Estudo de caso COCAMAR - smar.com · Configuração (STEP 7) e Supervisão do sistema (Estações iFix redundantes). • As taxas de comunicação dos barramentos em Profibus-DP é

© Assoc PROFIBUS Brasil 2003

Sem

inár

io C

ases

200

3

1

www.profibus.com.brCase COCAMAR

Estudo de Caso: COCAMAR

César Cassiolato - SmarLeandro Torres - Smar

Paulo Camargo - SiemensCarlos Fernando – Siemens

José Cândido - COCAMAR


Sem

inár

io C

ases

200

3

2


COCAMAR

• COCAMAR: tradicional produtora de óleo comestível de Maringá, com omaior parque industrial do cooperativismo brasileiro.

• Este estudo de caso é sobre a nova refinaria, onde foi ampliada a sua capacidade de processamento de 200 para 420 toneladas de óleo por dia.

• Graças a um investimento de R$ 8,2 milhões, uma nova refinaria de óleos vegetais, um sistema de caldeiras multicombustível, uma estação rebaixadorade energia e um grande secador de cereais, foi possível separar a produção de óleo de soja da linha de óleos especiais( canola, milho e girassol ).

Refinaria de óleos vegetais

• Startup: Dezembro de 2001.


Sem

inár

io C

ases

200

3

3


Tecnologia PROFIBUS

• Projeto com tecnologia PROFIBUS e AS-i.

• Definição do Projeto: Ação conjunta da área técnica da COCAMAR – José Cândido, o Integrador de Sistemas SHW – Eng. Renato Castilho e a SIEMENS –Eng. Silvio Bortolini.

• Todo o processo de controle de fabricação foi definido pelo Eng.Sidiney Leal, gerente industrial da Cocamar (Fábrica de óleos).

• Integração: feita pela SHW – especializada na área de Extração e Refinode óleo vegetal.

• Suporte técnico dos equipamentos de campo e rede PROFIBUS-PA,Eng. César Cassiolato – Smar.


Sem

inár

io C

ases

200

3

4


Investimentos

• O total de investimento na planta foi de aproximadamente U$ 1.100.000,00.

• Com a automação da planta em PROFIBUS, houve uma economia deU$ 92.000,00 em relação ao sistema 4 a 20 mA.

• O custo do projeto para automação foi de U$ 408.000,00 e valor planejado era U$ 510.000,00.

• Segundo a COCAMAR: a economia maior foi no tempo de implantação, espaço físico, treinamento e startup.Todo o treinamento foi feito durante o startup, quando os técnicos e instrumentistas acompanharam a configuração e instalação do sistema e equipamentos.


Sem

inár

io C

ases

200

3

5


Por que PROFIBUS ?

• Pela facilidade de encontrar no mercado brasileiro, uma linha mais amplade fornecedores para este padrão de rede de comunicação.

• Padrão de comunicação aberto, com vários fornecedores e com interoperabilidade entre os mesmos.

• Fácil reposição de equipamentos e assistência técnica local.

• Pela facilidade de implantação, pouco treinamento, economia de espaçofísico, redução de hardware e software.

• E ainda, o PROFIBUS é um protocolo completo atendendo tanto a indústriade manufatura quanto de processos, ou seja, pode-se no mesmo sistemaimplementar remotas com pontos de I/O discretos/analógicos e fazer uso da instrumentação inteligente no campo.


Sem

inár

io C

ases

200

3

6


Arquitetura do Sistema• O mestre é um CLP (CPU 416-2DP) Siemens, que gerencia três barramentos:

• No primeiro barramento PROFIBUS-DP(System 1) tem-se as remotas de I/O ET 200 M e os módulos DP/AS-i e DP/AS-i DM.

• No segundo barramento PROFIBUS-DP (System 2) tem-se os DP/PA Links Siemens para a geração dos segmentos em Profibus-PA.

• No terceiro barramento PROFIBUS-DP(System 3) tem-se os PCs de Configuração (STEP 7) e Supervisão do sistema (Estações iFix redundantes).

• As taxas de comunicação dos barramentos em Profibus-DP é de 12MBit/s e dos segmentos em Profibus-PA é de 31,25 Kbits/s.

