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Regras Para a Elaboração do Relatório de Seminário/Estágio da

1. 28 uma capa blindada Na Figura 12 poss vel visualizar exemplos de conex es do cabo AS Interface Figura 12 Conex es do cabo AS Interface Um facto importante que deve ser considerado que a AS Interface foi desenvolvida com um foco espec fico de aplica o final que a comunica o entre dispositivos discretos cobrindo uma rea que as redes Fieldbus mais complexas n o atingem com tal desempenho 10 20 22 3 2 DEVICENET A DeviceNet uma rede digital multi drop para conex es entre sensores actuadores e sistemas de automa o industrial em geral Foi desenvolvida para ter m xima flexibilidade entre equipamentos de campo Apresentada em 1994 originalmente pela Allen Bradley a rede DeviceNet teve a sua tecnologia transferida para a Open DeviceNet Vendor Association ODVA em 1995 A ODVA uma organiza o sem fins lucrativos composta por centenas de empresas ao redor do mundo que mant m divulga e promove o DeviceNet e outras redes baseadas no protocolo Common Industrial Protocol CIP A rede DeviceNet classificada no n vel de rede como Devicebus sendo as suas principais caracter sticas a alta velocidade a comunica o a n vel de byte comunica o com equipamentos discretos e anal gicos e o alto poder de diagn stico dos dispositivos de rede A tecnologia DeviceNet um padr o aberto de automa o com o objectivo de transportar dois tipos principais de informa o
2. Cada n vel hier rquico tem associado um n vel de comunica o com exig ncias pr prias na rede O n vel mais alto ou seja o n vel de gest o normalmente interliga os equipamentos respons veis pelo planeamento da produ o controlo de estoques dados estat sticos de qualidade entre outros Normalmente implementado atrav s de softwares de gest o como por exemplo sistemas SAP Movex e muitos outros O protocolo TCP IP Ethernet o mais utilizado neste n vel No n vel interm dio onde se podem encontrar os PLCs e onde se podem ver a troca de informa es de controlo a n vel das m quinas ou seja informa es que dizem respeito ao estado de equipamentos tais como rob s m quinas ferramentas transportadores entre outros O n vel de campo o mais baixo o onde se insere a parte f sica da rede e onde se podem localizar os sensores e actuadores Na Figura 8 pode se visualizar uma estrutura hierarquizada com os n veis b sicos na ind stria N vel de Gest o N vel de Controlo N vel de Campo Figura8 Classifica o por n veis hier rquicos das redes industriais Um ponto importante a diferencia o entre as redes de informa o controlo e campo Na Figura 9 pode se visualizar as categorias das redes para automa o industrial 28 24 Type of control Fieldbus IEC ISA SP50 Profibus PA HART Foundation Fieldbus Process control Sen
3. de sistemas de supervis o e controlo que actualmente se podem ver aplicados na ind stria Foram encontrados diversos obst culos uma vez que os softwares aplicados para o desenvolvimento do trabalho Step7 e SIMATIC WinCC flexible n o s o do f rum acad mico o que levou a um estudo mais alargado e prolongado no tempo Uma vez que este software aplicado no meio profissional torna se uma grande vantagem O desenvolvimento da programa o das interfaces gr ficas e a associa o entre os dois foi um verdadeiro desafio neste trabalho A apresenta o do trabalho desenvolvido s pode ser feita atrav s de simuladores visto que todo o material descrito no Cap tulo 4 n o pode ser comprado devido ao seu custo elevado Neste trabalho desenvolvido e descrito nesta Tese Disserta o existem tamb m melhorias evidentes a implementar no futuro tais como o acr scimo de gr ficos de tend ncias de horas de trabalho consumos e por ltimo a gest o do tempo para a realiza o da manuten o preventiva dos actuadores A realiza o deste trabalho veio dar uma nova motiva o e interesse por este tipo de sistemas bem como a oportunidade de alargar o conhecimento e o interesse pela rea Finalizando os sistemas de supervis o revelam se de grande import ncia na estrutura de gest o dos processos industriais pois permitem observar remotamente as condi es do sistema facilitando o controlo das vari veis de opera o
4. e Dados c clicos de sensores e actuadores directamente relacionados com o controlo 29 e Dados ac clicos indirectamente relacionados com o controlo tais como dados de configura o e diagn stico Os dados c clicos representam informa es trocadas periodicamente entre equipamentos de campo e os controladores Por outro lado os dados ac clicos s o informa es trocadas eventualmente durante a configura o ou diagn stico do equipamento de campo Uma rede DeviceNet pode conter at 64 dispositivos onde cada dispositivo ocupa um n na rede com endere os de O a 63 Qualquer um dos n s pode ser utilizado sem qualquer tipo de restri es Na Figura 13 poss vel visualizar um exemplo de uma aplica o da rede DeviceNet FF HSE Network AC DRIVE Zl a E Flex IO DRIVE 7 Tad nd 4 E Configurador VO Torre AC iz Sensor f ne E N is P o ptico mum 5 w ell p I l Ll J 5 aT y DeviceNet LA JE E Block vo m 5 Adaptador DN Mo AA i Fiex YO magn tico CNC Chave 5 3 E Sensor fim de curso mini Starter IM Convencional Convencionais Figura 13 Exemplo de uma aplica o da rede DeviceNet A rede DeviceNet tem como caracter sticas principais e Topologia baseada num barramento principal com ramifica es O barramento principal deve ser constitu do por um cabo DeviceNet grosso e as ramifica es com um cabo DeviceNet fino ou chato Podem ser u
5. Temperatura abaixo do limite m nimo Alarme 010 Humidade relativa acima do limite m ximo Alarme 011 Humidade relativa abaixo do limite m nimo A Figura 39 apresenta a interface gr fica que permite a visualiza o dos alarmes do sistema 63 El SIMATIC WinCC flexible Runtime acima do limite 8 3 21 45PM 10 16 2011 Alarme 010 Humidade Relativa acima do limite m Retroceder Figura 39 Interface gr fica que permite a visualiza o dos alarmes Como foi referido no in cio deste cap tulo n o foi poss vel a implementa o f sica do sistema SCADA na sala de colas nem a liga o f sica entre os diversos sensores e actuadores ao controlador Para que o sistema SCADA fosse apresentado a funcionar foi criada uma interface gr fica de simula o de dados de modo a ser poss vel introduzir os dados necess rios para que o sistema funcione de acordo com os requisitos estipulados A Figura 40 mostra a interface gr fica que permite a simula o do sistema Ef SIMATIC WinCC flexible Runtime OBS Valvula Motor Misturador Cuba Vazia Emergencia Simulador Wiscosimetro 22000 Sensor Max Simulador Temperatura 20 Simulador Humidade R 20 Retroceder Figura 40 Interface gr fica que permite a simula o do sistema 64 5 2 VARI VEIS DO SISTEMA DESENVOLVIDO Na Tabela 2 listam se as vari veis principais utilizadas no desenvolvimento deste trabalho que interligam o hardware e o softwar
6. 1 Fonte de alimenta o PS Compartimento da bateria Terminais para liga o 24 V Selector de modo nA A W N Sinalizadores que informam sobre o modo de opera o do aut mato sinaliza os estados e falhas 6 M dulo de mem ria 7 Porta de comunica o MPI 8 M dulos de entradas sa das 9 Tampa frontal O S7 300 n o necessita de racks com n meros predefinidos de slots para ser montado fornece uma economia de espa o e flexibilidade de configura o Os m dulos s o interligados uns aos outros atrav s de um barramento modular que fica encaixado numa calha DIN padr o Em termos de caracter sticas funcionais o S7 300 disp e de diversos CPUs com diferentes capacidades sendo utilizado em aplica es simples ou aplica es que requeiram grande desempenho A utiliza o de m dulos de expans o permite uma grande diversidade de configura es para qualquer tipo de aplica o Para tal est o dispon veis e M dulos de I O SM Digitais 24 V DC 120 230 V AC e anal gicos 5 V 0 10 V 0 4 20 mA e M dulos de comunica o CP MPI Profibus DP e Ethernet e M dulos de fun o FM Contadores posicionamento controlo de motor passo a passo controlo em malha fechada PID entre outros Numa configura o centralizada podem ser utilizados at cerca de 32 m dulos de expans o Toda a gama de CPUs do S7 300 traz uma porta de comunica o MPI integrada e
7. a partir desta porta que o CPU programado e parametrizado A programa o e a parametriza o do PLC S7 300 s o realizadas atrav s do software STEP7 Professional 47 As principais caracter sticas da interface MPI s o e Meio f sico RS 485 e Taxa de transmiss o de 19 2 kbps ou 187 5 kbps ou 1 5 Mbps e Dist ncias de at 50 m entre dois n s vizinhos com 2 repetidores Cada n MPI necessita ter o seu pr prio endere o entre O e 126 os valores padr es s o PG 0 OP TD 1 e CPUs 2 Na Figura 24 poss vel visualizar o endere o MPI padr o de cada n Liga o do PG via MPI Liga o de PLCs via MPI v Liga o da OP via MPI ww Endere o MPI Figura 24 Endere o MPI padr o de cada n No S7 300 o barramento MPI fechado atrav s do K bus barramento K em base um para um Isso significa que cada n no K bus FMs e CPs no rack S7 300 tamb m um n MPI e necessita de ter o seu pr prio endere o A principal vantagem que diversos equipamentos podem estabelecer uma liga o com o CPU ao mesmo tempo Isto significa por exemplo que um equipamento de programa o um equipamento HMI e um outro PLC podem estar em opera o ao mesmo tempo Os equipamentos da Siemens que podem ser conectados atrav s desta porta s o e PLCs das gamas SIMATIC S7 200 300 400 e Controladores SIMATIC C7 e SIMATIC HMI e SIMATIC PC computadores industriais 48 Usando uma comunica o MPI p
8. ap s o avan o para a etapa 2 70 Etapa Z Abre a valvula entrada Set e activa a bomba de saida 04 2 V lvula entrada m0 2 Valv_ Etapaz entrada Pano Figura 48 Activac o da v lvula de entrada e da bomba de sa da Quando os sensores de n vel m nimo e m ximo voltarem a estar activados activada a etapa 3 A Figura 49 mostra esta situa o Network 4 Etapa 3 10 0 10 1 Sensor Sensor nivel nivel cola PYAC cola PVAC m ximo minimo mO 2 sensor_ sensor_ H0 3 Etapaz max min Etapa3 eS H omni o H5 1 Cuba cheia HMI senso H0 Z r m x Etapa2 errors Re Figura 49 Activa o da etapa 3 Na Figura 50 pode se visualizar a desactiva o da v lvula de entrada atrav s da etapa 3 Etapa 3 Fecha valvula entrada Reset 04 2 V lvula entrada H0 3 Valy Etapas entrada Figura 50 Desactiva o da v lvula de entrada 71 A paragem do sistema e a correspondente evolu o para a etapa O pode ser feita atrav s dos bot es do menu principal passagem para o modo manual ou atrav s de uma paragem de emerg ncia Na Figura 51 apresenta se a programa o correspondente paragem do sistema autom tico H4 3 H4 o Bot o Bot o parar iniciar autom tico autom tico H6 7 HHI automatico HMI auto_ auto parar HER i 10 3 Bot o emergencia emerg E H5 3 Simulador Bot o emergencia HMI emerg H4 2 Bot o manual HMI HMI man
9. o de altura medi o de di metro detec o de rompimento e controlo de qualidade 18 a Figura 74 Exemplos de aplicac es com sensores ultra s nicos Os sensores anal gicos abordados t m como princ pio de funcionamento a transforma o de um valor de uma determinada vari vel qualquer numa vari vel el ctrica possibilitando assim a integra o desse valor num sistema de controlo Transdutor el ctrico o nome que se d a um elemento capaz de transformar um tipo de energia noutro tipo de energia Por exemplo um altifalante um transdutor pois capaz de transformar as varia es da energia el ctrica em energia sonora vibra es mec nicas atrav s do ar Por outro lado um microfone tamb m um transdutor pois capaz de transformar energia sonora em energia el ctrica O elemento principal na composig o de um sensor anal gico o transdutor acompanhado de um conjunto de circuitos electr nicos para amplificar e condicionar os sinais que em geral s o sinais el ctricos de corrente ou tens o Existem sensores anal gicos praticamente para qualquer tipo de vari vel No entanto os mais comuns no meio industrial s o e Sensores de dist ncia ou posi o e Sensores de inclina o e Sensores de n vel e Sensores de pH e Sensores de press o 92 e Sensores de temperatura e Sensores de velocidade linear e angular Os sensores anal gicos aplicados na automa
10. o do sistema de supervis o para corresponder a essas necessidades 59 5 1 DESCRI O DAS INTERFACES GR FICAS DO SISTEMA DE ARMAZENAMENTO DE COLA PVAC Atrav s das interfaces gr ficas abaixo descritas poss vel supervisionar e controlar todo o processo do sistema de armazenamento de cola PVAC assim como proceder supervis o e controlo da climatiza o da sala de colas Na Figura 36 apresenta se a interface gr fica principal da esta o de supervis o e controlo onde poss vel visualizar o estado de todos os sensores e actuadores utilizados no sistema de armazenamento de cola PVAC assim como o estado da climatiza o da sala de colas E SIMATIC WinCC flexible Runtime Mi valvula Temperatura online 20 Entrada Humidade Relativa online 20 Ar Condicionado Y Manual Automatico Aut Iniciar Parar ciclo Aut Manual Iniciar Simulador Figura 36 Interface gr fica principal do sistema de supervis o e controlo A interface composta por um conjunto de bot es que t m as seguintes fun es e Bot o Manual Permite activar o modo manual do sistema e Bot o Automatico Permite activar o modo autom tico do sistema e Bot o Aut Iniciar Permite activar o in cio de ciclo em modo autom tico e Bot o Parar ciclo Aut Permite desactivar o ciclo autom tico e Bot o Manual Iniciar Activa a interface gr fica que permite o manuseamento manual dos a
11. os de comunica o e mensagens s o id nticos De facto o PROFIBUS PA PROFIBUS DP protocolo de comunica o Servi o Ac clico Estendido IEC61158 que a Camada F sica tamb m conhecida como H1 Este protocolo permite uma integra o uniforme e completa entre todos os n veis da automa o e as instala es das reas de controlo de processo Isto significa que a integra o de todas as reas da instala o fabril pode ser realizada com um protocolo de comunica o que usa varia es diferentes 11 12 3 5 DNP3 0 O DNP3 um protocolo aberto que foi desenvolvido pela Harris Control Division no in cio dos anos 90 e foi lan ado no mercado em 1993 por uma comiss o constitu da por utilizadores do DNP3 Este protocolo geralmente designado por DNP3 ou por Distributed Network Protocol vers o 3 0 e representa uma norma de telecomunica es que define a comunica o entre Esta es Master RTU e equipamentos electr nicos inteligentes Foi desenvolvido de forma a garantir a interoperabilidade ou seja a capacidade de um sistema comunicar com outro de uma forma o mais transparente poss vel No DNP3 o cliente deixa de estar dependente de produtos que imp em arquitecturas fechadas e propriet rias que dificultam a expans o futura do sistema Este acaba por imp r aos seus fornecedores a continuidade de uma tecnologia e n o uma linha de produtos O DNP3 um protocolo robusto criado a pensar na fiabili
12. protocolo propriet rio com o intuito de fidelizar a sua base de clientes as 18 RTUs PLCs e outros componentes de controlo est o actualmente a ser desenvolvidos de forma a garantir a inter operacionalidade entre normas da ind stria M dulos como o Modbus TCP IP est o a ter grande aceita o no mercado e s o j uma refer ncia para muitos fabricantes de sistemas SCADA 2 3 2 4 4 ESTA ES CENTRAIS DE CONTROLO Em pequenos sistemas SCADA a esta o central pode incluir v rios servidores aplica es de software distribu das e aplica es de recupera o de dados ap s mau funcionamento Normalmente os sistemas SCADA apresentam a informa o para o pessoal operacional atrav s de elementos gr ficos sob a forma de um gr fico minimalista Isto significa que o operador observa um esquema representativo da planta do sistema a ser controlado Por exemplo uma imagem de uma bomba pode indicar a quantidade de flu do que a atravessa num determinado momento o software de HMI permite ver o fluxo de flu do que atravessa a bomba em tempo real e o operador pode ent o desligar a bomba se o fluxo atingir valores cr ticos Os gr ficos minimalistas consistem em linhas gr ficas e s mbolos esquem ticos para representar elementos do sistema ou podem consistir em fotos digitais do equipamento sobrepostas por elementos gr ficos animados que simbolizem o estado do equipamento Os pacotes de HMI para os sistemas SCADA incluem tipi
13. 67 pode se visualizar alguns exemplos de aplica es com sensores capacitivos tais como detec o de leite num pacote e controlo de n vel Figura 67 Exemplos de aplica es com sensores capacitivos Sensores pticos Os sensores pticos utilizam um feixe luminoso para detectar a presen a ou passagem de objectos O feixe emitido pode ser do tipo infravermelhos laser ou ainda do tipo luz convencional o que pouco comum Os sensores pticos reconhecem todos os objectos independentemente de sua natureza quer sejam de metal madeira ou pl stico Os sensores pticos possuem um princ pio de funcionamento baseado num feixe luminoso em geral um infravermelho que pode ser polarizado ou n o Este gerado por um dispositivo emissor e captado por um dispositivo receptor A presen a do objecto no caminho do raio infravermelho possibilita ou impede a recep o deste por parte do receptor dependendo assim do tipo de sensor Assim o controlador monitora se o objecto se encontra ou n o presente no caminho da luz 87 Para diferenciar a luz reflectida da luz ambiente a luz emitida pelo sensor modulada ou seja s o impulsos de luz numa determinada frequ ncia Assim a luz recebida passa por um filtro de maneira que o sensor s ser actuado se a luz recebida estiver na mesma faixa de frequ ncia da luz emitida Os sensores pticos dividem se em tr s modos de opera es e Modo difuso e Modo retro ref
14. DNP3 para al m do datalogging est relacionada com as suas capacidades de routing Atrav s do routing um equipamento que est na extremidade de uma rede pode comunicar com outro equipamento que esteja numa outra extremidade da rede independentemente de existirem outros equipamentos pelo caminho com tipos de comunica o distintas O DNP3 simplifica todo este panorama As capacidades de routing permitem que as RTUs das instala es interm dias fa am a gest o de tr fego dos dois equipamentos sem a necessidade de programa o 39 O DNP3 permite uma maior rentabilidade nas ac es de manuten o Actualmente necess ria uma comunica o por IP com toda a rede de aut matos sendo necess ria uma segunda porta Ethernet apenas para manuten o Em alternativa necess rio ter um canal de comunica o dedicado s manuten o O DNP3 aliado s suas capacidades de routing permite que a mesma rede de comunica es que usada para comunicar com o centro de comando possa tamb m ser usada em simult neo para ac es de manuten o A rede de comunica es pode ser em IP ou s rie Considerando que poss vel ligar via Web a um centro de comando e da aceder a cada uma das RTUs os benef cios para o cliente e para a empresa respons vel pela manuten o s o evidentes 13 15 3 6 OLE FOR PROCESS CONTROL OPC O padr o OPC composto por um conjunto de especifica es para comunica o em ambiente industri
