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Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Introdução à Automação
�Exemplos de Aplicações
Armando Sousa, [email protected], Professor Auxiliar, FEUP-DEEC&
José António Faria, [email protected], Professor Auxiliar, FEUP-DEIG
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Introdução à Automação
� A Automação reúne um conjunto muito vasto de
tecnologias, sistemas e métodos que tem por objectivo comum automatização* total ou parcial a operação de
máquinas, processos, instalações etc.
* isto é, a execução sem intervenção humana.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Domínios de aplicação
Alguns dos principais domínios de aplicação dos sistemas de automação (onde é muito provável que os futuros engenheiros de Automação e Energia da FEUP venham a trabalhar) são os seguintes:
� Sistemas de produção industriais (fábricas)
� Sistemas eléctricos de energia
� Domótica (edifícios inteligentes)
� Sistemas de transporte e de controlo de tráfego
� Electrónica automóvel
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Sistemas transporte
Sistemas eléctricos de energia
Domótica,
edifícios inteligentes
Sistemas de produção
industriais
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Exemplos de aplicação
� De seguida, serão apresentados vários exemplos de
relativos a cada um destes grandes domínios de aplicação
dos sistemas de automação:
�Domótica
�Sistemas de Eléctricos de Energia
(supervisão e comando da distribuição, produção, etc.)
�Sistemas de Transportes (ex: Metro do Porto)
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Domótica
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Domótica
� A domótica consiste na aplicação das tecnologias da automação à gestão e controlo dos edifícios (edifíciosinteligentes) e às habitações (casas inteligentes)
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Domótica | Funcionalidades
� AVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado)
� Gestão de energia
� Iluminação
� Detecção de incêndios
� Vigilância e detecção de intrusos
� Controlo de acessos
� Elevadores
� Parque estacionamento
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
AVAC
Controlo de acessos
Iluminação
Detecção de incêndios
Sistemas de Supervisão
Interface com o operador
Domótica | Exemplo
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Domótica | Vantagens
� Poupança de energia
� Maior conforto
� Maior flexibilidade
� Maior facilidade de gestão e manutenção
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Edifícios inteligentes | Exemplo 1
O sistema de gestão de um edifício inteligente écomposto por vários subsistemas que interactuam entre si.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Edifícios inteligentes | Exemplo 1
Considere-se o seguinte exemplo:
� Um dado funcionário F organizar uma reunião onde estarão presentes várias pessoas, internas e externas ao edifício.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Edifícios inteligentes | Exemplo 1
Recorrendo ao módulo reservas do sistema de informação:
� F reserva uma sala que esteja livre no dia e hora pretendidos e adequada ao número de participantes.
� regista o nome dos participantes.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Edifícios inteligentes | Exemplo 1
� A lista de participantes é enviada à portaria, juntamente com o local da reunião.
� Simultaneamente é enviado ao sistema de controlo de acessos a informação necessária para que os participantes internos tenham acesso à sala de reuniões.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Edifícios inteligentes | Exemplo 1
� Algum tempo antes do início da reunião, o sistema AVAC inicia a climatização da sala, ajustando o fluxo ao número de pessoas presente.
� A chegada da primeira pessoa (detectada pelo sistema de controlo de
acessos) desencadeará a activação da iluminação.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Edifícios inteligentes | Exemplo 2
� O docente da FEUP, através do módulo Gestão de Laboratórios do SiFEUP, registo o pedido de autorização de acesso ao laboratório L por parte dos alunos da disciplina D.
� Esse pedido é encaminhado automaticamente para o Responsável do laboratório L que recebe uma notificação pedindo-lhe para confirmar a autorização.
� Uma vez concedida a autorização, essa informação éregistada na base de dados do sistema de controlo de acessos.
…
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Edifícios inteligentes | Exemplo 2
…
� Quando um aluno passar o cartão no terminal da porta do edifício, ou no terminal da porta do laboratório, éefectuada uma consulta à base de dados e, no caso ter permissão de acesso, o trinco da porta abreautomaticamente.
