55
Universidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências Curso de Especialização em Automação Industrial Automação do Registro de Pesagem de Caminhões em uma Indústria Petroquímica Rômulo de Almeida Bruno Orientador: Profª. Maria de Fátima Queiroz Vieira Monografia apresentada ao Centro de Tecnologia e Geociências da Universidade Federal de Pernambuco como parte dos requisitos para obtenção do Certificado de Especialista em Automação Industrial Recife, 2016

Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

  • Upload
    dokiet

  • View
    218

  • Download
    3

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

Universidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências

Curso de Especialização em Automação Industrial

Automação do Registro de Pesagem de Caminhões em uma Indústria Petroquímica

Rômulo de Almeida Bruno

Orientador: Profª. Maria de Fátima Queiroz Vieira

Monografia apresentada ao Centro de Tecnologia e Geociências da Universidade Federal de Pernambuco como parte dos requisitos para obtenção do Certificado de Especialista em Automação Industrial

Recife, 2016

Page 2: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

Resumo

Automação do Registro de Pesagem de Caminhões em uma Indústria Petroquímica

Rômulo de Almeida Bruno

Março/2016

Orientador: Prof.ª Maria de Fátima Queiroz Vieira

Área de concentração: Automação Industrial

Palavras-chaves: automação, MES, carregamento.

Este trabalho descreve a solução implementada para integrar o sistema de chão de fábrica

ao ERP (Enterprise resource planning) de uma indústria petroquímica. A solução foi desenvolvida

internamente utilizando-se da infraestrutura existente: controlador lógico programável modelo

Siemens S7-200 do sistema de carregamento enviando os dados de pesagem via rede para um

computador. Nesse computador os dados são estruturados em um banco de dados, sincronizado ao

sistema concentrador de informações (SCI) que serve como interface levando cada registro ao

sistema integrado de gestão corporativa (ERP, Protheus Totvs).

O sistema de carregamento associado aos silos finais de produção é de fundamental

importância para o funcionamento da fábrica como um todo, sendo responsável pelo escoamento do

produto final fabricado, no caso deste trabalho, ácido tereftálico ou PTA (purified terephthalic acid)

para o destino logístico solicitado. Na época do comissionamento da unidade fabril foram

detectadas lacunas no sistema de carregamento deixando diversas atividades do processo sob

responsabilidade do operador logístico. Dentre essas atividades estão: o registro do valor final de

peso carregado, a configuração do peso a ser carregado e ocasionalmente a interrupção manual do

carregamento. Com a unidade em operação, surgiram reclamações por parte dos clientes acerca do

valor registrado de peso na documentação e o valor real de produto nos caminhões container

fornecidos. Com base na reclamação, foi feito um estudo que detectou possíveis falhas dos

operadores ao registrar o peso, além de falhas no sistema de carregamento e pesagem que

impactaram diretamente na eficiência e confiabilidade dessa atividade.

A automatização de registro de peso otimizou as atividades relacionadas aos escoamento

da produção, reduziu a possibilidade de erro por falha humana, aumentando a confiabilidade do

processo, o que gerou como consequência maior satisfação por parte dos clientes.

Page 3: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

Sumário Capítulo 1 Introdução ........................................................................................................... 1

1.1 Apresentação do Sistema de carregamento e faturamento ............................................ 31.2 Declaração do problema ............................................................................................... 71.3 Objetivos ..................................................................................................................... 81.4 Justificativas ................................................................................................................ 81.5 Organização da monografia ......................................................................................... 8

Capítulo 2 Tecnologias disponíveis ........................................................................................ 92.1 CLP S7-200 ................................................................................................................ 102.2 Rede RS485 ................................................................................................................ 132.3 Sistema Concentrador de Informações (SCI) - MES ................................................... 142.4 Oracle Database, Oracle ODI e Oracle GoldenGate .................................................... 192.5 ERP Protheus ............................................................................................................ 232.6 Considerações finais ................................................................................................... 24

Capítulo 3 Implementação da Solução ................................................................................. 253.1 Arquitetura Inicial do Sistema de Carregamento dos Silos Finais de Produção ........... 253.2 Mudança na Arquitetura para automação do registro de pesagem de caminhões ........ 303.3 Modificações no software do CLP de do sistema de integração ................................... 313.3 Definição do Protocolo e software do PC de interface ................................................. 323.4 Projeto de interfaces SCI e integração com o ERP Protheus ....................................... 343.5 Considerações finais ................................................................................................... 35

Capítulo 4 Conclusões ......................................................................................................... 364.1 Testes e Dificuldades no processo de desenvolvimento ................................................ 364.2 Discussão de Resultados e Possibilidades de Melhoria Futura ..................................... 37

Apêndice A ......................................................................................................................... 39Apêndice B .......................................................................................................................... 41Apêndice C ......................................................................................................................... 43Referências Bibliográficas ................................................................................................... 49

Page 4: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

Índice de figura

Figura 1.1 Montagem de motor feita por robôs, fabrica de motores Ford. ..................................... 2Figura 1.2 Silos finais de produção e respectivas balanças rodoviárias A, B, C e D. ...................... 3Figura 1.3 Diagrama de fluxo do processo de venda e faturamento de PTA a granel. ..................... 4Figura 1.4 Container com liner para transporte de produto em pó. ............................................... 4Figura 1.5 Procedimento de carregamento de caminhão container. .............................................. 5Figura 1.6 IHM Presys para setpoint de peso e módulo de balança rodoviária Digitron. ................. 5Figura 1.7 Posicionamento da plataforma e conexão do liner a tubulação ..................................... 6Figura 2.1 Siemens S7-200 modelo 224 utilizado no projeto. .................................................... 10Figura 2.2 Tela principal do software STEP 7-Micro/Win. ........................................................ 12Figura 2.3 Conversor RS-485 para USB utilizado no projeto. .................................................... 14Figura 2.4 Pirâmide da automação. ......................................................................................... 16Figura 2.5 Rack do SCI no data center de TI. ........................................................................... 16Figura 2.6 Estrutura de rede que liga o SCI aos demais servidores. ............................................ 17Figura 2.7 Diagrama do ODI Studio e seus módulos. ............................................................... 20Figura 3.1 Arquitetura do Sistema de Carregamento dos Silos Finais de Produção. Inicialmente o módulo de comunicação RS-485 não era utilizado. .................................................................. 26Figura 3.2 Visão interna do painel do sistema de integração dos silos A e B composto por CLP S7-200, cartões de entrada e saída (analógicos e digitais) e demais periféricos (fonte de alimentação, disjuntores, barreiras de proteção, relés). ................................................................................. 27Figura 3.3 Botão de "tara" no módulo de pesagem (Digitron). ................................................... 27Figura 3.4 IHM de seleção e monitoramento de peso (Presys). .................................................. 28Figura 3.5 Cabo de aterramento corretamente posicionado na carcaça do caminhão container. ..... 28Figura 3.6 Sinal de permissão para início do carregamento (Selection Clearance), pré-requisitos: peso ajustado, "tara" da balança realizada e aterramento corretamente posicionado. .................... 29Figura 3.7 Fluxo prévio do registro de peso dos carregamentos de PTA. .................................... 30Figura 3.8 Fluxo final do sistema de carregamento com registro automatizado de pesagem. ......... 30Figura 3.9 Botão seletor de peso (26 ou 27,5 toneladas). ........................................................... 31Figura 0.1 Tabela ASCII (0 a 127). ......................................................................................... 39Figura 0.2 Tabela ASCII (128 a 255). ..................................................................................... 40

Page 5: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

Índice de tabelas Tabela 1 Características do CLP S7200 224 (Referência Siemens 6ES7214-1AD23-0X40). ........ 11Tabela 2 Principais características das interfaces RS-232, RS-422 e RS-485 [06]. ....................... 13Tabela 3 Palavra de 25 bytes do protocolo de envio de peso. ..................................................... 32Tabela 4 Tabela de registros de pesagem. ................................................................................ 34

Page 6: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

1

Capítulo 1

Introdução

Uma das soluções disponíveis para a indústria aumentar sua competitividade, satisfazendo

clientes, é a automação industrial. Na verdade, as empresas de manufatura estão respondendo aos

desafios do mercado global competitivo atual, investindo em automação industrial e no

desenvolvimento de ferramentas e normas de intercâmbio eletrônico. Estes irão permitir-lhes

aumentar a eficácia de desempenho através de processos cada vez mais integrados e otimizados e,

portanto: acelerar a introdução de produtos; facilitar novas alianças empresariais; melhorar a

qualidade e confiabilidade dos produtos; reduzir os custos de projeto, produção e suporte; e oferecer

produtos e serviços novos e inovadores [1].

Em linhas gerais, a automação industrial consiste no uso de sistemas de controle, como

computadores e robôs, e tecnologias de informação para lidar com diferentes processos e máquinas

em uma indústria para substituir o ser humano, em determinadas atividades. É o segundo passo

além da mecanização no escopo da industrialização.

Primeiramente o propósito da automação girava em torno do aumento da produtividade

(produção 24h/dia), e a redução do custo associado a operadores humanos. Embora, hoje, o foco da

automação está direcionado a melhoria da qualidade e flexibilização do processo de manufatura.

Page 7: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

2

Na indústria automotiva, como exposto na figura 1.1, por exemplo, a instalação de pistões no

motor costumava ser feita manualmente com uma taxa de erro de 1-1.5%. Atualmente, esta tarefa é

desempenhada por maquinaria automatizada com uma taxa de erro de 0,00001% [2].

Figura 1.1 Montagem de motor feita por robôs, fabrica de motores Ford.

Este trabalho apresentada uma solução de automação para uma demanda de uma indústria

petroquímica no processo de carregamento de caminhões container a partir dos silos finais de

produção. O produto a ser comercializado é o ácido tereftálico, mais conhecido como PTA (purified

terephthalic acid) [3], sólido incolor que é atualmente uma commodity química e tem seu principal

uso como precursor na formação do polímero poliéster PET, em combinação com o etilenoglicol,

utilizado na produção de tecidos e garrafas plásticas. Vários milhões de toneladas são produzidas

anualmente.

