Supervisão na automação industrial

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Supervisão na automação industrial
Prof. Raphael de Souza dos Santos
Descrição
A organização hierárquica de todos os sistemas que integram a automação dos processos industriais e
apresentação dos diversos níveis da pirâmide hierárquica e sua importância, assim como a função dos
sistemas supervisórios e sua importância para o gerenciamento e controle dos processos produtivos e a
relevância do sistema de supervisão e aquisição de dados (supervisory control and data acquisition –
SCADA) e suas funcionalidades.
Propósito
Compreender que a automatização dos processos industriais envolve diversos sistemas e equipamentos
que, uma vez integrados, permitem o monitoramento e o controle de todo um processo produtivo.
Objetivos
Módulo 1
Organização hierárquica de um sistema de automação industrial
Descrever a organização hierárquica de um sistema de automação industrial, seus níveis e suas funções.
Módulo 2
Papel dos sistemas supervisórios nos processos industriais
Identificar o papel dos sistemas supervisórios nos processos industriais.
Módulo 3
Funcionalidade de um SCADA
Descrever a funcionalidade e a importância de um SCADA.
Introdução
Assista ao vídeo e compreenda melhor a importância dos sistemas supervisórios no monitoramento e
controle dos processos industriais.

1 - Organização hierárquica de um sistema de
automação industrial
Ao �nal deste módulo, você será capaz de descrever a organização hierárquica de um sistema
de automação industrial, seus níveis e suas funções.
Vamos começar!
O que é a pirâmide da automação industrial?
Assista ao vídeo e entenda o conceito relacionado à pirâmide da automação industrial.
Hierarquia dos sistemas de automação

Hierarquia dos sistemas de automação
Quando se discute o processo de automatização de uma indústria, são apresentados diversos
equipamentos que deverão fazer parte desse sistema. Entretanto, nem sempre é possível perceber o
tamanho da complexidade envolvida nesses sistemas, tendo em vista que muitas vezes o processo de
automação é representado, para simplificação, por blocos genéricos.
Diagrama em blocos da automatização de um processo.
Assim, é possível apenas perceber que os blocos possuem alguma ligação entre si, sem a percepção de
nenhuma hierarquia ou de diferentes níveis de relevância. Para ilustrar essa cadeia hierárquica de maneira
mais clara e objetiva, foi desenvolvido o conceito de pirâmide da automação industrial.
Pirâmide da automação industrial
Essa pirâmide consiste em uma figura que representa, de maneira clara, a hierarquia existente entre as
diferentes partes que formam um sistema de controle e automação de qualquer processo produtivo.
Pirâmide da automação industrial.
A pirâmide ilustra os diferentes níveis de controle existentes em um processo automatizado. Esses níveis
compreendem os equipamentos e dispositivos utilizados diretamente na manufatura de determinados
processos até os níveis de gerenciamento da produção.
Diferentes níveis da pirâmide da automação industrial
Diferentes níveis da pirâmide da automação industrial
Como um sistema automático compreende diversos elementos, da arquitetura de comunicação e
gerenciamento até os elementos atuadores e sensores, é fundamental que cada parte do sistema seja
cuidadosamente separada e bem-especificada. Isso auxilia no planejamento operacional e facilita as
atividades de manutenção. Vamos, a seguir, conhecer os níveis da pirâmide da automação industrial e o que
cada um deles representa.
Esse é o nível mais baixo da pirâmide e, por isso, forma sua base. Nele estão dispostos os sensores,
máquinas, bombas, motores e outros componentes que formam o chamado “chão de fábrica”.
Sendo assim, o nível 1 é composto essencialmente de elementos disponíveis em campo e que
executam atividades diretamente no processo. Nesse nível, podem ser realizadas as operações
manuais dos equipamentos, tais como: abertura e fechamento de válvulas; ligar e desligar bombas;
entre outras. Também é no nível 1 que ocorre o monitoramento dos parâmetros do processo
produtivo através dos sensores. Essas informações são enviadas para os níveis subsequentes para
análise e armazenamento.
Exemplo de equipamentos do nível 1 da pirâmide da automação industrial.
Nesse nível, é possível observar os equipamentos que executam o controle automático das
atividades da planta. Nele se enquadram os controladores lógicos programáveis (CLPs), os
sistemas digitais de controle distribuído (SDCDs), os relés programáveis, entre outros. É nesse nível
que se encontram as interfaces homem-máquina (IHM).
Nível 1 - Aquisição de dados e controle manual 
Nível 2 - Controle individual 
Exemplo de equipamentos do nível 2 da pirâmide da automação industrial.
