ESTUDO SOBRE CARACTERÍSTICAS DE DIFERENTES SOFTWARES DE...
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA ESPECIALIZAÇÃO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL FERNANDO KANT MARTINS ESTUDO SOBRE CARACTERÍSTICAS DE DIFERENTES SOFTWARES DE SUPERVISÃO EM AUTOMAÇÃO MONOGRAFIA - ESPECIALIZAÇÃO CURITIBA 2011
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA
ESPECIALIZAÇÃO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
FERNANDO KANT MARTINS
ESTUDO SOBRE CARACTERÍSTICAS DE DIFERENTES
SOFTWARES DE SUPERVISÃO EM AUTOMAÇÃO
MONOGRAFIA - ESPECIALIZAÇÃO
CURITIBA 2011
FERNANDO KANT MARTINS
ESTUDO SOBRE CARACTERÍSTICAS DE DIFERENTES
SOFTWARES DE SUPERVISÃO EM AUTOMAÇÃO
Monografia de conclusão do curso de Especialização em Automação Industrial do Departamento Acadêmico de Eletrônica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Especialista em Automação Industrial.
Prof. Orientador: M.Sc. Guilherme Alceu Schneider.
CURITIBA 2011
FERNANDO KANT MARTINS
ESTUDO SOBRE CARACTERÍSTICAS DE DIFERENTES
SOFTWARES DE SUPERVISÃO EM AUTOMAÇÃO
Esta Monografia foi julgada e aprovada como requisito parcial para a obtenção do grau de Especialista em Automação Industrial no Programa de Pós-graduação em Automação Industrial da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
Curitiba, 23 de Março de 2011.
____________________________________ ____________________________________
Prof. Gustavo Benvenutti Borba, Dr. Profa. Simone Massulini Acosta, MSc.
______________________________________ Prof. Guilherme Alceu Schneider, Msc.
Orientador
Visto da coordenação
_____________________________________ Prof. Jean M. Simão, Dr.
A Folha de Aprovação assinada encontra-se na Coordenação do Curso.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeço a toda a minha família, pela dedicação, estímulo e
apoio a mim concedido ao longo de todo esse período, sem essa ajuda, a caminhada
seria muito mais árdua.
Agradeço também aos meus amigos, que sempre estiveram à disposição
para me auxiliar como também aos colegas da especialização, que durante este
período se mostraram companheiros. Em especial agradeço ao engenheiro Dalmir
Raizer, por toda a ajuda disposta a mim durante todo o período da especialização,
passando informações e conhecimentos de anos de prática que possui no ambiente
industrial. Sendo uma pessoa de grande importância no desenvolvimento deste
projeto, onde mostrou-se sempre propenso a me auxiliar.
Enfim, ao meu orientador, Professor Msc. Guilherme, pela ajuda e apoio
concedidos para a realização deste. Que apesar das dificuldades iniciais que o
apresentei, sempre mostrou seu interesse, sua paciência e uma grande dedicação ao
ensino, sempre estando a disposição.
RESUMO
MARTINS, Fernando K. Estudo sobre Características de Softwares de Supervisão em Automação. 2010. Monografia (Especialização em Automação Industrial) - Departamento Acadêmico de Eletrônica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2010. Este trabalho apresenta um estudo sobre os sistemas de supervisão industrial, demonstrando algumas características de softwares que estão disponíveis no mercado, e duas aplicações onde este tipo de tecnologia foi utilizada. Inicialmente apresenta uma fundamentação teórica sobre o sistema SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition – Controle Supervisório e Aquisição de Dados), software de supervisão e seus componentes. Após, são apresentadas as características dos softwares de supervizão de seis fabricantes diferentes: Elispse, Intouch, ProcessView, Simatic WinCC, Ifix, Wizcon. Por fim são descritas duas aplicações onde os softwares de supervisão foram utilizados. Palavras-Chaves: Software de Supervisão, SCADA.
ABSTRACT
MARTINS, Fernando K. Estudo sobre Características de Softwares de Supervisão em Automação Industrial. 2010. Monografia (Especialização em Automação Industrial) - Departamento Acadêmico de Eletrônica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2010. This work presents a study on the systems of industrial supervision, showing some characteristics of software that are available, and two applications this type of technology. Initially, the theoretical foundation of SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition) is presented. After that, we present the main features of six supervision softwares from different manufactures: Elispse, Intouch, ProcessView, Simatic WinCC, Ifix, Wizcon. Finally two application of the softwares are described. Key Words: Supervision Software, SCADA.
SUMÁRIO
AGRADECIMENTOS ...............................................................................................................4
RESUMO ...................................................................................................................................5
ABSTRACT ...............................................................................................................................6
SUMÁRIO..................................................................................................................................7
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................................8
1.1 TEMA..... ..........................................................................................................................8 1.2 PROBLEMA...................................................................................................................10 1.3 OBJETIVOS ...................................................................................................................10 1.3.1 Objetivo geral ...............................................................................................................10 1.3.2 Objetivos específicos ....................................................................................................11 1.4 JUSTIFICATIVA............................................................................................................11 1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO....................................................................................12
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ....................................................................................13
2.1 CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL.............................................................13 2.2 SISTEMA DE SUPERVISÃO........................................................................................15 2.3 SOFTWARE DE SUPERVISÃO.....................................................................................17 2.3.1 Descrição e Características dos Softwares de Supervisão ............................................18 2.3.1.1 Telas de Aplicação e Objetos ....................................................................................... 19 2.3.1.2 Bibliotecas .................................................................................................................... 20 2.3.1.3 Tags .............................................................................................................................. 20 2.3.1.4 Drivers .......................................................................................................................... 21 2.3.1.5 Protocolo OPC.............................................................................................................. 22 2.3.1.6 Alarmes ........................................................................................................................ 23 2.3.1.7 Relatório ....................................................................................................................... 23 2.3.1.8 Estratégias de Controle................................................................................................. 24 2.3.1.9 Banco de Dados............................................................................................................ 24 2.3.1.10 Sistema Operacional..................................................................................................... 25 2.3.2 Desenvolvimento dos Softwares de Supervisão ...........................................................25 2.4 VANTAGENS E DESVANTEGENS DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO..............27
3 SISTEMAS SUPERVISÓRIOS COMERCIAIS ..............................................................29
3.1 ELIPSE............................................................................................................................29 3.1.1 Elipse SCADA..............................................................................................................29 3.1.2 Elipse E3.... ...................................................................................................................31 3.2 WONDERWARE ...........................................................................................................35 3.2.1 InTouch.........................................................................................................................35 3.3 SMAR.... .........................................................................................................................37 3.3.1 ProcessView .................................................................................................................37 3.4 SIEMENS........................................................................................................................38 3.4.1 Simatic WinCC.............................................................................................................38 3.5 GE INTELLIGENT PLATFORMS ................................................................................40 3.5.1 Ifix.................................................................................................................................40 3.6 ELUTIONS .....................................................................................................................42 3.6.1 Wizcon....... ...................................................................................................................42 3.7 RESUMO DAS CARACTERÍSTICAS DOS SOFTWARES ..........................................44
4 APLICAÇÕES INDUSTRIAIS ........................................................................................46
4.1 EXTRUSORA MINIATURIZADA DE POLÍMEROS..................................................46 4.2 DESENVOLVIMENTO DE UM SUPERVISÓRIO MODULAR PARA UMA CÉLULA
FLEXÍVEL DE MANUFATURA ..................................................................................50
5 CONCLUSÕES.................................................................................................................54
6 REFERÊNCIAS ................................................................................................................56
SUMÁRIO DE FIGURAS
Figura 1– Principais Características de um Sistema Supervisório .............................................9
Figura 2 - Níveis de controle industrial ....................................................................................14
Figura 3 – Topologia da automação industrial .........................................................................14
Figura 4 – Sistema de supervisão e controle ............................................................................15
Figura 5 - Visão geral de um sistema de água potável .............................................................17
Figura 6 - Telas de um processo de geração de energia elétrica ..............................................20
Figura 7 – Esquema lógico e físico de comunicação com CLPs distintos ...............................21
Figura 8 – Arquitetura OPC......................................................................................................22
Figura 9 - Alarmes....................................................................................................................23
Figura 10 - Elipse SCADA.......................................................................................................30
Figura 11 – Biblioteca de símbolos Galeria .............................................................................33
Figura 12 – Edição de telas no Studio E3.................................................................................34
Figura 13 - Tela do InTouch.....................................................................................................36
Figura 14 – GraficWorX...........................................................................................................38
Figura 15 - Graphic Designer WinCC......................................................................................39
Figura 16 - Telas do iFIX 5.1 ...................................................................................................42
Figura 17 - Tela principal do Wizcon.......................................................................................43
Figura 18 – Estrutura de uma extrusora....................................................................................47
Figura 19 – Representação da extrusora desenvolvida.............................................................48
Figura 20 – Tela de supervisão do processo.............................................................................48
Figura 21 – Tela de análise gráfica dos dados do histórico......................................................49
Figura 22 – Vista parcial do laboratório da SOCIESC.............................................................51
Figura 23 – Arquitetura da FMC ..............................................................................................52
Figura 24 – Tela principal do aplicativo...................................................................................53
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1 INTRODUÇÃO
1.1 TEMA
Há pouco mais de 20 anos, apareceram as primeiras versões de sistemas de
supervisão. Desde então, esses vem se tornando um sistema de muita importância dentro dos
processos industriais, apresentando cada vez mais funcionalidades, assumindo várias
responsabilidades e se tornando fundamental nas importantes tomadas de decisões em uma
planta industrial (ZAMPRONHA, 2010).
Segundo Salvador e Silva (2005), os primeiros sistemas de supervisão eram
basicamente sistemas telemétricos, designados a apresentar de tempos em tempos a
informação das variáveis e estados de um processo, em painéis elétricos, onde estas
informações se apresentavam em lâmpadas e indicadores, sem disponibilizar nenhuma ação
do operador.
