,
configuração e integração.
Tecnologia aberta atendendo os padrões de mercado com liberdade de
escolha de fornecedores.
Hardware e software padrão de mercado permitindo agilidade de
atualização e incorporação de novos dispositivos.
CPU e remotas de CLP
distribuídas pelas áreas do
processo para atender variáveis
discretas e analógicas.
CPU e remotas de SDCD
distribuídas pelas áreas do
processo para atender variáveis
discretas e analógicas.
CPU e remotas de CLP
distribuídas pelas áreas do
processo para atender variáveis
discretas e CPU e remotas de
SDCD para atender variáveis
analógicas.
Possiblidade de redundância com duplicação de CPU, fontes e cartões de
entradas e saídas
11
PLC+SCADA
SDCD
Sistema Híbrido
Evolução, migração e/ou
adaptação para a plataforma
Windows NT tendo sido
originalmente concebidos para
sistemas como DOS, Windows
3.X, OS2, etc. Nem todos os
sistemas utilizam
extensivamente os recursos
disponíveis da plataforma NT
por não serem nativos desta.
Alguns produtos ainda utilizam a
plataforma VMS, UNIX e outras,
que não se consolidaram como
tendência no mercado mundial. A
maioria dos sistemas já estão
adotando a plataforma NT.
Utilização da plataforma Windows
NT como ambiente nativo
empregando todos os recursos e
tendências recentes em termos de
aplicativos, arquiteturas, padrões
de comunicação, redes, drivers,
interfaces, etc.
Alta eficiência no tratamento de
variáveis discretas com funções
dedicadas à manipulação dessas
variáveis. Crescente melhoria
no tratamento de variáveis
analógicas.
Alta eficiência no tratamento de
variáveis analógicas com funções
dedicadas à manipulação dessas
variáveis. Crescente melhoria no
tratamento de variáveis discretas.
Alta eficiência no tratamento de
variáveis analógicas e discretas
com funções dedicadas à
manipulação de ambas as
variáveis.
Requer maior esforço de
configuração e manutenção,
sendo geralmente necessário,
um profissional para realizar a
programação do nível de
controle e outro para configurar
o sistema de supervisão.
Redução do esforço de
configuração sendo que um único
profissional pode realizar a
programação do nível de controle
e configurar a supervisão.
Redução do esforço de
configuração sendo que um único
profissional pode realizar a
programação do nível de controle
e configurar a supervisão.
Bases de Dados de Tempo Real
localizadas no nível de
supervisão e no nível dos
controladores, o que dificulta a
construção e manutenção da
consistência e da confiabilidade
dos dados cadastrados.
Bases de Dados de Tempo Real
localizadas no nível dos
controladores, o que facilita a
construção e manutenção da
consistência e da confiabilidade
dos dados cadastrados.
Bases de Dados de Tempo Real
localizadas no nível dos
controladores, o que facilita a
construção e manutenção da
consistência e da confiabilidade
dos dados cadastrados.
Capacidade de gerenciar Bases
de Dados de Tempo Real com
aproximadamente 15.000
pontos de I/O sem
comprometimento de
performance. (*)
Capacidade de gerenciar Bases
de Dados de Tempo Real com
aproximadamente 50.000 pontos
de I/O sem comprometimento de
performance. (*)
Capacidade de gerenciar grandes
Bases de Dados de Tempo Real
com aproximadamente 50.000
pontos de I/O sem
comprometimento de performance.
(*)
Execução da lógica de processo,
intertravamentos, controle
convencional no PLC.
Execução da lógica de processo,
intertravamentos, controle
convencional e controle
avançado no SDCD.
Execução da lógica de processo e
intertravamentos nos CLP e
execução das estratégias de
controle convencional e avançado
no SDCD.
(*) Estes valores podem variar em função do hardware e software utilizado.
Em resposta à pergunta do item anterior, mesmo com a possibilidade de desempenhar o controle no
nível dos instrumentos, é interessante contar com o controlador para realizar as tarefas de
supervisão da rede de campo, seqüenciamento e intertravamento.
3.2.3. Camada de Supervisão
A camada de supervisão é composta por computadores dotados de softwares cuja função é permitir
ao operador uma completa visualização do processo, como ilustra a figura 3.2.3_1.
12
Figura 3.2.3_1 – Sistema de Supervisão
Tais sistemas são denominados sistemas SCADA - Supervision Control and Data Acquisition ou
sistemas mais simples como as IHM - Interface Humano/Máquina. Estes sistemas possibilitam o
desenvolvimento de aplicativos gráficos para representar através de desenhos a dinâmica do
processo além de prover uma série de funcionalidades como as apresentadas na figura 3.2.3_2.
Drivers
de
Comunicação
Relatórios
Receitas
Alarmes
Gerenciador
de
Tarefas
Tempo
Real
Tendência
Base de
Dados em
Tempo Real
Segurança
Telas
Gráficas
Figura 3.2.3_2 - Funcionalidades de um sistema de supervisão
As funcionalidades dos sistemas de supervisão são descritas brevemente. Estas funcionalidades
podem variar na forma de configuração, de acordo com o fabricante, sendo mais, ou menos
amigável, e conseqüentemente menos, ou mais aberta. Em geral, a facilidade de configuração da
tarefa é inversamente proporcional à sua abertura.
Driver de Comunicação
O termo driver é utilizado para denominar a interface de comunicação entre as estações de
operação e os controladores.
13
A quantidade de drivers suportada por cada software supervisório difere de acordo com o
fabricante. A priori, é possível realizar a comunicação de uma estação de operação com mais de um
tipo de controlador.
Ao configurar o driver de comunicação, deverá ser observada a distribuição dos dados na base de
dados em tempo real do controlador, para adequar a periodicidade de leitura à característica
temporal dos grupos de variáveis. As leituras poderão ser realizadas por tempo ou por exceção.
Uma configuração adequada do driver pode resultar em ganhos significativos de tempo na
comunicação.
Telas gráficas
A figura 3.2.3_3 mostra a tela do editor de telas gráficas.
Figura 3.2.3_3 – Ambiente do editor de telas gráficas
Os sistemas de supervisão possuem ferramentas para desenvolvimento de telas gráficas que
constituirão a interface do sistema com o usuário. As telas podem ser divididas em telas de
sinóticos, telas de operação e telas de utilidades (alarmes, relatórios, diagnósticos, gráficos, etc.).
A configuração das telas do sistema deve atender a alguns princípios de ergonomia como a cor de
fundo que deverá ser selecionada de modo a não fatigar o usuário que passará horas diante do
monitor. Outro ponto a ser observado é o emprego de cores muito claras desgastam com maior
rapidez a tela do monitor.
Os desenhos dos objetos deverão, sempre que possível, seguir um padrão. Desta forma, em qualquer
área atendida pelo supervisório, equipamentos da mesma espécie serão representados pelo mesmo
14
símbolo. Os softwares de configuração de sistemas supervisórios geralmente possuem bibliotecas
de objetos que podem ser exploradas.
A alocação dos objetos pela área útil da tela deverá ser distribuída, evitando a concentração em
determinadas áreas. Telas excessivamente carregadas com objetos e textos podem dificultar a
compreensão das informações por parte do usuário, além de provocar atrasos na atualização das
informações da tela.
Os recursos gráficos do software devem ser explorados ao máximo. São eles: cópia, duplicação,
eliminação, seleção de objetos, seleção de cores, facilidades para confecção de textos e figuras,
recursos de ampliação, grid, alinhamento de objetos, recursos de multimídia, etc.