15. Esta variante suporta a comunica o entre sistemas de automa o assim como a troca de dados entre equipamentos inteligentes e geralmente utilizada ao n vel de controlo Recentemente pelo facto de ter como fun o prim ria a comunica o mestre mestre peer to peer esta tem sido substitu da por aplica es em Ethernet O PROFIBUS PA a solu o PROFIBUS que atende os requisitos da automa o de processos onde se tem a conex o de sistemas de automa o e sistemas de controlo de processos com equipamentos de campo tais como transmissores de press o temperatura conversores posicionadores entre outros Pode ser usada em substitui o do padr o 4 a 20 mA Existem vantagens potenciais na utiliza o desta tecnologia onde se destacam resumidamente as vantagens funcionais transmiss o de informa es confi veis tratamento de estado das vari veis sistema de seguran a em caso de falha equipamentos com capacidades de gest o fiabilidade dos equipamentos alta resolu o nas medi es integra o com controlo discreto em alta velocidade aplica es em qualquer segmento entre outras Al m dos benef cios econ micos pertinentes s instala es redu o de at 40 em alguns casos em rela o aos sistemas convencionais custos de manuten o redu o de at 25 em alguns casos em rela o aos sistemas convencionais e menor tempo de arranque oferece um aumento significativo em funcionalidade e
16. Execution Systems Multi Point Interface Multi Purpose Storage Organization Block Open DeviceNet Vendors Association Open Systems Interconnection Object Linking and Embedding xvi OPC OpenVMS PA PC PG PID PPI PLC PVAC RTOS RTU SCADA STL TCP IP WAN OLE for Process Control Open Virtual Memory System Process Automation Personal Computer Programming Device Proportional Integral Derivative Point to Point Interface Programmable Logic Controller Polyvinyl Acetate Real Time Operating System Remote Terminal Units Supervisory Control and Data Acquisition Statement List Transmission Control Protocol Internet Protocol Wide Area Network xvii 1 INTRODU O Neste competitivo e complexo ambiente tecnol gico em que vivemos os computadores assumem um papel importante no tratamento distribui o e controlo da informa o permitindo um acesso r pido e f cil a esta informa o e possibilitando ainda a execu o de outras funcionalidades mais complexas Neste contexto a evolu o das redes de automa o os seus processos e arquitecturas s o influenciados por essa nova realidade computacional Factores relacionados com a disponibilidade e a seguran a da informa o assumem uma grande relev ncia tornando se necess rio garantir que esta informa o esteja dispon vel e segura independentemente da sua localiza o geogr fica dentro da rede Mostra se necess rio implementar
17. Figura 51 Paragem do sistema automatico Na Figura 52 mostra se a activa o da etapa O e na Figura 53 pode se visualizar a paragem de todos os actuadores atrav s da activa o desta etapa Network 2 Etapa 0 H1 3 Ho 3 INIC Ho 0 Etapa3 Inic EtapaD a oy Pe fre SRECIESETS oq res RS Oe Ses H0 3 Figura 52 Activa o da etapa 0 72 Network 6 M0 0 Etapa O Desliga todos os actuadores Reset Ho 0 H0 Z Etapad Etapa2 Figura 53 Paragem de todos os actuadores De seguida passa se a apresentar a implementac o da programac o correspondente ao controlo de viscosidade da cola PVAC na cuba Na Figura 54 pode se visualizar o in cio do sistema de controlo de viscosidade onde activada a vari vel inic1 Network 18 Inicia o programa n4 0 Bot o iniciar autom tico H6 7 HMI Hl 4 Autom tico HMI inici INICL auto ar auto inicr HH HA HH Figura 54 In cio do sistema de controlo de viscosidade da cola PVAC na cuba Ap s a compara o entre a viscosidade definida nos dados do processo e a viscosidade medida online atrav s do viscos metro activada a vari vel Dados viscosidade ap s compara o como se pode ver na Figura 55 Se os dados medidos forem maiores que os dados definidos ent o iniciada a etapa 4 que nos vai permitir activar o motor misturador de modo a baixar a viscosidade 73 Network 108 comparar viscosidade Compara os valores recebidos
18. a control of temperature and humidity real time viscosity control and level control of the glue in its container making possible only one supervision by the operating elements We chose a set of SIMATIC hardware and software developed by Siemens for the implementation of the programming and development of Human Machine Interface HMI Keywords SCADA PVAC glue Viscosity control Temperature and humidity control Level control of glue in container SIMATIC HMI vi ndice AGRADECIMENTOS isis cect cote dines tedas saei ueis ei aa e oaaao aee ee Sedaaa eaa S Set esa iraa aeai I RESUMO AAA N NEE RN HI ABSERACT ARA TON vV INDICE mohhna een ada a A a ada VII NDICE DE FIGURAS iaa assess E O OE IX INDICE DE TABELAS obesa XIII ACRONIMOS aaa XV To INTRODU O idas 1 1 1 CONTEXTUALIZA O is 2 1 2 OBJECTIVOS sai usadas e eae eee aa Sus nao na Soa Das abas al ee SS atas SL Sd 4 1 3 CALENDARIZA O iria 5 1 4 ORGANIZA O DO RELAT RIO ccscesscesscesscesscssecssecssccssecssecasesssesscessceascesscsaecssccsaecseecseeeeteeeeeesecsaees 5 2 SISTEMAS SCADA AAA ON 7 2 1 HISTORIA E a de CE eT 7 2 2 FUNCIONALIDADES O 9 2 3 EVOLU O ot ds ie a ladito 10 2 4 HARDWARE EM SISTEMAS SCADA coococcccononononanananananananananananananananananananan nana rtr r aaa aan 11 25 SOFTWARE EM SISTEMAS SCADA ccocccccccnoncnonononononononononononononononononononononononononononononononononononononononinns 19 3 SISTEMAS DE COMUN
19. a de dados oferecem servi os de avalia o da rede SCADA e da rede corporativa que podem por exemplo ajudar os administradores a avaliar as suas redes SCADA e conex es corporativas identificar vulnerabilidades e oferecer recomenda es Solu es como antiv rus firewall e detec o de intrus es tamb m est o dispon veis Quando implementados em v rios pontos da infra estrutura da rede de comunica o possibilitam reconhecer e deter c digos maliciosos e as tentativas de invas o Por exemplo uma firewall posicionada entre a rede corporativa e a rede de supervis o poderia ser configurada para bloquear ataques oriundos de todos os endere os IP e portas desconhecidas Al m disso dispositivos de seguran a inseridos na conex o com o gateway do terminal remoto podem proteger a rede SCADA com maior efici ncia As pol ticas de seguran a e as solu es de avalia o de vulnerabilidades existem para ajudar os administradores de rede a formular uma pol tica de seguran a de dados baseada em padr es normas e pr ticas recomendadas da ind stria e depois avaliar a ades o cont nua a estas 3 44 4 TECNOLOGIAS UTILIZADAS Este cap tulo tem como objectivo apresentar e justificar a escolha do hardware e do software utilizado no estudo e implementa o piloto de um Sistema SCADA na Swedwood Portugal Dada a exist ncia de alguns aut matos da Siemens na empresa optou se pela utiliza o do SIMATIC S7 300 com um C
20. de controlo local e aquisi o de dados inicia se nas esta es remotas Os PLCs e as Unidades Terminais Remotas RTUs fazem a leitura dos valores apresentados pelos dispositivos que est o associados a cada esta o Os PLCs e RTUs s o unidades computacionais espec ficas ou seja equipados com processadores atrav s dos quais a esta o central de controlo comunica com os dispositivos existentes nos diversos sectores do edif cio ou instala es fabris O processo de aquisi o de dados conclu do com o respectivo armazenamento numa base de dados no sistema de controlo central A diferen a entre os PLCs e as RTUs est em que os primeiros possuem maior flexibilidade na linguagem de programa o e controlo de entradas e sa das enquanto as RTUs possuem uma arquitectura mais distribu da entre a sua unidade de processamento central e os m dulos de entradas e sa das com maior precis o e sequ ncia de eventos As RTUs possuem uma boa capacidade de comunica o uma vez que s o as mais indicadas 12 para situa es onde a comunica o por uma rede de cablagem convencional bastante dif cil ou seja utilizam redes de comunica o sem fios wireless A troca de informa es entre os PLCs RTUs e o sistema SCADA ocorre atrav s de uma rede de comunica o Para a implementa o da rede de comunica o deve ser feito um estudo pr vio considerando os requisitos do sistema e a dist ncia a cobrir Esta rede pode se
21. do em bits dos campos das mensagens transmitidas em s rie no barramento Eles determinam como que a informa o empacotada nos campos das mensagens e posteriormente como s o descodificadas O modo de transmiss o deve ser o mesmo em todos os dispositivos conectados linha s rie A interliga o entre dispositivos Modbus pode ser efectuada se cada dispositivo tiver o mesmo modo de transmiss o Todos os dispositivos devem implementar o modo RTU sendo o modo de transmiss o ASCII opcional Os dispositivos devem ser configurados pelos utilizadores para o modo de transmiss o desejado ou seja RTU ou ASCII Embora o modo ASCII seja necess rio nalgumas aplica es espec ficas normalmente o modo padr o utilizado o modo RTU Na Figura 15 poss vel visualizar os diferentes tipos de protocolos Modbus 32 TT Ee A r er Ep TN Figura 15 Tipos de protocolos Modbus O Modbus TCP IP usado para comunica o entre sistemas de supervis o e PLCs O protocolo Modbus encapsulado no protocolo TCP IP e transmitido atrav s de redes de padr o Ethernet com controlo de acesso ao meio feito por CSMA CD O Modbus PLUS usado para comunica o entre PLCs m dulos de entrada e sa da HMI entre outros O meio f sico o RS 485 com taxas de transmiss o de 1 Mbps e controlo de acesso ao meio feito por High Level Data Link Control HDLC O Modbus padr o usado para comunica o dos PLCs com o
22. do viscosimetro com os definidos pelo processo H 4 Dados m 1 viscosidad Sempre a e ap s One compara o One CMP OR wisc 000000022000 DB1 DBD4 000000020000 DB1 DEDO Figura 55 Comparac o entre os dados de viscosidade A Figura 56 mostra a activa o da etapa 4 e a activa o do motor misturador nesta etapa 4 Network 5 Etapad H 4 Dados viscosidad e ap s H1 4 compara o INICL H0 4 visc inicl Etapa4 Paren peroo H erp Ca HO 6 Etapa6b E lt R e mO 5 Etapas 4 Rr Network 6 MO 4 Liga o motor misturador set 04 0 Motor Ho 4 misturador Etapas Me mix Pe C Figura 56 Activa o da etapa 4 e activa o do motor misturador nesta etapa 4 Passados 60 segundos ap s iniciada a etapa 4 o automatismo evolui para a etapa 5 Na Figura 57 pode se visualizar o temporizador de 60 segundos que permite ao motor misturador estar activado para baixar a viscosidade 74 Network 7 Temporizador 60s Conta 60 segundos at o misturador voltar a parar TIO Temporizad m 1 or Sempre a Ho 4 Temp60 One Etapa sob One s Q7 nenoon nene n s5THim SSTS1M TV BIi Ssriia2o100n RB BCD Figura 57 Temporiza o de 60 segundos Na Figura 58 pode se visualizar a activa o da etapa 5 Durante a execu o da etapa 5 desactivado o motor misturador como se pode observar nesta figura Network Po CT 5 TIO Temporizad
23. e Planeamento dos alarmes e Planeamento da hierarquia de navega o entre interfaces gr ficas e Desenho do sin ptico e Gr fico de tend ncias e Planeamento do sistema de seguran a e Padr o industrial de desenvolvimento 22 3 SISTEMAS DE COMUNICA O SCADA A tecnologia da informa o tem sido determinante no desenvolvimento da automa o alterando hierarquias e estruturas nos mais diversos ambientes industriais assim como em sectores desde as ind strias de processo e transforma o at pr dios e sistemas log sticos A capacidade de comunica o entre dispositivos e o uso de mecanismos padronizados abertos e transparentes s o componentes indispens veis do conceito de automa o de hoje A comunica o vem se expandindo rapidamente no sentido horizontal nos n veis inferiores n vel de campo assim como no sentido vertical integrando todos os n veis hier rquicos De acordo com as caracter sticas da aplica o e do custo m ximo a ser atingido uma combina o gradual de diferentes sistemas de comunica o oferece as condi es ideais de redes abertas em processos industriais Actualmente existem diversos modelos conceptuais que descrevem os diversos sistemas que coordenam o processo produtivo Devido complexidade destes sistemas comum estrutur los em n veis hier rquicos para facilitar a sua compreens o nomeadamente e N vel de campo e N vel de controlo e N vel de gest o 23
24. e actuadores esta es remotas para aquisi o e controlo infra estruturas de comunica o e por ltimo esta es centrais de controlo 2 4 1 SENSORES E ACTUADORES Para que um sistema SCADA possa efectuar medi es ou a detec o do estado de determinadas vari veis dentro de um processo necess rio que sejam instalados dispositivos ou seja sensores que convertam grandezas f sicas tais como velocidade n veis de l quidos ou temperatura em grandezas el ctricas tais como sinais anal gicos ou digitais que s o enviados para as esta es remotas Existem diversos tipos de sensores anal gicos e digitais utilizados na automa o industrial de entre os quais se referem os seguintes e Sensores de fim de curso ou de limite e Sensores indutivos e Sensores capacitivos e Sensores pticos e Sensores ultra s nicos No Anexo A apresentam se em detalhe os v rios tipos de sensores referidos neste ponto J os actuadores s o utilizados para actuar sobre o sistema de modo a ligar e a desligar determinados equipamentos O actuador um elemento capaz de modificar grandezas f sicas no sistema ao qual pertence geralmente produzindo movimento atendendo a comandos que podem ser manuais ou autom ticos Os actuadores costumam se classificar nos tr s tipos seguintes e Actuadores pneum ticos Os sistemas pneum ticos constituem solu es econ micas robustas e compactas Por estes motivos a sua u
25. e controlo de m quinas Este melhora as suas fun es para uma ampla gama de requisitos HMI baseados no PC Podem ser criadas rapidamente aplica es simples com a ajuda de um grande n mero de fun es e bibliotecas predefinidas e mesmo as aplica es muito mais complexas podem ser desenvolvidas atrav s de uma linguagem de programa o 26 e Schneider O CitectSCADA um software de supervis o e controlo de processo e est totalmente integrado em sistemas HMI SCADA 27 Existem muitos outros softwares que n o foram abordados neste ponto mas que s o especializados para o desenvolvimento de sistemas integrados de aquisi o de dados para ambientes industriais 21 O Software escolhido para desenvolvimento do estudo e implementa o piloto de um Sistema SCADA na Swedwood Portugal o SIMATIC da Siemens visto ser um dos softwares existentes e utilizados no desenvolvimento interno de aplica es Os softwares SIMATIC Intouch e CX Supervisor s o os mais utilizados em algumas linhas de montagem existentes na Swedwood Portugal 2 5 2 PLANEAMENTO DE UM HMI 2 Antes de adoptar um sistema de supervis o extremamente importante efectuar um planeamento para que a escolha do mesmo seja a melhor poss vel As etapas que devem compor o planeamento de um sistema de supervis o s o e Entendimento do processo a ser automatizado e Determina o das vari veis envolvidas no processo e Planeamento da base de dados
26. e disponibilizando em tempo real o estado da rede atrav s de um conjunto adequado de ferramentas 80 Refer ncias Documentais 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PIRES Paulo OLIVEIRA Luiz BARROS Diogo Aspectos de seguran a em sistemas scada Universidade Federal do Rio Grande do Norte 2004 HADDAD Rafael Desenvolvimento de sistemas de supervis o Universidade Estadual de Londrina 2006 PINHEIRO Jos Introdu o s redes de Supervis o e Controlo Projecto de redes 2006 Controlo Industrial Introdu o ao estudo dos PLC s http www demnet ubi pt felippe texts contr ind cap3 pdf WIKIP DIA Controlador l gico program vel http pt wikipedia org wiki Controlador l gico program vel IDC Engineering Pocket Guide INDUSTRIAL AUTOMATION Volume 6 Tutorial Device Net http www smar com brasil2 devicenet asp WIKIPEDIA Modbus http pt wikipedia org wiki Modbus Modbus_RTU SOUZA Victor O Protocolo Modbus Cerne Desenvolvimento para o conhecimento Schneider Electric Documento T cnico Redes de Comunica o Industrial 2007 MARQUES Bruno O Protocolo Profibus 2009 http www smar com brasil2 profibus asp http www tecnilab pt pdf Informacao Tecnica DNP3 pdf NATIONAL COMMUNICATIONS SYSTEM Supervisory Control and Data Acquisition SCADA Systems 2004 www dnp org www opcfoundation org SANTOS Hugo Desenvolvimento de um supervis rio Unive
27. estudo das necessidades da empresa relativamente s melhorias dos processos das linhas de montagem com o intuito de melhorar a montagem do semi produto a n vel de qualidade das mat rias primas opera o e desempenho de equipamentos Chegou se conclus o que existe uma grande necessidade de controlar a qualidade das mat rias primas utilizadas na constru o do semi produto em tempo real de modo a que seja poss vel diminuir a complexidade na recolha atempada de amostras por parte dos elementos de opera o e diminuir o atraso da entrega de resultados das amostras por parte do laborat rio A colagem um elemento cr tico na montagem do semi produto devido s varia es de viscosidade da cola consequ ncia das varia es climat ricas a que foi sujeita desde a sa da do fornecedor at sua utiliza o nas linhas de montagem Para tal concebeu se uma solu o para dar uma resposta mais r pida no controlo de qualidade da cola base de acetato de polivinil PVAC ou seja a implementa o piloto de um sistema SCADA na sala de colas de modo a que haja um controlo a n vel de temperatura e humidade controlo de viscosidade em tempo real e controlo do n vel da cola na cuba fazendo com que haja s uma supervis o por parte dos elementos de opera o Optou se por um conjunto de hardware e software da SIMATIC desenvolvido pela Siemens para elabora o da programa o e desenvolvimento da Interface Homem Maquina
