UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO - UFOP ESCOLA DE MINAS EM COLEGIADO DO CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO - CECAU

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1 - i - UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO - UFOP ESCOLA DE MINAS EM COLEGIADO DO CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO - CECAU AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL BASEADA EM SOFTWARE SUPERVISÓRIO MONOGRAFIA DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO FLÁVIO PEREIRA MENDES Setembro, 2007.

2 - ii - FLAVIO PEREIRA MENDES AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL BASEADA EM SOFTWARE SUPERVISÓRIO Monografia apresentada ao Curso de Engenharia de Controle e Automação da Universidade Federal de Ouro Preto como parte dos requisitos para obtenção de Grau em Engenheiro de Controle e Automação. Orientador: Prof. Dr. Carlos Frederico M. C. Cavalcanti DECOM/UFOP Co-Orientadora: Prof(a). Silvia Graziella Moreira Almeida CODAINST/CEFET-OP Ouro Preto Escola de Minas - UFOP Setembro / 2007

3 - iii -

4 - iv - Dedico este trabalho aos meus pais e irmãos pelo apoio incondicional e por fazer persistir nas batalhas

5 - v - AGRADECIMENTOS À Universidade Federal de Ouro Preto. Ao Prof. Carlos Frederico M. C. C. pela orientação e incentivo. Ao CEFET OP. Aos Professores Silvia Graziela e Paulo R. Pinto. pelo acolhimento. Aos colegas de Curso. A todos que contribuíram para a realização deste trabalho.

6 - vi - SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS... viii LISTA DE TABELAS...ix LISTA DE SIGLAS...x RESUMO...xi ABSTRACT... xii I. INTRODUÇÃO Objetivo Metodologia Estrutura do trabalho...2 II. SISTEMAS DE SUPERVISÃO E AQUISIÇÃO DE DADOS (SCADA) Definição Fundamentos da Aquisição de Dados Sensores Redes de comunicação Condicionamento de Sinais Hardware de Aquisição de Dados Software de Aquisição de Dados Arquitetura da rede SCADA Tecnologia SCADA...13 III. SUPERVISÓRIOS Introdução Funcionalidades e Planejamentos do Sistema Supervisório Conhecimento do Processo Tomadas de Dados Banco de Dados Alarmes Visualização de Históricos Hierarquia de Navegação entre Telas Criação de Telas Segurança do Sistema...19

7 - vii - IV. SOFTWARE ELIPSE Introdução Histórico Elipse SCADA Módulos de Execução Áreas de Aplicações...25 V. AUTOMAÇÃO PREDIAL E RESIDENCIAL Introdução Conceitos Básicos Automação predial versus residencial Tendências...30 VI. ESTUDO DE CASO Introdução Software Elipse Comunicação Elipse e PLC...36 VII. CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS...40 VIII. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...41 ANEXO A: TELAS DESENVOLVIDAS NO ELIPSE E UTILIZADAS NO ESTUDO DE CASO...42

8 - viii - LISTA DE FIGURAS Figura Exemplo de um sistema SCADA...5 Figura Esquema básico de aquisição de dados...6 Figura Sensores...6 Figura Sinal com ruidos...7 Figura Condicionamento de sinais...9 Figura Exemplo do PLC S7-300 da Siemens...9 Figura Exemplo de um software de aquisição de dados...10 Figura Arquitetura simplificada de um sistema SCADA...11 Figura Tela Principal Automação Residencial...32 Figura Organizer...34 Figura Ferramentas Objetos...36 Figura Configurando tag para trocar informações via Freeport...37 Figura Programa KEPserverEx...38 Figura Interface do programa STEP 7 Micro/Win Figura Comunicação...39 Figura A.1 Tela de Abertura...42 Figura A.2 - Tela de Alarme...42 Figura A.3 - Tela de Tendências...43 Figura A.4 - Tela de Vídeo...43 Figura A.5 - Tela de Históricos...44 Figura A.6 - Tela Principal...44 Figura A.7 - Tela de Nível...45

