Solução Integrada para Automação em Usinas de Açúcar e Álcool. Usina Alto Alegre Unidade Santo Inácio/PR

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1 Solução Integrada para Automação em Usinas de Açúcar e Álcool Usina Alto Alegre Unidade Santo Inácio/PR

2 Grupo Lincoln Junqueira Grupo Alto Alegre Unidade Central Presidente Prudente/SP Unidade Floresta Presidente Prudente/SP (Distrito de Eneida) Unidade Junqueira Colorado/PR Unidade Santo Inácio Santo Inácio/PR Unidade Alta Mogiana São Joaquim da Barra/SP funcionários Faturamento de R$ , toneladas de cana sacas de açúcar litros de álcool MWH de energia

3 Grupo Alto Alegre ASSOCIAÇÃO PROFIBUS BRASIL SET/2007

4 AA - Unidade Santo Inácio Primeira Safra Produtora de Açúcar, Álcool e Co-geração de Energia Elétrica Moagem: toneladas de cana/safra/ano Primeira Safra: litros de álcool e 21 MW/h energia

5 AA - Unidade Santo Inácio Maior Obra do Segmento Álcool com Capital Privado Fonte: Revista Exame Anuário

6 Unidades Existentes Arquitetura Convencional de Controlador, Sistema de I/O e Dispositivos de Campo Necessidade de uma infra-estrutura de bandejamento de cabos, painéis de rearranjo e muitos racks de I/O na sala de controle Tempo de reparo elevado em caso de danos no cabeamento Baixa capacidade de configuração e diagnóstico on-line (contínuo e sob demanda) dos dispositivos de campo Qualidade das variáveis analógicas medidas susceptível a degradação por ruído eletromagnético, erros nas conversões A/D e D/A, malhas de terra, etc.

7 Objetivos na construção da nova unidade AA Unidade Santo Inácio Garantia de ganhos produtivos ao longo da vida útil da planta Alta disponibilidade do sistema de controle de processo e energia, reparo e ampliação à quente (24h/7dias durante toda a safra) Gerenciamento e operação centralizada da produção Industrial - COI permitindo agilidade e qualidade na tomada de decisões Arquitetura simplificada, aberta e padrão de redes de comunicação

8 Objetivos na construção da nova unidade AA Unidade Santo Inácio Engenharia centralizada e uniforme para todos os componentes do sistema de controle e dispositivos de campo (Instrumentação, Válvulas, Acionamento de Motores, etc.) Gerenciamento de ativos & diagnósticos automáticos de todos componentes do sistema Integração total dos sistemas de Automação de Processo e Automação de Energia Redução do custo e segurança operacional Na visão do cliente, eles estavam buscando a Usina Ideal

9 Resumo das Tecnologias Ethernet Ethernet Industrial ET200M Remota para aquisição de dados convencionais (4-20 ma, 24 Vdc, etc.) DP/PA Link PROFIBUS - PA Rede digital para controle de processos industrias PROFIBUS - DP DP/AS-I Link AS-Interface Rede digital para controle/acionamento de válvulas ON/OFF e sensores PROFIBUS - DP CCM s Inteligentes com Multimedidores, Disjuntores, Inversores, Softstarter e Simocodes

10 Arquitetura Totalmente Integrada Configuração comum e uniforme de todos os componentes do sistema de automação (controladores, remotas de I/O, acionamentos, instrumentação e dispositivos de distribuição de energia) Gerenciamento comum dos dados de configuração do sistema de automação e seus componentes em um única base de dados Comunicação comum e integrada do sistema de automação e seus componentes, baseada nas redes Profibus e Ethernet, com configuração uniforme, acesso a todas as funções de engenharia em ambas as redes e sistema automático de diagnóstico integrado de falhas sem necessidade de programação com funcionamento idêntico em ambas as redes Configuração a quente das alterações e ampliações do sistema de controle de processo e seus dispositivos de campo sem necessidade de parada dos controladores (Configuration in Run CiR)

11 Arquitetura Totalmente Integrada Redução drástica na infra-estrutura de cabeamento e tempo de reparo e manutenção Amplos recursos de configuração e diagnóstico on-line (contínuo e sob demanda) de todos os dispositivos de campo (transmissores, posicionadores de válvulas, inversores, relés de proteção de motor, remotas de I/O, etc) conectados em rede Sistema totalmente digital de aquisição e transmissão das variáveis de processo analógicas e digitais entre os dispositivos de campo e o controlador, com alta resolução, imunidade à ruídos eletromagnéticos e correção de erros incorporada Facilidade na implementação de redundância da rede de campo