� Por seu lado, os Seguranças, ao efectuarem as rondas, podem verificar, por consulta ao SiFEUP, se os alunos presentes nos vários laboratórios tem autorização para láse estar.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Sistemas eléctricos de energia
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Sistemas eléctricos de energia
As aplicações da automação neste domínio:� gestão global da rede eléctrica (isto é, o “despacho”) � supervisão e controlo remoto de centrais de produção,
subestações, …
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Supervisão e controlo de Subestações
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Centros de Supervisão e Controlo
� Os primeiros centros de supervisão e controlo apareceram na década de 70.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Centros de Controlo
� Cada centro controlava apenas uma unidade (uma central hidroeléctrica, por exemplo)
� Todos os dispositivos de controlo (amperímetros, voltímetros, disjuntores, seccionadores, etc.) eram “cablados” directamente para o centro de controlo.
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Centros de Controlo
Posteriormente:� os painéis de controlo foram substituídos por terminais de
computador.� Um único centro passou a controlar múltiplas unidades
interligadas através de redes de comunicação.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Sistemas de Supervisão e Controlo
Os Sistemas de Supervisão e Controlo:
� Apresentam aos operadores o estado actual das instalações, incluindo os alarmes.
� Permitem enviar comandos para unidades remotas.
� Registam os dados em bases de dados e permitem analisartendências de evolução.
� Comunicam e trocam dados com outros centros de controlo.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Centros de Controlo
� É o caso do Centro de Controlo da EDP que, situado na Régua, controla todas as centrais hidroeléctricas do rio Douro.
� Através do seu sistema de supervisão e controlo (desenvolvido pela Efacec), é possível …
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Centro de Controlo da Régua
… conhecer o estado das bacias hidrológicas do rio Douro, …
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Centro de Controlo da Régua
... arrancar remotamente qualquer descarregador das barragens, ...
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Centros de Controlo da Régua
… bem como arrancar qualquer um dos grupos electrogeradores.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Energia renováveis
� Ainda dentro dos sistemas eléctricos de energia, as energias renováveis e, em particular a energia eólica, são outro domínio de aplicação da automação em grande crescimento.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Energia eólica
Diâmetro do rotor: 72 mAltura da torre: 68 m
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Energia eólica
� Os aerogeradores são equipamentos de grandes dimensões,
� Cujos transporte e montagem constituem, só por si, um problema de engenharia muito complexo.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Energia Eólica
� Através dos sistemas de automação, é possível conhecer e controlar remotamente o estado de cada aerogerador(velocidade do vento, potência, …)
…
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Energia Eólica
… e mesmo o estado interno das respectivas turbinas, bem como controlar o seu arranque e paragem.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Sistemas de transportes
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Sistemas de transportes
No domínio dos transporte, os sistemas de automação aparecem:
�tanto ao nível dos sistemas embarcados nos veículos
�como ao nível de gestão global da rede de transportes.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Sistemas automáticos embarcados nos veículos
Terminal do Condutor
Unidade Central de Controlo
DU
TCU
DU
TCU
VCU
Ligação rádio
TravõesSinalização
Controlo de TracçãoDiagnóstico Gestão de
Energia
VCU
Fontes de alimentaçãode potência
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Aplicações:
� “tradicionais”: janelas, bancos radio
� recentes: ABS, “brake-by-wire”, “steer-by-wire”
Sistemas embarcados | electrónica automóvel
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Electrónica automóvel | Alguns dados
� A electrónica representa, actualmente, cerca de 20% dos custos totais de produção automóvel, com tendência para aumentar.
� Um automóvel da gama média/alta pode conter cerca de 20 microprocessadores (controlo vidros, motor, ar condicionado, travões, …).