Ao fim do processo de fabricação, o PTA é estocado em quatro silos com capacidade de duas

mil toneladas cada (figura 1.2). Se faz necessária uma operação eficiente por parte da logística para

controlar o estoque e escoamento da produção. Bem como entregar ao cliente um produto de

qualidade e na quantidade correta especificada no pedido.

Page 8: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

3

Figura 1.2 Silos finais de produção e respectivas balanças rodoviárias A, B, C e D.

Na época do comissionamento da planta foi detectada uma lacuna no sistema de carregamento

deixando diversas atividades do processo sob responsabilidade do operador logístico dos silos finais

de produção PTA. Dentre essas atividades estão: o registro do valor final de peso carregado, a

configuração do peso a ser carregado e a interrupção manual do carregamento.

Além dos problemas relacionados a erro humano, foram detectadas outras falhas no sistema de

carregamento que serão detalhadas na próxima seção. A solução proposta consiste em uma melhoria

no atual sistema de carregamento através da melhoria do sistema de chão de fábrica e na automação

do processo de envio do registro de peso dos caminhões já carregados para o sistema de gestão

ERP. Como forma de implementar a solução, foram feitas modificações no software do CLP que

integra o controle de carregamento. O sistema foi interligado via rede a um computador (PC) de

interface que envia os dados de pesagem para o ERP da empresa passando pelo sistema

concentrador de informações (SCI).

Neste capitulo inicial serão abordados aspectos motivacionais, as características do processo de

carregamento e registro de peso que será automatizado e alguns dos problemas identificados no

sistema como um todo.

1.1 Apresentação do Sistema de carregamento e faturamento

O processo de venda se inicia com o contato entre o cliente e o setor comercial, onde são

especificados a quantidade a ser faturada e os detalhes de transporte do produto até o local de

armazenagem do cliente final. Após finalizada a negociação, o departamento comercial entra com

A B C D

Page 9: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

4

um pedido de venda no módulo de faturamento do sistema de gestão corporativa ERP Protheus [4].

A figura 1.3 apresenta um diagrama de fluxo UML do processo como um todo.

Figura 1.3 Diagrama de fluxo do processo de venda e faturamento de PTA a granel.

O sistema de gestão gera uma notificação de venda para o setor de faturamento com as

informações do cliente, data de faturamento, entrega, quantidade de produto, entre outras

informações. No caso da venda a granel, são carregados caminhões com container tipo Dry Box de

tamanho 20 pés com liner (figura 1.4).

Figura 1.4 Container com liner para transporte de produto em pó.

No dia agendado para faturamento do pedido de venda, o faturista do departamento de logística

faz a liberação do pedido e, juntamente com um integrante da equipe de movimentação externa, cria

um documento chamado booking contendo como principais informações: quantidade de containers

do pedido e a identificação de cada um (container ID), peso a ser carregado e placa dos caminhões

de transporte.

Page 10: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

5

O booking é passado aos operadores logísticos do setor de carregamento do turno vigente para

que o produto seja carregado nos caminhões. Os operadores iniciam então o carregamento do

produto em um dos quatro silos finais de produção (A, B, C ou D) seguindo o procedimento

descrito abaixo (figura 1.5):

Figura 1.5 Procedimento de carregamento de caminhão container.

O processo se inicia (1) com o set do valor de peso indicado no booking na IHM (interface

homem-máquina) Presys (figura 1.6). Para clientes no mercado nacional é usualmente carregado o

valor 27,5 toneladas e para exportação marítima o peso é fixado em 26 toneladas.

Figura 1.6 IHM Presys para setpoint de peso e módulo de balança rodoviária Digitron.

1.SelecionarsetpointdepesonaIHMPresys

2.Elevarplataformadecarregamento

3.Posicionarcaminhãoea?vartaradabalança

4.Conectarcabodeaterramentoao

caminhão

5.Abrirportasdocontainereposicionar

plataformadecarregamento

6.Conectarlineràtubulação

7.Abrirválvuladeinflamentodoliner

8.Ligarválvularota?va 9.Abrirválvuladeproduto

10.Apósfinalizaçãodocarregamento:registrar

pesofinal

11.Re?rarlinerelacrarocontainer,

reposicionarplataformaere?raraterramentoliberandoocaminhão.

Page 11: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

6

Em seguida, o segundo passo (2) é elevar a plataforma para que o caminhão possa se posicionar

sobre a balança rodoviária. Com o caminhão na posição, o operador pressiona o botão “T” da IHM

da balança (figura 1.6) para zerar o peso do caminhão sem produto (3) e o cabo do aterramento é

conectado (4) à roda do caminhão. Então as portas do container são abertas e a plataforma é

posicionada (5), permitindo ao operador conectar o liner (figura 1.7) na tubulação de saída (6).

Figura 1.7 Posicionamento da plataforma e conexão do liner a tubulação

Posteriormente, o operador abre a válvula para inflar o liner (7) e aciona o motor da válvula

rotativa (8) que joga o produto dentro do container. Após alguns instantes, o LED de liberação de

carregamento indica o momento para acionar a abertura da válvula principal (9) deixando o produto

fluir para dentro do container.

Quando o peso na balança chega ao valor configurado na IHM Presys, a válvula principal é

fechada pelo sistema. Em seguida o motor da válvula rotativa é desligado e a válvula de

insuflamento fechada automaticamente.

O operador deve então tomar nota do peso final carregado junto ao booking (10), e proceder

com a liberação do caminhão (11) retirando e amarrando o liner, lacrando o container, movendo a

plataforma para posição inicial e retirando o cabo do aterramento.

Ao fim do turno, o booking é levado ao faturista que digita os dados no módulo de faturamento

do Protheus, permitindo enviar a nota fiscal ao cliente com o certificado de qualidade e registro

final de peso carregado em cada caminhão do pedido.

Page 12: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

7

1.2 Declaração do problema

Com a operação da planta a plena carga e as sucessivas entregas aos clientes vieram à tona

problemas relacionados ao processo de carregamento e ao sistema como um todo.

Clientes alegavam que o peso registrado em nota era diferente (erro normalmente entre 200 e

600 kg) da quantidade real de produto descarregado em seu pátio, realizando verificações com

balanças rodoviárias próprias. O departamento de logística, com o apoio da gerência de manutenção

industrial, realizou diversos estudos em seu sistema identificando uma série de vulnerabilidades,

entre os procedimentos realizados pelos operadores logísticos e o sistema automatizado de

carregamento.

Dentre esses, aqui são apresentados os principais:

1. A anotação manual do peso final por parte do operador eleva o risco de erro desse

registro. O operador trabalha sob estresse, com uma alta carga de atividades de risco e

em um ambiente insalubre. Além disso, ainda há probabilidade de o faturista digitar de

forma errada esse registro no sistema.

2. Pelo procedimento, o registro de peso é realizado logo após o fechamento automático da

válvula principal e desligamento do motor da válvula rotativa, dessa forma, o produto

restante no liner antes de ser amarrado, não é contabilizado.

3. Tanto a comunicação do sistema de setpoint de peso (IHM Presys), como do módulo de

pesagem da balança rodoviária (IHM Digitron), foi implementada por sinais analógicos.

Foi verificado que cabos de força e de sinal passam na mesma calha gerando

interferência no valor do setpoint de peso, e peso real que chega ao software do CLP de

integração.

4. Devido ao sistema não possuir modo de dosagem preciso para o momento em que o peso

se aproxima do valor desejado, o sistema gerava pequenas diferenças de peso entre o

real e o ajustado no setpoint. Devido a isso, muitas vezes o operador encerra a pesagem

pressionando o botão de emergência com o intuito de deixar o peso mais próximo do

valor desejado.

Após o estudo, foi elaborado um relatório de análise de riscos onde foram priorizados os

problemas a serem atacados. Diversas disciplinas das áreas de manutenção e engenharia

trabalharam nesses problemas. A disciplina de automação industrial, ligada ao departamento de

manutenção, ao qual faço parte, teve como foco a interface entre o sistema de carregamento e o

ERP para envio automático dos dados de pesagem.

Page 13: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

8

1.3 Objetivos

Este texto tem como objetivo apresentar a solução desenvolvida para realizar a integração entre

o sistema de carregamento nos silos finais de produção (chão de fábrica) e o sistema de gestão

corporativo Protheus Totvs na atividade de registro de pesagem.

Além disso, a solução também contemplou a resolução de outro problema relacionado: o ajuste

do setpoint de peso a ser carregado. Essa solução tem como foco a eliminação de erros quanto ao

registro de pesagem feita previamente pelos operadores logísticos e faturistas.

1.4 Justificativas

Devido aos altos custos relacionados a reengenharia do sistema de carregamento, o

departamento de logística buscou junto a diretoria industrial uma solução desenvolvida in loco.

Alguns dos problemas apresentados, foram identificados no período de comissionamento, porém,

devido a questões financeiras, não puderam ser tratados naquele momento.

Diante de tudo que foi posto anteriormente, se mostrou fundamental a intervenção realizada

como forma de melhorar o desempenho e confiabilidade do sistema reduzindo atividades que

constavam no procedimento operacional da área e eliminado o fator humano na possibilidade do

erro de registro de pesagem.

1.5 Organização da monografia

Este texto está organizado em quatro capítulos, incluindo essa introdução onde foi apresentado o

contexto e motivação para o trabalho.

No Capitulo 2 (Tecnologias Disponíveis), são apresentadas as tecnologias e infraestrutura

utilizadas para o desenvolvimento da solução.

No Capítulo 3 (Desenvolvimento da Solução), são apresentadas as modificações realizadas no

sistema de chão de fábrica e o que mais foi implementado para tornar possível o envio automático

das informações de pesagem.

No Capítulo 4 (Conclusão), são discutidos os resultados do trabalho e apresentadas propostas de

melhoria futura.

Page 14: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

9

Capítulo 2

Tecnologias disponíveis

A arquitetura presente do sistema de carregamento é formada pelos seguintes módulos: seleção

de peso, controle de fluxo do produto silo/caminhão, sistema de pesagem (balança rodoviária) e

CLP (Controlador Lógico Programável) de integração dos sistemas. Anteriormente esse conjunto

não possuía qualquer comunicação com o ERP da empresa, que controla as informações gerenciais

de controle de estoque, faturamento entre outras.

