Monitoramento da qualidade da água

Distribuição de água

Captaçã o SC ADA

Fonte de captação de água

Estação de tratam ento

Centro de controle Sistemas de informações

Modelo de captação de água

Modelo de demanda de água Modelo de qualidade da água Modelo de otimização da operação

Transmissão e distribuição

Unidad es terminais re motas

Sistema de co ntrole de processos

Unidad es terminais re motas

Ág ua br uta

Ág ua tratad a r a d e a u t o a ç ã o

Gr au de ope ra ção manua

Processo físico

Ex emplos: Sistem as Esp ecialista s

Modelos matemáticos Mode los provi siona is Integração SIMAN e GIS

SCOA e CCO’s

Controlador coagulante

Med idor turbidez

Sistemas inteligentes

Modelagem sistêmica / Controle assistido

Controle e monitoramento remoto / integração de funções complexas

Coleta / Transmissão de dados e integração parcial de funções

Instrumento de campo / Operação local

Nível 5

Nível 4

Nível 3 Nível2

Nível 1

Multidisciplinaridade da automação

Automação Informática

Proc esso

Contr ole Hidrá ulic a

Oper açã o Instrumentação

Eletricidade Ma nut enção

Aplicação da automação em saneamento básico Sistem a E specialistas

Manutenção pr editiva Sistema de Engenharia de Processos

Automação local dos equipamentos Adequação dos quadros elétricos

Sistema de Informações Gerenciais

Controle otimizado do processo Sistema de Gestão de Laboratório

Tração eletrônica dos motores Adequação dos equipamentos

Sistema de Gestão de Manutenção

Supervisão e comando centralizados Integração com GIS

Instrumentação

Atuação física nos processos

Hardware e Softeware

Int egra ções Tecn ologia dos processos de saneamento

Tecn ologia da informação Leitura de fluídos e equipamentos Comandos nos equipa mentos

Servidor de dados Estações remotas Redes de computador

Sistemas de gestão e apoio GI S PIMS / Mês Int erne t

Plataformas de: Aut omação

Água Bruta Ág ua

Es gotos Es gotos

Es gotos

Eflu entes

O Sitema de Automação sempre interage com operador em algum nível.

Elevatórias de água tratada Reservaç ão Rede de distribuição

A automação consiste em coletar e concentrar as informações do processo, processá-las com o uso da Tecnologia de informação e, com base nos resultados obtidos, atuar - de uma forma autônoma - sobre os estados e as grandezas para obtenção dos resultados desejados

Chuveiro elétrico Aqu ecimento

Água fria

Água quente

Processo de transformação em um chuveiro elétrico

Entrada do co ntrol e

Entrada do proc esso Saída do proc esso

Elemento final (potenciômetro)

Elemento final (vá lvul a)

Água quente Água fria

Transformaçã o

Con trol e

Elemento primário (pele)

Saídas do co ntrole

•Controles em malha aberta –Liga/desliga

–Controle seqüencial

–Intertravamentos

–Proteção

• Controles contínuos –PID

–Fuzzy-logic

–Redes neurais

•Variáveis digitais e analógicas

Configuração típica do CLP compacto

Alim entação Borne de entradas

Me mória

Módulo de expa nsão

Conector para programação / expa nsão

Borne de saídas

Borne de saídas Borne de entradas

Estrutura básica de uma CLP

Entrad as

Softw ar e

Unidade

Central de Processa mento

Ha rdware

Me mória

Me mória do usuário

Sistema ope racional

Fo nte Saíd as

• Instrumentação digital – Press os tato

–Chave de nível

–Chave de fluxo

– Termostato

–Chave fim-de-curso

– Fotocélula

–Sensor de presença

• Instrumentação analógica –Transmissor de nível

–Transmissor de vazão

–Transmissor de pressão

–Transmissor de posição

–Transmissor de vibração

–Medidor de pH

–Medidor de oxigênio dissolvido

–Analisador de cloro residual

–Analisador de flúor

– Turbidímetro

• Atuadores ou elementos finais

– Bombas

– Ventiladores

– Agitadores

– Aquecedores

– Lâmpadas

– Vá lvulas

– Robôs

• Acionamentos elétricos

–Acionamento de motores ¾Partida direta

¾ Partida estrela-triângulo

¾Partida compensada

¾Soft-Starter

¾Inversor de freqüência

•Acionamentos hidráulicos e pneumáticos

–Atuadores de válvulas: ¾Válvulas on/off

¾ Válvulas proporcionais – Prensas

– Robôs

–Movimentação de cargas

•Entradas digitais

Entrada com alimentação interna

Entrada com alimentação externa +

• Entradas an alógicas

Entrada com alimentação interna mc a

•Saídas digitais −Por tensão

−Por relê

•Saídas analógicas

Saídas digitais por tensão

•Sistema de automação baseado em PC

Et he rnet

Estação de controle / Estação de operação

Estação de controle (re dunda nte)

Estação de comunicação de chão de fábrica

Entradas / SaídasEntradas / Saídas Entradas / Saídas

Et he rnet

•Sistema misto de automação

Estação de controle em PC

CL P Estação de controle em PC (re dunda nte)

