Apostila de Integracao de Sistemas

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INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS 
 
REVISÃO 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Dr. Júlio Cesar Braz de Queiroz 
 
 
Sumário 
 
 
1. INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 3 
2. ESTRUTURA DOS SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO E INFORMAÇÃO ........................... 4 
2.1. Sistemas de Automação ..................................................................................................... 5 
2.1.1. Sistemas de Instrumentação ......................................................................................... 5 
2.1.1.1. Redes de Campo Industriais ..................................................................................... 7 
2.1.2. Sistemas de Controle .................................................................................................. 17 
2.1.3. Sistemas de Supervisão .............................................................................................. 23 
2.1.3.1. Protocolo de Comunicação OPC............................................................................ 31 
2.1.4. Sistemas de Otimização ............................................................................................. 34 
2.1.4.1. Modelagem Matemática ......................................................................................... 35 
2.1.4.2. Controle Avançado................................................................................................. 36 
2.1.4.3. Inteligência Artificial ............................................................................................. 37 
2.2. Sistemas de Informação ................................................................................................... 39 
2.2.1. Sistemas de Gestão Corporativa................................................................................. 40 
2.2.2. Sistemas de Execução da Manufatura ........................................................................ 41 
2.2.3. Sistemas de Gestão da Informação ............................................................................ 42 
2.2.3.1. Sistemas de Gestão da Informação da Planta......................................................... 42 
2.2.3.2. Sistemas de Gestão da Informação do Laboratório................................................ 44 
3. ORGANIZAÇÃO DA INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS ...................................................... 46 
3.1. Plano Diretor de Automação e Informação ................................................................... 46 
3.1.1. Objetivos de um PDAI ............................................................................................... 46 
3.1.2. Premissas para o desenvolvimento de um PDAI ....................................................... 46 
3.1.3. Diretrizes para o desenvolvimento de um PDAI........................................................ 46 
3.1.4. Escopo de um PDAI ................................................................................................... 47 
3.1.5. Abrangência de um PDAI .......................................................................................... 47 
4. ASPECTOS OPERACIONAIS DA INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS ............................... 50 
4.1. Ambiente de instalação dos equipamentos .................................................................... 50 
4.2. Sistemas de Retaguarda de Energia ............................................................................... 51 
4.3. Sistemas de Gerenciamento das Redes de Comunicação ............................................. 52 
4.4. Sistemas de Segurança das Redes de Comunicação...................................................... 52 
4.5. Estratégias de Redundância ............................................................................................ 53 
4.5.1. Redundância física ..................................................................................................... 53 
4.5.2. Redundância lógica .................................................................................................... 54 
 
 
3 
 
1. INTRODUÇÃO 
O termo automação está associado, fundamentalmente, à aplicação de dispositivos que visam 
substituir o trabalho braçal, insalubre ou repetitivo. O termo informação está associado, por sua 
vez, ao processamento de dados para o monitoramento de atividades e processos e à tomada de 
decisões. A integração de ambos resulta em sistemas de automação e informação, que podem ser 
implantados em ambientes residenciais, comerciais ou industriais, proporcionando benefícios 
inegáveis como o aumento da produtividade e da qualidade, redução dos custos e maior agilidade 
nos processos de tomada de decisões. 
 
A presente disciplina tem como objetivo apresentar ao aluno informações sobre a integração de 
sistemas de automação e informação em ambientes industriais, cujos conceitos mais complexos, 
podem ser estendidos e aplicados aos demais ambientes, desde que devidamente adequados à 
natureza dos processos. Serão apresentadas as principais características desses sistemas, como 
infraestruturas, interfaces, arquiteturas e configurações mais utilizadas. A abordagem do tema não 
está vinculada a qualquer tipo de produto de mercado, sendo que os conceitos e funcionalidades dos 
dispositivos são apresentados em âmbito geral. As figuras apresentadas no texto são de caráter 
meramente ilustrativo. 
 
