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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Instalação e Administração do Sistema PI na Unidade Multipropósito de FCC Monografia submetida à Universidade Federal de Santa Catarina como requisito para a aprovação da disciplina: DAS 5511 Projeto de Fim de Curso Alex Scheuer Florianópolis, Agosto de 2004

Instalação e Administração do Sistema PI na Unidade Multipropósito de … · 2009-10-20 · se disponível no escritório, ou em qualquer outro lugar da planta, informações

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Instalação e Administração do Sistema PI na

Unidade Multipropósito de FCC

Monografia submetida à Universidade Federal de Santa Catarina como requisito

para a aprovação da disciplina:

DAS 5511 Projeto de Fim de Curso

Alex Scheuer

Florianópolis, Agosto de 2004

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Instalação e Administração do Sistema PI na Unidade Multipropóstito de FCC

Alex Scheuer

Esta monografia foi julgada no contexto da disciplina DAS 5511: Projeto de Fim de Curso

e aprovada na sua forma final pelo Curso de Engenharia de Controle e Automação Industrial

Banca Examinadora:

Alberto Jamhour, Eng. Orientador Empresa

Daniel Juan Pagano, Dr. Orientador do Curso

Prof. Augusto Humberto Bruciapaglia Responsável pela disciplina

Prof. Carlos Barros Montez, Avaliador

Yoso Nakamura Junior, Debatedor

Tiago Villaça Vianna Ferreira, Debatedor

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Agradecimentos

Aos colegas Casavechia, Franci, Luciana, Patrícia e Villela por criarem um

ambiente de trabalho saudável e motivador.

Em especial, a Alberto Jamhour pela oportunidade e sabedoria na condução

dos trabalhos, sempre propondo desafios e estimulando-me a buscar as melhores

soluções.

À Samia Kamal Genena, que “abriu as portas” da SIX para os estudantes de

Engenharia de Controle e Automação Industrial da UFSC, possibilitando a

viabilização deste estágio e futuramente de muitos outros.

À Universidade Federal de Santa Catarina e aos professores do

Departamento de Automação e Sistemas, em especial ao professor e orientador

Daniel Juan Pagano por sua dedicação e orientação neste trabalho e em outros.

Ao apoio financeiro da Agência Nacional do Petróleo (ANP) por meio do

Programa de Recursos Humanos para o Setor de Petróleo e Gás – PRH-ANP/MCT

Nº34.

Por fim, agradeço a todos que contribuíram direta ou indiretamente para

concretização deste trabalho.

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Resumo

Esta monografia documenta o Projeto de Fim de Curso realizado durante o

período de estágio na PETROBRAS/UN-SIX. O foco do trabalho foi a instalação,

configuração e administração do sistema PI para Unidade de Craqueamento

Catalítico Fluido (U-144).

O sistema PI (Plant Information) corresponde a um conjunto de módulos de

software servidor/cliente responsável pela coleta, armazenamento e exibição de

dados de um processo.

Na U-144, este sistema não era utilizado como ferramenta confiável para o

armazenamento de dados devido a dois fatores principais: primeiro, a interface

utilizada na coleta de dados apresentava problemas, não operando continuamente;

segundo, a U-144 utilizava o mesmo servidor PI do Módulo Indsutrial de

Processamento de Xisto (U-230), não se tendo acesso direto ao sistema para que

fossem realizadas configurações customizadas segundo às necessidades da U-144.

Assim, durante o período de estágio foi realizada a instalação do PI em um

novo servidor, além de realização de configurações específicas e resolução dos

problemas da interface de coleta de dados, que passou a funcionar continuamente.

Foram realizadas ainda atividades sobre o sistema ABB Process Portal,

responsável pela interface com o Sistema Digital de Controle Distribuído (SDCD)

que controla a U-144. Este sistema era utilizado como ferramenta usual de

armazenamento de dados históricos, porém, devido à instalação e configurações

inadequadas, não atendia às necessidades da U-144, levando a busca de meios

alternativos de obtenção de dados confiáveis, neste caso, o sistema PI.

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Abstract

This monograph documents the End Course Project accomplished during the

training period at PETROBRAS/UN-SIX. The work focus was the installation,

configuration and administration of the Plant Information System (PI System) for

Fluid Catalytic Cracking Unit (U-144).

The PI System corresponds to a software server/client modules set

responsible by the data collection, storage and exhibition of a process.

In the U-144, this system was not used as reliable tool for data storage due to

two main factors: first, the interface used in the data collection had problems, not

operating continually; second, the U-144 used the same PI server of the Shale

Processing Industrial Module (U-230), not having itself direct access to the system

so that could be accomplished cost configurations according to the U-144 needs.

This way, during the training period was accomplished the PI installation in a

new server, besides accomplishment of specific configurations and problems

resolution of the data collection interface, which proceeded working continually.

It was still accomplished some activities on the ABB Process "Portal",

responsible for the interface with the Digital Control System (DCS) which controls the

U-144. This system was used as frequent tool of historical data storage, however,

due to the installation and inadequate configurations, it did not attend to the U-144

needs, taking this way to search alternative forms to obtain reliable data and, in this

case, the PI System.

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Sumário

Agradecimentos................................................................................................. i

Resumo ............................................................................................................ ii

Abstract ........................................................................................................... iii

Sumário ........................................................................................................... iv

Capítulo 1: Introdução ......................................................................................1

Capítulo 2: PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S.A. ........................................3

2.1: Áreas de atuação...................................................................................4

2.1.1: Abastecimento.................................................................................5

2.1.2: Exploração e Produção ...................................................................5

2.1.3: Gás e Energia .................................................................................5

2.1.4: Internacional....................................................................................6

2.2: PETROBRAS em números....................................................................6

2.3: Unidade de Industrialização do Xisto.....................................................7

2.4: O Processo PETROSIX .........................................................................8

2.4.1: Processamento de pneus................................................................8

2.5: Gerência de Pesquisa (GEPES)............................................................9

2.5.1: Unidade Multipropósito de FCC (U-144) .......................................10

2.5.2: Unidade de Nebulizadores de FCC...............................................11

2.5.3: Unidade a Frio de Ciclones ...........................................................11

2.5.4: Unidade de Recirculação de Catalisador ......................................11

2.5.5: Unidade de Destilação ..................................................................11

2.5.6: Unidade de Hidroconversão de Resíduos (U-104)........................12

2.5.7: Unidade de Desasfaltação (U-2325) .............................................12

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2.5.8: Unidade de Pneus.........................................................................12

2.5.9: Unidade de Tratamento e Misturas ...............................................13

2.5.10: Laboratório ..................................................................................13

2.5.11: Laboratório de Medição de Partículas a Laser............................13

2.5.12: Laboratório de Combustão..........................................................14

2.5.13: Unidade de Tratamento Ácido de Gasóleo/Bancada de

Tratamento de Emulsões...................................................................................14

2.6: Craqueamento Catalítico Fluido...........................................................14

2.7: Unidade Multipropósito de FCC (U-144)..............................................15

2.7.1: Descrição geral da U-144..............................................................16

Capítulo 3: O Sistema PI ................................................................................18

3.1: PI UDS .................................................................................................18

3.2: PI Network Manager ............................................................................20

3.3: PI-API...................................................................................................20

3.4: Aplicativos clientes...............................................................................21

3.4.1: PI-ProcessBook.............................................................................22

3.4.2: PI-DataLink....................................................................................22

3.4.3: PI-ActiveView ................................................................................23

3.5: Fluxo de dados ....................................................................................23

3.5.1: Configuração dos pontos ..............................................................24

3.5.2: Snapshot .......................................................................................25

3.5.3: Teste de Exceção..........................................................................26

3.5.4: Compressão de dados ..................................................................27

3.6: Tags.....................................................................................................29

3.7: Interfaces para outros sistemas...........................................................30

3.7.1: Interface semAPI...........................................................................32

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3.7.2: Seqüência de Ações da Interface .................................................34

Capítulo 4: Sistema de Controle Distribuído (SDCD) .....................................36

4.1: SDCD Bailey INFI 90 ...........................................................................37

4.1.1: ABB Process Portal .......................................................................39

Capítulo 5: Tarefas Desenvolvidas.................................................................41

5.1: Instalação e configuração do servidor PI .............................................41

5.1.1: Instalação do servidor PI em uma nova máquina .........................41

5.1.2: Configurações pós-instalação .......................................................43

5.1.3: Criação de um sistema de backup ................................................44

5.1.4: Atualização e configuração de tags...............................................46

5.1.5: Construção e atualização de telas de processo............................48

5.2: Resolução de problemas de hardware no computador interface.........49

5.3: Reinstalação do sistema Process Portal..............................................50

5.3.1: Configuração de tags no PI para realização de testes..................57

Capítulo 6: Conclusões e Perspectivas ..........................................................62

Bibliografia:.....................................................................................................64

Anexo A: Arquitetura SDCD Bailey INFI 90.............................................65

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Índice de Figuras

Figura 1: Vista aérea da SIX .......................................................................................7

Figura 2: Processo PETROSIX com pneus ................................................................9

Figura 3: Unidade multipropósito de FCC .................................................................17

Figura 4: PI UDS com seus subsistemas, clientes e nós de coleta de dados...........19

Figura 5: Máquina Cliente com PI-API ......................................................................21

Figura 6: Nós de rede com aplicativos cliente...........................................................22

Figura 7: Fluxo de dados...........................................................................................23

Figura 8: Fluxo de dados nos testes de exceção e compressão ..............................24

Figura 9: Exemplo do processo de filtragem dos dados ...........................................24

Figura 10: Arquitetura do sistema PI na U-144 .........................................................25

Figura 11: Funcionamento do Exception Report .......................................................27

Figura 12: Método de compressão............................................................................28

Figura 13: Interface como intermediadora na coleta de dados .................................31

Figura 14: Sistema PI com arquitetura distribuída para coleta de dados..................32

Figura 15: Interface entre o SDCD (DCS) INFI 90 e o servidor PI utilizando Bailey

semAPI ..............................................................................................................32

Figura 16: Conexão entre computador interface e o SDCD através do cartão INICI03

...........................................................................................................................33

Figura 17: Conexão entre o computador interface e o SDCD ABB/Bailey INFI 90 ...34

Figura 18: Uma das telas de processo da U-144 no Process Portal.........................40

Figura 19: Planilha utilizada para inserção e atualização de tags.............................47

Figura 20: Exemplo de tela de processo do PI-ProcessBook ...................................49

Figura 21 – Janela de configuração dos parâmetros de compressão.......................52

Figura 22 – Arquitetura original do Process Portal....................................................53

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Figura 23 – Nova arquitetura do sistema Process Portal ..........................................54

Figura 24: Leitura do painel no momento de início do teste .....................................55

Figura 25: Leitura do painel após uma hora de teste................................................56

Figura 26: Valores obtidos do Historian Server.........................................................56

Figura 27: Evolução de um mesma tag com seus parâmetros de compressão e

exceção originais e desabilitados.......................................................................58

Figura 28: Planilha para recuperação de dados de testes........................................60

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Capítulo 1: Introdução

Esta monografia documenta o Projeto de Fim de Curso realizado durante o

período de estágio na PETROBRAS/UN-SIX. O tema principal deste trabalho foi a

instalação, configuração e administração do sistema PI (Plant Information) para a

unidade multipropósito de FCC (U-144). Houve ainda a realização de trabalhos

relacionados ao Sistema Digital de Controle Distribuído (SDCD) desta mesma

unidade, cujo funcionamento irregular prejudicava o andamento e execução de

tarefas.

O sistema PI constitui-se num conjunto de módulos de software responsável

pela coleta, armazenamento e exibição de dados de processos. Através deste, tem-

se disponível no escritório, ou em qualquer outro lugar da planta, informações em

tempo real sobre a evolução das variáveis de um processo. Operadores,

engenheiros, gerentes e demais interessados podem utilizar as aplicações clientes

para visualizar os dados armazenados no servidor PI.

Assim, sendo o sistema PI uma ferramenta desenvolvida para automatizar

totalmente a coleta, armazenamento e apresentação de informações de um

processo, este Projeto de Fim de Curso está completamente inserido no contexto do

curso de Engenharia de Controle e Automação Industrial.

O principais objetivos durante a realização deste trabalho foram instalar o

servidor PI em uma nova máquina, adquirida especialmente para este fim, executar

configurações adequando-o à necessidade da U-144 e por fim, torná-lo robusto de

modo que pudesse ser utilizado como fonte confiável de dados.

