CENTRO DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAI S

Apostila Teórica

Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Ger ais – CEFET/MG

Professor: Wagner E. G. Bachur

e-mail : wagner@wbachur.com.br

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA-DAEE

2

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GER AIS / CEFET-MG

CONTROLES E COMANDOS ELÉTRICOS INDUSTRIAIS

Prof. Wagner Eustáquio Gomes Bachur – Engenharia El étrica Apostila Teórica – Revisão 08 Data: 28 / 02 / 05.

ÍNDICE :

Capítulo 1 : Controladores Lógicos Programáveis – C.L.P / P.L.C.’s Capítulo 2 : Interfaces Homem / Máquina - I.H.M’s Capítulo 3 : Controladores Digitais Multi-Loops – C.D.’s Capítulo 4 : Sistemas Supervisórios – SCADA. Capítulo 5 : Sistemas Digitais de Controle Distribuidos – S.D.C.D’s Anexos : Catálogos e sites de Fabricantes / Equipamentos

3

EMENTA DO CURSO 1 – Controladores Lógicos Programáveis PLC’s:

- definição. - histórico. - arquitetura básica. - sistemas locais e remotos. - levantamento de E/S e configuração do PLC. - controle em malha fechada com algoritmo PID. - Aplicações.

2 – Controladores digitais – CD’s , Single e Multi-Loops: - definição.

- características. - arquitetura de hardware. - aplicações. - comparação: PLC x CD.

3 – Sistemas Supervisórios:

- definição. - características. - arquitetura de hardware. - aplicações.

4 – Sistemas digitais de controle distribuído SDCD’s :

- definição - características - arquitetura de hardware - aplicações. - comparação: sistema supervisorio x SDCD

4

INTRODUÇÃO AOS CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS CLP’S (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER – PLC’S)

1) Definição

PLC é um equipamento dedicado para aplicações industriais, basicamente seqüenciais, combinacionais e temporais, podendo controlar variáveis analógicas tipo vazão, pressão, temperatura, em malha aberta ou fechada, capaz de comunicação em rede com outros PLC´s ou com computadores de supervisão , fabricado com arquitetura tipo CPU, fonte de alimentação,memória, interfaces de campo (E/S) e periféricos (impressoras e terminais de programação, modens, etc. (Vide figura A)

2) Arquitetura de Hardware :

ENTRADA CPU SAÍDA

FONTE MEMÓRIA

Figura A

3) Funcionamento Básico :

O PLC “lê” as entradas de campo, analisa o programa aplicativo (LADDER DIAGRAM), processa a lógica, e " escreve " nas saídas de campo, fazendo isso ciclicamente (Tempo de varredura ou SCAN) .

4) Exemplo de programa aplicativo Partida direta de um motor :

5

1) Esquema Elétrico 2) Diagrama LADDER (Convencional) (Programa p/ PLC) Desliga Térmico Liga Contator

Desliga C1 C1 C1 TÉRMICO C1 C1 Contator -C1 Desligado SELO

LIGA L1 LIGADO DESLIGADO Contator -C1 Ligado C1 L2 L1 L2

Obs. : contatos " N.A " no campo. 5) Exemplo de Entradas e Saídas de um PLC. ENTRADAS : SAÍDAS :

- Botoeiras ( liga / desliga ) - Sinaleiros - contatos auxiliares - Led’s (painel sinótico) (contator e relé térmico) - Display’s - chaves tipo fim-de-curso - Válvulas Solenóides - sensores/detectores de proximidade - Válvulas proporcionais - chaves comutadoras / seletoras (sinal:4a20 mA ou 1a5 Vcc) - detectores (pressostatos,fluxostatos,etc ) - Sirenes - chaves digitais (THUMBWEEL) - Contatores, etc. - transmissores ( sinal : 4 a 20 mA),etc.

6

CONFIGURAÇÕES LOCAIS, REMOTAS, LOCAIS + REMOTAS DE PLC’S

Introdução: Tais configurações são compostas basicamente de uma unidade central, interfaces locais e/ou remotas, racks, cartões de E/S, fontes de alimentação, cabos, etc. Elas definem o "porte" do PLC onde cada fabricante possui suas particularidades, porém tais configurações mostradas abaixo atendem a um entendimento global do assunto. Equipamentos: 1) Unidade Central : Composta de CPU, memória, interface, fonte (Vide

arquitetura básica). 2) Interface Local : estabelece a comunicação entre a CPU e o rack que contém

os cartões de E/S. Esta é utilizada quando a unidade central estiver próxima aos racks.