A integração entre o sistema de chão de fábrica que controla a pesagem e o sistema gerencial foi

desenvolvida pela equipe de automação industrial como resposta a demanda do departamento de

logística. Essa integração se utilizou da infraestrutura existente e do desenvolvimento de soluções

focadas na robustez e no menor custo final de desenvolvimento para companhia.

Nesse capítulo são apresentadas as tecnologias e ferramentas que serviram de base para o

desenvolvimento da solução de integração.

Page 15: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

10

2.1 CLP S7-200

A escolha pelo uso de CLPs para automação de sistemas industriais é predominante devido aos

seguintes fatores:

• Elevada confiabilidade, robustez e eficiência.

• Baixos custos de instalação e operacionalidade.

• Menor espaço e menor consumo de energia elétrica.

• Maior rapidez e flexibilidade na elaboração dos projetos.

• Capacidade expansão futura.

• Fácil integração em sistemas existentes.

No comissionamento da fábrica foi verificada uma lacuna de integração que impedia o

funcionamento do sistema de pesagem. Não havia interface entre o sistema de controle dos silos e o

sistema das balanças rodoviárias. Essa lacuna foi preenchida através utilizando-se um CLP Siemens

S7-200 (figura 2.1) juntamente com cartões de entrada analógica e digital. Esse CLP foi escolhido

por atender aos requisitos do projeto e ter sido utilizado vastamente em outras partes da fábrica,

facilitando sua disponibilidade, e substituição em caso de defeito.

Figura 2.1 Siemens S7-200 modelo 224 utilizado no projeto.

O CLP S7-200 [5] é um sistema baseado em microprocessador voltado para ambientes

industriais que desempenha funções de controle de diversos tipos e níveis de complexidade. A

tabela 1 descreve as características do modelo utilizado no projeto SIMATIC S7-200 224. A

informação vinda dos sensores é recebida por módulos de entrada e repassada a unidade central de

Page 16: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

11

processamento (CPU – Central Processing Unit) que de acordo com um programa em memória

define o estado das saídas. É necessária uma proteção especial para os módulos de entrada e saída

isolando-os da CPU, para que esta fique protegida de danos que o ambiente industrial pode trazer

através das linhas de entrada.

Tabela 1 Características do CLP S7200 224 (Referência Siemens 6ES7214-1AD23-0X40).

Tensão de Alimentação 20.4V a 28.8V Tensão de Alimentação de carga L+ 20.4V a 28.8V

Máxima corrente de entrada 12A; a 28.8V Memória de dados 8 kbyte

Memória de programa 12 kbye Número de contadores 256

Número de Temporizadores 256 Número máximo de cartões de expansão 7

Saídas Digitais 10 Entradas Digitais 14

Interface integrada RS485 Dimensões 120,5mm x 80mm x 62mm

Para desenvolvimento do programa do CLP S7-200 foi utilizado o software STEP 7-Micro/Win

(figura 2.2) compatível com Windows XP. Este software é composto por um ambiente de

desenvolvimento, edição, comunicação e monitoramento do programa executando no CLP. Há três

opções de linguagem para codificação: lista de texto estruturado (STL), diagrama Ladder ou

diagrama de blocos. No caso específico desse projeto foi utilizada predominantemente a linguagem

Ladder.

Page 17: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

12

Figura 2.2 Tela principal do software STEP 7-Micro/Win.

O computador utilizado no desenvolvimento (que possui o software STEP 7-Micro/Win) se

comunica com o CLP para download/upload/monitoramento através de um cabo com protocolo

Siemens PPI (point to point interface) ligado a porta serial.

Como as interfaces integradas no CLP não eram suficientes para o projeto, foram utilizados

cartões de expansão de entrada/saída analógica e digital. Os seguintes cartões foram utilizados:

• Siemens EM 221 DC (6ES7221-1BH22-0XA0), cartão de expansão para CLP S7-200

com 16 entradas digitais 24V DC.

• Siemens EM 222 DC (6ES7222-1BF22-0XA0), cartão de expansão para CLP S7-200

com 8 saídas digitais 24V DC.

• Siemens EM 231 (6ES7231-0HC22-0XA0), cartão de expansão para CLP S7-200 com 4

entradas analógicas, 0 a 10V DC, com conversor de 12 bits.

• Siemens EM 232 (6ES7232-0HD22-0XA0), cartão de expansão para CLP S7-200 com 4

saídas analógicas entre -10 a 10 V DC (corrente de saída entre 4 a 20 mA), com

conversor de 12/11 bits.

Para comunicação com outros sistemas o CLP S7-200 224 utilizado possui uma porta serial com

protocolo RS 485 integrado.

Page 18: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

13

2.2 Rede RS485

A interface RS485 foi escolhida como forma de comunicação entre o CLP S7-200 que integra o

sistema de controle de carregamento e o PC utilizado na integração de dados. A Tabela 2 apresenta

as principais características que levaram a escolha de tal interface. Além de ser a interface padrão

integrada nesse CLP, a razão principal para a escolha foi devido a esse padrão atender aos requisitos

do comunicação do projeto. É uma interface muito usual na aquisição de dados de sistemas de chão

de fábrica.

TIA-485-A (ANSI/TIA/EIA-485) usualmente conhecido como RS-485 é um padrão que define

as características elétricas dos drivers e receptores para uso em sistemas digitais balanceados

multiponto. O padrão é mantido pela Telecommunications Industry Association (TIA) e pode ser

utilizado em redes digitais de longa distância em ambientes com presença de ruído elétrico.

Múltiplos receptores podem se conectar a uma rede RS-485 em uma configuração linear, com todos

ligados ao mesmo barramento.

Tabela 2 Principais características das interfaces RS-232, RS-422 e RS-485 [06].

Especificações RS-232 RS-422 RS-485 Modo de operação Single-end Diferencial Diferencial Número total de

transmissores/receptores no barramento

1 transmissor e 1 receptor

1 transmissor e 9 receptores

1 transmissor e 31 receptores

Comprimento total do cabo 15m 1,2km 1,2km Taxa máxima de transferência 20Kbps 10Mbps 10Mbps Tensão máxima de saída do

transmissor +/- 25V -0,25V a +6V -7V a +12V

Nível do sinal de saída do transmissor (carga mínima)

+/- 5V a +/- 15V

+/- 2,0V +/- 1,5V

Nível do sinal de saída do transmissor (sem carga)

+/- 25V +/- 6V +/- 6V

A norma descreve uma interface de comunicação operando em linhas diferenciais capaz de se

comunicar com 31 “unidades de carga”. Normalmente, um dispositivo transmissor/receptor

corresponde a uma “unidade de carga”, o que faz com que seja possível comunicar com até 31

dispositivos. Entretanto, existem dispositivos que consomem frações de unidade de carga, o que

aumenta o número máximo de dispositivos a serem interligados. O meio físico mais utilizado é um

par trançado. Através deste único par de fios, cada dispositivo transmite e recebe dados. Cada

dispositivo aciona o seu transmissor apenas no instante que necessita transmitir, mantendo-o

desligado no resto do tempo de modo a permitir que outros dispositivos transmitam dados. Em um

Page 19: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

14

determinado instante de tempo, somente um dispositivo pode transmitir, o que caracteriza esta rede

como half-duplex. Uma rede RS485 pode também utilizar 2 pares trançados, operando no modo

full-duplex, totalmente compatível com RS422. Existem conversores para comunicação com

dispositivos USB (figura 2.3).

O RS485 se caracteriza pela utilização de um meio de comunicação diferencial que é menos

sensível a interferência eletromagnética, por apresentar rejeição de modo comum. Os circuitos

transmissores e receptores adotados nestas interfaces utilizam como informação a diferença entre os

níveis de tensão em cada condutor do par trançado. Esta técnica resulta no cancelamento de ruídos

induzidos no meio de transmissão, pois se o mesmo ruído é induzido nos 2 condutores, a diferença

de tensão entre eles não se altera e a informação é preservada. A interferência eletromagnética

emitida por um barramento de comunicação diferencial é também menor que a emitida por

barramentos de comunicação não-diferenciais.

Figura 2.3 Conversor RS-485 para USB utilizado no projeto.

A norma não define qual o protocolo a ser utilizado para a comunicação dos dados, e é adotada

como especificação da camada física de diversos protocolos, como, por exemplo, Modbus, Profibus

e DIN-Measurement-Bus. Essas características fazem esse padrão vantajoso para utilização em

ambiente industrial.

2.3 Sistema Concentrador de Informações (SCI) - MES

Manufacturing Execution Systems (MES) [7], é o termo usado para designar os sistemas

computadorizados focados no gerenciamento das atividades de produção e que estabelecem uma

ligação direta entre o planejamento e o chão de fábrica. Serve de ferramenta a gestão para otimizar a

Page 20: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

15

produção baseado nas informações da planta em tempo real. São utilizados para rastrear e

documentar, todo o fluxo da transformação de matéria prima em produto final. A importância destes

sistemas vem da lacuna que normalmente existe entre o ERP (Entreprise Resource Planning) e os

softwares específicos da linha de produção.

O MES pode importar dados do ERP e integrá-los com o dia-a-dia da produção, gerenciando e

sincronizando as tarefas produtivas com o fluxo de materiais. Haja visto que na cadeia de

suprimento o maior valor agregado esta na produção, investir em sistemas que otimizem o fluxo,

controle e qualidade do material se faz essencial.

Estas são algumas das funções que os sistemas MES costumam ter:

• Importação de dados do sistema ERP: itens, estações de trabalho, armazenagem,

estoque, planos da qualidade, dados de funcionários, etc.

• Importação de parâmetros para a produção, como pedidos e prioridades de manufatura.

• Emissão automatizada de instruções para que o armazém entregue o material nas células

de trabalho.

• Exibição da fila de trabalho, instruções e documentação específica para a célula de

trabalho, em função das prioridades definidas anteriormente.