Por ser uma unidade de pesquisa, a U-144 tem seu funcionamento baseado

na realização de testes e análise dos dados gerados. Porém, a não confiança nos

dados armazenados no servidor de dados históricos do SDCD levou a busca por

novos meios de obtenção de dados confiáveis, seja através de configurações sobre

o próprio SDCD, seja através de adequação do sistema PI para este fim.

No decorrer do texto, será possível acompanhar as etapas realizadas no

desenvolvimento deste trabalho. Primeiramente, no segundo capítulo, tem-se uma

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breve apresentação da PETROBRAS, contemplando relatos sobre sua história,

áreas de atuação e principais números. Neste mesmo capítulo é também

apresentada a UN-SIX, a gerência de pesquisa e a unidade multipropósito de FCC.

No terceiro capítulo é descrito o sistema PI, sua arquitetura e modo de

funcionamento, além de apresentados os diversos módulos que o integram.

Descreve-se ainda a interface utilizada na coleta de dados do SDCD.

No quarto capítulo é apresentado o SDCD ABB/Bailey INFI 90, utilizado no

controle da U-144, além de sua interface de operação (ABB OperateIT Process

Portal).

No quinto capítulo são resumidas as principais atividades executadas durante

o período de estágio, descrevendo-se os passos na instalação do sistema PI, as

configurações realizadas, os trabalhos executados sobre o SDCD, além de

descrição dos problemas encontrados e as soluções propostas.

Por fim, no sexto e último capítulo são discutidos os resultados obtidos,

conclusões e as perspectivas de desenvolvimentos futuros.

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Capítulo 2: PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S.A.

Em outubro de 1953, através da Lei 2.004, a PETROBRAS era criada para

executar as atividades do setor de petróleo no Brasil em nome da União. A Petróleo

Brasileiro S.A. iniciou suas atividades com o acervo recebido do antigo Conselho

Nacional do Petróleo (CNP):

• Campos de petróleo com capacidade para produzir 2.700 barris por dia

(bpd);

• Bens da Comissão de Industrialização do Xisto Betuminoso;

• Refinaria de Mataripe (BA), processando 5.000 bpd;

• Refinaria em fase de montagem, em Cubatão (SP);

• Vinte petroleiros com capacidade para transportar 221.295 toneladas;

• Reservas recuperáveis de 15 milhões de barris;

• Consumo de derivados de 137.000 bpd;

• Fábrica de fertilizantes em construção (Cubatão - SP).

Ao longo de quatro décadas, a PETROBRAS tornou-se líder em distribuição

de derivados no país, colocando-se entre as vinte maiores empresas petrolíferas na

avaliação internacional.

Em 1997, o Brasil ingressou no seleto grupo dos dezesseis países que

produzem mais de 1 milhão de barris de óleo por dia. E nesse mesmo ano, foi

criada a Lei n º 9.478, que abre as atividades da indústria petrolífera à iniciativa

privada.

Com a lei, foram criados a Agência Nacional do Petróleo (ANP), encarregada

de regular, contratar e fiscalizar as atividades do setor, e o Conselho Nacional de

Política Energética, um órgão formulador da política pública de energia.

Em sintonia com a mudança do cenário, a PETROBRAS seguiu preparada

para a livre competição, ampliando novas perspectivas de negócios e tendo maior

autonomia empresarial.

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Atualmente, a PETROBRAS conta com noventa e três plataformas de

produção, mais de dez refinarias, quase dezesseis mil quilômetros em dutos e mais

de sete mil postos de combustíveis, marcando sua forte presença no Brasil.

A PETROBRAS foi a pioneira na indústria do petróleo no Brasil, e por isso

enfrentou dificuldades pela falta de infra-estrutura e de tecnologias adequadas. Nos

anos 50 e 60, com o início das atividades no setor de petróleo no país, a empresa

precisou construir suas primeiras refinarias. A indústria nacional era, até então,

acanhada, e a PETROBRAS contribuiu, assim, para estimular seu crescimento.

Naquela época, com a necessidade de dotar o Brasil de uma infra-estrutura

adequada, o governo brasileiro optou pela substituição de importações e pelo

incentivo à instalação de empresas estrangeiras no Brasil.

No início da década de 80 este modelo foi substituído na PETROBRAS pelo

Sistema de Nacionalização. Além da substituição da importação de itens prioritários,

este sistema passou a buscar fornecedores alternativos e uma maior autonomia de

decisão da empresa nos aspectos tecnológicos e industriais.

A demanda por materiais altamente sofisticados era crescente,

principalmente pela necessidade de viabilizar a extração do óleo e do gás em águas

cada vez mais profundas, situação em que, muitas vezes, não havia no mundo

tecnologias disponíveis para esse propósito.

No final da mesma década, com a legislação que previa a modernização e o

aumento da competitividade do parque industrial no Brasil, foram criados

mecanismos de estímulo ao desenvolvimento tecnológico. O mercado interno a esta

altura já atendia a 94% das necessidades da PETROBRAS.

2.1: Áreas de atuação

A PETROBRAS atua em várias áreas do setor de energia. Desde a

exploração de gás e petróleo até a distribuição, passando pelo refino e

abastecimento. As atividades da companhia estão divididas em: Exploração e

Produção, Gás e Energia, Abastecimento, e Internacional.

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2.1.1: Abastecimento

A PETROBRAS abastece quase toda a demanda do mercado brasileiro por

derivados de petróleo – cerca de 1,7 milhões de barris/dia – mercado esse

composto por 140 milhões de consumidores.

Além do objetivo de aumentar sua capacidade de produção, de modo a

atender a crescente demanda por derivados, a PETROBRAS precisa enfrentar outro

desafio: adaptar suas refinarias de modo a aumentar a taxa de conversão de

diferentes tipos de óleo, dentro da já existente estrutura de processamento,

eliminando, assim, a dependência da importação.

De acordo com a Petroleum Intelligence Weekly, a PETROBRAS é a nona

maior companhia no setor downstream (refino), transporte e comercialização. O

termo downstream, na PETROBRAS, está ligado à boa parte da estrutura

operacional da companhia: suas refinarias, fábricas de fertilizantes, bases, dutos,

terminais e navios.

2.1.2: Exploração e Produção

O órgão de Exploração e Produção (E&P) da PETROBRAS é responsável

pela pesquisa, localização, identificação, desenvolvimento, produção e incorporação

de reservas de óleo e gás natural dentro do território nacional.

Impulsionado pelo fato de grande parte das reservas brasileiras se

encontrarem em bacias marítimas a grandes profundidades, o E&P, em parceria

com outras áreas da Companhia, tem alçado a PETROBRAS à excelência mundial

em desenvolvimento e aplicação de tecnologia de exploração e produção em águas

profundas. Esse esforço foi reconhecido internacionalmente através do recebimento,

pela segunda vez, no ano 2001, do prêmio mais importante da indústria mundial de

petróleo, o Distinguished Achievement Award, oferecido na Offshore Technology

Conference (OTC).

2.1.3: Gás e Energia

A área de negócios de Gás & Energia é responsável pela comercialização do

gás natural nacional e importado e pela implantação de projetos, em parceria com o

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setor privado, que irão garantir a oferta deste combustível em todo o país. Elevar a

participação do gás natural na matriz energética do país dos atuais 3% para 10%

até 2005 é um dos principais objetivos da companhia. Para isso, a PETROBRAS

dedica esforço permanente junto às distribuidoras de gás e seus clientes, buscando

alternativas técnicas e econômicas que ampliem o uso do gás nos segmentos

industriais, automotivos, na geração e co-geração de energia.

2.1.4: Internacional

A PETROBRAS desenvolve diversas atividades no exterior e mantém uma

consistente atividade internacional, tal como: compra e venda de petróleo,

tecnologias, equipamentos, materiais e serviços; acompanhamento do

desenvolvimento da economia americana e européia; operação financeira com

bancos e bolsa de valores; recrutamento de pessoal especializado; afretamento de

navios; apoio em eventos internacionais, entre outros.

Além disso, a Companhia está associada às maiores empresas de petróleo

do mundo, fazendo-se presente em Angola, Argentina, Bolívia, Colômbia,

Casaquistão, Estados Unidos, Guiné Equatorial, Nigéria e Trinidad & Tobago.

2.2: PETROBRAS em números

Abaixo são apresentados dados na áreas de exploração, produção,

abastecimento, entre outras. Dados referentes ao ano de 2003:

Receitas Líquidas (em bilhões de R$): R$ 95,743

Lucro Líquido (em bilhões de R$): R$ 17,795

Investimentos (em bilhões de R$): R$ 18,485

Acionistas: 131.577

Exploração: 35 sondas de perfuração (22 marítimas)

Reservas (Critério SEC): 11,6 bilhões de barris de óleo e gás equivalente (boe)

Poços Produtores: 15.834 (838 marítimos)

Plataformas de Produção: 98 (68 fixas; 30 flutuantes)

Produção Diária: 1,701 milhão bpd de óleo e LGN, 53 milhões de m3 de gás natural

Refinarias: 16

Rendimento das Refinarias: 1,709 milhão barris por dia - bpd

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Dutos: 27.120 km

Frota de Navios: 97 (54 de propriedade da PETROBRAS)

Postos: 5.074 Ativos (612 próprios)

Fertilizantes: 5 Fábricas, 2.141 toneladas métricas de amônia e 2.437 toneladas

métricas de uréia

2.3: Unidade de Industrialização do Xisto

A Superintendência da Industrialização do Xisto (SIX) foi constituída em 1º de

junho de 1954, com a missão de estudar as potencialidades do xisto betuminoso e a

viabilidade econômica de sua transformação industrial.

Ela incorporou o acervo da extinta Comissão de Industrialização do Xisto

Betuminoso (CIXB), órgão do Governo Federal que tinha sido repassado à

PETROBRAS no momento de sua criação em 3 de outubro de 1953.

A sede está localizada no município de São Mateus do Sul, no Paraná, a 140

quilômetros de Curitiba, onde também se encontram a área de mineração e a

unidade industrial. A Figura 1 apresenta uma vista aérea do complexo industrial de

São Mateus do Sul.

Figura 1: Vista aérea da SIX

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Em função da capacidade tecnológica desenvolvida no aproveitamento do

xisto, a PETROBRAS optou por transformar a Unidade de Industrialização do Xisto

também num centro avançado de pesquisa na área de refino. O Parque Tecnológico

da SIX é um conjunto de onze plantas protótipo, destinadas a desenvolver

tecnologias na área de refino, podendo executar trabalhos de pesquisa e

desenvolvimento na área de energia de modo geral.

Atualmente, em estrita colaboração com o Centro de Pesquisas da Petrobras

(CENPES), estas plantas participam em dezesseis projetos prioritários dos

Programas de Tecnologia e Meio Ambiente da PETROBRAS, com ênfase no

processamento de petróleo nacional, principalmente Marlim. Poucas empresas de

petróleo possuem um conjunto de plantas protótipo similar a este, que é o maior

parque desta natureza na América Latina e um dos maiores do mundo.

O Parque Tecnológico tem por objetivo desenvolver os principais

equipamentos das plantas industriais, testando-os em escala protótipo, reduzindo

assim a margem de incerteza na sua implementação, proporcionando maior

segurança no scale-up. E ainda, desenvolver tecnologias, novas e existentes, nas

áreas de refino, petróleo, energia e tratamento de efluentes da produção industrial.

2.4: O Processo PETROSIX

A principal característica da tecnologia desenvolvida pela PETROBRAS é a

simplicidade operacional. Depois de minerado a céu aberto, o xisto vai para um

britador, que reduz as pedras a tamanhos que variam de 6 a 70 milímetros. Então,

estas pedras são levadas a uma retorta, onde são pirolisadas (cozidas) a uma

temperatura de aproximadamente 500 ºC, liberando-se a matéria orgânica nelas

contida sob a forma de óleo e gás.

2.4.1: Processamento de pneus

A SIX recebe pneus da região do Paraná, Santa Catarina, São Paulo e Rio de

Janeiro e está processando 48 toneladas do material por dia, utilizando apenas 12%

da sua capacidade de processamento que é de 400 toneladas por dia. Essa baixa

capacidade se deve ao fato da legislação, que torna obrigatória a reciclagem de

pneus velhos, ser muito recente. Atualmente a capacidade de processamento da

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SIX é de 140 mil toneladas por ano, que corresponde a 27 milhões de pneus de

automóveis.

Um dos grandes benefícios que a reciclagem traz para a comunidade está

relacionado à coleta dos pneus armazenados inadequadamente. Com o acúmulo de

água, esses pneus tornam-se ambientes favoráveis à proliferação de insetos que

transmitem doenças infecciosas, como a dengue, febre amarela, filariose e malária.