3) Interface remota: idem , porém aplicada quando a CPU estiver distante do

rack de E/S ( até 3.000m, por exemplo.) 4) Rack ,chassis, bastidor ou gaveta : possui a função de alojamento dos

cartões de E/S através de seus SLOTS(ranhuras), bem como levar a alimentação da fonte do rack para os cartões E/S, e a comunicação através do “BUS” (barramento) de comunicação , endereçamento e dados .

5) Fontes de alimentação do rack : alimentar o circuito lógico dos cartões de

E/S e interfaces locais e/ou remotas. 6) Cartões de E/S : ( funções específicas ) a) Entrada : receber,filtrar,retificar ( se necessário ), isolar oticamente,decodificar,

e informar à CPU o estado das entradas de campo. b) Saída: decodificar o sinal vindo da CPU, isolar oticamente,energizar as saídas( através de suas "chaves eletronicas " )em função do programa de aplicação e das informações enviadas pela CPU.

7

Configuração local : Aplicação: Sistemas onde as informações de campo estão próximas à "sala elétrica" ou "sala de operação", onde será instalado o PLC ( a CPU ) e os "sistemas de supervisão e controle "(se existirem). 30 mts Processo ou Sala Elétrica Máquina T. PROGAMAÇÃO Rack 3 Comunicação Rack 1 Rack 4 Rack 2 Rack 5 Armário 1 Cabo de comunicação Armário 2 IL = Interface local. E/S = cartões de entradas e saídas. F = fonte de alimentação. CTR = terminal de programação c/ monitor de vídeo. Sistema Local: a) Vantagem: menor custo de instalação (equipamento mais barato) b) Desvantagem: como à comunicação entre CPU e IL é "paralela", e a ligação física entre CPU e IL’s é "serial", a falha de uma IL, cabo de comunicação e/ou fonte de rack comprometerá o sistema.

CPU CRT

E/S I L

F

E/S I L

F

E/S I L

F

E/S I L

F

E/S I L

F

8

Configuração remota: Aplicação: quando os dispositivos de campo a serem monitorados e/ou comandados estiverem distantes da unidade central (sala de controle). Distancia típica para unidades remotas: A partir de 200m, dependendo do número de pontos de controle (quanto maior o número de E/S, maior será a viabilidade da aplicação do sistema remoto por economia de cablagem , eletrodutos, instalação em geral,etc). a) Vantagem: configuração mais confiável com relação à falhas nas unidades(

interface, fonte, cabo, etc.) Mais barata com a diminuição de cabos elétricos. b) Desvantagem: mais cara . Rack 1 Velocidade 57600bits/s (Baud Rate) Configuração: Área 1 - Processo Rack 2 Sala de controle: Comunicação serial A (par de fios + blindagem ou fibra ótica) Rack 3 Área 2 - CCM B Cabo de Comunicação 3.000 mts PDR= Painel de distribuição para remotas IR= Interface Remota OBS.: Nas CPU´s mais modernas o canal remoto está disponível nas mesmas. ( porta serial ) , dispensando assim o " PDR ".

E/S I R

F

E/S I R

F

E/S I R

F

CPU PDR

9

Configuração local / remota: Aplicações: Bastante utilizada em sistemas de médio/grande porte, onde se tem uma “sala de operações” (ou sala de controle) centralizada, de onde controla-se toda a planta( fábrica ). Normalmente, os racks locais do PLC estão alojados nesta sala e servem para enviar e/ou receber informações através dos cartões de E/S para as “mesas de comando”. ( sinal em 24 Vcc ) Estas mesas são providas de dispositivos de sinalização e comando tais como botões, chaves comutadoras, sinaleiros, displays, registradores gráficos, potenciômetros, etc., e até mesmo micro-computadores e periféricos como monitores de vídeo, teclados, impressoras.( mais modernas ) Arquitetura de hardware: Mesa de comando( frontal ): VÍDEO VÍDEO Registrador Gráfico DISPLAY Mostra telas de alarmes, ALFANUMÉRICO Sinóticos, instrumentos, Relatórios. Variáveis analógicas DISPLAY DISPLAY