Base de dados em Tempo Real
A Base de dados é um repositório de dados do sistema de supervisão atualizado em tempo real. Para
o cadastramento da base, deverá ser realizado um levantamento de todas as variáveis envolvidas na
tarefa de supervisão e controle.
Para cada variável, deverão ser definidos:
- o nome da variável (tag) dentro do limite máximo de caracteres do software;
- a descrição sucinta da variável dentro do limite máximo de caracteres do software;
- a periodicidade de leitura;
- o endereço onde a variável está disponível;
- a amplitude de escala da variável;
- a unidade de medida;
- o fator de conversão ou correção;
- os valores de limites operacionais;
- o valor do passo de leitura;
- o valor da zona morta.
Alarmes
A tarefa de Alarme será responsável pela sinalização de ocorrências e defeitos nos equipamentos.
O texto do alarme deverá conter no mínimo:
- data da ocorrência (dia-mês-ano);
- horário da ocorrência (hora:minuto:segundo);
- tag do equipamento;
- valor da variável excedida;
- descrição da ocorrência;
- endereço ou referência para localização do defeito;
- indicação de reconhecimento do alarme.
Cada tela deverá conter uma faixa dos alarmes mais recentes. Deverão ser construídas telas
separadas para os alarmes ativos e histórico de alarmes.
A tela de alarmes ativos deverá conter todos os alarmes do sistema durante um período definido. Os
alarmes deverão ser diferenciados por cores, modo piscante e emissão sonora (definidos no padrão),
para facilitar a identificação do defeito ou ocorrência. O conteúdo desta tela deverá ser
configurável, com a possibilidade de separação dos alarmes por classes, categorias ou chaves de
15
seleção. Deverá também apresentar recursos para paginação, seleção, reconhecimento e eliminação
de alarmes, direcionamento para impressora ou arquivo, habilitação/desabilitação de alarmes
sonoros.
A tela histórico de alarmes deverá possibilitar o resgate dos alarmes ocorridos, a partir da data
corrente até uma determinada data. O conteúdo desta tela também deverá ser configurável, com a
possibilidade de separação dos alarmes por classes, categorias ou chaves de seleção. Deverá
também apresentar recursos para paginação, seleção e eliminação de alarmes, direcionamento para
impressora ou arquivo.
O gerenciamento dos arquivos de históricos é importante afim de não ocupar espaço
desnecessariamente no disco rígido do computador. Os arquivos podem ser armazenados em
disquetes e posteriormente eliminados. A figura 3.2.3_4 mostra uma tela de alarmes.
Relatórios
Os relatórios do sistema deverão ter seu conteúdo e formatação definidos previamente à
configuração. A tela de relatórios deverá apresentar a relação de relatórios emitidos pelo sistemas e
botões para a comandar geração destes.
É desejável que o usuário possa visualizar o conteúdo do relatório antes de solicitar a impressão,
bem como realizar alterações e adicionar comentários. Deverá ser prevista ainda, a possibilidade de
direcionamento do conteúdo do relatório para arquivos.
Os constantes insucessos nas implementações de relatórios em sistemas de supervisão, mostraram
que este não é o ambiente adequado para suportar tal funcionalidade. É interessante contar com um
computador à parte, no qual deve ser instalado um banco de dados. O banco de dados será o
responsável por armazenar e organizar os dados, aliviando a base de dados em tempo real do
sistemas de supervisão. Um software específico deverá ser utilizado para a elaboração dos
relatórios.
Tendência
Os gráficos de tendência apresentam o comportamento dinâmico de variáveis em períodos definidos
pelo usuário.
Os gráficos deverão possibilitar a seleção das variáveis apresentadas, seleção da cor da pena,
seleção do período e escala de apresentação, bem como recursos de deslocamento no tempo,
ampliação, congelamento, barra de valores instantâneos, etc.
Receitas
Receita é um conjunto de parâmetros pré-definidos do sistema para ser enviado ao CLP. Esta tarefa
é de grande utilidade em processos em batelada.
A tarefa deverá ser configurada de forma a possibilitar o envio da receita ao CLP sem interrupção
da operação, modificar parâmetros durante a operação e resgatar o conjunto de parâmetros
modificado como uma nova receita.
Segurança
16
Deverá ser estabelecida uma estratégia de segurança operativa implementada através de senhas com
2 (dois) níveis de restrição: permissão de acesso do usuário somente às áreas permitidas, e acesso
do usuário somente aos comandos permitidos.
3.2.4. Camada de Otimização
O principal objetivo da otimização é eleger índices de desempenho e realizar modificações nos
recursos instalados (equipamentos e instrumentos) e práticas operacionais a fim de maximizar ou
minimizar estes índices.. A redução de custos, o aumento da quantidade produzida e a melhoria da
qualidade dos produtos são índices comuns para otimização.
Antes de apresentar algumas das técnicas de otimização, é importante entender como opera um
sistema de otimização. A figura 3.2.4_1 ilustra uma possível configuração:
Estação de Otimização
Estação de Operação
Rede de Controle
Controlador Programável
Figura 3.2.4_1 – Sistema de otimização operando junto ao sistema de controle e supervisão
Consideremos, inicialmente, o sistema de otimização desativado. Neste caso, os set-points do
processo são definidos pelo operador, que possui em sua mente as regras e estratégias operacionais
para atender as metas e condições estabelecidas pela produção. Na maioria das vezes, estes setpoints permanecem fixos ou sofrem pequenas alterações ao longo do turno de serviço do operador.
Sem entrar no mérito da questão, é possível imaginar que devem haver outras combinações de setpoints, distintas das usadas pelo operador, que proporcionam melhores rendimentos.
Quando o sistema de otimização é ativado, os set-points do processo passam a ser definidos por ele.
O sistema de otimização buscará, a todo instante, a melhor combinação de set-points a fim de obter
os melhores rendimentos para o processo.
Sistemas de otimização podem utilizar diversas tecnologias, das quais podemos relacionar as mais
utilizadas:
−
Modelagem Matemática;
−
Inteligência Artificial;
−
Controle Avançado.
17
Segue uma breve explanação sobre estas técnicas, já estudadas em outras disciplinas do curso:
Modelagem Matemática
Um modelo matemático reproduz a dinâmica entre variávies entradas e saídas de um processo real.
São várias as possibilidade de representação, conforme estudado:
−
Equações diferenciais;
−
Diagramas de blocos;
−
Diagramas de fluxo de sinais;
−
Funções de transferência;
−
Equações de estado;
−
Modelos ARX e variações;
−
Etc.
Um bom modelo permite a realização de simulações computacionais a fim de verificar o
comportamento do processo para entradas específicas, sem ter que necessariamente, submeter o
processo real a tais circunstâncias.
Permitem também a estimação de variáveis do processo e a elaboração das estratégias de controle,
conforme abordado no item Controle Avançado.
Inteligência Artificial
As técnicas de Inteligência Artificial podem ser utilizadas como alternativa ou mesmo apoio aos
sistemas de automação, nos procedimentos de diagnóstico, tomada de decisão e estimação de
variáveis.
A base de um sistema de otimização que utiliza Inteligência Artificial pode ser um Sistema
Especialista, sobre o qual podem ser inseridos módulos de Lógica Nebulosa e Redes Neurais. Nesta
configuração, o Sistema Especialista contemplará as regras operacionais e as estratégias de
otimização e utilizará as variáveis recebidas do processo para desempenhar suas tarefas. O bom
desempenho do Sistema Especialista depende do bom desempenho da instrumentação do processo,
ou seja, as variáveis devem ser precisas. Como a qualidade dos dados do processo não pode ser
amplamente garantida, pode haver a necessidade de tratar as variáveis imprecisas utilizando a
Lógica Nebulosa. Outro problema ainda pode ocorrer: a ausência de variávies importantes para a
otimização. Neste caso, podem ser utilizadas Redes Neurais para estimá-las.
