Estudo de Caso: PETROM

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1 Estudo de Caso: PETROM 1 César Cassiolato Smar Leandro Torres Smar Carlos Fernando Siemens Marcos A. Cusma PETROM

2 PETROM 2 PETROM: Petroquímica Mogi das Cruzes S.A. Sucessora da OXYPAR, foi fundada em janeiro de A PETROM, empregando aproximadamente 190 funcionários, e já nasceu como a maior fabricante de Anidrido Ftálico da América Latina. Ao final da expansão que está em andamento terá uma capacidade de produção anual de cerca de 80 mil toneladas de Anidrido Ftálico, 90 mil toneladas de Plastificantes e toneladas de Ácido Fumárico. A empresa está instalada numa área de 400mil m 2, na Rodovia Mogi-Bertioga, em Mogi das Cruzes, Estado de São Paulo, com uma área coberta de 17mil m 2. Startup: segundo semestre de 2002.

3 PETROM 3 PETROM: Petroquímica Mogi das Cruzes S.A. Principais Produtos Anidrido Ftálico: É usado principalmente na produção de plastificantes, resinas poliésteres insaturadas e resinas alquídicas. Graças ao seu baixo custo e às boas características de processabilidade que confere às resinas, é o ácido saturado mais empregado.

4 Necessidades da PETROM 4 Objetivos principais: Aumentar a produção de Anidrido Ftálico Melhorar o desempenho dos reatores Solução encontrada: Investir em automação (um sistema de controle confiável) para melhorar o controle dos processos e aumentar a segurança. Definição tecnológica básica na etapa de especificação: Automação com tecnologia baseada em rede Fieldbus. O protocolo deveria ser aberto para obter interoperabilidade e intercambiabilidade entre os instrumentos de campo. Escopo do sistema de Automação: 3 reatores de Anidrido Ftálico e uma torre de destilação a vácuo 1200 pontos de I/O entre os pontos existentes e os pontos novos

5 Necessidades da PETROM 5 Parceiro escolhido para definição da tecnologia: CBTA (Campinas-SP) Tarefas: Auxílio nos critérios de seleção do protocolo de rede Auxílio na escolha dos fornecedores da instrumentação de campo e do sistema de controle.

6 Tecnologia PROFIBUS 6 Projeto com tecnologia PROFIBUS e AS-i. Definição do Projeto: Ação conjunta da área técnica da PETROM Marcos Cusma, A Integradora de Sistemas CBTA Eng. Marco Coggi Todo o processo de controle de fabricação foi definido pela PETROM Integração, supervisão e engenharia - PETROM Suporte técnico dos equipamentos de campo e rede PROFIBUS-PA, Eng. César Cassiolato Smar. Concepção inicial da arquitetura geral de redes (Profibus, Ethernet e AS-I) Eng. Carlos Fernando Albuquerque Siemens Suporte técnico do sistema de controle, dispositivos Profibus DP e de redes Eng. Mário Herzog Bragança Siemens

7 Investimentos 7 O total de investimento na planta foi de aproximadamente U$ 520,000.00, contabilizando sistema de controle de processo e montagem em campo. Este valor corresponde a 15% do investimento total do projeto, aplicado na primeira fase do projeto, previsto para 6 etapas. Com a automação da planta em PROFIBUS houve uma economia de 40% em relação ao sistema 4 a 20 ma, devido principalmente à redução da quantidade de cabos. Com o Profibus houve a possibilidade do uso de painéis decentralizados, simplificação das eletrocalhas e dos eletrodutos utilizados o que facilitou a instalação, garantindo a redução de custo. Utilizando a instrumentação convencional com cabeamento central, haveria a necessidade de aproximadamente m de cabos, incluindo sinais analógicos e digitais. Com o uso do Profibus e sua decentralização, este número chega perto de 6.000m, ou seja 40% do número estimado.

8 Investimentos 8 Usando um sistema convencional com os pontos de I/O centralizados, as eletrocalhas seriam bastante extensas, devido ao grande número de pontos digitais e analógicos. Na engenharia de aplicação, não houve custos expressivos devido ao fato da Petrom ter concebido o projeto e a configuração do software de controle e telas de operação, auxiliados em sua fase inicial pela CBTA. Segundo a PETROM: a economia maior foi no tempo de implantação, espaço físico, treinamento e startup. Todo o treinamento foi feito durante o startup, quando os técnicos e instrumentistas acompanharam a configuração e instalação do sistema e equipamentos, estando capacitados para qualquer alteração e para as fases seguintes do projeto.