• A configuração do CLP, sistema de remotas de I/O ET 200 M e das redes Profibus-DP é realizada pelo software Simatic Manager da Siemens.

•A configuração e parametrização dos instrumentos de campo em Profibus-PA é realizada através do software Simatic PDM da Siemens.


Sem

inár

io C

ases

200

3

7


Distâncias Envolvidas

• A maior distância para um segmento de rede nesta planta é 320 metros, onde se permite o monitoramento de níveis, temperaturas e volumes que são da área A de acondicionamento de óleos degomado e óleos pronto para envase.

• Existe ainda um segundo segmento com 183 metros na área B,similar a área A.

• Nesta aplicação todos os segmentos Profibus-DP utilizam o RS-485 como meio físico, não havendo links em fibra óptica.

• Não houve o uso de redundância de meio físico para as redes Profibus-DP nesta aplicação.


Sem

inár

io C

ases

200

3

8


Fabricantes e equipamentos

• Os equipamentos existentes nessa planta são Medidores de Vazão Mássicos,Eletromagnéticos, Orifício Integral, Vortex, Vazão com placa de orifício,Transmissores de Pressão Diferencial, Absoluta e Temperatura, sendo utilizadostanto instrumentação convencional (4-20 mA), quanto instrumentos em Profibus-PA

• Os fornecedores de equipamentos para a automação dessa planta foram:• Conaut krohne• Fischer Porter• Smar• Yokogawa• Siemens• Metroval• Ifm• Pepperl+Fuchs• Consistec• Nivetec, etc.

• A Integração do sistema PROFIBUS com a instrumentação em 4-20 mA foi feitoatravés das remotas de I/O ET 200 M do PLC Siemens (CPU 416-2 DP)


Sem

inár

io C

ases

200

3

9


Acionamento Discreto

• Em termos de acionamento discreto tem-se motores elétricos WEG, válvulas direcionais e conversores de freqüência Micromaster - SIEMENS.

• Os motores elétricos são acionados através das remotas ET 200M.

• O acionamento das válvulas direcionais e os retornos de válvulas ON/OFF sãofeitos através da rede AS-i, com barramento de I/O digital integrado aos segmentos Profibus-DP via os módulos DP/AS-i Links.

• Os conversores de freqüência são controlados através de sinais de 4 a 20mA ligados em remotas ET 200 M.

• A CPU 416-2 DP controla um total de 744 pontos digitais e 40 pontos analógicos, distribuídos nas remotas de I/O ET 200 M.


Sem

inár

io C

ases

200

3

10


PROFIBUS PA

• Nos segmentos Profibus-PA há um total de 155 equipamentos.

• Todos os instrumentos presentes nas redes Profibus PA, onde foram utilizados equipamentos Smar, foram configurados e comissionadosatravés do software Simatic PDM (Process Device Manager) da Siemens.

• O maior segmento possui um comprimento de 180 metros.

• São seis segmentos com DP/PA Link/Couplers:• Segmento 1: 27 equipamentos.• Segmento 2: 19 equipamentos.• Segmento 3: 30 equipamentos.• Segmento 4: 29 equipamentos.• Segmento 5: 30 equipamentos.• Segmento 6: 20 equipamentos.


Sem

inár

io C

ases

200

3

11


Equipamentos de Campo

• Os equipamentos de campo são na maioria da Smar.

• Foram utilizados transmissores de temperatura Smar (TT303), nas áreas de neutralização,lavagem, degomagem, branqueamento e desodorizador.• Foram utilizados medidores de vazão mássicos em conjunto com medidores de vazão eletromagnéticos para a dosagem de ácidos e soda.• Foram utilizados os transmissores de pressão diferencial Smar (LD303) para o controle de níveis nas áreas de acondicionamento de óleos e vazão de vapor.• Foram também utilizados os posicionadores de válvulas Smar (FY303) e transmissores de pressão absoluta Smar (LD303), para medição de vácuo.


