UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Campus de Ilha Solteira - SP

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Campus de Ilha Solteira - SP Uma Proposta de Desenvolvimento de Laboratório Remoto de Automação e Acionamento de Máquinas Elétricas para Uso Didático, Utilizando Software Open Source FÁBIO PRUDENTE DURÃO Dissertação de Mestrado Ilha Solteira - SP Novembro / 2011

2 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Campus de Ilha Solteira - SP PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA Uma Proposta de Desenvolvimento de Laboratório Remoto de Automação e Acionamento de Máquinas Elétricas para Uso Didático, Utilizando Software Open Source FÁBIO PRUDENTE DURÃO Orientador: Prof. Dr. José Paulo Fernandes Garcia Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia - UNESP - Campus de Ilha Solteira, como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Mestre em Engenharia Elétrica. Área de Conhecimento: Automação. Ilha Solteira - SP Novembro / 2011

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5 Aos meus pais, Jessé e Roseli, a minha irmã Deise e a minha esposa Daniele, pelo amor e companheirismo me incentivando sempre a prosseguir. DEDICO

6 Agradecimentos A Deus, por me amar e cuidar de mim, ajustando os meus passos para que eu ande em seus caminhos. Aos meus pais por me apresentarem a este Deus e pela vossa sabedoria e amor, me instruindo e me dando suporte para que eu pudesse me formar. Ao Prof. Dr. José Paulo Fernandes Garcia, quero expressar a minha profunda gratidão, pela oportunidade a mim estendida, pela orientação, incentivo, apoio, esclarecimentos, paciência e amizade que me ajudaram a concluir este mestrado. A Prof a.dr a. Lizete Maria Crnkowise Fernandes Garcia pela ajuda, incentivo, conselhos e sabedorias cedidas que contribuíram para o meu aprendizado e formação. Ao professor Dr. Jean Marcos de Souza Ribeiro pela orientação conjunta ao professor Dr. José Paulo Fernandes Garcia, colaborando desde a formação da ideia inicial até ao termino do trabalho, pela amizade e compartilhamento de suas experiências que me enriqueceram não somente como profissional. Ao professor Dr. Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira e Dr. Edvaldo Assunção, que me avaliaram e ajudaram em matérias e na minha qualificação, e aos demais professores, pelos conselhos, dicas e formação. A minha esposa Daniele Neves de Oliveira Durão pelo amor, carinho e cuidado a mim dispensado durante esta etapa da minha vida e em muitas outras. Ao grupo de estudo no qual participei junto dos professores Dr. José Paulo Fernandes Garcia, Dr a. Lizete Maria Crnkowise Fernandes Garcia e Dr. Jean Marcos de Souza Ribeiro. Aos meus amigos de Laboratório de Pesquisa em Controle (LPC) pela sinceridade, ajudas, conselhos, críticas e momentos de descontração. Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pelo apoio financeiro. A UNESP pela infra-estrutura oferecida e aos funcionários.

7 Ainda que eu falasse as línguas dos homens e dos anjos, e não tivesse amor, seria como o metal que soa ou como o sino que tine. E ainda que tivesse o dom de profecia, e conhecesse todos os mistérios e toda a ciência, e ainda que tivesse toda a fé, de maneira tal que transportasse os montes, e não tivesse amor, nada seria. E ainda que distribuísse toda a minha fortuna para sustento dos pobres, e ainda que entregasse o meu corpo para ser queimado, e não tivesse amor, nada disso me aproveitaria. O amor é sofredor, é benigno; o amor não é invejoso; o amor não trata com leviandade, não se ensoberbece. Tudo sofre, tudo crê, tudo espera, tudo suporta. 1 Coríntios 13:1-4 e 7