• Armazenamento das informações de atividades da produção: tempos de operação (por

operador), tempos de máquinas, componentes usados, material desperdiçado, etc.

• Instruções para reposição de material na linha de produção.

• Armazenamento e divulgação dos dados de qualidade (inspeções, check lists e não

conformidades)

• Instruções para a continuidade do fluxo de materiais pela linha.

• Análise de métricas e desempenho da produção;

• Integração do ERP com o chão de fábrica;

• Apontamento de mão de obra;

• Controle estatístico do processo (CEP) e de indicadores de capacidade (Cp, Cpk);

• Monitoramento on-line da produção (paradas, ritmo de produção, refugos e retrabalhos);

• Gestão on-line da produtividade de máquinas (OEE) e mão de obra (OLE);

• Controle das ocorrências e indicadores de Manutenção (MTBF, MTTR);

Baseado na hierarquia funcional da automação (figura 2.4) o sistema MES se encontra na

camada 4, entre o sistema ERP na camada 5 e os demais sistemas de controle de processo nas

camadas 1 (sensores, atuadores, hardware), camada 2 (CLPs, computadores e sistemas de controle

PID) e camada 3 (redes e sistema de supervisão e aquisição de dados – SCADA) .

Page 21: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

16

Figura 2.4 Pirâmide da automação.

O sistema MES utilizado nesse projeto é o sistema concentrador de informações (SCI). O SCI

foi projetado como uma solução customizada de integração entre diversos sistemas de chão de

fábrica e o ERP Protheus da empresa Totvs.

Figura 2.5 Rack do SCI no data center de TI.

Page 22: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

17

A estrutura física do sistema SCI é composta por dois servidores Sun Entreprise Sparc T4-2

(figura 2.5) com sistema operacional Oracle solaris 11 e por um storage Pillar Axion com 32TB de

memória em disco. Os dois servidores funcionam em cluster, ou seja, apesar de serem duas

máquinas separadas, elas trabalham como se fosse uma só (interconectadas via fibra ótica de alta

velocidade). A aplicação se utiliza do banco de dados Oracle 11G com a opção Oracle Real

Application Clusters (RAC) que permite executar várias instâncias de banco de dados em

servidores diferentes no cluster. A base de dados abrange vários sistemas de hardware e ainda

aparece como um único banco de dados unificado para a aplicação. Isto permite fornecer um

ambiente de computação escalável que suporta várias cargas de trabalho de aplicativos.

O SCI, na arquitetura de rede (figura 2.6), se encontra interconectado à rede do departamento de

tecnologia da informação (TI) apesar de ter seu gerenciamento e operação vinculado ao

departamento de manutenção – automação, ou, tecnologia de automação (TA). O rack dos

servidores (figura 2.5) fica localizado fisicamente localizado no data center da TI dentro da

companhia.

Figura 2.6 Estrutura de rede que liga o SCI aos demais servidores.

Em termos de funcionalidade, o SCI pode ser caracterizado como um sistema Extract, Load and

Page 23: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

18

Transform (ELT), que é uma ferramenta de software cuja função é a extração de dados de sistemas

homogêneos ou heterogêneos, carga desses dados em um data warehouse, e transformação desses

dados conforme regras de negócio. Normalmente essas três fases são executadas em paralelo, já que

a extração de dados é uma fase demorada. O data warehouse, ou, armazém de dados, ou

ainda, depósito de dados, é utilizado para armazenar informações relativas às atividades de uma

organização em bancos de dados, de forma consolidada. O desenho da base de dados favorece os

relatórios, a análise de grandes volumes de dados e a obtenção de informações estratégicas que

podem facilitar a tomada de decisão.

Antes do desenvolvimento da interface proposta nesse trabalho que foi acrescentada projeto, o

SCI realizava a integração dos seguintes sistemas com o ERP Protheus:

• TMT: sistema da empresa TMT Machinery composto por servidores Linux, com banco

de dados Oracle 11G responsáveis pela integração de dados das 64 máquinas

texturizadoras. Cada máquina texturizadora tem como entrada 240 bobinas de fio tipo

partially oriented yarn (POY) e gera a partir desses fio Draw Textured Yarn (DTY, fio

de poliéster pronto para produzir tecido). O sistema registra dados de produção de cada

bobina produzida, armazena no banco de dados e é sincronizado com o SCI via Oracle

GoldenGate.

• MWS: sistema da empresa Toledo do Brasil responsável pelo rastreamento de cada

bobina após sair da máquina texturizadora, pesagem automatizada de caixas (seis

bobinas por caixa), robô para montagem de palete (vinte caixas) e transferência

automatizada para o armazém através de esteiras. O sistema é composto por um servidor

VMware com cinco servidores Windows Server virtualizados. Um para o banco de

dados Microsoft SQL Server, e os outros quatro ligados a terminais em cada máquina

texturizadora. O sistema MWS disponibiliza dados para o SCI através de um Web

service.

• WMS: sistema da empresa coreana SMC responsável pelo gerenciamento de um

armazém automatizado, ou automated storage retrieval system (AS/RS). O armazém

automatizado da logística recebe os paletes de poliéster produzido e armazena em uma

de suas vinte seis mil posições passando por de esteiras e transelevadores. Também tem

a função de armazenagem de paletes de matéria prima, bobinas de fio POY. O sistema é

composto por servidores Linux, com banco de dados Oracle 11G responsáveis pelo

sistema de movimentação de cargas dentro do armazém. É sincronizado com o SCI via

Oracle GoldenGate.

• Lurgi: sistema da empresa alemã Lurgi responsável pelo carregamento de ensacadeiras

Page 24: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

19

(big bag machine) e carregamento a granel (caminhões container) para as linhas de

produção de resina PET. O sistema é composto por um PC que serve de IHM com o

software Siemens WinCC para controle de carregamento. A comunicação com o SCI se

dá através da ferramenta MatrikonOPC, que lê as tags do WinCC via protocolo OPC e

sincroniza com o SCI via ODBC.

• LIMS: sistema da empresa americana LabWare para controle e gerenciamento de

laboratório industrial. Composto por servidores Windows Server, com banco de dados

Oracle 11G. Se comunica com o SCI via Oracle GoldenGate.

Como foi apresentado, o SCI interliga diversos projetos heterogêneos: diferentes sistemas

operacionais, bancos de dados, localização física. O sistema foi especificado internamente e

desenvolvido em Belo Horizonte - MG (empresa Casa de Software) utilizando as mais recentes

tecnologia de bancos de dados, data warehouse e business intelligence da empresa americana

Oracle.

2.4 Oracle Database, Oracle ODI e Oracle GoldenGate

O banco de dados Oracle [8] é o líder de mercado e o preferido de centenas de milhares de

empresas, além de desenvolvedores de aplicativos e administradores de bancos de dados no mundo

inteiro. Ao longo dos anos, as empresas passaram a contar com o banco de dados Oracle para

oferecer performance e confiabilidade como grande diferencial. Na versão 10g do banco de dados, a

Oracle ofereceu um banco de dados de autogerenciamento com capacidade inovadora, reduzindo

drasticamente os custos de gerenciamento. A Oracle elevou o nível com o lançamento do Banco de

Dados Oracle 11g (utilizado na maior parte dos projetos apresentados na seção anterior). Projetado

para ambientes de data center em rápida evolução e transformação para acompanhar as demandas

dos negócios, o Banco de Dados Oracle 11g permite às empresas adotar novas tecnologias

rapidamente, ao mesmo tempo minimizando o risco. Além disso, fundamentado em seus recursos

de autogerenciamento, fez avanços significativos nas áreas de capacidade de gerenciamento e

diagnóstico de falhas.

O Oracle Data Integrator (ODI) [9] é uma ferramenta extract, load and transform (ELT)

produzida pela Oracle que oferece um ambiente gráfico para construir, gerenciar e manter processos

de integração de dados em sistemas de business intelligence (BI). BI é o processo de coleta,

organização, análise, compartilhamento e monitoramento de informações que oferecem suporte a

gestão de negócios.

Page 25: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

20

Oracle Data Integrator (figura 2.7) é construído em vários componentes, todos trabalhando

juntos em torno de um sistema centralizado de repositório de metadados. Esses componentes,

módulos gráficos, agentes de execução e interfaces baseadas em web, em conjunto com outras

características avançadas tornam ODI leve, legacy-free, estado da arte entre as plataforma de

integração. A arquitetura ODI é organizada em torno de um repositório modular, que pode ser

acessado no modo cliente-servidor por componentes como: o Estúdio ODI e agentes de execução

que são inteiramente escritos na linguagem em Java. A arquitetura também inclui um aplicativo

baseado na web, o ODI Console, que permite aos usuários acesso à informação através de uma

interface web e uma extensão para o Oracle Fusion Middleware Controle Console.

Figura 2.7 Diagrama do ODI Studio e seus módulos.

O ODI Studio fornece quatro opções gráficas para gerenciar artefatos: Designer, Operator,

Topology e Security.

• Designer: define regras declarativas para transformação e integridade de dados. Todo

projeto de desenvolvimento ocorre neste módulo, que é onde banco de dados e

metadados do aplicativo são importados e definidos. O módulo de Designer usa

metadados e regras para gerar dados de cenários de integração ou planos de carga para

a produção. Este é o módulo central para desenvolvedores e administradores de

metadados.

• Operator: módulo de gerenciamento que monitora os processos de integração de

dados em produção. Ele é projetado para operadores e exibe os logs de execução com

contagens de erro, o número de linhas processadas, estatísticas de execução, o código

real que é executado, e assim por diante. Em tempo de projeto, os desenvolvedores

podem também usar o módulo operador para fins de depuração.

Page 26: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

21

• Topology: define a arquitetura física e lógica da infraestrutura. Permite a

administradores registrar servidores, esquemas de banco de dados e catálogos,

e agentes no repositório principal através deste módulo.

• Security: gerencia perfis de usuários e seus privilégios. Também pode atribuir acesso

e autorização para objetos e recursos. Os administradores de segurança geralmente

usam este módulo.

Todos os módulos armazenam suas informações no repositório centralizado. O ODI possui

uma interface gráfica de fácil utilização para o usuário e pode ser instalado em várias plataformas,

como Microsoft Windows, Linux e Mac OS.