Sem

inár

io C

ases

200

3

12


Arquitetura: Automação abrangente

PROFIBUS-PA 31.25 kbit/s

Fast speed Level12 Mb/s

Low speed Level31,25 Kb/s

PLC

ET 200 M Remote I/O

DP/PA Link

PDMPDM

TT303LD303

FY303

Configuração SIMATIC Manager:• CLP + Profibus-DPSIMATIC PDM: • Profibus-PA

4-20mAIntegration

744 discrete points40 analog points

Micromaster

KrohneKrohne

WEG

DP/AS-i link 20

Smar

OperationStations (iFix)

SIEMENSS7-400 CPU 416-2DP

PROFIBUS-DP max 12 Mbit/s

Rede AS-I

On/Off Valves

AS-i P+F devices


Sem

inár

io C

ases

200

3

13


Smar 303 SeriesUma Família Completa de Instrumentos de Campo


Sem

inár

io C

ases

200

3

14


Smar 303 Series• Profile V3.0: última revisão. • Blocos Funcionais.• Ajuste local configurável.• Software upgrade via FDI302: A gravação é feita sem a remoção da placa digital ou display.• Alguns parâmetros são gravados, em memória Flash, caso ocorra queda de energia ou desligamento do equipamento. Ex: Saída totalizada e setpoint.• Integrável em ferramentas comerciais: Siemens, ALTUS, Schneider, Atos…qualquer ferramenta PROFIBUS!!• Interoperável com outros fabricantes de equipamentos: E+H, Siemens, Krohne,Bürkert , Hartmann + Braun, Pepperl + Fuchs, Samson ...• Configurável pelo Simatic PDM – Siemens – Software Universal – EDDL.


Sem

inár

io C

ases

200

3

15


LD303 Transmissor de Pressão

0 ~ 125 Pa a 0 ~ 40 MPa 0 ~ 0.5 inH20 a 0 ~ 5800 psiSensor Capacitivo, sem conversão A/D 0.075% exatidão na faixa de calibraçãoPermite calibração de URL até URL/40Partes em contato com fluidos em 316 SS, Hastelloy, TantalumBlocos funcionais: totalizador para integração de fluxoe massa, e entrada analógicaAjuste Local configurávelAuto-DiagnoseTotalmente digitalProfile V3.0


Sem

inár

io C

ases

200

3

16


TT303 Transmissor de Temperatura

Precisão 0.02%Blocos funcionais: 2 AIs(entrada analógica)Ajuste Local configurávelAuto-DiagnoseEntrada universal, aceita termopares, RTDs, mV e OhmDois Canais de entrada

Canal único com 1 sensorCanal duplo com 2 sensoresCanal único com 2 sensores, medida diferencialCanal único com 2 sensores, 1 sensor backup

Profile V3.0


Sem

inár

io C

ases

200

3

17


FY303 Posicionador

Baixo consumo de arSensor de posição sem contato mecânico(HALL)Compatível com válvula rotativa ou linearBloco funcional de saída analógica(AO)Ajuste Local configurávelAuto calibraçãoCurvas de caracterização: Quick Open, Equal Percent, TableAuto Diagnose(Travel Limit, Strokes, reversals, temperature, etc..)O FY303 produz uma pressão de saída requerida para posicionar uma válvula de acordo com a entrada recebida da rede PROFIBUS PAOpção com Hall remoto para áreas de difícil acesso, com vibração e alta temperaturaSuporte para válvulas com cursos lineares maiores que 100mm e até 1m (cilindros de dumpers, por exemplo)Profile V3.0


Sem

inár

io C

ases

200

3

18


Simatic

Manufacturing ExecutionSystems (MES)

IndustrialCommunication

Controle

IndustrySoftware

Actuator-SensorInterfaceLevel

Controller/AutomationSystem

Distributed I/0

ProcessControlSystem

Motion ControlSystem

Human-MachineInterface

DrivesTechnology

PC basedAutomation

Enterprise Resource Planning (ERP)

Ethernet

Ethernet

Totally Integrated Automation (TIA)


Sem

inár

io C

ases

200

3

19


PLC S7-400

Capaz de controlar até 10 redesProfibus Interface Profibus-DP mestreincorporadaCapacidade de até 65.000 pontosde I/O