28. fica parada at que a linha necessite de ser alimentada novamente O viscos metro mede online a viscosidade da cola PVAC que passa ao longo do tubo de alimenta o s linhas de montagem Se o valor da viscosidade estiver acima do valor definido na interface gr fica dos Dados do processo o sistema gera um alarme e activado o motor misturador durante um per odo de tempo de modo a reduzir a viscosidade Se o valor da viscosidade estiver abaixo do valor definido o sistema gera um alarme e o motor misturador desactivado Atrav s da interface gr fica principal tamb m poss vel supervisionar o controlo da climatiza o da sala de colas online podendo se visualizar a temperatura e a humidade relativa assim como o estado em que se encontra o equipamento de ar condicionado 61 O modo autom tico desactivado atrav s do bot o Parar ciclo Aut ou atrav s do bot o Manual Quando desactivado o sistema fecha automaticamente a v lvula de entrada de modo a que n o haja um derrame de cola motivado por excesso de cola PVAC na cuba Como j foi referenciado no ponto anterior atrav s do bot o Dados processo activada a interface gr fica que permite a defini o e a altera o dos intervalos ideais da viscosidade da cola PVAC temperatura e humidade relativa definidos pelos respons veis de processo Na Figura 37 mostra se a interface gr fica de controlo dos dados do processo EM SIMATIC W
29. lo para a ocorr ncia de um alarme e do mau funcionamento do equipamento ou sistema 2 4 2 1 1 FUNCIONAMENTO DO HARDWARE NA RTU A RTU um pequeno computador robusto constitu do por e CPU e mem ria vol til e Mem ria n o vol til para armazenamento de programas e dados 13 Capacidade de comunica o atrav s de uma porta s rie ou atrav s de uma placa modem Baterias de reserva Watchdog timer para garantir o rein cio da RTU em caso de falha Protec o el ctrica contra picos de tens o e ou corrente Interfaces I O anal gicas e digitais Real time clock Na Figura 4 poss vel visualizar um diagrama de blocos de uma RTU A A Central Bus A A tt vy ft Power Supply AWS A SID PA AWS A SIIP PA UON Serial Ports Not shown Watchdog Rs232 422 485 real time clock 22225 Diagnostic terminal Optional Figura4 Diagrama de blocos de uma RTU 2 4 2 1 2 FUNCIONAMENTO DO SOFTWARE NA RTU Todas as RTUs exigem as seguintes funcionalidades abaixo descritas Em muitas RTUs essas funcionalidades podem ser misturadas e n o s o necessariamente identific veis como m dulos separados As funcionalidades s o Sistema operativo em tempo real RTOS Driver para sistemas de comunica o de modo a estabelecer liga es com as esta es centrais Device drivers para sistemas de entrada sa da em dispositivos de campo Aplica es SCADA por exemplo supervis o da
30. o HMI desenvolvida no WinCC com o SIMATIC Manager 55 Template do dispositivo HMI e a configura o das liga es entre o HMI e o PLC 56 Acesso s Tags criadas no STEP 7 atrav s do WinCC Flexible 57 Um sin ptico do trabalho proposto criado no SIMATIC WinCC Flexible 58 1X Figura 35 Figura 36 Figura 37 Figura 38 Figura 39 Figura 40 Figura 41 Figura 42 Figura 43 Figura 44 Figura 45 Figura 46 Figura 47 Figura 48 Figura 49 Figura 50 Figura 51 Figura 52 Figura 53 Figura 54 Figura 55 Figura 56 Figura 57 Figura 58 Figura 59 Figura 60 Figura 61 Figura 62 Figura 63 Figura 64 Figura 65 Figura 66 Figura 67 Figura 68 Figura 69 Figura 70 Figura 71 Figura 72 Figura 73 Tabela de simula o e a simula o de um sin ptico do trabalho proposto 58 Interface gr fica principal do sistema de supervis o e controlo 60 Interface gr fica de controlo dos dados do processo oooconoccnocccoonononononcnncnononnncconocnnccnno 62 Interface gr fica de controlo dos actuadores em modo manual 63 Interface gr fica que permite a visualiza o dos alarmes ooonnccnncnincnnocononcnoncconaconncnno 64 Interface gr fica que permite a simula o do sistema conoccnnccnoocnooccnoncnoncnnnonnnoconacnacnno 64 Fluxograma correspondente ao funcionamento do sSisteMa oooocnocnnoccnoncnoncnonoconacnnn
31. o industrial geralmente fornecem sa da uma vari vel el ctrica padronizada em corrente 0 a 20 mA ou 4 a 20 mA ou tens o 0 a 10 V ou 2 a 10 V 18 93 94 Anexo B CD do trabalho desenvolvido a n vel de programa o e a n vel de interfaces HMI
32. seguran a O PROFIBUS PA permite o controlo por uma linha a dois fios simples alimentar os equipamentos de campo em reas intrinsecamente seguras a manuten o e a conex o desconex o de equipamentos O PROFIBUS PA foi desenvolvido em coopera o com a ind stria de controlo e processo satisfazendo as exig ncias especiais dessas reas de aplica o e Capacidade de interliga o de equipamentos de campo dos mais diversos fabricantes com o barramento de automa o do processo e Adi o e remo o de esta es dos barramentos mesmo em reas seguras sem influ ncia para outras esta es e Uma comunica o transparente atrav s dos acopladores do segmento entre o barramento de automa o do processo PROFIBUS PA e o barramento de automa o industrial PROFIBUS DP 35 e Alimenta o e transmiss o de dados sobre o mesmo par de fios baseado na tecnologia TEC 61158 2 A conex o dos emissores e conversores numa rede PROFIBUS DP feita por um acoplador DP PA O par tran ado a dois fios utilizado na alimenta o e na comunica o de dados para cada equipamento o que facilita a instala o e baixa o custo de hardware permite menor tempo para inicia o e manuten o livre de problemas baixando o custo de engenharia de software e aumenta a confian a nas opera es Todas as variantes do PROFIBUS s o baseadas no modelo de comunica o OSI em concord ncia com o padr o internacional ISO 7498 Devid
33. tamb m poss vel atrav s de ferramentas de visualiza o do STEP 7 seguir a simula o do programa Atrav s do bot o de modo online a E Navegar atrav s das fun es de blocos Quando o simulador do PLC est em modo de execu o pode se visualizar as altera es no programa para qualquer altera o nas entradas e sa das de dados 54 o Gra as interac o com o software SIMATIC STEP 7 os projectos desenvolvidos no software SIMATIC WinCC Flexible podem ser geridos atrav s do SIMATIC Manager compartilhando as mesmas configura es de comunica o vari veis e alarmes Esta interac o permite uma redu o a n vel de custos de configura o e uma redu o significativa de erros Na Figura 31 poss vel observar a interac o da esta o HMI do trabalho proposto desenvolvida no WinCC Flexible com o SIMATIC Manager Cuba PVAC teste C Documents and Settings AdministratorWesktop teste C DER By PYAL_teste ly Configuration gaJ WinCC flexible RT E SIMATIC 300 Station Aire MPI DP E al WinCC flexible RT amp Screens age Communication Mx Alarm Management By Recipes Mg Historical Data Yaz Scripts od Reports lx Text and Graphics Lists Lag Runtime User Administration E Device Settings Figura 31 Interac o da esta o HMI desenvolvida no WinCC com o SIMATIC Manager O software SIMATIC WinCC Flexible cont m uma s rie de editores e ferramentas para d
34. Configurar a rede de comunica o e Programa o de blocos e Simula o do programa 2 Zz Sempre que o SIMATIC Manager iniciado activado o STEP 7 Wizard de modo a iniciar um novo projecto no qual se pode e Seleccionar o controlador program vel que mais se adequa ao projecto e Definir o endere o MPI alocado ao controlador e Seleccionar o bloco de organiza o OB e Seleccionar o tipo de linguagem de programa o Ladder Logic LAD Statement List STL ou Function Block Diagram FBD Assim que fechado o STEP 7 Wizard aberta uma janela com o projecto definido ficando todas as janelas e fun es do STEP 7 dispon veis Na Figura 28 pode se visualizar a estrutura do projecto criado referente ao trabalho desenvolvido na Swedwood Portugal 51 e SIMATIC Manager Cuba PVAC teste File Edit Insert PLC View Options Window Help Delme Be 2 S 62 lt No Fiter Joe aE amp Cuba PYAC_teste C Documents and Settings Administratoresktop teste C P Cuba PVAC_teste B SIMATIC 300 Station E 9 crusta E 7 Program 1 B Sources E Blocks E g SIMATIC HMI Station P 2 Press F1 to get Help PC Adapter MPI Figura 28 Estrutura do projecto criado na Swedwood Portugal Dentro da estrutura do projecto poss vel navegar para a pasta S7 Program 1 que cont m todos os componentes necess rios ao programa Dentro desta pasta pode se visualizar a pasta Blocks que cont m o OB1 e
35. Controladores L gicos Program veis PLC sistemas de supervis o existentes entre muitos outros Para tanto necess rio elaborar uma arquitectura capaz de suportar as duas hierarquias de rede mais utilizadas informa o e controlo A primeira o n vel mais alto dentro da arquitectura sendo representada pela rede de informa o J as redes de controlo interligam os sistemas industriais aos sistemas representados pelos controladores e pelas unidades de aquisi o de dados Um sistema de supervis o permite que sejam monitoradas e recolhidas informa es de um processo produtivo ou de instala es f sicas As informa es s o recolhidas atrav s de equipamentos de aquisi o de dados e em seguida manipuladas analisadas armazenadas e posteriormente apresentadas ao utilizador Estes sistemas tamb m s o conhecidos como SCADA 3 2 1 HISTORIA Na hist ria o processo de automa o industrial come a na d cada de 1910 com Henry Ford e a sua linha de montagem de autom veis Posteriormente nos anos 1950 assistiu se ao desenvolvimento da microelectr nica que possibilitou o desenvolvimento dos PLCs Na d cada de 90 encontramos os novos sistemas de supervis o e controlo desenvolvidos especialmente com o objectivo de obter maior produtividade qualidade e competitividade para esta nova realidade Os sistemas de supervis o e controlo de dados desta poca eram baseados em mainframes com arquitecturas fechadas dep
36. Cuba PVA Sa Network MET Insert PLC view Options Window Help gs er ds n MPI 1 MPI SIMATIC 300 Station Sia a 2 SIMATIC HMI Station P 2 WinCC IFIB HE flexib MPIDP le RT Station Interface Address SIMA TIC 300 Station CPUS14 SIMATIC HMI Station P 2 IF1B MPIDP 4 Figura 27 Configura o da rede de comunica o entre as duas esta es criadas no projecto 50 4 2 SOFTWARE O Software escolhido para o desenvolvimento do estudo e implementa o piloto de um Sistema SCADA na Swedwood Portugal como referido anteriormente o SIMATIC da Siemens visto ser um dos softwares utilizados no desenvolvimento interno de aplica es O software SIMATIC permite uma interac o entre as v rias aplica es para tal foram utilizados os diversos softwares para a execu o do trabalho proposto e SIMATIC Manager Permite gerir o projecto quando o STEP 7 iniciado e SIMATIC WinCC Flexible Para o desenvolvimento de sistemas HMI e SIMATIC WinCC Flexible Runtime Para simula o da aplica o HMI e SIMATIC S7 PLCSIM Para a simula o do programa desenvolvido e Cria o de uma base de dados comum entre as aplica es O SIMATIC Manager a aplica o b sica para a configura o e programa o quando o STEP 77 iniciado qual permite executar as seguintes fun es orientadas a objectos e Configurar o projecto e Configurar e atribuir par metros ao hardware e
37. D DO TRABALHO DESENVOLVIDO A N VEL DE PROGRAMA O E A N VEL DE INTERFACES HML creceerernecerrernececrernececresnesesresne coca esne IEEE ON EKES ne atear ns atas ae ataca acessa atas atacada 95 viii ndice de Figuras Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5 Figura 6 Figura 7 Figura 8 Figura 9 Figura 10 Figura 11 Figura 12 Figura 13 Figura 14 Figura 15 Figura 16 Figura 17 Figura 18 Figura 19 Figura 20 Figura 21 Figura 22 Figura 23 Figura 24 Figura 25 Figura 26 Figura 27 Figura 28 Figura 29 Figura 30 Figura 31 Figura 32 Figura 33 Figura 34 Unidade operacional da Swedwood Portugal em Pagos de Ferreira 3 Exemplo de uma central de controlo re nono nonnncrnnccnnc ns 8 Exemplos de AMES 10 Diagrama de blocos de uma RTU nono nonn conocio nono conc conccnnncnnncnos 14 Diagrama de blocos de um PLC nono nonnncno nono ncnn e a SEEE 16 Modulos controladores PLC iu adn ia ee 17 Exemplo de controlo de um processo atrav s de uma HMI 20 Classifica o por n veis hier rquicos das redes industriais cee eeeceseceseeeeseeeeeeees 24 Categorias das redes para automa o industrial ras 25 Estrutura funcional AS Interface rr nn nono nono nc cnn ccnnncnnccnos 27 Formato do cabo AS Interface ir nono no nn nono nono a i ek 28 Conex es do cabo AS Interface ooooonoccnocncono
38. ESTUDO E IMPLEMENTA O PILOTO DE UM SISTEMA SCADA NA SWEDWOOD PORTUGAL Gilberto Gil Dias Veiga Departamento de Engenharia Electrot cnica Instituto Superior de Engenharia do Porto 2011 Este relat rio satisfaz parcialmente os requisitos que constam da Ficha de Disciplina de Tese Disserta o do 2 ano do Mestrado em Engenharia Electrot cnica e de Computadores rea de especializa o de Automa o e Sistemas Candidato Gilberto Gil Dias Veiga N 1030330 1030330 isep ipp pt Orienta o cient fica Doutor Manuel Silva mss isep ipp pt Departamento de Engenharia Electrot cnica Instituto Superior de Engenharia do Porto 22 de Novembro de 2011 Agradecimentos Quero agradecer aos meus pais pelo incentivo fundamental ao longo destes anos de estudo Gostaria de fazer um agradecimento especial ao meu orientador Doutor Manuel Silva pela aten o e dedica o na orienta o deste trabalho e principalmente pelo incentivo demonstrado E tamb m em especial minha esposa Marta Gomes pelo apoio incondicional e paci ncia demonstrada ao longo deste projecto A todos o meu sincero muito obrigado li Resumo A realiza o desta Tese Disserta o tem como objectivo o estudo e implementa o piloto de um Sistema de Supervis o e Aquisi o de dados SCADA na Swedwood Portugal na qual exer o as fun es de Engenheiro de Processo nas linhas de montagem de mobili rio Foi efectuado um
39. HMI Palavras Chave SCADA Cola PVAC Controlo de viscosidade Controlo de temperatura e humidade Controlo de nivel de cola na cuba SIMATIC HMI 111 1v Abstract The realization of this Thesis Dissertation has the goal to study and implement a pilot Supervisory Control and Data Acquisition SCADA in Swedwood Portugal in which I perform the functions of Process Engineer in the assembly lines of furniture It was realized a study of company needs for the processes improvements in the assembly lines in order to improve the assembly of semi product raw material quality operation and equipment performance This study reached the conclusion that there is the need to control the quality of raw materials that are used in the assembly of semi product in real time so that it is possible to reduce the complexity in the timely collection of samples by the operating elements and decrease the delay in delivery of results of the samples by the laboratory The glue is a critical element in the assembly of semi product due to changes in viscosity as a consequence of the variations in the weather conditions to which it was subjected since the departure of the supplier until being ready to use on the assembly lines With this purpose a solution was conceived to provide a faster response in the quality control of the glue based on polyvinyl acetate PVAC ie the pilot implementation of a SCADA system in the glue room so that there is
40. ICA O JA EN 23 3 1 ASTINTEREA CE t a 26 3 2 DEVICE E als 29 3 3 MOD eT O aE 31 3 4 PROFBUS sia Ee ee NEER 33 3 5 AA dd TA cobaia ado a cido das II II ca e ado tr lb Heder seated a 37 3 6 OLE FOR PROCESS CONTROL OPC 0 ccsessecesssececseseecesseececsssaececseeaececseeeesesaeeecseaaececsuseeeseseeeensaaes 40 3 7 VULNERABILIDADES DE SISTEMAS SCADA occoccccconononononononononononononononononononononononononononononononononononones 43 4 TECNOLOGIAS UTILIZADAS aisissssssscecosssisetocsssctsosesdsasssnszcesesosisesvonseovsesedsoesosesaseseseadsndoecsscnseesssesias 45 4 1 HARDWARE aoii ior ETE A bi 46 4 2 SOETWARE ue ea O E O E S A o 51 5 TRABALHO DESENVOLVIDO sssscsesessossessecsssssscsssconossssccscssveessssscessssensessosvesessesensossnseesosseceaasoseess 59 5 1 DESCRI O DAS INTERFACES GR FICAS DO SISTEMA DE ARMAZENAMENTO DE COLA PV AC 60 5 2 VARI VEIS DO SISTEMA DESENVOLVIDO e cccssssccessscccesssscceessssecesssscecssseccessssecessasevcnssseceersssseeaas 65 vii 5 3 FLUXOGRAMA E GRAFCET DO SISTEMA DE ARMAZENAMENTO DE COLA PV AC EM MODO AUTOM TICO curada iia 66 5 4 PROGRAMA O S TER siyieate r AS ti 69 6 CONCLUS ES E PERSPECTIVAS DE DESENVOLVIMENTOS FUTUROS conocio 79 REFER NCIAS DOCUMENTAIS unsisino sis iesciiniieaanto doidos ii dida 81 ANEXO A SENSORES sscssicsisecseectscssisssssavscccecsciahiescctectccsssctessavtccdecsvessessnacdbcdeusshiebedsondecssactenssvbedidecduousssabics 83 ANEXO B C
41. PU 314 como hardware de aquisi o neste trabalho Uma segunda op o no hardware de aquisi o o SIMATIC S7 200 sendo este fornecido pelo Departamento de Engenharia Electrot cnia do Instituto Superior de Engenharia do Porto ISEP tamb m utilizado um dispositivo HMI MP270 10 Touch que comunica com o aut mato atrav s de um cabo Multi Point Interface MPI Este dispositivo cont m a aplica o de supervis o e controlo sendo desenvolvido recorrendo a um software SIMATIC WinCC Flexible 2008 da Siemens existente na Swedwood Portugal Na Figura 22 pode se visualizar a arquitectura do sistema piloto proposto 45 S7 300 CPU 314 HMI TP270 10 Touch E SN mal Sensores Actuadores SIMATIC STEP7 WinCC Figura 22 Arquitectura do sistema proposto 4 1 HARDWARE O sistema de aquisi o utilizado para este trabalho como j foi referido um aut mato SIMATIC S7 300 com CPU 314 6ES7 3141 AE04 OABO Sendo uma das solu es para sistemas integrados produ o o S7 300 um sistema modular utilizado em aplica es centralizadas ou distribu das de pequeno a m dio porte Na Figura 23 poss vel visualizar os elementos constituintes do aut mato SIMATIC S7 300 com CPU 314 J mm Zz a o E E 5 i o E Figura 23 Elementos do aut mato SIMATIC S7 300 com CPU 314 46 A descri o dos elementos do aut mato S7 300 apresentados na figura a seguinte
42. PVAC minimo sensor_visc BOOL Sensor leitura viscosidade TIMER Valv_entrada BOOL Valvula entrada visc BOOL Dados viscosidade ap s compara o BOOL mw i O a Humidade Relativa acima do limite m ximo Himidade Relativa abaixo do limite m nimo Ar condicional s s Co N Dm 8 5 N mw i O r o 1 7 la m O P u n 19 a o i 0 E M FC OB M o M o M o H o i 0 w i 8 8 PI 0 w HMI A Bomb saida HMI A Mt mix HMI A Valv entrada HMI auto Hmi auto parar HMiI D Bomb saida fel pa 32 2 3 2 2 h p HMI D Valv entrada HMi emerg HM l iniciar_auto HMI man_man Hmi sensor m x EJES 0 EEES n P n N 65 5 3 FLUXOGRAMA E GRAFCET DO SISTEMA DE ARMAZENAMENTO DE COLA PVAC EM MODO AUTOM TICO O modo autom tico do sistema de armazenamento de cola PVAC constitu do por v rias etapas por sua vez sequenciadas de modo a iniciar sempre um novo ciclo Na Figura 41 pode se visualizar o fluxograma correspondente ao funcionamento do sistema de armazenamento de cola PVAC Inicio sistema SCADA Autom tico Manual odo autom tico Modo Manual Sim Controlo n vel A Activa manua Controlo a bomba inicia viscosidade 8 Modo Manual sa da o sia iniciar Leitura sensores min e max Activa actuadores L