8 Resumo A utilização de ferramentas computacionais para estimular e facilitar o ensino tem se mostrado uma tendência. Em vista disto, foi criada uma proposta para o desenvolvimento de um laboratório de automação e máquinas elétricas acessível remotamente. Foram feitas pesquisas por softwares gratuitos e de código aberto para a criação de um servidor de aplicações SCADA. Optou-se pela utilização de dois softwares supervisórios, o ScadaBR que é o principal utilizado neste trabalho e o iphc, voltado para acesso por celulares e dispositivos móveis. Foi implementado com sucesso um servidor web para aplicações SCADA, desenvolvido sobre a plataforma Linux. Também foi criado um processo de mistura de líquidos e um ensaio virtual de motor de indução trifásico no ScadaBR e iphc, os quais podem ser realizados e supervisionados a distância. A supervisão e a integração dos supervisórios mostrou a viabilidade da criação do laboratório remoto utilizando softwares gratuitos e de cógido aberto. Palavras-chave: Automação, Laboratório remoto, Sistema supervisório, Software para uso didático.

9 Abstract The use of computational tools to encourage and facilitate teaching have shown a trend. In view of this, we created a proposal for the development of a laboratory automation and electrical machines remotely accessible. Research was done by free software and open source to create a server SCADA applications. We opted for the use of two supervisory software, ScadaBR which is the main used in this study and IPHC, to access from mobile phones and mobile devices. Successfully implemented a web server for SCADA applications, developed on the Linux platform. They also created a process of mixing liquids and a virtual testing of induction motor three-phase in ScadaBR and iphc, which can be performed and supervised from a distance. The integration of supervisory oversight and showed the feasibility of the remote laboratory using free software and open source. Keywords: Automation, Remote laboratory, Supervisory system, Software for teaching.

10 Lista de Figuras 3.1 Arquitetura do LabRem Foto do CLP Foto do CLP Software Argos Software Proview Software ScadaBR Instalador do ScadaBR no Windows Página de acesso ao LabRem Tela Sinóptica do Processo de Mistura desligado Configuração do Data Source ModBus IP - CLP Mapa ModBus Configuração dos Data Points do CLP Configuração do Data Source Virtual Configuração do Data Point Meta - Script_Hélice Configuração do Point Link - Hélice Configuração do Detector de Evento de Temperatura Configuração do Tratador de Evento de Temperatura Painel utilizado no Processo de Mistura CLP s e Sensor de Nível Tela Sinóptica do Processo de Mistura com os Data Points discriminados Tela Sinóptica do Processo de Mistura ligado Tela Sinóptica com Gráficos/Trends do Processo de Mistura

11 4.16 Tela Sinóptica dos Alarmes do Processo de Mistura Configuração do Relatório do Processo de Mistura Relatório do Processo de Mistura enviado para o Relatório do Processo de Mistura - Parte Relatório do Processo de Mistura - Parte Relatório do Processo de Mistura - Parte Relatório do Processo de Mistura - Parte Relatório do Processo de Mistura - Parte Circuito equivalente do motor de indução trifásico Circuito equivalente do motor de indução trifásico à vazio Circuito equivalente do motor de indução trifásico com rotor bloqueado Configuração do Data Source Virtual - Motor Configuração do Data Point Script_motor_vazio_girando Configuração do Data Point Script_estado_motor_vazio Configuração do Data Point Ves_variando Configuração do Data Point motor_k_info Configuração do Point Link Script_estado_motor_vazio Scripting Temp Scripting Ensaio_vazio Scripting Ensaio bloqueado Tela principal do ensaio de motores Tela Sinóptica do Ensaio à Vazio Tela Sinóptica do Ensaio com rotor bloqueados Configuração do Relatório do Ensaio de Motores MTI Relatório do Ensaio de Motor MTI enviado para o Relatório do Ensaio de Motor MTI - parte

12 4.42 Relatório do Ensaio de Motor MTI - parte Relatório do Ensaio de Motor MTI - parte Relatório do Ensaio de Motor MTI - parte Ensaio de motores MTI supervisionado pelo software iphc Esquemas para comando múltiplo no iphc Câmera para monitoramento no iphc Criação dos DataPoints SQL no ScadaBR Criação dos Detectores de Eventos dos DataPoints SQL no ScadaBR Configuração dos Tratadores de Eventos dos DataPoints SQL no ScadaBR... 70