Como subproduto da reciclagem dos pneus tem-se o enxofre, que é utilizado

na agricultura, indústria farmacêutica e na indústria de vulcanização. A Figura 2 ilustra

o processo PETROSIX com pneus.

Figura 2: Processo PETROSIX com pneus

2.5: Gerência de Pesquisa (GEPES)

Desde sua criação em 1954, a SIX vem atuando como um centro de

desenvolvimento de tecnologia, inicialmente para o aproveitamento do xisto e a

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10

partir de 1991 em outros projetos, principalmente na área de refino, trabalhando em

conjunto com o CENPES.

Com a implantação do Programa de Desenvolvimento de Tecnologias

Estratégicas de Refino (Proter), que busca compatibilizar a maior oferta de petróleos

nacionais com o aumento da demanda de combustíveis e apelo da sociedade pela

melhoria do ar e dos produtos, a SIX passa a trabalhar nas áreas de craqueamento

catalítico, desasfaltação, hidrogenação e no desenvolvimento de novas rotas para o

aproveitamento do coque e do resíduo asfáltico.

A SIX também vem desenvolvendo tecnologia na área ambiental, com a

implantação do Laboratório de Combustão (LCS), que tem a função de analisar a

emissão de gases e material particulado durante o processo de combustão.

A SIX desenvolveu e patenteou, ainda, uma tecnologia para a incineração de

resíduos oleosos. Esta alternativa apresenta as vantagens da simplicidade

operacional e queima simultânea de diversos combustíveis, aliadas ao baixo custo

de construção e manutenção. Grande parte destes projetos estão sendo

desenvolvidos em conjunto com universidades. Assim, a SIX sedia um dos maiores

esforços de desenvolvimento tecnológico do país. Apesar do processo PETROSIX

ser considerado uma das tecnologias mais avançadas para o aproveitamento do

xisto brasileiro, existem áreas onde novas tecnologias estão sendo e podem ser

desenvolvidas e incorporadas para melhorar sua competitividade em relação a

outras alternativas energéticas ou mesmo o petróleo. As principais áreas de

desenvolvimento que estão merecendo a atenção são a melhoria do balanço

energético e a valorização dos produtos do xisto.

A SIX vem realizando estudos para desenvolvimento de processos e

equipamentos, principalmente, na área de sólidos e sistemas particulados para todo

o sistema PETROBRAS. A seguir, são apresentadas as unidades e laboratórios que

constituem o parque tecnológico da SIX.

2.5.1: Unidade Multipropósito de FCC (U-144)

• Estuda o craqueamento catalítico de petróleos nacionais;

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• Testa e desenvolve equipamentos como ciclones, riser, regenerador,

resfriador de catalisador e stripper;

• Determina a influência de variáveis de processo no rendimento e na

qualidade dos produtos;

• Levanta dados de projetos de novas unidades de FCC de resíduos;

• Desenvolve equipamentos e processos;

• Testa catalisadores.

2.5.2: Unidade de Nebulizadores de FCC

• Desenvolve dispersores de carga com boa distribuição de vazão,

formando um jato em leque, com tamanho e distribuição de gotículas

controlados, alta durabilidade, facilidade de construção, baixo

consumo de fluido de atomização e baixo diferencial de pressão.

2.5.3: Unidade a Frio de Ciclones

• Avalia novas concepções e novas geometrias de ciclones;

• Avalia novas condições operacionais e desenvolve ciclones de alta

eficiência, baixa perda de carga e elevado fator operacional.

2.5.4: Unidade de Recirculação de Catalisador

• Pesquisa catalisadores para propiciar aumento da taxa média de

utilização do parque de refino;

• Pesquisa materiais e desenvolve equipamentos para unidades de alto

desempenho e refino de petróleo nacional, com ênfase na conversão

de resíduos.

2.5.5: Unidade de Destilação

• Produz cortes de gasolinas especiais de competição, especialmente

para a Fórmula 1;

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• Produz cortes de petróleo para estudo da qualidade e rendimentos dos

produtos;

• Avalia internos de torres.

2.5.6: Unidade de Hidroconversão de Resíduos (U-104)

• Desenvolve tecnologia de hidroconversão, que maximiza a produção

de diesel com qualidade, a partir do resíduo de vácuo de Petróleo

Marlim.

2.5.7: Unidade de Desasfaltação (U-2325)

• Estuda a influência das variáveis operacionais na qualidade e

rendimento dos produtos;

• Avalia o desempenho de solventes com diferentes composições;

• Realiza testes de co-processamento e outros produtos na carga de

desasfaltação;

• Faz a avaliação de internos de torres;

• Produz cortes pesados para estudos de produção de asfaltos

especiais.

2.5.8: Unidade de Pneus

• Armazena e promove a dosagem correta de pneus picados à carga de

minério. O processo PETROSIX permite a reciclagem de 140 mil

toneladas/ano, ou o equivalente a 27 milhões de pneus - 1 tonelada de

pneus rende: 532 kg de óleo, 24 kg de gás, 314 kg de carbono e 110

kg de aço, outros 20 kg são de rejeitos de borracha picada.

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2.5.9: Unidade de Tratamento e Misturas

• Reverte termicamente o concentrado nitrogenado de gasóleo gerado

na unidade de tratamento ácido de GOP, viabilizando a acidificação de

cargas para UFCCs;

• Utilizada para preparo de misturas diversas, combustíveis para queima

e testes de fornos.

2.5.10: Laboratório

O laboratório está preparado para realizar análises elementares completas,

com equipamentos de última geração, tais como:

• Espectrômetro de absorção atômica com geração de hidretos, da

Varian, modelo Aa220;

• Espectômetro por quimioluminescência e fluorescência para

determinação de nitrogênio e enxofre, da Antec, modelo NS9000;

• Analisador por infravermelho e condutividade térmica para

determinação de carbono, hidrogênio e nitrogênio, da Leco, modelo

CHN2000;

• Destilador D-86;

• Cromatógrafos para destilação simulada (D-2887 e HT750) da HP;

• Cromatógrafo para análise de PIANIO - HP 6890;

• Bancada de destilação (PEV, POT STEEL e D1150);

• Além de executar ensaios de acompanhamento de processos e

vendas da SIX, o laboratório fornece suporte a todas as plantas do

Parque Tecnológico, sendo capacitando a realizar mais de 120

trabalhos e ensaios.

2.5.11: Laboratório de Medição de Partículas a Laser

• O Parque Tecnológico conta com um laser de argônio INNOVA 70C-5,

de 5 watts, para medir o tamanho de partículas (PDPA - Phase

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Doppler Particle Analyser) e sua velocidade no interior de ciclones

(LDV - Laser Doppler Velocimeter).

2.5.12: Laboratório de Combustão

• Obtém informações a respeito da queima de diversos tipos de

combustíveis e suas emissões, inclusive particulados;

• Testa queimadores, materiais e equipamentos;

• Otimiza condições operacionais, em função do combustível e

queimador.

2.5.13: Unidade de Tratamento Ácido de Gasóleo/Bancada

de Tratamento de Emulsões

• Desenvolve o processo de remoção de nitrogênio básico de cargas de

FCC, visando aumentar a conversão e qualidade dos produtos;

• Estuda emulsões diversas e tratamentos de rejeitos industriais.

2.6: Craqueamento Catalítico Fluido

O craqueamento catalítico é um processo de refino que visa aumentar a

produção de gasolina e GLP de uma refinaria, através da conversão de cortes

pesados provenientes da destilação do petróleo (gasóleo e resíduos), em frações

mais leves. É um processo largamente utilizado em todo o mundo, uma vez que a

demanda de gasolina em vários países é superior a dos óleos combustíveis. O

craqueamento catalítico corrige a produção de gasolina e GLP, suplementando a

diferença entre a quantidade obtida diretamente do petróleo e a requerida pela

refinaria de modo a atender ao mercado.

Até 1913, toda a gasolina produzida era obtida por destilação direta do

petróleo, assim, tanto a qualidade como a quantidade dependiam unicamente do

tipo de óleo cru refinado. Como havia grande variedade de petróleos, havia também

uma grande variação no rendimento e na qualidade das gasolinas. Em média, o

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rendimento situava-se em torno de 20% em volume, para um produto com índice de

octanagem Research de 50.

A partir da segunda década do século, começaram a surgir processos

comerciais de craqueamento, objetivando suprir as necessidades da indústria

automobilística. Iniciando com o craqueamento térmico, o processo mais tarde

passou a utilizar a versão catalítica, em leitos fixo, móvel ou fluidizado,

desenvolvendo-se de forma notável esta última concepção, até atingir o estágio

onde hoje nos encontramos, onde o craqueamento catalítico fluido é praticamente

um processo imprescindível às modernas refinarias.

O FCC (Fluid Catalytic Cracking) é hoje um processo largamente difundido

em todo o mundo, devido principalmente a dois fatores. O primeiro deles consiste no

fato de contribuir eficazmente com a refinaria no sentido de ajustar sua produção às

reais necessidades do mercado consumidor local, devido à sua grande flexibilidade

operacional. O segundo fator que tornou consagrado o processo está ligado ao

aspecto econômico. Transformando frações residuais, de baixo valor comercial, em

derivados nobres de alto valor, tais como gasolina e GLP, o craqueamento catalítico

aumenta em muito os lucros da refinaria, devido à sua extraordinária rentabilidade.

2.7: Unidade Multipropósito de FCC (U-144)

Plantas multipropósitos são unidades de testes que visam reproduzir

condições operacionais reais. Estas unidades, de porte intermediário entre uma

unidade Piloto e Protótipo, buscam representar os fenômenos de um processo,

sendo adequadas para estudos de otimização de processos e equipamentos.

As principais características das unidades multipropósito são as seguintes:

• A unidade deve ser flexível para buscar condições operacionais

extremas (não convencionais);

• A unidade deve ser bem instrumentada para acompanhar com

precisão a grande maioria das variáveis do processo;

• A unidade deve permitir modificações nos equipamentos ou

instrumentação sem comprometimento financeiro ou de cronograma;

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• A unidade deve ter porte suficiente para validar um modelo (balanço

material e térmico adequado) através de testes desenvolvidos;

• A unidade deve ter a possibilidade de operar com cargas especiais.

Assim, os principais objetivos a serem alcançados por unidades

multipropósito são os seguintes:

• Aquisição de dados experimentais para desenvolvimento de

modelagem matemática e simulação do processo;

• Desenvolvimento de equipamentos e sistemas;

• Estudo de processos em novas condições operacionais, por exemplo,

alteração das vazões processadas e de catalisadores.

2.7.1: Descrição geral da U-144

A unidade de craqueamento catalítico visa o aproveitamento de certas

frações de petróleo, transformando-as em frações nobres, como GLP e Gasolina. A

unidade multipropósito estuda o comportamento do processo considerando as

variáveis:

• temperatura;

• pressão;

• catalisador;

• dispersão;

• relação catalisador/óleo;

• tempo de contato.

As principais características da planta são:

• Carga entre 60 e 300 kg/h;

• Temperatura de reação entre 460 e 580 ºC;

• Temperatura de carga entre 100 e 350 ºC;

• Pressão do reator entre 1,0 e 2,5 kgf/cm2 man;

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• Temperatura de regeneração entre 600 e 730 ºC.

A planta é monitorada por um Sistema Digital de Controle Distribuído (SDCD)

contando com inúmeros indicadores de pressão, temperatura e diferenciais de

pressão, com grandes facilidades de acompanhamento.

O “riser” apresenta quatro pontos de injeção da carga: na base, a 4, 8 e 12

metros. Isto permite variar o tempo de contato entre 0,5 e 3,0 segundos com

qualquer tipo de carga.

A Figura 3 apresenta uma fotografia da U-144.

Figura 3: Unidade multipropósito de FCC

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Capítulo 3: O Sistema PI

O sistema PI (Plant Information) corresponde a um conjunto de módulos de

software servidor/cliente para monitoramento e análise de plantas de processo. O PI

Universal Data Server (PI UDS) é a núcleo deste sistema, atuando como servidor de

dados baseado em Microsoft Windows. Operadores, engenheiros, gerentes e outros

interessados no processo podem utilizar uma grande variedade de aplicações

clientes para se conectarem ao PI UDS e observar dados da planta de processo

armazenados no sistema de arquivos do sistema (PI Archive). O Archive Subsystem

é instalado como parte do PI UDS e é responsável pelo armazenamento e

recuperação de dados numéricos, digitais e strings.

O PI UDS é ainda capaz de interagir com dados de processo armazenados

em outros sistemas através da utilização de objetos de software chamados COM

Connectors.