Conforme Rosário (2005), o sistema de supervisão industrial, também conhecido no
ambiente industrial como sistema SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition –
Controle Supervisório e Aquisição de Dados), pode ser definido como uma interface homem-
máquina (IHM) amigável, se utiliza de tecnologia que permite a supervisão e/ou controle de
sistemas automatizados. Em um sistema SCADA, a visualização os dados é amigável, com
recursos altamente sofisticados, possibilitando, ao mesmo tempo alterar valores das variáveis
e comandar os dispositivos físicos conectados ao sistema, reconhecer alarmes, acompanhar
gráficos de tendência das variáveis e emitir relatórios.
Este tipo de sistema é comumente utilizado em indústrias de processos contínuos,
onde o processo produtivo envolve de maneira mais significativa, variáveis contínuas no
tempo. Pode-se citar como exemplo as indústrias petrolíferas, químicas, petroquímicas, papel
e celulose, alimentícia, metalúrgica, de tratamento de água, geração e distribuição de energia
elétrica, entre outras. Devido à própria natureza destes processos, os mesmos exigem um
monitoramento e controle em tempo real.
Hoje em dia, os sistemas de automação industrial fazem uso de tecnologias de
computação e comunicação para facilitar a monitoração e controle dos processos industriais,
realizando a coleta de dados em ambientes complexos, geralmente distantes geograficamente,
e apresentando-os de modo amigável e objetivo ao operador, com elaborados recursos
gráficos e conteúdos multimídias, facilitando, assim, a sua tomada de decisão. A figura 1
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apresenta algumas características de um sistema supervisório, que foram descritas por
Gomazako (2007), como por exemplo: geração de gráficos de diversas variáveis do processo,
geração de relatórios, programação de tarefas, monitoramento e controle do processo como
um todo, interface gráfica de alta definição para o usuário.
Figura 1– Principais Características de um Sistema Supervisório Fonte: Gomazako, 2007
Com o crescimento das indústrias e dos processos, tem-se um número maior de
variáveis, ficando mais difícil obter todas essas informações de campo e apresentá-la ao
controlador do processo de forma clara e objetiva em gigantescos painéis de controle. Foram
então surgindo os primeiros sistemas para controlar esses processos, onde os quais
inicialmente eram simplesmente sistemas de telemetria, nos quais os operadores poderiam
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acompanhar em tempo real os valores atuais das variáveis para poderem tomar decisões
através destes dados (MONTEIRO, 2004).
Com o uso de sistemas computacionais em alta e com a ascensão da automação
industrial, bem como o barateamento das tecnologias, os sistemas de supervisão também
evoluíram, permitindo atualmente ao operador uma gama de funções como, por exemplo,
informações de alarmes, visualizações gráficas de variáveis bem como suas tendências,
verificações do status do processo, programação de tarefas, etc.
1.2 PROBLEMA
Com o crescimento e evolução do mercado de automação industrial, um grande número
de supervisórios, de inúmeras empresas de tecnologia encontram-se disponíveis no mercado.
Conforme Vianna (2008), a grande maioria deles são softwares proprietários, existindo a
necessidade de se pagar pela licença de uso. Este estudo pretende auxiliar os usuários,
reunindo em um único documento, as características dos principais softwares supervisórios.
Pelo fato de descrever as características principais e algumas particularidades dos softwares,
este estudo pode ser utilizado como um material de apoio para a escolha do software mais
indicado para determinada aplicação.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo geral
Elaborar um estudo apresentando as diferentes características de alguns softwares de
supervisão para processos industriais, que estão disponíveis no mercado.
11
1.3.2 Objetivos específicos
• Pesquisar diferentes tipos de software de supervisão para processos industriais;
• Analisar as características de cada software, descrevendo cada uma delas;
1.4 JUSTIFICATIVA
Conforme Rosário (2005), com a evolução constante das tecnologias, os computadores
assumiram um papel de muita importância na indústria, na parte de gestão, aquisição e
tratamento de dados, permitindo uma melhor visualização desses dados, através de um
monitor de vídeo, também com uma capacidade de geração de funções de controles
complexas, cobrindo um mercado cada vez mais vasto. Portanto, esses sistemas deixaram de
ser vistos como uma mera ferramenta operacional, ou de engenharia, e passaram a ser
considerados importante fonte de informação e controle.
Em se tratando de automação industrial, muito se fala de instrumentação industrial,
CLPs (Controlador Lógico Programável), redes industriais, e a interface desses equipamentos
e/ou processos com o usuário, geralmente é mais restrita. Sendo que um dos objetivos
principais dos sistemas supervisórios é propiciar uma interface de alto nível do operador com
o processo em si, informando em tempo real todos os eventos da planta, fica claro que é de
grande importância a escolha de qual software será implantado no processo.
Segundo Cavalcante (2008), antes de implementar qualquer sistema, um estudo sobre as
tecnologias disponíveis no mercado deve ser feito, verificando tanto o aspecto aplicacional
dos equipamentos e/ou aplicativos, como também no aspecto econômico destes, para escolher
o sistema que melhor se adapta às condições e recursos exigidos pelo processo.
Com uma pesquisa detalhada sobre vários desenvolvedores deste tipo de software,
pretende-se reunir as diferentes características em um único trabalho, facilitando a análise
destes dados e a escolha de um ou de outro destes softwares pelo usuário em determinada
aplicação.
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1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho compõe-se de cinco capítulos, conforme descrito a seguir.
O Capítulo 1, introdutório deste trabalho, estabelece seu tema principal, definindo-se o
problema e premissas, bem como os objetivos do estudo e a justificativa de execução do
mesmo.
O Capítulo 2 inicia os fundamentos teóricos com os conceitos gerais de sistemas de
supervisão, suas funções básicas, também apresentando as vantagens e desvantagens do
sistema da utilização deste tipo de sistema.
O Capítulo 3 apresenta as principais marcas disponíveis no mercado com as
características dos softwares pesquisados.
O Capítulo 4 mostra aplicações de alguns destes modelos de softwares apresentados,
mostrando suas aplicações e importância no processo de automação.
As conclusões do trabalho são apresentadas no Capítulo 5, seguido das referências
bibliográficas utilizadas para a fundamentação do mesmo.
13
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 CONTROLE E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Para Sighieri e Nishinari (2003), a automação é um conceito e um conjunto de técnicas
a partir das quais se constroem sistemas ativos capazes de atuar com uma eficiência ótima,
utilizando informações recebidas do meio sobre o qual atuam. Já a palavra controle tem
origem francesa e denota o ato ou poder de exercer domínio, fiscalizar, supervisionar, manter
o equilíbrio.
A necessidade de controlar processos dá origem às técnicas de controle, que assumem
papel primordial e decisivo dentre os modelos e processos existentes, sejam eles simples,
modestos, robustos ou de grande complexidade no plano das ações. Pode-se dizer que a
automação industrial é oferecer e gerenciar soluções, pois ela sai do nível de chão de fábrica,
chegando ao gerenciamento de informações.
Seguindo esse raciocínio e para melhor entender um sistema de automação e sua
arquitetura, pode-se dividi-lo em níveis conforme a figura 2. No primeiro nível, a aquisição de
dados e controle manual, é onde se encontram os sensores e atuadores. No nível seguinte
temos o controle individual, composto principalmente por CLPs. O terceiro nível envolve a
conectividade do controle, onde fica situado o Sistema de Supervisão. Já no quarto nível estão
situados os sistemas MRPs (Material Requirement Planning – Planejamento das
Necessidades de Materiais) que contam com aspectos relacionados a finanças, compras e
marketing. Finalizando, o nível 5 é o nível de planejamento estratégico, onde fica situados os
sistemas ERPs - Enterprise Resource Planning, ou softwares de gerenciamento.
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Figura 2 - Níveis de controle industrial Fonte: Andrade, 2001
A figura 3 demonstra uma topologia dos processos de automação, onde se apresenta o
controle de diversos processos. Estes processos estão interligados pela rede de comunicação
de dados, passando informação para o sistema de supervisão, para enfim chegar a gerencia da
informação.
Figura 3 – Topologia da automação industrial Fonte: Souza, 2005
15
2.2 SISTEMA DE SUPERVISÃO
Um sistema de supervisão é o responsável pelo monitoramento das variáveis amostradas
do processo de controle de um sistema. Seu objetivo principal é fornecer subsídios ao
operador para controlar e monitorar um processo automatizado com maior rapidez,
permitindo assim a leitura das variáveis em tempo real e o gerenciamento e o controle do
processo (ROSARIO, 2005).
Para Andrade (2001), os sistemas de supervisão viabilizam a integração de diversos
dispositivos e equipamentos controladores do processo. A maioria desses sistemas tem em
comum, a necessidades de bons conhecedores do processo industrial trabalhando como
operadores, pois, são eles que fornecem as entradas aos sistemas, como por exemplo,
dosagens, receitas e parâmetros, além de analisarem alarmes, operarem comandos
remotamente, etc. Os sistemas supervisórios situam-se no terceiro nível da pirâmide de
automação, onde faz uma conectividade entre o controle em campo (CLPs, inversores de
freqüência, relés) com o gerenciamento do processo e produção, como mostrado na figura 3.
Segundo Salvador e Silva (2005), há quatro elementos básicos que fazem parte da
arquitetura de um sistema de supervisão, são eles: sensores e atuadores, estações remotas de
aquisição e/ou controle, redes de comunicação e monitoração central, conforme apresenta a
figura 4.
Figura 4 – Sistema de supervisão e controle Fonte: Salvador e Silva, 2005
Os sensores são elementos provedores de informações para o sistema de automação de
uma máquina ou processo, pois têm a capacidade de alterar sua característica física interna,
devido a um fenômeno físico externo, como presença ou não de luz, som, gás, campo
magnético, etc. Estes podem ser utilizados em processos discretos, com medição de variáveis
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lógicas ou booleanas, e no controle de processos contínuos, em que se tenham variáveis
analógicas (ROSÁRIO, 2005).
Segundo Silveira e Santos (1998), os atuadores são dispositivos responsáveis pela
conversão do sinal na grandeza física da entrada do processo. Ao serem acionados, executam
uma força de deslocamento ou outra ação física, definida pelo sistema de controle. Os
atuadores podem ser magnéticos, hidráulicos, pneumáticos, elétricos ou de acionamento
misto.
