UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ. SDCD - Sistema Digital de Controle Distribuído

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1 Sistema Sistema Digital Digital de de Controle Controle Distribuído Distribuído SLIDE - 1

2 INTRODUÇÃO: AUTOMAÇÃO: Qualquer sistema, apoiado por computadores, que substitua o trabalho humano e que vise soluções rápidas e econômicas para atingir os complexos objetivos das industrias e dos serviços. (automação industrial, automação bancária). (MORAES & CASTRUCCI, 2001). Pirâmide da Automação NÍVEL 5: Gestão e decisões. NÍVEL 4: Planejamento, Controle e Logística; NÍVEL 3: Relatórios Estatísticos, Otimização produtiva; NÍVEL 2: Concentradores de Informações (IHM Interface Homem Máquina); NÍVEL 1: Chão-de-fábrica. Automação por Controladores Programáveis. SLIDE - 2

3 INTRODUÇÃO: Automação - Ponto de vista Físico: CLP:Controlador Lógico Programável Automação e Controle Hardware e Software. IHM: Interface Homem Máquina - Supervisão; SENSORES: Medição de variáveis contínuas e discretas.; ATUADORES: Atuam na correção dos sistemas de controle ou obedecem comandos de operação; SLIDE - 3

4 INTRODUÇÃO: CONTROLE DINÂMICO: É o uso deliberado de medidas das saídas do sistema a fim de melhorar seu desempenho operacional, num esquema de realimentação ou feedback em torno do sinal original. (MORAES & CASTRUCCI, 2001). Controle Dinâmico Completo N: É um ruído de medida na realimentação; P: É uma perturbação relevante; R: Valor ideal para a variável de saída C. SLIDE - 4

5 INTRODUÇÃO: CONTROLE LÓGICO: Realiza-se por meio de circuitos elétricos, hidráulicos, pneumáticos, em que as variáveis são binárias. (MORAES & CASTRUCCI, 2001). Redes Lógicas Seqüenciais: Com memórias, temporizações, instantes aleatórios. (Redes de Petri e Grafcet); Redes Lógicas Combinatórias: Sem memórias ou temporizações Tabelas verdades e Diagramas de Relés (LADDER); Redes Lógicas: circuitos de variáveis binárias. SLIDE - 5

6 SISTEMA DIGITAL DE CONTROLE DISTRIBUÍDO - SDCD: Surgiu com um estudo da HONEYWELL (fabricante de sistemas automatizados) na década de 70 com: - Otimização da IHM; - Introdução de informações pictóricas; - Grupos lógicos; -Telas gráficas; -Tendências; - Ergonomia e - Aplicação de sistemas de telas Filosofia do SDCD Uma sala de controle e Supervisão global microprocessada em rede com outros controladores de responsabilidade local. SLIDE - 6

7 SISTEMA DIGITAL DE CONTROLE DISTRIBUÍDO - SDCD: O SDCD é composto de três elementos básicos: 1- Interface com Processo: unidade de controle e aquisição de dados; 2- Interface Homem Máquina (IHM); 3- Via de Dados (Data Highway) Estrutura Básica -Elementos de campo: sensores e atuadores; -Unidades de Processamento (cartões de I/O); -Sala de Controle Central. SLIDE - 7

8 SISTEMA DIGITAL DE CONTROLE DISTRIBUÍDO - SDCD: CARACTERÍSTICAS: -Múltiplas estações de Processo alocadas em vários pontos da planta; -Uma sala de Controle Central Controle Supervisório; -Estações de operação Local distribuídas na Planta; -Interação entre as estações através de uma rede de comunicação. estação do operador local sala de controle central estação do operador local rede de comunicação estação de processo estação de processo estação de processo estação de processo matéria prima processo sinais de/para processo produto SLIDE - 8

9 SISTEMA DIGITAL DE CONTROLE DISTRIBUÍDO - SDCD: O SDCD tem baixo compromisso com a estação principal e alto compromisso com os cartões de controle. Comunicação Unidirecional nos cartões e Bidirecional entre estação e cartão. Vantagens do uso de um SDCD: -Podem ser ampliados após sua instalação original; - Possibilita a instalação de uma estratégia de multitarefas em paralelo; - Apresenta características intrínsecas de redundância; - Necessidades de cabeamento reduzidas comparadas a um Controle Centralizado; Desvantagens do uso de um SDCD: - Compatibilidade de comunicação somente entre si Sistema Proprietário; - Possui custos relativamente altos; - Exige mão-de-obra especializada. SLIDE - 9

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11 SISTEMA DIGITAL DE CONTROLE DISTRIBUÍDO - SDCD: A principal função é o controle de processos para otimizar a produtividade industrial. Utiliza técnicas de processamento digital com o objetivo de proporcionar fácil manutenção no processo da planta da indústria. Oferece IHM que permite o interfaceamento com CLP s, Controladores PID, equipamentos de comunicação digital e sistemas em rede. A VIA DE DADOS: - Possibilita a ligação dos controladores à estação do operador; - Sistema em hierarquia token-pass; - Possibilidade de redundância; - Uso de cabo coaxial, par trançado, fibra ótica, rádio ou telefone (LP) SLIDE - 11

12 SISTEMA DIGITAL DE CONTROLE DISTRIBUÍDO - SDCD: SDCD compatível com Fieldbus SLIDE - 12

13 SISTEMAS DE CONTROLE CENTRALIZADOS: CARACTERÍSTICAS: - Uma Sala de Supervisão Geral interligada a dispositivos CLP s; - Intercomunicabilidade com a rede corporativa informações on-line; - Consistência dos dados; - Altos custos com cabeamento; - Disponibilidade do sistema = disponibilidade do computador central; - Dificudade de ampliações do sistema -> complexidade SLIDE - 13

14 SISTEMAS DE CONTROLE DESCENTRALIZADOS: CARACTERÍSTICAS: -Sistemas com diversos sensores e atuadores; -Taxas de amostragem diferentes; -Problema de sincronização; -Redundância de sensores; Exemplo: navegação inercial e GPS -Fusão de dados (integração de sensores); -Nós com capacidade de processamento; -Comunicação nó-a-nó; - Sem processamento central; SLIDE - 14

15 CONTROLE DISTRIBUÍDO X DESCENTRALIZADO: Controle Distribuído: - Refere-se à topologia da malha de controle; - Sensor, controlador e atuador distribuídos fisicamente ao longo da planta; - Tipicamente cada malha possui 1 sensor, 1atuador e 1 controlador; Controle Descentralizado: - Refere-se à topologia do controlador - O controle é implementado de forma distribuída, com os dados processados localmente; - Tipicamente existem diversos sensores e atuadores na mesma malha. SLIDE - 15

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18 Sistema de Controle Local: compostos de estações de Controle Local ligadas a sub-processos, nas quais são realizadas funções de comparação com valor de refer6encia e geração de sinal de controle de acordo com algum tipo de algoritmo (ex. PID), este subsistema é, essencialmente, um substituto digital dos controladores analógicos. Sistema de Supervisão e Otimização: de uso opcional, tem as funções de supervisão, otimização e controle de produção (também utilizado eventualmente para desenvolvimento de sistemas); Subsistema de Monitoração e Operação: Interface Homem-Máquina, composto por equipamentos de visualização e registro de informações e de comando de operação; Subsistema de Comunicação Local: Infraestrutura de comunicação entre os demais sistemas. SLIDE - 18