Um sistema PI típico consiste de vários computadores executando diversos

módulos de software que trabalham em cooperação com o PI UDS. Uma opção

freqüente é a utilização do PI-API para implementação de estruturas distribuídas

para coleta de dados.

3.1: PI UDS

O PI UDS é instalado em um nó da rede normalmente chamado de PI Home

Node. Como é mostrado no diagrama da Figura 4, o PI UDS é formando por diversos

módulos interligados, sendo que muitos deles são executados opcionalmente.

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Figura 4: PI UDS com seus subsistemas, clientes e nós de coleta de dados

O PI UDS inclui:

• Subsistemas Centrais (Core Subsystems);

• Utilitários de administração e configuração;

• Interfaces para simulação e monitoramento de dados;

• PI-API e PI-SDK, incluídos no PI UDS para utilização interna em

aplicações do PI Home Node.

A seguir é apresentada uma descrição sucinta dos principais subsistemas

que compõe o PI UDS:

• Base subsystem: Para cada variável de processo a ser rastreada, um

ponto é definido no sistema PI. Cada ponto possui aproximadamente

50 atributos, que definem como o dado será coletado e armazenado. O

Base Subsystem armazena estes atributos, além de manter a tabela

de estados digitais e configurações de segurança para usuários.

• Snapshot Subsystem: No PI UDS, o valor mais recente para cada

ponto é chamado de Snapshot. O Snapshot Subsystem avalia os

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valores em snapshot para determinar se estes serão enviados ao

Archive Subsystem, além de torná-los disponíveis para usuários

quando necessário.

• Archive Subsystem: É onde as várias medições de cada ponto são

armazenadas. Como exemplo tem-se estados digitais (on/off),

pressões, vazões, temperaturas, setpoints, etc.

• Update Manager Subsystem: Envia notificações de mudanças em

valores ou atributos de pontos para qualquer interface ou aplicação

cliente.

• Message Subsystem: armazena o status e mensagens de erro do PI

UDS em um arquivo de “log”.

• SQL Subsystem: É um módulo de software que processa consultas

SQL, incluindo aquelas submetidas ao PI ODBC Driver. O PI ODBC

Driver permite o acesso de aplicações cliente ao PI Archive utilizando a

sintaxe de banco de dados relacionais.

• COM Connector Redirector: É um módulo de software utilizado como

interface para conexão do PI UDS a outros sistemas.

3.2: PI Network Manager

O PI Network Manager permite a conexão entre os subsistemas do PI UDS

residentes no PI Home Node. Também é responsável pelo gerenciamento de

conexões de rede entre o servidor PI e aplicações clientes. Os clientes podem ser

produtos padronizados, como por exemplo o PI-ProcessBook, ou então aplicações

PI-API (Aplication Programming Interface) desenvolvidas por usuários.

O PI Network Manager gerência ainda a segurança do sistema PI através da

validação de clientes quando conexões são realizadas.

3.3: PI-API

O PI-API é uma biblioteca de funções que pode ser chamada a partir de

linguagens de programação como C, C++, Visual Basic, Delphi, etc. Estas funções

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permitem ler e escrever valores no servidor PI, além de alterar ou obter

configurações de pontos.

Figura 5: Máquina Cliente com PI-API

Todas as aplicações clientes da OSIsoft (fabricante do PI) são escritas

usando o PI-API, o PI-SDK ou uma combinação de ambos para comunicação com o

servidor PI. Elas comunicam-se com o servidor através do protocolo de rede TCP/IP.

Entre os softwares clientes disponibilizados pela OSIsoft estão: PI-ProcessBook, PI-

DataLink, PI-BatchView, PI-SQC, etc.

3.4: Aplicativos clientes

Aplicativos clientes são softwares baseados em bibliotecas PI-API e permitem

acessar os dados armazenados no servidor PI.

Os principais aplicativos clientes disponibilizados pela OSIsoft são:

• PI-ProcessBook (PI-PB)

• PI-DataLink (PI-DL)

• PI-ActiveView

• PI-BatchView

• PI-Profile

• PI-Control Monitor (PI-CM)

• PI-Manual Logger

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• PI-ODBC Driver

• PI-SQC

• PI-AlarmView

A Figura 6 ilustra esquematicamente vários nós de rede com aplicativos

clientes.

Figura 6: Nós de rede com aplicativos cliente

3.4.1: PI-ProcessBook

Ferramenta para exibição de informações de processo armazenadas no PI

Archive ou em outras fontes de dados. Permite a construção de gráficos dinâmicos

e de dados históricos, além de criação de telas de processo para acompanhamento

em tempo real. Incorpora o Microsoft Visual Basic for Aplications (VBA), permitindo a

automação e customização de rotinas e tarefas especiais.

3.4.2: PI-DataLink

Add-in para Microsoft Excel que possibilita a visualização de valores do

sistema PI de diversas formas, bem como copiá-los para uma planilha para realizar

análises adicionais. Com o PI-DataLink, um usuário pode trocar informações

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diretamente com o banco de dados do PI. Essa ferramenta combinada com a

funcionalidade da planilha eletrônica faz com que o PI-DataLink seja um utilitário

poderoso e fácil de usar para reunir, analisar e relatar dados do PI.

3.4.3: PI-ActiveView

Ferramenta para visualização de dados instantâneos e históricos

provenientes de diversas fontes. É possível visualizar telas de processos com dados

do PI Archive, bem como informações de fontes de dados ODBC (Open DataBase

Connectivity). Aplicações no PI-ActiveView podem ser desenvolvidas para

apresentação de dados na Internet ou Intranet corporativa. Telas do PI-ActiveView

podem também ser inseridas como controles ActiveX em planilhas eletrônicas

existentes ou outros meios de visualização de dados.

3.5: Fluxo de dados

A unidade fundamental de armazenamento de dados no sistema PI é

chamada de evento. Um evento consiste do tempo, valor e status associados a uma

variável.

Um evento significativo é aquele que é essencial para recuperação dos dados

originais. Buscando implementar um armazenamento de dados eficiente, há muitas

etapas ao longo do procedimento de aquisição e armazenamento que podem

determinar se um evento é significativo. Eventos não significativos são descartados

sem perda da informação essencial. A Figura 7 ilustra o fluxo de dados no sistema PI.

Figura 7: Fluxo de dados

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Uma das grandes qualidades do Archive Subsystem é a capacidade de

armazenar dados eficientemente. Porém, o grau de eficiência depende de como o

PI UDS foi ajustado pelo administrador do sistema. A eficiência pode ser mensurada

por dois indicadores opostos: quanto espaço em disco é utilizado em oposição à

acuidade da informação armazenada. Assim, resulta que quanto mais eficiente é o

armazenamento, maior número de dias a informação pode estar disponível aos

usuários.

Assim, antes de serem armazenados em arquivos, os dados podem ser

filtrados eletronicamente e estatisticamente a fim de se determinar quais eventos

são significativos. O primeiro desses processos ocorre no nó ou ponto de coleta dos

dados e é chamado de Teste de Exceção, enquanto o outro é executado pelo

próprio servidor PI sendo chamado de Teste de Compressão. Um esquema sucinto

desses processos pode ser visualizado na Figura 8 e Figura 9.

Figura 8: Fluxo de dados nos testes de exceção e compressão

Figura 9: Exemplo do processo de filtragem dos dados

3.5.1: Configuração dos pontos

A maioria das fontes de dados para o sistema PI constituem-se de interfaces

de aquisição para sistemas de instrumentação. Um ponto no sistema PI é definido

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com base na variável a ser rastreada, seja ela uma temperatura, vazão, status de

motor, etc. A Figura 10 ilustra a arquitetura do sistema PI na U-144.

Figura 10: Arquitetura do sistema PI na U-144

Cada ponto tem aproximadamente 50 atributos que definem como a

informação será coletada e armazenada. A configuração adequada destes atributos

é essencial para otimização do sistema PI, tanto em termos de eficiência no

armazenamento quanto para recuperação rápida dos dados. A criação e

manutenção de pontos pode ser feita utilizando um add-in para Microsoft Excel

chamado PI TagConfigurator, ou então através dos aplicativos PI PointerBuilder

(utilizado também para manutenção da tabela de estados digitais) e PIconfig

(ferramenta baseada em scripts executada em ambiente Microsoft DOS).

3.5.2: Snapshot

Um novo evento no sistema PI proveniente de uma interface ou de um

programa de entrada manual de dados é enviado ao Snapshot Subsystem. O

snapshot corresponde ao valor mais recente para um ponto, podendo ser entendido

como um buffer com capacidade para apenas um elemento. Quando um novo

elemento é coletado este se torna o novo snapshot. O snapshot previamente

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armazenado é avaliado de acordo com os parâmetros de compressão e é então

enviado ao Event Queue ou descartado.

3.5.3: Teste de Exceção

A maioria das interfaces de coleta de dados são ajustadas de forma que

apenas dados significativos são enviados ao PI UDS. Este processo é chamado

teste de exceção. Assim, o valor atual de uma variável é comparado ao valor

anteriormente enviado, sendo que apenas valores significativamente diferentes

serão enviados ao PI UDS.

O teste de exceção é basicamente um meio de filtragem de dados. Os

programas executados na interface normalmente executam um algoritmo similar a:

• Um novo valor é comparado ao último reportado. O novo valor não

será reportado a menos que:

o A diferença entre o novo e último valor é maior que ExcDev

(Exception Deviation Specification)

o E a diferença entre os tempos do novo e do último valor é

superior ou igual a ExcMin (Minimum Exception Time)

o OU a diferença entre os tempos do novo e do último valor seja

superior a ExcMax (Maximum Exception Time) se nenhum novo

valor é recebido da interface

Quando uma variável viola o teste de exceção, o valor que violou o teste e o

anterior são enviados ao PI UDS. A Figura 11 ilustra este processo.

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Figura 11: Funcionamento do Exception Report

3.5.4: Compressão de dados

Após deixarem o Snapshot Subsystem, os eventos são avaliados de acordo

com as políticas de compressão a fim de se determinar se são eventos

significativos. Se sim, serão enviados ao Event Queue. Se não, serão descartados.

Este processo é conhecido como compressão.

O método de compressão utilizado permite ao sistema PI disponibilizar on-

line quantidade de dados significativamente superior e com um maior nível de

detalhamento em comparação com sistemas convencionais de armazenamento,

baseados em média ou amostras periódicas, por exemplo.

O método de compressão utilizado pelo PI é conhecido como “swinging door

compression”. Este método descarta valores que estão dentro de um paralelogramo

em torno da linha que conecta o último valor arquivado e o último valor recebido.

Caso o último valor recebido faça com que o paralelogramo não compreenda todos

os pontos previamente avaliados desde o último ponto arquivado, então o valor

anterior a este último valor recebido é armazenado. A largura do paralelogramo é

duas vezes o valor de CompDev (um valor de desvio para cima e um para baixo). A

Figura 12 ilustra este processo.

Valor que passou no teste de exceção

Trend se o valor anterior é enviado

Trend se o valor anterior não é enviado

Valores em snapshot Valor anterior

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EngUnitValue

Time

Most recentlyarchived value

CompressionDeviationSpecification

This value will be archived.

Compression Deviation Blanket

A compression deviation blanketdrawn to this point would notinclude all points since the mostrecently archived value, so theprevious value would bearchived.

Figura 12: Método de compressão

Assim, um teste de compressão é realizado com base em quatro parâmetros:

• CompDev (Compression Deviation): É o parâmetro de compressão

mais importante (especificado em unidades de engenharia), sendo

freqüentemente ajustado após a criação do ponto. Um valor razoável

para CompDev é de 1 a 2% o range para transmissores e de 0.5 a 1%

do range para termopares. O objetivo é filtrar ruído do instrumento ou

do processo e ainda assim armazenar mudanças significativas na

variável.

• CompMin (Compression Minimum Time): Tempo mínimo a partir do

último evento arquivado para que um novo ponto possa ser arquivado.

• CompMax (Compression Maximum Time): Tempo limite a partir do

último ponto arquivado para que um novo ponto seja arquivado.

• CompDevPercent: similar ao CompDev, porém, o desvio é

especificado como uma porcentagem do range em unidades de

engenharia.

Este valor será arquivado

Último valor arquivado

CompDev

Paralelogramo

Um paralelogramo entre este ponto e o último arquivado não compreenderá todos os pontos previamente avaliados, assim , o valor anterior será arquivado

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Para pontos digitais, qualquer mudança é considerada como um evento

significativo. Assim, somente os parâmetros CompMin e CompMax devem ser

determinados.

