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http://www.ge-ip.com INTRODUÇÃO A SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO Prof. Leandro Baran

Aula Introdução

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Aula Introdução Instrumentação

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Sistemas Supervisrios

Introduo a sistemas de automaoProf. Leandro Baranhttp://www.ge-ip.com/Cincia que aplica e desenvolve tcnicas para adequao de instrumentos de medio, transmisso, indicao, registro e controle de variveis fsicas, sendo a base para o controle de processo industrial, onde diversas variveis podem estar inseridas e serem interdependentes dentro de um nico processo a ser controlado (DUNN, 2005).

Instrumentao industrialINTRODUOProcesso toda operao ou uma sequncia de operaes unitrias que envolvam alteraes, sejam de ordem fsicas, qumicas ou biolgicas, na substncia em tratamento e resultando em um produto final desejado. Existem processos simples, como um bombeamento de gua, assim como processos complexos, como a produo de gasolina por destilao da mistura de produtos qumicos do leo cru.

Instrumentao industrialconceitosBodestedt (1993) define processo como um conjunto de operaes que interagem entre si, permitindo a transformao, transporte ou armazenamento de uma energia, informao ou material. Para Bolton (1995) processo um equipamento ou meio fsico que precisa ser controlado ou monitorado visando transformar uma matria-prima em produto.

Sintetizando...A Instrumentao a cincia que visa a aplicao e o desenvolvimento de tcnicas para medir, indicar, registrar e controlar processos de fabricao.Instrumentao industrialconceitos

Gerncia

Superviso

Comunicao

Controle

Sensores e Atuadores

Processos FsicosSistemas de controleevoluoComo conectar todos os setores de uma empresa em tempo real???

Sistemas de controleevoluoRels Eletromecnicos

Sistemas de controleevoluoDcada de 60: avano da Microeletrnica, surgimento do PLC;

Sistemas de controleevoluoAnos 80: Surgimento dos primeiros PCs industriais;CIM: dcada de 90Industrial IT : Anos 2000Internet : Atualmente e-commerce, e-procurement, e-maintenance, etcSistemas de controleevoluoAutomao nas indstrias

Importncia para sobrevivncia das indstrias

Garantia de competio no mercado globalizado

Substituio do Homem

Tarefas repetitivasAmbientes perigososAmbientes insalubresGrande esforo fsico

Sistemas de controleevoluo10CLPs

SDCD

Sistemas Hbridos

Sistemas de controleevoluoO que circula entre o controlador e o objeto controlado?Informao, que pode ser definida como qualquer tipo de sinal que pode ser emitido e detectado. Nos sistemas de controle a informao: produzida pelo sistema a ser controlado, sendo interpretado por elementos chamados de sensores;Transmitida ao sistema de controle, sendo processada e transformada em nova informao;Emitida e codificada, de forma que possa ser inserida no sistema de controle mediando o uso de conversores denominados atuadores;

Sistemas de controleconceitosCom o avano dos sistemas de controle, o nvel de informao disponvel ao usurio se tornou maior e mais complexa.

Sistemas de controleconceitos

Sistemas de controleconceitosUtilizao de painis sinticos para visualizao do processo.

Sistemas de controleconceitosAs variveis analgicas so multiplexadas e convertidas em informao digital, a qual comparada com os valores limites estabelecidos no computador. Aps este tratamento, os dados podem ser transformados em unidades de engenharia, comparados limites de alarme, armazenados em histricos, utilizados em clculos de rendimento e processamento estatstico entre outros.Ao processo de monitorizao, pode ser associado um processo de controle sobre o sistema, controlando uma ou mais variveis monitorizadas. Sistemas de controleDAS (DATA ACQUISITION SYSTEMS)

Sistemas de controleDAS (DATA ACQUISITION SYSTEMS)

Sistemas de controleDAS (DATA ACQUISITION SYSTEMS) Estes sistemas possuem as funes de monitoramento e aquisio das DAS aliadas a possibilidade de controle sobre o elemento final por parte do microcontrolador, com os algoritmos de controle armazenados na memria do computador, o que permite uma extensa variedade de funes de controle (PID, Fuzzy).Sistemas de controleDDC (direct digital control)

Sistemas de controleDDC (direct digital control) Neste tipo de arquitetura o controle no centralizado somente em um computador central, mas distribudo entre remotas espalhadas pelo campo. A estao central no essencial a continuidade de operao, apenas oferecendo maiores recursos para interface do operador com o processo.A alta capacidade de processamento das estaes de trabalho permitiu o processamento e a atualizao de todas as variveis de processo alm de atualizao de vrias telas grficas. Sistemas de controle(SDCD) sistema digital de controle distribudo

Sistemas de controle(SDCD) sistema digital de controle distribudo

Sistemas de controle(SDCD) sistema digital de controle distribudoUm sistema supervisrio permite que sejam monitoradas e rastreadas informaes de um processo produtivo ou instalao fsica. Tais informaes so coletadas atravs de equipamentos de aquisio de dados e, em seguida, manipulados, analisados, armazenados e, posteriormente, apresentados ao usurio. Estes sistemas tambm so conhecidos como SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition).Sistemas de controlesistemas supervisriosSupervisory Control and Data Acquisition Sistemas de Superviso e Aquisio de Dados.SinticosAlarmesRelatriosGrficos histricosOPC