Sem

inár

io C

ases

200

3

20


Sistema de I/O DistribuídoET 200 M

Alta diversidade de módulos de I/O digital (entradas em 24 Vdc, 110/220 Vac, saídasem 24 Vdc, 110/220 Vac, saídas a relé)Alta diversidade de módulos de I/O analógico (entradas em 0-10 Vdc, 4-20 mA, RTD, termopares, HART e saídas em0-10 Vdc e 4-20 mA)Funcionamento como Profibus-DP Slave a 12 Mbit/sFunções de diagnóstico incorporadasnos módulos de I/OPossibilidade de ser configurado paratroca à quente e para redundância de rede Profibus-DP


Sem

inár

io C

ases

200

3

21


DP / PA Link

Interliga os segmentos em Profibus-DP (até 12MBit/s com os segmentos em Profibus-PA (31,25 Kbit/s)Capaz de conectar até 31 instrumentosCapaz de gerar até 5 segmentos Profibus-PACapaz de suportar um consumo de 110 mA (áreaEx) ou 400 mA (área não Ex) por segmentoFornece energia e comunicação para osinstrumentos Profibus-PAPode ser configurado para trabalho em redesProfibus redundantes


Sem

inár

io C

ases

200

3

22


DP / AS-i Link

Comporta-se como um Profibus-DP slave (até12 MBit/s) e como um mestre da rede AS-iControla até 62 módulos escravos AS-iDiagnóstico frontal dos nós da rede AS-i ematividadeFornece energia e comunicação para osdispositivos de I/O da rede AS-i


Sem

inár

io C

ases

200

3

23


Simatic Manager• Ferramenta para o PLC e as Redes• Configuração Gráfica• Configuração das redes Profibus• Configuração de Hardware do PLC • Programação das malhas PID• Programação dos intertravamentos• Diagnóstico de falhas de rede• Diagnóstico de falha dos módulos de

I/O (curto-circuto, fio partido, etc)• Ajuste via software dos módulos de I/O


Sem

inár

io C

ases

200

3

24


Simatic PDM

Gerenciador de instrumentosProfibus e HARTParametrização remota dos instrumentos

• Documentação dos ajustes de instrumentos (GMP, FDA,ISO 9000)

• Diagnose de instrumentos durante a ocorrência de falhas / Diagnose preventiva

• Calibração e outras funções de configuração de instrumentaçãoLocalização dos instrumentos na rede Profibus-PA


Sem

inár

io C

ases

200

3

25


Fotos do sistemaPainel com remotas de I/O ET 200 M


Sem

inár

io C

ases

200

3

26




Sem

inár

io C

ases

200

3

27


Fotos do sistemaPainel com PLC S7 416-2 DP e DP/ASi Links


Sem

inár

io C

ases

200

3

28




Sem

inár

io C

ases

200

3

29


Fotos do sistemaCCMs – Vista Geral


Sem

inár

io C

ases

200

3

30


Fotos do sistemaEstações de Supervisão e Operação


Sem

inár

io C

ases

200

3

31


Fotos do sistemaPainel com DP/AS-i Link + fonte AS-i


Sem

inár

io C

ases

200

3

32


Fotos do sistemaMódulos de I/O digital AS-i no campo


Sem

inár

io C

ases

200

3

33


Fotos do sistemaPainel com módulos de I/O digitais AS-i


Sem

inár

io C

ases

200

3

34


Fotos do sistemaMódulos de I/O AS-i para válvulas on-off


Sem

inár

io C

ases

200

3

35


Fotos do sistemaInstrumento Profibus-PA no campo


Sem

inár

io C

ases

200

3

36


Fotos do sistemaInstrumento Profibus-PA no campo


Sem

inár

io C

ases

200

3

37


Fotos do sistemaInstrumentos Profibus-PA no campo + derivação


Sem

inár

io C

ases

200

3

38


Fotos do sistemaInstrumentos Profibus-PA no campo + derivação


Sem

inár

io C

ases

200

3

39


Fotos do sistemaInstrumentos Profibus-PA no campo


Sem

inár

io C

ases

200

3

40




Sem

inár

io C

ases

200

3

41




Sem

inár

io C

ases

200

3

42


Fotos do sistemaVálvulas com acionamento e feedback AS-i


Sem

inár

io C

ases

200

3

43


Fotos do sistemaVálvulas com acionamento e feedback AS-i


Sem

inár

io C

ases

200

3

44




Sem

inár

io C

ases

200

3

45




Sem

inár

io C

ases

200

3

46




Sem

inár

io C

ases

200

3

47




Sem

inár

io C

ases

200

3

48


Histórico da SHW com Profibus

1.Fábrica de Óleo 2000TPD de Soja – COAMO – Paranaguá / PR em 1998 (projeto pioneiro na área de Extração de Óleo Vegetal).