Como pôde ser visto, o processo de compressão de dados é similar ao teste

de exceção, comportando-se como um filtro. A diferença é que as especificações de

exceção determinam quais eventos devem ser enviados ao PI, enquanto a

compressão determina quais dos eventos enviados ao PI serão arquivados.

3.6: Tags

Cada tag possui uma localização única no sistema PI, e deve ser utilizada

para armazenar fluxos individuais de dados, como por exemplo: a vazão em uma

tubulação, o modo de um controlador, um comentário em forma de texto, os

resultados de um totalizador, ou seja, qualquer informação que possa ser medida

pode ter seus valores armazenados em uma tag do PI.

Cada tag do PI possui uma série de atributos para descrever os diferentes

sistemas com que interage. Estes atributos podem ser resumidos pela pergunta que

cada definição tenta responder, como:

• descrever a tag para uma aplicação cliente e para o usuário,

determinando como a informação deve ser exibida;

• descrever a tag para a interface, determinando como e onde a

interface deve coletar a informação para a qual está destinada;

• descrever a tag para o servidor PI, determinando como o servidor deve

armazenar a informação.

As tags possuem certos atributos que controlam como os dados são exibidos

e manipulados dentro do sistema. Alguns dos atributos mais importantes são:

• Tag name: nome único destinado a cada variável monitorada;

• Descriptor: descrição da tag com no máximo 26 caracteres;

• Point Source: permite agrupamento das tags segundo a interface de

dados utilizada (SDCD, CLP, ou outras fontes). O valor padrão é K

para pontos da Pesquisa;

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• Zero, Span e Typical Value: valor mínimo, escala e valor típico;

• Step: mostra a informação como ZOH (Zero Order Holder –

Interpolação de Ordem Zero) ou como uma interpolação linear;

• Location#: define o endereço da informação no SDCD:

o Location1: contém o número da interface. Normalmente, o

número da interface deve coincidir com o número lógico

utilizado pelo software da interface (ABB/Bailey semAPI Run-

Time);

o Location2: deve ser igual a (INFI 90 Loop Number * 256) + PCU

Number;

o Location3: INFI 90 Module Number;

o Location4: INFI 90 Block Number;

o Location5: especifica o tipo de ABB/Bailey Point Type que será

lido, com por exemplo: analog, digital, station, RCM, etc.

• PtOwner, PtGroup, PtAccess: controla os usuários que podem

modificar ou visualizar os atributos das tags;

• DataOwner, DataGroup, DataAccess: controla quem pode ler ou

escrever dados;

• Compression Specification: controla como a informação é arquivada;

• Exception Specification: controla como os dados e o ruído são filtrados

permitindo-se obter um fluxo de dados limpo e significativo.

3.7: Interfaces para outros sistemas

Interfaces são módulos de software que permitem a coleta de dados

provenientes de dispositivos computacionais que realizam o monitoramento e/ou

controle de um processo. Fontes de dados típicas são SDCDs, CLPs, sistemas de

laborátorio, etc. A maioria destas interfaces também permitem enviar dados no

sentido inverso, ou seja, do sistema PI para o processo. Atualmente, o sistema PI

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31

conta com mais de 350 interfaces para mais de 500 sistemas de controle. A Figura 13

demonstra o papel da interface em um sistema de coleta de dados utilizando o PI.

Figura 13: Interface como intermediadora na coleta de dados

O sistema PI permite a coleta simultânea de dados através de uma grande

variedade de nós de rede. Esta arquitetura distribuída para a coleta de dados

oferece muitas vantagens em relação a uma estrutura monolítica, incluindo

escalabilidade, robustez e flexibilidade.

O PI-API corresponde a uma biblioteca de funções que permitem acesso ao

sistema PI, tanto para armazenamento quanto para recuperação de dados. A

OSIsoft tem usado o API para criar interfaces que podem ser executadas sobre uma

grande variedade de plataformas. Usuários podem também usar o PI-API para criar

suas próprias aplicações.

A Figura 14 apresenta um diagrama ilustrando uma arquitetura hipotética para

o sistema PI, composta de uma arquitetura distribuída para a coleta de dados.

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32

Figura 14: Sistema PI com arquitetura distribuída para coleta de dados

3.7.1: Interface semAPI

Na U-144, a interface Bailey semAPI realiza a comunicação entre o SDCD

ABB/Bailey INFI 90 e o servidor PI. Para isso, é instalada em um nó da rede sendo

executada como uma aplicação cliente PI-API. Esta situação é ilustrada na Figura 15.

Figura 15: Interface entre o SDCD (DCS) INFI 90 e o servidor PI utilizando Bailey semAPI

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33

A comunicação utilizando a interface Bailey semAPI exige o software

ABB/Bailey semAPI Run-Time, o software PI Bailey semAPI, da OSIsoft, e ainda um

cartão de comunicação ICI (INFI-NET to Computer Interface).

O ABB/Bailey semAPI Run-Time manipula em baixo nível os protocolos de

comunicação e o trânsito de dados da rede INFI-NET (principal via de comunicação

do SDCD INFI 90), disponibilizando-os em alto nível para a interface PI Bailey

semAPI. Isto é necessário uma vez que os protocolos de baixo nível são

proprietários.

O computador da interface é conectado ao SDCD via conexão SCSI

utilizando-se um cartão de comunicação INICI03. O cartão INICI03 consiste de três

módulos: INICT03 Computer Transfer, INNIS01 Network Interface, IMMPI01

Multifunction Processor Interface. Esta situação é ilustrada na Figura 16.

Figura 16: Conexão entre computador interface e o SDCD através do cartão INICI03

A interface PI Bailey semAPI fornece uma transferência de dados bidirecional

entre o sistema PI e a rede INFI-NET. Essa interface foi desenvolvida para tirar

proveito da biblioteca semAPI da ABB/Bailey. A interface controla todo o protocolo

de comunicações da rede INFI-NET, tornando assim possível que o sistema PI se

comunique com os cartões ICI conectados ao SDCD por uma série de métodos

(conexão serial, Ethernet e SCSI).

Todos os dados lidos pela interface são provenientes de relatórios de

exceção (Exception Reports) do SDCD INFI 90, que gera uma exceção sempre que

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o valor ou status de uma variável muda, ou quando um limite específico de tempo foi

atingido desde o último relato.

A topologia de rede usual utilizada pela interface é a ponto-a-ponto, sendo

que os softwares ABB/Bailey semAPI Run-Time e PI Bailey semAPI estão no

mesmo computador. Este computador é fisicamente conectado por um cabo SCSI

ao cartão de comunicação INICI03, e este está conectado à rede INFI-NET, como

descrito na Figura 17.

Figura 17: Conexão entre o computador interface e o SDCD ABB/Bailey INFI 90

3.7.2: Seqüência de Ações da Interface

A seqüência de operações da interface após a inicialização é a seguinte:

• A interface obtém todas as tags de um respectivo Point Source e

processa somente aquelas tags cujo atributo onde é descrito o número

da INICI coincide com aquele que foi passado para ela como

parâmetro na sua inicialização. No caso da U-144, o Point Source é “K”

e o número da INICI é 2. A interface cria então uma lista indexada pelo

número do pointID da lista de tags.

• A interface tenta iniciar a comunicação com o cartão de comunicação

INICI. Quando a comunicação é estabelecida, a interface cria um

device driver que manipula fisicamente e em baixo nível os protocolos

de comunicação.

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35

• A interface então estabelece os tags na tabela do módulo de

comunicação da ABB/Bailey. Após todos os dados serem

estabelecidos e conectados, a interface entra na fase de coleta de

dados.

• A interface mantém a leitura dos Exception Reports até o número

máximo de exceções especificada na inicialização da interface.

• Se mais de dois minutos se passarem desde a última leitura na tabela

de pontos, a interface verifica se houveram alterações nesta tabela e

promove então a alteração em sua tabela interna, adicionando,

deletando ou atualizando os atributos dos pontos.

• Os dois últimos passos são repetidos continuamente enquanto a

interface estiver rodando.

• Se a interface encontrar dez erros consecutivos durante a coleta de

dados, então ela volta para o início do procedimento, tentando reiniciar

a comunicação com cartão INICI.

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36

Capítulo 4: Sistema de Controle Distribuído (SDCD)

O Sistema Digital de Controle Distribuído, muito embora não faça parte do

sistema PI como um todo, é o responsável pela coleta de dados tanto analógicos

quanto digitais na área de processo. Os dados enviados para o SDCD pelos

dispositivos de campo são os mesmos repassados em tempo real para interface que

enviará os dados para o PI Data Archive.

O SDCD, lançado em meados da década de 70, tinha a função de

automatizar uma planta por completo, substituindo os painéis dos controladores

(variáveis analógicas) assim como os de relés (variáveis digitais).

Os SDCDs flexibilizaram o tamanho de seu hardware de forma a atender

aplicações de pequeno/médio portes e também “abriram” o seu sistema viabilizando

a comunicação com uma grande variedade de hardwares/softwares do mercado.

Eles foram concebidos de forma a permitir a escalabilidade do sistema e também a

operação ininterrupta do processo, possibilitando a inclusão de cartões de I/O e a

redundância dos mesmos sem a parada da CPU do sistema.

Os Sistemas de Controle Distribuído têm sido usados em aplicações que

exigem um controle de processo em larga escala, onde é possível rodar várias

operações complexas para uma variada gama de processos diferentes.

A utilização de SDCDs reduziu o uso de computadores centralizados, e,

dentro deste conceito distribuiu a IHM (Interface Homem Máquina), o controle lógico

e a base de dados em diferentes placas de circuito dentro do computador, reduzindo

assim o risco de falhas do sistema como um todo.

A U-144 utiliza para controle e monitoramento de seus processos o SDCD

Bailey INFI 90, que controla ainda as unidades 104 e 2325. Este sistema é ainda

utilizado pelo Módulo Industrial de Processamento de Xisto (U-230), além de ser

largamente utilizado por outras unidades do sistema PETROBRAS. Nas seções

seguintes este sistema será brevemente apresentado.

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37

4.1: SDCD Bailey INFI 90

O Sistema Digital de Controle Distribuído INFI 90 é um sistema distribuído de

gerenciamento e controle de processos. Utiliza uma série de unidades de controle

integradas, permitindo monitoramento e controle de variáveis de processos, tais

como vazões, temperatura e pressões, de acordo com as configurações de controle

definidas pelo engenheiro ou técnico do processo.

A arquitetura do INFI 90 é baseada em microprocessadores, possuindo

capacidade de realizar funções de controle e gerenciamento de processos,

permitindo ainda interligação de outros equipamentos, tais como Controladores

Lógicos Programáveis e Computadores de Processo, entre outros.

O sistema possui como principais características:

• Alta capacidade computacional dos módulos microprocessados,

permitindo ao usuário realizar o controle avançado de múltiplas

variáveis no próprio sistema, sem a necessidade de computador

externo;

• A arquitetura de comunicação do sistema permite que qualquer

estratégia de controle tenha acesso a qualquer entrada/saída

disponível no sistema, não sendo necessária a utilização de fiação.

Com isto torna-se simples a configuração de um controle avançado;

• O controle seqüencial pode ser implementado na mesma PCU

(Process Control Unit) ou módulo que os controles analógicos.

O sistema é formado pelas seguintes partes:

• Unidade de Controle de Processo: onde estão localizados os módulos

de interface com processo;

• Estações de Operação: são as interfaces do sistema com o operador,

permitindo que este atue nos controles;

• Rede de Comunicações: permitem a comunicação entre as diversas

partes do sistema e/ou com outras redes e sistemas externos.

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A unidade de controle e monitoração de processo (PCU) é o coração do

sistema. Funcionalmente, a PCU é o local onde são realizadas as principais funções

de um sistema de automação:

• Aquisição de dados;

• Tratamento de sinais analógicos e discretos;

• Controle regulatório básico e avançado;

• Controle seqüencial;

• Intertravamento/segurança de equipamentos.

As Vias de Comunicação de Dados (Data Highways) são utilizadas para

transmissão de dados dentro de uma PCU, entre PCUs, e a outros dispositivos, tais

como Estações de Operação. O sistema INFI 90 pode suportar as seguintes vias de

dados:

• INFI-NET: é um sistema de comunicação digital, redundante e de alta

velocidade, sendo a via de comunicação central do sistema INFI 90;

• CONTROLWAY: é a principal via de comunicação dentro de uma PCU.