ALARMES INFORMAÇÕES

INFORMAÇÕES

8 8 8 8 8

8 8 8 8 8

8

10

Console: Teclado de operação Teclado de Engenharia (micro IBM PC/AT) Teclado p/ entrada de Botões luminosos dados 3.000 mts Configurações local/remota Área 1 (CCM) Alimentação Terminal de Programação Comunicação Rack 1 Área 2 (máquina) Serial Mesa de comando Frontal Rack 2 Console

Comunicação µC / PLC Interface serial tipo RS 232 - C ( até 15 mts )

1 2 3 0 4 5 6 E 7 8 9 C

CRT

CPU

E/S I L

F

E/S I L

F

E/S I R

F

E/S I R

F

E/S I R

F

E/S I R

F

P D R

µC

I N T

11

Através da mesa de operações tem-se controle total e a supervisão

do processo, via microcomputador ,uma vez que o PLC comanda tal processo e este comunica-se com o micro via cartão dedicado RS 232-C(padrão serial)

Remota: CCM E S

I:01 LIGA CONTATOR Q:00 I:02 DESL. E I:03 TERM. Botão liga local I:00 CCM LIGA DESLIGA Botão Desl. Local I:04

I:02 I:03 I:01 I:04 Contator Q:00 Desl. Remoto Térmico Liga Remoto Desliga local

Selo lógico Q:00 Liga local I:00

CPU

P D R

I R

12

LEVANTAMENTO DE PONTOS DE E/S E ESPECIFICAÇÃO DE UM PLC: Exemplo: Seja um sistema local onde o processo a ser automatizado

possui os seguintes dispositivos de campo: a) 30 detectores de pressão (pressostatos) b) 20 detectores de temperatura (termostatos) c) 40 detectores de fluxo (fluxostatos) d) 10 chaves comutadoras ( 1 polo -02 posições ) e) 25 chaves fim-de-curso (chave limite) f) 15 botões de impulso ( liga / desliga ) g) 10 contatores ( selo lógico ) h) 40 válvulas solenóides i) 35 lâmpadas de sinalização j) 05 conjuntos de displays tipo BCD com 4 dígitos cada

Dados: - tensão de comando e sinalização = 24Vcc.

- considerar cartões de E/S com oito pontos cada. - considerar rack’s para 4,8,12 ou 16 slots - consumo do cartão de entrada na fonte de rack = 100 mA - consumo do cartão de saída na fonte de rack = 200 mA - consumo do cartão de interface local- IL de rack = 700mA - capacidade de corrente da fonte de rack = 6,0 A - estimativa de memória = 1 k word ( 1024 palavras )p/ cada 100 E/S . - prever reserva futura de 10% - prever reserva instalada de 10 %.

Solução: 1) Levantamento de entradas digitais ( binárias )de campo:

Total de entradas = 30 + 20 + 40 + 10 + 25 +15 = 140 Reserva instalada (10 %) = 140 E * 1,1 = 154 Número de cartões de entrada = 154 / 8 = 19,25 = 20 cartões

13

2) Levantamento das saídas digitais ( binárias ) de campo: a) Saídas para displays tipo BCD ( código binário - decimal )

Código BCD : S -24Vcc CI Display 0-0000 1-0001 2-0010 3-0011 Decodificador digital 4-0100 7 segmentos 5-0101 6-0110 7-0111 Cartão de saída 8-1000 9-1001

- Para cada dígito do display = 4 saídas digitais do cartão de saída 24Vcc 5 displays * 4 dígitos * 4 saídas por dígito = 80 saídas para displays. b) Total de saídas : 10 + 40 +35 +80 = 165 S

Reserva instalada (10 % ) = 165 S x 1,10 = 181,5 Número de cartões = 182 / 8 = 22,75 = 23 cartões Reserva futura : (20 cartão entrada +23 cartões de saída) x 0,10 (10%) = 4,3 slots = 5 slots vagos para futuros cartões de E/S em caso de ampliação do sistema.