9 Por que PROFIBUS? 9 A partir das necessidades de projeto e aplicação,e após o processo de avaliação de todos os protocolos de rede disponíveis no mercado, o Profibus se mostrou mais adequado, além de que é um protocolo consolidado na Europa, com uma vasta linha de instrumentos e fornecedores e um número elevado de aplicações já realizadas no mundo (protocolo robusto e confiável). Ter as interfaces entre os instrumentos e o controlador próximo do local de aplicação, permitiu uma redução significativa do custo de instalação de eletrocalhas, eletrodutos e fiação da instrumentação. A planta era pouco instrumentada com o sistema convencional (13 malhas de controle), porém a instrumentação convencional existente (53 instrumentos em 4~20mA) foi integrada à nova automação através do sistema de I/O remoto em Profibus ET200M da Siemens.

10 Arquitetura do Sistema 10 Definido o projeto básico e a tecnologia a ser utilizada, passou-se para a fase de estudo das redes de campo, localização dos painéis distribuídos, especificação dos instrumentos a serem utilizados, quantificação dos instrumentos nos barramentos Profibus PA e instrumentação existente em 4~20mA, além dos pontos digitais a serem incorporados. Para a definição da localização dos painéis de interface, primeiramente definiu-se em planta baixa a localização dos instrumentos e a partir disto, a planta foi subdividida em áreas de abrangência da rede Profibus em seus segmentos Profibus DP, Profibus PA e AS-Interface, Neste trabalho a PETROM contou com o auxílio da CBTA, Siemens e Smar.

11 Arquitetura do Sistema 11 Com a finalidade de individualizar partes da planta de Anidrido Ftálico, subdividiu-se o controle utilizando dois controladores (AS) distintos. O primeiro controla dois reatores de Anidrido Ftálico e o outro, um reator e a torre de destilação a vácuo. Dois controladores do sistema de controle de processo Simatic PCS 7 da Siemens (2 AS 416-3, uma com 2Mb e a outra com 4Mb de memória) foram utilizadas como mestres das redes, com o uso de 2 módulos mestres Profibus DP CP e 2 cartões para Ethernet CP 443-1, para permitir a funcionalidade de Routing Profibus- Ethernet. A taxa de velocidade para o barramento Profibus DP (em meio físico elétrico RS 485) foi definida em 1,5Mbit/s, com segmentos de até 200m. O uso de repetidores contribuiu para a expansão dos segmentos Profibus DP sem diminuição da taxa de transmissão.

12 Instalação 12 Na PETROM (1 a fase) utilizou-se cerca de 1300 m de cabo para rede Profibus PA e 800 m de cabo para rede Profibus DP. Embora o custo unitário da instrumentação em Profibus seja mais elevado se comparada com a tecnologia 4~20mA, houve uma compensação de custos com a diminuição do tempo de comissionamento, devido ao diagnóstico e configuração dos dispositivos de rede (transmissores, posicionadores, inversores e relés de proteção e comando de motores) diretamente da estação de engenharia na sala de controle. Isto possibilita efetuar ajustes de calibração, diagnósticos de falha de dispositivo, quebra do fio ou falha de sensor sem a necessidade de checagem no local, facilitando e diminuindo o tempo de manutenção (MTTR).

13 Instalação 13 Na 1ª fase da automação nos três reatores de Anidrido Ftálico foram necessários os seguintes equipamentos de campo: instrumentos em Profibus PA - 68 instrumentos em AS-interface, sendo 56 válvulas On-Off, - 30 válvulas de controle com posicionadores de válvula em Profibus PA - 3 inversores de freqüência em Profibus DP - 13 acionamentos de motores com relés de proteção inteligentes em Profibus DP No total foram implementadas 43 malhas de controle regulatório, 400 pontos E/S digitais, 385 entradas analógicas. A comunicação nos segmentos Profibus DP com os inversores e relés é feita em modo DPV1 (com troca de dados acíclica para parametrização e diagnóstico remoto). Alguns pontos da 1ª fase encontram-se em etapa de projeto para alteração do processo, tendo sua previsão de implantação para o início de Portanto nem todos os instrumentos foram ligados ainda.

