Sistemas supervisórios Interface Homem/MáquinaSistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) englobam um conjunto de tecnologias (equipamentos, softwares e padrões) especialmente

Sistemas supervisórios Interface Homem/Máquina

ENGENHARIA ELÉTRICA

Redes Industriais e supervisórios

Sistemas Supervisórios:

- permite a supervisão e o comando de determinados pontos da

planta automatizada.

IHM:

- somente recebe sinais do CLP e do operador;

- somente envia sinais para o CLP atuar nos equipamentos

instalados na planta;

- arquiteturas mais modernas: controlador programável

incorporado;

- em uma IHM inteligente, o controle da planta é feito pelo CLP.



IHM

O PLC envia estes sinais por meio de TAG’s ou bits para a

IHM.

Sistemas Supervisórios

Apresentam vários tipos de tags que servirão a propósitos

distintos.



Softwares para Supervisão

• Programas que permitem a configuração de um Sistema

de Supervisão de Processo:



Integração de Sistemas

Transacional

Tempo Real

Contínuo

Seqüencial

Discreto

Medição

Gerência Corporativa

Gerência de

Produção

Tempo Real

Transacional

Controle

Gerência Industrial

Alarmes

• Chamam a atenção do operador para uma mudança no

estado do processo:

– Tipos de alarmes (verde, amarelo ou vermelho);

– Intervenção do usuário na ocorrência de alarmes;

– Hierarquização dos alarmes



Planejamento de alarmes

1) sob quais condições os alarmes serão acionados;

2) quais operadores serão notificados por esses alarmes;

3) quais mensagens deverão ser enviadas;

4) quais ações deverão ser tomadas na ocorrência desses

alarmes;

5) chamar a atenção do operador sobre uma modificação do

estado do processo;

6) sinalizar um objeto antigo;

7) fornecer indicação global sobre o estado do processo.



Planejamento do Sistema Supervisório



SCADA: Definições

Sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) englobam um

conjunto de tecnologias (equipamentos, softwares e padrões)

especialmente desenvolvidas para monitorar e controlar processos

Industriais; o conceito de SCADA pode ser estendido a outras áreas como

Laboratórios, Tráfego, Automação Predial etc.

Softwares SCADA típicos oferecem:

- Comunicação com equipamentos

(máquinas e sensores) em diferentes

protocolos;

- Registro e Relatórios Históricos

- Alarmes e Eventos

- Interface Gráfica para Operação de

Processos (HMI ou Interface Homem-

Máquina)

- Integração com softwares externos.

Componentes Básicos -

Centro de Operações(CO) com uma Unidade Mestre (UM), que interage com as Unidades Remotas(URs) e uma Interface Homem-Máquina (IHM) baseada em computador.

Uma ou mais Unidades Remotas (URs) que interagem diretamente com os processos.

Sistema de comunicação que permite a troca de informações entre o CO e as URs.

ENGENHARIA ELETRICA


ENGENHARIA ELETRICA


Servidores OPC – OLE for Processe Control

O Object Linking and Embedding (OLE) para Processos de

Controle (OPC) define o padrão para a comunicação de dados

de plantas em tempo-real entre dispositivos de controle e

interfaces homem máquina (HMIs).

O software NI LabVIEW pode se comunicar com qualquer CLP

(Controlador Lógico Programável) de diferentes formas.

Os Servidores OPC estão disponíveis para todos os CLPs e

Controladores Programáveis para Automação (PACs).



Sistemas SCADA

Principais itens de um SCADA

• OPC (OLE for process control): Padrão industrial publicado

para interconectividade de um sistema. Seu funcionamento é

baseado no OLE (Object Linking Embedding) de componentes

orientados a objetos.

Tipos de OPC:

OPC DA – ‘Qual o valor da variável “x” AGORA?’

OPC HDA – ‘Qual o valor da variável “x” ONTEM?’

OPC A&E – ‘ A variável “x” MUDOU!’ – Trata de alarmes e

eventos

OPC UA – Independe de plataforma.

ENGENHARIA ELETRICA


Visualizando Tags de CLPs Existentes com o NI OPC Servers

Com o NI OPC Servers você pode criar,

configurar e visualizar tags que estão

associadas aos seus CLPs.

ENGENHARIA ELETRICA


selecione Channel_0_User_Defined.Sine. Esta opção seleciona o dispositivo a

ser monitorado.

ENGENHARIA ELETRICA


Criando um Novo I/O Server Através do Projeto do LabVIEW

ENGENHARIA ELETRICA


Configurando o Cliente OPC no I/O Server

ENGENHARIA ELETRICA


Selecione as Tags OPC para Associá-las às Variáveis Compartilhadas

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SCADA “Clássico”: Arquitetura Simplificada

Protocolos I/O

HMI Runtime

IDE

SCADA Runtime: Core. Alarms&Events, Historian



SCADA “Moderno”

Protocolos I/O: Arquitetura de Drivers ou Plugins

IDE

HMI

WEB

API ou Middleware ERP

MES

PIMS

...