3) Configuração do sistema: a) Cálculo da memória inicial: ( estimativa )

Número de pontos de E/S (inclui a reserva instalada) = kw ( 1024 palavras ) 100 (154+182) / 100 = 3,35kw = 4 k Words. b) consumo na fonte do rack 1: (16 CE x 100mA) + 700 mA (IL) = 2,3 A c) consumo na fonte do rack 2: ( condição crítica )

4511 8

14

(4 CE x 100mA) – (12 CS x 200mA) + (700 mA (IL) ) = 3,5 A d) consumo na fonte do rack 3: (16 CS x 200mA + 700mA (IL) ) = 3,9 A RACK 1 RACK 3 RACK 2 C. E. = Cartão de Entrada C. S. = Cartão de Saída

ESPECIFICAÇÃO DO PLC COM LEVANTAMENTO DE PONTOS DE E/S E CONFIGURAÇÃO DO SISTEMA :

Exemplo: Seja uma máquina ou processo com 40 motores onde se tem comando local ( sala de controle) e remoto (C. C. M.) Considerar no comando local botoeiras liga / desliga com sinalizações para cada motor e no C. C. M. idem, porém com sinalização de sobrecarga. Todo comando será em 110 Vca. Considerar cartões de E/S com 8 pontos cada e rack’s padrão 4, 8, 12 ou 16 slots. Dados:

- Capacidade de corrente na fonte de rack = 6,0 A - Consumo de cartões de entrada = 100mA - Consumo de cartões de saída = 200mA - Consumo da interface local - IL = 700 mA - Consumo da interface remota - IR = 1200 mA - Consumo do P. D. R. = 2,0 A (na fonte da CPU)

CPU 4kW

F I L

4 CE 5 VAZIO 7CS

F I L

16 x CE F I L

16 x CS

15

- Capacidade de corrente da fonte da CPU = 4,0 A - Estimativa de memória = 1 k words / 100 E/S - Distancia entre local e remota = 2.000m - 20 motores com partida direta simples ( selo lógico ) - 20 motores com reversão indireta ( selo lógico ) - prever reserva futura de 10%

Solução: Painel Local MOTOR 1 20 DL Desliga L D L D E Esquerda MOTOR 21 40 D Direita E D L D DL Painel Remoto: MOTOR 1 20 L D L D S sc MOTOR 21 40 E D L D SC DL S.C. Sobrecarga 1) Levantamento de E/S: a) Painel Local

Para cada motor com partida direta simples: - entradas : botão liga = 1

botão desliga = 1

16

- saída : lâmpada ligado = 1

lâmpada desligado = 1 Para cada motor com reversão:

- entradas: botão liga p /esquerda = 1 botão liga p/ direita = 1 botão desliga = 1 - saídas: lâmpada ligado = 1 lâmpada desligado = 1

Total de entradas = (2 + 3) x 20 motores = 100 entradas. Total de saídas = (2 + 2) x 20 = 80 saídas. b) Painel remoto

Para cada motor com partida direta simples : - entradas: botão liga. botão desliga. contato do relé de sobrecarga. ( térmico ) - saídas : lâmpada ligado. lâmpada desligado. lâmpada sobrecarga contator do motor.

Para cada motor com reversão :

- entradas: botão liga p/ esquerda botão liga p/ direita botão desliga contato do relé de sobrecarga. ( térmico ) - saídas : lâmpada ligado

lâmpada desligado lâmpada sobrecarga contator 1 contator 2 Total de entradas = (3 + 4) x 20 = 140 entradas Total de saídas = (4 + 5) x 20 = 180 saídas

17

2) Configuração local / remota: Sistema local: Cartões de entrada = 100/8 = 12,5 = 13 cartões Cartões de saída = 80/ 8 = 10 cartões Consumo na fonte do rack 1: Rack 1 (13 * 100 mA) + 700 mA = 2,0 A Consumo na fonte do rack 2 : (10 * 200 mA) + 700 m A = 2,7 A Rack 2 Reserva futura: (10 + 13) cartões * 0,1 = 2,3 slots = 3 slots 3) Sistema Remoto: Total de entradas = 140/8 = 17,5 = 18 cartões de entrada Total de saídas = 180/8 = 22,5 = 23 cartões de saídas Reserva futura: 18 C. E. * 0,1 = 2 slots 23 C. S. * 0,1 = 3 slots ; total : 05 slots. Consumo na fonte do rack 3: ( (16 * 100) + (1200 ) ) mA = 2,8 A Rack 3 Consumo na fonte do rack 4 : [(2 * 100) + (7 * 200) + 1200)] mA = 2,8 A Rack 4

F I L

C E

13 x CE 3x v a go

F I L

C S

10 x CS 6x v a go

F I R

C E

CE x 16

I R

C E

C E

7 X VAGO C S

X 7 F

18

Consumo na fonte do rack 5: [ (16 * 200) + 1200] mA = 4,4 A Rack 5 4) Sistema local / remoto: Sala de controle: ( LOCAL)