Sistemas Especialistas são programas computacionais desenvolvidos a partir do conhecimento dos
especialistas, para resolver problemas num domínio restrito. O conhecimento extraído dos
especialistas é formalizado e codificado numa Base de Conhecimento. A utilização de um Sistema
Especialista para resolver um problema consiste em manipular este conhecimento através do uso de
silogismos lógicos, derivando novos conhecimentos, estendendo assim a Base de Conhecimento.
Sistemas Especialistas são utilizados para resolver problemas para os quais não existe uma solução
algorítmica viável. Tais problemas envolvem, geralmente, conhecimento extenso, freqüentemente
difuso e empírico. Uma outra característica importante da classe de problemas abordáveis pelos
Sistemas Especialistas é o papel importante desempenhado pelo conhecimento heurístico disponível
sobre o problema.
A Lógica Nebulosa é uma técnica que possibilita trabalhar com o conhecimento incerto e impreciso,
permitindo que se retirem conclusões sobre situações que não dominamos completamente. Ela
possui uma estrutura que incorpora alguns dos mecanismos de inferência humanos, sendo muito
18
adequada ao desenvolvimento de sistemas de controle inteligentes, pois permite que o
conhecimento de peritos possa ser traduzido de maneira direta em um algoritmo de controle e
decisão.
As Redes Neurais são aproximadores universais capazes gerar valores aproximadamente corretos
para entradas arbitrárias que não faz parte do subconjunto de treinamento padrão. As redes neurais
podem ser utilizadas para substituir modelos matemáticos, filtros e estimadores de modo geral. Ela
necessita de uma massa de dados do processo para realizar a etapa de treinamento. São utilizadas
em aplicações de Controle de processos, Controle de qualidade, Reconhecimento de voz, escrita e
caracteres, etc.
Controle Avançado
As técnicas de Controle Avançado consistem em estratégias de controle elaboradas com base em
algoritmos avançados do tipo multivariável, adaptativo e preditivo.
A estratégia de controle multivariável contrasta com o controle convencional no sentido de que a
primeira é aplicável a sistemas com entradas e saídas múltiplas, lineares ou não-lineares, variantes
ou invariantes no tempo, enquanto a última é aplicável apenas aos sistemas monovariáveis (uma
única entrada e uma única saída), lineares e invariantes no tempo. Além disso, a estratégia de
controle multivariável é uma abordagem centrada essencialmente no domínio do tempo, enquanto a
o controle convencional adota um enfoque no domínio de freqüência. A figura 3.2.4_2 apresenta os
sistemas mono e multivariáveis.
entrada
Função de
Transferência
saída
(a)
entrada 1
entrada 2
.
.
.
entrada N
FT 11
FT 12
...
FT 1M
FT 21
FT 22
...
FT 2M
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
FT N1
FT N2
...
FT NM
saída 1
saída 2
.
.
.
saída M
(b)
Figura 3.2.4_2 - Sistemas (a) mono e (b) multivariáveis
O estado de um sistema dinâmico é o menor conjunto de valores de variáveis (chamadas variáveis
de estado) de modo que o conhecimento destes valores em t = t0, junto com o conhecimento dos
valores do sinal de entrada para t >= t0, determina completamente o comportamento do sistema em
qualquer instante t >= t0.
Em alguns sistemas de controle, certos parâmetros não são constantes ou variam de uma maneira
não conhecida. Há formas de minimizar os efeitos de tais contingências projetando um controlador
para sensibilidade mínima (sensível a pequenas variações). Se, entretanto, as variações dos
parâmetros são grandes ou muito rápidas, pode ser desejável projetar um controlador com a
capacidade de identificar estas variações continuamente e ajustar seus parâmetros de sintonia (Kp, Ti
19
e Td) de modo que os critérios de desempenho estabelecidos para o sistema sejam sempre
satisfeitos. Isto é chamado sistema de controle adaptativo.
A figura 3.2.4_3 mostra um diagrama de blocos de um sistema de controle adaptativo. Os
parâmetros A e B da planta são variantes no tempo. O módulo designado por Identificação e
Ajustamento dos Parâmetros mede continuamente a entrada M(s) e a saída C(s) da planta, para
identificar os parâmetros A e B. Desta maneira, os parâmetros de sintonia do controlador (Kp, Ti e
Td) podem ser modificados por este módulo para satisfazer as especificações do sistema. O projeto
do módulo de Identificação e Ajustamento dos Parâmetros é o problema maior do controle
adaptativo.
Identificação e
Ajustamento dos
Parâmetros
R(s)
+_
E(s)
K p (1 + Ti s + Ti Td s 2 )
M(s)
1
s + As + B
C(s)
2
Ti s
Figura 3.2.4_3 - Diagrama de blocos de um sistema em malha fechada com controlador PID
adaptativo
Apesar da técnica de controle adaptativo não ser nova, sua implementação em software é recente.
Os produtos recebme a denominação de self-tuning ou auto-tuning. Podem constituir ferramentas de
sintonia de controladores independentes ou estar incorporadas em sistemas de controle e supervisão
industriais. O processo de auto sintonia pode ser executado automaticamente toda vez que o erro
entre o set-point e a saída do sistema ultrapassar um valor determinado pelo usuário, ou ser
executado somente ao comando do usuário.
A estratégia de controle preditivo visa determinar o valor da entrada do sistema (excitação) de
modo que o erro entre a saída e o set-point seja minimizado dentro de um determinado número de
amostragens futuras. Esta afirmação equivale dizer que o sistema deverá ser capaz de predizer os
futuros valores da variável de saída.
A função preditiva é tarefa do modelo matemático. Portanto, o sucesso do controlador preditivo está
diretamente relacionado à capacidade do modelo matemático em predizer com precisão razoável o
valor da entrada (excitação) do processo a ser aplicada no próximo instante para que a saída diste o
mínimo do set-point. Através da realimentação o sistema de controle verifica a todo instante a
performance e a robustez do controlador e se ajusta para minimizar o erro.
Modelo
Matemático
R(s)
+_
E(s)
Controle da
Excitação
M(s)
Planta
C(s)
Figura 3.2.4._4 - Diagrama de blocos de um sistema em malha fechada com controlador preditivo
20
3.2.5. Camada de Gestão
Nesta camada concentra-se a programação e a gestão da produção. Para realizar tais tarefas, o corpo
administrativo das empresas utiliza poderosas ferramentas de software, baseadas no conceito ERP:
Enterprise Resource Planning ou Planejamento dos Recursos do Empreendimento.
ERP é uma arquitetura de software que facilita o fluxo de informações entre todos os departamentos
da empresa e suas atividades, tais como fabricação, logística, finanças e recursos humanos. É um
sistema amplo de soluções e informações. A figura 3.2.5_1 mostra o conceito de integração ERP,
onde um banco de dados único operando em uma plataforma comum interage com um conjunto
integrado de aplicações consolidando todas as operações do negócio em apenas um ambiente
computacional.
Figura 3.2.5_1 – Conceito de integração ERP
A implantação do ERP traz vantagens como:
−
Eliminação do uso de interfaces manuais;
−
Redução de custos;
−
Otimização do fluxo da informação e da qualidade da mesma dentro da organização
(eficiência);
−
Otimização do processo de tomada de decisão;
−
Eliminação da redundância de atividades;
−
Redução dos tempos de resposta ao mercado.