2. Fábrica de Ração 30TPH – COMIGO – Rio Verde / GO em 2000

3.Refinaria Óleo de Soja - COCAMAR – Maringá / PR em 2001

4.Refinaria Multi Óleos - COCAMAR – Maringá / PR em 2001

5.Hidrogenação 30TPH – BUNGE – Jaguaré / SP [em fase de start up] em 2003

6.Hidrogenação 15TPH – BUNGE – Jaguaré / SP [em fase de instalação] em 2003

7.Hidrogenação 15TPH – BUNGE – Jaguaré / SP [em fase de instalação] em 2003

8.Refinaria 600 TPD – COINBRA – Ponta Grossa / PR [em fase de instalação] em 2003

9.Refinaria 600 TPD – COINBRA – Alto Araguaia / GO [em fase de instalação] em 2003


Sem

inár

io C

ases

200

3

49


Visão da SHWQuais os benefícios e vantagens da rede PROFIBUS-PA para o integrador ?

Facilidades de:

1. Engenharia

2. Instalação

3. Comissionamento

4. Start up

5. Manutenção

6. Ampliação


Sem

inár

io C

ases

200

3

50


Visão da SHW

Qual o nível de satisfação de seus clientes que atualmente possuem esteprotocolo, comparando com o sistema convencional?

A Satisfação é evidenciada pela adoção da Solução em Profibus como padrãopara os novos projetos como por exemplo:

· COAMO: nas plantas de Margarina, Hidrogenação, nova fábrica de Óleo e emduas Caldeiras.

· COMIGO: na nova fábrica de Óleo e na Caldeira.


Sem

inár

io C

ases

200

3

51


Visão da SHWPor que optaram por PROFIBUS-PA e não Fieldbus Foundation ?

• Por ser uma solução consistente para aplicação em área de risco.

• Pela ampla linha de fornecedores de instrumentos.

A quantidade de fabricantes de instrumentação para PROFIBUS-PA é um fator decisivo ?

• Sim, como já citado.


Sem

inár

io C

ases

200

3

52


Visão do Usuário

• O sistema é muito bom e estável.

• É de simples manuseio e requer pouco treinamento.

• Fácil manutenção e rápida assistência técnica dosfornecedores.

• Ao se ter algum problema em algum equipamento, a substituição é feita pelo próprio eletricista ou instrumentista que faz o endereçamento e coloca a malha para operar.Éconsiderado pelo pessoal da manutenção, um sistema muito fácil de se trabalhar.


Sem

inár

io C

ases

200

3

53


Visão do Usuário

• O startup e configuração dos equipamento de vários fabricantes foram muito rápidos e o mais demorado foi sintonizar as malhas de controle.

• Quanto às dificuldades foram com os softwares de configuração que atéentão eram muito pouco conhecidos, mas com todo suporte necessário,conseguiu-se com muito sucesso e em tempo hábil, retomar a produçãoem doze dias, na primeira planta (a refinaria de óleo de soja) e quinze diasa refinaria de óleos especiais e ainda uma planta de winterização, com capacidade para oitenta toneladas dia.

• É muito fácil de se trabalhar com o PDM e os equipamentos Smar.

• É tão grande a satisfação com o sistema que uma nova fábrica deMaionese foi inaugurada em fevereiro de 2003 com a tecnologia PROFIBUS.


Sem

inár

io C

ases

200

3

54


FIM

[email protected]@smar.com.brwww.smar.com.br(016)3946-3599

[email protected]@siemens.comwww.siemens.com.br(011) 3833-4430

José Câ[email protected]

Hugo D. [email protected]

Documents

Estudo de caso COCAMAR - smar.com · Configuração (STEP 7) e Supervisão do sistema (Estações iFix redundantes). • As taxas de comunicação dos barramentos em Profibus-DP é