� O comprimento total das cablagens no interior de um automóvel é de vários quilómetros.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Gestão de redes de transportes
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Metro do Porto | Sala de controlo
Na sala de controlo central do Metro do Porto:
…
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Metro do Porto | Sala de controlo central
… o movimento dos veículos é acompanhado em tempo real , …
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Metro do Porto | Sala de controlo central
… existe um conjunto de terminais para televigilância, …
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Metro do Porto | Sala de controlo central
… está instalado um sistema de supervisão e controlo dos sistemas auxilares
das estações (escadas rolantes, AVAC, iluminação, …) e dos sistemas de
alimentação eléctrica
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Metro do Porto | Módulos do sistema SCADA*
SCADA*
EstaçõesSubterraneas
Estações de Superficie
Sub-Estações
Passagem de Nivel
• Bilhetica
•CCTV
•Sonorização
•Informação ao publico
•Distribuição de horarios
•Telefones
•Detecção de incendio
•Ventilação
•Ascensores
•Escadas rolantes
•Bilhética
•CCTV
•Sonorização
•Informação ao publico
•Distribuição de horarios
•Telefone
•Detecção de incendio
•Comandos de energia
•Supervisão
•Detecção de incêncdio
•Ventilação
• P.N.
•Telefone
* Supervision, Control And Data Acquisition
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Sistema Central
Estação de TrabalhoFinanceira
Estação de TrabalhoOperação/Tráfego
X.25X.25
LAN/WAN
Estação de TrabalhoManutenção
SIBS
Concentrador
Concentrador
...
Portátil deControlo e
Venda
Validador
Bilheteira(BOM)
MVB
RS232
...
FEPRS485
...
LAN
Sistema TransmissãoMetro do Porto
...
...
RDIS
Router
...
LAN
PCGB
ESTAÇÃO
Bilheteira(BOM)
Depositários
...
Portátil deVenda
Depositários
Estação dePersonalização
de cartões
Como é sabido, o Metro do Porto também dispõe de um sistema inovador de bilhética integrado.
Metro | Bilhética
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
STCP | Sistema de Controlo de Tráfego
� Os Serviços de Transporte Colectivos do Porto também dispõem de um sistema de controlo centralizado das viaturas.
� Através desse sistema são controlados perto de 500 autocarros.
� Cada operador controla cerca de 80 viaturas.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
STCP | Sala de controlo
Mapa com a posição do
autocarro por GPS
Representação gráfica das linhas
Imagens das câmeras de tráfego
da CMP
Alarmes; Informações sobre dos Veículos; etc...
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Unidades
embarcadas em cada viatura
Comunicação por satélite para
localização GPS
Comunicação com a Central por GSM
Terminais dos
operadores com microfone para comunicação
directa com os motoristas
Servidores informáticos
STCP | Arquitectura do sistema
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Sistemas de produção industriais
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Sistemas de produção industriais
� Outro domínio fundamental de aplicação dos sistemas de automação são as instalações fabris, tanto na indústria de
processo como na indústria de manufactura.
� De seguida são apresentados dois exemplos relativos:
� à Refinaria do Porto (indústria de processo)
� ao Centro de CIM da FEUP (indústria de manufactura)
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Refinaria do Porto | Vista área
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Refinaria do Porto | Sala central de comando
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Refinaria do Porto | Supervisão do Circuito de Petróleo Bruto
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Refinaria do Porto | Gestão das Emissões para a Atmosfera
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Automação de sistemas de produção
A automação de sistemas
de produção
complexos
…
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Automação de sistemas de produção
… pode incidir sobre:
�o armazenamento de materiais,
�o transporte de materiais entre postos de trabalho dentro da fábrica ou
�a transformação de materiais (corte, montagem, soldadura, …)
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Automação de sistemas de produção
� De seguida serão apresentados vários exemplos de tecnologias e sistemas característicos da automação industrial.
� No final será analisado com algum detalhe o sistema de CIM (Computer Integrated Manfacturing) da FEUP.
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Robots de soldadura na indústria automóvel
Introdução à Automação | Exemplos de Aplicações
Armazém automático da fábrica Milaneza