12 Arquitetura do Sistema Estação de Engenharia CENTRO OPERAÇÃO INTEGRADO - COI Estação de Engenharia de Energia (Casa de força) Terminal bus Ethernet Servidor de Visualização (Processo) Servidor WEB Servidor PIMS Servidor de relatórios PIMS Servidor de Visualização para Energia System bus Ethernet Moenda Caldeira SICAM PAS Station Unit PROFIBUS-DP AS Interface PROFIBUS-PA... PROFIBUS-DP (Redundante) ET 200M PROFIBUS-PA... Relay 1 IEC (Ethernet TCP/IP) Relay 2 Relay 26 Time Synchronizati on Master (GPS) Sala de Controle da Subestação Relé Inversor Simocode Inversor

13 Quantitativos 06 Automation System (AS s Controladores de Processo) Alto Alegre Unidade Santo Inácio 13 Redes Profibus DP ( ~ 310 nós) 23 Redes Profibus PA (~ 350 nós) 17 Redes AS-Interface ( ~ 330 nós Monitores Válvulas) 02 Remotas ET200M (Sinais Convencionais 64DI, 64 DO e 48AI) 07 Y-Links (Redes Profibus Redundantes) 09 Multimedidores MID Disjuntores 3WL 87 Partidas com Softstarter 3RW Partidas diretas com Simocode 3UF70 47 Partidas com Inversor (45 MM SINAMICS) 04 Partidas Inversores Siemens Robicon (Média Tensão)

14 Quantitativos 02 Servidores Redundantes SIMATIC PCS7 (Servers) Alto Alegre Unidade Santo Inácio 01 Estação de Engenharia 08 Estações de Operação (Clients) Pontos de Supervisão 01 Servidor WEB 01 Servidor de Relatórios 01 Servidor de PIMS 01 Servidor Historiador 01 Servidor Geração de Energia SICAM PAS 01 Estação de Operação para Geração de Energia 01 Estação de Engenharia para Geração de Energia 26 Relés de Proteção

15 Solução TIA Características Básicas Ambiente único de configuração e programação para todos os controladores do sistema (intertravamento rápido, controle regulatório & sequencial) Toda a comunicação entre os controladores e estações de operação do sistema é feita através do barramento de sistema em Ethernet Industrial (100 MB/s) e com um único protocolo. A integração do Simatic PDM Gerenciamento de Ativos dentro de um único ambiente de Engenharia (programação). A troca de dados entre os controladores é configurada a partir de funções padronizadas (sem programação), de forma homogênea, sem a necessidade de alteração nos formatos dos dados e endereçamento, utilizando os mesmos métodos e técnicas de configuração em todos os elementos do sistema, reduzindo significativamente a necessidade muitas horas de engenharia.

16 Solução TIA Características Básicas Integração total dos alarmes, eventos e diagnósticos (tanto de hardware quanto de processo) dos controladores do sistema, além de haver uma única base de tempo (sincronismo de relógio) comum ao sistema inteiro. A visualização global dos dados de processo existentes nos controladores em um única Estação de Engenharia é possível devido a existência de uma única base de dados e um único ambiente de engenharia Apenas um conjunto de peças de reposição padrão da mesma tecnologia é necessário para todo o sistema

17 Solução TIA Características Básicas Apenas um conjunto de treinamentos padrão é necessário para a operação e manutenção de todo o sistema A integração das diversas ferramentas de gerenciamento dos dispositivos de campo (ex.: transmissores, posicionadores de válvulas, inversores, CCM s inteligentes, etc) e a estação de engenharia é total. Além disso, o acesso destas ferramentas aos dispositivos de campo é feito via rede (Ethernet), sem a criação de bases de dados de configuração adicionais e completamente separadas, facilitando o gerenciamento das mudanças de configuração, manutenção baseada em condição e calibração destes dispositivos

