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ISA 100 e WirelessHART
Aplicações de Redes Sem Fio na Instrumentação e Controle de Processos Industriais
DO QUE VAMOS FALAR
• Quais justificativas para utilização de Wireless na Indústria;
• Quais benefícios na utilização de Wireless na Indústria;
• Quais tecnologias estão no mercado e suas aplicações práticas.
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CENÁRIO
• Necessito fazer uma medição de temperatura em um local onde a máquina é rotativa e se desloca, não há como cabear a instrumentação, além de ser um ambiente agressivo;
• Preciso aquisitar dados de diversos pontos do processo de difícil acesso, com objetivo de gerenciar o ativo da planta;
• Desenvolver um controle de nível de baixa criticidade, substituindo uma operação manual remota, apenas colocando medição e atuador Wireless.
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ENTENDENDO A TECNOLOGIA
• Instrumentação Wireless é a
tecnologia de medição e controle*
sem utilização de fios no
processo industrial;
• Ela não substitui a convencional,
esta tecnologia complementa
suas aplicações, antes não possível;
• A implantação é rápida, segura e eficaz, já obtendo benefícios imediatos pós investimento.
* Baixa criticidade
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CONCEITO
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HISTÓRICO
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EVOLUÇÃO
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APLICAÇÕES WIRELESS
• O que justifica uma aplicação Wireless:
– Instrumentação convencional (fiação) não é
possível;
– Viabilidade de medição pela quantidade de instrumentos (função);
– Facilidade de manutenção e monitoramento (acesso);
– Disponibilidade da informação em múltiplos locais;
– Interconexão a longa distância.
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BENEFÍCIOS
• Aplicações Especiais
• Mobilidade
• Alcance
• Flexibilidade
• Confiabilidade
• Implantação Rápida
• Custo de Manutenção
• Imunidade a Ruído
• Custo Projeto / Instalação (viabilidade)
• Diagnóstico de Operação, Manutenção e Segurança
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ENQUADRAMENTO WIRELESS
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COMPOSIÇÃO
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ISA 100 – ABRANGÊNCIA
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APLICAÇÃO WIRELESS – ISA 100
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NORMA ISA-100.11a – IEC 62734
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APLICAÇÃO ISA-100.11a
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DIVERSOS FABRICANTES
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NORMA ISA-100.15
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CARACTERÍSTICA WirelessHART
• Taxa de comunicação de 250 Kb/s em 2.4 GHz; • 16 Canais de Rádio; • Modulação Digital baseada em DSSS; • Operação Ponto-a-Ponto para permitir a formação de rede
Mesh; • “Ouvir antes de Falar” para acesso ao canal (CSMA-CA ); • Endereçamento dinâmico e flexível dos devices; • Protocolo amigável para confiabilidade na transferência; • Baixo consumo de energia.
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WirelessHART – IEC 62591
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WirelessHART – Componentes
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DIFERENÇA ISA X WirelessHART
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WirelessHART x ISA 100.11a no modelo OSI
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APLICAÇÃO MEDIÇÃO E CONTROLE
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GERENCIAMENTO DE ATIVOS
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SEGURANÇA
De acordo com a segurança da rede industrial, existem três aspectos que devem ser considerados: confidencialidade, integridade e disponibilidade.
• Confidencialidade: Garantia da
informação somente para usuário autorizado;
• Integridade: Informação somente pode ser modificada por usuário autorizado;
• Disponibilidade: Acesso permanente as informação pelos usuários autorizados.
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TOPOLOGIAS
• O que define a topologia é a conexão lógica e não física.
• Normalmente as topologias Mesh e Estrela são aplicadas.
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IMPLANTAÇÃO
• Dicas Importantes: – Planeje o projeto, tenha uma visão clara do objetivo de sua rede; – Discuta com seu fornecedor a melhor tecnologia a ser aplicada em sua planta, há muitas soluções; – Se necessário contrate um serviço de Site Survey, que é o projeto da rede Wireless com todos os detalhes de sinais, visadas, repetidores, entre outros; – Planifique os instrumentos e o Gateway, lembre-se que os instrumentos transmitirão
informações e também funcionarão como repetidores; – Analise as visadas da planta, pelo menos 25% dos instrumentos devem ter conexão
direta com o Gateway, caso não ocorra utilize repetidores; – Cada instrumento deve se comunicar com no mínimo 3 vizinhos e o Gateway com 5
instrumentos (redes grandes); – Verifique se precisa de acoplar outros protocolos ou instrumentos com fio, use os
conversores Wireless; – Configure as taxas de atualização, lembre-se que a durabilidade da bateria depende
desta configuração; – Após comissionamento aguarde 4 horas e analise as interconexões dos instrumentos,
se está minimamente em quantidade de acoplamentos e qualidade de sinais; MAR/16 ISA 100 e WirelessHART - Aplicações de Redes Sem Fio na Instrumentação e Controle de Processos Industriais 27
INSTALADO EM CAMPO
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PONTOS IMPORTANTES
• Área Classificada: As soluções Wireless são aplicadas em áreas Ex, analise das instalações do Gateway na planta;
• Baterias: O que define sua vida útil é principalmente as taxas de atualização, planeje otimamente o uso da informação;
• Controle e Criticidade: Informações para controle de processos e informações críticas devem ser analisadas se podem ser colocada em Wireless, normalmente não se aplicam, todavia um estudo de impactos é necessário.
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TENDÊNCIAS
• Ampla utilização das redes Wireless para Instrumentação, com objetivo de Gerenciamento de Ativos On-Line;
• Entrega de Informações no Cloud e Big Data, para armazenamento e análise de dados da Operação e Manutenção;
• Convergência de Protocolos e Camadas de informações, horizontalizando as informações para a Indústria 4.0.
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CONCLUSÃO
As redes sem fio para aplicação industrial estão em crescimento, para instrumentação e controle é um grande avanço,
complementando soluções antes não possíveis. Somado ao fato que o aumento das informações de planta, permitem soluções
que remetem ao conceito da Indústria 4.0.
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AUTOR
• Márcio Venturelli trabalha no mercado de automação industrial há 20 anos,
tendo passado por diversos departamentos, tais como, assistência técnica, treinamentos, comissionamento, projetos, engenharia, marketing e negócios.
• Trabalhou em diversos projetos de implantação de sistemas de automação e controle operacional de plantas de bioenergia, transformação e manufatura, no Brasil e no exterior.
• Atualmente trabalha como eng. de soluções em Conectividade e Redes Industriais, desenhando soluções de automação e controle de processos, aderente a Indústria 4.0.
• Professor universitário de pós-graduação de automação industrial e gerenciamento de projetos.
• Membro Sênior da ISA (Sociedade Internacional da Automação), Diretor Técnico da ISA e Membro do Comitê ISA 99 e ISA 100, Diretor de Safety Bus da PI (Profibus Internacional).
• Graduado em Ciência da Computação, com especialização em Controle e Automação Industrial, Pós-Graduado em Gestão Industrial, Pós-Graduado em Tecnologia do Petróleo e Gás e possui MBA em Estratégia de Negócios.
ATUALIZADO MAR/2016
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