A implantação de um sistema ERP pode, contudo, ser bastante complexa e sujeita a turbulências
caso não esteja adequada ao ambiente da empresa, em razão das mudanças provocadas. Algumas
mudanças podem ser necessárias na organização como:
−
Redesenho dos processos;
−
Eliminação das funções em duplicidade e fluxos de informação mal definidos;
−
Desenvolvimento de um sistema adicional para estabelecer a interface com o nível de chãode-fábrica.
Diante da pouca flexibilidade de comunicação do ERP com o chão-de-fábrica, torna-se necessário,
algumas vezes, desenvolver um sistema denominado MES (Manufacturing Execution System). O
MES funciona como uma camada intermediária, que processa as informações brutas do chão-defábrica que vão para o ERP, e no sentido inverso, processa as informações vindas do ERP
adequando-as aos padrões do chão-de-fábrica. A natureza das interfaces dependerá das regras de
negócio e estratégias de informatização da organização.
Além de estabelecer esta interface, o MES desempenha outras tarefas como o sincronismo do
trabalho, máquinas, ferramentas e recursos (ver figura 3.2.5_2). Baseado em informações atuais e
históricas do processo, os gerentes de produção definem os procedimentos e os recursos que serão
utilizados para atender as ordens de produção, vindas do ERP, em tempo, quantidade e qualidade
requerida.
21
ERP (Enterprise Resource Planning)
Gestão do
Patrimônio
Planejamento da Produção
Gestão
das Receitas
Gestão da
Manutenção
Planejamento
Assistência à
Operação
Gestão da
Informação
Simulação
Modelagem
Otimização
Controle Avançado
Gestão da
Gestão de
Dispositivos
Segurança
Execução do Controle
Comunicação com o campo
Sensores, Atuadores, Analisadores, ...
Sub-sistemas
Subsistemas
Figura 3.2.5_2 – Funcionalidade de um sistema MES
O sistema MES possui 11 funcionalidades conforme definido pela MESA (Manufacturing
Execution Systems Association):
1. Alocação de recursos (energia, matéria-prima, material em processo) e status do processo;
2. Operação / Programação detalhada;
3. Gestão do fluxo produtivo;
4. Controle de documentos;
5. Aquisição e armazenamento de dados;
6. Gestão de serviços;
7. Gestão da qualidade;
8. Gestão do processo;
9. Gestão da manutenção;
10. Genealogia e acompanhamento da produção;
11. Análise de performance.
A implantação de um sistema MES começa pela aquisição e armazenamento de dados. As
ferramentas que realizam estas tarefas no chão-de-fábrica são denominadas PIMS, Plant
Information Management System ou Sistema de Gestão das Informações da Planta. Nos
laboratórios, a ferramenta é denominada LIMS.
PIMS
O PIMS é uma infra-estrutura utilizada para o gerenciamento dos dados de processo, que possibilita
a utilização da informação nos diversos níveis: operação, supervisão, manutenção, produção,
gestão, qualidade dentre outros, constituindo um grande recurso para a empresa.
O PIMS coleta os dados da planta através de sistemas de controle automatizados como SDCD,
CLP, SCADA ou diretamente de outras fontes. Os dados são direcionados para o sistema PIMS,
armazenados em um banco de dados em tempo real, compactados e transformados em informações
úteis. Telas interativas criadas pelo usuário tornam as informações disponíveis para quando for
22
preciso. O PIMS pode armazenar uma quantidade sem limite de dados, todas em sua formatação
original, virtualmente para sempre.
Com o PIMS, todos os níveis da empresa ganham um ilimitado acesso às informações em tempo
real, ajudando a tomar melhores decisões de negócios. Embora o PIMS tenha sido usado
principalmente em indústrias de processos, sua flexibilidade e sofisticação de recursos fazem dele
um ativo valioso em qualquer lugar onde informações importantes necessitem ser gerenciadas com
precisão.
O sistema PIMS deve possuir, no mínimo, as seguintes funcionalidades:
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
Interfaces com o processo: conexões bidirecionais de alta velocidade (drivers) às fontes de
dados do processo e sistemas de automação.
Conectores com o nível corporativo: conexões bidirecionais com o sistema corporativo para
o intercâmbio das informações, distribuindo os dados ou seus históricos entre o ERP e os
bancos de dados externos ao sistema, sem necessitar armazená-los em bancos de dados
intermediários.
Interface gráfica com o usuário: representação gráfica dos dados de processo de forma
dinâmica e interativa incluindo sinóticos, animações, tendência histórica e/ou instantânea,
gráficos diversos, etc. Suporte para visualizar informações de diversos sistemas PIMS
simultaneamente ou de dados advindos de outros bancos de dados.
Conector com planilha eletrônica: conexão bidirecional com softwares de planilha eletrônica
como o MS-Excel ou Lotus, permitindo a recuperação de dados armazenados no sistema
PIMS. Possibilidade de geração de relatórios complexos, gráficos utilizando dados históricos
ou em tempo real, bem como a entrada manual de dados no sistema PIMS.
Interfaces com coletores de dados: permite a entrada manual de dados no sistema PIMS
através do teclado, ou através de coletores de dados.
Interface WEB: permite a criação de páginas html para exibir telas gráficas contendo
informações do sistema PIMS via Internet ou Intranet.
Banco de dados em tempo real: banco de dados em tempo real com a capacidade de
armazenar e compactar os dados por longos períodos de tempo, em um único servidor, sem
consumo excessivo de memória em disco rígido.
Segurança: permite restringir o acesso aos dados e funcionalidades através de senhas. Cada
usuário possui atributos específicos, de acordo com a sua atividade, para definir o nível de
intervenção sobre o sistema: visualização, e/ou alteração dos dados e/ou configuração do
sistema.
Organizador por grupos: permite organizar o conteúdo de dados do PIMS por grupos de
modo a facilitar a sua utilização por usuários de áreas distintas em programas e telas.
Módulo estatístico: permite realizar cálculos estatísticos em tempo real para os dados
armazenados no sistema PIMS. Permite o cálculo de diversos parâmetros (desvios, médias,
etc) além de permitir a construção de diversos gráficos estatísticos (tendências, histogramas,
etc).
Módulo batelada: utilizado para visualizar os dados armazenados no PIMS a partir de
processos de fabricação associados por lotes: número do lote ou batelada, produto e unidade
de processo.
Módulo de cálculo avançado: permite a elaboração de cálculos complexos em ambiente
externo, como por exemplo, a linguagem de programação Visual Basic. Permite a criação de
rotinas diversas e manipulação dos dados armazenados no sistema PIMS.
Sumário de alarmes: sumariza as informações do servidor de alarmes e as exibe na forma de
uma estrutura hierárquica para os usuários.
Reconciliador de dados: valida as informações de produção, verifica a qualidade dos dados e
garante a produção de dados limpos, consistentes e confiáveis.
23
LIMS
O sistema LIMS (Laboratory Information Management System ou Sistema de Gestão das
Informações do Laboratório) é uma infra-estrutura utilizada para o gerenciamento dos dados do
laboratório.
O LIMS supre as necessidades de empresas em que as atividades do laboratório exigem um sistema
com alto grau de flexibilidade em termos de configuração. Capaz de simular os fluxos de trabalho
do laboratório, foi projetado para ser configurado nas estações clientes, sem comprometer a
segurança do sistema e sem necessidade de customização. A implementação de um sistema LIMS
permite a geração de dados a serem transformados em valiosas informações para tomada de
decisões.
O LIMS coleta os dados de amostras diretamente dos equipamentos de laboratório utilizando
drivers específicos e/ou genéricos. Os dados são direcionados para um banco de dados relacional,
onde são armazenados. A interface com o usuário proporciona uma estrutura de organização que
permite o usuário interagir com os dados e informações de cada amostra de maneira simples e
bastante amigável.