43. aceplates Options Window Heb Den is A XXBR Yo a s Y 5QQ m 5 B 2 A dona Engish Unted Staes Tahoma si vyBrus MERE 5 SEN set 0 S ke EE E qem SIMATIC HMI Station P 2 munication li Test and Graphics Liste e B Runtime User Administ EEE Device Settings E Language Seting Project Languages E Graphics Project Tents E E Dictionaries TE Stuctues fg Version Management Parar ciclo Aut i Manual Iniciar Figura 33 Acesso s Tags criadas no STEP 7 atrav s do WinCC Flexible Ap s a finaliza o de todos os sin pticos propostos extremamente importante compilar e testar o trabalho realizado Se n o ocorrer nenhum erro ou aviso durante a compila o o projecto pode ser simulado Se tiver ocorrido um erro este salta directamente para a localiza o de erros no projecto Na Figura 34 apresenta se a t tulo de exemplo um dos sin pticos do trabalho proposto criado no SIMATIC WinCC Flexible 57 SIMATIC HMI St my Ema F Quo tee ee em EA Mea MEAT E O Engish praed States O HA o oe eee eS ies Figura 34 Um sin ptico do trabalho proposto criado no SIMATIC WinCC Flexible O software SIMATIC WinCC Flexible foi instalado com uma componente de simula o ou seja o SIMATIC WinCC Flexible Runtime O SIMATIC WinCC Flexible Runtime um software integrado que dependendo do equipamento oferece diferentes fun
44. al criado com a colabora o de v rios fornecedores importantes de hardware e software para automa o em conjunto com a Microsoft O padr o permite que aplica es de software troquem dados entre si de forma aberta e simplificada A OPC Foundation a organiza o que gere o padr o OPC e conta com mais de 300 membros incluindo alguns dos maiores fornecedores mundiais de sistemas de controlo e automa o A primeira vers o do padr o OPC surgiu em 1996 e foi desenvolvida sobre uma plataforma Microsoft O objectivo principal da funda o desenvolver um padr o de comunica o aberto e flex vel que permita aos utilizadores escolher entre uma grande gama de solu es al m de reduzir consideravelmente os custos de desenvolvimento e manuten o dos fornecedores de hardware e software A arquitectura do padr o OPC foi originalmente baseada nas tecnologias Component Object Model COM e Distributed Component Object Model DCOM da Microsoft e definiu padr es de objectos interfaces e m todos para uso em controlo de processos e aplica es de automa o na produ o O objectivo principal deste padr o foi a cria o de um meio comum para que aplicativos de diferentes camadas do processo possam trocar dados e interagir da forma mais f cil poss vel A Figura 18 mostra as diferentes camadas de informa o contempladas na arquitectura OPC 29 40 Windows 3 1 yr y Windows 95 Windows NT Business Management Clie
45. amente os processos de montagem do semi produto O acompanhamento di rio de problemas de qualidade existentes nas linhas de montagem de extrema import ncia para que seja poss vel reagir rapidamente na correc o dos mesmos Desta forma muito importante o controlo de qualidade de mat rias primas opera o e desempenho de equipamentos Ap s a realiza o de v rios estudos chegou se conclus o que existe uma grande necessidade de controlar a qualidade das mat rias primas utilizadas na constru o do semi produto em tempo real de modo a que seja poss vel diminuir a complexidade na recolha atempada de amostras por parte dos elementos de opera o e diminuir o atraso da entrega de resultados das amostras por parte do laborat rio A cola um elemento cr tico na montagem do semi produto devido s suas varia es de viscosidade consequentes das varia es clim ticas a que foi sujeita desde a sa da do fornecedor at sua utiliza o nas linhas de montagem Sa da fornecedor Transporte Armazenamento sala de colas Utiliza o em linhas de montagem Para fazer o controlo da viscosidade da cola PVAC os elementos de opera o t m que fazer recolhas di rias de amostras de modo a que possam controlar a viscosidade desta Ap s a entrega dos dados por parte do laborat rio os elementos de opera o t m que comparar os dados recepcionados com os dados definidos no processo Desta forma os el
46. ar o comportamento do sistema ao longo do tempo atrav s de um registo hist rico e de dados estat sticos apresentados em valores num ricos ou gr ficos que podem ser utilizados para melhorar o desempenho do sistema tornando assim os SCADA uma ferramenta bastante atraente tamb m para sistemas de gest o de produ o e da qualidade O m dulo HMI pode tamb m ser ligado a uma base de dados para que possa fornecer informa o de diagn stico e executar procedimentos de manuten o pr programados fornecer dados de log stica fornecer esquemas de m quinas ou sensores e guias de resolu o de problemas especialmente concebidos para situa es espec ficas Nos pontos seguintes ser o apresentados alguns fabricantes de softwares de sistemas SCADA dispon veis no mercado e Siemens O Simatic WinCC Flexible um sistema SCADA da Siemens que se baseia na tecnologia do Windows o que proporciona ambientes multitarefas e multiutilizador Como um sistema aberto o WinCC permite a expans o do sistema e a interliga o com aplica es de terceiros 24 e General Electric GE Fanuc O iFIX um software SCADA e ideal para aplica es de HMI simples 23 e Wonderware O InTouch HMI da Wonderware utiliza uma arquitectura de software aberta que permite a interliga o a qualquer sistema de automa o 25 e Omron O CX Supervisor um software que se destina ao desenvolvimento de aplica es para supervis o
47. camente um programa de desenho que permite aos operadores ou pessoal de manuten o do sistema modificar a forma como estes elementos visuais s o apresentados no sistema Inicialmente n o eram utilizadas plataformas de open source tais como o Linux devido ao ambiente din mico em que eram desenvolvidas e porque para os componentes a ser controlados podiam necessitar de licen as UNIX e OpenVMS e partilhar o c digo desenvolvido Hoje em dia as esta es HMI e esta o central s o disponibilizadas para a maioria dos sistemas operativos 2 5 SOFTWARE EM SISTEMAS SCADA Existem muitos softwares para sistemas HMI SCADA muitos dos quais s o compat veis com a maioria dos PLC permitindo a engenheiros e t cnicos a configura o de HMI sem a necessidade de desenvolver software espec fico 19 Os sistemas HMI permitem uma aproxima o entre o mundo da automa o e o utilizador Dada a crescente complexidade dos processos modernos a capacidade de ter uma vis o clara do todo cada vez mais importante 2 5 1 INTERFACE HOMEM M QUINA HMI O desenvolvimento da HMI neste contexto resultou da necessidade de padronizar a forma de apresentar monitorar e controlar os m ltiplos controladores remotos PLCs RTUs e outros sistemas de controlo A informa o recolhida pelos v rios controladores atrav s da rede processada e apresentada ao operador A HMI apresenta um sin ptico do sistema isto oferece uma imagem do sist
48. cionalidades HMI e perfis de desempenho O Simulador muda os valores das tags configuradas no trabalho A selec o das tags e a mudan a de valores realizada atrav s de uma tabela de simula o Isto permite verificar as fun es e os processos da configura o sem liga o ao PLC Na Figura 35 pode se observar a tabela de simula o e a simula o de um sin ptico do trabalho proposto EH SIMATIC WinCC flexible Runtime SIEMENS Figura 35 Tabela de simula o e a simula o de um sin ptico do trabalho proposto 58 5 TRABALHO DESENVOLVIDO Neste cap tulo pretende se descrever como foram desenvolvidas as interfaces gr ficas sin pticos que permitem aos elementos de opera o uma maior supervis o e controlo do sistema de armazenamento de cola PVAC no seu posto de trabalho sem ter a necessidade de desloca es peri dicas sala de colas Os requisitos estipulados no desenvolvimento do sistema SCADA para a sala de colas foram cumpridos e est o a funcionar apesar de o sistema SCADA n o ter sido implementado fisicamente na sala de colas As interfaces gr ficas e a programa o do sistema desenvolvido foram testadas e simuladas em conjunto atrav s dos softwares de simula o abordados no cap tulo anterior O profundo conhecimento do processo fundamental para o desenvolvimento do sistema de supervis o embora com a evolu o do processo as necessidades cres am assim como a evolu
49. cnno 66 Grafcet do controlo de n vel er conocio nn nono corn n nro a 67 Grafcet do controlo de viscosidade e ncnn conocio nn nccnnccnnccnns 68 In cio do sistema de controlo de n vel de cola na cuba oooonccnncnnncnnocinoncnonononoconacanacnno 69 Activa o da bomba de sa da nono nonanrnn nono n e 69 In cio do novo ciclo de funcionamento oooococcconcconnconnnonnnonnnononono eee 70 Avan o para a etapa Zion salia 70 Activa o da v lvula de entrada e da bomba de sa da 71 Activa o dasetapa 3 s iicstscsacsestsleds Les tegeenss a EARE ENE RUNE TEE EENE EEEE EERE 71 Desactiva o da v lvula de entrada ooonconncnoncnoncnnoncnnnnnnnnnnnnnnn nono nono ncnn nono nc nono cn nccnnccnns 71 Paragem do sistema autom tico 0 0 eee eee ceseceeeceseeeseeeeeeeeaeeeseeeaeecaaecsaecsaecnaeenseeseeees 72 Activa o da etapa Dni 72 Paragem de todos os actuadores oooocococonococonoconononnconnconn conc nono nono nonnncnn nono n con nc cnn ccn nara nccnns 73 In cio do sistema de controlo de viscosidade da cola PVAC na cuba 73 Compara o entre os dados de ViscOsidade oooconcnnnnnnnnnnncnnnoncnoncnoncnonononoconocnnccnnccnnncnns 74 Activa o da etapa 4 e activa o do motor misturador nesta etapa 4 74 Temporiza o de 60 SeguUndOS oooonoconoconocononoconononcconncnnnonnn cono nonanonn conan conc cnn nc cnn ccn nana nn 75 Activa o da etapa 5 e
50. compara es entre os valores definidos no processo e os valores obtidos atrav s do viscos metro o motor misturador activado desactivado Se o valor do viscos metro for superior aos do processo activada uma vari vel Comparador viscosidade e inicia se a etapa 4 tamb m iniciada uma temporiza o com o valor de 60 segundos No final desta temporiza o o automatismo evolui para a etapa 5 que desliga o motor misturador Se n o houver ordem de paragem a informa o dada pelo estado l gico da vari vel inicl o automatismo evolui para a etapa 4 dando inicio a um novo ciclo de funcionamento Se houver ordem de paragem atrav s dos bot es do menu principal da interface ou uma paragem de emerg ncia inicl o automatismo evolui para a etapa 6 que por sua vez desactiva o motor misturador 68 5 4 PROGRAMA O STEP7 Ap s a descri o do funcionamento do modo autom tico do sistema de armazenamento de cola PVAC atrav s dos Grafcets representados nas Figura 42 e Figura 43 cada uma das figuras abaixo mostra as liga es de todas as etapas de cada fun o de controlo atrav s da programa o Na Figura 44 pode se visualizar o in cio do sistema de controlo de n vel de cola PVAC na cuba onde activada a etapa inicial e a vari vel INIC Network 1 Inicia o programa H4_0 Bot o iniciar autom tico H6 7 HMI m 3 automatico HMI inici INIC auto ar_auto Inic HA s 0 1 Eta
51. connconncooncnononan ccoo nono nono nc nn nono no conc cnn cnnncnnncnnss 29 Exemplo de uma aplica o da rede DeviceNet a 30 Ciclo de perguntasTeS POSTA tonic irc st Wea decai 32 Tipos de protocolos Modbus ir nc nn nooo nono nono nccnccnnncnnncnnss 33 Vers es do PROFIBUS DP e suas principais caracter sticas ereere 34 Arquitectura de comunica o do Protocolo PROFIBUS oooocnncccoccnocononoconaconocanncnnnannss 36 Camadas de informa o englobadas pela tecnologia OPC 41 Arquitectura de um sistema de gest o de processos industriais 42 Arquitectura entre cliente OPC e diversos servidores OPC n se 42 Exemplo de relacionamento entre servidores e clientes OPC n se 43 Arquitectura do sistema proposto re nc nn nono nono nico ne cnnncnnncnss 46 Elementos do aut mato SIMATIC S7 300 com CPU 314 46 Endere o MPI padr o de cada 6 00 0 cee cescesceseceseeeeeeeeneeeseeeseecsaeceaecssecsseeseeeseeeseeeees 48 Esta es criadas Nosprojecto statu lts ende 49 Configuracio do hardware recio ci n a 50 Configura o da rede de comunica o entre as duas esta es criadas no projecto 50 Estrutura do projecto criado na Swedwood Portugal 52 Symbol Table utilizada no trabalho ooooooconnnoccccnononcnonononanononononccnnnnnnccnnnnnnccnnnnnncnnnos 52 Interface do SIMATIC S7 PLCSIM tennie ecenin 53 Interac o da esta
52. ctuadores 60 e Bot o Alarmes Activa a interface gr fica que permite a visualiza o dos alarmes do sistema e Bot o Dados processo Activa a interface gr fica que permite a defini o dos intervalos ideais da viscosidade temperatura e humidade relativa e Bot o Simulador Activa a interface gr fica que permite activar desactivar os sensores e simular as vari veis de viscosidade temperatura e humidade relativa z O sistema composto por dois modos de funcionamento modo autom tico para funcionamento normal do sistema e modo manual para suporte manuten o activa o manual dos actuadores Ap s a activa o do sistema em modo autom tico atrav s do bot o Autom tico e a activa o do bot o Aut Iniciar iniciado o processo de abastecimento da cuba com cola PVAC O sistema verifica o estado dos sensores de n vel m ximo m nimo e activa desactiva a v lvula de entrada de modo a alimentar a cuba Quando a cuba fica cheia o sensor de n vel m ximo activado e a v lvula de entrada desactivada Quando o n vel da cola atinge o n vel m nimo o sensor n vel m nimo desactivado este gera um alarme e em simult neo activada a v lvula de entrada de modo a abastecer novamente a cuba A alimenta o s linhas de montagem feita constantemente atrav s da bomba pneum tica de sa da Se as linhas de montagem estiverem paradas a bomba pneum tica
53. da em que permite informar anomalias verificadas sugerir medidas e em determinadas situa es reagir automaticamente mediante par metros previamente estabelecidos Para al m das situa es de alarme detectadas com base nos valores lidos pelos dispositivos os sistemas de supervis o podem accionar alarmes com base na ocorr ncia de determinadas combina es de eventos e Toler ncia a falhas Para atingir n veis aceit veis de toler ncia a falhas normal a exist ncia de informa o redundante na rede e de m quinas de backup situadas dentro e fora das instala es das ind strias de forma a permitir que sempre que se verifique uma falha num computador o controlo das opera es seja transferido automaticamente para outro computador o qual possui todos os dados do computador que estava a funcionar para que n o se tenha uma interrup o significativa 3 2 3 EVOLU O Actualmente os sistemas SCADA est o a evoluir para sistemas abertos e com uma arquitectura fortemente centrada em conectividade cada vez mais frequente nesta nova filosofia a interliga o das redes SCADA com as intranets corporativas e em consequ ncia com a pr pria Internet Essa integra o de redes com caracter sticas e prop sitos distintos tem como objectivo aumentar a efici ncia a competitividade e a produtividade das empresas 1 Assim nos dias correntes as aplica es inform ticas de supervis o para al m de informar ut
54. dade e n o na velocidade Foi concebido para transportar dados com hora data da origem ou seja da pr pria RTU Os pacotes de informa o transportados por este protocolo podem atingir os 2 MBytes Este protocolo foi optimizado para que os dados sejam registados no centro de comando com a 37 data e hora do momento em que ocorreram na instala o e n o do momento em que chegaram ao centro de comando Em caso de falha de comunica es os dados continuam armazenados na RTU at que a comunica o seja reposta n o havendo desta forma perda de informa o A capacidade de datalloger das RTUs n o requer programa o e nativa dos equipamentos que suportam o DNP3 Todos os pontos de leitura t m associado uma flag de estado que indica se uma informa o v lida ou inv lida tal como uma medida fora de gama ou uma falha de comunica es com um variador de velocidade por exemplo Toda esta integra o do DNP3 com as RTU garante um conjunto de funcionalidades que s o nativas ao sistema sem a necessidade de desenvolvimento de software ao n vel da RTU ou do pr prio SCADA Isto n o tem nada a ver com os SCADAs industriais que utilizam protocolos padr o como por exemplo o Modbus para lerem continuamente apenas o valor corrente de cada um dos endere os de leitura Por cada endere o de leitura do Modbus o DNP3 assegura o envio de informa o mais detalhada para o centro de comando que inclui o valor corrente o estado de
55. de m nimo e m ximo n o detectarem cola est o desactivados o automatismo avan a para etapa 2 e vai activar a v lvula de entrada de modo a abastecer a cuba novamente e continuar a alimentar a linha de montagem atrav s da bomba de sa da Quando os sensores de m ximo e m nimo voltarem a estar activados a v lvula de entrada desactiva se atrav s da etapa 3 Se n o houver ordem de paragem informa o dada pelo estado l gico da vari vel INIC o automatismo evolui para a etapa 1 dando in cio a um novo ciclo de funcionamento Se houver ordem de paragem atrav s dos bot es do menu principal da interface gr fica principal ou uma paragem de emerg ncia INIC o automatismo evolui para a etapa 0 que por sua vez desactiva a v lvula de entrada e a bomba pneum tica de sa da 67 Na Figura 43 encontra se o Grafcet que descreve o funcionamento do controlo de viscosidade do sistema de armazenamento de cola PVAC Desliga Mt mix Reset finic1 Stop inicl novo ciclo inic1 Iniciar Comparador viscosidade Liga Mt mix Set Temporizador 60 seg Passaram 60 seg Desliga Mt mix Reset Figura 43 Grafcet do controlo de viscosidade Ao iniciar a fun o de controlo de viscosidade activada a etapa 6 que no caso a etapa inicial A vari vel inicl activada atrav s do bot o Aut Iniciar da interface gr fica principal do sistema Na etapa 4 ap s as