13 Lista de Abreviaturas CD Compact Disc CLP Controlador Lógico Programável DP Data Point FEIS-UNESP Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira da Universidade Estadual Paulista HTML HyperText Markup Language IP Internet Protocol iphc iphone Home Controller LabRem Laboratório Remoto MTI Motor Trifásico de Indução PHP Hypertext Preprocessor SCADA Supervisory Control And Data Acquisition SNA Sensor de Nível Alto SNB Sensor de Nível Baixo SQL Structured Query Language XID Export Indentification

14 Sumário 1 Introdução 13 2 Estado da Arte Comentários Arquitetura CLP s Switch Roteador Wireless Servidor SCADA Linux ScadaBR Instalação no Windows Instalação no Linux Liberação de Portas iphc Instalação no Linux Liberação de Portas Comentários Processos e Sinóticos Página de Acesso Processo de Mistura de Líquidos... 32

15 4.2.1 Programação em Ladder ScadaBR Configuração do Data Source ModBus IP - CLP Configuração do Data Source Virtual Configuração do Data Source Meta - 1-Scripts Configuração dos Alarmes de temperatura Hardware e Elementos Físicos do Processo Telas Sinóticas Configuração do Relatório Ensaio de Motores de Indução Trifásicos ScadaBR Configuração do Data Source Virtual - Motor MTI Configuração do Data Source Meta - 1-Script Configuração do Scripting Telas Sinópticas Configuração do Relatório iphc Integração entre ScadaBR e iphc Comentários Conclusões 72 Referências 73 Apêndice 75 Programação em Ladder do Processo de Mistura Scripts - Data Source Meta motor_ k _ info... 76

16 Script_ estado_ motor_ vazio Script_ hélice Script_ motor_ vazio_ girando Ves_ variando Scriptings Cálculos Finais Categoria AeD Categoria BeN Categoria CeH Correção de Res e R r Ensaio bloqueado Ensaio_ vazio Isolação A Isolação B Isolação E k Alumínio k Cobre Limpar Limpar Ensaio bloqueado Limpar Ensaio Vazio Limpar Resultados Motor Motor Motor Temp Temp

17 13 1 Introdução Em vista da crescente industrialização mundial das últimas décadas, os processos manuais tem dado lugar aos automatizados. Para garantir a eficiência da automação e geri-la, as aplicações de Supervisão, Controle e Aquisição de Dados (em inglês, Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA)) (WIKIPéDIA, 2011) estão sendo cada vez mais utilizadas. Sistemas supervisórios são amplamente utilizados nas mais diversas áreas da Engenharia e em especial na área elétrica, de aplicações residenciais, industriais até geração e transmissão de energia elétrica. Os softwares SCADA têm se aprimorado e mudado a antiga imagem de um programa desenvolvido apenas para fiscalização de processos, incorporando a função de controlar ativamente e em tempo real todas as variáveis de interesse, deixando os limites da rede cabeada da fábrica e expandido os seus horizontes para o mundo. Existem inúmeros softwares SCADA oferecidos no mercado. Em sua maioria são proprietários e desenvolvidos pelo mesmo fabricante dos dispositivos supervisionados ou em parceria com outras empresas. Seguindo o caminho dos supervisórios, os protocolos de comunicação difundiram-se nos anos 90, onde cada fabricante criava o seu próprio. Por causa disso, surgiram algumas iniciativas para a criação de protocolos que fossem unificados, das quais foram criados o ModBus, o OPC entre outros, porém até hoje ainda a integração nos processos de comunicação utilizados é uma tarefa árdua. Com a atual popularização da internet, as distâncias se encurtaram, permitindo a conectividade em tempo real, não apenas das pessoas, mas também de muitos dispositivos. Quando se trata de supervisão, o que se procura no mercado é um software que permita a mobilidade e acessibilidade dos usuários, em qualquer lugar e de qualquer aparelho que se conecte à internet. Para suprir esta necessidade, estes programas utilizam servidores web que coletam as in-