Nesse nível, se enquadram os primeiros elementos de supervisão da planta. Essas informações
possibilitam os ajustes operacionais que permitirão a otimização e o controle de todo o processo
produtivo. No nível 3, o sistema de supervisão e controle ainda é considerado individualizado, ou
seja, cada parte da fábrica. Dependendo das dimensões do chão de fábrica, essa individualização
pode ser por equipamento. Isso permite que o controle de cada unidade da fábrica seja feito de
maneira separada, o que possibilita uma análise mais detalhada do processo produtivo. Um exemplo
pode ser visto na imagem, a qual demonstra que cada setor da fábrica possui seu sistema de
controle e supervisão. As informações produzidas, normalmente, são armazenadas em um banco de
dados para posterior análise. No nível 3, são utilizados os sistemas de supervisão e aquisição de
dados (SCADA).
Exemplo de um sistema do nível 3 da pirâmide da automação industrial.
No nível 4, se encaixam os sistemas que permitem a programação dos controladores e o
planejamento operacional do processo. Nele, os diversos setores de uma planta têm suas
informações exibidas. É por meio desse nível que se pode fazer o controle do processo produtivo, o
planejamento/agendamento das manutenções (preventivas e preditivas) e a logística para
Nível 3 - Controle do processo, supervisão e otimização 
Nível 4 - Controle total da produção e programação dos sistemas 
abastecimento dos suprimentos necessários ao processo. Por toda capacidade de gestão oferecida
por esse nível, também é chamado de nível de gerenciamento da planta. Nele, se enquadram os
manufacturing execution system (MES), ou os sistemas de execução de fabricação.
Exemplo de um sistema de controle de produção da planta do nível 4 da pirâmide da automação industrial.
O topo da pirâmide é ilustrado pelo nível de administração dos recursos da empresa, permitindo
gestão financeira, controle de vendas, estoque, entre outros. Esse nível envolve as tomadas de
decisões que afetam a empresa como um todo. No nível 5, são encontrados os enterprise resource
plannings (ERPs), ou sistemas para planejamento de recursos empresariais.
Exemplo de um sistema de gerenciamento da planta do nível 5 da pirâmide da automação industrial.
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo que você acabou de estudar.
Nível 5 - Planejamento estratégico e gerenciamento corporativo 

Módulo 1 - Vem que eu te explico!
A representatividade da pirâmide da automação industrial
Módulo 1 - Vem que eu te explico!
Pirâmide da automação industrial – Nível 4
Todos
Introdução - Video
Introdução
Módulo 1 - Video
O que é a pirâmide da automação industrial?
Módulo 2 - Video
A importância dos sistemas supervisórios na automação industrial
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Todos Introdução Módulo 1 Módulo 2 Módulo 3
Questão 1
A automatização dos processos produtivos é fundamental para questões de padronização, controle de
qualidade e otimização dos processos produtivos. Os elementos que compõem os sistemas de automação
são organizados estruturalmente de maneira hierárquica em um(a):
A Chão de fábrica.
B Sistema de controle distribuído.
C Sistemasupervisório.
D Pirâmide da automação.
E Sistema de gerenciamento.
Parabéns! A alternativa D está correta.
A hierarquia dos sistemas que compõem um processo industrial é ilustrada de maneira clara em
uma pirâmide da automação, que organiza em cinco níveis todas as estruturas responsáveis
pelos sistemas de controle, gerenciamento, planejamento, programação e execução de
estratégias e ações da planta.
Questão 2
Entre os diversos níveis que compõem a pirâmide da automação industrial, aquele no qual se encontram os
atuadores (elétricos, pneumáticos, hidráulicos etc.), os sensores e todas as partes que efetivamente
trabalham diretamente no processo produtivo consistem no:
A Nível 1
B Nível 4
C Nível 5
2 - Papel dos sistemas supervisórios nos processos
industriais
Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car o papel dos sistemas supervisórios nos
D Nível 3
E Nível 2
Parabéns! A alternativa A está correta.
O nível 1 é definido como o chão de fábrica, sendo formado por todos os elementos atuantes
diretamente no processo produtivo e que interagem com a matéria-prima e com os produtos a
serem fabricados.

p p p p
processos industriais.
Vamos começar!
A importância dos sistemas supervisórios na automação
industrial
Assista ao vídeo e compreenda a importância dos sistemas supervisórios na automação industrial.
Evolução dos sistemas de supervisão e controle
O desenvolvimento dos sistemas de controle sempre foi influenciado pelo desenvolvimento tecnológico. O
aprimoramento das técnicas de controle e a integração com os periféricos (sensores, telas, entre outros)
contribuíram significativamente para que o controle do processo se tornasse distribuído. No começo, apesar
da descentralização do sistema, não havia uma integração realmente funcional, o que fazia com que os
sistemas atuassem de uma maneira desorganizada por meio de conjuntos de malhas de controle
independentes.