O processo de controle e aquisição de dados se dá através dos Controladores Lógicos
Programáveis (CLP ou PLC, Programmable Logic Controller), que conforme Georgini
(2007), são equipamentos que armazenam instrução em sua memória e em condições de
implementar funções de controle, como também lógica e aritmética, manipulação de dados,
comunicação em rede, etc.
Rede de comunicação é a plataforma por onde as informações trafegam, cujo objetivo é
estabelecer a comunicação de um ponto para o outro, ou de um sistema para outro. Para isso,
necessita-se basicamente de um sinal, de um meio físico de transmissão e de um protocolo de
comunicação (ALBUQUERQUE e ALEXANDRIA, 2007).
Para Salvador e Silva (2005), as principais unidades em um sistema de supervisão são
as estações de monitoração central, que nada mais são que os softwares de supervisão, que
são responsáveis por administrar as informações repassadas pelas unidades remotas e operar
conforme os eventos detectados, passando as informações em “tempo real” aos operadores.
Como um resultado final, está apresentado na figura 5, um sistema de captação de água, onde
o software de supervisão expõe ao operador informações sobre os tanques de captação, as
bombas que estão ativadas, nível de tanques, válvulas operando, etc.
17
Figura 5 - Visão geral de um sistema de água potável Fonte: Pirajat, 2010
2.3 SOFTWARE DE SUPERVISÃO
Como já descrito e conforme afirma Rosário (2005), um software supervisório deve ser
entendido como um conjunto de programas gerados e configurados em um software básico de
supervisão, onde se programam as estratégias de controle e supervisão com telas de interface
homem-máquina, apresentando ao operador as várias etapas de um processo, facilitando o
tratamento e gerência dos dados do processo.
Para Salvador e Silva (2005), o software de supervisão é o responsável por recepcionar
as informações dos módulos de controle e aquisição de dados em campo, distribuindo e
coordenando o fluxo dessas informações para os demais módulos, ou seja, uma boa
comunicação com equipamentos de campo é fundamental para um bom funcionamento de um
sistema se supervisão.
Segundo Albuquerque e Alexandria (2007), há três atribuições básicas em um sistema
SCADA, que precisam estar presentes no software: supervisão, operação e controle.
A função de supervisão inclui todas as funções de monitoramento do processo, como
estados das variáveis e seus gráficos de tendências, relatórios, verificação de alarmes etc. A
função de operação é permitir que os operadores atuem sobre o sistema. Esta tarefa era
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realizada nas mesas de controle e hoje estão disponíveis no supervisório. As funções de
controle incluem: ligar e desligar equipamentos, operação de malhas de controle, mudança de
modo de operação de equipamentos, etc.
A função de controle é a ação de gerar um sinal de saída para o processo, a fim de
manter a variável controlada em um estágio pré-estabelecido, alguns sistemas de supervisão
possuem uma linguagem de programação que permitem definir a estratégia de controle sem
depender de um equipamento intermediário.
Para se obter essas funções da melhor maneira possível para o processo, é necessário
que o software básico de supervisão seja bem desenvolvido e programado com as
especificações de cada processo onde será utilizado. Então, além de uma boa escolha de qual
software que será utilizado, este precisa ser bem trabalhado.
Moraes e Castrucci (2007) afirmam que a maioria dos softwares de supervisão
trabalham em dois modos:
Modo de Desenvolvimento – é o ambiente onde a partir do software básico de
supervisão, criam-se as telas, os objetos, as animações e desenvolve-se toda a lógica
operacional;
Modo Run Time – é o ambiente onde se mostra a tela animada, que foi criada no
ambiente de desenvolvimento e no qual se dará a comunicação e operação junto com os CLPs
ou os componentes de campo, durante a automação da planta.
2.3.1 Descrição e Características dos Softwares de Supervisão
Segundo Gaidzinski (1996), os softwares de supervisão existentes no mercado, rodam
principalmente sobre o sistema operacional Windows, são orientadas a objeto, possuem uma
biblioteca de símbolos para auxiliar no desenvolvimento das aplicações, além de alguns
possuírem uma linguagem própria de programação e suporte Dynamic Data Exchange (DDE),
que nada mais é que um protocolo de troca de dados entre aplicativos independentes, que
permitem a troca de dados entre aos aplicativos do Windows.
Na seqüência, serão listadas algumas das principais características que compõem um
software de supervisão. As ferramentas de implementação são diferentes para cada tipo de
software, isto será visto posteriormente no estudo de cada marca disponível no mercado,
porém é necessário conhecer para melhor compará-los.
19
2.3.1.1 Telas de Aplicação e Objetos
A Tela de Aplicação é o objeto básico de interface com o usuário e pode conter vários
tipos de objetos. Alguns softwares possuem editor próprio para configuração das telas, já
outros dispõem do editor de bitmap, conforme Gaidzinski (1996), o mais utilizado é o
Paintbrush, que é um acessório do Windows. Estes editores são utilizados para desenhar ou
aplicar fotos do processo, deixando, assim, as telas com maior grau de fidelidade em relação
ao processo que está sendo supervisionado.
Geralmente, será utilizada mais de uma tela para a supervisão de processos industriais,
sendo que há necessidade de uma boa organização da navegação entre essas telas, tornando o
sistema claro e condizente à realidade, auxiliando no serviço dos usuários. Um dos passos
citados por Moraes e Castrucci (2007), para um bom desenvolvimento de um software de
supervisão é a hierarquia de navegação, que consiste em uma série de telas que fornecem
progressivamente detalhes dos processos à medida que se navega através do aplicativo. Um
exemplo pode ser observado na figura 6, que apresenta telas de um processo de geração de
energia elétrica, onde na tela inicial fica disponibilizado a escolha das PCHs (Pequenas
Centrais Hidrelétricas) disponíveis, passando posteriormente a ter mais informações sobre a
PCH escolhida, comportas, válvulas, turbinas etc.
Os objetos são configurados em cima das diversas telas que uma determinada aplicação
pode possuir. Pode-se listar como objetos: linhas, retângulos, figuras, desenhos livres, textos,
displays, escalas, etc. Estes objetos devem estar cuidadosamente organizados para aumentar a
eficiência do software de supervisão, apresentando nome de botões, cores e símbolos
compatíveis com o processo ou situação (MORAES E CASTRUCCI, 2007).
20
Figura 6 - Telas de um processo de geração de energia elétrica Fonte: Elipse, 2010.
2.3.1.2 Bibliotecas
As bibliotecas são ferramentas que estão à disposição do usuário para facilitar no
desenvolvimento do software, trazendo ao usuário, por exemplo, em uma biblioteca de figuras
com formatos básicos, sopradores e ventiladores, esteiras e linhas de produção, dutos,
símbolos gerais, ícones e bitmaps, mapas e bandeiras, misturadores, motores, painéis,
acessórios industriais, sensores, tanques, válvulas, veículos, maquinário etc.
2.3.1.3 Tags
As variáveis em um software de supervisão são denominadas de tags, que podem ser,
por exemplo, variáveis de entradas e saídas do sistema, variáveis internas, variáveis auxiliares
para realização de cálculos ou variáveis auxiliares. Em um processo industrial pode-se ter
muitas variáveis a serem controladas, dentre elas pode-se citar: temperatura, pressão, nível,
vazão, potência, umidade, quantidade etc., sendo os tags que irão interligar os objetos e
animações da telas com as variáveis do processo no campo.
21
Utilizando como exemplo o processo descrito no capitulo 4.1, onde o autor utilizou 20
tags de comunicação entre o CLP e o supervisório, dentre eles tem-se a temperatura dos
quatro sensores, potência da resistência do aquecedor, habilitação do motor, set point da
temperatura desejada, os ganhos do controlador PID (Proporcional-Integral-Derivativo) etc.
2.3.1.4 Drivers
Os drivers são pequenos programas que tem por objetivo a comunicação entre o sistema
operacional e algum hardware, ou seja, os drivers funcionam como um “tradutor” entre o
protocolo do sistema supervisório e o equipamento de controle. Em geral um software
supervisor comercial normalmente oferece diversos tipos de drivers de comunicação para os
mais diversos tipos de hardwares que possam ser utilizados, como por exemplo: CLPs,
inversores de freqüência, equipamentos de aquisição de dados etc.
Em alguns casos, o servidor de comunicação do software pode agregar mais de um
driver de comunicação para equipamentos distintos. A figura 7 ilustra o esquema de ligação
lógica e física entre um programa de supervisão e quatros CLPs, sendo que no exemplo, o
CLP 1 possui interface ponto a ponto RS232 que utiliza o driver 1, o CLP 2 uma interface
RS485 utilizando o driver 2 e os CLPs 3 e 4 ethernet, utilizando ambos o mesmo driver o 3
(VIANNA, 2008).
Figura 7 – Esquema lógico e físico de comunicação com CLPs distintos Fonte: Vianna, 2008
22
2.3.1.5 Protocolo OPC
Conforme Vianna (2008), um dos grandes problemas de se interfacear equipamentos e
sistemas está em se compatibilizar os protocolos de comunicação. Inicialmente, foi
desenvolvido uma padronização pelo MMS (Manufacturing Message Specification), que
fracassou devido a falta de adeptos. Após, liderado pela Microsoft e especificado pela OPC
Fundation surgiu o padrão OPC, que hoje é o protocolo padrão da indústria.
O protocolo OPC é baseado em um modelo criado pela Microsoft e denominado COM
(Componet Object Model), sendo uma maneira eficiente de se estabelecer interfaces para
aplicações que substitui as chamadas de procedimento e as DLL conhecidos também como
drivers, conforme apresenta a figura 8. O nome OPC (OLE for Process Control) foi
estabelecido na época em que o COM era um modelo embrionário de comunicação entre
aplicativos com o nome de OLE (Object Linking and Embedding).
Figura 8 – Arquitetura OPC Fonte: OPC Fundation, 2010.