18 1 Introdução 14 formações necessárias e as deixam disponíveis para os clientes. Estes servidores precisam ser confiáveis e de rápido acesso. Aliada à mobilidade, alguns fabricantes têm desenvolvido seus supervisórios também para celulares, tudo isso a um alto preço e não acessível para pequenas empresas, residências populares e universidades, os quais ficam alheios a essa tecnologia. Em paralelo a este cenário, com a chegada de novas gerações de alunos nas escolas, os processos educativos têm sido questionados, levando os professores a refletirem e modificarem seus métodos de ensino, visando torná-los mais dinâmicos adequando-se a realidade do jovem de hoje, que manuseia a informação de forma rápida. Esses alunos têm dado preferência pelos canais de informação que a veiculam de forma digital. Em vista deste quadro, têm sido pesquisadas formas de melhorar os métodos de ensino na área de Engenharia Elétrica, incluindo disciplinas relacionadas a Automação. Para isso, o presente trabalho propõe a utilização de softwares supervisórios para a realização de ensaios e simulações de motores de indução trifásicos, mesmo com o aluno estando fora dos domínios da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira da Universidade Estadual Paulista (FEIS-UNESP). Aprofundando esta ideia, foi feita uma proposta para a criação de um laboratório de automação e acionamento de máquinas elétricas que pudesse ser comandado totalmente de forma remota. Procurando sanar os problemas de ordem financeira e questões relacionadas a estabilidade e segurança deste sistema, optou-se apenas pela utilização de softwares gratuitos e de código aberto (em inglês, open source). No Capítulo 2 será mostrado um resumo de outros trabalhos que trataram de assuntos relacionados. No Capítulo 3 será mostrada a criação da infraestrutura necessária para a implantação do Laboratório Remoto, chamado de LabRem. Serão mostrados desde a pesquisa e comparação entre os supervisórios de código aberto existentes hoje, até a implantação do Servidor SCADA. No Capítulo 4 será mostrado todo o desenvolvimento das aplicações utilizadas no Servidor SCADA para fins didáticos.

19 15 2 Estado da Arte O acesso remoto aos laboratórios reais, é uma técnica que tem recebido grande atenção na última década, visto que isto possibilita o compartilhamento de um laboratório entre vários professores ou até mesmo universidades e proporciona a facilidade no ensino à distância. Em alguns casos em que o objetivo é apenas ensinar de forma teórica, laboratórios virtuais são utilizados, os quais também permitem o acesso remoto aos processos simulados em microcomputadores sem a necessidade do custeio para criação física de um laboratório. Antes do desenvolvimento deste trabalho, é interessante que se tenha o conhecimento de forma abrangente das referências a laboratórios remotos e virtuais presentes na literatura. Portanto, mostram-se a seguir informações retiradas de artigos, periódicos e dissertações de mestrado referentes aos temas que serão tratados nos próximos capítulos. As tabelas a seguir, apresentam de forma cronológica e ascendente pesquisas relevantes e relacionadas ao assunto tratado neste trabalho. Tabela 2.1: Descrição do Laboratório Virtual para experiências reais de controle. Projeto: Laboratório Virtual para experiências reais de controle pela Internet Instituição: University of Hagen Localização: Hagen - Renânia do Norte-Vestfália - Alemanha Autores: Christof Rohrig, Andreas Jochheim Ano: 1999 Ambiente: Resumo: Java Este trabalho apresenta a implementação de um laboratório virtual de pesquisa em controle, no qual pela internet podem ser realizados diversos experimentos com o objetivo de promover o ensino à distância. (ROHRIG; JOCHHEIM, 1999), (JOCHHEIM; ROHRIG, 2009)