9 - ix - LISTA DE TABELAS Tabela Telas Programadas...33

10 - x - LISTA DE SIGLAS SCADA (Supervisory and Control Data Acquisition) - Controle e Aquisição de Dados Supervisórios. PLC (Programmable Logic Control) - Controlador Lógico Programável. RTU (Remote Terminal Unit) - Unidade Terminal Remota. ADC (Analog-to-Digital Converter) - Conversor Analógico-Digital. DAC (Digital-to-Analog Converter) - Conversor Digital-Analógico. HMI (Human machine Interface) - Interface Homen Máquina. OPC (OLE for Process Control) - OLE para Controle de Processo. PID (Proportional-Integral-Derivative) - Proporcional-Integral-Derivativo. ODBC (Open Database Connectivity) - Conectividade Aberta de Banco de Dados. DDE (Dynamic Data Exchange) - Intercâmbio Dinâmico de Dados. MMI (Man machine Interface) - Interface Máquina Homen. DAO (Data Access Objects) - Objetos de Acesso a Dados. IDE (Integrated Development Environment) - Ambiente de Desenvolvimento Integrado.

11 - xi - RESUMO Este trabalho apresenta os sistemas SCADAs (Supervisory Control and Data Aquisition) e a sua utilização na automação predial e residencial. Após a consolidação do uso do SCADA no setor industrial, os sistemas de controle e aquisição de dados passaram a ser aplicados nas áreas prediais e residenciais. No estudo de caso deste trabalho utilizou-se as ferramentas do software de supervisão Elipse, fazendo o monitoramento e controle de um espaço residencial. A metodologia utilizada foi o estudo do Elipse e a verificação do contexto em que ele estava inserido. Fez-se uma análise e verificação de cada conceito e, a partir daí, foi desenvolvido uma aplicação no software Elipse que simula, controla e monitora variáveis desejadas. Como resultado, foi desenvolvido um sistema permitindo através desta aplicação, uma melhor compreensão das principais ferramentas existentes em sistemas SCADAs, fazendo a integração e controle de equipamentos e variáveis. Ao final foi apresentado um estudo de caso capaz de fornecer uma visão global de como o controle e integração de processos são feitos. Palavras-Chave: SCADA, Elipse, predial, residencial, supervisório e controle.

12 - xii - ABSTRACT This work introduce Supervisory Control and Data Acquisition system and how this kind system is applied in the building and residential automation. With the spreading of SCADA used in industry automation, the system of control and data acquisition were applied in the building and residential area. In the case study this work used the tools of the supervision software Elipse, doing the monitoring and control residential space. The methodology used was the study of Elipse and the verification of the context which it was inserted. It was done analyses and verification each concept and, from that, it was developed a software Elipse s application that simulates, controls and monitories tags. As resulted, it was developed a system allowing through this application, a better comprehension of the main tools of SCADAs system, integration and controlling equipments and tags. In the end, was introduced a case study able to furnish a global view of how the control and process integration are done. Key-Words: SCADA, Elipse, building, residential, supervisory and control

13 - 1 - I. INTRODUÇÃO Quando se trabalha com sistemas automatizados complexos, surge a necessidade de se criar uma interface que facilite o monitoramento da planta supervisionada. Pela quantidade de variáveis monitoradas por estes tipos de sistemas, surgiu a necessidade de criação de tarefas dinâmicas, amigáveis e ergonomicamente eficientes, que são atendidas por sistemas denominados supervisórios [SEIXAS FILHO, 1999]. Os sistemas supervisórios estão inseridos em um contexto mais amplo, o sistema de controle e aquisição de dados SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Esses sistemas apresentam as funções de captar e armazenar os dados recolhidos pelos equipamentos de campo e, a partir daí, fazer o monitoramento e controle das variáveis desejadas. Ele é composto pela parte física do processo (hardware) e pela parte de programação (software). A parte física do sistema de aquisição de dados engloba desde sensores e transdutores até a parte em que o sinal é convertido e processado para que possa ser utilizado pelo software supervisório. A aquisição de dados via hardware, juntamente com a parte de software, constitui-se em um completo sistema de controle e aquisição de dados. Esses softwares analisam, armazenam e expõe as informações necessárias para controle de todo o processo. Como tema principal desse trabalho, aborda-se neste estudo os softwares SCADAs (Supervisory Control and Data Acquisition), e mais especificamente o Elipse Scada [ELIPSE, 2007] Objetivo Esse trabalho tem como objetivo o estudo dos softwares SCADAs (Supervisory Control and Data Acquisition), a automação predial e residencial apresentando uma literatura do seu funcionamento, suas áreas de aplicações e um estudo de caso utilizando o software Elipse, mostrando suas ferramentas e seu potencial de aplicações.