Geralmente, os fabricantes de equipamentos de controle, fornecem juntamente com o
seu produto um servidor OPC. Então, os fabricantes de SCADA fornecem um cliente OPC, o
mesmo acontecendo com o inversores de freqüência, relés inteligentes etc. podendo também o
sistema de supervisão oferecer um servidor OPC para uma comunicação com outros sistemas.
O objetivo geral do padrão OPC é de facilitar a interoperabilidade entre os componentes dos
sistemas, possibilitando uma boa comunicação entre os equipamentos e softwares,
dispensando a necessidade de drivers distintos para cada equipamento (OPC Fundation,
2010).
23
2.3.1.6 Alarmes
Os alarmes são mensagens do sistema, que são previamente definidas pelo programador
e servem para alertar o operador sobre algumas situações específicas, chamando a atenção
dele para alguma modificação do estado do processo, como pode ser visto na figura 9. Cada
alarme pode ser gerado de maneira independente e estar associado a uma variável
determinada do processo industrial. As principais características de um alarme, conforme
Rosário (2005), são: podem ser definidos por meio de condições algébricas, podem apresentar
textos específicos, podem ser impressos ou documentados, podem ser configurados para
apresentar sinais sonoros, quando ativados podem enviar e-mails e mensagens para celulares.
No desenvolvimento do software, o que deve-se observar em relação aos alarmes, é o
aparecimento simultâneo de um número elevado de alarmes, como também a repetição
excessiva de certo alarmes. Torna-se necessário a existência de alguma programação que faz a
filtragem das informações que serão utilizados na tela do sistema (MORAES e CASTRUCCI,
2007).
Figura 9 - Alarmes Fonte: Elipse Software Ltda, 2010
2.3.1.7 Relatório
Segundo Gaidzinski (1996), uma das boas funções dos softwares de supervisão é sua
capacidade de armazenar dados e produzir relatórios de produção ao final de um turno, dia ou
mês. Estes relatórios de produção, incluindo os relatórios de balanço, demonstram quanto
uma determinada planta produziu, quanto consumiu de insumos, de energia, etc. Assim
podem auxiliar muito nos interesses gerenciais. O setor de manutenção da indústria também
se beneficia com essa ferramenta, devido aos relatórios de monitoramento de equipamentos,
24
que dizem quando cada equipamento parou, qual o motivo desta parada e por quanto tempo
este ficou parado.
No desenvolvimento do sistema, o usuário irá definir as variáveis que farão parte do
relatório e o seu período de amostragem, sendo que esta armazenagem de um dado também
pode ser vinculada a um evento e não apenas a um horário. Do mesmo modo, deverá der
definido o formato do relatório e o instante de sua impressão (final do turno, dia, etc.).
Existem varias formas de gerar um relatório, o qual pode estar em forma de uma planilha,
pode ser definida por uma linguagem especial textual ou orientada para blocos de funções.
2.3.1.8 Estratégias de Controle
Para Bega (2006), a estratégia de controle pode ser classificada de duas formas: sistema
em malha aberta e sistema em malha fechada. Os processos que apresentam um sistema de
malha aberta, não terão qualquer tipo de ajuste nas variáveis do processo, utilizando-se de
dados das variáveis de entrada para influenciar na variável a ser controlada. Um sistema em
malha fechada já apresenta um controle, que pode ser realizado por um operador humano,
através de um controle manual ou mediante a utilização de instrumentação com um controle
automático.
Os principais tipos de controladores normalmente utilizados em controle de processos
industriais são: controle On-Off, controle auto-operado e o controle PID e sua derivações
BEGA (2006).
2.3.1.9 Banco de Dados
Um banco de dados, ou base de dados (BD), é uma coleção de dados ou informações
relacionadas entre si. Elas representam aspectos ou dados do mundo real com significado
próprio e que deseja-se armazenar para uso no futuro. Um banco de dados pode ser muito
simples ou muito complexo, de diversos tamanhos, com milhares ou até milhões de itens
(GUIMARÃES, 2003).
25
2.3.1.10 Sistema Operacional
Um sistema operacional, segundo Machado e Maia (2004), nada mais é que um
conjunto de rotinas executado pelo processador, de forma semelhante aos programas dos
usuários, onde sua principal função é controlar o funcionamento do computador, gerenciando
a utilização e o compartilhamento de seus diversos recursos, como processadores, memórias e
dispositivos de entradas e saídas.
Sem um sistema operacional, o usuário de um equipamento necessitaria conhecer
profundamente os diversos detalhes sobre o hardware do equipamento, o que tornaria seu
trabalho mais lento e susceptível a erros. Então, o sistema operacional tem por objetivo
funcionar como uma interface entre o computador e o usuário, tornando sua utilização mais
simples, rápida e segura. As funções básicas de um sistema operacional se resumem em
facilitar o acesso aos recursos do sistema e compartilhar estes recursos de forma organizada e
protegida.
Para Gaidzinski (1996), até meados da década de 1990, o sistema operacional padrão no
mercado para sistemas de supervisão era o MS-DOS, mas com a afirmação do ambiente
Windows como também a necessidade de integração com outros sistemas, fez com que os
software de supervisão migrassem rapidamente para este ambiente, mesmo porque no
ambiente MS-DOS era necessário o uso de um microcomputador exclusivo para a aplicação.
Os softwares de supervisão existentes rodam principalmente sobre o sistema
operacional Windows (Windows 95/98, Millenium, Windows NT/2000/XP). Existem também
outras plataformas de operação, como por exemplo, os sistemas operacionais Unix, Linux e
OS/2, mas há muito pouca difusão em ambientes industriais.
2.3.2 Desenvolvimento dos Softwares de Supervisão
O bom desenvolvimento de uma aplicação de supervisão compõe-se de várias etapas
que devem ser seguidas, conforme recomenda Moraes e Castrucci (2007):
1. Entendimento do processo a ser automatizado: conhecer como funciona o
processo industrial que será automatizado, ou que já está automatizado e será
aplicado o sistema de supervisão. Para um completo e detalhado entendimento
deste processo faz-se necessário, conversar com operadores do sistema,
26
especialistas do processo, com a gerência e corpo administrativo, quebrar os
processos em etapas verificando as variáveis que precisam ser monitoradas;
2. Tomada de dados e variáveis (Tags): é necessário ter em mente um limite
superior para o número de dados e variáveis que serão apresentados no
supervisório, para que o sistema fique conciso e apresente uma boa velocidade
de tráfego de informação pela rede;
3. Planejamento do banco de dados: é necessário, nessa etapa as informações
sobre o fluxograma dos processos envolvidos na planta e seus instrumentos, lista
de endereços dos dados ou dos registradores do CLP, lista de alarmes,
desenvolver um sistema de nomes de variáveis seguindo uma lógica, organizar
essas variáveis de forma que facilite o manuseio, escolher a classe de varredura
(scan), isto é, a velocidade que será feita a leitura destas variáveis e atualizadas
no banco de dados;
4. Planejamento dos alarmes: nesta etapa orienta-se obter sempre a aprovação dos
responsáveis técnicos pelo processo, verificando as condições de acionamento
dos alarmes, escolha de qual maneira será notificado o operador, quais
providências e ações serão tomadas para intervenção do alarme. Um ponto
critico, que deve-se tomar cuidado neste momento do desenvolvimento do
sistema, está no aparecimento simultâneo de um número elevado de alarmes,
como também a repetição de certos alarmes que podem atrapalhar na operação
do sistema;
5. Planejamento da hierarquia de navegação entre telas: a hierarquia das telas de
navegação consiste em fornecer progressivamente detalhes das plantas e seus
constituintes, conforme o usuário navega através do aplicativo. Uma boa
organização, guiando o serviço do operador, torna o sistema mais claro e
eficiente;
6. Desenho das telas: Essa é uma etapa fundamental para aumentar a eficiência do
sistema, bem como ajudar o usuário em sua utilização. Para isso, deve-se
considerar alguns pontos: Ser consistente no uso de símbolos e cores, nomes de
27
botões, usar símbolos que possam ser facilmente reconhecidos, obter
consistência na aparência entre todas as telas, seguindo um padrão na colocação
das informações sempre no mesmo lugar dentro de cada tela;
7. Gráfico de tendência dentro das telas: os gráficos de tendência mostram como
determinadas variáveis do processo mudam ao longo do tempo, através de sua
imagem gráfica, podendo possuir vários indicadores com diferentes cores para
se obter uma fácil comparação entre dados. Os dados plotados podem ser
obtidos em tempo real, dependendo do tempo de scan dos CLPs, ou podem vir
de um histórico arquivado. Com base nessas informações o operador terá uma
melhor condição de avaliar as situações críticas do sistema;
8. Planejamento do sistema de segurança: a segurança do sistema depende e muito
da restrição do acesso das pessoas ao sistema, recomenda-se que todas os
acessos sejam registrados para permitir auditorias futuras;
9. Padrão industrial de desenvolvimento: atualmente, o que se predomina em
sistemas supervisórios é o padrão Windows, baseado no padrão da Microsoft de
interface homem-máquina, o qual possibilita a redução do tempo de
aprendizagem caso o operador já esteja familiarizado com este ambiente de
trabalho.
2.4 VANTAGENS E DESVANTEGENS DE UM SISTEMA DE SUPERVISÃO
Conforme Vianna (2008), em caso de comparação com os painéis industriais, a
utilização de sistemas de supervisão apresenta uma série de vantagens, como por exemplo:
• Redução de gastos com montagem de painéis de controle e projeto;
• Redução de custos da aquisição de instrumentos de painel, pois no sistema SCADA
são virtuais;
• Eliminação de custos com peças de reposição, pois tratam-se de instrumentos virtuais;
• Redução de espaço necessário para a sala de controle;
• Dados disponíveis em formato eletrônico, facilitando a geração de relatórios;
28
• Praticidade da operação, pois os instrumentos são apresentados ao operador em um
simples clique do dispositivo apontador.
Como uma principal desvantagem deste tipo de sistema, está na necessidade da
existência de mão de obra capacitada para desenvolver o software bem como prestar serviço
de suporte do mesmo.