É um sistema de comunicação redundante, capaz de interligar até 32

módulos inteligentes, chamados de Processadores de Multifunção –

MFP (Multi-Function Processor);

• SLAVEBUS : é a via que interliga os diversos módulos escravos de

uma MFP. Sua capacidade é de interligar até 64 módulos escravos de

I/O a uma MFP;

• FIELDBUS: é a via que interliga até 15 transmissores inteligentes

(smart transmitters) ao sistema. O FIELDBUS se interliga ao

SLAVEBUS através de um módulo escravo chamado Fieldbus Slave;

O sistema possui ainda uma grande variedade de ferramentas que facilitam a

integração do sistema de controle à filosofia de controle gerencial da empresa.

Estas ferramentas incluem interfaces de operação, interfaces com outros

dispositivos e ferramentas de engenharia. Entre as interfaces com outros

dispositivos, tem-se, por exemplo, a realização de cálculos e manipulação da base

dados (não disponível no sistema) através de uma interface ICI (INFI-NET to

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Computer Interface), interligando a rede INFI-NET à outro computador, tal como é

realizada a interface com o sistema PI. A arquitetura do sistema INFI 90 é ilustrada

no Anexo A.

4.1.1: ABB Process Portal

O Process Portal é o sistema que realiza a Interface Homem Máquina para

vários sistemas de controle da ABB. Oferece flexibilidade e consistência como IHM

comum para os seguintes sistemas de controle:

• Advant Mod 300;

• Freelance 2000;

• Symphony Harmony;

• Symphony Melody.

O suporte ao sistema Symphony Harmony inclui o sistema INFI 90 OPEN,

que, a partir da compra da Elsag Bailey pela ABB, em 1998, passou a integrar a

linha de produtos ABB IndustrialIT - OperateIT.

O sistema Symphony Harmony também fornece suporte a fonte de dados

OPC (OLE for Process Control), permitindo a integração com sistemas de controle

de outros fabricantes.

As principais características do ProcessPortal são:

• Utilização de tecnologia baseada em “Internet Browser”, fornecendo

integração de todas as tarefas supervisórias em uma única janela;

• Sistema de controle “True open”;

• Interface DCOM para acesso à informação;

• Servidores de dados históricos e configurações baseados em SQL

Server;

• Políticas de segurança e reconhecimento de usuários que permitem

adaptação da interface IHM às necessidades específicas do processo

e configurações individuais dos usuários;

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40

O Process Portal é executado em estações de trabalho sobre o ambiente

Windows 2000. Utilizando gráficos de processo interativos, os operadores do

processo podem monitorar e controlar todas as malhas analógicas e dispositivos

digitais conectados a rede INFI 90. O Process Portal fornece uma interface que

permite configurar e alterar gráficos supervisórios, configurações de variáveis (tags),

alarmes, funções de controle de processos, sequenciamento, e configurações de

segurança, permitindo definir níveis de segurança aos diversos usuários. As maioria

das alterações são realizadas imediatamente, on-line, não requerendo tempos de

compilação e interrupções ao processo.

A Figura 18 apresenta uma tela de processo do ProcessPortal, podendo-se

visualizar sua execução utilizando o browser Internet Explorer.

Figura 18: Uma das telas de processo da U-144 no Process Portal

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Capítulo 5: Tarefas Desenvolvidas

Neste capítulo são descritas as principais atividades desenvolvidas durante o

período de estágio. Como pode ser visto nas próximas seções, os trabalhos

realizados concentraram-se na resolução de problemas relacionados aos sistemas

de aquisição e armazenamento de dados da U-144. Assim, são sumarizadas as

etapas envolvidas na instalação e administração do sistema PI, além de descrito o

processo de reinstalação e configuração da interface ABB Process Portal.

5.1: Instalação e configuração do servidor PI

O foco do trabalho de estágio estava na instalação, configuração e

administração do sistema PI para as unidades de pesquisa da SIX, em especial para

unidade U-144. Assim, inicialmente, foi realizado o estudo do sistema PI através de

manuais, documentação e suporte técnico.

A instalação de um no servidor para o PI era necessária, pois, as unidades

144, 104 e 2325 estavam utilizando um servidor instalado na gerência de produção,

responsável também pela coleta de dados do Módulo Industrial (U-230). Esta

situação era desconfortável, principalmente, devido ao fato de a gerência de

pesquisa não ter acesso direto ao sistema, sendo este administrado por operadores

da U-230. Havia interesse em dominar o sistema e desmistificá-lo, possibilitando

gerenciamento e configurações especificas conforme será descrito adiante. Além

disso, a versão utilizada na U-230 já estava bastante desatualizada (versão 3.2).

5.1.1: Instalação do servidor PI em uma nova máquina

Primeiramente, realizou-se a instalação do sistema em uma máquina de

testes. Depois, o sistema foi instalado em um servidor específico (s2810au03),

adquirido exclusivamente para este fim, não sendo instalados softwares adicionais

que pudessem concorrer em recursos com o sistema PI. Neste servidor foram

instaladas versões atualizadas do sistema (versão 3.4) e de seus aplicativos, obtidas

junto ao suporte do fabricante (Osisoft).

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42

Os aplicativos instalados na máquina s2810au03 foram os seguintes:

• PI-UDS (Universal Data Server);

• PI-SDK (Software Development Kit) – fornece uma interface entre o

sistema PI e linguagens de programação, facilitando o

desenvolvimento de aplicações clientes;

• PI-ProcessBook – ferramenta cliente para exibição de dados de

processo armazenados na base de dados do sistema PI (PI Data

Archive) e outras fontes de dados;

• PI-ICU (Interface Configuration Utility) – aplicativo para configuração

de interfaces;

• PI-SMT (System Management Tools) – conjunto de aplicativos gráficos

utilizados para administrar o sistema PI de computadores clientes;

• PI-DataLink – fornece uma interface entre a base de dados do sistema

PI e aplicativos de planilha eletrônica (Excel e Lotus 1-2-3) rodando

sobre plataforma Windows. Instala o add-in PI-TagConfigurator.

Além de configurações na máquina interface, que deveria ser ajustada de

modo que passasse a enviar dados para o servidor recém instalado, houve

necessidade de configurações no próprio servidor, que deveria ser habilitado de

modo a permitir escrita de dados provenientes da interface.

Para configurar a interface de modo que esta passasse a enviar dados para o

novo servidor PI, foi necessário editar dois arquivos na própria máquina interface. O

primeiro deles é chamado “pilogin.ini” e estabelece a quais servidores PI o nó PI-API

pode se conectar, permitindo-se definir um servidor padrão. O segundo arquivo

configurado foi o “blysem.exe”, que estabelece os parâmetros de configuração da

interface PI Bailey semAPI. O código do arquivo “blysem2.bat”,que coleta e transfere

corretamente os dados da interface pode ser visualizado a seguir:

rem BLYSEM2.bat rem Os parametros a seguir sao da interface da pesquisa rem ICI=2 (numero do ICI) rem PointSource tipo K (ad pesquisa) rem IN=2 (respectivo location1 - parametro das tags tipo K no PI Server) rem ID=1 (ICI primario, nao redundante) rem com output habilitada rem f sao definicoes de scan classes

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43

rem ec = io rate counter (utilizado se necessario) rem to = ICI timeout rem me = numero maximo de excecoes por iteracao rem outros parametros setados como default. blysem2.exe /host=S2810AU03:5450 /id=1 /ec=1 /ps=K /in=2 /ici=2 /me=1000 /to=180 /f=00:00:15,00:00:00 /f=00:00:30,00:00:00 /f=00:00:45,00:00:00 /of=1 /q /stopstat Para configurar o servidor PI de modo que este fosse habilitado a receber

dados provenientes da interface, foi necessário acrescentar a máquina interface na

tabela PI-Trust, que pode ser acessada a partir da ferramenta PI-SMT. A tabela PI-

Trust é utilizada para permitir a clientes PI-API (no caso a interface) acesso

automático a aplicações do servidor. Após alguns testes verificou-se que o servidor

estava aquisitando corretamente os dados.

Após os procedimentos de instalação, foi realizada a inserção da base de

dados no novo servidor (inserção das tags e suas configurações), realizando-se

atualização em relação a base de dados do SDCD. Nesta etapa foram criadas as

tags no novo servidor, além de eliminação de tags não mais existentes no processo

e correção daquelas que não estavam aquisitando dados corretamente devido a

problemas de configuração (localização não atualizada das tags no SDCD e

atributos mal ajustados). Esta etapa foi realizada utilizando-se o add-in PI-

TagConfigurator e estendeu-se durante todo o período de estágio, sendo esta uma

das atribuições fundamentais do administrador do sistema.

5.1.2: Configurações pós-instalação

Após a instalação do sistema, foi necessária a formatação dos valores

numéricos das tags, que são mostradas em relatórios ou em aplicativos clientes

como o PI-ProcessBook. Os tipos de formato admitidos são mostrados na tabela

abaixo:

������������ � � � �

���� ����� � �

���� ����� �

���� ���� �

��� � ����

�� � � � � ��

�� ����

�� ����� �

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44

Novas tags, após criadas, possuem como default DisplayDigits -5. A alteração

do tipo de formato pode ser realizada através do aplicativo PIconfig utilizando-se o

prompt de comando do DOS. Abaixo são mostradas algumas linhas de código no

PIconfig que alteram o formato numérico para “23.45”, por exemplo:

@table pipoint @mode edit @select tag=*, pointsource=* @modify displaydigits=2 @endsection

Este tipo de alteração foi necessária e executada em todas as tags

armazenadas no servidor s2810au03, pois, existem diferentes tipos de tags (digitais,

analógicas, alarmes, etc) e que necessitam configurações especificas para exibição

de seus dados.

Realizou-se ainda a criação de novos archives. Archives são a base de dados

do servidor PI, correspondendo aos arquivos onde os dados de processo que

passam pelos testes de exceção e compressão serão armazenados após

aquisitados. Cada archive é utilizado até que seja completamente preenchido,

passando o servidor PI a gravar dados no archive seguinte. Após todos os archives

terem sido preenchidos, o servidor passa a sobrescrevê-los, devendo-se antes disso

proceder um backup permanente de cada archive em um meio de armazenamento

externo, como por exemplo CD-ROM. Na instalação do PI-UDS são criados, por

default, apenas três archives.

A criação de novos archives pode ser realizada em qualquer instante,

podendo existir no máximo 99 de qualquer tamanho. Para o servidor PI da U-144

foram criados inicialmente quinze archives de 500 MB cada. O tamanho de 500 MB

foi escolhido de forma que seja possível o backup permanente em CD-ROM.

5.1.3: Criação de um sistema de backup

Serão abordadas duas formas de backup. A primeira refere-se a backups

regulares, executados sobre dados que mudam freqüentemente. A segunda forma

refere-se a backups permanentes, que devem ser executados assim que um archive

é substituído (é completamente preenchido, sendo posteriormente sobrescrito).

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5.1.3.1: Backups regulares

Deve-se programar backups regulares sobre dados que sofram alterações

freqüentes. Para isso, pode utilizar a ferramenta “pibackup.bat”, compatível com as

versões 3.2 SR1 e subseqüentes.

A sintaxe é a seguinte:

pibackup.bat <pi root path> <backup path> <number of additional archives> [-install]

Como por exemplo:

pibackup.bat d:\pi c:\pibackup 1 [-install]

O argumento <number of additional archives> especifica o número de

arquivos adicionais a serem copiados além do archive que está sendo utilizado no

momento. A execução deste comando pára temporariamente a execução de cada

um dos subsistemas PI, entretanto, não há perda de dados. Estes serão

armazenados no “Event Queue”.

Neste exemplo de implementação, os arquivos de backup são armazenados

em disco, podendo posteriormente ser armazenados em outro meio, como, por

exemplo, fita. Isto é porque uma gravação de disco-para-disco é muito mais rápida,

não deixando os archives off-line mais tempo que o necessário.

O argumento [-install] é opcional. Para poder utilizá-lo é necessário agendar

sua execução no aplicativo Scheduled Tasks do Windows, permitindo a execução

automática do aplicativo “pibackup.bat”.

5.1.3.2: Backups permanentes

Após cada archive ter sido preenchido, será necessário um backup

permanente pois, posteriormente, estes serão sobrescritos. É recomendado

aguardar um período de aproximadamente duas semanas antes de executar o

backup definitivo de cada archive que foi completado, permitindo que algumas

alterações devido a processamentos executados sobre os dados possam ser

armazenadas.