Em tempo de execução, o agente coordena a execução dos cenários ODI. Ele recupera o

código armazenado dentro o repositório ODI, conecta-se a vários sistemas de origem e destino e

organiza os dados globais do processo de integração. Existem dois tipos de agentes:

• O agente autônomo: pode ser instalado nos sistemas de origem ou destino e requer

uma máquina virtual Java (JVM).

• O Java EE Agent: é implantado no Oracle WebLogic Server e podem se beneficiar

da camada que o servidor de aplicação apresenta como cluster para os requisitos de

alta disponibilidade.

Com a arquitetura Extract Transform Load (ELT), o agente raramente executa qualquer

transformação de dados. Ele simplesmente recupera código do repositório do ODI e dos diversos

servidores de banco de dados da integração, operando sistemas ou mecanismos de script para

executar esse código. Quando a execução é concluída, as atualizações são registradas no repositório

pelo agente e, em seguida, são reportadas mensagens de erro e estatísticas de execução. Os usuários

podem revisar os logs de execução no módulo Operator. É importante compreender que, embora o

agente pode atuar como um mecanismo de transformação, é raramente utilizado para esse efeito. Os

agentes são instalados em locais táticos no sistema de informação para coordenar os processos de

integração e alavancar os sistemas existentes. Eles são de vários segmentos, com balanceamento de

carga, componentes leves nessa arquitetura de integração distribuída.

O Repositório consiste em um repositório principal e, normalmente, vários repositórios de

trabalho. Estes repositórios são conjuntos de tabelas armazenadas em sistemas de gerenciamento de

banco de dados relacionais, como Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2 e outros. Todos os

objetos que os módulos ODI podem configurar, desenvolver, ou utilizar são armazenados em um

desses repositórios, e são acessados no modo cliente-servidor, além dos vários componentes da

Page 27: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

22

arquitetura. O repositório principal contém as informações de segurança (perfis de usuário e

privilégios), a topologia das informações (definições de tecnologias e servidores), e o código fonte

para todas as versões de todos os objetos ODI. As informações contidas no repositório principal é

mantida com os módulos Topology e Security no ODI Estúdio, bem como com no ODI Console.

Objetos do projeto são armazenadas em um repositório de trabalho. Vários repositórios de

trabalho podem coexistir na mesma instalação. Isto é útil para manter ambientes separados ou para

refletir a versão do ciclo de vida. Um instância do repositório de trabalho armazena informações

para:

• Modelos (metadados): incluindo armazenamentos de dados, colunas, restrições de

integridade de dados, referências cruzadas, linhagem de dados e análise de impacto.

• Projetos: incluindo as interfaces, pacotes, procedimentos, pastas, módulos de

conhecimento e variáveis.

• Informação: incluindo cenários, planos de carga, informações de agendamento e

registros. Os usuários podem gerenciar o conteúdo de um repositório de trabalho com

os módulos Design e Operator no ODI Studio.

O agente em tempo de execução também acessa repositórios de trabalho. Quando um

repositório de trabalho é usado apenas para armazenar informações de execução (geralmente para

fins de produção), é chamado de um repositório de execução. Um repositório de execução é

acessado em tempo de execução com o módulo Operator, ODI Console e pelo agentes. É

importante lembrar que cada repositório de trabalho está sempre ligado a um e só um repositório

mestre.

O ODI Console é uma aplicação Java Enterprise Edition (Java EE) que permite o acesso

web à repositórios. Ele permite aos usuários procurar objetos de tempo de design, incluindo

projetos, modelos e execução registros. Através de sua interface web, os utilizadores podem ver os

mapas de fluxo, rastrear a origem de todos os dados, e até mesmo ir até o nível de campo para

entender as transformações usadas para construir os dados. Além disso, usuários finais podem

lançar e acompanhar a execução através de cenários no ODI Console. Pode ser instalado no Oracle

WebLogic Server e também oferece aos administradores a capacidade de visualizar e editar objetos

de topologia, tais como servidores de dados, esquemas físico e lógico, bem como para gerenciar

seus repositórios. Oracle Data Integrator oferece uma extensão para o Oracle Enterprise Manager

Fusion Middleware que permite aos usuários finais monitorar seus componentes ODI, juntamente

com outros módulos Fusion Middleware a partir de um único console de administração.

Page 28: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

23

O Oracle GoldenGate [10] é uma aplicação de elevado desempenho destinada à captura,

transação, transformação, o encaminhamento (routing) e entrega de dados, em tempo real, e permite

a replicação bidirecional dos dados baseada em registros. A aplicação garante a sistemas críticos

operacionalidade durante vinte e quatro horas, sete dias por semana e proporciona a distribuição dos

dados por toda a empresa para otimizar o processo de decisão. É focado em bases de dados de

sistemas heterogéneos. O software possui um elevado desempenho, baixo impacto no processo com

uma latência (tempo de espera) de microssegundos para uma grande variedade de bases de dados e

o encaminhamento (routing) exigências de integração dos diversos sistemas da empresa.

2.5 ERP Protheus

O Protheus [11] é uma linha de software para planejamento corporativo de recursos (ERP) e

gestão de relacionamento com o cliente (CRM), baseada na tecnologia By You. Os processos de

negócio do software abrangem processos administrativos e setoriais nas áreas de agroindústria,

construção e projetos, distribuição e logística, educacional, serviços financeiros, jurídico,

manufatura, saúde, serviços e varejo. Criada e desenvolvida atualmente pela TOTVS, a plataforma

by You, suporta o desenvolvimento de todo o portfólio de produtos que envolvem gestão, negócios e

colaboração. Ela garante independência tecnológica oferecendo diversas linguagens de

desenvolvimento e ambientes de execução próprios. Essas características permitem que os produtos

da TOTVS sejam compatíveis com qualquer plataforma de hardware, banco de dados ou modelos

de processamento.

O software de gestão permite o gerenciamento integrado dos processos desde a fabricação até

a rede de distribuição, possibilitando o controle em tempo real das necessidades da empresa e de

seus custos. São atendidas as camadas operacionais, táticas e estratégicas, deste as áreas de

inovação, produção, vendas, entrega e acompanhamento de clientes, até soluções de backoffice. As

diversas áreas são atendidas por módulos específicos, para as áreas principais do negócio, temos os

seguintes módulos: engenharia de produto e processo, desenvolvedor de produtos, planejamento e

controle da produção, planejamento avançado da produção, chão de fábrica, gestão da qualidade e

rastreabilidade. Para as áreas administrativas de suporte ao negócio (backoffice) temos: gestão de

contratos, compras e suprimentos, estoques e custos, vendas e faturamento, financeiro, contábil,

fiscal, ativo imobilizado, planejamento e controle orçamentário, comércio exterior e gestão de

capital humano (HCM). Apresenta ainda outras soluções complementares como: CRM e call center,

gestão de frete embarcador, gestão de armazenagem (WMS), gestão de investimentos, relatórios e

indicadores gerencias (Business Analytics – BA), entre outros.

Page 29: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

24

2.6 Considerações finais

Este capítulo apresentou as estruturas física e as principais tecnologias que foram utilizadas

para automatizar o processo de carregamento e envio de dados de pesagem ao ERP. Foi apresentado

o CLP S7-200 e cartões de entrada/saída utilizado na integração do sistema de carregamento e a

infraestrutura de rede RS-485 utilizado no envio de dados ao PC de interface.

Em seguida, foi apresentado o sistema MES utilizado, o SCI, bem como os sistemas de

chão de fábrica que se utilizam do SCI para intercâmbio de informações com o ERP. As tecnologia

da empresa Oracle que serviram como base para a construção do SCI foram apresentadas na seção

2.4. Finalmente, foi introduzida uma visão geral do software Protheus Totvs utilizado como sistema

de gestão corporativa da companhia.

Page 30: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

25

Capítulo 3

Implementação da Solução

Baseado nas tecnologias apresentadas no capítulo anterior, foi desenvolvida a integração

entre o sistema de carregamento e o módulo de faturamento do ERP Protheus. O objetivo principal

desse projeto foi tirar a atividade de registro do peso dos procedimentos realizados pelo operador

logístico. A seguir será apresentada a arquitetura do sistema antes e depois das modificações . Serão

detalhados todos os aspectos que envolveram as diversas camadas de sistema para que as

informações de pesagem fossem levadas de forma automatizada até o módulo de faturamento do

sistema de gestão corporativa.

3.1 Arquitetura Inicial do Sistema de Carregamento dos Silos Finais de Produção

No comissionamento da planta de PTA foi descoberta uma lacuna no projeto do sistema de

carregamento de caminhões que impedia a operação do escoamento do produto acabado nos quatro

silos finais de produção (A, B, C e D). A empresa Coperion, responsável pelo projeto de automação

dos silos, disponibilizava o sistema de controle das válvulas e das plataformas de carregamento.

Porém, esse sistema não possuía interface com o módulo de pesagem da balança rodoviária (de

fornecimento da empresa Digitron).

A equipe interna de automação projetou o sistema de integração (CLP Siemens S7-200,

mostrado na figura 3.2) com dois painéis para os quatro silos: um para os silos A e B, e outro para

Page 31: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

26

os silos C e D. Tal sistema (figura 3.1) serve de interface de controle enviando para o sistema da

Coperion a liberação para início do carregamento e o sinal de finalização quanto o setpoint de peso

é alcançado.

Figura 3.1 Arquitetura do Sistema de Carregamento dos Silos Finais de Produção. Inicialmente o módulo de

comunicação RS-485 não era utilizado.

O projeto inicialmente se limitava a automação de chão de fábrica, não sendo previsto

comunicação com sistemas supervisórios ou de gerenciamento logístico.

Page 32: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

27

Figura 3.2 Visão interna do painel do sistema de integração dos silos A e B composto por CLP S7-200, cartões de

entrada e saída (analógicos e digitais) e demais periféricos (fonte de alimentação, disjuntores, barreiras de proteção, relés).