29
3 SISTEMAS SUPERVISÓRIOS COMERCIAIS
Neste capitulo serão abordados alguns exemplos de softwares de supervisão de
processos industriais e suas principais características, auxiliando na escolha no momento de
definir qual sistema será utilizado para determinada aplicação, podendo assim gerar um
melhoramento no desempenho do sistema de uma forma geral.
3.1 ELIPSE
A Elipse Software possui sua sede em Porto Alegre, atuando no mercado de automação
há mais de 20 anos, desenvolvendo soluções em softwares HMI/SCADA e interfaces para os
mais diversos sistemas.
A empresa iniciou suas atividades em 1988, desenvolvendo softwares sob medidas para
processos de automação industrial. No inicio da década de 90, começou a se dedicar única e
exclusivamente ao desenvolvimento e comercialização do Elipse 21, um software de
supervisão e controle de processos baseado no sistema operacional MS-DOS. Logo após, com
o avanço do sistema Windows no mercado, foi lançado o Elipse Windows, acompanhando a
popularização desde sistema operacional.
Atualmente a Elipse Softwares apresenta ao mercado o Elipse SCADA, o E3, o Elipse
Plant Manager e o Elipse Power, que estão disponíveis ao mercado internacional, em quatro
idiomas: inglês, espanhol, alemão e português (ELIPSE, 2010).
3.1.1 Elipse SCADA
O Elipse SCADA permite a criação e a execução de aplicativos HMI e SCADA para
processos de qualquer natureza, possuindo uma coleta de dados de diversos tipos de
equipamentos, adquirindo os dados em tempo real e apresentando em tela para um resultado
com menos perdas e grandes níveis de qualidade do produto final (ELIPSE SOFTWARE
LTDA, 2008).
O software já apresenta recursos disponíveis referentes a botões, gráficos, displays e
animações, além de uma extensa biblioteca gráfica de desenhos, possibilitando a
30
personalização destas bibliotecas com imagens de vários formatos. Um exemplo de aplicação
no Elipse SCADA pode ser vista na figura 10.
Figura 10 - Elipse SCADA Fonte: Elipse Software Ltda, 2008
Conforme Elipse Software Ltda (2008), há três pacotes disponíveis do Elipse SCADA,
são eles: o Elipse VIEW, que é um pacote ideal para construção de interfaces de operação
para monitoração e acionamentos. Permite a visualização de variáveis, inclusive com a
utilização de animações, programação de set points, controle de acesso e funções especiais
para touchscreen.
Elipse MMI que é um software de supervisão completo, que possui banco de dados
proprietário, relatórios formatados, históricos, receitas, alarmes, etc. Pode ainda, ser um
servidor de dados para outras estações Elipse;
Elipse PRO: A mais avançada ferramenta do Elipse SCADA, além de todas as
funcionalidades do Pacote MMI, também permite trocar dados em tempo real com outras
estações, transferir e atualizar bancos de dados, realizar comandos e programar set points
através da rede.
Há também uma versão que foi desenvolvida para aplicação em sistemas de geração,
transmissão e distribuição de energia, chamada de Elipse Power. O Elipse Power permite o
31
seqüenciamento de eventos com precisão de 1 ms (mili segundo), oscilografia e
telesupervisão. É possível também sincronizar o relógio do computador que controla o
processo com equipamentos remotos via GPS (Global Positioning System).
Como ferramentas adicionais a Elipse disponibiliza para o Elipse SCADA o Elipse
Web, que é a ferramenta que possibilita a utilização do sistema através de internet, permitindo
uma comunicação em tempo real, utilizando Internet Explorer ou Netscape, sendo que a
internet pode vir a ser utilizada em conexões com aplicações remotas, pois o programa
comporta comunicação com seus periféricos Intranet (via protocolos TCP/IP ou IPX/SPX),
Internet (Elipse WEB), linha discada ou linha privada, satélites, links de rádio ou serial.
Com relação aos drives de comunicação, o Elipse SCADA possui mais de 400 em seu
pacote básico para comunicação com os equipamentos mais utilizados no mercado, que estão
disponíveis pela empresa aos seus usuários. Além da grande capacidade de comunicação com
equipamentos o software possui uma integração com qualquer base de dados, através de
recursos ODBC (Open DataBase Connectivity) e DAO (Data Access Objects). Dentre os
bancos de dados disponíveis temos o SQL Server, Microsoft Access, Oracle e DBase, como
também é possível a integração com sistemas corporativos (ERP) como o SAP.
Referente a alarmes, é permitida a utilização de até 999 níveis de prioridade e
associação de diferente tarefas, podendo separar os alarmes em grupos com gravação de
dados em bancos de dados separados. A programação destes alarmes, como também de
qualquer lógica dentro do Elipse SCADA é feita em uma linguagem própria, chamada de
Elipse Basic, muito semelhante ao Visual Basic.
A Elipse disponibiliza, o download, na página da empresa, de um demonstrativo do
software, onde está liberado ao usuário a maioria de suas funcionalidades, limitando a
quantidade de tags utilizado em cada aplicação. (ELIPSE SOFTWARE LTDA, 2008)
3.1.2 Elipse E3
Conforme Elipse (2010), o software E3 foi desenvolvido totalmente voltado para
operações em rede e aplicações de controle distribuído, oferece ao seu usuário uma enorme
ferramenta de modelos de objetos, uma poderosa interface gráfica, além de modernos
requisitos de conectividade, flexibilidade e confiabilidade. O E3 pode ser executado nos
sistemas operacionais: Microsoft Windows XP SP2, Server 2003 SP2, Vista SP1 e Server
32
2008 SP1, sendo que a interface gráfica com o operador pode também ser executada através
da internet ou intranet via Internet Explorer.
Os sistemas constituídos pelo E3, geralmente utilizam de coleta de dados em tempo real
dos equipamentos de aquisição de dados ou dos equipamentos de controle. Sua conexão com
esses equipamentos se dá por conta de padrões seriais RS232, RS422 ou RS485, rádio ou
modem, TCP/IP ou UDP/IP, placa de dados ligadas diretamente no barramento do
computador. Após essa conexão física entre o software e os equipamentos de campo, há a
necessidade de verificar os módulos de comunicação, que nada mais são que os drivers, que
são implementados através de protocolos de domínio público ou privado, apresentados em
formato próprio da Elipse Software ou no formato OPC.
Em relação ao OPC, além de possuir um cliente OPC, o E3 funciona como Servidor
OPC, isso permite que qualquer cliente importe facilmente todos os objetos existentes em
execução (tags, I/O, etc.), sejam disponibilizados para equipamentos externos ao E3 (ELIPSE
SOFTWARE LTDA, 2010).
Os históricos permitem analisar dados de processo no banco de dados para uma analise
futura. O E3 possibilita criar tantos arquivos de históricos quanto for necessário, cada um
contendo diversas informações sobre tags variados. Estes dados são armazenados nos bancos
de dados que além de ser utilizado para armazenar as informações do projeto referente a
históricos, também podem armazenar fórmulas, alarmes e storage. Este banco de dados do E3
pode ser nos formatos Access, Oracle e Microsoft SQL Server.
O E3 fornece dois tipos de bibliotecas ao usuário: a Galeria contendo mais de 3000
símbolos gráficos básicos, contendo também: símbolos internacionais, formatos básicos,
canos, dutos, válvulas etc. como mostrado na figura 11; e a biblioteca ElipseX que é gerada
pelo usuário podendo conter, além de desenhos, variáveis internas que necessitam ser
exportada, lógicas de programação etc.
33
Figura 11 – Biblioteca de símbolos Galeria Fonte – Elipse, 2010
As funções básicas do E3 são divididas em módulos independentes, capazes de
processar atividades específicas, sendo composto de um núcleo responsável por unir e
coordenar o trabalho dos outros módulos. Este programa possui quatro programas principais
que são:
• E3 Server – É o coordenador de todos os módulos do E3, sendo o servidor de
aplicação, onde os principais processos são executados (comunicação em tempo real
com os equipamentos de campo, controlar os acesso dos usuários, enviar dados e telas
a todos que estiverem conectados a internet ou intranet, distribuir entre outros E3
Servers as cargas de processamento entre as máquinas).
• E3 Studio – É o ambiente de desenvolvimento do E3 (figura 12), sendo moderno e
amigável, possui um completo editor gráfico e de scripts, sua interface gráfica é muito
semelhante aos programas do Office 2000. Uma grande vantagem é que o E3 Studio
permite que o projeto seja editado por várias pessoas ao mesmo tempo utilizando uma
conexão para se comunicar com o E3 Server.
34
Figura 12 – Edição de telas no Studio E3 Fonte: Elipse, 2010
• E3 Viewer – É a interface com o usuário no momento da execução do processo,
mostrando as telas em execução e permitindo a operação do sistema, sendo que pode
ser executado de qualquer ponto da rede que tenha acesso ao E3 Server. Há sempre a
necessidade que o projeto da aplicação resida somente no servidor, possibilitando ao
Viewer no caso que o servidor seja desligado ou com alguma falha, passe para o
próximo servidor disponível, sem que interrompa a monitoração do processo. No caso
de utilização do navegador Internet Explorer é utilizado o E3 WebViewer que é um
componente ActiveX que faz que o navegador se comporte exatamente como o E3
Viewer.
• E3 Admin – Este módulo é o responsável pela integração do E3 Server e os demais
módulos.
Está disponível pela empresa também outros pacotes e ferramentas que auxiliam em
determinadas tarefas ou ações, como por exemplo, o E3 Storage que é um módulo alternativo
de gravação de históricos de forma mais compacta, rápida e eficiente, permitindo uma
compactação que chega até 93% nos dados. Possui também a ferramenta E3 Playback, que
permite a interpretação de ocorrências passadas, utilizando as mesmas telas de supervisão do
E3, exibindo valores, animação, estados e gráficos de qualquer momento passado da
aplicação, como se estivessem acontecendo em tempo real.