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Para executar um backup permanente de um único arquivo, podem-se

executar os comandos abaixo (neste exemplo supondo-se que se quer armazenar o

archive 2):

piartool –bs 2 copy myarchivefile.dat c:\MyBackupDir copy myarchivefile.ann c:\MyBackupDir piartool –be

Após este procedimento, deve-se copiar o arquivo de backup para outro

meio, como, por exemplo, fita ou CD-ROM.

Opcionalmente, para fins de organização, pode-se gerar um arquivo que

identifica os horários de início e fim de armazenagem de dados associados a um

archive através do comando:

piartool –al > c:\MyBackupDir\myarclist.out

5.1.3.3: Recuperação de backups

Para recuperação de arquivos armazenados em meio externo (fita, CD-ROM,

etc) devem-se seguir os procedimentos:

• Copiar o arquivo para o disco rígido local;

• Não sobrescrever o arquivo quando este for copiado;

• Registrar o arquivo em sua nova localização através do comando: piartool –ar c:\pi\dat\RestoredArc.dat

• Ajustar o arquivo de forma que não possa ser sobrescrito, executando-

se: piartool –ads c:\pi\dat\RestoreArc.dat

5.1.4: Atualização e configuração de tags

Após a instalação do servidor PI na máquina S2810au03, foi necessária a

inserção das tags das unidades U-144, U-104 e U-2325 neste servidor. Como já

descrito, este processo foi realizado através do add-in PI-TagConfigurator, que

exporta as tags e seus atributos através de planilhas Excel. A Figura 19 mostra a

planilha utilizada para inserção e atualização de tags.

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Figura 19: Planilha utilizada para inserção e atualização de tags

Após este procedimento, foi necessário realizar um estudo comparativo entre

as tags inseridas (importadas do antigo servidor PI) na base de dados do sistema PI

recém instalado e as tags efetivamente utilizadas pelo SDCD, visto que as tags

levantadas já se encontravam desatualizadas, sendo que muitas já não existiam e

outras apresentavam erros de configuração.

Após as configurações iniciais, foi necessária atualização constante da base

de dados do servidor PI. Assim que eram realizadas alterações nas tags do SDCD,

estas eram atualizadas no PI. Este procedimento era bastante importante, pois, tags

não corretamente especificadas não são aquisitadas pela interface, sendo sua

informação perdida. O procedimento de conferência das tags era realizado através

de tabelas em MS-Access que eram geradas pelo SDCD e continham todas as tags

do sistema, além de seus atributos (zero, span, Location, Tag Type, etc.), sendo

então realizadas consultas buscando-se a divergência de dados entre o SDCD e a

base de dados do servidor PI.

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5.1.5: Construção e atualização de telas de processo

As telas de processo da U-144 em sua grande maioria encontravam-se

desatualizadas. Por ser uma unidade de pesquisa, a U-144 está constantemente

sofrendo modificações, sendo freqüente a inserção de novos equipamentos,

alteração nas tubulações e modificações nos parâmetros de configuração e modos

de controle. Assim, a medida que as alterações são realizadas, estas são

instantaneamente efetuadas no SDCD para que este esteja adequado para o

controle da planta em sua nova configuração estrutural.

As telas de processo do sistema PI eram construídas de forma bastante

manual, utilizando-se a telas de controle do SDCD como base, porém, sendo

efetuadas alterações de cores e forma de exibição dos valores das tags. Deste

modo, houve a necessidade de adequação de todas as telas de processo da U-144

para que estas pudessem ser facilmente atualizadas e refletirem as últimas

modificações efetuadas nas telas de controle do SDCD.

Assim, utilizou-se uma nova metodologia para confecção de telas, passando-

se a utilizar como pano de fundo para as telas do PI o mesmo pano de fundo

utilizado nas telas do SDCD. Desta forma, assim que atualizações eram realizadas

nas telas do SDCD, o operador responsável disponibilizava o pano de fundo das

telas alteradas, sendo então efetuada substituição e adequação apenas do pano de

fundo (e das tags quando necessário) e não de toda a tela. Outra vantagem desta

abordagem é que as telas do PI passaram a ser idênticas as telas do SDCD,

facilitando sua análise. A Figura 20 mostra um exemplo de tela construída no PI-

ProcessBook.

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Figura 20: Exemplo de tela de processo do PI-ProcessBook

Além de atualização das telas da U-144, foram confeccionadas todas as telas

de processo da U-104, que ainda não existiam no sistema PI.

5.2: Resolução de problemas de hardware no computador interface

Desde sua instalação, o computador que serve de interface entre o SDCD e o

servidor PI vinha apresentado problemas de funcionamento, prejudicando a

confiabilidade do sistema PI. Sua operação era instável, sendo freqüente a

ocorrência de “congelamentos” do sistema operacional. Esta situação era bastante

delicada, uma vez que o “congelamento” da interface resultava em perda definitiva

dos dados.

Várias alternativas foram executadas na tentativa de resolução deste

problema. Primeiro, imaginava-se que o problema pudesse estar na instalação do

sistema operacional (Windows NT 4.0 SP5) e dos softwares dedicados da interface

(ABB/Bailey semAPI Run-Time e PI Bailey semAPI). Após reinstalação destes

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verificou-se que o problema persistia. Imaginou-se então que o problema poderia

estar no hardware da interface, passando-se a examinar os itens de hardware que

pudessem causar este comportamento. Uma vez que a máquina está localizada na

sala de controle da unidade, sem ar-condicionado e ao lado dos painéis do SDCD, a

primeira suspeita era que a interface estivesse “congelando” devido a

superaquecimento do processador. Assim, procedeu-se a troca do “cooler” e

verificou-se que problema continuava. O próximo item a ser examinado foi a placa

de comunicação SCSI. Esta também foi substituída, não havendo diferença no

comportamento do computador interface.

Por fim, após a execução de testes com a máquina interface desconectada

do SDCD (conexão SCSI desconectada do cartão ICI), verificou-se que o

“congelamento” ocorria somente quando a placa de rede estava conectada.

Procedeu-se a substituição desta e finalmente a máquina interface passou a

funcionar continuamente. A placa de rede defeituosa havia sido instalada pelos

técnicos da ABB, quando da instalação do sistema INFI 90. Assim, para sua

substituição foi necessário solicitar uma nova licença do software ABB/Bailey

semAPI Run-Time, pois este possui sua licença de funcionamento vinculada a placa

de rede em utilização. Após recebimento da nova licença e configuração dos

aplicativos do ABB/Bailey semAPI Run-Time, a máquina interface foi colocada em

funcionamento, passando então a transmitir os dados de forma contínua ao servidor

PI.

O correto funcionamento do computador interface é imprescindível, uma vez

que este corresponde a única ligação entre o sistema PI e o processo. Além disso,

tem-se ainda que a interface é responsável pela tarefa de buferização dos dados no

caso de uma indisponibilidade do servidor PI.

5.3: Reinstalação do sistema Process Portal

Desde sua instalação, o sistema Process Portal vinha apresentando

problemas relacionados, principalmente, a lentidão na abertura de telas de controle,

lentidão na obtenção de relatórios de testes e má qualidade dos dados

armazenados no servidor de dados históricos. A não confiança nos dados históricos

constituía-se no problema mais crítico.

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Por ser uma unidade de pesquisa, a U-144 tem sua operação diferenciada

em relação às unidades industriais de refinarias, por exemplo. Em unidades

industrias não há grande interesse em relação ao armazenamento e utilização de

dados históricos, salvo em ocasiões em que se deseja identificar algum problema

através da investigação do progresso de algumas variáveis. Todavia, em unidades

de pesquisa, cujo funcionamento não é contínuo e sim determinado pela execução

de testes sobre a unidade, há grande interesse na geração e manutenção de dados

visando posterior análise.

Os dados históricos são obtidos do sistema Process Portal através de um

add-in para Excel chamado EBReportFunctions, responsável pela busca de dados

no servidor de dados históricos (Historian Server). Inicialmente, suspeitava-se que o

problema na recuperação dos dados poderia estar associado ao add-in

EBReportFunctions. Assim, buscou-se um meio de acesso direto aos dados, sem o

uso deste add-in, pretendendo-se utilizar consultas diretas a base de dados

(implementada em SQL Server) através da interface de comunicação ODBC.

Porém, a tabela na qual os dados são armazenados possui uma codificação que

impossibilita a consulta direta aos dados.

Após reunião com o engenheiro José Fratantônio, especialista da ABB nos

sitemas INFI 90 e Process Portal, este elucidou algumas questões referentes ao mal

funcionamento do sistema Process Portal. Primeiramente, o problema de lentidão

do sistema foi associado à arquitetura instalada, que possuía poucos recursos

computacionais para gerenciamento de um número elevado de pontos (tags). O

problema da má qualidade dos dados históricos foi relacionado à configuração

incorreta do sistema, que para economizar espaço em disco aplicava sobre as tags

aquisitadas uma política de compressão, similar à do sistema PI, que permitia que

somente pontos que variassem uma porcentagem do range bastante significativa

em relação ao último ponto gravado fossem armazenados. A Figura 21 mostra a

janela de configuração dos parâmetros de compressão para todas as tags

armazenadas na tabela “Historian_1”, do Historian Server.

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Figura 21 – Janela de configuração dos parâmetros de compressão

Além dos testes de compressão, o sistema Process Portal executava um

tratamento estatístico sobre os dados, armazenando definitivamente no servidor de

dados históricos somente a média móvel de um determinado número de amostras

que passavam nos testes de compressão. Esta configuração é usual em unidades

industriais, onde o servidor de dados históricos tem por função armazenar apenas

uma tendência da evolução das variáveis. Porém, como na U-144 os balanços de

massa e energia dos testes sobre a unidade são realizados com valores de máximo,

mínimo, média e desvio padrão obtidos a partir dos dados gravados no Historian

Server, tem-se que os dados armazenados devem traduzir com o máximo de

detalhes a evolução das variáveis de interesse durante o período de realização dos

testes.

Como primeira medida, o engenheiro da ABB desabilitou a política de

compressão para todas as tags do sistema (aproximadamente 2000), o que levou o

Historian Server a armazenar os dados por um tempo inferior a 3 dias, em

contraponto a configuração original que retinha os dados por um período de 30 dias,

antes de sobrescrevê-los.

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Porém, em uma nova visita pretendendo a resolução destes problemas, o

Engenheiro José Fratantônio procedeu a reinstalação e alteração da arquitetura do

sistema Process Portal. A arquitetura original do sistema é apresentada na Figura 22.

Figura 22 – Arquitetura original do Process Portal

Como pode ser visto na Figura 22, a arquitetura original do sistema era

composta de quatro computadores, cada um deles concentrando vários serviços. As

máquinas RTDS1 e RTDS2 eram conectadas à rede de processo (rede INFI-NET,

possuindo instalado o software ABB/Bailey semAPI Run-Time), tinham como

sistema operacional Windows 2000 Server e executavam os serviços de RTDS

(Real Time Data Server), Domain Controller (gerenciamento de rede, DNS e contas

de usuários) e Client (onde é efetuada operação da unidade). O computador

CONFIG era conectado à rede intranet própria do sistema Process Portal, contendo

também como sistema operacional Windows 2000 Server e tendo instalado os

serviços de configuração (Config Server), armazenamento de dados históricos

(Historian Server) e Client. Por fim, a máquina CLIENT4 era apenas um terminal de

operação, possuindo como sistema operacional Windows 2000 Professional e tendo

instalado somente os serviços de Client.

Esta arquitetura foi então modificada, acrescentando-se seis máquinas, como

pode ser visto na Figura 23.

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Figura 23 – Nova arquitetura do sistema Process Portal

Desta forma, visando a distribuição do processamento, os serviços foram

distribuídos nas diversas máquinas. Assim, as duas máquinas conectadas à rede

INFI-NET tiveram instalados somente os serviços de RTDS, sobre a plataforma

Windows Professional. Os serviços de configuração e armazenamento de dados

históricos também foram instalados em máquinas dedicadas (Windows 2000

Server), bem como os Domain Controllers PRIMARY e BACKUP (Windows 2000

Server) e os clientes (Windows 2000 Professional).

Assim, após a migração para nova arquitetura, teve-se como resultado

imediato incremento na velocidade do sistema, no que diz respeito, principalmente,

a abertura de telas de controle e operação do sistema.