14 Start-up 14 O Start-up se deu em fases, subdivididas de acordo com a prioridade estabelecida pela coordenação do projeto. A instalação se deu em vários passos pelo fato da planta estar operando em plena carga nos últimos anos, sendo necessário aproveitar paradas de manutenção para efetuar a transição da instrumentação convencional para o novo sistema de automação. Inicialmente, os instrumentos da malha de controle da vazão de ortoxileno que alimentam o reator e seus instrumentos periféricos fizeram parte da primeira fase, seguidas pelas malhas de controle da produção de vapor, controle dos motores de 800HP que fornecem o ar atmosférico para o reator, e o sistema de condensação de Anidrido Ftálico e fluído térmico. Nas etapas iniciais do start-up os problemas observados deveram-se ao desconhecimento da tecnologia, alguns mau-contatos nas conexões da rede Profibus DP durante a fase de montagem e as falhas iniciais nas configurações dos repetidores DP.

15 Start-up 15 No lado Profibus PA, os problemas encontrados originaram-se também devido ao desconhecimento pela PETROM da tecnologia e nos terminadores da rede. Foram utilizados para acionamento de ventiladores de resfriamento, motores e bombas e outros pontos digitais nos painéis remotos através das remotas de I/O ET200M com diagnósticos dos cartões. Seu monitoramento remoto contribuíram para seu rápido comissionamento. O comissionamento da instrumentação e a facilidade de alteração das configurações e calibrações dos instrumentos foram sem dúvida um ponto forte no start-up, economizando significativamente o trabalho de campo principalmente nas válvulas de controle devido à auto-calibração das mesmas (FY303-Smar em Profibus-PA).

16 Aplicação no Processo 16 O ar atmosférico é enviado para o reator através de compressores de 800HP e 1500HP que possuem monitoração das temperaturas dos mancais de suas turbinas e seus motores. O Anidrido Ftálico é obtido através da mistura do ar atmosférico e o ortoxileno na forma de vapor em reator de leito fixo através de catalisadores a base de pentóxido de vanádio, com temperaturas de até 450 C. O controle de vazão de ortoxileno vaporizado para o interior do reator é um fator crítico para o processo de produção do Anidrido Ftálico, sendo que um aumento desta vazão reflete em ganhos de produção, porém também implica em trabalhar em uma faixa de explosividade muito estreita. Sem um controle que forneça uma rápida resposta e que seja confiável, os limites não seriam possíveis de serem atingidos com segurança.

17 Aplicação no Processo 17 A reação é altamente exotérmica e o calor removido produz vapor d água a 20 atm, o qual é utilizado no processo produtivo, onde o controle da temperatura dos sais de resfriamento se faz necessário. A temperatura para resfriamento do reator deve ser mantida em uma faixa do set-point estabelecido com o desvio máximo para intertravamento em +3ºC ou 3ºC. Na saída do reator, o Anidrido Ftálico que está a uma temperatura de 380ºC, passa através do pós-reator para eliminar impurezas e efetuar a conversão do Anidrido Ftálico que não reagiu no reator. Sua temperatura é controlada em 340ºC e este também gera vapor d água de 10 atm que é enviado para outros consumidores. Em seguida o Anidrido Ftálico passa por resfriadores de gás que abaixam a temperatura para 160ºC.

18 Aplicação no Processo 18 O produto em forma gasosa é cristalizado nas câmaras de condensação (switch condensers). Em seguida quando o condensador está saturado, o mesmo é fundido, descarregado e armazenado em tanques para posterior tratamento na torre de destilação a vácuo, onde se obtém o produto final. Na fase de condensação do Anidrido Ftálico, o sequenciamento correto e preciso dos Switchs Condensers são cruciais, sendo que uma falha pode acarretar rompimento dos discos, ruptura devido ao aumento da pressão no sistema. Estes posicionamentos são monitorados através de sensores de posição indutivos conectados na rede AS-i, que está sincronizada de modo transparente com a rede Profibus DP pelos DP/AS-i Links. Para o controle utiliza-se a linguagem em blocos CFC para as malhas de regulação e o SFC para os sequenciamentos, de acordo com a norma IEC Outro fator importante nesta fase de condensação refere-se ao dreno destes Switchs Condensers, pois devido à característica do Anidrido Ftálico, este pode provocar um entupimento da tubulação de dreno ou da válvula que se não fosse detectado pelo sistema pode acarretar danos ambientais e perda de produção.

