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AUTOMAÇÃO VIIII REVISÃO 1

Prof. Júlio Cesar Braz de Queiroz

1. OBJETIVO4
2. INTRODUÇÃO4
3. SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO4
3.1. Evolução da arquitetura centralizada para distribuída5
3.2. Camadas de uma arquitetura distribuída em sistemas de automação7
3.2.1. Camada de Instrumentação7
3.2.2. Camada de Controle9
3.2.3. Camada de Supervisão12
3.2.4. Camada de Otimização17
3.2.5. Camada de Gestão21
3.2.6. Camada de Integração25

Índice

AUTOMAÇÃO25
4.1. Dinâmica Operacional25
4.1.1. Redundância física26
4.1.2. Redundância lógica27
4.2. Segurança28
4.2.1. Ambiente de instalação dos equipamentos28
4.2.2. Sistemas de retaguarda de energia28
4.3. Confiabilidade28
4.4. Disponibilidade28
5. PLANO DIRETOR DE AUTOMAÇÃO E INFORMAÇÃO29
5.1. Abrangência de um PDAI29
5.2. Detalhamento do Plano30
5.2.1. Nível de Instrumentação30
5.2.2. Nível de Controle30
5.2.3. Nível de Supervisão30
5.2.4. Nível de Otimização31
5.2.5 Nível de Informação31
6. ETAPAS DE UM PROJETO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL31
6.1. Levantamento de Campo31
6.2. Especificação Funcional31
6.3. Critérios de Projeto32
6.4. Fluxogramas P&I (Processo e Instrumentação)32
6.5. Instrumentação do fluxograma P&I32
6.6. Arranjo da Sala de Controle3
6.7. Relação de entradas e saídas dos controladores34
6.8. Especificação de instrumentos34
6.9. Folha de dados de instrumentos/equipamentos35
6.10. Folha de Especificação para o Sistema de Automação35
6.1. Diagramas Lógicos36
6.12. Diagramas Funcionais37
6.13. Diagramas de interligação37
6.14. Diagramas de Malhas38
6.15. Relação de Circuitos e Cargas38
6.17. Lista de Instrumentos39
6.18. Plantas de locação de instrumentos39
6.19. Lista de Materiais40
6.20. Lista de Cabos41
6.21. Planilhas de Cabos41
6.2. Lista de Cabos para lançamento41
6.23. Gestão de Suprimentos41
6.24. Análise Técnica de Propostas41
6.25. Comentário de desenhos de fornecedores42
6.26. Roteiro de Aceitação42
6.27. Programação de CLP42
6.28. Configuração do Software De Supervisão43
6.29. Desenvolvimento de drivers4
6.30. Testes de Plataforma4
6.31. Elaboração de Manuais4
6.32. As-Built4
6.3. Implantação do Sistema4
7. FERRAMENTAS DE APOIO À PRODUÇÃO45

3 8. FERRAMENTAS DE CONTROLE E ACOMPANHAMENTO DE PROJETO.............46

1. OBJETIVO

A disciplina tem como objetivo apresentar ao aluno informações sobre os sistemas de automação de forma ampla, enfatizando as interfaces entre as diversas camadas existentes. São apresentadas as arquiteturas e configurações mais utilizadas, bem como algumas ferramentas de planejamento e gestão de projetos.

2. INTRODUÇÃO

Automação é um conceito amplo que pode ser aplicado em qualquer ambiente, seja predial, comercial ou industrial. Baseia-se fundamentalmente na aplicação de dispositivos que visam substituir o trabalho braçal, insalubre ou repetitivo.

Sistemas de automação podem ser distribuídos em camadas, como relacionado abaixo: − Instrumentação;

− Controle;

− Supervisão;

− Otimização;

− Gestão.

Ao longo do texto, serão explicitados os componentes de cada camada, suas características e interfaces. Serão apresentadas também, as arquiteturas e configurações mais utilizadas com as respectivas análises de custos e benefícios.

A abordagem do tema não está vinculada a qualquer tipo de produto de mercado, sendo que os conceitos e funcionalidade dos dispositivos são apresentados em âmbito geral. As figuras apresentadas no texto são de caráter meramente ilustrativo.

3. SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO

A automatização de processos traz benefícios inegáveis com relação ao aumento da produtividade, redução dos custos e melhoria global da qualidade. Traz, entretanto, alguns efeitos colaterais dos quais podemos apontar como sendo o pior o desemprego.

A automação e a computação são duas áreas que têm muito em comum. Podemos considerar que os processadores e de maneira geral os computadores foram e ainda são uma ferramenta essencial na implementação de sistemas automatizados. Estas áreas estão em constante evolução em decorrência de novas tecnologias que introduzem a cada ano novos componentes, novos materiais, novas arquiteturas e configurações para a construção de dispositivos e equipamentos.

Os primeiros sistemas de automação possuíam tamanho avantajado, com capacidade, performance, confiabilidade e disponibilidade reduzida. Os sistemas modernos reverteram estas características desfavoráveis e hoje se mostram surpreendentemente pequenos, com grande capacidade de processamento o que lhes atribui alta performance, são extremamente confiáveis e com altos índices de disponibilidade.

Neste capítulo, apresentaremos algumas particularidades dos sistemas de automação modernos.

3.1. Evolução da arquitetura centralizada para distribuída

Uma das principais mudanças trazida pelo avanço tecnológico foi a distribuição de recursos e dados pelos diversos componentes de um grupo de computadores. Outrora, tarefas e dados eram processados em uma única máquina, servidor main-frame, que concentrava e geria todos os recursos de processamento e armazenamento dentro de uma arquitetura centralizada, como mostrado na figura 3.1_1. Os sistemas de controle eram separados da estrutura corporativa.

Figura 3.1_1 - Arquitetura centralizada

A descentralização trouxe maior autonomia e maior disponibilidade de recursos uma vez que cada equipamento, dotado de uma unidade de processamento e outra de armazenamento própria, tornouse capaz de realizar tarefas, armazenar dados localmente e intercambiar dados e informações com outros equipamentos conectados através de uma rede constituindo uma arquitetura distribuída, como mostrado na figura 3.1_2

Exemplo claro da distribuição de tarefas e da possibilidade de sua realização em diversos níveis de um sistema de automação é a tarefa de controle:

− Os primeiros algoritmos de controle foram implementados em módulos alojados em painéis e alocados no campo junto aos equipamentos sensores e atuadores, desempenhando um controle local;

Camada de Controle Funções: Controle

Sequenciamento Intertravamento

Rede Corporativa

Controladores Locais Eletrônicos ou Eletromecânicos (Relés)

Camada de Clientes Funções: Acesso ao Servidor

Camada de Instrumentação Funções: Medição

Atuação

Atuadores Sensores

Super Computadores

Camada Corporativa Servidor Main-Frame Processamento de Dados

Terminais “burros”

− Numa segunda etapa, a tarefa de controle passou a ser desempenhada por painéis de relés, nos quais eram implementadas as lógicas de controle, intertravamento e seqüenciamento;

− Dos painéis de relés, ainda existentes e aplicados em áreas de segurança máxima, passamos aos controladores programáveis, que assumiram todas as tarefas até então desempenhadas pelos relés;

− A utilização de computadores para desempenhar a interface com o usuário possibilitou que o controle também fosse implementado na camada de supervisão, apesar de não muito confiável devido à vulnerabilidade destes equipamentos;

− Mais recentemente, o controle voltou a ser implementado na camada do chão de fábrica com a nova geração de instrumentos digitais conectados em rede de campo.

Não existe a priori, uma configuração única ou uma regra que determine onde os recursos deverão ser alocados, onde as tarefas deverão ser desempenhadas ou onde os dados deverão ser armazenados. Cada sistema deverá possuir uma configuração de hardware e software adequada às suas necessidades, estar apto a receber dispositivos de outros fabricantes (sempre que possível) bem como prever capacidade para expansões e futuras mudanças.

Figura 3.1_2 - Arquitetura típica de um sistema de automação distribuída em camadas

Camada de Controle Funções: Controle

Sequenciamento Intertravamento

Rede Corporativa

Rede de Controle

Controladores Programáveis

Estações de

Operação Sistemas de

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