14 Metodologia Inicialmente, foi feito uma pesquisa nas áreas de sistemas de aquisição de dados e automação predial para uma melhor contextualização do assunto. Coletada as informações, estudou-se o funcionamento do software Elipse SCADA, com o objetivo da aplicação de suas principais ferramentas. O trabalho prático foi desenvolvido na área de automação residencial por ser uma área de grande tendência de crescimento e com alta variabilidade de aplicações. Para a escolha do software Elipse fazendo o controle de dispositivos prediais, consideraram-se fatores como: genuinamente brasileiro, mundialmente conhecido, apresenta grande número de aplicações, acesso a equipamentos, disponibilidade no mercado, dentre outros. O software utilizado fez aquisições de controle de dados captados no campo de trabalho e simulou variáveis, servindo como interface entre o mundo analógico e o mundo digital demonstrando o potencial de suas ferramentas. Para uma maior abrangência foram também considerados manuais e tutoriais disponíveis no site do fabricante. Após a obtenção dos dados foi desenvolvido uma aplicação aplicada com o objetivo de mostrar as ferramentas do programa supervisório Elipse Scada e seu uso na automação residencial Estrutura do trabalho Nos capítulos 1 e 2 são apresentados os conceitos dos sistemas de automação, fazendo uma abordagem sobre sistemas SCADA e supervisórios. No capítulo 3 é realizada uma abordagem especifica do software supervisório utilizado, mostrando suas ferramentas e aplicações. No capítulo 4 é apresentado o Elipse Scada. No capítulo 5 é apresentada a área de automação predial e residencial através de definições, aplicações e tendências, analisando profundamente seus conceitos.

15 - 3 - No Capítulo 6 é apresentado um estudo de caso, através do desenvolvimento de uma aplicação, que interliga os conceitos de automação predial com o sistema de aquisição de dados através do software supervisório Elipse. No Capítulo 7, encontram-se as conclusões e sugestões para trabalhos futuros.

16 - 4 - II. SISTEMAS DE SUPERVISÃO E AQUISIÇÃO DE DADOS (SCADA) 2.1. Definição A aquisição de dados em um sistema de automação transforma fenômenos físicos do mundo real em sinais elétricos que são medidos e convertidos em sinas digitais para que possam ser processados, analisados e manipulados por computadores. Nessa fase, são utilizados computadores com interface gráfica apurada, comum dos computadores do início do século que com softwares adequados, possibilitam o monitoramento e supervisão de um conjunto de dispositivos e variáveis de uma planta relativamente complexa. Os sistemas de aquisição e controle de dados (SCADAs Supervisory Control and Data Acquisition) são de importância estratégica já que são adotados na maioria das indústrias que compõem a infra-estrutura de um país. As aplicações da tecnologia SCADA alcançam praticamente todo o espectro do setor produtivo. Para exemplificar, esses sistemas são utilizados na indústria química, petroquímica e de cimento, indústria alimentícia, na produção e na distribuição de energia elétrica, no controle de água, no controle de oleodutos, gasodutos, centrais nucleares, edifícios inteligentes e tráfego. Na maioria de suas aplicações, os sistemas de aquisições de dados são designados não só para adquirir dados, mas também para também atuar sobre esses. Na figura 2.1, tem-se um exemplo prático do uso de um SCADA onde o Controlador Lógico Programável (PLC -Programmable Logic Controller) controla o fluxo de água refrigerado que faz parte de um processo industrial. O SCADA possibilita que um operador mude o ponto ajustado do controle para este fluxo, permitindo a gravação e indicação de todas as condições de alarme, tais como a perda do fluxo ou da alta temperatura. A válvula de controle é fechada pela unidade remota de controle (RTU Remote terminal Unit) ou do PLC; O sistema de SCADA, então, monitora o desempenho total desse processo [PARK & MACKAY, 2003].