O sistema LIMS, além de desempenhar as atividades específicas do laboratório, pode ser integrado
ao sistema PIMS para auxiliar a tarefa de controle da produção, consolidando as informações da
qualidade e integrando-as ao sistema de gestão empresarial. Oferece também, respaldo para o
cumprimento dos requerimentos regulatórios para a armazenagem de longo prazo e reutilização da
informação.
O sistema LIMS deve possuir, no mínimo, as seguintes funcionalidades:
−
−
−
−
−
−
−
Interfaces específicas com equipamentos de laboratório: conexões (drivers) às fontes de
dados, equipamentos de laboratório, que utilizam um padrão de comunicação aberto.
Interfaces genéricas com equipamentos de laboratório: conexões (drivers) às fontes de dados,
equipamentos de laboratório, que não utilizam um padrão de comunicação aberto. Nestes
casos, é necessário utilizar um processo de leitura genérico, que possibilite a conversão de
arquivos texto para formatos compatíveis com o sistema LIMS.
Interface com outros sistemas de informação: os dados do sistema LIMS deverão estar
disponíveis em um banco de dados relacional e poderão ser acessados, via ODBC por
exemplo, através de transações SQL.
Interface amigável com o usuário: permite a organização das informações em pastas, numa
estrutura do tipo árvore, com a possibilidade de visualização seletiva através de filtros de
tempo, usuários, resultados, etc.
Gestão do fluxo de amostras do laboratório: toda a dinâmica do laboratório deve ser gerida
pelo sistema LIMS: recebimento das amostras; alocação das amostras em pastas organizadas
por etapa do processo; indicação do(s) teste(s) a realizar; responsável por cada teste;
procedimento de teste(s); resultados obtidos; indicação do status de cada amostra com
relação à conformidade ao padrão estabelecido; etc.
Segurança: permite restringir o acesso aos dados e funcionalidades através de senhas. Cada
usuário possui atributos específicos, de acordo com a sua atividade, para definir o nível de
intervenção sobre o sistema: visualização, e/ou alteração dos dados e/ou configuração do
sistema.
Geração de relatórios: permite a geração de relatórios padronizados ou configuráveis pelo
usuário, em padrão próprio ou em padrão exportável para planilhas eletrônicas.
24
3.2.6. Camada de Integração
A integração é fundamental para a troca de dados entre os diversos sistemas existentes no ambiente
industrial. Os processos industriais trabalham sob enorme pressão para se tornarem mais lucrativos.
Baixar custos é questão chave para o aumento da lucratividade. Nesse ambiente, é esperada dos
funcionários e dos processos uma alta produtividade. O tempo perdido na procura de informações
poderia ser utilizado para propósitos que incrementassem as vendas, reduzissem tempo de parada e
desperdícios, e assim por diante.
A integração ocorre em níveis físico e lógico:
−
Dados e informações organizadas em banco de dados corporativos que concentram o
conteúdo dos bancos locais interligados via intranet;
−
Informações da corporação de interesse interno e externo dispostas em recursos de intranet e
internet respectivamente;
−
Sistemas corporativos do tipo ERP que possuem informações de todas as camadas da
corporação e desempenham funções em nível estratégico.
Um sistema de automação moderno utiliza extensivamente as redes de comunicação para
intercambiar dados entre os dispositivos de chão de fábrica, destes dispositivos com os
controladores e sistemas de supervisão das salas de controle e destes sistemas com a área
corporativa da empresa.
Para definição de uma rede de comunicação alguns aspectos devem ser observados:
−
Padrão da rede;
−
Topologia da rede;
−
Ambiente de instalação;
−
Distâncias envolvidas;
−
Natureza dos sinais trafegados;
−
Intensidade do tráfego;
−
Instalação;
−
Manutenção;
−
Outros.
4.
SEGURANÇA, CONFIABILIDADE E DISPONIBILIDADE EM SISTEMAS DE
AUTOMAÇÃO
4.1.
Dinâmica Operacional
Atualmente, a arquitetura mais utilizada em sistemas de controle e supervisão é a arquitetura
SERVIDOR/CLIENTE. Esta modalidade operacional pode ser aplicada a qualquer camada dos
sistemas de automação. Como exemplo, segue uma aplicação em estações de supervisão. De acordo
com a função desempenhada, uma estação de supervisão pode ser configurada como:
− Estação SERVIDOR, que realiza a aquisição de dados do processo, supervisão e controle;
− Estação CLIENTE, que busca dados da estação servidora e realiza apenas as tarefas de
supervisão e controle. Várias estações cliente podem estar interligadas a um servidor.
A principal diferença entre os modos de operação das estações é a presença da BDTR (Base de
Dados em Tempo Real). Como ilustrado na figura 4.1._1, uma estação SEVIDOR possui uma
BDTR própria e os dados do processo são constantemente atualizados nesta base. As estações
25
CLIENTE não possuem BDTR própria, e os seus dados são referenciados a uma base localizada
numa máquina SERVIDOR.
Estação SERVIDOR
Estações CLIENTE
BDTR
Rede de Controle
Controlador
Programável A
Controlador
Programável B
Figura 4.1_1 – Arquitetura SERVIDOR / CLIENTE
Este modo de operação possibilita a implementação de redundância para que o sistema de controle e
supervisão continue funcionando mesmo que haja perda de uma das unidades de processamento. A
redundância deve ser sempre implementada em sistemas que requeiram grande disponibilidade e
confiabilidade. A redundância em um sistema de automação pode ocorrer nos níveis físico e lógico.
4.1.1. Redundância física
No nível físico a redundância é estabelecida pela multiplicação dos equipamentos essenciais ao
sistema. No exemplo da configuração da figura 4.2_1, a redundância foi implementada nos níveis
de controle, comunicação e supervisão.
Estação SERVIDOR A
Estação SERVIDOR B
Estações CLIENTE
Rede de Controle
Controlador A
Controlador B
Figura 4.2_1 - Redundância física
26
No nível de controle, dois CLP exatamente iguais (fonte, CPU e módulo de comunicação)
controlam o mesmo processo compartilhando os cartões de entrada/saída. Além disso, é necessária
a inclusão de um software de sincronismo em ambas as CPU. Normalmente, um sistema redundante
é implementado em arquiteturas de I/O distribuído.
No nível de comunicação, duas redes interligam os CLP e as estações de supervisão. Em caso de
falha em uma das vias, a comunicação permanece através da outra. É recomendável que os cabos de
cada via sejam lançados em trajetórias distintas para que o motivo de uma falha não atinja os dois
cabos simultaneamente.
No nível de supervisão, onde as falhas nos PC são mais freqüentes, a redundância das estações
servidoras de dados de processo é usual e recomendável. Na figura, dois servidores se comunicam
com o processo adquirindo dados e gerindo duas bases de dados idênticas e redundantes.
Para todas as situações, as unidades de processamento operam em paralelo e independentemente da
unidade redundante (não verificam o estado de funcionamento da replica). Em caso de falha em um
dos equipamentos, o outro continua executando a sua função como se nada houvesse ocorrido. Os
clientes buscam dados de uma das unidades servidoras operantes. Para os usuários, a redundância é
transparente.
4.1.2. Redundância lógica
A redundância lógica se faz no nível das unidades de processamento, portanto entre as estações
servidoras de dados e CPU dos controladores. A redundância lógica pode ser do tipo:
−
Hot stand by;
−
Hot backup;
−
Voter.