18 Configuração Orientada a Objeto

19 Configuração Orientada a Objeto

20 Modelo Físico na Estrutura do Projeto Modelo Físico (Estrutura da Planta) Hierarquia do Sistema de Controle de Processo Fermentação Tanque Linha de transferência de vinhaça Válvula de Controle

21 Configuração Orientada a Objeto Estção de Visualização/Operação Diagrama de controle M OS ES Estação de Engenharia PROFIBUS DP PROFIBUS PA

22 Diagnóstico/Gerenciamento Ativos MIS, ERP, Asset Management Diminuição da necessidade de ida ao Campo (Aumentar a segurança do profissional) Estação de Engenharia (SALA DE CONTROLE) Standard Office Software SIMATIC PDM: - PROFIBUS-PA - PROFIBUS-DP - HART Industrial Ethernet Switch Controlador PROFIBUS-DP DP/PA- Link PROFIBUS-PA Módulo de I/O 4-20 ma / HART SITRANS P SITRANS F SIPART PS ET 200M

23 Roteamento Ethernet - Profibus Industrial Ethernet (100 MB/s) Estação de Engenharia para o Sistema de Controle de Processo e Devices de Campo Controlador 1 Controlador 2 Controlador 3 Controlador N PROFIBUS DP Instrumentação em HART Cada Instrumento de Campo pode ser acessado, transparentemente.

24 Simatic PDM Gerenciamento de Dispositivos de Processo Parametrização / comparação Variáveis de processo Curvas Gráficos em barras Diagnóstico de dispositivos Status Qualidade Comissionamento Calibração Alinhamento Ajustes Identificação Bus scan (life list) Identificação de dispositivo

25 Simatic PDM

26 Simatic PDM Integração Total Mais de tipos de instrumentos de campo são integrados com SIMATIC PDM Bopp&Reuther Estes instrumentos vem de mais de 150 fabricantes diferentes Todas as informações de quais instrumentos / equipamentos de campo podem ser parametrizados usando SIMATIC PDM, se encontra na internet. Tecnologia EDDL

27 Plant Asset Management Monitoring Diagnostics Maintenance Request Maintenance, Task PCS 7 Plant Asset Management Online, funções em tempo real para integração do Plant Asset Management Systems do PCS 7: 1.) Monitoração dos componentes do Representação sistema dos status no SIMATIC PCS 7 2.) Geração de mensagens na mudança de status Normal 3.) Monitoração das informações de Prioridade diagnóstico (low) 4.) Geração de pedidos de manutenção Simulação 5.) Registro das atividades de monitoração Função de Controle/ local Anúncio de Manutenção Anúncio de Manutenção Prioridade (medium) Alerta de Mnautenção(high) Implementation per International Standards (NAMUR recommendations NA 64 and NE 91) Solicitação de manutenção não acionado Solicitação de manutenção acionada Solicitação de Manutenção em Processo

28 Diagnóstico On-line

29 Diagnóstico On-line

30 Diagnóstico On-line

31 Diagnóstico On-line

32 Diagnóstico On-line

33 Diagnóstico On-line

34 Diagnóstico On-line

35 Diagnóstico On-line

36 Diagnóstico On-line

37 Configuração Redução do tempo de engenharia Aumento de produtividade de todos os participantes do projeto Comissionamento Reconhecimento e eliminação rápida de erros e falhas Economia de tempo através de download entre redes Sincronização automática de dados economizam tempo Operação Redução de tempo de paradas Aumento da disponibilidade Alto grau de flexibilidade Aumento da transparência facilita a otimização Benefícios

38 Benefícios Geral Redução dos custos de ciclo de vida Respostas rápidas a mudanças da situação do mercado Inclusão de novos equipamentos durante a Safra sem a necessidade de parar a Produção Acompanhamento para Manutenção e Diagnose Remota do Sistema durante a Safra Desta forma traz a planta para uma realidade mais produtiva e pronta a atender às necessidades do mercado local e internacional

39 Industria

40 Industria

41 Industria ASSOCIAÇÃO PROFIBUS BRASIL SET/2007

42 Industria

43 Industria

44 Industria ASSOCIAÇÃO PROFIBUS BRASIL SET/2007

45 Industria

46 COI Centro Operações Industriais

47 COI Centro Operações Industriais

48 COI Centro Operações Industriais

49 Paulo Eduardo Lattaro Diretor técnicot Tel.: Fax.: Cel.:

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