56. de n vel e de 76 viscosidade da cola PVAC no Anexo B encontra se um CD com todo o trabalho desenvolvido a n vel de programa o e a n vel de interfaces gr ficas do sistema SCADA 77 78 6 CONCLUS ES E PERSPECTIVAS DE DESENVOLVIMENTOS FUTUROS Com a evolu o da tecnologia os computadores passaram a ter um papel importante nos sistemas de supervis o e recolha de dados do processo de modo a garantir a integridade das informa es Neste aspecto o uso dos computadores permitiu a diminui o de uma grande parte os custos complexidades e riscos nas tarefas dos processos de produ o Neste trabalho foi realizado o estudo e a implementa o de um sistema SCADA capaz de controlar a temperatura e a humidade relativa o controlo de viscosidade em tempo real e o controlo do n vel da cola numa cuba de armazenamento Isto permite apenas uma supervis o da sala de colas por parte dos elementos de opera o no posto de trabalho e um controlo de qualidade das mat rias primas utilizadas na constru o do semi produto em tempo real ou seja vai permitir diminuir a complexidade na recolha atempada de amostras por parte dos elementos de opera o e ao mesmo tempo diminuir o atraso na entrega de resultados das amostras por parte do laborat rio 79 A realiza o deste trabalho foi de extrema import ncia uma vez que foi necess rio o estudo de diversos softwares da linha SIMATIC que s o utilizados para o desenvolvimento
57. desactiva o do motor MistuUradOT ooonoonnncnnocinoncnoncnonoconacanacnno 75 Paragem do sistema autom tico atrav s da fun o de controlo de viscosidade 76 Activa o da etapa 6 e paragem do motor misturador cooocononcnnonnnoccnoncnonononoconocnacanacnno 76 Exemplo de alguns par metros de um sensor de temperatUlA ooooocnnocnnocononcnonoconacanncnno 83 Sensores de Eim desCUTSO esco 2 geip iresi daeet patada asis 84 Funcionamento de um sensor INQU IVO oooonoccconcnonnconnnonnnonnnonanonn nono nono ncnn conocio nn nono nccnnccnns 85 Diagrama interno de um sensor INQUtIVO oooonoccconnconnnonnnnnnnnnn erre rn nono nacnnccnns 85 Exemplos de aplica es com sensores indutivos coooconoconocanocnnonnnonnconncon nono nono nocnacnccnno 86 Princ pio de funcionamento de um sensor capacitivo 00 0 eee eeeeseeneecneeceseceseceseenseeees 86 Exemplos de aplica es com sensores capacitivos eras 87 Modo de detec o do sensor ptico difuso serrana 88 Modo de detec o do sensor ptico retro reflectivo 89 Modo de detec o do sensor ptico emissor receptor ii 89 Exemplos de aplica es com sensores pticos renas 90 Princ pio de funcionamento do sensor ultra s nico oooconoccnoncnocnnonnnnoncnnncnn nono noconaconocnno 90 Modos de opera o do sensor ultra S NICO oooconnccnocnnocnnoonnooncnoncno nono nono nono noconccanccnnncn
58. e Tabela 2 Vari veis Programa o HMI Prec DOS gt signa Alarme001 7 0 BOOL Paragem de emerg ncia Alarme002 F BOOL Limite m nimo de cola na cuba BOOL Viscosidade acima do limite m ximo Alarme004 BOOL Viscosidade abaixo do limite m nimo Alarmeoos BOOL Motor misturador em modo manual BOOL Valvula entrada em modo manual 6 BOOL Bomba saida em modo manual E i 1 7 2 7 3 7 4 7 5 7 TT BOOL Temperatura acima do limite m ximo 8 BOOL Temperatura abaixo do limite m nimo 33 2 3 Alarme011 8 auto 6 Automatico AutoManual 4 FC 4 Fun o passagem Autom tico Manual COMPLETE RESTART OB 100 OB 100 Complete Restart Ctemphum 5 Controlo temperatura e humidade relativa FC Controlo viscosidade Cycle Execution OB 1 Bloco de organiza o Etapao Etapa O Etapa3 E Etapa 3 Etapas pOr Etapas ______ Etapa6 mM 6 BOOL Etapa 6 FC Geral FC 3 Fun o geral BOOL BOOL Activa bomba sa da BOOL Activa manualmente motor misturador BOOL Activa manualmente a valvula entrada BOOL Bot o autom tico HMI BOOL Bot o parar autom tico HMI BOOL Desactiva bomba sa da BOOL BOOL Desactiva v lvula entrada BOOL Simulador bot o de emerg ncia BOOL Bot o iniciar autom tico HMI BOOL sa oor Sol BOOL Cuba cheia BOOL 1 3 BOOL 1 4 BOOL 6 6 BOOL EC 2 Eu ar 1 PE 2 Nivel de cola 1 Boot sensor_max BOOL Sensor nivel cola PVAC maximo sensor_min BOOL Sensor nivel cola
59. eco produzido quando a onda choca com um objecto capaz de reflectir o som Eles emitem impulsos ultra s nicos ciclicamente Quando um objecto reflecte estes impulsos o eco resultante recebido e convertido num sinal el ctrico Na Figura 72 pode se visualizar o princ pio de funcionamento do sensor ultra s nico Disco Piezel trico Alvo gt IN i j 4 PESA 6 A K WS Transmiss o de ondas sonoras Eco de ondas sonoras Figura 72 Princ pio de funcionamento do sensor ultra s nico 90 A detec o do eco incidente depende da sua intensidade e esta da dist ncia entre o objecto e o sensor ultra s nico Os sensores ultra s nicos funcionam medindo o tempo de propaga o do eco isto o intervalo de tempo medido entre o impulso sonoro emitido e o eco do mesmo A constru o do sensor faz com que o feixe ultra s nico seja emitido em forma de um cone Na Figura 73 podem se visualizar os modos de opera o dos sensores ultra s nicos nomeadamente e Modo difuso e Modo retro reflectivo e Modo emissor reflector Modo Difuso Range de Opera o TN e NNN O A BNNs Alvo Modo Retro reflectivo Raflator Modo Emissor e Receptor Emissor Receptor Figura 73 Modos de opera o do sensor ultra s nico 91 Na Figura 74 podem se visualizar alguns exemplos de aplica es com sensores ultra s nicos tais como monitoramento de dist ncias medi o de tamanho medi
60. ectura entre uma aplica o cliente e servidores OPC de diferentes fabricantes Servidor OPC Fabricante A Servidor OPC Fabricante B Cliente OPC Servidor OPC Fabricante C Figura 20 Arquitectura entre cliente OPC e diversos servidores OPC As conex es entre diferentes sistemas SCADA s o normalmente baseadas em redes locais Ethernet e s o controladas pelo m dulo de comunica o do supervisor A conex o entre o 42 controlador de processo e os sensores transdutor e actuadores em campo realizado pelo m dulo de comunica o de campo Em aplica es de automa o e controlo industriais t picos baseados em PLC o m dulo de comunica o de campo utiliza comunica es ponto a ponto como por exemplo o protocolo ModBus O m dulo supervisor o respons vel pelas fun es de supervis o e gest o de processos O m dulo OPC assim como os m dulos de comunica o do supervisor e do controlador s o respons veis pela fun o de gest o de processos O m dulo controlador tamb m det m a responsabilidade compartilhada na fun o de gest o de dispositivos em conjunto com o m dulo de comunica o de campo e os elementos terminais ou seja sensores transdutores e actuadores As interfaces OPC podem ser utilizadas de diversas formas dentro de uma aplica o de supervis o e controlo embora inicialmente tenham sido concebidas para recolher dados de uma aplica o servidora A Figura 21 mostra u
61. eitura viscosidade Viscosidade alta Sim misturador Actua temporizador Desliga motor misturador Desactiva actuadores ensor min e m x desactivados Sim Retroceder Activa v lvula entrada ensor min e m x activados Desactiva v lvula entrada Parar ciclo autom tico ou modo manual Figura 41 Fluxograma correspondente ao funcionamento do sistema Ao iniciar o sistema em modo autom tico este vai dividir se em duas fun es e Controlo de n vel e Controlo de viscosidade 66 Na Figura 42 encontra se o Grafcet que descreve o funcionamento do controlo de n vel do sistema de armazenamento de cola PVAC Desliga Valv entrada Reset Desliga Bomd saida Reset INIC Stop INIC novo ciclo INIC Iniciar Liga Bomb saida Set Sensor min Sensor max 2 Abre Valv entrada Set Liga Bomb saida Set Sensor min Sensor max Fecha Valv entrada Reset Figura 42 Grafcet do controlo de n vel Ao iniciar a fun o de controlo de n vel activada a etapa 1 que no caso a etapa inicial A vari vel INIC activada atrav s do bot o Aut Iniciar da interface gr fica principal do sistema Na etapa 1 activada a bomba pneum tica de sa da verificado o n vel da cola PVAC na cuba atrav s do sensor m nimo e m ximo se os sensores
62. em grandes necessidades de largura de banda pouco afectada com expans es futuras e que explora de forma eficiente redes de comunica es que sejam inclusivamente partilhadas por outras aplica es ou cujo custo esteja dependente do tr fego O caso do General Packet Radio Service GPRS um exemplo em que os custos de explora o est o dependentes do tr fego realizado Neste caso um sistema SCADA com Modbus que faz um polling constante aos equipamentos via GPRS acaba por originar um pedido e uma resposta que na maior parte do tempo desnecess rio uma vez que a informa o n o mudou de estado O DNP3 permite utilizar o GPRS de forma eficiente na medida em que o cliente apenas acaba por pagar o transporte de dados referentes s situa es de mudan as de estado n o pagando por dados repetidos A utiliza o de tipos de comunica o com menor largura de banda como uma comunica o via r dio n o prejudica a precis o dos dados recolhidos uma vez que estes s o catalogados com data e hora no momento em que s o detectados na RTU No caso de um sistema SCADA com polling o atraso nas comunica es implica que os dados sejam registados com algum desfasamento desde que foram adquiridos no equipamento at chegarem ao centro de comando Isto para n o referir o facto das leituras acabarem por ser mais espa adas no tempo levando a que o tempo de resposta seja mais lento Uma das caracter sticas mais impressionantes do
63. ema de forma gr fica a partir de esquemas e ou figuras que permitem uma visualiza o de forma simult nea dos seus constituintes e do seu estado de funcionamento Na Figura 7 pode se visualizar um exemplo de controlo de um processo atrav s de uma HMI Plant Status ONLINE Filter Pumps Backwash Total Flow 855 0 on pomo ora stars stoe Infuent Turdiaty 83 5 NTU Bases Lame De 200 GPM Setpoints Wet Wells ma 513 sro e 15 0 PS 100 Min Ea Flow poa E o pe AO Clarifier Mod Valve Alum Setpoint Control uno sepomt 60 Output 38 River 4 Manual m m Pumps Pump 3 START 661 1 GPM Manual Setpont 80 Filter Plant Flow Control GPM Control ON Filter Plant Flow 0 0 eee ro pra 180 Open 100 GPM ui PH 0 0 Figura 7 Exemplo de controlo de um processo atrav s de uma HMI Normalmente uma HMI permite para al m da visualiza o do sin ptico do sistema tamb m um controlo das suas vari veis Uma caracter stica importante no desenvolvimento de uma interface deste tipo o tratamento dos alarmes pois a detec o de situa es an malas permitindo que sejam resolvidas rapidamente uma das principais funcionalidades de um sistema SCADA Por este motivo quando ocorre uma situa o de alarme no sistema esta deve ser demonstrada na interface o mais rapidamente poss vel e numa zona de f cil visualiza o 20 Existe ainda nestas interfaces a possibilidade de analis
64. ementos de opera o t m que activar ou desactivar o motor misturador durante um determinado intervalo de tempo de modo a que se consiga manter os valores de viscosidade dentro do ideal Para tal concebeu se uma solu o para dar uma resposta mais r pida no controlo de qualidade da viscosidade da cola PVAC ou seja a implementa o piloto de um sistema SCADA na sala de colas de modo a que haja um controlo de viscosidade em tempo real controlo a n vel de temperatura e humidade e controlo do n vel da cola na cuba fazendo com que haja s uma supervis o por parte dos elementos de opera o no seu posto de trabalho atrav s de um monitor informativo Inicialmente a implementa o piloto de um sistema SCADA na sala de colas foi aprovada por parte da administra o da Swedwood Portugal Posteriormente o projecto foi cancelado e a implementa o f sica do sistema SCADA n o foi poss vel de ser realizada uma vez que a actual sala de colas ser substitu da por uma nova sala de colas controlada e interligada a um sistema SCADA geral da f brica comprado pela Swedwood Internacional com intuito de uniformizar todos os sistemas SCADA existentes em todas as unidades industriais de Swedwood de todo mundo O facto de este projecto ter sido cancelado n o impediu de ser desenvolvido e testado em simuladores para apresenta o desta Tese Disserta o 1 2 OBJECTIVOS O principal objectivo desta Tese Disserta o o estudo e implem
65. endentes dos fabricantes e isolados No in cio apenas permitiam informar periodicamente sobre o estado do processo industrial A monitora o era conseguida atrav s de pain is com l mpadas e indicadores que representavam sinais de medidas e estados dos dispositivos sem qualquer interface gr fica com o utilizador Na Figura 2 pode se visualizar uma central de controlo utilizada nessa poca Figura 2 Exemplo de uma central de controlo Com as sucessivas evolu es acumuladas ao longo do tempo os sistemas de supervis o actuais passaram a oferecer tr s fun es b sicas nomeadamente supervis o opera o e controlo e Fun o de supervis o Nesta fun o est o inclu das todas as opera es de monitora o do processo sejam elas atrav s de informa es gr ficos de tend ncias relat rios entre outras e Fun o de opera o Oferece a vantagem de substituir as fun es das mesas de controlo manuais optimizando os procedimentos de controlo e os modos de opera o dos equipamentos do processo e Fun o de controlo Apresenta duas possibilidades um sistema que possibilita a ac o de controlo sem a depend ncia de n veis interm dios do processo conhecido como Digital Direct Control DDC e o sistema de supervis o onde o controlo realizado dinamicamente de acordo com o comportamento global do processo 3 2 2 FUNCIONALIDADES Um sistema de supervis o deve apresentar algumas fu
66. enta o piloto de um Sistema SCADA na Swedwood Portugal de modo a que os elementos de opera o consigam supervisionar e A viscosidade da cola PVAC em tempo real e Temperatura e humidade relativa da sala de colas e O n vel de cola PVAC na cuba e Alarmes do sistema Para este efeito foi desenvolvido um conjunto de interfaces amig veis ao utilizador de modo a que se possa supervisionar a sala de colas e ao mesmo tempo controlar as vari veis de processo envolventes na estabiliza o da cola PVAC a aplicar nas linhas de montagem 1 3 CALENDARIZACAO Este trabalho teve uma dura o aproximada de dois anos e foi dividido em v rias etapas Na Tabela 1 pode se visualizar a calendariza o do trabalho realizado Tabela 1 Calendariza o do trabalho i am ao mo f nicio im poli ee ae 1 Introduc o do trabalho 01 10 2009 31 10 20 Ea 2 sistemasScada 0t tt 2009 2842 20 HERE 3 Harduare Software de sistemas Scada 01 03 2010 31 05 20 MON 4 Sistemas de comunica o Scada 01 06 2010 31 08 20 BEEN 5 Monitoriz o e controlo 01 09 2000 30 1 20 Desenvolvimento do trabalho 01 11 2009 31 05 20 E A T Redacgiodatese JoL 06 2001 31 07 00 Verifica o do funcionamento do trabalho desenvolvido 01 06 2011 31 08 20 D gt wo Correc es finais da tese 09 2011131 09 20 1 4 ORGANIZACAO DO RELAT RIO Este relat r
67. estre ou com um equipamento especial O mestre respons vel pelas seguintes tarefas e Identifica o dos participantes e Configura o ac clica dos valores dos par metros dos escravos e Diagn stico do barramento e dos escravos e Envio de mensagens ao PLC e Configura o dos endere os dos escravos substitu dos A rede AS Interface utiliza um cabo especial n o blindado e perfilado para evitar a invers o de polaridade Este cabo conhecido como Yellow flat cable Existem vers es especiais indicadas por cores para aplica es com maior necessidade de pot ncia como o cabo preto Black flat cable que fornece at 30 V e o vermelho red flat cable que fornece at 230 V AC Na Figura 11 apresentado um corte de perfil do cabo AS Interface amarelo E Figura 11 Formato do cabo AS Interface Os cabos perfilados podem ser ligados com os conectores dos escravos de maneira f cil e segura em qualquer lugar A respons vel por isso a t cnica de conex o vampiro tamb m chamada de piercing Os dentes de contacto perfuram a borracha do cabo e estabelecem contacto seguro com os condutores de cobre No caso de retirada de um escravo se os dentes s o retirados os buracos fecham devido capacidade auto regeneradora do cabo reactiva o isolamento Em fun o da geometria do cabo est praticamente fora de cogita o uma troca de p los na instala o e por isso mesmo n o h
68. i o dos sistemas convencionais 4 a 20 mA HART ou em transmiss o com 24 V Utiliza se no meio f sico RS 485 ou fibra ptica e requer menos de 2 ms para a transmiss o de 1 kbyte de entrada e sa da sendo amplamente utilizado em aplica es de controlo com tempo cr tico Actualmente utiliza se o PROFIBUS DP em cerca de 90 das aplica es envolvendo escravos Profibus Esta variante est dispon vel em tr s vers es como se pode visualizar na Figura 16 DP VO 1993 DP V1 1997 e DP V2 2002 A origem de cada vers o esta relacionada com o avan o tecnol gico e as solicita es das aplica es exigidas ao longo do tempo DPv2 Modo tempo de ciclo deterministico Modo is crono Comunica o escravo escravo Dados Publisher Subscriber Sincroniza o de clock e Time stamp Upload e Download Redund ncia HART no DP DPV1 Troca de dados c clicos entre mestres e escravos Alarm Handling Integra o com EDDL e FDT Fail Safe Blocos Funcionais DPVO Troca de dados c clicos entre mestres e escravos GSD Diagn sticos Figura 16 Vers es do PROFIBUS DP e suas principais caracter sticas O PROFIBUS FMS faculta ao utilizador uma ampla selec o de fun es quando comparado com as outras variantes E uma solu o padr o de comunica o universal que 34 pode ser usada para resolver tarefas complexas de comunica o entre PLCs e Sistemas de Controlo Distribu do DCS
69. ica de um ambiente de automa o industrial baseado no controlo de processo divide se em tr s n veis de fun es supervis o gest o de processos e gest o de dispositivos A Figura 19 apresenta as rela es entre estes n veis de fun es ver na coluna da esquerda e as tecnologias de um sistema de supervis o e controlo na coluna da direita 4 Supervis o OPC Comunica o de Supervis o Controladores Comunica o Gest o de Processos Gest o de Dispositivos Sensores e Actuadores Figura 19 Arquitectura de um sistema de gest o de processos industriais Uma an lise inicial da arquitectura apresentada mostra que o padr o OPC o respons vel por estabelecer a interface entre o sistema SCADA e o m dulo controlador A tecnologia Object Linking and Embedding OLE permite que uma aplica o crie informa es e as apresente atrav s de uma segunda aplica o O objecto criado na aplica o original pode ser conectado segunda aplica o que se refere aplica o original por meio de um ponteiro Na pr tica o m dulo OPC funciona como uma Application Programming Interface API suportando a comunica o entre o sistema SCADA e o m dulo controlador Os fabricantes de controladores fornecem os seus pr prios drivers OPC para serem agrupados ao servidor OPC do sistema supervisor Geralmente os m dulos OPC s o implementados com os protocolos TCP IP A Figura 20 descreve a arquit