19 Arquitetura geral do Sistema 19 Sala de Controle Estação de Operação 1 Estação de Operação 2 Estação de Operação e Engenharia Industrial Ethernet (100 Mb/s) Reatores 6 e 9 AS AS Reator 8 e Destilação à Vácuo Campo Rede Profibus-DP Rede Profibus-DP ET200M Painéis 3, 4.1, 4.2, , 6.3, 6.4, 7.1 e 7.2 ET200M Painéis 1, 2.1, 2.2, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 DP/AS-I Link DP/PA-Link AS - Interface... Inversor de Frequência DP/AS-I Link DP/PA-Link AS - Interface... Inversor de Frequência PROFIBUS-PA... Relé de Proteção PROFIBUS-PA... Relé de Proteção

20 Arquitetura do Sistema 20 ES1 ES2 ES3+ ENGENHARIA Sala de controle Industrial Ethernet (100 Mb/s) AS 1 Reatores 6 e 9 AS 2 Reator 8 e Destilação a vácuo Rede Profibus DP Rede Profibus - DPV1 Rede Profibus DP Rede Profibus - DPV1 Inversor DP/PA link Simocode DP/PA link Simocode Profibus-PA Profibus-PA Profibus-PA DP/PA link ET 200M ET 200M Painéis 3, 4.1, 4.2, , 6.3, 6.4, 7.1 e 7.2 DP/AS-i LINK AS-Interface DP/AS-i LINK AS-Interface 2ª Fase ET 200M DP/AS-i LINK AS-Interface Painéis 1, 2.1, 2.2, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4

21 Arquitetura do Sistema 21 Painél de Controladores AS-1 e AS-2

22 Arquitetura do Sistema 22 PAINÉIS DE CAMPO REMOTOS PROFIBUS (Remotas de I/O + DP/PA Links + DP/AS-i Links)

23 Arquitetura do Sistema 23 Redes de campo Profibus PA DP/PA Link e Coupler PAINÉIS DE CAMPO REMOTOS PROFIBUS (Remotas de I/O + DP/PA Links Vista Interior) Redes de campo Profibus DP I/O Remoto ET200M

24 Arquitetura do Sistema 24 PAINÉIS DE CAMPO REMOTOS PROFIBUS (Inversores de Frequência e Relés de Proteção de Motor Vista Interior) Redes de campo Profibus DP Inversor de Frequência Redes de campo Profibus DP Relés de Proteção de Motor

25 Arquitetura do Sistema 25 PAINÉIS DE CAMPO REMOTOS PROFIBUS (Relés de Proteção de Motor em Painéis Novos e Existentes Vista Interior) Painél Existente (baixa tensão) Redes de campo Profibus DP Relés de Proteção de Motor Painél Novo (CCM Baixa tensão) Painél Existente ( V)

26 Arquitetura do Sistema 26 Redes de campo Profibus DP - Reator 8 e Destilação a vácuo AS 2 Rede Profibus DP2-76m Rede Profibus DP1-189m DP/AS-i LINK ET 200M REPEATER DP/AS-i LINK ET 200M ET 200M ET 200M REPEATER DP/AS-i LINK ET 200M ET 200M ET 200M ET 200M Rede Profibus - DPV1(2) - 186m Rede Profibus - DPV1(1) - 191m DP/PA link DP/PA link REPEATER Simocode Simocode Simocode Simocode DP/PA link REPEATER DP/PA link Simocode 2ª Fase Destilação a vácuo Simocode Em projeto Simocode Simocode DP/PA link Em projeto DP/PA link Simocode

27 Arquitetura do Sistema 27 Redes de campo Profibus DP - Reator 6 e Reator 9 AS 1 Rede Profibus DP 175m DP/AS-i LINK DP/AS-i LINK DP/AS-i LINK DP/AS-i LINK DP/AS-i LINK ET 200M ET 200M ET 200M ET 200M ET 200M ET 200M ET 200M Rede Profibus DPV1 (2) 147 m Rede Profibus - DPV1(1) - 135m Inversor Freqüência DP/PA link REPEATER Simocode Simocode Simocode Simocode Simocode Simocode DP/PA link DP/PA link Inversor Freqüência Simocode Simocode Simocode Simocode Simocode Simocode Simocode DP/PA link DP/PA link

28 Arquitetura do Sistema 28 Redes de campo Profibus DP Repetidor Profibus DP com diagnóstico

29 Arquitetura do Sistema 29 Devido à localização da instrumentação de campo, a topologia da rede Profibus PA foi feita em árvore e os spurs da rede Profibus PA possuem comprimentos variados Foram utilizados no máximo 21 instrumentos por segmento Profibus PA Foram utilizados na primeira fase (elementos de rede Profibus DP): 9 DP/PA Links IM-157 (Siemens), 9 DP/PA Couplers (Siemens) para segmentação Profibus PA (com 1 coupler Ex), 16 Remotas de I/O ET200M (Siemens) 3 Repetidores Profibus DP (Siemens) 3 Inversores de freqüência (Siemens) 13 Relés de Proteção e Comando de motores inteligentes (Simocode Siemens) 8 DP/AS-Links (Siemens) 4 Repetidores AS-Interface (Siemens) Para a distribuição dos instrumentos na rede, foram utilizadas caixas de junção JM1 (Smar) e painéis de distribuição.