20 2 Estado da Arte 16 Tabela 2.2: Descrição do Laboratório Virtual de Estatística. Projeto: Laboratório Virtual de Estatística Instituição: Rice University Localização: Houston - Texas - EUA Autores: David M. Lane Ano: 1999 Ambiente: Java Resumo: Este trabalho mostra o desenvolvimento de um laboratório virtual para estudo e simulações de estatística contendo livros e links para conteúdos didáticos relacionados à área. Permite acesso pela internet. (LANE, 1999) Tabela 2.3: Descrição do Laboratório Virtual Multimídia para desenvolvimento de Lógica Digital. Projeto: Laboratório Virtual Multimídia para desenvolvimento de Lógica Digital Instituição: University of Victoria Localização: Victoria - Colúmbia Britânica - Canadá Autores: M. Serra, E. Wang, J.C. Muzio Ano: 1999 Ambiente: Java Resumo: A proposta deste trabalho é a criação de um laboratório virtual para pesquisa e desenvolvimento de lógica digital à distância, visando possibilitar que alunos aprendam sobre a linguagem VHDL de programação de FPGA, mesmo sem disporem de equipamentos. (SERRA; WANG; MUZIO, 1999) Tabela 2.4: Descrição do Laboratório de Robótica Acessível Remotamente. Projeto: Laboratório de Robótica Acessível Remotamente Instituição: UNICAMP Localização: Autores: Campinas - São Paulo - Brasil Guimaraes, E., Maffeis, A., Pereira, J., Russo, B., Cardozo, E., Bergerman, M. Magalhaes Ano: 2003 Ambiente: HTTP, HTML, XML, Java Resumo: Este trabalho apresenta um laboratório para comando de dispositivos robóticos acessível pela internet através de microcomputadores e celular. (GUIMARAES et al., 2003)

21 2 Estado da Arte 17 Tabela 2.5: Descrição do Acesso por celular. Projeto: Acesso por celular a um supervisório Instituição: Kocaeli University Localização: Izmit - Kocaeli - Turquia Autores: E. Ozdemir, M. Karacor Ano: 2006 Ambiente: WAP, Java Resumo: Este trabalho mostra um sistema supervisório de um guindaste, que é acessível por meio de um celular. Neste supervisório é possível manobrar o guindaste e fazer movimentos precisos pela internet. (OZDEMIR; KARACOR, 2006) Tabela 2.6: Descrição da Implementação de um ambiente para Ensino à Distância. Projeto: Implementação de um ambiente para Ensino à Distância Instituição: FEIS-UNESP Localização: Ilha Solteira - São Paulo - Brasil Autores: A. V. Morais Ano: 2007 Ambiente: Resumo: HTTP, HTML, SQL, PHP Este trabalho apresenta a criação de um ambiente computacional amigável, para estimular e facilitar a aprendizagem de alunos para uma determinada matéria, utilizando Software Livre. (MORAIS, 2007) Tabela 2.7: Descrição da Implementação de um ambiente para Estudo de Automação e Controle. Projeto: Implementação de um ambiente para Estudo de Automação e Controle Instituição: USP Localização: São Carlos - São Paulo - Brasil Autores: E. A. Mossin Ano: 2007 Ambiente: LabView, Apache, SQL, PHP Resumo: Este trabalho mostra a criação de um ambiente simulado para estudo de automação e sistemas de controle distribuído em redes FieldBus. (MOSSIN, 2007) Tabela 2.8: Descrição do Laboratório Remoto de Qualidade da Energia Elétrica. Projeto: Laboratório Remoto de Qualidade da Energia Elétrica Instituição: FEIS-UNESP Localização: Ilha Solteira - São Paulo - Brasil Autores: R. M. Rapanello Ano: 2008 Ambiente: Resumo: LabView, Apache, SQL, PHP Este trabalho apresenta a implementação de um laboratório para acesso remoto de Qualidade da Energia Elétrica, visando o controle de dispositivos e o ensino à distância. (RAPANELLO, 2008)