2,0 A Comunicação Serial

Alimentação REMOTA (C.C.M.) Rack 1 Rack 4 Rack 5 Rack 2 Comunicação Paralela 2000 mts

Memória = 100 + 80 + 140 + 180 = 500 E/S / 100 = 5k w ( considerar 8 Kwords )

F I R

C S

CS x 16

CPU 8 KW

P D R

E / S I L

F

E / S I L

F

E / S I R

F

E / S I R

F

E / S I R

F

19

PLC PARA CONTROLE EM MALHA FECHADA EM PROCESSOS INDUSTRIAIS

• Cartões analógicos para entradas e saídas

1) Definições:

a) Cartão analógico de entrada (C. A. E. ):

Conversor e multiplexador analógico/digital (A/D), normalmente com resolução de 8, 12 ou 16 bits microprocessado ( Z80 - B, 8031) composto geralmente por 8 ou 16 canais com ponto comum ou diferencial (isolados) capaz de converter sinais de termopares, termo resistências ( Pt 100), sinais de set-point remoto, etc., paras sinais digitais.

b) Cartão analógico de saída (C. A. S. ):

Conversor e multiplexador digital/analógico (D/A), normalmente com resolução de 8 ou 12 bits, microprocessado ( Z80 – B, 8031) composto geralmente para 4 ou 8 canais de saída. Converte valores internos da CPU (BCD ou binário) em sinais de corrente ou tensão para acionamento de válvulas proporcionais, envio de sinais de referência para drivers para controle de velocidade, set-point remotos para equipamentos e sinais para instrumentação em geral.

2) Características :

Em alguns fabricantes estes cartões podem ser configurados internamente ou via software para tensões e correntes diversas como: 0 a 5 Vcc, -10 a +10 Vcc, -5 a +5 Vcc, 0 a 10 Vcc e 1 a 5 Vcc (tensão) e 4 a 20 mA, 0 a 20 mA, -20 a +20 mA (corrente)

- Precisão = 0,1 % - Podem alimentar ou não os transmissores de campo (cartão de entrada

tipo SOURCE) dispensando assim fontes externas.

Alguns cartões de entrada recebem sinais de termopares e/ou Pt 100 ( RTDs ) diretamente ,em mV , dispensando assim os transmissores mV / 4 - 20 mA.

20

3) Aplicações:

Controle de variáveis analógicas podendo ser em malha aberta ou fechada com algoritmos tipos P, PI, PD, ou PID, linearização dos sinais, etc.

Controle de temperatura, nível, pressão, vazão, velocidade, densidade, fluxo, luminosidade, etc.

Exemplo de aplicação: controle de temperatura de um líquido. Conversor I / P ( 4-20mA / 3-15 psi ) Rotina Vapor Quente Saída de Vapor Válvula proporcional D/A Serpentina A/D Liquido + - 4 a 20mA SENSOR DE TEMPERATURA 0 a 30mV (TERMOPAR) transmissor

Teclado para introdução de set-point

Onde: CAS – Cartão analógico de saída CAE – Cartão analógico de entrada Controle em malha fechada: SET-POINT CONTROLADOR PROCESSO Retro-alimentação ( feed-back)

Exemplo: 1- Entrada analógica : ( transmissor de temperatura c/ range de 0-1600 ª C )

4mA = 0000 na CPU = 0 graus celsius

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

PID PLC

F I L

C E D

C A E

C A S

MV / I

PID

21

20mA = 1023 ( resolução de 10 bits ) na CPU = 1600 graus Ou seja, uma variação de 1 mA no sinal de saída do transmissor equivale a uma variação de 100 graus celsius na temperatura do processo .

2- Saída analógica : ( sinal p/ o conversor I/P 4-20mA / 3-15 psi )

4 mA : válvula fechada (0% de abertura) 20 mA : válvula aberta (100% de abertura) Ou seja, a variação de 4 mA p/ o conversor I/P, equivale a 25% de abertura da válvula de controle tipo proporcional. INTRODUÇÃO AOS CONTROLADORES DE PROCESSOS TIPOS

SINGLE E MULTI-LOOP 1) Definição:

Equipamento dedicado para controle em malha fechada de uma variável (Single-Loop) ou mais variáveis (Multi-Loop) tipo temperatura, vazão, pressão, velocidade, nível, etc; de um processo físico industrial.