30 Arquitetura do Sistema 30 Redes de campo Profibus PA Link e Coupler Redes de campo AS- Interface DP/AS Link e fonte AS-I

31 Arquitetura do Sistema 31 Reatores 6 e 9 Redes de campo Profibus PA- Reatores 6 e 9 (Equipamentos Siemens, Smar e Vega) AS 2 Armazenagem de solução maleica e Anidrido Ftálico (Em fase de projeto) DPV1 Profibus- DP/PA link com DP/PA Coupler Eex Tanques de AF e solução maleica 160m Profibus-PA 10m 80m 10m 10m BT 10m 10m 14m 10m LD303

32 Arquitetura do Sistema 32 Redes de campo Profibus PA- Reatores 6 e 9 Área: Fluído Termico (Equipamentos Siemens e Smar) DP/PA link 5.1 Fluído térmico 30m 10m 5m LD303 TT303 TT303 TT303 Profibus-DPV1 LD303 3,5m TT303 0,5m 0,5m BT 0,5m 0,5m TT303 8m 15m 2,5m LD303 Lavador de gases (Em fase de projeto) Profibus-PA 4m 20m 0,5m 0,5m 0,5m 3m 3m 3m 3m 3m LD303 LD303 DT303 FY303 TT303 LD303

33 Arquitetura do Sistema 33 Redes de campo Profibus PA- Reatores 6 e 9 Área: Pós-reação (Equipamentos Siemens e Smar) LD303 Profibus-DPV1 DP/PA link 4. 2 Pós-reação 16m Profibus-PA 8m TT303 1,5m 1,5m 1,5m 1,5m 1,5m 1,5m 25m 7m 4m BT 1m 7m FY303 17m 1m 1m LD303 7m 15m 1m 2m 5m FY303 TT303

34 Arquitetura do Sistema 34 Reator 8 e Destilação a Vácuo Redes de campo PA - Reator 8 e Destilação Vácuo Área: Sala dos Compressores (Equipamentos Siemens e Smar) AS 1 0,5m 3,5m Profibus-DPV1 DP/PA link/coupler 1.1 Sala de compressores de 1500HP Profibus-PA 5m BT 7m 7m 7m 0,5m 3,5m 3,5m 0,5m

35 Arquitetura do Sistema 35 Redes de campo PA - Reator 8 e Destilação Vácuo Área: Reação e Pós-reação 8 (Equipamentos Siemens, Smar e E+H) 3m 4,5m 0,5m Profibus-DPV1 DP/PA link/coupler 2.2 Reação e pós-reação 8 25m 7m Profibus-PA 15m 5m 6m 2m 10m 2m 6m 3m BT 0,5m 0,5m 0,5m 0,5m 5m JM1 Caixa de Junção Smar 0,5m 0,5m 0,5m 2m 3m 2m

36 Arquitetura do Sistema 36 Redes de campo PA - Reator 8 e Destilação Vácuo Área: Ortoxilenno (Equipamentos Siemens, Smar e E+H) 1m DP/PA link/coupler 2.1 Ortoxileno 5m 1m Profibus-DPV1 Profibus-PA 7m 6m 7m BT 10m 3m 1m 4m 2m 2m 2m 12m 0,5m 0,5m 0,5m

37 Arquitetura do Sistema 37 Redes de campo PA - Reator 8 e Destilação Vácuo Equipamentos Siemens e Smar DP/PA link/coupler 6.1 Profibus-PA Profibus-DPV1 Lavador de gases e Sistema de fluído térmico - Em fase de projeto DP/PA link/coupler Profibus-PA DP/PA link/coupler 2ª Fase Destilação a vácuo Profibus-PA

38 Arquitetura do Sistema 38 Redes de campo AS-Interface: Reator 6 e 9 & Reator 8 e Destilação a vácuo Para facilitar a instalação, comissionamento e testes, foi incorporada a rede AS-Interface em pontos onde o controle das válvulas on-off se faziam necessários. Estes pontos estão conectados ao barramento Profibus DP via um mestre DP/AS-i Link 20E de fabricação Siemens, oferecendo uma rápida configuração e diagnóstico de eventuais problemas nos seus slaves. São utilizados na AS-1 cinco mestres DP/ASI-link 20E e três similares na AS-2. Mais um será incorporado na AS-2 para uso na destilação a vácuo que está em fase de projeto.