22 2 Estado da Arte 18 Tabela 2.9: Descrição do Laboratório Remoto de motores para estudo de atraso de comunicação. Projeto: Laboratório Remoto de motores para estudo de atraso de comunicação Instituição: University of Catania Localização: Catânia - Itália Autores: Mirabella, O., Brischetto, M., Raucea, A. Ano: 2008 Ambiente: Resumo: Java Este trabalho apresenta a proposta e a implementação de um laboratório virtual para controle de motores, com a finalidade de estudar o atraso na comunicação pela internet. (MIRABELLA; BRISCHETTO; RAUCEA, 2008) Tabela 2.10: Descrição do Laboratório Remoto em servidores Linux. Projeto: Laboratório Remoto em servidores Linux Instituição: Hubei University of Technology Localização: Hubei - Wuhan - China Autores: Guangyou Yang, Ming Li, Shuangqing Zhang Ano: 2009 Ambiente: Java Resumo: Este trabalho apresenta soluções para a construção de laboratórios que necessitam realizar medidas à distância. Seu foco é a utilização de servidores Linux e para exemplificar, é mostrado uma aplicação desenvolvida por eles. (YANG; LI; ZHANG, 2009) Tabela 2.11: Descrição do Sistema de Manufatura Automatizado. Projeto: Sistema de Manufatura Automatizado Instituição: Technical University of Catalonia - Universitat Autònoma de Barcelona Localização: Espanha Autores: Ponsa, P., Vilanova, R., Pérez, A., Andonovski, B. Ano: 2010 Ambiente: GEDIS Resumo: Este trabalho apresenta um sistema de manufatura industrial supervisionado por um SCADA à distância. (PONSA et al., 2010) Tabela 2.12: Descrição do Laboratório Virtual para controle de processos. Projeto: Laboratório Virtual para controle de processos Instituição: UFSC Localização: Florianópolis - Santa Catarina - Brasil Autores: Queiroz, F.P., Gama, V.A., Gomes, F.J., Coelho, A.A.R. Ano: 2010 Ambiente: Java Resumo: Este trabalho propõe a construção de um laboratório utilizando software de código aberto, o qual será acessível pela internet, para o controle de um processo de aquecimento e resfriamento de líquidos utilizando o protocólo Profibus. (QUEIROZ et al., )

23 2.1 Comentários 19 Tabela 2.13: Descrição do Laboratório Virtual de Motores DC. Projeto: NeTRe-Lab - Laboratório Virtual de Motores DC Instituição: Gazi University Localização: Ankara - Turquia Autores: Colak, I., Demirbas, S., Sagiroglu, S., Irmak, E. Ano: 2011 Ambiente: Apache, MySQL, PHP, MatLab Resumo: Este trabalho apresenta um laboratório acessível pela internet, através da qual é possível controlar um motor DC e visualizar por uma câmera o seu estado atual. Além disso, também é possível realizar algumas simulações. (COLAK et al., 2011) 2.1 Comentários Este capítulo descreveu o estado da arte dos trabalhos relacionados ao que será discorrido neste texto, mostrando o avanço científico dos últimos anos em relação a criação de laboratórios remotos para uso didático. O próximo capítulo irá abordar sobre a arquitetura empregada para a criação deste trabalho bem como os critérios de escolha dos softwares utilizados.

24 20 3 Arquitetura A criação e implantação do Laboratório Remoto (LabRem) depende de alguns fatores importantes, dentre eles, a implementação de uma plataforma virtual acessível de fora dos domínios da FEIS-UNESP. Pensando nisso, foi pesquisada uma arquitetura de hardware e software disponível para ser usada neste projeto, chegando então a configuração mostrada na Figura 3.1. Figura 3.1: Arquitetura do LabRem. Como visto na Figura 3.1, os equipamentos utilizados para o funcionamento do LabRem