35
Há outras versões do E3, que são versões voltadas a aplicações mais simples, chamadas
de E3 IHM e E3 Lite. O E3 IHM é uma interface para operação local, com capacidade de
comunicação, mas sem registro de dados em disco, já o E3 Lite, é uma versão com menor
capacidade de registros de dados no banco, número de tags, históricos e relatórios. (ELIPSE,
2010)
3.2 WONDERWARE
A Wonderware Corporation, foi fundada em 1987 e possui sua sede em Irvine na
Califórnia, surgiu com o intuito de desenvolver e comercializar softwares de interface
homem-máquina para o uso em computadores IBM PC e compatíveis. As principais metas de
seus fundadores foi: desenvolver ferramentas gráficas orientadas a objetos para aderir ao
padrão Microsoft Windows.
Lançou em 1989 seu principal produto, o InTouch. A partir de 1993 a Wonderware
começou a desenvolver produtos complementares ao InTouch permitindo ao usuário realizar
tarefas adicionais a automação. Assim, nos anos seguintes, a Wonderware passou a fornecer
produtos que incluem softwares de supervisão, administração de recursos e trabalho em
processos para indústrias de manufaturas, de processos contínuos ou a produção a batelada
(WONDERWARE, 2010).
3.2.1 InTouch
Conforme Vianna (2008), o InTouch é um conjunto de softwares focados num mesmo
objetivo, a criação de telas gráficas de interação com os equipamentos de campo. Entre eles
temos o Windows Maker, o Windows Viewer, o NetDDE, SPC, Recipe, SQL, os Drivers e o
InTouch. O Windows Maker se destina a criação das janelas e das animações, ou seja, é o
ambiente de criação do InTouch. Já o Windows Viewer é utilizado na execução do processo,
apresentando as telas, objetos e animações criados no Windows Maker.
Na instalação do software, é exigido possuir uma máquina cujas características depende
da versão que será utilizada. A versão mais recente do InTouch é a versão 10.1 que necessita
de um computador Pentiun 100MHz, com no mínimo de 32MB de memória RAM, sendo
recomendado adicionar 8Mb de RAM para cada 5000 tags, espaço livre em disco de 100Mb,
36
monitor VGA de 256 cores ou mais, sendo que o software exige como sistema operacional o
Windows NT ou Windows 95 instalado.
A biblioteca do InTouch já vem equipada com mais de 500 símbolos gráficos, sendo
que esta pode ser personalizada pelo usuário modificando e/ou adicionando novos símbolos,
ou até mesmo criando uma nova biblioteca para se adequar as necessidades do projeto.
O InTouch pode ser utilizado como interface gráfica para outras ferramentas da
Wonderware, como o InBatch que é um software de gerenciamento de processos a bateladas,
InControl é uma ferramenta para criar, testar e rodar aplicações para controle de processos,
permitindo a programação em ladder, texto estruturado ou bloco de função. A figura 13
apresenta o exemplo de uma tela do InTouch (WONDERWARE 2, 2008).
Figura 13 - Tela do InTouch Fonte: Wondeware, 2010
37
3.3 SMAR
A Smar surgiu em meados da década de 70, com o objetivo de prestar serviços de
campo para a indústria açucareira brasileira. Impulsionados pelo programa Pró-alcool do
governo federal, a empresa cresceu rapidamente, e em 1988 tornou-se um dos grandes
fabricantes de instrumentos de controle de processos no Brasil (SMAR, 2010).
3.3.1 ProcessView
Conforme SMAR (2005), o ProcessView trata-se de um sistema de supervisão e
controle composto por uma família de soluções de software baseadas em arquitetura OPC,
sendo o primeiro pacote de aplicações OPC, SNMP, SCADA e IHM com conexão Web. Foi
desenvolvido para obter o máximo de toda a gama de versões dos sistemas operacionais
Windows.
Juntamente com o ProcessView, é oferecido os seguintes softwares:
GraficWorX que é um cliente OPC destinado a criação da IHM, sendo aqui gerado a
interface para posterior visualização do operador, podendo ser observado na figura 14;
TendWorX esta é uma ferramenta destinada a colação de dados em tempo real,
armazenando-os em banco de dados relacional;
AlarmWorX é uma ferramenta para o gerenciamento global dos eventos e alarmes da
planta;
ProjectWorX trata-se de uma gerenciador de projetos centralizando as operações e
organizações do projeto, otimizando o tempo de trabalho.
Para a instalação deste software da Smar, há a necessidade de possuir 300Mb de espaço
livre no disco rígido, placa de vídeo VGA de 256 cores ou mais, no mínimo de 64 Mb de
memória RAM e conter o Windows instalado (95, 98, 2000, XP ou NT 4.0) com o Internet
Explorer 4.0 ou superior.
Referente aos bancos de dados, o ProcessView comporta comunicação com os bancos
de dados Microsoft SQL Server, Oracle, Microsoft Access, SAP, Plant Historians e qualquer
fonte de dados compatível com ODBC (SMAR, 2005).
38
Figura 14 – GraficWorX Fonte: Smar, 2005
3.4 SIEMENS
A Siemens surgiu a mais de 160 anos, exatamente em 1847 em Berlin na Alemanha,
trabalhando com projeto de telégrafo de ponteiro. Após o período de reconstrução pós a
segunda guerra mundial, a empresa iniciou a atuar na área de semicondutores e tecnologia de
dados.
No começo da década de 70, a Siemens se firma no mercado elétrico dos Estados
Unidos, Europa Ocidental e Ásia, passando a agregar a área de telecomunicação. Apenas no
Brasil a empresa já tem 105 anos de existência, com aproximadamente 13 fábricas e 6 centros
de pesquisa e desenvolvimento (SIEMENS, 2010).
3.4.1 Simatic WinCC
O Simatic WinCC é um software bastante flexível, foi projetado para não pertencer
apenas à indústria e tecnologia, podendo ser usado em tanto em processos simples, como em
39
grandes projetos com processos complexos de sistemas distribuídos. A tela de
desenvolvimento do Simatic WinCC pode ser vista na figura 15 (SIEMENS, 2010).
Figura 15 - Graphic Designer WinCC Fonte: Siemens, 2008
A comunicação do WinCC com outros equipamentos é vasta, pois além de possuir
drivers de comunicação com vários equipamentos possui também a utilização do protocolo
OPC. Permite uma comunicação com até 512 tags, sendo possível ampliar esse número para
120 mil tags por servidor.
Segundo Siemens (2008), quanto ao arquivamento dos dados utilizados nas aplicações,
o WinCC utiliza basicamente o banco de dados Microsoft SQL Server, onde ficam arquivadas
informações do processo, eventos, alarmes, trabalhando a uma taxa de até 10 mil valores de
processo e 100 mensagens por segundo. Nos alarmes, o WinCC possui uma ferramenta
destinada a esse fim, o AlarmControl, que faz o gerenciamento de todos os alarmes, podendo
ser configurada pelo usuário final, passando a visualizar de forma personalizada as
informações, podendo suprimir as mensagens menos importantes deixando-as em segundo
plano e trabalhar com os dados mais urgentes.
Passando à parte de segurança, o software oferece controle de acessos de usuários,
sendo que fica limitado a 128 usuários por grupos e suportando uma capacidade máxima de
128 grupos, permitindo designar a eles direitos de acesso a diferentes funções.
40
Para a utilização deste software é necessário um sistema operacional da Microsoft,
sendo mais especifico, possuir o Windows Server 2003, Windows XP Professional ou
Windows Vista. Caso seja utilizado o WinCC básico é recomendado pela Siemens que o
cliente possua uma máquina com um processador de 1 GHz, 1 Gb de memória RAM, placa de
vídeo de 16 Mb, e uma espaço em disco de 1,5 Gb, sendo que o software ocupa 100 Mb.
Conforme Siemens (2010), o WinCC oferece algumas outras ferramentas, como por
exemplo, WinCC/Redundancy que possibilita ao usuário operar com dois servidores
conectados em paralelo e WinCC/Web, que torna a monitoração e até a operação de uma
planta, possível através da internet ou intranet.
3.5 GE INTELLIGENT PLATFORMS
A GE Intelligent Platforms, é uma empresa com matriz em Charlottesville, Virgínia, e
faz parte da GE Enterprise Solutions. Em muitos anos várias marcas líderes de mercado se
juntaram à GE Intelligent Platforms, tais como: Total Control Products, CimWorks,
DataViews Corporation, AFE Technologies, Computer Dynamics, VMIC, Intellution, SBS,
Condor e Radstone.
Atualmente a GE Intelligent Platforms opera no mercado de automação, fornecendo
placas de computador, sistemas e pacotes de software e ferramentas de produção, sendo que
também produz também placas e sistemas utilizados nas telecomunicações, na aviação entre
outros (GE INTELLIGENT, 2010).
3.5.1 Ifix
Conforme GE Intelligent (2010), o iFIX oferece um software SCADA com um conjunto
amplo de opções de conectividade, arquitetura aberta altamente expansível e modelo de rede
distribuída. É ideal para aplicações tão simples quanto nas aplicações IHM típicas, como
também na validação para várias aplicações SCADA complexas.
A criação de scripts em Visual Basic for Applications (VBA) permite efetuar conexões
fáceis a sistemas de nível de TI (Tecnologia da Informação), sendo que a VBA é uma
linguagem bastante difundida. Referente ao banco de dados do iFIX, o software possui um
replicador de informação, sendo que esta duplicação inclui todos os aspectos do banco de
41
dados, como tags, alarmes, históricos, garantindo maior confiabilidade e disponibilidade dos
dados, assim, apresentando uma maior confiança no controle do processo.
Em sua última versão o iFIX 5.1, que pode ser visualizada na figura 16, pode-se criar
imagens que incluem animações ou gráficos que exibem os dados de histórico para uma
análise instantânea e uma flexibilidade extra nas aplicações. Com o iFIX 5.1 houve um
grande acréscimo no que se diz respeito a históricos e junto com o Proficy Historian v3.5,
facilitam o acesso e a visualização dos seus dados de histórico (GE INTELLIGENT
PLATAFORMS, 2010).
Ainda segundo a GE Intelligent Plataforms (2010), dentre os diversos pacotes que
podem ser inclusos no momento de aquisição do software, pode-se destacar o Biometric
Toolkit, que utiliza de dados biométricos, sendo que o programador pode utilizar estes dados
para liberar acessos a ambientes restritos da planta, ou até mesmo a dados no próprio
software.
