CENTRO DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS
Apostila Teórica Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais – CEFET/MG Professor: Wagner E. G. Bachur e-mail :
[email protected] w
[email protected] .br DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA-DAEE
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS / CEFET-MG
CONTROLES E COMANDOS COMANDOS ELÉTRICOS INDUSTRIAIS Prof. Wagner Eustáquio Gomes Bachur – Engenharia Elétrica
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
:
2
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
3
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
FONTE
MEMÓRIA
SAÍDA
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 : 4
1) Esquema Elétrico (Convencional)
2) Diagrama LADDER (Programa p/ PLC) Desliga
Desliga
C1
Térmico
Contator
C1
C1
TÉRMICO
C1
C1
Contator -C1
SELO
LIGA
Liga
Desligado
L1 C1
LIGADO L2
DESLIGADO
L1
Contator -C1
Ligado
L2 Obs. : contatos " N.A " no campo. 5) Exemplo de Entradas e Saídas de um PLC. ENTRADAS :
SAÍDAS :
- Botoeiras ( liga / desliga ) - contatos auxiliares -
(contator e relé térmico) chaves tipo fim-de-curso sensores/detectores de proximidade chaves comutadoras / seletoras detectores (pressostatos,fluxostatos,etc ) chaves digitais (THUMBWEEL) transmissores ( sinal : 4 a 20 mA),etc.
5
- Sinaleiros - Led’s (painel sinótico) - Display’s - Válvulas Solenóides - Válvulas proporcionais (sinal:4a20 mA ou 1a5 Vcc) - Sirenes - Contatores, etc.
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.
6
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 Máquina
Sala Elétrica F
T. PROGAMAÇÃO CPU
E/S
I L
Rack 3
CRT Comunicação F
F
I L
E/S
I L
Rack 1
Rack 4 F
F
I L
E/S
Armário 1
E/S
I L
Rack 2
E/S Rack 5
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.
7
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 .
Velocidade 57600bits/s (Baud Rate)
Configuração:
Rack 1 F
E/S
I R
Área 1 - Processo
Sala de controle:
Comunicação serial
A
F
I R
Rack 2 E/S
(par de fios + blindagem ou fibra ótica)
PDR
CPU Cabo de Comunicação
Rack 3
B F
I R
Área 2 - CCM
E/S
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 ".
8
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
Registrador Gráfico
DISPLAY
ALARMES
INFORMAÇÕES Mostra telas de alarmes, Sinóticos, instrumentos, Relatórios.
VÍDEO
ALFANUMÉRICO Variáveis analógicas
DISPLAY
INFORMAÇÕES
8 8 8 8 8
DISPLAY 8 8 8 8 8
9
Console:
Teclado de operação
Teclado de Engenharia (micro IBM PC/AT)
Teclado p/ entrada de dados
Botões luminosos
1 2 3 0 4 5 6 E 7 8 9 C
3.000 mts Configurações local/remota Alimentação
CPU
CRT Terminal de Programação
P D R
I
Mesa de comando
Frontal
I
I
F
E/S
E/S
E/S Rack 1
F
(CCM)
F
Comunicação F
µC
Área 1
I L
E/S
Área 2 (máquina) Serial
I N T
F
I
E/S
I
E/S
Rack 2
Console F
Comunicação µC / PLC Interface serial tipo RS 232 - C ( até 15 mts )
10
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
P CPU D R
E
S
I R
I:01 LIGA I:02 DESL. I:03 TERM.
E
CONTATOR Q:00
Botão liga local I:00
CCM LIGA
DESLIGA
Botão Desl. Local I:04
I:02
Desl. Remoto
I:03
Térmico
I:01
Liga Remoto
Q:00 I:00
I:04
Desliga local
Selo lógico Liga local
11
Contator Q:00
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) b) c) d) e) f) g) h) i) j)
30 detectores de pressão (pressostatos) 20 detectores de temperatura (termostatos) 40 detectores de fluxo (fluxostatos) 10 chaves comutadoras ( 1 polo -02 posições ) 25 chaves fim-de-curso (chave limite) 15 botões de impulso ( liga / desliga ) 10 contatores ( selo lógico ) 40 válvulas solenóides 35 lâmpadas de sinalização 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
12
2) Levantamento das saídas digitais ( binárias ) de campo: a) Saídas para displays tipo BCD ( código binário - decimal ) Código BCD : 0-0000 1-0001 2-0010 3-0011 4-0100 5-0101 6-0110 7-0111 8-1000 9-1001 -
S -24Vcc
CI
Display
4511
8
Decodificador digital 7 segmentos Cartão de saída
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 ) 13
(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
CPU 4kW
F
F
16 x CE
I L
I L
F RACK 1
4 CE
5 VAZIO
I L
16 x CS RACK 3
7CS
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) 14
-
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 DL
Desliga
E
Esquerda
D
Direita
MOTOR 1 L
20
D
L
MOTOR 21 E
D
40
D
L
D
DL
Painel Remoto: MOTOR 1 L
20
D
L
MOTOR 21
40
E
L
D DL
S.C.