Dessa maneira, o que se tinha eram diversas malhas integrantes de um mesmo processo, cada uma com
seu conjunto de sensores, atuadores e controladores, sem que houvesse uma relação entre elas. Cada
malha atuava de maneira independente, o que, em alguns casos, resultava em um funcionamento
desorganizado e gerava falhas e inconsistências. Esse era um dos motivos pelos quais a centralização
ainda era bastante difundida nos processos industriais, além do elevado custo associado à adoção de
múltiplos controladores.
Controle local
Nessa topologia, o sistema de controle era considerado altamente distribuído, tendo em vista que cada

variável do processo era monitorada e controlada de maneira local e individual. Um controlador era fixado
próximo à unidade sob seu controle, por exemplo, uma bomba ou uma válvula. Nesse mesmo loca,l eram
também instalados um medidor e um registrador, de maneira a permitir que o valor da variável fosse
conhecido pelo operador mesmo em sua ausência.
Sistema de controle local de fluxo com registrador.
Apesar de perfeitamente distribuído, esse sistema de controle encontrava três grandes dificuldades:
Di�culadade I
O operador precisava estar no local de instalação do equipamento para conhecer seus parâmetros, o que
impossibilitava que tivesse conhecimento do que ocorria no restante do processo.
Di�culadade II
A falta de comunicação entre os diversos controladores impossibilitava uma melhor integração, dificultando
a atividade de controle nas plantas onde havia interdependência entre as variáveis.
Di�culadade III
Refere-se ao ajuste dos controladores, que demandava a presença dos operadores e seu contato direto com
os equipamentos.
Embora ainda estejam presentes em plantas industriais menores, esse sistema de controle local é
considerado ultrapassado e deixou de ser adotado em plantas de maior porte e mais modernas.
Controle centralizado
Com o avanço da eletrônica e dos sistemas de comunicação (com e sem fio), as informações das variáveis
e os comandos a serem executados nos atuadores passaram a ser realizados nas salas de controle. Esses
locais passaram a ser equipados com controladores e indicadores, com os mais diversos formatos de
exibição das informações (displays, barras gráficas, telas, entre outras) de maneira a permitir que os
operadores observassem as variáveis e os status dos equipamentos de maneira remota.
Os comandos produzidos pelos operadores também eram transmitidos de volta ao local de instalação dos
equipamentos. Um problema com essas instalações, no início da implementação, eram as limitações que os
sistemas pneumáticos e hidráulicos encontravam, tendo seu alcance limitado a alguns metros de distância.
O avanço tecnológico no desenvolvimento dos transdutores (capazes de converter
grandezas físicas) permitiu que essa limitação fosse superada, na medida em que
os sinais transmitidos das salas de controle para os equipamentos passaram a ser
elétricos.
A conversão em sinais pneumáticos ou hidráulicos passou a ser realizada somente na proximidade dos
equipamentos de campo. Apesar do avanço em relação ao controle local, o controle centralizado ainda
apresenta algumas limitações, dependendo do tamanho do processo industrial e do número de variáveis.
Processos de grande porte demandam diversas unidades de controle, e a falta de comunicação entre elas
ainda representa um inconveniente.
Exemplo de um grandioso painel de controle.
As grandes dimensões dificultavam/inviabilizavam que apenas um operador controlasse mais de um
painel. Além disso, o fator operacional tinha uma grande limitação na medida em que o excesso de
informações e de comandos facilitava os erros operacionais.
Controle digital distribuído
A evolução dos sistemas de controle permitiu que fossem implementados os sistemas digitais de controle
distribuído (SDCD). Nesse tipo de sistema, o processo de controle não é centralizado em um único
dispositivo, mas distribuído em estações de controle remotas. Vale destacar que a existência de uma
estação central não é essencial para a continuidade operacional, mas serve apenas para facilitar o processo
de integração e oferecer maior suporte aos operadores. O desenvolvimento dos SDCD só foi possível graças
aos seguintes adventos:
DAS
Data acquisition systems (sistemas de aquisição de dados).
SPC
Set point control (sistemas de controle supervisório).
DDC
Direct digital control (sistemas de controle digital).
Conheça melhor cada um deles a seguir:
Sistemas de aquisição de dados (DAS)
São aqueles responsáveis pela medição e pelo processamento das variáveis (conversão, multiplexação
etc.) para que sejam entregues aos controladores. Entre as funções dos sistemas de aquisição estão:
coleta de dados do processo com precisão, periodicidade e confiabilidade;
processamento das informações das variáveis coletadas;
execução das funções matemáticas (caso necessárias) para conversão das variáveis obtidas (por
exemplo: conversão entre unidades de temperatura – de Fahrenheit para Celsius; pressão – Psi para Bar
etc.);
supervisão das variáveis;
armazenamento de dados históricos.
Essas funções permitem que os operadores realizem um acompanhamento mais apurado do processo
industrial e uma tomada de decisões mais eficiente.