17 - 5 - O sistema SCADA ler a medida do nível e do fluxo, e envia o valor desejado para o PLC. O PLC1 compara o valor do fluxo medido com o desejado, e age controlando a velocidade da bomba. Figura Exemplo de um sistema SCADA O PLC2 compara o valor medido do nível com o valor desejado, e age controlando o fluxo através 2.2. Fundamentos da Aquisição de Dados O sistema de controle e aquisição de dados depende do poder de processamento e da flexibilidade do computador podendo ser constituído de uma variedade de hardwares. A tarefa do sistema é integrar esses componentes, fazendo com que eles transformem-se em um único sistema de trabalho [PARK & MACKAY, 2003]. O diagrama funcional da figura 2.2 mostra os componentes básicos destes sistemas compostos por: Sensores e trandutores; Redes de comunicação; Condicionador de sinais; Hardware de aquisição de dados;

18 - 6 - Software de aquisição de dados; SENSOR TRANSDUTOR CONDICIONADOR DE SINAIS SOFTWARE AQUISIÇÃO DADOS DE DE HARDWARE AQUISIÇÃO DADOS DE DE Figura Esquema básico de aquisição de dados Sensores Os sensores e transdutores fornecem uma interface entre o mundo real e os sistemas de aquisição de arquivos, recebendo e respondendo a estímulos. O termo transdutor é usado para designar sensores que convertem grandezas físicas em sinais elétricos, ópticos ou mecânicos. Esses dispositivos, usualmente elétricos, eletrônicos ou eletro-mecânicos que convertem algum tipo de energia em outras apresentam diferentes finalidades, incluindo transferência de informação e de medidas. Como exemplo, o sensor pode traduzir informação não elétrica (velocidade, posição, temperatura, ph) em informação elétrica (corrente, tensão, resistência). A figura 2.3 mostra exemplos de sensores. Figura Sensores

19 Redes de comunicação As redes de comunicação representam a conexão física de um sensor ou transdutor para o hardware de condicionamento de sinais. Quando o sinal é recolhido no campo, ele fica muito susceptível aos efeitos ruídos externos, especialmente em ambiente industrial, (Figura 2.4). Nesses casos, um correto planejamento das instalações e o uso de tecnologias corretas são importantes para reduzir os ruídos no sinal, evitando assim uma falha de comunicacão do processo. Figura Sinal com ruidos Condicionamento de Sinais Os sinais elétricos gerados pelos transdutores frequentemente precisam ser convertidos para uma forma que possa ser aceita pelo hardware de aquisição. Por isto usam-se os condicionadores de sinais que são circuitos eletrônicos que adequam os sinais analógicos para a conversão digital [PARK & MACKAY, 2003]. Os principais circuitos em condicionadores de sinais são: Filtros Amplificamento Linearizadores Isoladores Excitadores

20 - 8 - a) Filtros Ambientes com ruídos não são propícios para os pequenos sinais recebidos por sensores como os termopares, onde o ruído tem a mesma ou superior magnitude que a magnitude do sinal a ser medido. Assim, primeiramente o ruído deve ser retirado desse sinal. Os equipamentos de condicionadores de sinais frequentemente contêm filtros Passa Baixas que tem como finalidade eliminar as altas freqüências dos ruídos. Isto evita que o ruído danifique o sinal proveniente dos sensores [PARK & MACKAY, 2003]. b) Amplificadores Filtrado o sinal de entrada, o mesmo poderá necessitar de amplificação para melhorar a sua resolução. A resolução máxima é obtida amplificando o sinal de entrada de modo que o balanço máximo da tensão do sinal de entrada se iguale a escala de entrada do Conversor A/D, contido dentro do sistema de aquisição de dados. c) Linearizadores Muitos sensores e transdutores apresentam uma relação não linear com a quantidade física medida. O método de linearização desses sinais de entrada varia entre os produtos dos condicionadores de sinais e de acordo com suas aplicações. d) Isoladores Equipamentos de condicionadores de sinais podem também ser utilizados para fornecer isolamento aos sinais de transdutores vindo de computadores, onde existe a possibilidade de alta tensão. Isto ocorre dentro de um sistema monitorado devido a uma falha de descarga eletrostática ou elétrica. e) Excitadores Os condicionadores de sinais também fornecem excitação para alguns transdutores. Por exemplo, os termistores que requer tensão externa ou sinais de excitação, (Figura 2.5).