Podem ser analógicos ou digitais (mais modernos) tendo como finalidade principal a substituição de controles e instrumentação convencional. 2) Características: (Controladores digitais)

- Microprocessadores (micro processador tipo 8088, 8087, etc.) - Memória principal tipo RAM com back-up em bateria ou EPROM (podem

também utilizar E2PROM ou NVRAM). - Entradas e saídas analógicas para tensão (1 a 5 Vcc) e corrente (4 a 20

mA) e demais faixas industriais. - Entrada para termopar, termo-resistências (Pt 100) e sinais lineares 0 a

100 mV tipo balança eletrônica. - Saídas digitais para alarmes alto e baixo de PV (Variável de Processo). - Comunicação com computador via canal serial tipo RS-232-C ou 422-A. - Comunicação em “rede de controladores” tipo RS 422 e/ou RS 485. - Possuem indicadores no painel frontal do instrumento tipo “BARGRAPH”

para monitoração dos sinais de PV, SP e MV e indicadores tipo sed – 7 segmentos com mesma função.

- Possuem blocos funcionais programáveis pelo usuário (WAFFERS) para algoritmos PID, filtros, somadores, linearização, extratores de raiz quadrada, multiplicadores, temporizadores, etc.

- Programáveis pelo usuário através de teclados de operação e/ou programação (geralmente na lateral do instrumento).

22

- Podem ser conectados entre si e com computador formando uma rede de controle distribuído onde o computador teria a função de supervisor do processo industrial.

Arquitetura de rede MULTIDROP (tipo barramento) Interface RS 422 – A / 232 - C Supervisão

RS 422 / RS485 Controle . . . . .

3) Exemplo de Aplicação: controle de velocidade de um motor Acionamentos Motor Set – Point 1 a 5 Vcc 1 a 5 Vcc Taco Gerador 4) Fabricantes Nacionais: a) SMAR – modelo CS500 (4 malhas) modelo CD600(8 malhas) b) EUROCONTROL – CLM2000 (4 malhas) c) TAURUS – SLD548 (4 malhas) d) MICOM – HPC211 (2 malhas)

C1 C2 C32

µC

CONTROLADOR SINGLE LOOP

DRIVER CC / CA

23

e) CICKLOS – CM4808 (1 malha) f) TRANSMITEL – CP131 (1 malha) g) ECIL , TRANSDATA, outros. 5) Exemplo 2 : Controle de temperatura de um líquido com computador de

supervisão e interface homem / máquina (processo). 232 – C / 422 – A / 485 232 - C INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS SUPERVISÓRIOS: 1) Definição: Sistemas de supervisão são sistemas de gerenciamento e/ou supervisão de processos industriais, controlados geralmente por PLC’s e/ou controladores digitais (CD’s), capazes de monitoração e intervenção em tais processos com o objetivo de economizar a matéria-prima, minimizar gastos com manutenção (preventiva, corretiva e preditiva), aumentar a confiabilidade dos sistemas de controle, aumentar a produção e a qualidade dos produtos industriais. 2) Características: a) Composto por um mais computadores compatíveis com IBM PC-Pentium

utilizando microprocessadores de 32 bits como intel 8088 e co- processadores aritméticos (8087)

b) Capaz de gerar telas tipo sinóticos, instrumentos/sintonia PID, tendência de variável analógica, alarmes, relatórios, etc.

c) Alguns sistemas podem supervisionar PLC’s de fabricantes diferentes como por exemplo o sistema “Elipse Scada” da Elipse Software, com a capacidade de supervisão de vários PLC’s diferentes. Exemplo: AB-Rockwell, Siemens, WEG, Schneider,Altus,Moller,GE-Fanuc,Atos,BCM,Toshiba,Bosch.

d) Normalmente são montados em mesas de comando, desatinada a estabelecer a interface homem / máquina (processo), IHM ou HMI, em alto nível, permitindo supervisionar, controlar e comandar todo o processo industrial através de um teclado funcional (composto de botões e sinaleiros), teclado de engenharia, indicadores digitais, monitores e terminais de vídeo de computadores, impressoras, etc.