39 Arquitetura do Sistema 39 Redes de campo AS-Interface Fonte AS-I DP/AS-I Link

40 Arquitetura do Sistema 40 Redes de campo AS-Interface - Saída digital

41 Arquitetura do Sistema 41 Redes de campo AS-Interface- Monitor de válvula

42 Arquitetura do Sistema 42 Redes de campo AS-Interface - Monitor de Válvula (Equipamento Pepperl +Fuchs)

43 Arquitetura do Sistema 43 AS 2 Redes de campo AS-Interface Reator 6 e 9 (Equipamentos Siemens, Pepperl+Fuchs e Sense) DP/AS-i LINK 20E Siemens 4.2 Fonte AS-Interface Fonte AS-Interface TANQUES DE ORTOXILENO Rede AS-Interface- 100m Rede AS-Interface- 75m Repetidor AS-i Siemens Repetidor AS-i Siemens Fonte AS-Interface REATOR 6 E TROCADORES Rede AS-Interface- 58m DP/AS-i LINK 20E Siemens 3.1 Monitor Válvula AS-i Sense TROCADORES DE CALOR Entradas digitais/ AS-i Pepperl+Fuchs Rede AS-Interface- m Monitor Válvula AS-i Sense Monitor Válvula AS-i Sense Reator 9 em fase de projeto Monitor Válvula AS-i Sense Monitor Válvula AS-i Sense

44 Arquitetura do Sistema 44 Continuação do master AS1 Redes de campo AS-Interface Reator 6 e 9 (Equipamentos Siemens, Pepperl+Fuchs, Sense e Westlock) DP/AS-i LINK 20E Siemens Fonte AS-i Monitor Válvula AS-i Sense CONDENSADORES F1-CD-452 E F1-CD-453 Rede AS-Interface- m consumo de corrente 2.0 A Monitor Válvula AS-i Sense Monitor Válvula AS-i Sense Saída digital/as-i Sense Monitor Válvula AS-i Westlock Saída digital/as-i Sense Entrada PNP/AS-i Pepperl+Fuchs Entrada PNP/AS-i Pepperl+Fuchs Entrada PNP/AS-i Pepperl+Fuchs Entrada PNP/AS-i Pepperl+Fuchs DP/AS-i LINK 20E Siemens Fonte AS-i CONDENSADORES F1-CD-454 E F1-CD-455 Rede AS-Interface- m consumo de corrente 2.2 A Fonte AS-i FLUÍDO TÉRMCO Repetidor Entrada PNP/AS-i Pepperl+Fuchs Monitor Válvula AS-i Sense Saída digital/as-i Sense Entrada PNP/AS-i Pepperl+Fuchs Monitor Válvula AS-i Westlock Entrada PNP/AS-i Pepperl+Fuchs Saída digital/as-i Sense Entrada PNP/AS-i Pepperl+Fuchs Monitor Válvula AS-i Sense

45 Arquitetura do Sistema 45 Continuação do Master AS1 Redes de campo AS-Interface Reator 6 e 9 (Equipamentos Siemens, Sense e Pepperl+Fuchs) DP/AS-i LINK 20E Siemens Fonte AS-i Rede AS-i 100m Repetidor Fonte AS-i Repetidor Rede AS-i 100m Fonte AS-i Armazenagem de solução maleica e Anidrido Ftálico - Em fase de projeto Monitor Válvula AS-i Saídas digitais/ AS-i Pepperl+Fuchs

46 Arquitetura do Sistema 46 AS 1 Redes de campo AS-Interface Reator 8 e Destilação (Equipamentos Siemens, Sense e Pepperl+Fuchs) DP/AS-i LINK 20E Siemens 3.1 Fonte AS-i TROCADORES DE CALOR e ORTOXILENO Rede AS-Interface- 90m Monitor Válvula AS-i Sense Monitor Válvula AS-i Sense Fonte AS-i Rede AS-Interface DP/AS-i LINK 20E Siemens 6.1 Fonte AS-i Condensação de anidrido ftalico e fluído térmico - Em fase de projeto Rede AS-Interface DP/AS-i LINK 20E Siemens 6.4 DP/AS-i LINK Fonte AS-i Rede AS-Interface 2ª Fase Destilação a vácuo

47 Instrumentação 47 A rede AS-Interface possui em sua grande maioria instrumentação da Sense Eletrônica, Pepperl+Fuchs, Westlock e Siemens. Fornecimentos: Siemens: Fontes de alimentação, repetidores, DP/AS-i Links e cabeamento. Sense: Módulos de entrada e saída digital, monitores de válvulas e derivadores de rede. Pepperl+Fuchs: Fontes de alimentação, módulos de entrada para sensores PNP e módulos de saída pneumática. Westlock: Monitores de válvulas rotativas.