Antes das modificações descritas nesse trabalho, o sistema de integração que viabilizou o início

das atividades de carregamento obedecia o seguinte fluxo:

1. Receber o sinal de “tara” da balança (figura 3.3) rodoviária após posicionamento do

caminhão (valor “zero kg” vindo via sinal analógico do módulo de pesagem);

Figura 3.3 Botão de "tara" no módulo de pesagem (Digitron).

Page 33: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

28

2. Receber as informações do setpoint de peso configurado pelo operador logístico na IHM

Presys, figura 3.4 (comunicação via sinais analógicos entre o módulo Presys e o cartão

de entrada analógica do S7-200);

Figura 3.4 IHM de seleção e monitoramento de peso (Presys).

3. Monitorar se o caminhão já está aterrado, figura 3.5 (sinal digital vindo do sistema da

Coperion) para, em caso positivo, liberar a permissão para início carregamento (sinal

digital de retorno ao sistema Coperion, figura 3.6);

Figura 3.5 Cabo de aterramento corretamente posicionado na carcaça do caminhão container.

Page 34: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

29

Figura 3.6 Sinal de permissão para início do carregamento (Selection Clearance), pré-requisitos: peso ajustado, "tara" da

balança realizada e aterramento corretamente posicionado.

4. O operador então inicia os procedimentos de carregamento e o sistema de integração

monitora continuamente o peso da balança com o setpoint ajustado para enviar o sinal de

termino do carregamento ao atingir o peso desejado.

Com esse projeto foi possível iniciar a operação do sistema de carregamento de caminhões

container, permitindo esvaziar os silos das primeiras bateladas de produção de PTA da planta.

Devido as características do sistema, o peso carregado apresenta uma margem de variação e essa

informação deve constar nas documentações de venda enviada ao cliente. Porém, o registro do valor

de peso final de cada carregamento foi adotado como procedimento para os operadores logísticos,

preenchendo essa informação no documento de booking onde constam os detalhes do caminhão

carregado. A arquitetura inicial foi modelada na figura 3.7 como diagrama casos de uso UML. No

fim de cada turno, o booking é devolvido aos faturistas que tem a incumbência de digitar todos os

registros de peso no módulo de faturamento do ERP Protheus.

Page 35: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

30

Figura 3.7 Fluxo prévio do registro de peso dos carregamentos de PTA.

3.2 Mudança na Arquitetura para automação do registro de pesagem de caminhões

O foco principal do projeto descrito nesse texto consiste na modificação do procedimento

de coleta de dados de pesagem após o carregamento do caminhão container. Tal modificação foi

realizada com o desenvolvimento da funcionalidade de envio automatizado de registro de pesagem

através de vários sistemas até o módulo de faturamento do ERP Protheus. A figura 3.8 é uma

modelagem de casos de uso UML do sistema, após as modificações propostas serem implantadas.

Foram adicionados dois novos elementos ao fluxo apresentado acima: um computador

que serve de interface recebendo os dados de pesagem do CLP do sistema de integração (com

comunicação via rede RS-485) e o SCI (ethernet e tcp/ip).

Figura 3.8 Fluxo final do sistema de carregamento com registro automatizado de pesagem.

A solução final demandou os seguintes esforços: modificação no software do CLP do

sistema de integração acrescentando a funcionalidade de comunicação em rede serial, projeto de um

protocolo para envio de dados de pesagem, desenvolvimento de software para o PC de interface,

geração de tabelas para registro dos dados no SCI, e modificações nas funcionalidades do SCI e do

ERP Protheus para permitir adicionar a funcionalidade do registro automatizado.

Page 36: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

31

3.3 Modificações no software do CLP de do sistema de integração

A primeira tarefa realizada para implementação do sistema foi acompanhar por uma

semana o processo de carregamento e registro. Também foi necessário estudar o código do CLP do

sistema de integração para que as modificações não tivessem impacto negativo na funcionalidade de

controle do carregamento.

A partir dessa avaliação inicial, foi definido como seria desenvolvido o projeto. Além do

envio da informação de pesagem, foi realizado uma modificação na forma como o setpoint de peso

é escolhido. Previamente o operador logístico utilizada a IHM Presys para selecionar o peso a ser

carregado. Porém, foi detectado que essa informação não estava chegando ao CLP S7-200 de forma

correta. A comunicação entre a IHM Presys e o CLP s7-200 se dá através de sinal analógico e os

cabos responsáveis por essa comunicação estavam sofrendo interferência de cabos de alta tensão

passando no mesmo pipe rack. Como a operação possui somente duas configurações usuais de peso,

a entrada de dados na IHM Presys foi substituída por um botão seletor de peso (figura 3.9).

Figura 3.9 Botão seletor de peso (26 ou 27,5 toneladas).

Utilizando a interface serial RS-485 integrada ao CLP S7-200 224, foi implementada a

funcionalidade de envio automático do peso do caminhão. No código fonte, foi implementada uma

nova subrotina (SBR) específica para envio de dados para cada silo “com_silo_1” e “com_silo_2”

(um CLP controla silos A e B e outro os silos C e D). Essa rotina envia o peso carregado cinco

minutos após o operador parar o carregamento na chave seletora start/stop.

Previamente o sistema parava o carregamento automaticamente comparando o peso do

setpoint com o peso recebido do módulo de pesagem porém, devido a problemas de projeto, o

caminhão estava sendo carregado com o um peso cerca de 2% acima do valor configurado (quando

o erro deve estar em torno de 0,6%). O sistema não possui um modo de carregamento preciso para o

Page 37: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

32

momento em que o valor de peso se aproxima do que foi configurado, por isso, a tarefa de

interromper o carregamento ficou a cargo do operador logístico que aciona a chave start/stop para

fechar a válvula de alimentação de produto. A parada automática do sistema ainda existe no

software porém, só é utilizada em caso emergencial caso o operador não faça a interrupção manual.

Na implementação do envio de dados de pesagem, a informação é enviada cinco minutos

após o recebimento do sinal de parada do carregamento. Esse período foi acordado com a operação

e é o tempo suficiente para que o operador coloque o restante do produto que fica na boca do liner

dentro do container.

3.3 Definição do Protocolo e software do PC de interface

Para comunicação entre o CLP S7-200 do sistema de integração e o PC de interface foi

definido um protocolo para transmissão de dados utilizando a rede serial RS-485. Nesse protocolo

estão descritas as informações referentes a cada carregamento em um dos quatros silos disponíveis

(A, B, C ou D). Ao término de cada pesagem a mensagem é enviada duas vezes para o PC de

interface como forma de confirmação. A palavra enviada é composta por 25 bytes organizados

conforme a tabela 3.

Tabela 3 Palavra de 25 bytes do protocolo de envio de peso.

Posição do byte Valor em hexadecimal Informação 1° AA início da transmissão, caracter ª em ascii 2° 43 ou 4D 43 – letra C em ascii para caso de parada

automática do carregamento 4D – letra M em ascii para parada manual

3° 30 0 em ascii – primeiro dígito do número do silo

4° 31ou 32 ou 33 ou 34 1, 2, 3 ou 4 em ascii – para respectivamente silo A, B, C ou D

5° e 6° AA e AA Separador, caracteres ªª em ascii 7° ao 14° <valor do contador> 8 bytes com o valor já convertido para ascii

para o contador de pesagens zerado diariamente

15° AA Separador, caracter ª em ascii 16° ao 23° <valor do peso em kg> 8 bytes com o valor já convertido para ascii

com o valor do peso registrado em kg 24° AA Separador, caracter ª em ascii 25° 0 Fim da transmissão, caracter de controle

NULL em ascii

Page 38: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

33

No PC de interface foi necessário o desenvolvimento de um software para coletar os dados

recebidos via rede serial e formata-los para o envio ao sistema MES SCI. Esse projeto foi

encaminhado ao departamento de TI, que possui equipe dedicada ao desenvolvimento de software.

Os seguintes requisitos do software foram listados para implementação:

• Alta disponibilidade: o software precisa operar 24 horas, sete dias por semana e, em

caso de falhas, notificar a equipe de TI para resolução imediata do problema.

• Tolerância a falhas: no caso de problemas, o software deve ser capaz de continuar

lendo as informações da rede serial e armazená-las para posterior processamento.

• Leitura dos dados em porta serial utilizando um conversor RS-485/USB

disponibilizado pela equipe de automação.

• Registro dos dados em uma tabela apropriada no banco de dados Oracle 11G

instalado no PC de interface.

O software foi implementado na linguagem Python e atendeu as necessidade do sistema

proposto pela equipe de automação. Ele tem por funcionalidade ler cada mensagem enviada pelos

dois CLPs S7-200, para cada carregamento de produto em um dos quatro silos, e escrever essa

informação em uma tabela do banco de dados instalado localmente no PC. A mensagem possui 25

bytes conforme o protocolo definido e chega via porta serial, por exemplo, com o seguinte formato

já em ascii:

ªM03ªª00000008ª00027360ªnull

O programa extrai as seguintes informações da mensagem: M - para finalização manual do

processo pelo operador, 03 – para carregamento no realizado no silo C, 00000008 – é o sequencial

do silo informando ser o oitavo carregamento para o silo C, 00027360 – peso carregado de

27,360kg, os caracteres ª servem de separador para a o software e a mensagem finaliza com um

caractere de controle null. Finalmente o software escreve essas informações na tabela do banco de

dados local, acrescentando data, hora e tipo do carregamento (a granel, caminhões container).

Page 39: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

34

3.4 Projeto de interfaces SCI e integração com o ERP Protheus

Para que a informação coletada dos CLPs referentes a cada carregamento chegue ao

módulo de faturamento do ERP Protheus, foi necessário criar um subsistema intermediário para

formatar os dados e enviá-los através do MES - SCI. Essa tarefa ficou a cargo do PC de interface

com o software desenvolvido pela equipe de TI. Toda integração entre sistemas de chão de fábrica e

o software de gestão corporativa é implementada pelo SCI através de agentes ODI. Os agentes são

responsáveis por coletar informações dos bancos de origem, carregá-los na área temporária do SCI,

e após o processamento, serem consolidados e armazenamento como registros definitivos.