OBS: Existem no mercado nacional “softwares” aplicativos para supervisão de processo onde o usuário utiliza um computador convencional com monitor

PC – Pentium R S

INTERFACE CONTROLADOR MULTI-LOOP

Processos

µC

24

colorido tipo super VGA de alta resolução ;Tais softwares são normalmente de empresas Norte-Americanas onde podemos destacar os seguintes sistemas:

- Elipse E3 Software de controle - Intouch RS 232 – C da “planta” - FIX - Factory Link - Wizcon - Win-cc - RS-View - Indusoft Software aplicativo - Cimplicity para supervisão

- Gênesis,etc. “PROCESSO”

Neles o usuário tem monitoração e controle do processo no teclado e vídeo do computador apenas.

4) Arquitetura básica dos sistemas supervisórios:

a) Sistema “Scada” genérico 1 : Interface RS – 232 C Supervisão Padrão elétrico RS-485 Controle Cartões para comunicação em rede ( gateways ) PLC’ s do mesmo fabricante Onde : n = 32 estações ( típico )

µC

INTERFACE PLC

E/S

µC – PC/Pentium

PLC - 1 PLC - 2 PLC - n

25

b) Sistema “Scada” genérico 2 : Supervisão Rede padrão Ethernet / IP INTERFACE Controle ( Gateways ) AB-Rockwell GE Altus Schneider

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DIGITAIS DE CONTROLE DISTRI BUIDO – SDCD’s

1) Definição:

SDCD’s são sistemas de grande porte para controle e monitoração de processos industriais com a principal características da distribuição da “inteligência” , autonomia de controle entre suas estações Sub-dividido em duas categorias, temos SDCD’s para controle de fluidos, como por exemplo, plantas celulose, petroquímicas, refinarias em geral, etc; e sistemas de controle sólidos, como por exemplo, plantas siderúrgicas (laminadoras). Em ambos os casos, uma característica comum aos sistemas é o grande número de variáveis analógicas a ser controlada e a necessidade de supervisão e gerenciamento do processo controlado.

2) Características: a) Estações locais de interface “homem * máquina” com o processo, que realizam controle (continuo e sequencial) e monitoração, bem como a comunicação em rede de controladores em geral (single e/ou multi-loops) ou até mesmo PLC’s supervisionados pelo SDCD’s.

µC – PC / Pentium

PLC PLC PLC PLC

26

b) Interface homem * máquina composta por vídeos coloridos, teclado funcionais, CPU’s redundantes, impressoras, etc., para monitoração e controle do sistema. c) Redes de comunicação redundantes, em cabo coaxial a fibra óptica, com alta velocidade de comunicação (1 M baud até 10 M baud = bit /Seg), suportando até 32 estações de controle em alguns sistemas. d) Podem utilizar uma arquitetura de rede tipo estrela, onde cada estação controladora comunica-se com as mini-estações de operação. As arquiteturas tipo barramento ou anel, também se aplicam nestes sistemas podendo ter distancias típicas entre estações de controle de até 1000 m. e) Tais sistemas tem uma capacidade típica de controlar até cerca de 3000

malhas (loop’s) com variáveis analógicas e de monitoração de até 500 pontos digitais e analógicos.

f) Podem gerar telas de monitoração e controle com sinóticos, relatórios,

instrumentos, tendências de variável analógicas, tela de visão geral, alarmes, etc.

g) Normalmente, os SDCD’s possuem suas próprias placas de E/S para controle

e aquisição de dados de campo, dispensando assim os CD`s e PLC’s, porém não são sistemas apropriados para controle seqüencial e combinacional (releamento => PLC).

h) De um modo geral são sistemas muito caros, aplicáveis à grandes plantas

industriais e como alternativas podem citar os sistemas supervisórios estudados anteriormente (computador + PLC e/ou CD).

i) Alguns sistemas possuem cartões dedicados para comunicação com PLC’s,

como por exemplo sistemas VILLARES, ECIL/PED, UNICONTROL, etc. que se comunicam com PLC Metal Leve.

3) Principais Fabricantes / Sistemas a) ECIL/PED – Sistema Centun ( tecnologia Yokogawa – Japão) b) UNICONTROL – Sistema Provox ( tecnologoa Fisher Controls – USA) c) ELEBRA – Sistema MAX-1 (tecnologia Leed’s e Northtrup – USA) d) VILLARES – Sistema Hissec-4 (tecnologia Hitachi – Japão) e) Prologo – Sistema DS-100 (tecnologia ASEA – Suécia)