48 Instrumentação 48 Na rede Profibus DP encontramos os controladores (AS) do sistema de controle de processo Simatic PCS 7 da Siemens como mestres Classe 1 das redes. Como elementos de rede (slaves) temos: Remotas de I/O ET 200M (Siemens) DP/AS-i Links (Siemens) DP/PA Links e Couplers (Siemens) Inversores de freqüência (Siemens) Relés de proteção e comando de motores Simocode (Siemens) As terminações dos segmentos Profibus DP são feitos através dos terminadores da Turck. A grande maioria da instrumentação PA adquirida é Smar (Transmissores de Pressão, Nível, Temperatura, Densidade/Concentração, Posicionadores), sendo os medidores de vazão mássica e volumétrica da Endress+Hauser.

49 Instrumentação 49 Transmissores de Pressão Profibus PA (Smar)

50 Instrumentação 50 Transmissores de Temperatura Profibus PA (Smar)

51 Instrumentação 51 Posicionador de Válvula Profibus PA (Smar)

52 Instrumentação 52 Transmissores de Vazão Profibus PA (Endress+Hauser)

53 Operação & Engenharia 53 O controle da planta é realizado pelo sistema de controle de processo Simatic PCS 7 da Siemens, com 2 Estações de Operação e 1 Estação de Engenharia na sala de controle (Na próxima fase, 1 Estação de Operação adicional) A configuração e diagnóstico dos instrumentos de campo em Profibus PA e relés de proteção de motor em Profibus DP é realizada na estação de Engenharia com o software Simatic PDM, diretamente da sala de controle (via função de roteamento Profibus-Ethernet).

54 Operação & Engenharia 54 Equipamentos e sistemas utilizados SMAR Siemens

55 Smar 303 Series 55 Uma Família Completa de Instrumentos de Campo

56 Smar 303 Series 56 Profile V3.0: última revisão. Blocos Funcionais. Ajuste local configurável. Software upgrade via FDI302: A gravação é feita sem a remoção da placa digital ou display. Alguns parâmetros são gravados, em memória Flash, caso ocorra queda de energia ou desligamento do equipamento. Ex: Saída totalizada e setpoint. Integrável em ferramentas comerciais: Siemens, ALTUS, Schneider, Atos qualquer ferramenta PROFIBUS!! Interoperável com outros fabricantes de equipamentos: E+H, Siemens, Krohne, Pepperl + Fuchs, Samson... Configurável pelo Simatic PDM Siemens Software Universal EDDL. Configurável via DTM de comunicação: FieldCare, Pactware, SmartVision.

57 LD303 Transmissor de Pressão 57 0 ~ 125 Pa a 0 ~ 40 MPa 0 ~ 0.5 inh20 a 0 ~ 5800 psi Sensor Capacitivo, sem conversão A/D 0.075% exatidão na faixa de calibração Permite calibração de URL até URL/40 Partes em contato com fluidos em 316 SS, Hastelloy, Tantalum Blocos funcionais: totalizador para integração de fluxo e massa, e entrada analógica Ajuste Local configurável Auto-Diagnose Totalmente digital Profile V3.0

58 TT303 Transmissor de Temperatura 58 Precisão 0.02% Blocos funcionais: 2 AIs(entrada analógica) Ajuste Local configurável Auto-Diagnose Entrada universal, aceita termopares, RTDs, mv e Ohm Dois Canais de entrada Canal único com 1 sensor Canal duplo com 2 sensores Canal único com 2 sensores, medida diferencial Canal único com 2 sensores, 1 sensor backup Profile V3.0