Também estão disponíveis pacotes focados à setores específicos, destinados a reduzir
custos, acelerando e melhorando no desenvolvimento do software bem como padronizando
suas aplicações, como por exemplo: iPower, especificamente desenvolvido para o setor de
eletricidade focando a automação na parte de transmissão, distribuição e subestações e Water
Solutions Pack, pacote específico para aplicação em tratamento de água e esgoto.
É disponibilizado pelo fabricante uma versão de demonstração para testes, cujo
apresenta algumas restrições, como por exemplo, o tempo máximo para execução de até 2
horas. Esta versão demonstrativa, solicitada através da página do fabricante, é encaminhada
em um DVD, num prazo de 6 a 12 semanas ao endereço do solicitante.
O iFIX pode utilizar o sistema operacional o Windows Vista SP1, Windows XP,
Windows Server 2008 (32bit) e Windows Server 2003. O software pode ser solicitado em
diversos idiomas: inglês, francês, alemão, russo, polonês, chinês, coreano e japonês. A figura
16 apresenta algumas telas do iFIX 5.1 (GE INTELLIGENT PLATAFORMS, 2010).
42
Figura 16 - Telas do iFIX 5.1 Fonte: GE Intelligent Plataforms, 2010
3.6 ELUTIONS
A Elutions, sediada em Tampa, Florida, foi fundada em 1992, pela TECO Energia -
Tampa Electric Company e era conhecido anteriormente como Tecom. Em setembro de 2006
a empresa adquiriu a Wizcon Systems, com sede em Lyon, França, com o objetivo de ampliar
seu alcance em mercados europeus e avançar em soluções para controle automático, baseada
na web e soluções de controle industriais (WIZCON, 2010).
3.6.1 Wizcon
O Wizcon é conjuto de softwares para o desenvolvimento de aplicativos HMI/SCADA,
utilizado em aplicações Web e automação industrial. Utiliza como sistema operacional o
Windows, oferece ao seu usuário informações históricas e em tempo real do chão de fábrica a
todos os níveis da fábrica, podendo também ser utilizado pela internet, onde é visualizado
através de um browser padrão sem a necessidade de softwares adicionais ou plug-ins, sendo
sua tela principal apresentada na figura 17 (WIZCON, 2010).
43
Figura 17 - Tela principal do Wizcon Fonte: Wizcon, 2010
O software fornece ferramentas para troca de dados com outras aplicações e
equipamentos, além de suportar interfaces de cliente e/ou servidor OPC. A conectividade de
base de dados, geração customizada e padrões de interface de dados são todos endereçados
WizSQL & ODB, sendo que o módulo de conexão WizSQL Connection, fornece alta
flexibilidade de conexão para a base de aplicação através da interface Microsoft ODBC. Isto
permite configuração fácil de troca de dados com outras aplicações e outras bases de dados,
incluindo Microsoft SQL Server, Sybase e Oracle.
O WizReport é uma ferramenta para tratamento de dados de processos industriais que
simplifica a tarefa de gerar relatórios. O WizReport fornece todas as ferramentas necessárias
para formatar relatórios, gravar dados em tempo real, realizar cálculos, desenvolver
programas compatíveis com Visual Basic for Applications (VBA) e ainda programar a
execução de determinadas tarefas. Com o WizReport, pode-se configurar relatórios para rodar
automaticamente, baseados em eventos, horários pré-definidos, periodicamente ou de forma
manual, conforme necessidade.
O WizSheduler é um módulo para o Wizcon que permite aos usuários planejar,
programar e executar uma variedade de tarefas baseadas em data e hora. A interface
44
calendário permite definir atividades recorrentes ou que aconteçam esporadicamente.
(WIZCON, 2010)
3.7 RESUMO DAS CARACTERÍSTICAS DOS SOFTWARES
O quadro 1 e 2 apresentam um resumo das principais características dos softwares de
supervisão pesquisados e descritos no decorrer do capítulo 3, possibilitando assim, uma
melhor visualização, analise e comparação.
Elipse SCADA E3 InTouch
Biblioteca
Extensa Biblioteca Gráfica.
Mais de 3000 símbolos gráficos.
Biblioteca ElipseX.
Mais de 500 símbolos
gráficos.
Drivers Mais de 400. Cliente e/ou servidor OPC.
Alarmes 999 níveis de prioridade.
Bancos de Dados
SQL Server, Microsoft Access, Oracle e DBase.
Access, Oracle e Microsoft SQL
Server.
Sistema
Operacional
Microsoft Windows XP SP2, Server 2003
SP2, Vista SP1 e Server 2008 SP1.
Windows NT ou
Windows 95
Linguagem de Programação
Elipse Basic. Elipse Basic. Ladder, texto estruturado ou bloco
de função.
Configuração Básica
Pentiun 100MHz, com no mínimo de 32Mb de memória RAM, espaço livre
em disco de 100Mb. Quadro 1 – Características dos softwares de supervisão pesquisados Fonte: O Autor
45
Process View WinCC Ifix Wizcon Drivers Cliente OPC. Cliente e/ou
servidor OPC.
Alarmes Ferramenta específica,
AlarmWorX
Ferramenta específica,
AlarmControl.
Bancos de Dados
Microsoft SQL Server, Oracle,
Microsoft Access, SAP,
Plant
Microsoft SQL
Server.
Possui um
replicador de informação.
Microsoft SQL Server, Sybase
e Oracle.
Sistema Operacional
Windows 95, 98, 2000, XP ou NT
4.0 com o Internet Explorer
4.0
Windows Server 2003, Windows XP Professional
ou Windows Vista.
Windows Vista SP1, Windows XP, Windows Server 2008
(32bit) e Windows
Server 2003.
Windows.
Linguagem de Programação
Visual Basic for Applications
(VBA)
Visual Basic for
Applications (VBA)
Configuração Básica
300Mb de espaço livre no disco rígido, no mínimo de 64
Mb de memória RAM
Processador de 1 GHz,
1 Gb de memória RAM,
placa de vídeo de16 Mb, e um espaço em disco
de 100 Mb.
Quadro 2 – Características dos softwares de supervisão pesquisados Fonte: O Autor
46
4 APLICAÇÕES INDUSTRIAIS
Neste capitulo serão abordados duas aplicações que utilizam os softwares de supervisão,
sendo estes um processo continuo, uma extrusora miniaturizada de polímeros, e um processo
discretizado, uma célula flexível de manufatura.
4.1 EXTRUSORA MINIATURIZADA DE POLÍMEROS
A aplicação que será abordada é referente ao trabalho realizado no Universidade
Tecnológica Federal do Paraná, pelos então acadêmicos Emerson Luiz Scarpin e Luiz
Marcelo Michelotti Bettoni, como Trabalho de Conclusão de Curso em Tecnólogo em
Eletrônica com ênfase em Automação de Processos Industriais no ano de 2006.
Este trabalho trata-se de um desenvolvimento de uma máquina de extrusão de plástico
em escala reduzida, o qual foi automatizada e desenvolvido o sistema de supervisão e controle
através do Elipse SCADA. O principal objetivo do trabalho era automatizar a planta e fazer o
controle da temperatura interna da extrusora. Para isso, incorporou-se um software de
supervisão para realizar monitoramento, definição de parâmetros e atuação em atividades
esporádicas, como pré-aquecimento e paradas emergenciais.
O processo de extrusão consiste basicamente em forçar a passagem da matéria prima
por uma fenda, por onde será fundida e produzindo um perfilado continuo de dimensões
previamente definidas.
As extrusoras de polímeros possuem um compartimento denominado canhão, local onde
o termoplástico bruto – normalmente granulado ou em pó – é aquecido a temperaturas
controladas. Em seu interior, um fuso roscado e rotacionado de maneira a conduzir o material,
sob alta temperatura e pressão, até a ferramenta matriz. A passagem da pasta polimérica pela
matriz molda o perfilado, normalmente solidificado por resfriamento – seja diretamente em
água ou outro meio.
Após a extrusão o material pode sofrer modificação de suas características físicas e
mecânicas através de outros processos, como o corte e o estiramento, para então ser
devidamente acondicionado. Cabe mencionar que a matéria prima normalmente é depositada
no funil à temperatura ambiente, através de dosadoras industriais, escoando até o canhão
unicamente por gravidade.
47
Nos diversos estágios deste processo faz-se necessário o controle da temperatura,
pressão e vazão do material, fatores que influenciam diretamente nas características finais do
perfilado. Apesar da relevância de todas as variáveis, o domínio da temperatura da massa
fundiste é um fator determinante, dada sua elevada influência na maleabilidade, resistência a
tração e torção, alongamento e aspecto visual do produto.
Conforme apresenta a figura 18, as extrusoras de polímeros possuem um compartimento
denominado canhão, que recebe a matéria prima, normalmente é depositada no funil a
temperatura ambiente, através de dosadoras industriais e é no canhão por onde o
termoplástico bruto, que normalmente está granulado ou em pó, é aquecido a uma
temperatura controlada. Para conduzir este material em seu interior que está sob alta
temperatura e pressão até a ferramenta matriz, apresenta-se um fuso roscado. A passagem da
pasta polimérica pela matriz irá moldar o perfilado, normalmente solidificado por
resfriamento, seja diretamente em água ou outro meio.
Figura 18 – Estrutura de uma extrusora Fonte: Scarpin e Bettoni, 2006
No projeto desenvolvido foi confeccionado uma extrusora mais simplificada, dividindo
em dois sistemas, o de fluxo de material (fuso e motor) e de aquecimento em zonas
(resistências e sensores), sendo que o aquecimento ficou dividido em quatro zonas, conforme
apresenta a figura 19.
48
Figura 19 – Representação da extrusora desenvolvida Fonte: Scarpin e Bettoni, 2006
O desenvolvimento do sistema de supervisão se deu através da versão demonstrativa do
Elipse SCADA. Devido a limitações impostas por uma versão demonstrativa, ocorreram
alguns obstáculos no desenvolvimento deste trabalho, como por exemplo o número limite de
tags (limitado em 20 tags por aplicação).