21 - 9 - Figura Condicionamento de sinais Hardware de Aquisição de Dados O hardware de controle e aquisição de dados pode ser definido como um componente de um sistema de controle e aquisição de dados, que executa as seguintes funções: A entrada analógica é processada e convertida para o sinal digital, usando como ferramenta os conversores analógicos-digitais ADC (Analog-to-Digital converter). Esse sinal digitalizado é então transferido para o computador ou outro equipamento com essa função para ser armazenado e analisado; O tratamento do sinal de entrada digital, que contêm informações de sistemas ou processo; O processo de conversão dos sinais digitais para sinais analógicos, usando os conversores digital-analógicos DACs (Digital-to-Analog converter). Depois de convertido o sinal analógico é usado para controlar um sistema ou processo; O tratamento do sinal de saída digital. Na figura 2.6 mostra-se um exemplo de PLC. Figura Exemplo do PLC S7-300 da Siemens. Fonte: IKS, 2007.

22 Software de Aquisição de Dados Os softwares armazenam os sinais capturados no campo na forma de sinais digitais permitindo ao usuário o controle do processo, seja ele visualização, configuração, parametrização, comando e monitoramento das funções necessárias a automação da planta. Como exemplo, pode-se citar o software supervisório Elipse Scada [ELIPSE, 2007], (Figura 2.7). Figura Exemplo de um software de aquisição de dados Fonte: ELIPSE, Arquitetura da rede SCADA

23 Em geral, os sistemas SCADAs são compostos por uma unidade central de processamento, chamada de estação central e de estações remotas, chamadas de unidade remotas de controle (RTU - Remote Terminal Unit), (Figura 2.8). Esses componentes trocam informações através de um meio de comunicação. Os meios de comunicação utilizados podem ser sem fios (satélite, rádio), ou com fios [UFRN, 2007]. Figura Arquitetura simplificada de um sistema SCADA. O operador interage com o sistema através da unidade de visualização gráfica disponível na estação central. Essa interface, conhecida como Interface Homem Máquina HMI (Human Machine Interface), é atualizada em tempo real a partir de dados adquiridos nas plantas pelas RTUs. A estação central, permite que o operador tem acesso à representação gráfica, na forma de ícones, dos processos que estão sendo supervisionados ou controlados. O operador também tem acesso a outras funcionalidades como: Geração de relatórios; Histórico do processo; Realização de operações de comando sobre dispositivos da planta; As estações remotas são compostas por sensores para aquisição de dados, por um componente que realiza a comunicação entre a estação remota e a estação central e por um outro componente que é responsável pela execução das instruções que são enviadas pela estação central.

24 Os dispositivos remotos adquirem e transmitem os dados referentes aos equipamentos ou processos que estão sendo monitorados para uma ou para várias estações de trabalho. Em geral, os sistemas SCADAs possuem uma aplicação, que é executada em uma ou em várias estações de trabalho, que coordena as funções de aquisição e de armazenamento de dados em tempo real dos diversos dispositivos localizados remotamente. Os dados armazenados nas estações de trabalho são tratados e apresentados para os operadores através da interface gráfica mencionada anteriormente. Essa é a abordagem padrão em sistemas de supervisão onde se deseja monitorar diversas variáveis e cuja atuação no sistema consiste de atividades de configuração simples das RTUs, como é o caso de sistemas de supervisão de transmissão e distribuição de energia elétrica. No caso da indústria de processos, devido à complexidade das atividades referente ao controle de processo, utiliza-se um elemento intermediário (Controlador de Processo) entre o sistema SCADA e as RTUs. Como visto, os SCADAs são voltados para o controle e a supervisão de processos. Os primeiros SCADAs eram arquiteturas centralizadas, fechadas, sem conectividade externa, que utilizavam hardware e software proprietários. Esse tipo de arquitetura possui funcionalidade limitada e baixa flexibilidade [UFRN, 2007]. As principais desvantagens associadas a esse modelo são: Em virtude da sua arquitetura centralizada, a interconexão entre os dispositivos de campo (sensores e atuadores, por exemplo) e o computador central requer um sistema de fiação complexo e de difícil reconfiguração se houver alguma necessidade; O computador central é bastante caro, devido à alta concentração de funcionalidades, constituindo-se, também, em ponto único de falha. A natureza proprietária dos sistemas utilizados impossibilita, na prática, soluções diversificadas e submete o usuário a um único fornecedor ou fabricante. Isto dificulta demasiadamente as possibilidades de interoperabilidade. Por serem física e logicamente independentes dos outros sistemas das corporações tradicionalmente, os SCADAs foram implantados para serem apenas operacionais e, por