Sistemas de controlesistemas supervisrios25 Funo de superviso: nesta funo esto includas todas as operaes de monitoramento do processo, sejam elas sinticas, grficos de tendncias de variveis, relatrios, dentre outras;

Funo de operao: substituir mesas convencionais de controle, aprimorando procedimentos de operao do processo;

Funo de controle: fornecer ao de controle sem a dependncia de outros nveis do processo, conhecido como DCC (Digital Direct Control), ou realizar o controle de forma dinmica em funo do comportamento global do processo, atuando como sistema supervisrio.Sistemas de controleconceitosSistemas de controleControlador lgico programvel (CLP)Segundo a NEMA (National Eletrical Manufactures Association), o Controlador Lgico programvel (CLP) definido como aparelho eletrnico digital que utiliza uma memria programvel para o armazenamento interno de instrues especficas, tais como lgica, sequenciamento, temporizao, contagem e aritmtica, para controlar, atravs de mdulos de entradas e sadas, vrios tipos de mquinas e processos.

27Sistemas de controleControlador lgico programvel (CLP)Os primeiros controladores lgicos programveis tinham a funo de substituir os rels eletromecnicos utilizados na indstria, realizando operaes sequenciais, como controle liga/desliga de mquinas e processos que necessitavam operaes repetitivas. Em um curto tempo os CLPs apresentaram muitas melhorias em relao aos rels, como reduo do espao e consumo de energia, indicadores de diagnstico e ao contrrio dos rels, a sua lgica de operao poderia ser mudada sem a necessidade de alterao das conexes fsicas dos elementos.28Sistemas de controleControlador lgico programvel (CLP)

29Sistemas de controleControlador lgico programvel (CLP)

30Sistemas de controleControlador lgico programvel (CLP)

31Controle Dinmico Automao Industrial de Controle de processos (automao contnua). Exemplo: Mquina de Fabricao de Papel.

Controle LgicoAutomao Industrial de manufatura (automao discreta). Exemplo: Serraria.Sistemas de controleconceitos32

COMCOMCOMCOMCOMCOMCPUCPUFONTEFONTEPSHRE MRE MRE MESCESCManutenoSDVBOMBAMDULOS REMOTOS DO PLCCPUs DO PLCSALA DE CONTROLEREDE ETHERNETREDE PROPRIETRIA DO PLCVASO SEPARADORCHAVESupervisoControle DiretoProcessoSensores eAtuadoresSistemas de controleestrutura

Sistemas de controlearquitetura34

Sistemas de controlearquitetura

Sensores e atuadores inteligentes.Ganho funcional.Baixo custo de instalao.TradicionalBlocos de E/Sdistribudos ao longoda fbrica.Menor custo deinstalao.

AtualTendnciaTendnciaSensores e atuadores inteligentes.Ganho funcional.Baixo custo de instalao.Sistema abertoCada dispositivo individualmenteligado ao CLP.Alto custo de instalao.Sistemas de controlearquitetura

Sistemas de controlesinais

Sistemas de controlesistemas instrumentados de segurana

Sistemas de controleinstrumentao virtualA expresso inteligncia artificial est associada, geralmente, ao desenvolvimento de sistemas especialistas. Estes sistemas baseados em conhecimento, construdos, principalmente, com regras que reproduzem o conhecimento do perito, so utilizados para solucionar determinados problemas em domnios especficos.

Sistemas de controlesistemas especialistasGrande parte das estratgias de controle utilizadas nas indstrias deve-se a experincia dos operadores de seus processos e no seu raciocnio. Baseado nessa informao e no avano na rea de inteligncia artificial e sistemas especialistas, um novo mtodo de modelagem de processo vem sendo aplicado, utilizando a lgica fuzzy.A Lgica Fuzzy consiste em aproximar a deciso computacional da deciso humana, tornando os controladores mais capacitados a seu trabalho. Isto feito de forma que a deciso de controle no se limite a decises numricas ou discretas (sim ou no), mas que seja avaliado com decises mais abstratas (talvez).Um processo utilizando estratgias fuzzy, utiliza a experincia de especialistas do processo, atravs de regras de inferncias que so processadas de forma lgica, permitindo um raciocnio similar ao humano.Sistemas de controlecontrole fuzzyMRP

Clculo da necessidade de capacidade

Clculo detalhado da necessidade de capacidade

Programa mestre de produo

Controle de Compras

Controle de Fbrica

Planejamento de operao e vendas

Vendas/previso

DRP

Gesto de Transportes

Contabilidade Geral

Recursos Humanos

Custos

Contas a pagar

Contas a receber

Recebimento Fiscal

Faturamento

Workflow

Gesto de Ativos

Folha de Pagamento

Gesto Financeira

Manuteno

MRPII

ERP

SCADA

CLP

ERP

MES(EPS)

CONTROLE

SCADA

CLP