No caso específico do sistema de carregamento dos silos finais de produção, a integração

com o ERP Protheus seguiu os seguintes passos após os dados estarem disponíveis no PC de

interface:

I. Foi definida a tabela (tabela 4) responsável pela troca de informações entre os

sistemas. No PC de interface foi instalado o banco de dados Oracle 11G, e a

tabela definida foi criada nesse banco sendo preenchida pelo software com as

informações enviadas pelo CLP de integração.

Tabela 4 Tabela de registros de pesagem.

Campo Tipo Descrição

T0904_ID_IU NUMBER (10) Identificador da tabela, uso interno no SCI

T0904_LOADING_TYPE CHAR (1) Tipo de carregamento: G - para carga granel, B – para carregamento ensacado em Big Bag

T0904_TNET_WI NUMBER (5) Peso final carregado em kg

T0904_DAY_WEIGHING NUMBER (3) Dia do ano, quando foi realizada a pesagem

T0904_YEAR_WEIGHING NUMBER (2) Ano corrente

T0904_LOADING_LOCATION VARCHAR2 (2) Silo onde o foi realizado o carregamento (01, 02, 03 ou 04)

T0904_TSEQUENTIAL_LOADING VARCHAR2 (4) Numero sequencial que representa a quantidade de carregamentos no dia para o silo

especificado

T0904_PROD_HOUR VARCHAR2 (5) Hora do carregamento

Page 40: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

35

II. Utilizando a ferramenta ODI Studio, foi criado um agente de execução autônomo

no banco de dados do PC de interface, que envia a tabela atualizada ao ACI (área

de armazenamento temporário do SCI) após o commit da transação de cada novo

registro.

III. Dentro do SCI foi desenvolvido um procedimento de consolidação da tabela de

registro de peso, transformando os dados a partir da área do ACI no padrão

necessário para armazenamento no repositório.

IV. Foi criada uma área de armazenamento temporário no banco de dados do ERP

Protheus para receber a tabela com os registros de pesagem. Outro agente de

execução foi desenvolvido no ODI Studio para enviar a tabela consolidada no

repositório do SCI para a área de armazenamento temporário do Protheus.

V. A equipe da Totvs juntamente com a equipe de desenvolvimento de software da

TI, realizaram as modificações necessárias no módulo de faturamento para inserir

as informações de pesagem de forma automatizada. Eliminando, dessa forma, a

necessidade prévia do faturista ter que digitar esses dados no sistema a partir do

booking.

Após essa sequência de atividade de desenvolvimento e implantação, e um longo período de

depuração e testes, o sistema de envio de dados de pesagem automatizado ficou pronto para ser

utilizado pelo departamento de logística.

3.5 Considerações finais

Nesse capítulo foi apresentada a solução final para automação do registro de pesagem de

caminhões dos silos finais de produção. Foi detalhada a arquitetura inicial do sistema de

carregamento com todos os módulos presentes e o reflexo no fluxo final da operação logística das

modificações implementadas.

As modificações no CLP de integração foram descritas em detalhes, bem como, o projeto do

protocolo de envio de dados via rede serial RS-485. Também foi citado o desenvolvimento do

software do PC de integração feito pela equipe da TI.

Finalmente foram listados os passos realizados para permitir a troca de informações entre o

PC de interface, o sistema MES SCI, chegando até o módulo de faturamento do ERP Protheus.

Page 41: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

36

Capítulo 4

Conclusões

Nesse capítulo serão discutidos os resultados do projeto, destacando o processo de testes,

problemas e dificuldade no processo de desenvolvimento e implantação, bem como a atualização da

documentação do sistema com a melhorias implementadas. Serão apresentados o objetivos

alcançados, tudo que não foi possível realizar, sugestões e planos de melhorias futuras e,

principalmente, o impacto da solução no dia a dia da operação logística, destacando as

contribuições aos respectivos procedimentos operacionais.

4.1 Testes e Dificuldades no processo de desenvolvimento

Desde o início do projeto foram introduzidas rotinas de teste para cada iteração do processo

de desenvolvimento. Inicialmente foram implementadas as modificações no software do CLP de

integração e testadas rigorosamente para que não prejudicassem o sistema que, apesar das

limitações, de encontrava operacional. Os testes seguiram o seguinte fluxo:

1. Testes do software do CLP: foram testadas as modificação na configuração do setpoint

de peso, que passou a utilizar uma chave seletora, e o envio de dados para o PC de

Page 42: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

37

interface. Os testes do protocolo e da rede RS-485 foram realizados mesmo antes da

implantação do software do PC de interface, utilizando a ferramenta HyperTerminal do

próprio sistema operacional Windows. Entre as dificuldade encontradas nessa etapa, a

maior delas foi a dificuldade para liberação por parte da logística de um dos silos para a

realização dos testes, pois na maior parte do tempo o sistema estava em operação.

2. Testes do software do PC de integração: nesse caso foi testado juntamente com a equipe

de TI o recebimento dos dados de carregamento e a transcrição desses dados na tabela

do banco de dados local. Como dificuldades, tivemos os problemas relativos a

agendamento de trabalho de diferentes equipes (TI e Automação) e inicialmente a

definição do protocolo.

3. Testes de integração dos repositórios de dados: foram testados os agentes ODI, o

primeiro captura a tabela do PC de interface e leva ao SCI e o segundo transfere a

informação consolidada no SCI para a área de armazenamento temporária do ERP

Protheus. Como dificuldades tivemos a aprendizagem do uso da ferramenta ODI Studio

para projeto dos agentes e a disponibilidade da equipe da Totvs para implementar as

modificações no módulo de faturamento do ERP.

4. Testes finais de implantação: o sistema foi testado de forma plena desde o controle de

carregamento, geração e envio da mensagem com o peso associado até a consolidação da

informação no módulo de faturamento do ERP Protheus. Essa etapa foi a que levou mais

tempo para ser concluída devido a dependência de diferentes equipes e das raras

oportunidades de validação reunindo com todos que de alguma forma contribuíram com

o projeto.

A partir da consolidação da solução com os testes finais de implantação, foram feitas

atualizações na documentação do projeto e principalmente nos procedimentos operacionais dos

operadores logísticos e profissionais do setor de faturamento.

4.2 Discussão de Resultados e Possibilidades de Melhoria Futura

O objetivo principal da solução de automação do registro de pesagem foi alcançada, retirando

essa atividade dos procedimentos da operação logística e equipe de faturamento. Ambas as equipes

tiveram suas tarefas otimizadas e o fator de risco de erro humano nessa coleta de informação foi

eliminado. Após o período de três meses de implantação, o feedback dos profissionais da logística

quanto a eficiência do sistema tem sido dentro do esperado. Além disso, com a implantação da

Page 43: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

38

chave seletora de peso, e o tempo de experiência dos operadores logísticos no uso do sistema,

acarretou redução na diferença entre o peso desejado e o peso real carregado.

O sistema adquirido pela companhia para realização de carregamento de caminhões container

ainda apresenta falhas inerentes ao projeto, como a falta de um modo de dosagem precisa no

momento em que o peso se aproxima do setpoint configurado. Esse erro tem sido atenuado pela

parada manual do carregamento e experiência dos operadores no decorrer do tempo de uso.

Já foi planejadas algumas ações que podem, no futuro, significar uma melhoria considerável

nos problemas ainda apresentados pelo sistema. Dentre elas destacam-se:

• Troca dos módulos de pesagem Digitron (associados as células de carga da balança

rodoviária) por outra versão que suporte comunicação digital, reduzindo o ruído na

transmissão do valor de peso para o CLP de integração.

• Projeto do sistema de dosagem fina para aumentar a precisão do carregamento e

eliminar a necessidade de interrupção manual.

Page 44: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

39

Apêndice A

Este apêndice apresenta a tabela ASCII utilizada no projeto do protocolo de envio de dados

de pesagem do CLP de integração para o PC de interface.

Figura 0.1 Tabela ASCII (0 a 127).

Page 45: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

40

Figura 0.2 Tabela ASCII (128 a 255).

Page 46: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

41

Apêndice B

Este apêndice apresenta o código DDL (subconjunto da linguagem SQL para definição de

dados) da tabela de registro de pesagem implementada no banco de dados do PC de interface.

CREATE TABLE PLC_ACI.T0904_QTD_PROD_FATR_PTA_GRL ( T0904_ID_IU NUMBER (10) NOT NULL , T0904_LOADING_TYPE CHAR (1) , T0904_TNET_WI NUMBER (5) , T0904_DAY_WEIGHING NUMBER (3) , T0904_YEAR_WEIGHING NUMBER (2) , T0904_LOADING_LOCATION VARCHAR2 (2) , T0904_TSEQUENTIAL_LOADING VARCHAR2 (4) , T0904_PROD_HOUR VARCHAR2 (5) ) TABLESPACE SCIAPLD01 LOGGING ;

COMMENT ON TABLE PLC_ACI.T0904_QTD_PROD_FATR_PTA_GRL IS 'Tabela para armazenar as quantidades dos produtos faturados.' ;

COMMENT ON COLUMN PLC_ACI.T0904_QTD_PROD_FATR_PTA_GRL.T0904_ID_IU IS 'Identificador da tabela T0158_QTD_PROD_FATR_PET_GRL.' ; COMMENT ON COLUMN PLC_ACI.T0904_QTD_PROD_FATR_PTA_GRL.T0904_LOADING_TYPE IS 'Tipo de carregamento' ; COMMENT ON COLUMN PLC_ACI.T0904_QTD_PROD_FATR_PTA_GRL.T0904_TNET_WI IS 'Peso carregado no caminhão container' ; COMMENT ON COLUMN PLC_ACI.T0904_QTD_PROD_FATR_PTA_GRL.T0904_DAY_WEIGHING IS 'Dia do ano do carregamento' ; COMMENT ON COLUMN PLC_ACI.T0904_QTD_PROD_FATR_PTA_GRL.T0904_YEAR_WEIGHING IS 'Ano do carregamento'

Page 47: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

42

; COMMENT ON COLUMN PLC_ACI.T0904_QTD_PROD_FATR_PTA_GRL.T0904_LOADING_LOCATION IS 'Identificação do silo onde foi realizado o carregamento' ; COMMENT ON COLUMN PLC_ACI.T0904_QTD_PROD_FATR_PTA_GRL.T0904_TSEQUENTIAL_LOADING IS 'Sequencial do carregamento de caminhões' ; COMMENT ON COLUMN PLC_ACI.T0904_QTD_PROD_FATR_PTA_GRL.T0904_PROD_HOUR IS 'Hora do carregamento' ; ALTER TABLE PLC_ACI.T0904_QTD_PROD_FATR_PTA_GRL ADD CONSTRAINT PK_T0904_QTD_PROD_FATR_PTA_GRL PRIMARY KEY ( T0904_ID_IU ) ; create sequence plc_aci.S004_T0904_ID_IU MINVALUE 1 MAXVALUE 9999999999 INCREMENT BY 1 START WITH 1 CACHE 20 ORDER CYCLE ;

Page 48: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

43

Apêndice C

Este apêndice apresenta o código fonte em STL que implementa as funcionalidade do CLP

S7-200 de integração. São apresentados: o bloco principal, o bloco de controle e o bloco de envio

de dados respectivamente.