Sobrecarga
1) Levantamento de E/S: a) Painel Local Para cada motor com partida direta simples: -
D
entradas : botão liga = 1 botão desliga = 1 15
S sc
D
SC
-
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 16
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: (13 * 100 mA) + 700 mA = 2,0 A
F
I L
C E
13 x CE
3x
F
I L
C S
10 x CS
6x
Rack 1
v a go
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 F Rack 3
I R
C E
CE x 16
Consumo na fonte do rack 4 : [(2 * 100) + (7 * 200) + 1200)] mA = 2,8 A Rack 4 F
I C C R E E
7 X VAGO
17
C S
X7
v a go
Consumo na fonte do rack 5: [ (16 * 200) + 1200] mA = 4,4 A
Rack 5
F
I R
C S
CS x 16
4) Sistema local / remoto:
Sala de controle: ( LOCAL) 2,0 A CPU Alimentação 8 KW
P D R
Comunicação Serial
REMOTA (C.C.M.)
F
E/S
I R
Rack 1
Rack 4 F
I L
E/S
F
I R
E/S
Rack 5
Rack 2 F
I L
F
E/S
I R
E/S
Comunicação Paralela
2000 mts
Memória = 100 + 80 + 140 + 180 = 500 E/S / 100 = 5kw ( considerar 8 Kwords )
18
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.
19
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
PLC
PID
Válvula proporcional
F I C L E D
C A E
C A S
D/A
A/D 4 a 20mA
transmissor 1 5 9 D
2 6 A E
Serpentina
Liquido
MV / I
0 4 8 C
Saída de Vapor
+ SENSOR DE TEMPERATURA
0 a 30mV (TERMOPAR)
3 7 B Teclado para introdução de set-point F
Onde: CAS – Cartão analógico de saída CAE – Cartão analógico de entrada Controle em malha fechada: SET-POINT
CONTROLADOR PID
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 20
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).
21
-
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)
C Interface RS 422 – A / 232 - C Supervisão
RS 422 / RS485
Controle C1
C2
C32
.....
3) Exemplo de Aplicação: controle de velocidade de um motor Set – Point
1 a 5 Vcc
Acionamentos
CONTROLADOR SINGLE LOOP
1 a 5 Vcc
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) 22
Motor
DRIVER CC / CA
Taco Gerador
e) f) g) 5)
CICKLOS – CM4808 (1 malha) TRANSMITEL – CP131 (1 malha) ECIL , TRANSDATA, outros. Exemplo 2 : Controle de temperatura de um líquido com computador de supervisão e interface homem / máquina (processo).
µC
PC – Pentium
232 – C / 422 – A / 485 R S
INTERFACE
CONTROLADOR MULTI-LOOP
Processos
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 23
colorido tipo super VGA de alta resolução ;Tais softwares são normalmente de empresas Norte-Americanas onde podemos destacar os seguintes sistemas:
Elipse E3 Intouch FIX Factory Link Wizcon Win-cc RS-View Indusoft Cimplicity - Gênesis,etc.
-
RS 232 – C
µC
INTERFACE
Software aplicativo para supervisão
Software de controle da “planta”
PLC
E/S
“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 : µC
– PC/Pentium
Interface RS – 232 C
Supervisão
Padrão elétrico RS-485
Controle
Cartões para comunicação em rede ( gateways ) PLC - 1
PLC’ s do mesmo fabricante
PLC - 2
Onde : n = 32 estações ( típico ) 24
PLC - n
b) Sistema “Scada” genérico 2 :
µC
– PC / Pentium Supervisão
Rede padrão Ethernet / IP INTERFACE
Controle
( Gateways ) PLC AB-Rockwell
PLC
PLC
GE
Altus
PLC Schneider
INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DIGITAIS DE CONTROLE DISTRIBUIDO – 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.
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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) b) c) d) e)
ECIL/PED – Sistema Centun ( tecnologia Yokogawa – Japão) UNICONTROL – Sistema Provox ( tecnologoa Fisher Controls – USA) ELEBRA – Sistema MAX-1 (tecnologia Leed’s e Northtrup – USA) VILLARES – Sistema Hissec-4 (tecnologia Hitachi – Japão) Prologo – Sistema DS-100 (tecnologia ASEA – Suécia)
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