Principais SCADA´s Nacionais

Outros

ActionView ContempView SuperView

Dominante

• Permitem uma visualização gráfica com informações do

processo por cores e animações;

• Dão ao projetista um ampla gama de comunicação com os

mais diversos tipos de marcas e modelos de equipamentos

disponíveis no mercado.



Sistemas SCADA

Funções básicas

• Permitem uma visualização gráfica com informações do

processo por cores e animações;

• Dão ao projetista um ampla gama de comunicação com os

mais diversos tipos de marcas e modelos de equipamentos

disponíveis no mercado.



Sistemas SCADA

Funções básicas

Sistemas SCADA





Sistemas SCADA


• Sistema cliente/servidor: Utilizado quando é necessário

visualizar e controlar o processo industrial em mais de um

local da planta industrial, com a mesma confiabilidade e

precisão do sistema SCADA local;

• Sistema Web Server: Possibilita o acesso ao sistema via

rede de internet, acessando o sistema pelo browser de

internet. Apresenta como vantagem um menor investimento

para implantação bem como possibilitar a visualização dos

dados em dispositivos móveis.



Sistema SCADA


• Redundância e Confiabilidade: Aplicado a sistemas

industriais que não podem parar. Geralmente, a parada de um

sistema industrial deste tipo pode ocasionar prejuízos

financeiros imensos ou até mesmo risco a vida;

• Banco de dados: Dentre os mais conhecidos estão: SQL

Server, Oracle e mySQL. Geralmente o banco de dados

encontram-se instalados em máquinas separadas, porém há

casos em que a instalação local também é aplicada.



Sistemas SCADA



Sistemas SCADA


• Sinóticos: Telas que possibilitam o monitoramento de um

processo industrial;

• Alarmes: Avisam o usuário quando uma variável ou condição

do processo está fora dos valores previstos;

• Relatórios: Dependem da imaginação do desenvolvedor e

da necessidade do cliente. Usualmente são: Relatórios de

Alarmes, Acessos e de Variáveis.



Sistemas SCADA


• Gráficos Históricos: Possibilita ao usuário avaliar valores

de variáveis ao longo do tempo de forma rápida;

• Tipos de Comunicação e Protocolos: Quanto maior a

quantidade de drivers de comunicação, mais flexível será o

sistema a ser implantado;.

Relatórios e Gráficos de Tendências

• Acompanhamento dos parâmetros de operação no tempo

• Informações do histórico de operação





Sistemas SCADA

Variáveis

Conhecidas também como TAGs, representam dados lidos de

registradores nos equipamentos supervisionados.

Podem ser do tipo: Booleanos, inteiros, floats, data e hora.

Sistemas SCADA

TAGs

• Nomenclatura padronizada das variáveis numéricas ou

alfanuméricas do processo;

• Pontos de E/S de dados do processo que está sendo

controlado (Temperatura, Vazão, Nível).








Para espeficação de um Sistema Supervisório deve-se

observar os seguintes fatores:



Fatores a serem considerados

Requisitos de hardware;

Requisitos de sistema operacional;

Requisitos de aplicação;

Driver de comunicação;




Um Sistema Supervisório é uma Interface amigável (eficiente e

ergonômica).

Tem por objetivo a supervisão e muitas vezes o comando de

determinados pontos de uma planta automatizada




Apresentação de dados em tempo real;

Telas gráficas que apresentam o estado atual do processo;

Relatórios;

Gráficos de Tendências;

Alarmes;

Integração com bancos de dados diversos;

Integração com a Internet e novas tecnologias.






O supervisório opera em dois modos distintos:

• Modo de desenvolvimento (ambiente onde se criam telas

gráficas, animações, programação) e

• Modo runtime (modo onde se mostra a janela animada,

criada no modo de desenvolvimento e no qual se dará a

operação integrada com o CLP, durante a automação da

planta em tempo real).








Hoje os sistemas de supervisão oferecem três funções

básicas:

• Funções de supervisão

Inclui todos as funções de monitoramento do processo tais

como:

sinóticos animados (representação gráfica geral da

planta), gráficos de tendência de variáveis analógicas e

digitais, relatórios em vídeo e impressos, etc.





básicas:

• Funções de operação

Atualmente os sistemas supervisórios substituíram com

vantagens as funções da mesa de controle.