Sistemas de controle supervisório (SPC)
Além das funcionalidades desenvolvidas pelos sistemas de aquisição de dados, os sistemas de controle
supervisório são capazes de atualizar as informações enviadas para os controladores, modificando seus
parâmetros. Esse tipo de sistema de controle é bastante importante na otimização das operações e
melhoria de rendimento. Embora seja evoluído o suficiente para realizar modificações nos parâmetros dos
controladores, essa ação nem sempre é desejável. Por esse motivo, os sistemas de controle podem ser
configurados para malha aberta ou malha fechada.
Malha aberta
Apesar de o sistema determinar os novos parâmetros do controlador, baseando-se nas informações obtidas
do processo, a atualização não se dá de forma automática. A informação é repassada ao operadorpara que
se decida por sua atualização ou não.
Malha fechada
A atualização é realizada diretamente pelo controlador, de maneira a agilizar e otimizar o processo
produtivo. Essa atualização é realizada através da manipulação direta dos set points (pontos de ajuste) dos
controladores. Esse sistema apresenta como vantagens:
capacidade de execução de algoritmos de controle;
aumento de produtividade;
precisão nas ações de controle; e
aumento do tempo útil de operação.
Como limitações podemos destacar:
complexidade da integração entre hardware e software;
alto custo no desenvolvimento dos programas; e
necessidade de um elevado custo de instrumentação para garantir a confiabilidade no sistema.
Sistemas de controle digital (DDC)
Nesses sistemas utilizam-se computadores conectados diretamente aos elementos finais de controle no
lugar dos controladores convencionais. Os algoritmos de controle são armazenados diretamente nos
computadores e permitem a execução de uma gama muito maior de funções e com uma capacidade
operacional substancialmente elevada.
Contudo, a utilização dos computadores diretamente nos processos produtivos, sem os controladores
como suporte (back-up), poderia levar a falhas operacionais no caso de problemas com os computadores.
Assim, os sistemas digitais foram adaptados para atuar em conjunto com os sistemas de controle, abrindo
caminho para a adoção dos sistemas digitais de controle distribuídos.
Funções de um sistema supervisório
SCADA
O SCADA é um sistema de supervisão e controle de processos industriais que coleta dados do processo
através de unidades terminais remotas instaladas no “chão de fábrica” (planta industrial). Principalmente
controladores lógicos programáveis (CLP) e controladores digitais formatam esses dados (realizando
processamentos básicos, operações matemáticas e lógicas digitais) e os apresentam ao operador em uma
grande variedade de formas (telas, displays, contadores, barras gráficas, gráficos, entre outros).
O objetivo maior do SCADA é proporcionar uma interface de alto nível para o
operador do processo produtivo, informando-o em tempo real (real time) todos os
eventos de importância da planta, permitindo ao operador atuar e monitorar o
processo de acordo com suas necessidades.
Vale destacar que, em muitos casos, as plantas possuem controladores com elevado nível de autonomia, ou
seja, que são capazes de executar lógicas baseadas em programações sem sua memória e permitindo que
o sistema atue de forma autônoma, cabendo ao operador apenas o monitoramento do processo.
De maneira simplificada, os sistemas de supervisão aplicados aos processos industriais são responsáveis
pelas coletas das variáveis dos processos (dados dos processos), além de permitirem a atuação pelo
operador nos processos produtivos. Os controladores (CLPs, microcontroladores, entre outros) utilizados
nos sistemas de automação econtrole são responsáveis por obter as informações dos sensores e formatar
os dados obtidos. Esses dados, após o processamento, são exibidos para o operador em diferentes formas
gráficas e/ou numéricas.
Exemplo de tela de supervisão do sistema SCADA.
Em seguida, são configurados de acordo com a necessidade do processo produtivo ou o padrão
preestabelecido pela empresa. Assim, é possível observar que a principal funcionalidade dos sistemas
supervisórios é fornecer ao operador uma interface de alto nível em tempo real. Dessa maneira, o operador
será capaz de observar todos os eventos relevantes do processo industrial.
Funções de supervisão
A função de supervisão de um sistema supervisório consiste no monitoramento de todos os parâmetros do
processo. Os valores e status desses parâmetros deverão ser exibidos aos operadores por meio de
animações, gráficos, displays, entre outras ferramentas. Dessa maneira, o operador é capaz de observar
todas as mudanças que ocorrerem no processo (temperatura, nível, vazão etc.), assim como acompanhar
em tempo real todas as operações realizadas (abertura e fechamento de válvulas; acionamento de motores;
entre outros).
Exemplo de uma tela de supervisão desenvolvida no software Elipse SCADA.
Funções de operação
Outra função dos sistemas supervisórios consiste na atuação sobre os equipamentos instalados no “chão
de fábrica” de um processo produtivo. Essa função inclui:
ligar e desligar motores;
abrir e fechar válvulas;
acender e apagar lâmpadas;
alterar sequências de acionamento;
ajustar parâmetros do sistema de controle (PID); e
modificar o status dos equipamentos.