Bloco MAIN

Network 1 // Condições de inicialização LD SM0.1 MOVW +0, C0 R M10.0, 8 R M11.0, 8 MOVW +0, VW62 MOVW +0, VW64 Network 2 LD SM0.0 CALL SBR1 Network 3 LD SM0.0 CALL SBR2

Network 4 LD SM0.0 CALL SBR0

Network 5 LD SM0.0 CALL SBR4

Network 6 LD SM0.0 AN SM0.0 CALL SBR3 Bloco Silo_1 // Funcionalidade operacional do Silo A, esse bloco é replicado para a mesma funcionalidade nos silos B, C e D

Page 49: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

44

Network 1 // Salva o peso da balanca LD SM0.0 MOVW AIW2, VW86 MOVW AIW2, VW84 AENO MOVW VW84, VW50 +I 0, VW50 Network 2 // Retransmite o sinal para o Presys LD SM0.0 LPS MOVW VW86, VW88 AW>= VW86, 17000 MOVW VW88, VW58 +I 0, VW58 LPP AW< VW86, 17000 MOVW VW86, VW58 Network 3 LD SM0.0 MOVW VW58, AQW0 Network 4 // Setpoint em 26000Kg (Colocar o valor de conversão um pouco menor para compensar o produto que fica na linha) LD SM0.0 A I3.1 MOVW 17600, VW54 Network 5 // Setpoint em 27500Kg (Colocar o valor de conversão um pouco menor para compensar o produto que fica na linha) LD SM0.0 A I3.0 MOVW 18200, VW54 Network 6 // Inicia sequencia LD SM0.1 S M20.0, 1 R M20.1, 12 Network 7 // Verifica se a condição inicial esta satisfeita (Caminhão aterrado e em Stop)

LD M20.0 A I0.3 AN I0.2 R M20.0, 1 S M20.1, 1 S M20.2, 1

Network 8 // Habilita abrir válvulas LD M20.1

Page 50: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

45

A I0.3 = Q2.0 Network 9 // Abrir Válvulas LD M20.2 A I0.3 A I0.2 S M20.3, 1 R M20.2, 1 S M20.5, 1 Network 10 // Abre Válvulas LD M20.3 A I0.2 = Q2.1 Network 11 // Condição para ter um mínimo de produto no caminhão antes de enviar os dados LD M20.4 AW> VW50, 16500 AW< VW50, VW54 R M20.4, 1 S M20.5, 1 Network 12 // Parada manual de carregamento (Peso atingindo) LD M20.5 AN I0.2 R M20.5, 1 S M20.6, 1 Network 13 // Se o Temporizador T39 acabar o programa considera que o peso foi realmente atingindo sem problemas LD M20.6 A T39 R M20.6, 1 S M21.0, 1 R M20.3, 1 R M20.1, 1 Network 14 // Se o operador der start antes do tempo de peso atingido o carregamento continua LD M20.6 A I0.3 A I0.2 R M20.6, 1 S M20.5, 1 Network 15 // Parada automática de carregamento (Peso atingindo) LD M20.5 AW>= VW50, VW54 R M20.5, 1 S M20.7, 1 R M20.3, 1 R M20.1, 1 Network 16 // Tempo de Estabilização para enviar mensagem LD M20.7 A T40

Page 51: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

46

S M21.1, 1 R M20.7, 1 Network 17 // Incremento o contador LD M21.0 O M21.1 EU +I +1, VW62 Network 18 // O contador vai de 1 ate 99. depois retorna a 1 LDW>= VW90, +100 MOVW +0, VW62 Network 19 // Apos a estabilização, envia a mensagem para o ERP LD M21.0 O M21.1 EU S M10.4, 1 MOVW VW50, VW66 Network 20 LD M21.0 O M21.1 A T44 AN I0.3 AN I0.2 R M21.0, 1 R M21.1, 1 S M20.0, 1 Network 21 LD M20.6 TON T39, 1200 Network 22 LD M20.7 TON T40, 1200 Network 23 LD M21.0 O M21.1 TON T44, 20 Bloco Com_Silo_1 //Código do envio de dados via rede serial ao PC de interface para o Silo A, esse bloco é replicado para os silos B, C e D

Network 1

Page 52: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

47

LD SM0.0 MOVB 16#49, SMB30 //set 9600 bauds,8,e,1 MOVW +10, SMW90 MOVB 23, SMB94 MOVB 16#0A, SMB89 Network 2 // Inicia a comunicação com 16#AA LD M10.4 MOVB 16#AA, VB200 Network 3 // Escreve M (Código ASCII 16#4D) Parada manual LD M10.4 A M21.0 MOVB 16#4D, VB201 Network 4 // Escreve C (Código ASCII 16#53) Parada automática LD M10.4 A M21.1 MOVB 16#43, VB201 Network 5 // Primeiro digito do numero do silo - 0 (Código ASCII 30) LD M10.4 MOVB 16#30, VB202 Network 6 // Segundo digito do numero do silo - 3 (Código ASCII 16#33) LD M10.4 MOVB 16#33, VB203 Network 7 // Escreve 16#AA LD M10.4 MOVB 16#AA, VB204 Network 8 // Escreve 16#AA LD M10.4 MOVB 16#AA, VB205 Network 9 // Converte o incremental para ASCII LD SM0.0 ITA VW62, VB206, 16#0 Network 10 // Envia 16#AA LD M10.4 MOVB 16#AA, VB214 Network 11 // Subtrai 6400 (Zero) e depois multiplica por 2.34375 do registro do peso para converter em Kg. O registro da corrente vai de 0 - 32000 e o range de peso vai de 0 a 60 000 Kg com as diferenças de conversão analógica, a multiplicação foi substituída por 2.313. Valor verificado por amostragem de pesagem no campo. LD SM0.0 ITD VW66, VD70 AENO

Page 53: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

48

DTR VD70, VD70 AENO -R 6400.0, VD70 AENO *R 2.34375, VD70 Network 12 // Converte o Peso para ASCII LD M10.4 RTA VD70, VB215, 16#82 Network 13 // Escreve 16#AA LD M10.4 MOVB 16#AA, VB223 Network 14 LD SM0.0 MOVB 16#FF, VB198 Network 15 LD SM0.0 MOVB 16#0, VB224 Network 16 LD M10.4 O M11.5 EU XMT VB198, 0 Network 17 LD M10.4 R M10.4, 1 S M11.4, 1 R M11.5, 1 Network 18 // Inicio do timer de 5 segundos para o reenvio da comunicação LD M11.4 TON T107, +50 Network 19 LD T107 R M11.4, 1 S M11.5, 1

Page 54: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

49

Referências Bibliográficas

[1] Alain Digeon, revista ISO Focus, Volume 4, No. 12, dezembro 2007, ISSN 1729-8709,

disponível em http://www.iso.org/iso/livelinkgetfile-isocs?nodeId=15008463, acessado em

06/02/2016.

[2] What is Industrial Automation?, Sure Controls, Inc., Greenville, Wisconsin EUA, disponível em

http://www.surecontrols.com/what-is-industrial-automation/, acessado em 06/02/2016.

[3] Richard J. Sheehan, "Terephthalic Acid, Dimethyl Terephthalate, and Isophthalic Acid" in

Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002.

[4] Apresentação das soluções Totvs Protheus para a industrial Metal Mecânica & Plasticos,

disponível em, http://pt.slideshare.net/TOTVS/metal-mecanico-e-plasticos, acessado em

15/02/2016.

[5] BERGER, Hans. Automating with SIMATIC, John Wiley & Sons, Quarta edição, 2009.

[6] Rede RS-485, notas de aula REDES de SENSORES e ATUADORES, Prof. José Sérgio da

Rocha Neto, Curso de Especialização em Automação.

[7] Vinhais, Joseph A. (Setembro 1998). "Manufacturing Execution Systems: The One-Stop

Information Source". Quality Digest. QCI International. Disponível em:

http://www.qualitydigest.com/sept98/html/mes.html, acessado em 15/03/2016.

[8] Loney, Kevin (Dezembro 2008). "Oracle Database 11g The Complete Reference". Primeira

Edição. McGraw-Hill: 1368. ISBN 0-07-159875-8.

[9] Mendes, Carina. (Fevereiro 2014). “ODI – Conceito do Data Integrator”. Disponível em:

http://carinamendes.com/odi-studio-visao-geral/, acessado em 15/03/2016.

[10] Oracle. (Março 2015). “Oracle GoldenGate 12c: Real-Time Access to Real-Time

Information”. Disponível em: http://www.oracle.com/us/products/middleware/data-

integration/oracle-goldengate-realtime-access-2031152.pdf, acessado em 15/032016.

Page 55: Rômulo de Almeida Bruno - Automação do Registro de Pesagem de

50

[11] Medeiros, Isaac. TOTVS é única latino-america com tecnologia própria. Artigo disponível em: http://isaacmedeiros.blogspot.com.br/2011/07/totvs-e-unica-latino-america-com.html, acessado em 15/03/2016.