70. ide na mem ria flash na realidade formado por um conjunto de programas supervisores que fornecem ao PLC identidade pr pria As tarefas executadas normalmente pelo sistema operativo s o as seguintes e Definem a linguagem em que a aplica o escrita e Definem a rea de mem ria para fins espec ficos e Determinam a estrutura na qual o PLC armazena e trata toda a informa o Na Figura 6 poss vel visualizar um exemplo de m dulos controladores PLC Figura 6 M dulos controladores PLC 17 Os PLC t m capacidade de comunica o de dados atrav s de comunica es em s rie Com isto podem ser supervisionados por computadores formando sistemas de controlo integrados em que aplica es de supervis o controlam redes de PLC Os canais de comunica o nos PLC permitem conectar interface de opera o computadores outros PLC e at mesmo unidades de entradas e sa das remotas Cada fabricante estabelece um protocolo para fazer com que os seus equipamentos troquem informa es entre si Os protocolos mais comuns s o o Modbus Profibus e DeviceNet entre muitos outros Redes de campo abertas como o PROFIBUS DP s o tamb m muito usadas com PLC permitindo aplica es complexas na ind stria 4 6 2 4 3 INFRAESTRUTURAS DE COMUNICA O Os sistemas SCADA utilizam normalmente combina es de liga es via r dio e conex es via modem para estabelecerem a comunica o com os elementos remotos a contro
71. iferentes tarefas de configura o A flexibilidade deste software permite a configura o de cada sin ptico de acordo com as necessidades existentes no trabalho o que permite adaptar o sin ptico a cada situa o de modo a tornar a aplica o o mais amig vel poss vel para o utilizador A cria o e a configura o de um sistema re ne todos os objectos que s o necess rios para que o utilizador possa monitorar e operar e Sin pticos para descrever e operar o sistema e Tags para transferir dados entre o dispositivo HMI e o sistema a controlar e Alarmes para indicar o estado operacional do sistema no dispositivo HMI Quando se inicia o software SIMATIC WinCC Flexible este abre o Project Wizard que fornece suporte na cria o de um projecto Este vai orientar o utilizador na configura o do sistema passo a passo de modo a adaptar o projecto s necessidades pretendidas Durante a configura o inicial do projecto extremamente importante definir e O cen rio a que se aplica no caso do trabalho proposto na Swedwood Portugal do tipo Small machine 55 e O dispositivo HMI e as suas caracter sticas e O tipo de rede de comunica o e O tipo de controlador Ap s a configura o inicial do projecto o Project Wizard define automaticamente alguns objectos que s o necess rios criar e configurar pelo utilizador e Os Sin pticos O Template do dispositivo HMI aberto automaticamente na
72. ilizam tecnologias de computa o e comunica o para automatizar a monitora o e o controlo dos processos industriais Estes sistemas de software s o ent o respons veis pela recolha de dados em ambientes complexos eventualmente dispersos geograficamente pela sua interpreta o e respectiva apresenta o de modo amig vel para o utilizador com recurso a sistemas HMI Os sistemas SCADA melhoram a efici ncia do processo de supervis o e controlo disponibilizando em tempo til o estado actual do sistema atrav s de um conjunto de previs es gr ficos e relat rios de modo a permitir a tomada de decis es operacionais apropriadas quer automaticamente quer por iniciativa do operador Desta forma estes sistemas deixaram de ser vistos como meras ferramentas operacionais ou de engenharia e passaram a ser considerados como uma importante fonte de informa o de crucial import ncia na estrutura de gest o das empresas Na Figura 3 podem se visualizar dois exemplos de sistemas HMI 2 Figura3 Exemplos de HMI Hoje j poss vel a implementa o de sistemas de supervis o em todos os segmentos do mercado tais como sistemas de gest o da gua electricidade tr fego controlo ambiental 10 produ o edif cios inteligentes ind stria alimentar ind stria qu mica petroqu mica e de cimento entre outros segmentos 2 4 HARDWARE EM SISTEMAS SCADA Um sistema SCADA possui como seus componentes integrantes sensores
73. inCC flexible Runtime Limite Maximo 20 Limite Minimo 15 Limite Maximo 50 Limite Minimo 45 Retroceder Figura 37 Interface grafica de controlo dos dados do processo A activa o do sistema em modo Manual atrav s do bot o Manual e a activa o do bot o Manual iniciar activa a interface gr fica que d suporte manuten o ou seja permite a activa o manual dos actuadores A Figura 38 mostra a interface gr fica de controlo dos actuadores em modo manual 62 Cl SIMATIC WinCC flexible Runtime Motor y Activa Motor Misturador l Misturador Desactiva Motor Misturador Activa Valvula Entrada Desactiva Valvula Entrada Activa Bomba Saida Desactiva Bomba Saida Retroceder Figura 38 Interface gr fica de controlo dos actuadores em modo manual Ao activar o bot o Alarmes s o apresentados aos elementos de opera o todos os erros e avisos que ocorram no sistema durante o modo manual ou o modo autom tico A t tulo de exemplo indicam se seguidamente alguns alarmes poss veis Alarme 001 Paragem de emerg ncia Alarme 002 Limite m nimo de cola na cuba Alarme 003 Viscosidade acima do limite m ximo Alarme 004 Viscosidade abaixo do limite m nimo Alarme 005 Motor misturador em modo manual Alarme 006 V lvula de entrada em modo manual Alarme 007 Bomba de sa da em modo manual Alarme 008 Temperatura acima do limite m ximo Alarme 009
74. io est organizado da seguinte forma No Cap tulo 1 feita uma introduc o ao trabalho a realizar na Swedwood Portugal onde s o apresentados os objectivos a alcancar e as etapas que o constituem No Cap tulo seguinte 2 apresentada a hist ria e a evolug o dos Sistemas SCADA Seguidamente no Cap tulo 3 s o descritos os sistemas de comunica o SCADA onde s o apresentadas as estruturas de comunicag o associadas aos diversos n veis hier rquicos No Cap tulo 4 s o apresentadas as tecnologias utilizadas sendo descrito o hardware de aquisi o e o software de monitoriza o e controlo utilizado no trabalho desenvolvido No Cap tulo seguinte 5 apresentado o trabalho desenvolvido sendo descrito o processo de supervis o e controlo autom tico do sistema de armazenamento de cola PVAC as vari veis do sistema desenvolvido o fluxograma e o Grafcet do modo autom tico do sistema assim como a programa o efectuada para o funcionamento autom tico atrav s de Grafcets Por ltimo no Cap tulo 6 s o reunidas as principais conclus es e perspectivas de desenvolvimentos futuros desta Tese Disserta o 2 SISTEMAS SCADA Um sistema de automa o tem como objectivos b sicos o desempenho a modularidade e a expansibilidade da instala o industrial Para que estes sejam alcan ados deve se estruturar a instala o industrial e organizar os seus elementos constituintes unidades de aquisi o de dados
75. lado da traject ria do objecto e uma vez que este interrompa o feixe o sensor activado Um exemplo de aplica o s o as barreiras utilizadas em elevadores para impedir que a porta feche caso haja algum objecto partes do corpo de um utilizador ou outros objectos a interromper o feixe Na Figura 70 pode se visualizar o modo de detec o do sensor ptico emissor receptor Modo emissor receptor Objecto Emissor Receptor Figura 70 Modo de detec o do sensor ptico emissor receptor Na Figura 71 pode se visualizar alguns exemplos de aplica es com sensores pticos tais como medi o de di metro medi o de altura detec o de objectos detec o de contraste e detec o de cores 18 89 Figura 71 Exemplos de aplica es com sensores pticos Sensores ultra s nicos Os sensores ultra s nicos podem ser usados como dispositivos de detec o sem contacto em muitas reas da automa o Permitem detectar de forma precisa flex vel e fi vel objectos de materiais formas cores e texturas diversos As possibilidades de aplica o s o muito diversas tais como e Detec o de n vel e altura e Medida de separa o e Detec o de objectos transparentes independentes da cor e presentes em ambientes sujos ou com vapores O princ pio de funcionamento dos sensores ultra s nicos est baseado na emiss o de uma onda sonora de alta frequ ncia e na medi o do tempo que leva a recep o do
76. lar Actualmente a Internet tamb m frequentemente utilizada em grandes dom nios tais como nas empresas ferrovi rias e centros de produ o de energia Esta distin o de m todos de comunica o tamb m vem ao encontro de alguns requisitos dos clientes que desejam utilizar a infra estrutura j instalada no seu ambiente corporativo e ou partilhar a rede com outras aplica es Dada a pan plia de equipamentos pass veis de monitora o os protocolos antigos de banda estreita continuam a ser implementados em sistemas SCADA modernos Estes sistemas s o projectados para serem muito compactos e alguns s o projectados para que os dados apenas sejam enviados das RTUs PLCs para a esta o central a pedido desta Este m todo embora leve a um menor fluxo de informa o descongestiona o canal de comunica o o que em algumas redes vital Alguns destes protocolos antigos ainda suportados incluem o Modbus RP 570 e Conitel que s o protocolos de comunica o espec ficos de diferentes fornecedores de SCADA Os protocolos padronizados s o o IEC 680870 5 101 ou 104 IEC 61850 Profibus e DNP3 Muitos destes protocolos cont m j extens es que lhes permitem operar sobre redes TCP IP embora seja boa pr tica de seguran a de engenharia evitar ligar estes sistemas directamente Internet para diminuir o risco de ataques ao sistema Dado que um grande n mero de vendedores continua a criar o seu pr prio protocolo de comunica o
77. lectivo e Modo emissor receptor No modo difuso o emissor e o receptor s o montados na mesma unidade sendo que o accionamento da sa da do sensor ocorre quando o objecto entra na regi o de sensibilidade e reflecte para o receptor o feixe de luz emitido pelo emissor Os sensores pticos difusos possuem um alcance menor em rela o aos outros tipos de sensores pticos reflectivo e emissor receptor Na Figura 68 pode se visualizar o modo de detec o do sensor ptico difuso E Objecto Modo difuso Away Figura 68 Modo de detec o do sensor ptico difuso O sensor ptico reflectivo tamb m conhecido como retro reflectivo assim como o difuso tem o emissor e o receptor montado na mesma unidade O feixe de luz chega ao receptor ap s a incid ncia num espelho e o accionamento da sa da do sensor ocorre quando o objecto interrompe o feixe O alcance deste tipo de sensor pode chegar a algumas dezenas de metros tendo em conta as caracter sticas do ambiente nuvens de poeira ou vapor que podem influenciar o valor de alcance Na Figura 69 pode se visualizar o modo de detec o do sensor ptico retro reflectivo 88 Espelho Modo retro reflectivo i Objecto Espelho BUNUN ae oe Figura 69 Modo de detec o do sensor ptico retro reflectivo O sensor ptico emissor receptor ao contr rio dos dois anteriores montado em duas unidades distintas uma emissora e outra receptora Cada unidade fica de um
78. m exemplo dessa diversidade de relacionamentos entre servidores e clientes OPC Os dados podem ser adquiridos de sensores transdutores e actuadores para um sistema SCADA que ao mesmo tempo atrav s de um padr o OPC comunica com uma aplica o Diversas aplica es ou sistemas SCADA podem trocar dados dentro de uma rede mesmo que estes perten am a fornecedores diferentes 16 17 Servidor OPC Figura 21 Exemplo de relacionamento entre servidores e clientes OPC Sistemas 1 0 SCADA F sico Aplicac o I O F sico 3 7 VULNERABILIDADES DE SISTEMAS SCADA A exposi o dos sistemas SCADA s amea as como v rus e worms aumenta medida que estes s o conectados a um n mero cada vez maior de redes e sistemas para a partilha de dados e fornecimento de servi os on line Muitas destas vulnerabilidades evidenciam a necessidade de se aplicarem medidas de seguran a tais como a autentica o verifica o de v rus e atribui o de passwords mesmo 43 considerando os requisitos de precis o de tempo caracter sticos dos sistemas SCADA No entanto v rus e worms s o apenas algumas das amea as enfrentadas por estes sistemas Os ataques directos s o uma fonte de preocupa o ainda maior A manipula o de sistemas SCADA como por exemplo por meio de spoofing pode possibilitar a invas o da rede corporativa da empresa e causar s rios preju zos operacionais e financeiros Actualmente algumas empresas de seguran
79. mecanismos de acessibilidade de seguran a e de toler ncia s falhas capazes de garantir o acesso seguro e r pido a essa informa o onde quer que ela esteja As redes de supervis o e controlo revelam se de grande import ncia nos sistemas de automa o facto pelo qual deixaram de ser aplicadas como meras ferramentas operacionais e passaram a ser vistas como uma importante ferramenta para o controlo e seguran a de todo um processo produtivo Os sistemas SCADA s o sistemas que realizam fun es de supervis o e controlo de processos locais ou remotos em tempo real Esses sistemas em geral bastante complexos s o constitu dos por computadores e dispositivos utilizados para a aquisi o de dados e para actuar sobre os processos sendo todos os equipamentos interligados atrav s de uma rede de comunica o 1 6 1 1 CONTEXTUALIZA O A realiza o desta Tese de Mestrado em Engenharia Electrot cnica rea de especializa o em Automa o e Sistemas foi elaborada no mbito de um estudo e implementa o piloto de um sistema SCADA na Swedwood Portugal O Grupo Swedwood a unidade industrial da IKEA e tem como principal tarefa assegurar a capacidade de produ o de mobili rio para a IKEA A Swedwood tem como responsabilidade servir de modelo a outros fornecedores em todos os aspectos e campos isso inclui o desempenho melhorias gest o de recursos e sustentabilidade Ao mesmo tempo ambiciona tornar se com
80. medida das necessidades do processo O n mero de entradas suportadas est limitado pelo CPU e pela quantidade de mem ria dispon vel A interface de sa da executa a tarefa contr ria da interface de entrada Este m dulo recebe sinais do CPU transformando os num formato apropriado para executar as ac es de controlo sobre o processo Tamb m aqui h a registar a caracter stica modular do PLC que permite que o n mero de sa das possa ser expandido encontrando se no entanto limitado pelas mesmas raz es do m dulo de entrada 16 2 4 2 2 3 PROCESSADOR CPU O CPU e as mem rias fornecem a intelig ncia central do PLC A informa o fundamental armazenada na mem ria formando conjuntos de bits designados por palavras words Cada palavra armazenada na mem ria um conjunto de dados uma instru o ou parte de uma instru o Os dados v m do m dulo de entrada e baseando se no programa armazenado o CPU executa decis es l gicas actuando as sa das O CPU procura continuamente no programa armazenado a ac o a executar 2 4 2 2 4 MEM RIA FLASH A mem ria flash Flash Memory a mem ria n o vol til onde reside o sistema operativo do PLC O seu conte do n o requer qualquer tipo de componente ou alimenta o externa A mem ria tamb m utilizada para armazenar informa o tempor ria e necess ria apenas durante a execu o de algumas instru es O sistema operativo que res
81. ncionalidades b sicas entre as quais se destacam e Aquisi o de dados o processo que envolve a recolha e transmiss o de dados desde a instala o industrial esta es remotas at s esta es centrais de controlo As esta es remotas l em os valores dos dispositivos a elas conectadas Ap s a leitura desses valores segue se a transmiss o de dados em que quer em modo de comunica o por polling ou em modo de comunica o por interrup o Report by Exception os dados s o transmitidos atrav s da rede de comunica es at esta o central O processo conclu do com o armazenamento da informa o na base de dados e Visualiza o de dados Consiste na apresenta o das informa es atrav s de sistemas HMI geralmente acompanhadas por anima es de modo a simular a evolu o do estado dos dispositivos controlados na instala o industrial e Processamentos de alarmes Os alarmes s o classificados por n veis de prioridade em fun o da sua gravidade sendo reservada a maior prioridade para os alarmes relacionados com quest es de seguran a Em situa es de falha do servidor ou da rede de comunica es poss vel efectuar o armazenamento das mensagens de alarme em buffer o que aliado capacidade de transmiss o de mensagens de alarme para v rios servidores permite atingir um maior grau de toler ncia a falhas O processamento de alarmes assume um papel de elevada import ncia na medi
82. ndo um metal se aproxima deste campo este atrav s de correntes de Foulcault absorve a energia do campo diminuindo a amplitude do sinal gerado no oscilador A varia o da amplitude deste sinal convertida numa varia o cont nua que comparada com um valor padr o passa a actuar como estado de sa da Na Figura 64 apresentado um diagrama simplificado do circuito interno de um sensor indutivo Oscilador Amplificador Figura 64 Diagrama interno de um sensor indutivo As principais diferen as entre os sensores indutivos e os sensores de fim de curso s o e Como se trata de um sensor de proximidade n o h necessidade de contacto f sico com a parte em movimento isto contribui para o aumento significativo da vida til do sensor e A velocidade de actua o maior que a do sensor mec nico uma vez que n o ha in rcia na opera es 85 Nas Figura 65 pode se visualizar alguns exemplos de aplica es com sensores indutivos tais como detec o de presen a de latas e tampas e detec o de posicionamento de v lvulas totalmente aberto ou fechado 18 19 Figura 65 Exemplos de aplica es com sensores indutivos Sensores capacitivos Os sensores capacitivos tal como os sensores indutivos s o capazes de detectar a aproxima o de objectos sem a necessidade de contacto f sico O seu princ pio de funcionamento baseia se num campo electrost tico que criado na rea de detec o Quando um objec
83. ns 91 X Figura 74 Exemplos de aplica es com sensores ultra s nicos xi xii ndice de Tabelas Tabela 1 Calendariza o do trabalho Tabela2 Vari veis Programacao HML ee eee eseesecssecsseceseceseceseceseeeeeeseeeeeeseaeeeneesaeeenaeenaes 65 xiii Acr nimos API ASCII AS I BOF CIP COM CPU DB DCS DCOM DDC DNP DP ERP EUA FMS FB Application Programming Interface American Standard Code for Information Interchange Actuator Sensor Interface Board on Frame Common Industrial Protocol Component Object Model Central Processing Unit Data Blocks Distributed Control System Distributed Component Object Model Digital Direct Control Distributed Network Protocol Decentralized Peripheral Enterprise Resource Planning Estados Unidos da Am rica Field Message Specification Function Block XV FBD FC GE GPRS HART HDLC HMI IEC IED ISEP ISO LAN LAD LLI MES MPI MPS OB ODVA OSI OLE Function Block Diagram Function General Electric General Packet Radio Service Highway Addressable Remote Transducer High Level Data Link Control Human Machine Interface International Electrotechnical Commission Intelligent Electronic Devices Instituto Superior de Engenharia do Porto International Organization for Standardization Local Area Network Ladder Logic Lower Layer Interface Manufacturing