Procedeu-se então a configuração do sistema, de modo que este gerasse

dados históricos de melhor qualidade. A configuração original possuía ajustado o

parâmetro de compressão em 5% do range para todas as tags, como mostrado na

Figura 21. Esta configuração foi alterada, passando-se a 1% do range, com exceção

das tags utilizadas nos balanços de massa e energia e dos totalizadores, que foram

configuradas sem compressão (Raw Collection). Para o grupo de tags utilizadas nos

balanços e para os totalizadores (efetuam totalização de vazões em massa num

período de tempo), houve ainda execução de configurações no próprio SDCD, que

estava ajustado para enviar valores ao Historian Server (Exception Reports) apenas

quando houvessem variações acima de 1% do range de cada tag. Esse valor foi

então ajustado para uma unidade de engenharia, entrando-se no sistema (através

de uma estação de engenharia CAD) com a porcentagem correspondente. Esse

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ajuste foi necessário, pois, em totalizadores, por exemplo, o range de medição

geralmente é muito maior o que a faixa de medição efetivamente utilizada,

acarretando que variações de 1% do range acabam por serem significativas e não

podem ser descartadas.

A fim de comprovar esta situação, foi efetuado um teste antes da reinstalação

e reconfiguração do Process Portal. Assim, utilizando-se uma fonte estável de

corrente, injetou-se um sinal de 10 mA (range de 4 a 20 mA), correspondente à

leitura de 15,01 Kg/h, na saída do controlador de vazão FIC-144507 durante o

período de uma hora. Como esta vazão permaneceu constante durante o período do

teste, esperava-se que o tatalizador FQI-144507, que realiza a integração do sinal

obtido do FIC-144507, registrasse ao final do teste 15,01 Kg. A Figura 24 e Figura 25

mostram a evolução destas tags em um terminal de operação.

Figura 24: Leitura do painel no momento de início do teste

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Figura 25: Leitura do painel após uma hora de teste

Porém, os valores armazenados no servidor de dados históricos são

bastante diferentes dos observados nos painéis de operação. A Figura 26 mostra os

valores obtidos do Historian Server utilizando-se um relatório de testes.

Figura 26: Valores obtidos do Historian Server

Assim, observa-se a divergência entre os valores instantaneamente lidos e

exibidos nos terminais de operação e os valores efetivamente armazenados no

Historian Server. Para a FIC-144507 espera-se no relatório que os valores de

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máximo, mínimo e media fossem 15,01 Kg/h. E para o totalizador era esperado um

valor mínimo de 0,00 e um máximo de 15,01 Kg. Após reinstação do Process Portal,

reconfiguração dos parâmetros do Exception Reports e eliminação da compressão,

os valores apresentados pelo painel de operação e os obtidos do Historian Server

ficaram muito próximos, dentro de um limite considerado aceitável.

Durante o processo de instalação e configuração do Process Portal, o

sistema PI foi utilizado como referência na comparação com os valores

armazenados no Historian Server. Acompanhando os dados gerados e

armazenados por ambos os sistemas com os valores instantâneos gerados nos

terminais de operação, verificou-se que o sistema PI armazenava dados

significativamente mais precisos (aplicando as políticas normais de compressão e

exceção) dos que os armazenados no Process Portal antes de sua reinstalação,

sugerindo que o sistema PI poderia ser utilizado como fonte de dados para

realização dos balanços de massa e energia, um dos objetivos há tempo almejados

pelos engenheiros de acompanhamento das unidades de pesquisa.

Ressalta-se que as alterações efetuadas no sistema Process Portal não

tiveram nenhuma influência sobre o sistema PI, que durante o período de

reinstalação e configuração do Proccess Portal permaneceu on-line, aquisitando e

armazenando dados normalmente. Isto explica-se pelo fato de o Process Portal e o

sistema PI utilizarem cartões de comunicação distintos para interfaceamento com a

rede INFI-NET. Assim, alterações em configurações no Process Portal não refletem

sobre o sistema PI.

5.3.1: Configuração de tags no PI para realização de testes

Como apresentado, a obtenção de dados de testes a partir do Process Portal

era realizada de forma bastante não confiável. Como alternativa a esta incerteza,

buscou-se a utilização de dados armazenados no servidor PI. Para utilização com

esta finalidade, visando a obtenção de melhores resultados, foi necessário realizar

algumas configurações nas tags de interesse antes da realização dos testes.

O sistema PI é originalmente utilizado para monitoramento on-line e

armazenamento de dados históricos. Porém, devido às políticas de exceção e

compressão, não armazena valores exatos e sim uma boa tendência do que ocorreu

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no processo, visto que somente os valores que passarem nos testes de exceção e

compressão são gravados, sendo os demais descartados.

Assim, antes da realização dos testes, criou-se uma ferramenta para que os

parâmetros de compressão e exceção fossem desabilitados durante o período de

realização de testes, de forma que todos os pontos enviados pelo SDCD à interface

fossem gravados. A Figura 27 apresenta uma mesma tag com seus parâmetros de

compressão e exceção originais e desabilitados para realização de testes.

Figura 27: Evolução de um mesma tag com seus parâmetros de compressão e exceção

originais e desabilitados

A utilização de valores precisos é bastante importante para realização dos

balanços de massa e energia, pois, o software utilizado no cálculo possui como

entradas valores de média, máximo, mínimo e desvio padrão de cada variável de

interesse no período de realização do teste.

Uma vez que a não execução dos testes de exceção e compressão resultam

em um número bastante elevado de pontos a serem armazenados, fez-se

necessária a criação de um método de configuração das tags de interesse para que

estas tivessem seus parâmetros de exceção e compressão desabilitados somente

durante a execução de testes. Para automatizar o processo de configuração destas

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tags foram criados dois arquivos “Batch” do MS-DOS. Um habilitando e outro

desabilitando compressão e exceção para o conjunto de variáveis de interesse.

Estes arquivos “Batch” executam comandos sobre o aplicativo PIconfig de forma a

aplicar as alterações necessárias. Assim, antes da realização de testes é executado

o “Batch” que desabilita compressão e exceção, e quando encerram-se os testes é

executado o outro arquivo “Batch”, retornando as configurações originais de cada

tag. Abaixo é mostrado o código do script apontado pelo “Batch” que executa

alterações nas tags utilizando o PIconfig.

@table pipoint @mode create, t @istructure tag,excdev,compressing @input teste_on.dat @endsection @exit

Este código mostra em que parâmetros as alterações serão realizadas

(excdev, compressing) e aponta um arquivo de entrada (teste_on.dat) contendo as

tags e os valores destes parâmetros para cada tag. Um trecho do arquivo

teste_on.dat é apresentado abaixo.

AI-14401,0,0 AI-14402,0,0 AI-14403,0,0 DI-144511,0,0 FI-14405,0,0 FI-144400A,0,0 FI-14440A,0,0 FI-14451A,0,0 FI-14451B,0,0 FI-14455,0,0 FIC-14403,0,0 FIC-14404,0,0 FIC-14410A,0,0

Por fim, tem-se como desenvolvimento futuro a execução automática destes

arquivos “Batch” vinculada a uma tag do processo que aponte de forma precisa o

estado da unidade (se realizando testes ou não).

Além das ferramentas para configuração de tags, criou-se ainda uma planilha

eletrônica em Excel responsável pela recuperação de dados e efetuação dos

cálculos de média, máximo, mínimo e desvio padrão durante o período de

realização de testes. Através da utilização do PI-DataLink, esta planilha recebe

como entrada o período de realização do teste e entrega os valores de mínimo,

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máximo, média e desvio padrão de todas as tags utilizadas nos balanços. A Figura 28

mostra esta planilha.

Figura 28: Planilha para recuperação de dados de testes

A utilização desta planilha tornou-se bastante importante, uma vez que o

sistema Process Portal não está disponibilizando em seus relatórios de testes o

cálculo correto do desvio padrão (este é calculado utilizando apenas os valores de

mínimo, máximo e média de cada tag), essencial para análise do comportamento

das tags durante a realização de testes.

Além disso, a utilização do sistema PI configurado para a coleta de dados

sem a utilização de políticas de exceção e compressão possibilitou a comparação,

análise e avaliação dos dados provenientes do Process Portal após sua reinstalação

e reconfiguração. Assim, verificou-se que o sistema Process Portal passou a

fornecer dados, em sua grande maioria, coerentes com os aquisitados pelo sistema

PI. Desta forma, como ambos os sistemas coletam dados diretamente da rede INFI-

NET, porém, através de cartões de comunicação diferentes, a concordância da

informação entre os dois sistemas possibilitou maior confiança nos dados a serem

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inseridos nos balanços. A não concordância em alguns casos possibilitou a

identificação de configurações inadequadas de tags no SDCD e até mesmo

problemas de configurações dos instrumentos em campo, observando-se casos em

que instrumentos trabalhavam com valores acima do range de medição calibrado,

gerando sinais de “bad quality” para o SDCD.

Adicionalmente, buscando-se identificar o momento exato de entrada em

operação de PSVs (Pressure Security Valves), foram desabilitados os parâmetros

de exceção e compressão para tags de PTs (Pressure Transmiters) localizadas a

montante de PSVs. Isto foi necessário devido ao fato de em algumas ocasiões

ocorrerem o acionamento de PSVs e depois, observado-se os dados históricos do

Process Portal e do próprio sistema PI, não ser possível identificar o ponto de pico

de pressão, possivelmente mascarado pelas configurações de exceção e

compressão.

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Capítulo 6: Conclusões e Perspectivas

O sistema PI é largamente utilizado por todo o sistema PETROBRAS e por

diversas indústrias de processo de todo o mundo. Sua larga aplicação explica-se por

este fornecer on-line o estado de todas as variáveis monitoradas de um processo,

além de possibilitar a exibição de telas tais como elas são apresentadas nos

terminais de controle e operação das unidades.

Em muitas plantas industriais, como por exemplo o Módulo Industrial de

Processamento de Xisto (U-230), o sistema PI corresponde à única ferramenta de

armazenamento e visualização de dados históricos. Na U-144 seu correto

funcionamento possibilitou a análise, comparação e validação dos resultados

fornecidos pela ferramenta usual de recuperação de dados históricos (Process

Portal).

No início do trabalho, o sistema PI da U-144 encontrava-se numa situação de

pouca ou nenhuma utilização. Sua interface de coleta de dados apesar de estar

corretamente instalada, sofria problemas de hardware, impossibilitando o

fornecimento contínuo de dados ao servidor PI. A detecção e identificação destes

problemas foi o primeiro passo para que se passasse a acreditar que o sistema PI

pudesse ser utilizado como fonte estável e confiável de dados.

A reinstalação do sistema em um novo servidor trouxe diversas vantagens,

possibilitando que fossem feitas configurações customizadas e que atendessem às

necessidades de exatidão exigidas pela U-144.

Desta forma, obteve-se como resultado final um sistema robusto que passou

a ser utilizado como fonte alternativa de dados para os balanços de massa e

energia, permitindo validar dados fornecidos pelo sistema Process Portal. Além

disso, a utilização do sistema PI permitirá backup permanente da base dados em

contraponto a situação anterior, onde se tinha dados disponíveis por apenas 30 dias

no Process Portal.

Além de o sistema PI possibilitar acesso a dados e telas de processo antes

apenas disponíveis nas salas de controle, tem-se agora acesso total ao processo

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através da rede corporativa. Assim, pesquisadores do CENPES, por exemplo,

associados às unidades de pesquisa da SIX, podem acompanhar on-line a

operação das unidades. Houve ainda a especificação e compra do software PI-

ActiveView, tendo-se como desenvolvimento futuro a disponibilização das telas de

processo da U-144 na Internet, permitindo, por exemplo, ao engenheiro responsável

tomar decisões importantes mesmo quando não presente através do monitoramento

remoto.

Na continuação deste trabalho, tem-se como perspectivas de outros

desenvolvimentos futuros:

• Criação e utilização de ferramentas para inserção automática de

valores obtidos em laboratório no sistema PI;

• Desenvolvimento de ferramentas para acesso aos dados do servidor PI

utilizando interface ODBC via SQL Server e programação de

aplicações em PHP e Visual Basic, de forma que se tenha inserção

automatizada dos dados nos programas de balanço, atualmente

realizada de forma manual;

• Utilização do software PI-BatchView para o desenvolvimento de

aplicações batelada, de forma que se tenha configuração automática

das tags de interesse (sem exceção e compressão) durante a

realização de testes;

• Criação de mecanismos para sincronização (time stamp) dos sistemas

PI e Process Portal para que se tenha melhor precisão na comparação

dos dados oriundos de ambos os sistemas.

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Bibliografia:

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WBPEEUI2200788D2. ABB, April 2003.

[ 11 ] OperateIT Process Portal Version B1.2 Introduction and Instalattion

WBPEEUI220793C2. ABB, April 2003.

[ 12 ] http://www.petrobras.com.br

[ 13 ] http://www.abb.com

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Anexo A: Arquitetura SDCD Bailey INFI 90