Evolução dos Sistemas de Automação

Jair Jonko Araujo (jonko@cefetrs.tche.br)

Sistema de Automação Industrial

Planta Industrial

(Processo Técnico

Recursos(Matéria, energia e informação)

atuação

medidas

Produtos(Matéria, energia e informação)

Sistema de Automação Industrial

Sistema de Automação Industrial

Transmissor e Amplificador

Condicionador e Transmissor

Processamento

(Controle e

Intertravamento)

Atuador

Sensor

Grandezas Manipuláveis(Pressão, Vazão, etc.)

Histórico: Instrumentos e Controladores Pneumáticos

• Processamento Distribuído– Extratores de Raiz quadrada, multiplicadores, ...

• Alta Confiabilidade e Robustez

• Desvantagens:– Baixa flexibilidade: dispositivos específicos para

cada função matemática– Custo alto: manutenção, ampliação, ...

Histórico: Instrumentos e Controladores Pneumáticos

• Processamento Distribuído– Extratores de Raiz quadrada, multiplicadores, ...

• Alta Confiabilidade e Robustez

• Desvantagens:– Baixa flexibilidade: dispositivos específicos para

cada função matemática– Custo alto: manutenção, ampliação, ...

Sistema de Automação IndustrialSistemas Computacionais

Amplificador

Condicionador de Sinais

Processamento

(Controle e

Intertravamento)

Atuador

Sensor

Conversor D/A

Converso A/D

Histórico: Arquitetura Centralizada

Controle Centralizado

Controle Centralizado

• Vantagem– Consistência dos Dados

• Desvantagens:– Alto Custo de Cabeamentos;– Disponibilidade do Sistema = Disponibilidade do

Computador Central;– Dificulta ampliações do Sistema

Sistemas Digitais de Controle Distribuído

Sistemas Digitais de Controle Distribuído

• Redução dos Custos com fiação, instalação e manutenção;

• Distribuição do Controle;

• Comunicação entre unidades de controle via protocolos proprietários;

• Comunicação sensores / atuadores e unidades de controle via protocolo analógico (4 a 20mA) e transmissão de apenas uma variável medida.

Fieldbus – Barramento de Campo

?

Definição de FieldBus

• “é um barramento de dados digitais, serial, bidirecional para a comunicação com o nível mais baixo de controle industrial e dispositivos de instrumentação” (Lucia Franco);

• Fieldbus = barramento de chão de Fábrica.

Fieldbus Foundation Fieldbus

Dois Tipos de Fieldbus

• Sensores e Atuadores com capacidade de comunicação via barramento digital (execução de protocolo) = E/S distribuída

• Sensores e Atuadores com capacidade de processamento local = Unidades Autônomas ou instrumentos “inteligentes”

Dispositivos “inteligentes”(Smart Devices)

Resumo da Evolução dos Sist. de Aut.

Constatação

Os avanços tecnológicos nas áreas de eletrônica (microeletrônica – sistemas microprocessados) e software tem permitidos o desenvolvimento de Sistemas Computacionais com elevada capacidade de processamento, pequenas dimensões, baixo consumo, custos “reduzidos”, etc.

Pirâmide de Automação

Pirâmide de Automação

Chão de Fábrica

Controle

Supervisório

Gestão Industrial

ERP

FieldBus

Databus

Devicebus

Sensorbus

Tipos de Processamento

• Controle• Monitoração• Supervisão• Visualização• Simulação• Diagnose de Fallhas• Alarmes

Tempos de Resposta

Sistema de Automação (multinível)

Integração Vertical de Sist. de Aut.

Integração Horizontal de Sist. de Aut.

Integração Horizontal ao longo da linha de Produção

Base para uma

integração vertical

Fácil Expansão

Motivação para Integração

Aumento da Produtividade

• Usuários:– Integração Horizontal e vertical– Facilidade de Expansão

• Fabricantes, Fornecedores:– Aumento da modularidade

Necessidades dos Usuários• Abertura:

– Padrões aceitos globalmente;– Produtos disponíveis

• Integração:– Integração vertical incluindo todos os níveis (do

escritório ao chão de fábrica)

• Proteção dos investimentos– Estruturas existentes devem ser preservadas e

integradas

Benefícios aos Usuários

• Aumento da Produtividade

• Redução dos Custos durante a configuração e operação de máquinas e equipamentos

• Acesso global a informações (coerência)

• Redução dos erros

• Agilidade para responder às mudanças

Integração

Uso do Computador em todos os níveis

Comunicação Aberta e Transparente

Aberta: conseguida através de padrões estabelecidos no

mercado

Comunicação Aberta e Transparente

Transparente: acesso aos dados onde ele estiverem disponíveis

Dificuldades de Integração

Sistemas Informatizados para

Gestão (ERP)

Sistemas de Automação (CLP, SDCD, SCADA, etc.)

E a Integração? (Qual a dificuldade)

Dificuldades de Integração

A dificuldade maior éCultural