Servidor de rede

Estação de operação

Servidor de rede Estação de operação

Rede de comunicação de chão de fábrica

Entradas / Saídas

Entradas / Saídas

Entradas / Saídas Entradas / Saídas

Ethernet Ethernet

• Arquitetura – Centralizada

– Distribuída ¾Rede em anel

Local Local

Rede em anel físicoRede em anel lógico

• Arquitetura

– Distribuída ¾Rede em barreamento

Rede de computadores em barramento

• Arquitetura

– Distribuída

¾Rede em estrela ¾Rede em árvore

•O modelo de 7 camadas OSI

•Meio físico –Distância máxima

–Taxa de transmissão

– Configurações possíveis

–Número máximo de estações

•Mecanismos de controle de acesso – Mestre–Escravo

–Token-Passing

–Produtor/Consumidor

•Software de supervisão e controle •Interfaces Homem/Máquina

Sistema SCADA aplicado no sistema de abastecimento de água da cidade de Rouen-França

Monitoramento da qualidade da água de um rio

Controle de bombeamento da água bruta através de medidor de vazão

Água bruta FT

FT = Transmissor de vazão

LT = Transmissor de nível FC= Controle da vazão

Controle de bombeamento da água bruta através de medidor de vazão

Captação de água

Cont role da bomba

Set poi nt

Med idor de vazão

Controle do bombeamento para a distribuição de água

Res ervatório de jusante

Res ervatório de montante

Lóg ica

FT = Transmissor de vazão LT = Transmissor de nível PT = Transmissor da pressão FC = Controle da vazão

Automação de sistemas produtores de água e tratamento de esgotos -Aqualog

Tela do supervisóriodo Aqualog

Principais resultados obtidos com o Aqualog:

•Redução de 27% de coagulantes em ETAs

•Redução no consumo de energia elétrica em 24%

•Racionalização da mão-de-obra de 73%

•Melhoria na qualidade de água produzida

Tela do supervisóriodo Aqualog

Torre de distribuição

Re serva tóri o intermediário com elevatórias

Poços com motor-bom ba

Linhas de aduç ão

Alimentação

Nível Estático Nível Dinâmico

Con junt o

Moto-bomba Su bme rsível

Controle de nível dinâmico

Monitoração de variáveis elétricas e hidráulicas

Quadro elétrico e CCM Digital

Linha Privada ou Rádio

Controle das dosagens

Monitoração de variáveis hidráulicas Escorva automática

Re serva tóri o

Elev atória CCO

Do sa gem: Cloro, Flúor

Po ço

Fluxograma esquemático de comunicação de dados de um sistema automatizado e controlado a distância

Rá dio Rá dio

Rá dio

Rá dio Rá dio

Rá dio

Mode m

Mode m

Supe rvi sóri o lo cal Supe rvi sóri o lo cal

Supe rvi sóri o gere ncial

Ethernet

Con versor TCP/IP - RS 232

Tela de controle remoto do sistema de distribuição Tela de controle remoto de ETA

O SCOA abrange 29 municípios da RMSP e éconstituído por: •8 estações de tratamento de água

•Cerca de 1.200 km de adutoras

•150 reservatórios e elevatórias

•Cerca de 24.0 km de rede de distribuição

O CCO do SCOA recebe informações de 164 estações remotas:

• Comanda: –146 bombas (partida, parada)

–117 válvulas (abertura, fechamento)

• Supervisiona: –342 bombas (estado de funcionamento)

–117 válvulas (estado de abertura)

–238 reservatórios (nível)

–3 torres (pressão)

–175 pontos de medição de pressão

–185 pontos de medição de vazão

–1 ponto de medição de temperatura ambiente

–1.232 alarmes de condições operacionais anormais

Subsistemas do SCOA

Operadores do SC OA

Ma cromediç ão

Subsistema de comunica çã o de dados

Clientes do SC OA

Su bsiste ma clie ntes

Banco de dados históricos

Subsistema de ope ra ção

Subsistema de macromedição

Banco de dados op eracionais

Diagrama de contexto do SCOA

Sistema de adução, reservação e tratamento de água

Centro de Controle Operacional (CCO)

Clientes do SC OA

Operadores do

SC OA Ma cromediç ão

Diagrama de arquitetura de hardware do SCOA

Pressão da torre Cloro residual Pressão da linha Vazão Nível reservatório

Posição válvula Sinalização de bombas Comando de bombas Comando de válvulas

Esta çã o re mot a

Centro de controle da operação

Estação remota 1 Estação remota 1

Sens ores

Com putador 1

Com putador 2

Mesa de ope ra ção

Diagrama geral do SCOA

Computador de Backup

Computador de co ntrole

Chaveador de periféricos

Apoio e planejame nto

Apoio e pla nejamento

Vídeo 1

Vídeo 2 Vídeo 3

Vídeo 4

Centro de co ntrole

Ca mpo

01B 01A

Impr 3Impr 3 Impr 1Impr 2

Lps, frame-relay ou linhas discadas

Segmento de rede 1 Dualiz ad o

Segmento de rede 2

Estação de engenharia 1

Estação de engenharia n

UR 1 UR 1

Estação de otim iza ção

Int erne t

UR n

Estação de apresentaç ão

Permissi onárias

Concentrad or de dados 1

Concentrad or de dados 2

Servidor de dados histórico

Pólos de operação volante

Servidor de dados operacionais 1

Servidor de dados operacionais 2

Servidor de ac esso remoto / firewall

Estação de macromedição 1

Estação de macromedição 2

Estação de telemetria 1

Estação de telemetria 2

Painél sinótico

Interfa ce entre redes

Segmento de rede 3

Estação de operação 1

Estação de operação n

Segmento de rede 4

Estação de gerência 1

Estação de gerência 2

Rot eador

Rede corporativa SAB ESP

SI GAO/ CSI Atendimento 195

Distribui ção

SGM Ma nutenção

Sistemas corpora tivos

Internet / Intranet SAB ESP

Controle de acesso físico

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