Hot stand by
Em modo hot stand by, o objetivo é aumentar a disponibilidade. Uma das unidades SERVIDOR
trabalha como mestre e a outra como escrava. Todo o controle bem como a base de dados em tempo
real é de responsabilidade da unidade mestre. O escravo funciona como um CLIENTE e busca as
informações no mestre. Em caso de falha no mestre, a estação escrava assume o comando e passa a
ser o SERVIDOR mestre. Esta transição é automática e transparente para o usuário.
Hot backup
Em modo hot backup, o objetivo é aumentar a confiabilidade. As estações SERVIDOR redundantes
operam de maneira independente e apenas os dados são replicados em ambas as unidades
processadoras com o objetivo de manter o sincronismo e a consistência das informações.
Voter
Em modo voter o objetivo também é aumentar a confiabilidade. As estações SEVIDOR
redundantes, duas ou três, estabelecem uma votação antes da tomada da decisão. Se não há
discordância na decisão a ser tomada, a mesma é efetivada. Se ocorrer discordância, a decisão
deverá ser validada pela maioria, no caso de três ou mais estações, ou abortada no caso de duas
estações. Em ambas as situações, um alerta deverá ser anunciado ao operador do sistema.
27
4.2.
Segurança
Os conceitos de segurança variam de acordo com o tipo da aplicação, sendo definidos por fatores
físicos como: o ambiente de instalação dos equipamentos; a robustez dos sistemas de alimentação;
as condições operacionais; etc. e por fatores lógicos definidos pelas necessidades de processamento
aliadas á disponibilidade e confiabilidade do sistema como um todo. Alguns destes aspectos são
discutidos a seguir.
4.2.1. Ambiente de instalação dos equipamentos
O ambiente de instalação determinará o tipo de equipamento que poderá ser utilizado. O
equipamento deverá obedecer às condições construtivas e operacionais definidas por norma para
não apresentar nenhum desgaste excessivo e/ou risco ao ambiente industrial. Estes equipamentos
deverão apresentar um invólucro que possuam um grau de proteção e resistência mecânica
adequado para áreas classificadas.
4.2.2. Sistemas de retaguarda de energia
Um sistema de retaguarda de energia ou UPS(Uninterruptible Power Suplly) garante a continuidade
do fornecimento de energia elétrica em caso de falha no fornecimento da concessionária. Durante a
falta de energia elétrica, o No Break continua fornecendo energia aos sistemas a ele conectados
através de um conjunto de baterias próprias. Além disso, o No Break dito inteligente possui o
recurso de salvar os arquivos abertos e encerrar os aplicativos em operação, protegendo além dos
equipamentos, os dados e informações em uso.
Um No Break de boa qualidade deverá possuir as seguintes características:
-
4.3.
Fornecer energia em forma de onda senoidal isolada da rede, filtrada e estabilizada;
Apresentar fácil operação com possibilidade de ligamento automático programado;
Oferecer sinalização visual e sonora para supervisão de qualquer anormalidade;
Realizar o fechamento de arquivos e o shutdown do sistema operacional automaticamente na
falta de energia;
Possibilitar a supervisão das operações do equipamento pela tela do computador, por
exemplo, data, horário, tempo em operação, medição de tensão, corrente e outros dados;
Apresentar dados estatísticos que informam sobre cada tipo de anormalidade, número
acumulado de ocorrências e outras informações afins;
Gerar relatório que informa a data, horário e a duração das faltas de energia;
Possibilitar o gerenciamento remoto através de software
Confiabilidade
O conceito de confiabilidade é traduzido pela qualidade das informações envolvidas nas decisões
tomadas pelos sistemas de automação. Este conceito deve ser sempre implementado em sistemas
que têm a responsabilidade de tomar decisões e que, em hipótese alguma, podem cometer erros que
possam comprometer a qualidade e a segurança do processo.
4.4.
Disponibilidade
O conceito de disponibilidade é traduzido pelo máximo tempo de funcionamento sem interrupção
dos sistemas de automação. Este conceito deve ser sempre implementado em sistemas que requerem
grande disponibilidade por parte das unidades vitais de processamento e que estas unidades não
possam, em hipótese alguma, deixar de funcionar podendo causar grandes prejuízos físicos e/ou
financeiros.
28
A disponibilidade pode ser quantificada através de dois índices:
- MTBF (Mean Time Between Failure) É o tempo médio entre falhas dos módulos
utilizados em um sistema de automação.
- MTTR (Mean Time to Return) É o tempo médio de reposição (troca) e reconfiguração
(fazer o módulo funcionar novamente) dos módulos de um sistema de automação.
Portanto, é recomendável que o sistema apresente o máximo MTBF e o mínimo MTTR.
5.
PLANO DIRETOR DE AUTOMAÇÃO E INFORMAÇÃO
Um Plano Diretor de Automação e Informática – PDAI, estabelece as diretrizes tecnológicas e
orienta os futuros investimentos de uma empresa nestas áreas. Um PDAI deve seguir as seguintes
premissas:
−
Ser focado nos objetivos finais da empresa: ganhos de produtividade e qualidade e integração
das informações de processo com os sistemas superiores, principalmente sistemas de suporte
ao cliente;
−
As tecnologias e soluções propostas devem levar em consideração o princípio da adequação
ao uso;
−
As proposições devem ser focadas no processo e não na estrutura orgânica da unidade;
−
Devem ser buscadas soluções de arquitetura e tecnologia aberta;
−
As recomendações devem ser bem justificadas e documentadas;
−
O plano deve considerado um horizonte de validade de 3 a 5 anos.
5.1.
Abrangência de um PDAI
Um PDAI deve ter a seguinte abrangência:
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
Analisar o estado dos sistemas atuais de instrumentação, controle, supervisão, otimização e
informação;
Estudar soluções e tecnologias aplicáveis aos processos existentes;
Definir um modelo conceitual de arquitetura para os sistemas de automação e informação,
definindo as interfaces entre os diversos níveis e sistemas;
Recomendar a aquisição/adoção de equipamentos, tecnologias, software, funcionalidades,
protocolos, padrões, interfaces, etc., buscando sempre soluções e arquiteturas abertas;
Recomendar melhorias de infra-estrutura, procedimentos operacionais, planejamento e
controle da produção;
Avaliar os projetos existentes e de novos sistemas já contemplados no planejamento
estratégico da empresa quanto à adequação às novas tecnologias;
Definir as alterações nos sistemas existentes para atender ao modelo conceitual proposto;
Estudar a viabilidade da centralização da operação dos sistemas de controle e supervisão;
Levantar as oportunidades e avaliar ferramentas para uso de modelos de simulação e
otimização no gerenciamento da empresa;
Elaborar as especificações técnicas para aquisição das soluções;
Avaliar a capacitação tecnológica do pessoal de manutenção e operação para suporte e uso
das novas tecnologias a serem implantadas, com sugestão de planos de desenvolvimento
gerais;
Analisar e discriminar os custos e benefícios de cada sistema;
Elaborar um plano de implantação;
29
−
5.2.
Elaborar um Sumário Executivo, contendo os principais pontos do plano, cronograma,
custos.
Detalhamento do Plano
5.2.1. Nível de Instrumentação
Levantamento de todos os equipamentos, instrumentos, dispositivos e softwares usados para
monitorar, medir e controlar as variáveis de processo, explicitando suas funções e aplicações.
Definição das necessidades da instrumentação quanto a:
−
Identificação de variáveis importantes não medidas;
−
Adequação dos instrumentos existentes para atender a automação e sistemas de informação;
−
Qualidade das medidas coletadas;
−
Requisitos para modernização de instrumentos;
−
Recomendações para substituição de instrumentos;
−
Recomendações para aquisição de novos instrumentos;
−
Estudo da necessidade e viabilidade da utilização de redes de campo;
−
Treinamento das equipes de manutenção.