25 3.1 CLP s 21 são: dois controladores lógico programáveis (CLP); um microcomputador funcionando como servidor SCADA; um roteador wireless, para permitir acesso por dispositivos móveis e um switch para encaminhar os sinais para o acesso externo por meio de internet. A configuração de cada um dos itens está detalhada a seguir. 3.1 CLP s Neste trabalho foram utilizados dois CLP s da GE Fanuc, series 90-30, Rack IC693CPU313V. No CLP1 estão contidos os módulos descritos na Tabela 3.1: Tabela 3.1: Módulos contidos no CLP1. Slot Módulo 0 IC693PWR321Y 1 IC693CMM321-GH 2 Vazio 3 IC693MDL240F 4 Vazio 5 IC693MDL940H Figura 3.2: Foto do CLP1.

26 3.1 CLP s 22 No CLP2 estão contidos os seguintes módulos: Tabela 3.2: Módulos contidos no CLP2. Slot Módulo 0 IC693PWR321Y 1 IC693CMM321-GH 2 IC693MDL240F 3 IC693MDL940H 4 IC693ALG392B 5 IC693ALG391F Figura 3.3: Foto do CLP2. O módulo IC693PWR321Y é a fonte de alimentação do CLP e tem conexão para entrada serial (RS232), possibilitando a comunicação direta entre o Microcomputador e o CLP. O módulo IC693CMM321-GH permite comunicação com o CLP utilizando o protocolo ModBus/TCP, que foi o protocolo utilizado neste trabalho. O módulo IC693MDL240F é um conjunto de 16 entradas digitais de 120 Vac e 12 ma. O módulo IC693MDL940H é um conjunto de 16 saídas

27 3.2 Switch 23 digitais de 120 Vac e 2 A. O módulo IC693ALG392B é um conjunto de 8 saídas analógicas de -10 à +10 Vdc e de 4 à 20 ma. O módulo IC693ALG391F é um conjunto de 2 saídas analógicas com modos de variação de corrente e de tensão distintos. Nos modos de corrente pode-se ter de 4à20mAoude0à20mA.Nosmodos de Tensão pode-se ter de0à5vdcoude1à5vdc. Para programar estes CLP s foi utilizado o programa CIMPLICITY da GE-Fanuc (GE, 2000), o qual veio acompanhado do equipamento. Os detalhes da programação estão descritos no Apêndice. 3.2 Switch Para encaminhar os sinais dos CLP s, do servidor e até mesmo do roteador wireless para seus destinos, foi utilizado um switch de 8 portas da marca Wise, modelo WSHB-0081-W-SK. 3.3 Roteador Wireless Para permitir o acesso de dispositivos móveis, como celulares e notebooks ao servidor, foi utilizado um Roteador Wireless da marca Air Live WL5460 AP V Servidor SCADA O item de maior complexidade da arquitetura proposta para este laboratório, é o servidor web para o software SCADA. Pelo fato de não haver nenhum microcomputador moderno disponível, foi utilizado um microcomputador com pouco poder de processamento, o qual provavelmente já não teria mais uso como computador para pesquisa. A configuração dele está disponível na Tabela 3.3. Os servidores web, de forma geral, precisam fornecer um acesso rápido e seguro ao seu conteúdo, porém, devido as limitações da máquina utilizada, a velocidade de acesso estaria comprometida caso fosse feito uso de sistemas operacionais comerciais, que são mais lentos por exigirem recursos mais avançados de hardware, além de aumentarem os custos do projeto com a aquisição da licença.