59 FY303 Posicionador 59 Baixo consumo de ar Sensor de posição sem contato mecânico(hall) Compatível com válvula rotativa ou linear Bloco funcional de saída analógica(ao) Ajuste Local configurável Auto calibração Curvas de caracterização: Quick Open, Equal Percent, Table Auto Diagnose(Travel Limit, Strokes, reversals, temperature, etc..) O FY303 produz uma pressão de saída requerida para posicionar uma válvula de acordo com a entrada recebida da rede PROFIBUS PA Opção com Hall remoto para áreas de difícil acesso, com vibração e alta temperatura Suporte para válvulas com cursos lineares maiores que 100mm e até 1m (cilindros de dumpers, por exemplo) Profile V3.0

60 DT303 Transmissor de Densidade/Concentração 60 Fornece medição contínua on line de densidade e concentração para monitoração e controle com alta precisão: ± 0.1 Brix ou ± g/cm3 Medição de: g/cm³, kg/m³, Densidade Relativa, Brix, Baumé, Plato, INPM (% de álcool em peso), etc Compensação em temperatura 0.5 a 5 g/cm3 de range Adequado para medição de líquidos estáticos e dinâmicos e medição de interface de líquidos Não necessita de procedimento de limpezas periódicas Calibração simplificada no campo: Sem referência do processo Não requer calibração em laboratório Sem interrupção do processo Bloco funcional de entrada analógica Auto-Diagnose, Totalmente digital, Profile V3.0

61 JM1 Caixa de Junção 61 Permite conexão fácil e segura em fieldbus e na instrumentação convencional 4-20 ma Ideal para ligações de sensores, atuadores e equipamentos de medição, em áreas classificadas e perigosas Facilita a manutenção prevenindo curtos-circuitos no barramento Permite a desconexão de equipamentos sem a interrupção da continuidade do barramento Reduz os custos de cablagem Reduz o tempo de start-up e simplifica a manutenção. Reduz o tempo de paradas A carcaça à prova de tempo previne que água, óleo ou sujeiras cheguem até as conexões elétricas Mecanismo de trava da tampa Não requer suporte específico

62 SIMATIC 62 Totally Integrated Automation (TIA) Sistemas de Planejamento e Gestão (ERP) Ethernet Sistemas de Execução de Manufatura (MES) Controle Ethernet Automação baseada em PC Softwares de Engenharia Industrial Sistemas de Automação com PLCs Sistemas de Controle de Processo Sistemas Motion Control Interfaces Homem- Máquina I/O Distribuído Drives Comunicação Industrial Redes de Atuadores e Sensores

63 SIMATIC PCS 7 63 Sistema de Controle de Processo orientado à objeto para plantas com processos contínuos e de batelada Controle e Visualização em uma única base de dados OS Client Engineering Station OS Client Web Server OS Server Fast Ethernet 100MHz Office Network Fast Ethernet 100MHz Integração total entre AS AS AS AS dispositivos de campo, controladores e... estações de operação via redes Área 1 Área n

64 SIMATIC PCS 7 AS e I/O 64 Controladores (inclusive Redundantes, para Aumento da Disponibilidade da Planta) Opções de Montagem da AS: Rack comum Rack separado ou bi-partido Remotas de I/O distribuído ET 200 M Na sala de controle ou no campo Power supply Interface module for Profibus DP IM153-2 Linha completa de módulos de I/O Módulos com diagnóstico Módulos com HART Troca à quente I/O module Expandable backplane Aluminium rail

65 Sistema de I/O Distribuído ET 200 M 65 Alta diversidade de módulos de I/O digital (entradas em 24 Vdc, 110/220 Vac, saídas em 24 Vdc, 110/220 Vac, saídas a relé) Alta diversidade de módulos de I/O analógico (entradas em 0-10 Vdc, 4-20 ma, RTD, termopares, HART e saídas em 0-10 Vdc e 4-20 ma) Funcionamento como Profibus-DP Slave a 12 Mbit/s Funções de diagnóstico incorporadas nos módulos de I/O Possibilidade de ser configurado para troca à quente e para redundância de rede Profibus-DP

66 DP / PA Link & Coupler 66 Interliga os segmentos em Profibus-DP (até 12MBit/s com os segmentos em Profibus-PA (31,25 Kbit/s) Capaz de conectar até 64 instrumentos por DP/PA Link Capaz de gerar até 5 segmentos Profibus-PA via DP/PA Couplers Capaz de suportar um consumo de 110 ma (área Ex ib) ou 400 ma (área não Ex) por DP/PA Coupler (1 Coupler para cada segmento de rede Profibus PA) Fornece energia e comunicação para os instrumentos Profibus-PA Pode ser configurado para trabalho em redes Profibus redundantes