84. nt Applicatons Windows NT Operator Console RT HistoryData Sener Windows NT Plant Highway RT HistoryData Server Windows NT Operator Console Plant Highway Process Management Controller Fieldbus PD Meters Ansiytcal Measure Head Aralog WO Handheld a Measurement Common Head Simple ur Configuraton and Pressure Corblis ComplexDisorete IO PDA Valves TO Maintenance Positoners A ida deve Field Management Figura 18 Camadas de informa o englobadas pela tecnologia OPC O OPC possibilitou o desenvolvimento de diversos produtos para automa o industrial As principais vantagens deste padr o s o e Elimina o da necessidade de drivers de comunica o espec ficos ou seja propriet rios e Melhoria no desempenho da comunica o entre dispositivos de automa o e Interliga o entre sistemas de diversos fabricantes e Integra o com sistemas Manufacturing Execution Systems MES e Enterprise Resource Planning ERP e Padroniza o das interfaces de comunica o entre os servidores e clientes de dados em tempo real facilitando a integra o e manuten o dos sistemas e Redu o dos custos e tempos para desenvolvimento de interfaces e drivers de comunica o com a consequente redu o do custo de integra o de sistemas e Facilidade de desenvolvimento e manuten o de sistemas e produtos para comunica o em tempo real A arquitectura t p
85. o aos requisitos de campo somente os n veis 1 e 2 e ainda o n vel 7 no FMS s o implementados por raz es de efici ncia Os dois n veis inferiores s o muito parecidos nas tr s variantes sendo que a grande diferen a est na interface com os programas de aplica o O n vel 1 define o meio f sico o n vel 2 n vel de transporte de dados define o protocolo de acesso ao barramento e o n vel 7 n vel de aplica o define as fun es de aplica o Na Figura 17 poss vel visualizar a arquitectura de comunica o do protocolo PROFIBUS Fields of Application Manufacturing Process Building Layer User DP Functions Fieldbus Message e hiii Specification FMS Gh 16 Not used Dengue Pao focais com t E EN 50 170 and PROFIBUS Guidelines Ey PROFIBUS Profiles Figura 17 Arquitectura de comunicac o do Protocolo PROFIBUS Esta arquitectura assegura a transmiss o r pida e eficiente de dados As aplica es dispon veis ao utilizador assim como o comportamento dos v rios tipos de dispositivos PROFIBUS DP est o especificados na interface do utilizador O PROFIBUS FMS define um amplo n mero de servi os poderosos de comunica o entre mestres e entre mestres e escravos O Lower Layer Interface LLI define a representa o de servi os do FMS no protocolo de transmiss o do n vel 2 O protocolo de comunica o PROFIBUS PA usa o mesmo protocolo de comunica o PROFIBUS DP isto porque os servi
86. o de acordo com a linguagem seleccionada no STEP 7 Wizard No entanto pode se mudar novamente a linguagem padr o a qualquer altura No STEP 7 o OB1 processado ciclicamente pelo CPU que faz uma leitura de linha a linha e executa os comandos do programa Quando o CPU volta primeira linha do programa quer dizer que completou exactamente um ciclo As fun es de blocos FB e fun es FC est o abaixo da OB1 em termos de hierarquia do programa estas cont m uma parte do programa que pode ser chamado muitas vezes na OB1 Todos os par metros e dados est ticos na fun o de blocos s o guardados em separado num bloco de dados DB atribu do J nas fun es n o necess rio um bloco de dados O SIMATIC S7 PLCSIM um software de simula o de apoio ao desenvolvimento de programas no STEP7 Este permite a cria o de ambientes de simula o e teste de modo a que rapidamente se possa optimizar e detectar erros no programa antes de este ser carregado para o controlador Isto permite a diminui o dos custos e a r pida inicializa o de todo o processo de implementa o do sistema O PLCSIM simula um controlador que permite testar os programas exactamente da mesma forma que um controlador real Fornece uma interface simples para monitorar e modificar diferentes objectos tais como vari veis de entrada e sa da Na Figura 30 pode se visualizar a interface do SIMATIC S7 PLCSIM Figu
87. odelo de comunica o mestre escravo onde um nico dispositivo ou seja O mestre pode iniciar as transac es Os restantes dispositivos da rede os escravos respondem suprindo os dados requisitados pelo mestre ou executando uma ac o por ele comandada Geralmente o mestre um sistema supervisor e os escravos s o os PLCs Dentro da mesma rede o mestre pode transmitir dois tipos de mensagens aos escravos e Mensagem tipo unicast o mestre envia uma requisi o para um escravo definido e este retorna uma mensagem resposta ao mestre Portanto nesse modo s o enviadas duas mensagens uma requisi o e uma resposta e Mensagem tipo broadcast o mestre envia a requisi o para todos os escravos e n o enviada nenhuma resposta para o mestre 31 Na Figura 14 poss vel visualizar o ciclo de pergunta resposta entre o mestre e o escravo O mestre envia uma ordem e espera por uma resposta sendo que os dois escravos n o podem dialogar em simult neo O Polling gerado pelo mestre Pergunta do Mestre Endere o do dispositivo Endere o do dispositivo C digo da fun o C digo da fun o Verifica o de erros Verifica o de erros Resposta do escravo Figura 14 Ciclo de pergunta resposta Existem dois modos de transmiss o s rie que s o definidos como modo Remote Terminal Unit RTU e modo American Standard Code for Information Interchange ASCII Estes modos definem o conte
88. or mO_5 a ikea m Temp60 Etapas si Ho 4 Etapas Bh Desliga o motor misturador reset Q4 0 Motor HO 5 misturador Etapas Me mix AAA AAA AAA nr Ankia Figura 58 Activa o da etapa 5 e desactiva o do motor misturador A paragem do sistema e a correspondente evolu o para a etapa 6 pode ser feita atrav s dos bot es do menu principal passagem para o modo manual ou atrav s de uma paragem de emerg ncia Na Figura 59 mostra se a paragem do sistema autom tico atrav s da fun o de controlo de viscosidade de cola PVAC 75 Network 4 Paragem H4_3 Bot o parar autom tico H6 7 HMI Autom tico HMI auto_ auto parar 10 3 Bot o de emerg ncia H5 3 Simulador bot o de emerg ncia HMI emerg Figura 59 Paragem do sistema autom tico atrav s da fun o de controlo de viscosidade Por ltimo na Figura 60 pode se visualizar a activa o da etapa 6 que desactiva o motor misturador Network 2 Etapa 6 Lo H4_0 Bot o iniciar autom tico HMI HMI inici H0 6 Lo m 4 mO 5 INICL Etapas inicl A no 6 Etapa6 s HO 5 Etapas r Etapa 6 Desliga todos os actuadores Reset n0 6 Etapa6 04 0 Motor misturador Figura 60 Activac o da etapa 6 e paragem do motor misturador Ap s representado nas figuras acima o funcionamento do modo autom tico do sistema de armazenamento de cola atrav s dos Grafcets das fun es de controlo
89. oss vel a um administrador de redes atrav s de um PC ter acesso a todos os m dulos inteligentes das esta es que est o conectadas A configura o das redes de comunica o entre esta es feita atrav s do software SIMATIC Manager da Siemens Para tal devem ser criadas as esta es a serem utilizadas na rede Na Figura 25 poss vel visualizar as esta es criadas no projecto Cuba PVAC_teste C Documents and Settings AdministratorWesktop Et E SIMATIC 300 Station L SIMATIC HMI Station crusis 51 57 Program 1 SIMATIC HMI Station P 2 faa WinCC flexible RT Figura 25 Estac es criadas no projecto Ap s a cria o destas atrav s da ferramenta HW config pode se configurar cada esta o uma a uma Ao configurar o hardware deve se definir o CPU a ser colocado em rede via MPI e atribuir o seu pr prio endere o de n Tamb m se podem associar os m dulos de expans o Neste projecto os m dulos utilizados s o os seguintes e M dulo de entradas sa das digitais DI16 DO16x24V 0 5A e M dulo de entradas sa das digitais DI16 DO16x24V 0 5A e M dulo de alimenta o PS3072A 6ES7 307 1BA00 0AA0 Na Figura 26 poss vel visualizar a configura o do hardware modos de expans o e a defini o do endere o de n MPI 49 2 HW Config SIMATIC 300 Station Configuration Cuba PVAC teste E Doo d DOGS E cpusi4 1 Time of Day Interrupts Cyclic In
90. outras fun es de blocos criados na programa o do trabalho e a Symbol Table onde se pode atribuir os nomes simb licos e o tipo de dados referentes a todos os endere os absolutos das vari veis globais utilizadas no programa Na Figura 29 pode se visualizar a Symbol Table utilizada no trabalho SR Symbol Editor S7 Program 1 Symbols Cuba PYAC_teste SIMATIC 300 St MBR 8 Symbol Table Edit Insert View Options Window Help SUB g BE Sc A Symbols Y R AlarmeD01 4 Paragem emergencia Alarme002 d Limite minimo de cola na cuba Alarme003 Viscosidade fora do limite maximo Alarme004 viscosidade fora do limite minimo AlarmeD05 E Motor misturador modo manual Alarme006 4 Valvula entrada modo manual Alarme007 A Bomba saida modo manual Alarme01 Alarmes HMI auto E automatico AutoManual Bomb_saida 5 Bomba saida COMPLETE RESTART Complete Restart Cycle Execution emerg Etapa0 Etapa1 Etapa2 Etapa3 Etapas Etapas FC Geral Frist scan HMLA Bomb saida HMA Mt mix HMA Valv entrada HM auto Dad ene Bot o emergencia o Fun o geral Primeiro scan Activa bomba saida activa manualmente motor misturador Activa manualmente a valvula entrada Bot o autom tico HMI RT 12 2 22 2 4 Z Z E3 ZE ZO D Figura29 Symbol Table utilizada no trabalho 52 Ao abrir a pasta Blocks o bloco OB1 pode ser abert
91. pal s Figura 44 In cio do sistema de controlo de n vel de cola na cuba Dando in cio etapa inicial na Figura 45 pode se visualizar a activa o da bomba pneum tica de sa da Network 7 MO 1 Etapa 1 Liga a Bomba de saida 04 1 Bomba saida H0 1 Bomb Etapal saida o essi ia d d dista Figura 45 Activa o da bomba de sa da Na Figura 46 pode se visualizar a interliga o das etapas O e 3 com a etapa 1 atrav s da vari vel INIC de modo a que o automatismo inicie um novo ciclo de funcionamento 69 H1 3 Ho 3 INIC H0 1 Etapas Inic Etapal E eee ee s Ho 0 H0 3 EtapaD Etapa3 desa SAT EE Dipo the mo 0 Etapa ad rs Figura 46 In cio do novo ciclo de funcionamento O avan o para a etapa 2 feita quando os sensores de n vel m nimo e m ximo n o detectam cola PVAC na cuba e a etapa 1 est activada Nesta situa o tamb m gerado um alarme Limite m nimo de cola na cuba Na Figura 47 pode se visualizar o avan o para a etapa 2 Network 5 Etapa Z I0 1 10 0 Sensor Sensor nivel nivel cola PVAC cola PVAC m nimo m ximo Ho 1 sensor sensor Ho 2 Etapal min max Etapaz A E passe o pscses H5 2 Cuba vazia HMI senso H0 1 r_min Etapal O r m7 1 Limite m nimo de cola na cuba AlarmeDOZ Figura 47 Avanco para a etapa 2 Na Figura 48 apresenta se a activa o da v lvula de entrada e da bomba de sa da
92. petitiva e tecnologicamente evolutiva dentro deste sector industrial A Swedwood foi criada em 1991 com sede em Angelholm na Su cia dividida em sectores de neg cios com foco em conceitos operacionais espec ficos e de produ o Tem mais de 40 unidades produtivas e administrativas implantadas na Su cia R ssia Let nia Litu nia Pol nia Alemanha Eslov quia Hungria Ucr nia Portugal China e EUA A Swedwood Portugal iniciou a sua constru o em 2007 em Pa os de Ferreira iniciando a sua actividade em 2008 A primeira unidade operacional Board on Frame BOF produz m veis da gama LACK e EXPEDIT A segunda f brica produz portas de cozinha principalmente as gamas BIRKELAND e LIDINGO A terceira unidade operacional Multi Purpose Storage MPS produz m veis da gama BEST Cerca de 90 por cento da produ o exportada para as lojas IKEA nomeadamente de Espanha Fran a e Ilhas Brit nicas Os restantes dez por cento s o distribu dos pelas lojas IKEA de Portugal Na Figura 1 pode se visualizar a unidade operacional da Swedwood Portugal em Pa os de Ferreira Figura 1 Unidade operacional da Swedwood Portugal em Pa os de Ferreira Para que a Swedwood Portugal consiga cumprir todos os objectivos a que se prop e anualmente ao seu cliente extremamente importante que o departamento de Engenharia fa a acompanhamentos di rios e estudos s necessidades das linhas de montagem de modo a poder melhorar continu
93. r implementada atrav s de fibras pticas cabos Ethernet linhas dedicadas equipamentos wireless entre outras 2 3 Nos pontos seguintes ser o abordados dum modo geral os dispositivos para aquisi o de dados nas esta es remotas 2 4 2 1 UNIDADE TERMINAL REMOTA RTU A RTU liga se ao equipamento f sico remoto m quina ou componente faz a leitura de dados de estados tais como o estado aberto fechado de um interruptor ou v lvula e efectua a medi o de valores tais como a press o fluxo tens o ou corrente Atrav s do envio de sinais digitais para os equipamentos da RTU poss vel controlar o equipamento atrav s de opera es tais como abrir ou fechar v lvulas ou adoptar um novo valor para uma tens o As RTU podem medir dados em formato anal gico ou digital e enviar comandos ou medidas digitais Uma implementa o importante na maioria dos sistemas SCADA s o os alarmes Um alarme um estado digital que pode ter o valor NORMAL aviso ou ALARME Os alarmes podem ser criados de tal maneira que s o activados quando se verificarem determinadas condi es Um exemplo de um alarme a luz de indica o de dep sito de combust vel vazio num autom vel A aten o de um operador de SCADA atra da para a parte do sistema que activou o alarme poss vel configurar um sistema SCADA para o envio de emails e mensagens escritas para telem vel para o operador e ou administrador do sistema de forma a alert
94. ra 30 Interface do SIMATIC S7 PLCSIM J3 Pode se utilizar o PLCSIM para executar as seguintes tarefas ON OFF do simulador a partir do SIMATIC Manager atrav s do bot o de simula o gt Executar programas destinados ao S7 300 ou S7 400 atrav s do simulador Inserir caixas para a visualiza o de objectos que permitam a entrada e sa da nas reas de mem ria contadores e registos da simula o Executar temporizadores automaticamente ou definir manualmente Mudar o modo operacional do CPU STOP RUN e RUN P Grava o de eventos manipula o de entrada e sa da de dados bits de mem ria temporizadores e contadores O modo de simula o est dispon vel a partir do SIMATIC Manager desde que n o haja liga es com o PLC real Para iniciar a utiliza o do S7 PLCSIM importante seguir uma s rie de passos importantes para estabelecer a liga o com o programa do STEP 7 Abrir o programa SIMATIC Manager e abrir o projecto a simular Clicar no bot o de simula o Seleccionar o endere o do n MPI padr o Navegar na pasta Blocks Fazer o download dos blocos para o simulador Dentro do PLCSIM inserir caixas para visualiza o de objectos entrada e sa da de dados bits de mem ria temporizadores e contadores Ligar o PLC em Power on atrav s da barra de menus Atrav s da barra de menus seleccionar o modo de varrimento neste caso modo cont nuo Seleccionar o modo operacional do CPU
95. rea de trabalho e pode se iniciar a constru o do sistema a controlar e operar pelo utilizador e As liga es entre o dispositivo HMI e o PLC Na Figura 32 poss vel observar o Template do dispositivo HMI utilizado neste trabalho e a janela de configura o das liga es entre o dispositivo HMI e o PLC WinCC flexible Advanced Cuba PVAC teste SIMATIC HMI Station P 2 SIMATIC MULTI PANEL SNe A RO Yee Fm ae 10 A E TS TES pi on sjsmancs saya Figura 32 Template do dispositivo HMI e a configura o das liga es entre o HMI e o PLC 56 Durante a constru o do sin ptico pode se adicionar um conjunto de objectos que v o definir o sistema pretendido como por exemplo e Objectos operacionais tais como janelas de alarme campos de I O de dados ou bot es e Objectos para exibir valores como gr ficos de tend ncias e gr ficos de barras e Objectos informativos para a descri o dos sin pticos A combina o de vari veis de processo associadas ao controlador aos objectos criados no sin ptico vai permitir uma interliga o do S7 program criado no STEP 7 ao dispositivo HMI isto significa que n o necess rio criar novas vari veis dentro do WinCC Flexible Na Figura 33 pode se visualizar o acesso s Tags criadas no STEP 7 atrav s do WinCC Flexible E WinCC flexible Advanced Cuba PYAC_teste SIMATIC HMI Station P 2 Project Edt wew Insert Format F
96. rsidade Federal de Santa Catarina 2007 http www automacoes com search label Sensores JUNIOR Jos Sensores e actuadores Escola de Engenharia de Piracicaba 2007 GRA A Jorge Automa o industrial Universidade de Coimbra 2005 2006 http www profibus org br news abril2007 news php dentro 2 http www tecnodrive com br AS 20INTERFACE pdf http www ge ip com pt ifix value 81 24 25 26 27 28 29 https www swe siemens com PORTUGAL WEB_NWA PT PORTALINTERNET QUEMSOMOS NEGOCIOS INDUSTRY IA DT AUTOMATIONSYSTEMS Page s SimaticScada aspx http global wonderware com BR Pages WonderwareHMISCADA aspx http industrial omron pt pt products catalogue automation_systems software runtim e cx supervisor default html http www citect com http www smar com newsletter marketing index 150 html http omron plc com 2010 10 19 ole process controlopc automation system 82 Anexo A Sensores Os sensores utilizados num determinado processo para fazer a medi o ou a detec o de uma vari vel devem ser especificados de acordo com um conjunto de par metros A seguir s o apresentados alguns desses par metros Linearidade a proporcionalidade entre a grandeza f sica medida e o sinal el ctrico emitido pelo sensor Quanto maior for esta proporcionalidade maior ser a precis o e a fidelidade das medi es Faixa de actua o o intervalo de valores da grandeza medida em que o sensor pode
97. s reas de controlo de processos e de automa o industrial No primeiro caso a aplica o d se nas ind strias do tipo cont nuo por exemplo nas ind strias alimentar qu mica petroqu mica e de cimento entre outras ind strias no outro caso a sua aplica o d se nas reas relacionadas com a produ o em linhas de montagem por exemplo na ind stria autom vel Num sistema t pico toda a informa o dos sensores concentrada no controlador que de acordo com o programa em mem ria define o estado dos pontos de sa da conectados aos actuadores 15 2 4 2 2 1 DIAGRAMA DE BLOCOS DE UM PLC Todos os PLC possuem interfaces de entrada e sa da de dados mem ria uma fonte de alimenta o e alguma forma expedita de construir a aplica o de software Na Figura 5 poss vel visualizar um diagrama de blocos de um PLC comum Saad Switches ra Flow Tx Programmer unit Figura 5 Diagrama de blocos de um PLC 2 4 2 2 2 M DULOS DE ENTRADA E SA DA A interface de entrada fornece uma liga o ao processo a ser controlado A fun o principal deste m dulo receber e converter os sinais recebidos do processo num formato que possa ser usado pelo processador CPU Esta tarefa consiste em converter sinais de diferentes tipos corrente tens o e diferentes amplitudes num formato discreto nico Este m dulo expans vel podendo ser adicionados mais m dulos para aumentar o n mero de entradas