Essa função permitiu que os sistemas supervisórios substituíssem com sucesso os painéis e as mesas de
controle.
Exemplo de um painel de controle de um processo produtivo.
Funções de controle
Os sistemas de supervisão mais modernos permitem a inclusão de algoritmos (códigos) que tornam os
sistemas de controle independentes da ação de operadores. Todas as ações do sistema são executadas
tendo por base as entradas oriundas dos sensores e comandos produzidos pelos operadores ou a partir da
planta industrial. Os algoritmos do controlador recebem as entradas e produzem saídas, tendo por base as
estratégias de controle adotadas. A imagem adiante ilustra uma sala de controle automaticamente operada.
A ausência de operadores deixa clara a capacidade do sistema de se autocontrolar, através de um ajuste
automático dos seus parâmetros. Em alguns casos, os ambientes automaticamente operados não são
recomendados, por questões de segurança e confiabilidade. Cabe destacar que todas as ações tomadas
por um operador são registradas. Dessa maneira, é fundamental que cada operador (antes de assumir sua
função) realize um login (nome e senha) para permitir que apenas as ações que sejam tomadas por ele
fiquem registradas em seu histórico. Isso é essencial para análises futuras (em casos de acidentes ou
graves problemas).
Exemplo de uma sala de controle sem operadores.
Estações de um sistema SCADA
Dependendo da topologia em que são organizados, ou seja, da maneira como os equipamentos que
integram o sistema estão distribuídos e interligados, as estruturas que compõem um SCADA podem ser
denominadas de diferentes maneiras.
É a denominação dada a um computador que esteja rodando o programa supervisório propriamente
dito. Nela é possível inclusive realizar alteração na tela de operação. Pode ser dividida em:
Estação nó local, operada e configurada diretamente pelo operador.
Estação nó remota, operada e configurada através de um link de acesso remoto.
Também denominada de stand alone, é capaz de realizar todas as funções de um sistema
supervisório. Entretanto, não está conectada à rede de dados. Daí a denominação alone (“sozinho”,
em inglês).
É t ã d di d l i t à i i ã d d d lé d
Estação nó 
Estação independente 
Estação servidora de dados 
É a estação dedicada exclusivamente ao acesso e à aquisição de dados, além de seu
armazenamento em um banco de dados.
Essa estação possibilita que o operador monitore e execute ações no processo, tais como alterar
parâmetros, reconhecer alarmes e outras tarefas inerentes ao sistema de supervisão e controle do
processo. Contudo, não é possível modificar a tela de operação ou a base de dados.
Essa estação garante aos gerentes e supervisores as condições para acessar os dados contendo as
informações do processo a partir de relatórios e gráficos, além de informações disponibilizadas nas
telas de operação. As atividades de reconhecimento e outras funcionalidades, por questões
hierárquicas, só poderão ser realizadas dessa tela e em nenhuma outra estação.
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo que você acabou de estudar.
Módulo 2 - Vem que eu te explico!
A função de controle de um sistema supervisório
Módulo 2 - Vem que eu te explico!
Três importantes funções
Estação de monitorização e operação 
Estação de gerência 

Todos
Introdução - Video
Introdução
Módulo 1 - Video
O que é a pirâmide da automação industrial?Módulo 2 - Video
A i tâ i d i t i ó i t ã i d t i l
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Todos Introdução Módulo 1 Módulo 2 Módulo 3
Questão 1
O desenvolvimento dos sistemas de supervisão e controle representou uma evolução histórica para as
atividades de controle e supervisão dos processos produtivos. Antes da consolidação dos sistemas SDCD, o
controle das variáveis de um sistema era realizado de diferentes maneiras. Em qual topologia de controle o
controlador era instalado próximo ao sistema controlado que demandava a presença de um operador para o
ajuste dos parâmetros?
A Controle local.
B Controle distribuído.
C Controle centralizado.
D Malha aberta.
E Malha fechada.
Parabéns! A alternativa A está correta.
No controle local, o controlador é instalado próximo ao sistema que se deseja controlar (seja uma
válvula, seja uma bomba). Nessa topologia, também são instalados medidores e registradores
que permitam que o operador conheça os valores que a variável apresentou em sua ausência.
Nessa topologia, a presença do operador junto ao controlador é necessária para atualização ou
modificação de seus parâmetros.
Questão 2
Dependendo da maneira como os equipamentos são organizados, ou seja, como são interligados no
processo produtivo, as diferentes estações que formam o sistema podem receber diferentes
nomenclaturas. Quando um computador executa o sistema supervisório e permite, inclusive, a alteração da
tela de operação por meio de um link, ela é denominada:
A Estação nó local.
B Estação nó remota.
C Estação independente.
D Estação servidora.
E Estação de monitoração.
3 - Funcionalidade de um SCADA
Ao �nal deste módulo, você será capaz de descrever a funcionalidade e a importância de um
SCADA.