As funções de operação incluem:

Ligar e desligar equipamentos e sequência de equipamentos,

operação de malhas PID, mudança de modo de operação de

equipamentos, etc.





básicas:

• Funções de controle

• Controle DCC (Controle digital direto) e Controle SDCD

(Sistema digital de controle Distribuido).




Controle DCC (Controle digital direto)

Vantagens:

• Os dispositivos são mantidos juntos em uma única sala;

• Aumento da produtividade, sendo preferidos em aplicações

em que alta eficiência de processamento é necessária;

• Grande precisão das ações de controle;

• Redução do consumo de energia;

• Aumento do tempo útil de operação.





Limitações:

• Grande complexidade;

• Alto custo de desenvolvimento, manutenção e engenharia;

• Baixa tolerância a falhas.








Controle SDCD (Sistema digital de controle Distribuido)

• Uma sala de controle e supervisão global (central) microprocessada

em rede com outros controladores de responsabilidade local.

• É adequado a processos com grande número de variáveis contínuas

e concentradas geograficamente.

• Em relação à distribuição das tarefas de controle, este sistema é

completamente centralizado. Somente as atuações de baixo nível e as

informações dos sensores são distribuídas.




Controle SDCD (Sistema digital de controle Distribuido)


1) Entendimento do processo a ser automatizado;

2) Tomada de dados (variáveis);

3) Planejamento do banco de dados;

4) Planejamento dos alarmes;

5) Planejamento do hierarquia de navegação entre

telas(Modelagem);

6) Desenho de telas;

7) Planejamento de um sistema de segurança;



Alarmes

• Chamam a atenção do operador para uma mudança no

estado do processo:

– Tipos de alarmes (verde, amarelo ou vermelho);

– Intervenção do usuário na ocorrência de alarmes;

– Hierarquização dos alarmes



Planejamento de alarmes

1) sob quais condições os alarmes serão acionados;

2) quais operadores serão notificados por esses alarmes;

3) quais mensagens deverão ser enviadas;

4) quais ações deverão ser tomadas na ocorrência desses

alarmes;

5) chamar a atenção do operador sobre uma modificação do

estado do processo;

6) sinalizar um objeto antigo;

7) fornecer indicação global sobre o estado do processo.






Entrada de Dados e SetPoints

• Permitem mudanças na configuração da planta e definições

de valores de operação para disparo de alarmes, entre

outros:

– Telas simples e intuitivas



Planejamento de uma hierarquia de navegação entre

telas

O sistema supervisório do processo possui um menu que

possibilita a navegação entre telas.

A seguir são apresentados exemplos de telas de supervisório.



Internet e novas tecnologias

• Integração com internet

• Integração com dispositivos móveis

• Integração com recursos gráficos 3D









Domínio

1. Inicie o E3 Studio selecionando a opção Criar um Domínio

novo. O Assistente de Aplicações será aberto.



Domínio

2. No Assistente de Aplicações, clique em Avançar, selecione a

opção Aplicação Padrão e nomeie o projeto como

TreinamentoE3.

3. Ajuste o caminho da

aplicação para:

C:\TreinamentoE3

e clique em Avançar.



Domínio

4. Na próxima janela do assistente, selecione a opção Criar um

novo Domínio e use o mesmo nome do projeto.



Domínio

5. Escolha a resolução das telas em 1024x768.



Driver de comunicação Modbus



Configuração e Comunicação Driver Modbus Elipse Scada

1. Selecionar a CPU do CLP

2. Configurar Hardware




3. Configurar a Rede




3. Configuração IP do CLP




4. Configurar a Ethernet









Servidor de dados

Objetos que podem ser inseridos no Servidor de Dados



Servidor de dados

Objetos que podem ser inseridos no Servidor de Dados



Simulação de Valores



Telas e Quadros

Supervisório SCADABR

www.sttechboni.weebly.com



ScadaBR

O ScadaBR é um software do tipo SCADA (Supervisory Control and DataAcquisition).

Serve para automatizar processos de medição e automação:

- acessar e controlar dispositivos físicos como sensores, chaves, motores e

outros tipos de máquinas.

- salvar dados dos sensores continuamente em uma base de dados,

visualizar os históricos, e também receber alarmes, controlar o processo por meio de

scripts, etc.



ScadaBR

As partes que compõem um Sistema Automatizado com Computador:

1 - Processo a ser Controlado;

2 - Barramentos de Comunicação;

3 - Servidor de Aquisição de Dados e Controle Supervisório (SCADA);

4 - Interface do Usuário ou HMI (Human-Machine Interface)



Como funciona o ScadaBR?

O ScadaBR deve ser instalado em um computador, que será conhecido

também como o "servidor da aplicação" ou "Servidor ScadaBR".