98. s de milissegundos mas em compensa o a rede capaz de comunicar utilizando v rios tipos de dados discretos anal gicos par metros programas e informa es do utilizador Exemplos t picos s o as redes Profibus FMS Profibus PA entre outras 11 12 25 A rede Databus possibilita a comunica o entre os sistemas de supervis o e os sistemas inform ticos de gest o produ o etc Os tempos de reac o s o da ordem dos segundos e at minutos as dist ncias m ximas s o de cerca de 100 km e a natureza das informa es trocadas s o arquivos com grandes volumes de informa o Utiliza a rede Ethernet LAN WAN Internet Tendo como objectivos a minimiza o dos custos e o aumento da operacionalidade de uma aplica o introduziu se o conceito de rede industrial para interligar os v rios equipamentos de uma aplica o A utiliza o de redes e protocolos digitais prev um significativo avan o nas seguintes reas e Custos de instala o opera o e manuten o e Procedimentos de manuten o e F cil expans o e upgrades e Informa o de controlo e qualidade e Determinismo permite determinar com precis o o tempo necess rio para a transfer ncia de informa es entre os integrantes da rede e Baixos tempos de ciclo e V rias topologias e Padr es abertos e Redund ncia em diversos n veis e Menor variabilidade nas medi es com a melhoria das exactid es e Medi es multi
99. s dispositivos de entrada e sa da de dados instrumentos electr nicos inteligentes IEDs como por exemplo rel s de protec o controladores de processo actuadores de v lvulas transdutores de energia entre outros O meio f sico utilizado o RS 232 ou RS 485 8 10 3 4 PROFIBUS O PROFIBUS um padr o de rede de campo aberto e independente de fabricantes onde a sua interface permite uma ampla aplica o na ind stria de processos manufactura e dom tica Este padr o garantido segundo as normas EN 50170 e EN 50254 O PROFIBUS permite a comunica o entre dispositivos de diferentes fabricantes sem qualquer ajuste especial Pode ser usado em aplica es de tempo real que requerem alta 33 velocidade e em tarefas de comunica o complexas Atrav s do seu cont nuo desenvolvimento t cnico tem se vindo a tornar num sistema de comunica o industrial preparado para o futuro Oferece protocolos funcionais de comunica o perfis de comunica o e a sua arquitectura est dividida em tr s variantes principais Descentralized Peripherical DP Field Message Specification FMS e Process Automation PA O PROFIBUS DP a solu o de alta velocidade O seu desenvolvimento foi optimizado especialmente para comunica es entre os sistemas de automa o e equipamentos descentralizados voltado para sistemas de controlo onde se destaca o acesso aos dispositivos de I O distribu dos utilizado em substitu
100. s entradas processamento e armazenamento de dados de modo a responder aos pedidos das esta es centrais atrav s da rede de comunica es 14 e Existem m todos que permitem configurar aplica es do utilizador na RTU Estas configura es de par metros podem ser um simples activar ou desactivar entradas sa das espec ficas e Diagn sticos 2 4 2 1 3 NORMAS Existe uma falta de normas especialmente na rea das comunica es uma vez que n o poss vel misturar diversas RTUs de diferentes fornecedores Recentemente come aram a surgir algumas normas para estes dispositivos de entre as quais se destacam as seguintes e DNPs e IEC870 para comunica es e EC1131 3 para programa o de RTUs 2 4 2 2 PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER PLC Um PLC um aparelho electr nico digital que utiliza uma mem ria program vel para armazenar internamente instru es e para implementar fun es espec ficas tais como l gicas sequenciais temporiza o contagem e aritm ticas Pode ser visto como um computador especializado baseado num microprocessador que desempenha fun es de controlo de diversos tipos e n veis de complexidade Geralmente as fam lias de PLC s o definidas pela capacidade de processamento de um determinado n mero de pontos de entradas e ou sa das E S O PLC permite controlar por meio de m dulos de entradas e sa das v rios tipos de m quinas ou processos Os PLC est o muito difundidos na
101. s para detectar a passagem ou a posi o de objectos atrav s do contacto mec nico da haste do sensor com o objecto ou dispositivo mec nico auxiliar Esta haste acciona mecanicamente um contacto el ctrico que pode ser utilizado num circuito de controlo Na Figura 62 pode se visualizar uma vasta gama de sensores de fim de curso Figura 62 Sensores de fim de curso Este dispositivo possui uma constru o muito simples uma vez que pode trabalhar com um contacto NA Normalmente Aberto ou seja O N o Actua e 1 Actua ou NF Normalmente Fechado ou seja 0 Actua e 1 N o Actua Dependendo do sensor a utilizar pode haver uma combina o de v rios contactos NA ou NF 18 Sensores indutivos Os sensores indutivos podem ser aplicados como detectores de presen a proximidade ou de passagem de objectos S o emissores de sinal que detectam sem contacto directo materiais que apresentam caracter sticas magn ticas como im ns e materiais ferro magn ticos quando estes estiverem a uma determinada dist ncia 84 O princ pio de funcionamento baseia se na gera o de um campo electromagn tico de alta frequ ncia que criado por uma bobina ressonante instalada no sensor Na Figura 63 pode se visualizar o funcionamento de um sensor indutivo Figura 63 Funcionamento de um sensor indutivo A bobina faz parte de um circuito oscilador que em condi es normais n o activo gera um campo electromagn tico Qua
102. sados cabos similares desde que as suas caracter sticas el ctricas e mec nicas sejam compat veis com as especifica es dos cabos padr o DeviceNet e Permite o uso de repetidores bridges routers e gateways 30 e Cabo com dois pares um para alimenta o de 24 V e outro para comunica o e Uso de conectores abertos ou selados e Alta capacidade de corrente na rede at 16 A e Podem ser usadas diversas fontes na mesma rede atendendo s necessidades da aplica o em termos de carga e comprimento dos cabos e Taxas de comunica o 125 250 e 500 kbps e Comunica o baseada em conex es de E S e modelos de pergunta e resposta e Diagn stico da rede e dos equipamentos e Transporte eficiente de dados controlo discreto e anal gico e Detec o de endere os duplicados na rede e Mecanismo de comunica o extremamente robusto a interfer ncias electromagn ticas 7 3 3 MODBUS O Modbus um protocolo de comunica o de dados utilizado em sistemas de automa o industrial Criado na d cada de 1970 pela Modicon Industrial Automation Systems um dos mais antigos protocolos utilizados em redes de PLC para aquisi o de sinais e controlo de actuadores Por esta raz o utilizado em milhares de equipamentos existentes e uma das solu es de rede mais baratas a serem utilizadas em automa o industrial O Modbus utiliza o RS 232 RS 485 ou Ethernet como meio f sico Este protocolo baseado no m
103. ser utilizado sem que ocorra a sua destrui o ou perda da sua linearidade Histerese sensores digitais Nos sensores digitais tais como os de proximidade a histerese definida como a dist ncia entre os pontos de comuta o de um sensor quando o objecto a detectar se aproxima ou afasta dele Sensibilidade a menor varia o na vari vel medida ou monitorada que provoca a mudan a do estado ou altera o no sinal el ctrico produzido pelo sensor Frequ ncia de comuta o a quantidade m xima de mudan as de estado num determinado intervalo de tempo s aplic vel a sensores digitais Dist ncia de aproxima o do sensor a dist ncia em que aproximando se um determinado objecto ao sensor este muda de estado aplic vel somente a sensores digitais Na Figura 61 pode se visualizar um exemplo de um sensor de temperatura para melhor compreens o de alguns dos par metros acima abordados i MA A 20 Regi o linear 10 300 tC Faixa de atua o Figura 61 Exemplo de alguns par metros de um sensor de temperatura 83 Nos t picos em baixo s o apresentados alguns sensores digitais caracter sticas e aplica es que foram projectados para detectar a presen a ou aus ncia de determinados objectos indicando na sa da o valor O ou 1 Sensores de fim de curso ou de limite Os sensores de fim de curso tamb m conhecidas como sensores de limite s o dispositivos electromec nicos utilizado
104. sorbus Logic control Seriplex ASI INTERBUSLoop bit byte block Type of device Simple Device Complex Device EE e Figura9 Categorias das redes para automa o industrial z A rede Sensorbus uma rede de n vel mais baixo que geralmente usada para ligar pequenos sensores e conectar equipamentos simples e pequenos directamente rede A rede composta geralmente por sensores e actuadores Este tipo de rede tem por objectivo reduzir os custos de conex o Os tempos de reac o s o da ordem dos milissegundos com dist ncias m ximas de 200 metros e a natureza das informa es trocadas o bit Exemplos t picos s o as redes Seriplex AS I e INTERBUS 10 20 21 z A rede Devicebus encontrada entre as redes Sensorbus e Fieldbus e pode cobrir dist ncias at cerca de 500 metros Possui os mesmos requisitos de transfer ncia r pida de dados como a rede Sensorbus ordem das dezenas de milissegundos conseguindo lidar com mais equipamentos e dados Exemplos t picos s o as redes DeviceNet Profibus DP entre outras 7 11 12 A rede Fieldbus interliga os equipamentos de E S mais inteligentes e pode cobrir maiores dist ncias podendo chegar a 10 km Os equipamentos conectados nesta rede possuem intelig ncia para desempenhar fun es espec ficas de controlo como por exemplo o controlo de fluxo de informa es e processos Os tempos de transfer ncia s o longos ordem das centena
105. te e aguarda pela sua resposta Utilizando uma transmiss o de formato fixo a AS Interface elimina a necessidade de processos complicados de controlo de transmiss o Assim o mestre consegue interrogar os 31 escravos e actualizar as E S em menos de 5 ms O mestre verifica tamb m a tens o na rede e os dados transmitidos Reconhece erros de transmiss o e falhas dos escravos e reporta estes eventos ao controlador PLC E poss vel trocar ou adicionar escravos durante a opera o normal sem interferir com a comunica o com os outros n s O comprimento m ximo de cabo para cada mestre de 100 m sem repetidores Com repetidores pode ir at 300 m Podem existir dois tipos de escravos o primeiro um m dulo que permite a liga o de actuadores e sensores padr o 24 V DC Podem ser m dulos de quatro entradas e quatro sa das para um total de 248 E S num sistema O segundo tipo o actuador ou sensor dedicado Cada uma destas unidades gere quatro bits de entrada e quadro bits de sa da 27 Cada um destes equipamentos tem um endere o nico na rede Para haver troca de dados cada escravo ligado rede deve ser programado com um endere o de 1 a 31 Assim cada escravo um m dulo ou um equipamento com um endere o atribu do O endere o que pode ser alterado em qualquer altura guardado em mem ria n o vol til e persiste mesmo sem alimenta o Os endere os podem ser programados pelo controlador PLC atrav s do m
106. terupts Diagnostics Clock Protection General Statup Cycle ClockMemow RetentiveMemoy Interrupts Standard j D116 D016x24v 0 5A 4 D116 D0164244 0 54 Short Description CPU 314 24 KB work memory 0 3 ms 1000 instructions MPI connection multi tier Configuration up to 32 modules fimware V1 0 Order No BES7 314 1AE04 04B0 SIMATIC PC Based Control 300 400 SIMATIC PC Station Name cruzra Interface Type Address Networked General Parameters Comment Address E z Highest address 31 Transmission rate 187 5 Kbps Properties MPI interface CPU 314 RO S2 Subnet not networked N ses un PRESA Slot Y Module 0 1 a 0 Ee 1 PS 307 2A bEs7 Delte CPUSIA EST J D115 0016x24V 0 5A 6 57 d 0116 0076x24v 0 54 6ES7 2 3 4 5 6 7 8 3 1 7 Cancel Help Figura 26 Configura o do hardware Um outro m todo que pode ser utilizado na configura o do hardware atrav s da ferramenta NetPro A partir desta ferramenta pode se configurar graficamente a rede de comunica o MPI Profibus ou Ethernet Industrial a inser o de novas esta es e configurar os dados globais do sistema Na Figura 27 poss vel visualizar a configura o da rede de comunica o entre as duas esta es criadas no projecto Es NetPro Cuba PVAC teste Network C Documents and Settingst X
107. tiliza o encontra se amplamente disseminada na ind stria em tarefas de manipula o e montagem No entanto a 11 dificuldade no controlo do movimento de actuadores pneum ticos limita o campo de aplica o deste tipo de accionamento e Actuadores hidr ulicos S o respons veis pela convers o de energia hidr ulica em energia mec nica S o utilizados principalmente em sistemas onde s o requeridas elevadas for as ou bin rios sobretudo no accionamento de m quinas de grande porte Os sistemas hidr ulicos utilizam o leo como meio de transmiss o de energia Os actuadores hidr ulicos est o dispon veis sob v rias formas de modo a desempenhar uma determinada fun o espec fica e Actuadores el ctricos Este tipo de actuador de uma forma geral o mais empregue em aplica es industriais As facilidades de instala o os baixos custos de instala o e o desenvolvimento de circuitos electr nicos para o seu controlo e accionamento fizeram deste tipo de actuador o mais popular n o apenas para uso industrial mas tamb m para uso geral Estes tipos de actuadores s o aplicados em bombas v lvulas de controlo eixos de m quinas de ferramentas articula es de rob s entre outras aplica es 20 2 4 2 ESTA ES REMOTAS PARA AQUISI O E CONTROLO A aquisi o de dados envolve a transmiss o dos dados recolhidos pelos diversos sensores at s esta es centrais de controlo O processo
108. to passa por essa rea de detec o o seu valor de capacit ncia alterado originando uma oscila o e criando assim um sinal de sa da Os sensores de proximidade capacitivos s o amplamente utilizados para detec o de materiais que apresentam condutividade diel ctrica podendo estar em estado s lido l quido ou em p e materiais org nicos como madeira papel e derivados de pl sticos Para que se possa entender melhor o seu princ pio de funcionamento um sensor ou transdutor capacitivo um condensador que exibe uma varia o do valor nominal da capacidade em fun o de uma grandeza n o el ctrica Na Figura 66 pode se visualizar o princ pio de funcionamento de um sensor capacitivo Figura 66 Princ pio de funcionamento de um sensor capacitivo 86 composto por duas placas met licas carregadas com cargas el ctricas opostas montadas na face do sensor de forma a projectar um campo el ctrico para fora do sensor formando assim uma constante capacitiva que possui como diel ctrico o ar Quando um material se aproxima do sensor ou seja do campo el ctrico o diel ctrico do meio altera se Como o oscilador do sensor controlado pela placa frontal quando se aproxima um material o estado da capacit ncia tamb m se altera provocando assim uma mudan a no circuito oscilador Esta varia o convertida num sinal cont nuo que comparado com um valor padr o passa a actuar no estado da sa da 19 Na Figura
109. validade da informa o e a data e hora de aquisi o da mesma O DNP3 permite que os dados apenas sejam registados quando houver uma varia o que exceda em x o ltimo valor registado Desta forma qualquer gr fico mostra as varia es reais que de facto ocorreram e com a vantagem de n o serem armazenadas em hist rico informa es repetidas Para uma maior fiabilidade aplicada ao DNP3 pode ainda ser activada uma garantia de entrega ao n vel das camadas de dados e aplica o do modelo OSI O DNP3 foi criado a pensar em arquitecturas distribu das usando um conceito de Multimaster ou seja os equipamentos podem trocar informa o entre eles sem que um deles seja sempre o Master A comunica o deixa de ser feita por polling e passa a ser feita por exception report Este conceito de comunica o permite que o centro de comando n o tenha que varrer todos os equipamentos para obter os dados actualizados passando a ser os equipamentos que enviam a informa o mas apenas quando esta muda de estado 38 Atrav s deste conceito de comunica o o DNP3 reduz drasticamente o tr fego de dados uma vez que n o h dados repetidos a serem enviados para o centro de comando O tempo de resposta para as situa es mais urgentes como os casos de alarme torna se mais r pido uma vez que a RTU que informa o centro de comando quando ocorre algo que de facto urgente O resultado uma arquitectura de comunica es s
110. vari veis A op o pela implementa o de sistemas de controlo baseados em redes requer um estudo para determinar qual o tipo de rede que faculta as maiores vantagens de implementa o ao utilizador final que deve adquirir uma plataforma de aplica o compat vel com o maior n mero de equipamentos poss veis Nos pontos seguintes ser o abordadas algumas das redes para automa o industrial 3 1 AS INTERFACE A Actuator Sensor Interface AS Interface ou AS i uma das mais inovadoras solu es de rede ao n vel de sensores actuadores Foi desenvolvida como uma alternativa de baixo custo de estrutura de cablagem e provou ser extremamente fi vel ap s v rios anos de 26 utiliza o em diversos sectores industriais O objectivo ligar entre si sensores e actuadores de diversos fabricantes substituindo a cablagem paralela tradicional por um nico cabo cabo amarelo capaz de transmitir dados e alimenta o simultaneamente sendo compat vel com qualquer outro barramento de campo ou rede Existem gateways para liga o CANopen Profibus Interbus RS485 e RS232 A AS Interface est tamb m de acordo com as normas europeias EN50295 IEC 62026 2 Na Figura 10 poss vel visualizar uma estrutura funcional AS Interface Figura 10 Estrutura funcional AS Interface A rede AS Interface do tipo mestre escravo Utiliza apenas um mestre por rede para controlar a troca de dados O mestre chama cada escravo sequencialmen

Regras Para a Elaboração do Relatório de Seminário/Estágio da

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