Vamos começar!
A estrutura de um sistema SCADA
Parabéns! A alternativa B está correta.
A estação nó remota executa o sistema supervisório e possibilita sua modificação (da tela e dos
parâmetros) mesmo por meio de um acesso remoto.


A estrutura de um sistema SCADA
Assista ao vídeo e compreenda a funcionalidade e a importância de um SCADA.
Sistema SCADA
O SCADA é um sistema amplamente utilizado em processos industriais e envolve a aquisição de dados e o
controle de variáveis (por meio da atuação em elementos periféricos, como os atuadores). É integrado aos
controladores empregados nesses processos produtivos. Uma maneira bastante simples de organizar um
sistema de controle distribuído é por meio de sua distribuição horizontal.
Esse tipo de topologia permite que a carga de informações seja compartilhada
entre diferentes controladores e computadores, sem haver a necessidade de
transferência de dados de um controlador/computadorpara outro.
Isso reduz a necessidade de aplicativos e otimiza o processo devido à grande quantidade de dados. Esse
tipo de topologia é especialmente adequado para sistemas de aquisição de dados e de controle em grandes
processos industriais. Como o processamento dos dados e a execução das funções de controle são
particionados e alocados em diferentes controladores, cada um tem que executar apenas o conjunto
específico de instruções (armazenado em sua memória) pertinente àquela aplicação.
Atenção!
Os dados a serem utilizados em determinada aplicação poderão ser obtidos a partir de uma memória
principal (disponível a todos os controladores) ou secundária (disponível individualmente para cada
controlador). No caso de dados do processo, poderão ainda ser obtidos diretamente da planta industrial por
meio de sensores.
Dessa maneira, é possível produzir uma base geral de dados da planta distribuídos localmente para os
subsistemas (cada um formado por seus respectivos controladores e periféricos associados).
Exemplo de topologia horizontal de um sistema de controle distribuído.
As unidades terminais remotas (remote terminal unity – RTU) representam os dispositivos eletrônicos que
realizam a interface entre os periféricos e os sistemas de controle distribuído. Nas condições de operação,
cada controlador realiza individualmente a aquisição de dados, calibração de seus sistemas e execução de
todos os processamentos necessários aos dados. Os dados são, então, utilizados em um ou mais
algoritmos para que o controlador seja capaz de executar as ações de controle necessárias ao processo
produtivo.
Os próprios operadores são responsáveis pela execução dos cálculos necessários para a otimização das
estratégias de controle. É importante destacar que a otimização das estratégias de controle é realizada
individualmente por cada controlador. Caso seja necessária, ou desejável, uma otimização geral da planta
industrial, é altamente recomendável a utilização de um computador central, que seja responsável por
receber os dados da base de dados com alta velocidade e consiga enviar instruções para todos os
controladores que fazem parte do processo.
Esse computador central precisa, necessariamente, possuir uma capacidade computacional superior à dos
controladores distribuídos para que o sistema funcione de maneira adequada. Esse computador central fica
em um nível hierárquico superior ao dos controladores distribuídos horizontalmente e é denominado de
hospedeiro. Essa verticalização promovida pelo hospedeiro torna a topologia uma arquitetura mista, uma
vez que existem controladores interligados horizontalmente (ocupando o mesmo nível hierárquico) e
conectados a um computador central de maneira vertical (em uma posição hierárquica superior).
Exemplo de tela do sistema SCADA.
A grande maioria dos SDCDs que executam funções de supervisão, coordenação e controle do processo
produtivo é organizada em uma arquitetura mista. Somente assim é possível incorporar os diferentes níveis
de hierarquia do sistema.
Componentes lógicos de um SCADA
Para aumentar a flexibilização do sistema e permitir a execução das instruções com maior velocidade, o
SCADA, geralmente, divide suas tarefas em blocos ou módulos capazes de realizar atividades específicas.
Veremos a seguir alguns desses blocos.
Núcleo de processamento – Responsável pela execução das instruções alocadas em sua memória e,
quando aplicável, das atividades lógicas e aritméticas necessárias. Comumente é denominado de CPU.
Comunicação com CLPs/RTUs – Barramentos (linhas de comunicação entre dispositivos) para troca de
informações entre os diferentes controladores e terminais.
Gerenciamento de alarmes – Responsável por permitir o reconhecimento e o registro dos alarmes
(situações indesejáveis ou problemas operacionais) que porventura tenham sido acionados no processo
produtivo durante a operação.
Banco de dados – Conjunto estruturado de dados e informações armazenados de maneira organizada em
um computador.
Histórico – Registro dos dados que ocorreram e são relevantes ao processo, em um período histórico que
varia com as especificações do processo.
Lógica de programação interna ou controle – Instruções desenvolvidas para controle e execução das
estratégias de controle do sistema.