Tanto as telas "HMI" quanto as configurações do ScadaBR serão acessadas

através de um navegador de Internet (Internet Explorer, Mozilla Firefox,

Chrome etc.).



O ScadaBR no seu computador

O ScadaBR sempre executa a partir de um software conhecido como "Servidor de

Aplicação Java".

O Apache Tomcat é o padrão e já vem no instalador do ScadaBR para Windows.

Usuários mais avançados podem rodar o ScadaBR em outros sistemas operacionais,

ou usando outros servidores de aplicação.

A partir do momento que o servidor de aplicação está no ar, ele vira um "endereço na

Internet", que você vai utilizar para acessar com o navegador.

O acesso pode ser feito do mesmo computador onde o servidor estiver instalado, ou a

partir de outros computadores que estiverem na mesma rede (Intranet).

É até possível utilizar o ScadaBR diretamente na Internet, desde que você tenha a

experiência e os recursos de infraestrutura para isto.



O ScadaBR no seu computador



Servlets

Browser Servlet Server

Se

rvle

t Se

rvle

t Se

rvle

t

Máquina Cliente Máquina

Servidora

Solicitação e

parâmetros

Resposta (HTML)



Sua Aplicação no ScadaBR

Em sua aplicação diversos aspectos precisam ser configurados.

Os mais importantes são:

1) Datasources e Datapoints -

"fontes" de informações, isto é, a configuração dos equipamentos que irão ser

fisicamente controlados.

Um Datasource pode ser um barramento de comunicações, usando um protocolo do

tipo ASCII, Modbus, SQL, OPC e assim por diante - dependendo do tipo de

equipamento que você vai conectar.






1) Datasources e Datapoints -

Cada Datasource pode ter múltiplos Datapoints, ou "tags", que são os pontos de

medição e controle.

- por exemplo, um controlador de temperatura (Datasource) pode incluir a diversos

datapoints:

Temperatura atual, Set-point (temperatura selecionada), potência de saída, etc.

Você deve consultar o manual de comunicações do seu equipamento, para identificar

qual tipo de Datasource será necessário.






2) Telas ou representações gráficas

Onde você consegue criar seus próprios "painéis de controle", ou interface de usuário

para operação do sistema.

As telas podem incluir monitoramento em "tempo-real" dos datapoints, bem como

gráficos, botões, diversos componentes HTML etc.





3) Tratadores de eventos (por exemplo, alarmes de mínimos e máximos):

permite o envio de notificações em situações de alerta, ou tomar ações

automaticamente com base em ocorrências no sistema.

4) Relatórios:

são visualizações do histórico do sistema, incluindo gráficos e estatísticas.

5) Scripts:

permite calcular variáveis derivadas de outras, ou programar lógicas de automação.



Instalação e comece a explorar

O software ScadaBR fica disponível no site do projeto, http://www.scadabr.org.br -

procure dentro da seção Downloads.

A instalação no Windows é bastante simplificada.



http://www.scadabr.org.br/









Instalação e comece a explorar

No menu iniciar será instalado um ícone "Configuração do Tomcat", onde você pode

parar, iniciar o ScadaBR, ou definir que o mesmo inicie automaticamente ao ligar o

computador. Em alguns computadores, você deve clicar com o botão direito sobre

"Configuração do Tomcat" e então selecionar "Executar como administrador".

Se ainda não estiver iniciado, clique "Start".



Com o ScadaBR rodando, abra um navegador (nossa recomendação é o

Mozilla Firefox) e digite o endereço:

http://localhost:8080/ScadaBR/



http://localhost:8080/ScadaBR/

Primeiro passo: Definição do hardware que será utilizado



Segundo passo: Elaboração do código que será inserido no Arduino UNO

Incluir as bibliotecas necessárias para que o código a ser inserido no Arduino

UNO funcione adequadamente.

A comunicação entre o Arduino UNO e o ScadaBR será através do

protocolo Modbus. (baixar o arquivo SimpleModbusSlaveV10.zip).

Usar da diretiva #define para associarmos a palavra LED ao pino 9 do Arduino

UNO.



A função modbus_update_comms() é responsável pela comunicação

via Modbus,

A função pinMode() determina o modo de operação (como saída) do pino onde está

conectado o led.



Criação do Data Source e seu(s) respectivo(s) Data Point(s) para

aquisição de dados

Primeiramente é necessário fazer com que o SCADABRidentifique o elemento com o

qual irá interagir, chamado dentro do programa de Datasource, de modo que para a

criação deste é necessário clicar no ícone correspondente presente na barra de

ferramentas.



Estabelecer qual tipo de comunicação existirá entre os 2 elementos.

Utilizar o protocolo MODBUS através da comunicação serial:

selecionar opção Modbus Serial.



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