Apesar dos problemas referentes à quantidade de tags a ser utilizados, o software de
supervisão desenvolvido tem a capacidade de monitoramento e a administração do processo,
pois o programa possibilita ao usuário habilitar acionamentos, definir parâmetros de controle,
acompanhar as variáveis de processo em tempo real e realizar analises através de históricos e
relatórios. A tela principal do programa desenvolvido pode ser vista na figura 20.
Figura 20 – Tela de supervisão do processo Fonte: Scarpin e Bettoni, 2006
49
A tela de supervisão do processo apresenta o desenho representativo da extrusora, com
uma vista lateral em corte, juntamente com a demonstração da instrumentação utilizada neste
processo. Nela também ficam expostos os valores das temperaturas do processo em tempo
real, como também as condições dos controladores que estão em ação. Possui ainda
animações para representar a rotação do fuso e da correia, como também indicativo de
alarmes.
Referente a comunicação com o CLP, que no caso foi utilizado o S7-200 da Siemens,
utilizou-se um drive (driver freeport) disponível para download na própria pagina da Elipse.
Na parte de registros e históricos, o sistema as apresenta durante a execução do aplicativo e
diversas variáveis têm seus valores armazenados em histórico para consultas posteriores.
Estes registros podem ser recuperados na forma de análises gráficas ou relatórios no formato
de texto. A figura 21 apresenta um histórico em formato gráfico.
Figura 21 – Tela de análise gráfica dos dados do histórico Fonte: Scarpin e Bettoni, 2006
Conforme cita Scarpin e Bettoni (2006), em sua conclusão referente ao software de
supervisão desenvolvido, foi possível obter uma interface gráfica de fácil identificação com o
processo. Ca interface contém informações para acompanhamento e analise em tempo real e
recursos de armazenamento de dados para posteriores consultas em gráficos e relatórios,
como também, possibilita que o usuário possa interferir no decorrer do processo, alterando as
ações do controle, ou até mesmo desativando o funcionamento da planta caso apresente algum
problema. Os autores não citam nenhum problema no decorrer do funcionamento do mesmo,
50
o maior problema apresentado foi à limitação de tags imposta por utilizarem um software de
demonstração.
4.2 DESENVOLVIMENTO DE UM SUPERVISÓRIO MODULAR PARA UMA
CÉLULA FLEXÍVEL DE MANUFATURA
A aplicação refere-se ao trabalho desenvolvido na Universidade Federal de Santa
Catarina, pelo então mestrando Hugo Gaspar Santos, como dissertação para obtenção do grau
de Mestre em Engenharia Mecânica, no ano de 2007.
Este trabalho tem o objetivo de implementar um modelo para integrar, de forma física e
lógica, um grupo de máquinas CNC (Controle Numérico Computadorizado), um robô
industrial e um sistema de armazenamento automático (AS/RS - Automated Storage and
Retrieval System), para a formação de uma Célula Flexível de Manufatura (FMC - Flexible
Manufacturing Cell). A integração entre os equipamentos é feita por meio de CLPs, já as
Interfaces Homem-Máquina foram desenvolvidas através de um software de supervisão, para
permitir que usuários locais e remotos possam inserir e monitorar seus pedidos de fabricação
na célula.
Segundo Santos (2007), o conceito de FMC envolve um alto nível de automação
buscando uma mínima necessidade de intervenção de operadores. A fabricação é realizada por
centros de usinagem automatizados e a transferência entre as máquinas é feita por AGVs
(Veículos Auto-Guiados) ou esteiras automatizadas. O posicionamento e movimentação das
peças são realizados por robôs ou similares onde os produtos já processados, ou em fase
intermediária do processo, e a matéria-prima são armazenados em um armazém automático.
Todos os componentes estão ligados a um sistema computacional que coordena todas as ações
do sistema.
Neste estudo, este sistema computacional foi concebido com o software supervisório
Elipse SCADA, utilizando a versão v2.28 build 024, trocando dados entre si em tempo real
utilizando o padrão de comunicação industrial OPC, muito útil para esta aplicação pois
permite que aplicações de supervisão e controle troquem dados de forma aberta e
simplificada, visto que uma das maiores dificuldades neste tipo de aplicação é a comunicação
entre os equipamentos.
O trabalho desenvolvido se deu no laboratório utilizado nas dependências da SOCIESC
(Sociedade Educacional de Santa Catarina) em Joinville - SC, sendo que no laboratório estão
51
disponíveis torno, centro de usinagem, robô industrial, armazém automático, também
equipado com seis computadores, todos interligados por meio de uma rede Ethernet. A figura
22 mostra equipamentos suficientes para ter uma FMC, já a arquitetura do sistema
desenvolvido está apresentado na figura 23.
Figura 22 – Vista parcial do laboratório da SOCIESC Fonte: Santos, 2007
Conforme mostra a figura 23, na arquitetura da FMC desenvolvida, houve a necessidade
de implementação de um Gerenciador para cada tipo de equipamento (robô, fresa, CNC,
torno), pois, conforme informado pelo autor em sua dissertação, o maior problema no
desenvolvimento de uma Célula Flexível de Manufatura, está na integração dos diferentes
equipamentos, pois estas máquinas apresentam poucos recursos de comunicação com o meio
externo, possuindo hardwares diferentes e nenhuma padronização de comunicação. Todos
estes gerenciadores estão conectados por meio de uma rede de comunicação local Ethernet,
sendo que cada gerenciador desempenha o papel de servidor e cliente OPC ao mesmo tempo.
Além dos gerenciadores que comandam os recursos produtivos de cada equipamento da
célula, dois gerenciadores foram desenvolvidos, para fazerem o papel de interface com os
usuários. O primeiro, o gerenciador FMC, fornece ao usuário as informações sobre os estados
dos equipamentos, dos pedidos efetuados, emite relatórios, alarmes e permite que o usuário
insira seus pedidos de fabricação. O segundo gerenciador, chamado de gerenciador remoto,
52
tem a função de permitir que um usuário, que caso se encontre fisicamente distante da célula,
porém dentro da rede de comunicação, possa também inserir seus pedidos de fabricação.
Figura 23 – Arquitetura da FMC Fonte: Santos, 2007
A tela principal de interface com o usuário pode ser vista na figura 24, que permite que
o usuário realize o cadastro de peças e processos, efetue a entrada e saída de matéria-prima no
AS/RS e solicite a fabricação das peças previamente cadastradas no sistema e também,
permite configurar diversas estratégias de movimentação do transelevador, monitorar os
principais eventos e estados dos recursos produtivos da célula, emitir relatórios sobre peças
produzidas e estocadas e localizar matéria-prima e peças já processadas em estoque no
armazém.
53
Figura 24 – Tela principal do aplicativo Fonte: SANTOS, 2007
De forma geral, em sua conclusão e focando o lado do software de supervisão, o autor
informa que o sistema de supervisão desenvolvido atendeu as propostas iniciais do trabalho.
Tal projeto consiste em criar uma interface homem-máquina permitindo ao usuário do sistema
inserir pedidos de fabricação de peças, também deve controlar a entrada de matéria-prima no
armazém, a saída de peças já processadas, os eventuais alarmes, emitindo relatório de peças
produzidas e estocadas. Além de obter o estado de cada recurso produtivo da célula,
configurar a estratégia de movimentação do armazém e a codificação de materiais e processos
de transformação. No decorrer do desenvolvimento, foi necessário abandonar a possibilidade
de uso da FMC via internet, em razão de que o módulo de operação do software Elipse
SCADA via Internet permite apenas monitorar o processo, e não interagir com ele.
54
5 CONCLUSÕES
Em um mercado cada vez mais competitivo, a capacidade de realmente compreender e
controlar suas operações é fundamental para o sucesso. É necessário ter acesso a dados
precisos e atualizados para fazer escolhas consistentes e bem informadas, possibilitando tomar
as melhores decisões em tempo real, bem como é preciso poder e segurança para
precisamente monitorar e controlar cada aspecto do processo, como equipamentos e recursos
utilizados na aplicação.
Após a realização deste estudo, fica mais evidente o grande auxílio e vantagens que um
software de supervisão bem desenvolvido e uma boa escolha do software básico de
supervisão trás ao processo como um todo. A utilização do sistema SCADA auxilia o
operador a visualizar, controlar e analisar os dados oriundos do processo, possibilitando
assim, otimizar a produção através de suas operações, resultado que será apresentado com
uma decisão melhor informada e segura, como também mais rápida, auxiliando e muito na
melhoria da produtividade e redução de custos da empresa.
As vantagens e benfícios que podem ser conquistados com a implantação de um sistema
de supervisão foram descritos e estabelecidos no desenvolvimento deste estudo, como
também, foram expostas algumas das várias opções de softwares de supervisão que estão
disponíveis no mercado atualmente.
A proposta inicial deste estudo estava em pesquisar diferentes tipos de softwares
disponíveis no mercado. Para isso foram relatadas algumas opções, apresentando um material
de consulta para que queira conhecer mais sobre sistemas e softwares de supervisão, ou
também caso alguém esteja interessado em implantar um sistema de supervisão.
Acredita-se que um dos objetivo inicialmente estipulado, de propiciar um material de
comparação entre os softwares, ficou a desejar, pois a grande dificuldade encontrada no
decorrer do desenvolvimento do estudo foi a localização de informações que poderiam
caracterizar cada software, pois a maior parte de materiais específicos encontrados e fornecido
pelos seus fabricantes, apresentam características muito subjetivas, como, maior flexibilidade,
melhor desempenho, alta velocidade, grande facilidade de operação, etc., sendo estas,
características que não demonstram condições de uma boa comparação entre os softwares.
Como as qualificações apresentadas pelas empresas dificultam essa comparação, fica a
sugestão, como forma de complemento deste estudo, que não foi possível apresentar neste
trabalho devido a necessidadede mais tempo, a utilização de testes práticos. Para isso, podem
55
ser utilizados os programas demonstrativos, possibilitando assim a apresentação de dados
quantitativos, comparando-se também a facilidade de uso, desenvolvimento e desempenho de
cada software aqui pesquisado.
56
6 REFERÊNCIAS
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