Interface gráfica – Permite a visualização do processo de maneira mais “amigável” ao usuário.
Relatório – Conjunto predefinido de informações pertinentes ao processo.
Comunicação distribuída (com outras estações SCADA) – Comunicação realizada de maneira simultânea
com diversos equipamentos.
Comunicação com periféricos (sistemas externos) – Comunicação estabelecida diretamente com
hardwares utilizados no processo produtivo etc.
Uma das atividades mais importantes do SCADA consiste na comunicação com os periféricos de campo
(equipamentos localizados no campo), cujas informações são repassadas ao núcleo de processamento.
Esse núcleo é responsável por executar instruções, distribuir e coordenar os �uxos das
informações para os demais módulos.
E ti id d ã i i i f õ h d f d d d
Essas atividades são essenciais para que as informações cheguem da forma esperada para o operador do
sistema (por meio da interface gráfica, do console de operação do processo,dos gráficos e animações ou
dos relatórios), de modo a ilustrar a evolução do estado dos dispositivos e do processo controlado.
Diferenças entre um painel e um SDCD
Entre um painel de controle e um sistema SDCD, existem algumas similaridades, sobretudo em relação às
suas atividades fim: monitoramento e controle. Contudo, as diferenças entre os dois sistemassão diversas.
Cabeamento
Painel: normalmente, cada equipamento (instrumento ou atuador) tem um par de cabos
conectado ao painel. 
SDCD: os cabos que saem dos periféricos são conectados a um barramento principal, após
passarem pelas unidades de processamento.
Con�guração
Painel: fixa. Cada display, botão, indicador luminoso, entre outros dispositivos, possui uma
posição predefinida no painel e de difícil (ou impossível reconfiguração). 
SDCD: pode ser alterada. Tanto em relação à distribuição na tela como nos formatos e cores.
Pode ser alterada de acordo com as necessidades dos operadores (geralmente os
programadores têm acesso exclusivo ao sistema de programação por meio de login e senha
para evitar as alterações desnecessárias).
Visão
Painel: painéis de grande porte para comportar a quantidade de indicadores, gráficos e
botões necessários ao controle do processo. 
SDCD: varia de acordo com o processo. As telas podem ser grandes ou pequenas. Também
d tili d últi l t l
Subsistemas funcionais
Funcionamento dos subsistemas do SDCD
A fim de melhor visualizar os elementos que compõe um SDCD, é possível agrupá-lo em subsistemas de
podem ser utilizadas múltiplas telas.
Registro de eventos
Painel: normalmente, não apresenta capacidade de registro de eventos. 
SDCD: registra os eventos ocorridos em uma unidade de memória local ou remota.
Falhas
Painel: apresentam em alguns casos indicadores luminosos. Em outras situações, as falhas
só são identificadas por meio de falhas nas plantas do processo produtivo. 
SDCD: possuem alarmes para diagnóstico de falhas no sistema e nos periféricos a eles
ligados.
Registro das variáveis
Painel: os registros são realizados manualmente pelo operador ou utilizando sistemas
rudimentares de registro. 
SDCD: apresenta registros em memórias que podem ser analisadas, sobrepostas e apagadas.
acordo com suas características funcionais. Cada subgrupo está localizado em uma posição hierárquica
diferente.
Esse subsistema está diretamente ligado ao processo. É responsável pela execução das instruções
de controle nas estações locais. Para realizar as funções de controle, esse subsistema promove uma
interface direta com o processo. É importante destacar que, para serem capazes de permanecer
executando suas funções, mesmo na ausência de níveis superiores (superiores hierárquica), esses
módulos precisam ter autonomia (independência).
Para serem independentes, esses subsistemas são equipados com memória para armazenamento
de funções executáveis, rotinas, back-up etc. Alguns modelos de controladores se enquadram
nesses subsistemas, tais como controladores lógicos programáveis, controladores digitais, entre
outros. São capazes de controlar múltiplas variáveis, operações matemáticas, operações lógicas,
entre outras funções.
Nesse subsistema, são realizadas as funções de otimização e gerenciamento dos dados. Ele pode
ser composto de um computador capaz de executar as funções de supervisão total do sistema e de
produção de relatórios gerenciais. Pode indicar também as condições de alarmes e imprimir as
informações na tela do sistema supervisório.
É a infraestrutura que garante as condições de precisão da informação envolvendo os emissores,
receptores, a mensagem e o meio. É fundamental haver um subsistema de comunicação para que
seja possível realizar a integração entre os diversos módulos autônomos do sistema.
Subsistema de aquisição de dados e controle 
Subsistema de supervisão e monitoração 
Subsistema de comunicação 
Subsistema de monitoração e operação 
É responsável pela interface homem-máquina, ou seja, pelo hardware de comunicação entre o
operador e o sistema de controle. É esse subsistema que fornece ao operador as informações sobre
o estado de operação da planta de processo e de todas as variáveis. Permite o uso simultâneo de
várias estações de operação, mesmo que localizadas em lugares diferentes.