25 esse motivo, a preocupação com segurança não era parte integrante de seus projetos. A validade desta afirmativa pode ser comprovada quando se analisa a utilização de procedimentos que possuem potenciais problemas de segurança, mas que eram considerados seguros devido ao isolamento dos sistemas SCADAs iniciais. Seguem alguns destes procedimentos apresentados em [RUSH & KINAST, 2004]. A autenticação de usuários baseada exclusivamente em senha; Os protocolos usados não implementavam nenhum tipo de autenticação; Os programas que compõem o sistema SCADA são implementados em sistemas operacionais considerados inseguros. Problemas relacionados com segurança tornam-se ainda mais importantes a partir da evolução pela qual os sistemas SCADA estão passando. Os sistemas SCADA estão saindo do isolamento lógico e estão evoluindo para arquiteturas abertas fortemente centradas em conectividade. Com o objetivo de aumentar a eficiência, a competitividade e a produtividade das empresas, os sistemas SCADA estão sendo interligadas com as redes corporativas e, em conseqüência, com a própria Internet Tecnologia SCADA A automação nos últimos anos tem se baseado no desenvolvimento de novas tecnologias, na rapidez com a qual as informações são tratadas e na produtividade cada vez maior buscada pelas empresas, fatores esses que atuam forçando o mercado a investir incessantemente em pesquisa e desenvolvimento para continuar a crescer. Existe também uma contínua pressão pela redução de custos, tanto na parte de produtos como de serviços. Esta pressão leva à busca da melhor relação custo x benefício, com o estudo em quais tecnologias investir, pesquisando quais já se consolidaram ou são promessas, ou ainda que produtos uma empresa prestadora de serviços irá manter em sua cesta para se manter competitiva no seu segmento de atuação. Para os sistemas de supervisão, podemos verificar alguns fatos na atualidade: O uso contínuo de ferramentas baseadas em plataforma Windows;

26 O desenvolvimento de novas ferramentas, também para plataforma Windows, que apresentam melhores conceitos de produtividade e flexibilidade; O uso de novas formas de supervisão; Uso de Linux e Unix para sistemas de maior porte em ambientes cujos usuários possuem uma cultura nesse sentido; O uso cada vez maior do OPC (OLE for Process Control) que são um conjunto de especificações padrões que permitem a interoperabilidade entre equipamentos. A criação de novas funcionalidades aos sistemas SCADA, (tais como análises de sistemas de produção e processos, controle de bateladas e outros); Total integração com a rede mundial de computadores. Outro ponto importante que atualmente é usado por grandes empresas que buscam o sucesso na implantação de sistemas de automação é a sua capacidade de estar sempre integrando equipamentos e softwares que representam o estado da arte na área de controle de processos. Acompanhando essas tendências tecnológicas do mercado podemos citar [ATAN, 2007]: Aplicação de Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) de fabricantes de alta tecnologia como Siemens, Ge-Fanuc, Allen Bradley, Schneider, Reliance, Altus entre outros; Softwares Supervisórios (SCADA) para controle de processos, tais como: Ifix e Cimplicity da GE-Fanuc, Rockwell Scada, FactoryLink da USData, Wizcon da PC Soft, InTouch da Wonderware, Elipse entre outros; Sistemas baseados em computadores nas plataformas Pentium, RISC, etc; Ambiente de comunicação com uma grande variedade de redes; Ferramentas de desenvolvimento, tais como: Visual Basic, Visual C++ e Delphi; uso de banco de dados como: Oracle, Microsoft SQL Server, etc.