5.2.2. Nível de Controle
Levantamento de todos os equipamentos dispositivos e softwares usados para controlar as variáveis
de processo, explicitando suas funções e aplicações.
Definição das necessidades de controle quanto a:
−
Identificação de áreas de processo não controladas automaticamente;
−
Adequação dos sistemas de controle existentes para atender a automação e sistemas de
informação (capacidade de memória, linguagens utilizadas, estrutura de programas,
distribuição de tarefas, interfaces com outros sistemas, etc.);
−
Eficiência e qualidade dos equipamentos;
−
Requisitos para modernização dos sistemas de controle;
−
Recomendações para substituição de controladores;
−
Recomendações para aquisição de novos controladores;
−
Treinamento das equipes de manutenção.
5.2.3. Nível de Supervisão
Levantamento de campo incluindo a verificação de todos os requisitos técnicos acerca dos sistemas
existentes e realização de entrevistas com o corpo técnico e usuários finais.
Definição dos requisitos funcionais dos sistemas de supervisão, a saber:
−
Estrutura de sinóticos;
−
Interfaces com CLP, bancos de dados externos, equipamentos de monitoração de energia e
painéis locais;
−
Estrutura de comandos e modos de operação;
−
Necessidades de redundância;
−
Interface via Web;
−
Eficiência e qualidade das funcionalidades implantadas;
−
Recomendações para implantação de novas funcionalidades;
−
Recomendações para aquisição de novos sistemas de supervisão;
−
Treinamento das equipes de operação e manutenção.
30
5.2.4. Nível de Otimização
Levantamento de todos os sistemas de otimização usados para melhorar os índices de processo,
explicitando suas funções e aplicações.
Definição das necessidades de otimização quanto a:
−
Identificação de oportunidades de benefícios a partir da implantação de sistemas de
otimização em áreas críticas de processo;
−
Adequação das estratégias de otimização existentes para atender os índices estabelecidos;
−
Eficiência e qualidade dos sistemas;
−
Requisitos para modernização dos sistemas de otimização;
−
Recomendações para aquisição de novos sistemas de otimização;
−
Treinamento das equipes de operação e manutenção.
5.2.5 Nível de Informação
Levantamento de todos os sistemas de informação usados para coletar, armazenar e tratar dados a
fim de auxiliar os sistemas de gestão do processo e da produção, explicitando suas funções e
aplicações.
Definição das necessidades de informação quanto a:
−
Identificação de variáveis importantes não coletadas e armazenadas;
−
Eficiência e qualidade da comunicação com os sistemas de chão-de-fábrica e corporativos;
−
Melhorias no conteúdo e apresentação dos relatórios;
−
Eficiência e qualidade das funções executadas;
−
Treinamento das equipes de operação e manutenção.
6.
ETAPAS DE UM PROJETO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Este item da disciplina apresenta as etapas típicas de um projeto de automação industrial.
6.1.
Levantamento de Campo
Atividade que consiste no levantamento de todas as informações necessárias para o
desenvolvimento do projeto:
−
Levantamento dos padrões a serem utilizados no projeto;
−
Análise dos percursos a serem utilizados para as redes de comunicação;
−
Definição dos relatórios;
−
Disposições dos novos equipamentos;
−
Verificação da situação atual e as modificações necessárias;
−
Cronograma detalhado do empreendimento.
6.2.
Especificação Funcional
Documento onde são descritos:
−
A filosofia do sistema de automação;
−
Os padrões para todo o desenvolvimento;
−
Arquitetura;
−
Configuração consolidada do sistema;
−
Características funcionais;
−
Características do hardware e software;
−
Benefícios obtidos;
31
−
−
−
6.3.
Interfaces;
Procedimentos operacionais;
Procedimentos de segurança.
Critérios de Projeto
Documento onde são estabelecidas as principais diretrizes que orientarão a elaboração do projeto de
automação tais como:Características principais dos equipamentos;Distribuição de tensão de
controle;Padronização de cabos e bitolas;Filosofia de comandos, emergências, reservas
instaladas, etc.
6.4.
Fluxogramas P&I (Processo e Instrumentação)
Consolidação dos fluxogramas existentes onde são substituídas as indicações da instrumentação
convencional por indicações das funções executadas por software e pelas estações de
operação/supervisão. Verificação da necessidade e elaboração de novos fluxogramas.
6.5.
Instrumentação do fluxograma P&I
Documento contendo a representação de todos os elementos de campo (sensores, transmissores,
atuadores, etc) e as funções executadas por software e pelas estações de operação e supervisão para
cada malha de controle/instrumento.
32
6.6.
Arranjo da Sala de Controle
Documento que apresenta a distribuição dos equipamentos do sistema de automação dentro da sala
de controle.
33
6.7. Relação de entradas e saídas dos controladoresDocumento, gerado para cada controlador,
que apresenta a imagem dos módulos de E/S. Contém informações como:
−
Tipo do módulo (entrada ou saída, digital ou analógico, etc.);
−
Descrição de cada ponto de E/S com seu endereço;
−
Indicação da tensão e dos pontos de alimentação;
−
Identificação do painel e do módulo dentro do painel;
−
Etc.
6.8.
Especificação de instrumentos
Documento único que se aplica à qualquer tipo de instrumento, contendo informações, critérios e
características técnicas que em conjunto com as folhas de dados dos instrumentos propiciam a
aquisição dos mesmos.
34
6.9. Folha de dados de instrumentos/equipamentosDocumento contendo todas as informações
e características técnicas necessárias e suficientes para a aquisição dos instrumentos/equipamentos
especificados, permitindo a seleção do modelo e/ou cálculo do instrumento e a sua cotação.
6.10. Folha de Especificação para o Sistema de Automação
Contempla todas as informações e características técnicas necessárias e suficientes para a aquisição
dos seguintes equipamentos/software:
−
Hardware para o CLP;
−
Painéis de CLP;
−
Microcomputadores para as Estações de Operação;
−
No-breaks;
−
Quadros de distribuição de tensão de controle;
−
Impressoras;
−
Equipamentos de rede;
−
Software de Supervisão;
−
Software de apoio;
−
Acessórios;
−
Mobiliário;
−
Outros.
35
6.11. Diagramas Lógicos
Elaboração/revisão dos diagramas lógicos da planta de forma a disponibilizar as seguintes
informações:
−
Intertravamentos entre equipamentos e/ou sistemas;
−
Comando de seqüências/grupos de equipamentos;
−
Instrumentação comum a mais de um equipamento;
−
Sinalizações de processo não associadas a equipamentos.
36
6.12. Diagramas Funcionais
Desenhos para apoio à manutenção, que apresentam de forma esquemática a correlação entre as
entradas e saídas do CLP e todos os dispositivos dos CCM (Comando e Controle de Motores),
painéis locais e campo indicando a função de cada sinal, sem a finalidade de interligação e
lançamento de cabos.
6.13. Diagramas de interligação
Desenhos elaborados por equipamentos que mostram todas as interligações elétricas, informando
identificação de cabos e condutores, bitola, régua de bornes, bornes e terminais, pontos de
aterramento, para cada interligação relativa ao equipamentos (campo-CLP, CCM-CLP, campoCCM, outros).
37
6.14. Diagramas de Malhas
Este documento contempla todas as malhas de controle da planta, com definição das funções
envolvidas e as interligações entre as mesmas, fazendo-se a representação de acordo com a
localização física de cada instrumento ou função. O documento complementa as informações
apresentadas no Fluxograma P&I.