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo que você acabou de estudar.
Módulo 3 - Vem que eu te explico!
Topologia em um sistema SCADA
Módulo 3 - Vem que eu te explico!
Armazenamento dos dados
Todos
Introdução - Video
Introdução
Módulo 1 - Video
O que é a pirâmide da automação industrial?
Mód l 2 Vid

Todos Introdução Módulo 1 Módulo 2 Módulo 3
Módulo 2 - Video
A importância dos sistemas supervisórios na automação industrial
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
A organização horizontal dos sistemas SDCD permite que as informações sejam compartilhadas de
maneira mais dinâmica entre controladores, computadores e periféricos. Os dispositivos eletrônicos
instalados para realizar a interface entre o SDCD e os periféricos são denominados:
A SCADA
B CLP
C Subsistema
D RTU
E CPU
Parabéns! A alternativa D está correta.
As unidades terminais remotas, chamadas de RTUs, são responsáveis pela comunicação entre osQuestão 2
Considerações �nais
Como foi observado, os sistemas supervisórios são essenciais (de diversas maneiras) para que um
processo produtivo funcione de maneira eficiente. Foi apresentada a ideia da pirâmide da automação
sistemas de controle e os periféricos instalados no campo (chão de fábrica).
Questão 2
Os sistemas SCADA são formados por diversos componentes, cada um com suas funcionalidades
específicas e dedicados à realização de tarefas bem-definidas. Por exemplo, as estruturas que permitem a
troca de informações entre os dispositivos que compõem o sistema são denominadas:
A Barramentos
B Alarmes
C Núcleo de processamento
D Banco de dados
E Hospedeiro
Parabéns! A alternativa A está correta.
O barramento é a base da comunicação entre os controladores e as RTUs, permitindo a troca de
informações entre todos os dispositivos que formam o sistema SCADA.

industrial, que ilustra a percepção de hierarquia das diversas partes que compõem o processo de controle e
automação de uma planta industrial. Detalharam-se os níveis hierárquicos e as funções desenvolvidas em
cada um. Foi possível observar que o nível mais alto da arquitetura é aquele responsável pelo planejamento
estratégico, apresentando uma visão mais ampla do processo. De maneira contrária, o nível 1 envolve os
elementos do chamado "chão de fábrica", que representam os equipamentos que atuam diretamente sobre
o processo produtivo.
A evolução dos sistemas de supervisão e controle foi abordada, assim como as diferenças entre os
sistemas local e centralizado – suas vantagens e desvantagens foram destacadas. Também foram
apresentadas as evoluções que permitiram que os sistemas de controle distribuído fossem desenvolvidos.
A junção dos sistemas de aquisição de dados, controle supervisório e de controle digital, originando o SDCD,
também foi explicitada. A diferenciação do sistema de controle em malha aberta e em malha fechada foi
apresentada, destacando-se a importância e os limites de cada uso. As funções dos sistemas supervisórios
também foram destacadas. O emprego desses sistemas na supervisão, operação e controle de processos
produtivos foi cuidadosamente discutido.
Foi apresentada, ainda, a estrutura de um sistema supervisório. O programa de supervisão deve ser capaz
de adquirir os dados e condicioná-los (ou recebê-los condicionados de algum periférico) para que estejam
em condições de ser interpretados pelo operador. Os sistemas podem ser vistos como a junção de diversos
subsistemas, cada um com suas particularidades e funcionalidades. Observando-os separadamente, é
possível verificar a existência de sistemas de comunicação, responsáveis pelainterligação entre as
diferentes partes que formam a estrutura do sistema de aquisição de dados e controle, capaz de receber e
processar os dados advindos dos periféricos e executar as estratégias de controle, bem como subsistemas
de monitoração e operação, para fornecer dados do processo para o operador e o uso simultâneo das
diferentes estações de trabalho.
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Referências
BAYER, F. M.; ECKHARDT, M.; MACHADO, R.. Automação de sistemas. Santa Maria (RS): Rede E-tec Brasil,
2011.
GARCIA JUNIOR, E,. Introdução a sistemas de supervisão, controle e aquisição de dados: SCADA. Rio de
Janeiro: Alta Books, 2019.
PAIOLA, C. E. G. O papel do supervisório no atual contexto tecnológico. [s.l.]: [s.n.], 2012.
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Treinamento, ambos disponíveis na internet.
Diversos desenvolvedores de softwares para produção de interfaces gráficas, para sistemas supervisórios,
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seu software que é amplamente utilizado em aplicações industriais.
Outro desenvolvedor é o SCADA LAquis com tutoriais bem explicados e diversos exemplos de aplicações do
seu software, incluindo a possibilidade de desenvolvimento de um sistema em 3D.
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