28 3.4 Servidor SCADA 24 Tabela 3.3: Configuração do Microcomputador utilizado como Servidor. Item Configuração Placa Mãe ASUS A8N-SLI Processador - Modelo AMD Athlon(tm) 64 Processor Processador - Frequência 2 GHz Processador - Cache 512 KB Memória RAM 1GB Disco Rígido Serial ATA - 80 GB Placa de Vídeo nvidia GeForce Placas de rede Gigabit e nvidia CK804 Ethernet Controller Como uma alternativa para estes problemas, foi adotado o uso do Sistema Operacional Linux, que tem sido adotado na maioria dos servidores mundiais, como exemplo, o site do Google que é hospedado em servidores Linux. O Linux é um sistema construído de acordo com a ideologia do código aberto, gratuito e muito estável, o que além de resolver o problema da velocidade de acesso também garante maior segurança para quem acessa a aplicação e para quem a gerencia no servidor Linux O Ubuntu foi a distribuição do Linux escolhida para ser usada no servidor. As principais razões para esta escolha são: a diversidade de documentação e suporte por meio de comunidades, fóruns e afins desta distribuição; a facilidade do uso e a atualização periódica para correções de erros. A instalação do Ubuntu pode ser feita de maneira simples, acessando o site do Ubuntu (CANONICAL, 2004), realizando download da versão 32 ou 64 bits e fazendo a gravação deste conteúdo em um compact disc (CD). A gravação do CD deve ser feita escolhendo a opção "gravar como imagem", que é o nome dado para arquivos de extensão ".iso". Após isso, é só inserir o CD no microcomputador de interesse e prosseguir com os passos dados pelo assistente de instalação, o que atualmente não é diferente ou mais complicado do que a instalação de outro sistema operacional, como o Windows. Os passos detalhados podem ser encontrados no Manual disposto na página do LabRem ( Uma das intenções deste trabalho, era que os CLP s pudessem ser comandados à distância através do servidor, porém, também programados de dentro dos domínios da FEIS-UNESP, sem a necessidade de acessar o microcomputador que está sendo usado como servidor. Pela Figura 3.1, vê-se que tanto os CLP s como o servidor são interligados por um switch,

29 3.4 Servidor SCADA 25 sendo necessário conhecer os endereços de IP (Internet Protocol) de cada CLP para poder programá-los. Os endereços de IP usados dentro da FEIS-UNESP são da classe 172.xxx.xxx.xxx, porém, para o servidor realizar conexão reversa (externa), se fazia necessário um IP da classe 200.xxx.xxx.xxx. Dessa forma não era possível o servidor se comunicar diretamente com os CLP s que estavam em outra classe de IP, ou de forma simples, em redes diferentes. Para solucionar este problema foram usadas duas placas de rede no servidor e dois cabos de rede ligados ao switch, assim cada placa foi configurada com um IP fixo. A placa reconhecida como Eth0 recebeu o IP , pelo qual se faz o acesso externo, e a placa reconhecida como Eth1 recebeu o IP , pelo qual se faz a comunicação com o CLP. Feitas as devidas configurações do microcomputador, o próximo passo foi a escolha do software SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) a ser utilizado no servidor. Seguindo a tendência do trabalho, foram procurados softwares gratuitos e de código aberto, também conhecidos como Open Source ScadaBR Os sistemas SCADA de forma geral, sofrem com a enorme quantidade de protocolos de comunicação, que são as linguagens de comunicação entre os dispositivos (Ex.: CLP, sensores, microcomputadores). Nos anos 80, quando um fabricante desenvolvia o seu produto, também desenvolvia um protocolo próprio, com a finalidade de manter seu cliente dependente de seus produtos. Com isso, os SCADA s de código aberto procuram dispor apenas dos protocolos amplamente utilizados, sendo esse um dos principais diferencias entre esses softwares eos comerciais. Foram feitas pesquisas e comparações entre dois softwares SCADA já conceituados no mercado, o Argos (CINTAL, 2009) e o Proview (PROVIEW, 2007), e um software novo, de desenvolvimento nacional, o ScadaBR, para então ser definido o sistema SCADA a ser utilizado neste trabalho. A tabela 3.4, mostra as características de maior interesse para este trabalho e sua disponibilidade em cada software. O software Argos (CINTAL, 2009), provavelmente seja o que possui menos recursos entre os três, apesar da tabela 3.6 mostrar uma equivalência entre o Argos e o Proview. Porém quando