27 III. SUPERVISÓRIOS 3.1. Introdução Os sistemas de automação industrial modernos atingiram tal nível de complexidade que a intuição e experiência humana não são mais suficientes ou eficientes para construir rapidamente modelos bem definidos dos mesmos [JURIZATO & PEREIRA, 2007]. Um sistema de supervisão opera de acordo com vários fatores em nível tanto de software como de hardware. A presença de um ambiente de comunicação entre elementos de controle e monitoramento é uma tendência que traz benefícios e sofisticação, além de possibilitar a interação de todo o processo. Baseado nesse contexto, e utilizando tecnologias de computação e comunicação, os softwares supervisórios permitem o monitoramento e controle das variáveis do processo em análise, permitindo a operação e visualização através de telas gráficas elaboradas para qualquer processo industrial ou comercial, independente do tamanho de suas plantas. Outro aspecto a enfatizar é que em um ambiente cada vez mais complexo e competitivo, os fatores relacionados com disponibilidade e segurança da informação assumem elevada relevância, tornando-se necessário garantir que independentemente da localização geográfica a informação esteja sempre disponível e segura quando necessário. Dentre dos principais softwares de supervisão podemos destacar [ROSÁRIO, 2005]: Elipse (Elipse); Wizcon (Emation); Intouch (Wonderware); Ifix (Intellution); RsView (Rockwell Automation); Cimplicity (Ge-fanuc); Unisoft (factory Link).

28 Apesar de existirem diferentes fabricantes de softwares supervisórios, eles possuem características semelhantes, capazes de atender pré-requisitos básicos funcionais de um projeto. Dentre as principais características podemos citar: Interface de dados amigável, ou seja, apresentar visualização gráfica que facilite o entendimento do operador do sistema; Geração automática de relatórios, com o controle estatístico do sistema; Histórico de Tendências (acompanhamento das variáveis controladas); Facilidade para interação com outros aplicativos (software); Acesso automático a banco de dados; Acesso compartilhado e remoto; Conexão em rede e por meio de modem ou rádio; Gerenciamento das condições de alarme Funcionalidades e Planejamentos do Sistema Supervisório. A idéia principal de um sistema supervisório é analisar e controlar todo o comportamento do processo que deve ser implantado para que possamos tirar o máximo de proveito desse comportamento. Para isso, devemos fazer um planejamento correto para conseguir minimizar os erros e ter um controle eficaz e seguro do processo. Para um planejamento eficiente recomenda-se os seguintes passos [MORAES & CASTRUCCI, 2001]: Conhecimento do Processo Para um completo controle e monitoramento de um processo de automação, torna-se necessário uma reunião de uma variedade de informações, vindas de várias fontes. Primeiramente, deveremos entrar em contato com os operadores, gerentes e o corpo administrativo do sistema a ser automatizado com o objetivo de conhecer a planta e as

29 informações necessárias que precisam ser aproveitadas pelo sistema, seguindo da divisão do processo em etapas e por último determinar as variáveis a serem monitoras Tomadas de Dados Quando se planeja a tomada de dados uma das metodologias é escolher para a apresentação somente dados essenciais, de maneira de que o sistema supervisório mantenha-se conciso. É preciso ter um limite no numero de dados para que um grande tráfego na comunicação não venha prejudicar o desempenho total da rede Banco de Dados É um sistema de gerenciamento de dados que permite a organização das informações. Nos softwares supervisórios ele é utilizado para a manipulação das variáveis (tags) que serão usadas pelo sistema. Para conseguirmos uma melhor organização dos dados devemos ter seguintes informações: Fluxos do processo ou diagramas de instrumentação das plantas; Lista de endereços dos dados ou endereços de registradores no CLP; Lista de Alarmes. Antes de montar o banco de dados com as variáveis analógicas, digitais ou do tipo String, é necessário: Escolher a velocidade de leitura das variáveis; Desenvolver um sistema de nomes das variáveis. A escolha dos nomes deve seguir uma lógica e, claro, o seu significado físico e o seu padrão de codificação. Variáveis que não possuem significado ou que só são familiares para quem a projetou podem tornar desastrosas uma futura manutenção do sistema ou alguma correção; Usar pastas de arquivos para organizar variáveis. As pastas de arquivos organizam as tags em grupos, de manuseio mais fácil. É também possível