6.15. Relação de Circuitos e Cargas
Documento, elaborado para cada quadro de distribuição de tensão de controle (QDTC), contendo
uma relação de todos os circuitos do quadro (com informação da capacidade de corrente de cada
disjuntor) com a relação / identificação de todas as cargas ligadas a ele.
38
6.16. Diagrama Unifilar
Este documento define de forma completa toda a necessidade de alimentação elétrica de tensão e
controle para a instrumentação e equipamentos do sistema de automação, incluindo as cargas
previstas distribuídas de acordo com os níveis de tensão, a necessidade de sistemas ininterruptos e
alimentação redundante, além de determinar as proteções elétricas necessárias.
6.17. Lista de Instrumentos
Este documento contempla a relação de todos os instrumentos (existentes e novos) e suas principais
funções, definindo o tipo, locação física e serviço de cada instrumento.
6.18. Plantas de locação de instrumentos
Este documento define a posição física e elevação de todos os instrumentos e painéis de campo para
os quais exista a interligação de sinal e/ou alimentação elétrica. Além disso são localizadas as
caixas de junção, o encaminhamento de eletrodutos entre instrumentos e caixas de junção e o
encaminhamento de eletrodutos/dutos entre as caixas de junção e as salas de controle
39
6.19. Lista de Materiais
Este documento relaciona todos os materiais necessários para a montagem da instalação definindo o
tipo e especificação técnica do material, unidade de medida/contagem e a quantidade.
40
6.20. Lista de Cabos
Documento que relaciona todos os cabos de interligação entre equipamentos, instrumentos, caixas
de junção, CCM, painéis e outros elementos de campo.
6.21. Planilhas de Cabos
Planilha identificando todos os cabos/condutores associados a cada equipamento com as suas
conexões nas borneiras dos painéis existentes e as suas ligações correspondentes nas borneiras dos
novos painéis facilitando o remanejamento dos cabos entre os painéis.
6.22. Lista de Cabos para lançamento
Este documento relaciona todos os cabos de interligação entre equipamentos, instrumentos, caixas
de junção, CCM, painéis e outros elementos de campo, com os respectivos percursos para orientar o
lançamento de cabos pela montadora.
6.23. Gestão de Suprimentos
Consiste no acompanhamento, etapa por etapa, de todo o processo de compra dos equipamentos,
softwares e materiais de instalação elétrica fornecidos.
6.24. Análise Técnica de Propostas
−
−
−
−
−
Análise das propostas técnicas recebidas;
Preparação de questionários objetivando a equalização técnica das propostas;
Participação em reuniões técnicas com os fornecedores;
Preparação de relatório priorizando tecnicamente os fornecedores;
Preparação da documentação técnica final para compra.
41
6.25. Comentário de desenhos de fornecedores
Comentar/aprovar
os
desenhos
enviados
pelos
fornecedores
de
equipamentos
elétricos/instrumentos, antes do início da fabricação, para verificação da adequabilidade do que vai
ser fabricado com o que foi especificado.
6.26. Roteiro de Aceitação
Documento onde são estabelecidos procedimentos e parâmetros a para aceitação do sistema de
automação durante o teste de fábrica e de plataforma.
6.27. Programação de CLP
Consiste no desenvolvimento do programa do CLP, utilizando o software específico do fabricante,
contendo a lógica de comando, sequenciamento, controle e sinalização dos
equipamentos/instrumentos e outros dispositivos. Associados à lógica teremos:
−
Comentários de endereços;
−
Comentários de linha;
−
Referência cruzada dos endereços utilizados;
−
Mapa de memória.
42
6.28. Configuração do Software De Supervisão
−
−
−
−
−
−
−
−
Definição e digitação da Base de Dados;
Planejamento e definição das telas sinóticas;
Edição de Sinóticos;
Animação dos pontos inerentes a comando e sinalização;
Definição e configuração dos alarmes;
Configuração das tendências instantâneas e históricas;
Elaboração de receitas;
Outros.
43
6.29. Desenvolvimento de drivers
Desenvolvimento de software de comunicação para interfacear os dispositivos
6.30. Testes de Plataforma
Montagem de uma plataforma contendo os dispositivos mínimos necessários de hardware e
software da configuração para:
−
Depuração do programa do CLP;
−
Testes de intertravamentos, sequenciamentos e sinalizações;
−
Testes nas lógicas relativas às áreas de interface, alarmes, etc.;
−
Integração/compatibilização de todos os componentes do sistema;
−
Análise da performance do Sistema.
6.31. Elaboração de Manuais
Estes documentos têm como objetivo funcionar como material complementar aos treinamentos e
subsidiar a operação e manutenção de sistema após a sua entrega. São desenvolvidos os seguintes
manuais:
−
Manual de Operação;
−
Manual de manutenção de software do CLP;
−
Manual de manutenção de software de supervisão;
6.32. As-Built
Atualização da documentação do projeto gerada conforme construído e executado.
6.33. Implantação do Sistema
A Implantação do Sistema é realizada de acordo com o planejamento definido e compreenderá as
seguintes etapas:
Supervisão de Montagem
Compreende a supervisão da montagem e das ligações e energizações dos equipamentos do sistema
de automação.
Montagem da rede e comunicação
Compreende a montagem e interligação dos equipamentos do sistema em rede.
Testes bit a bit
Os testes bit a bit são iniciados após a conclusão dos testes de continuidade elétrica. Durante estes
testes são verificadas todas as ligações feitas durante a transferência dos sinais do campo e CCM
para os novos CLP.
Start up
Após os testes bit a bit, são executados todos os testes operacionais com os equipamentos de
processo já ligados ao novo sistema de automação, para verificação na prática, da integração
realizada em plataforma. São simulados todos os intertravamentos, proteções dos equipamentos,
realizados ajustes e aferições da aquisição e tratamento de dados reais coletados e enviados ao
processo. Após realização de todos os testes com os equipamentos operando sem carga (testes em
vazio), os mesmos são colocados em operação com carga, nas condições nominais.
44
Operação AssistidaAcompanhamento da operação normal do sistema pelos integradores e
operadores para verificação da performance do sistema implantado. Neste período serão realizados
também os ajustes dos parâmetros, análise da estabilidade e verificação das faixas de alarmes e das
malhas de controle.
7.
FERRAMENTAS DE APOIO À PRODUÇÃO
As ferramentas de apoio à produção apresentam uma série de funcionalidades pré-definidas que
atendem boa parte das necessidades, mas não contemplam toda a documentação de um projeto.
Estas ferramentas possibilitam:
−
Organizar a documentação;
−
Facilitar o acesso aos documentos (estrutura de pacote);
−
Utilizar bibliotecas de símbolos;
−
Criar bibliotecas de macros;
−
Agilizar a edição de documentos;Estabelecer referências cruzadas;
−
Realizar numeração automática;
−
Reduzir os erros;
−
Integrar o endereçamento aos controladores;
−
Agilizar as revisões;
−
Estabelecer interface com formatos DXF e HTML;
−
Gerar automaticamente planilhas de bornes e cabos;
−
Gerar automaticamente listas de materiais.
45
8.
FERRAMENTAS DE CONTROLE E ACOMPANHAMENTO DE PROJETO
Algumas ferramentas podem ser utilizadas para o controle e o
Permitem realizar:
−
Acompanhamento das datas do projeto
−
Gestão do tempo gasto na execução de cada tarefa
−
Estabelecer vínculo entre tarefas
−
Controle do tempo previsto versus realizado
−
Definição das etapas críticas
−
Realização de simulações
−
Controle de recursos
acompanhamento do projeto.
46
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