Para usufruir plenamente dos benefícios de sistemas dessa natureza é necessário estabelecer um alto 
nível de integração, que deve abranger os seguintes aspectos e atender os respectivos requisitos, na 
ordem apresentada: 
− Organizacional: planejamento da integração dos sistemas de automação e informação em 
todas as unidades da empresa; organização e preparação das equipes de colaboradores; 
distribuição das atribuições e responsabilidades; disponibilização de procedimentos, padrões 
e normas. 
− Estrutural: redes, dispositivos, equipamentos e protocolos de comunicação; interfaces entre 
sistemas e usuários; distribuição das tarefas e funcionalidades entre os sistemas. 
− Operacional: padronização de procedimentos operacionais, implementação de estratégias 
para aumentar a disponibilidade e a confiabilidade dos sistemas. 
 
Entretanto, na prática da evolução dos sistemas industriais, a maioria dos processos é automatizada 
isoladamente, dando origem às chamadas “ilhas de automação”. Num estágio seguinte, tais ilhas são 
integradas umas às outras, constituindo os sistemas de automação. Num estágio mais avançado, 
estes sistemas são integrados aos sistemas de informação, ainda no limite de cada unidade. A 
plenitude é alcançada quando todas as unidades da empresa fazem parte de um único sistema de 
automação e informação, totalmente integrado. 
 
A organização do material da presente apostila segue a ordem prática e não a ideal relatada 
anteriormente. É abordado inicialmente o aspecto estrutural no capítulo 2, para depois abordar os 
aspectos organizacional e operacional nos capítulos 3 e 4, respectivamente. 
 
4 
 
2. ESTRUTURA DOS SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO E INFORMAÇÃO 
A integração dos sistemas de automação e informação é comumente representada em camadas, na 
forma de uma pirâmide, como ilustra a figura 1: 
 
 
 
Figura 1 - A pirâmide de sistemas de automação e informação 
 
A representação piramidal é bastante eficiente para mostrar a divisão hierárquica dos sistemas, 
entretanto, em aplicações reais, essa divisão nem sempre é tão clara, como é possível constatar na 
figura 2. Em um mesmo local, podem conviver vários sistemas, que utilizam inclusive os mesmos 
recursos de hardware. 
 
Outra questão importante é a possibilidade de execução de uma tarefa em sistemas diferentes, em 
função dos recursos disponíveis. Tomando como exemplo a tarefa de controle, observamosao 
longo da história, as seguintes mudanças: 
− 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; 
− Numa segunda etapa, a tarefa de controle passou a ser desempenhada por relés 
eletromecânicos, nos quais eram implementadas as lógicas de controle, intertravamento e 
sequenciamento (solução ainda aplicada em situações que exigem alta segurança); 
− A popularização dos computadores permitiu a migração da lógica implementada nos relés 
para os controladores programáveis, ampliando de maneira significativa os recursos de 
programação; 
− 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 microprocessados conectados em rede. 
 
Não existe, portanto, uma regra que determine onde as tarefas devem ser executadas, quais recursos 
devem ser utilizados ou mesmo onde os dados devem ser armazenados. Existe sim, uma 
recomendação para que a tarefa seja executada o mais próximo de sua utilização, como será 
constatado adiante. Dessa forma, cada sistema deve possuir uma configuração de hardware e 
5 
 
software adequada às suas necessidades, estar apto a receber dispositivos de outros fabricantes bem 
como prever futuras mudanças e expansões. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 - Arquitetura de sistemas integrados 
 
A seguir, os sistemas de automação e informação são apresentados de forma ampla. 
2.1. Sistemas de Automação 
Neste item, serão abordados os seguintes sistemas: 
− Instrumentação; 
− Controle; 
− Supervisão; 
− Otimização. 
2.1.1. Sistemas de Instrumentação 
A primeira camada, analisando a pirâmide da figura 1 a partir da base, é formada pelos sistemas de 
instrumentação. Eles são compostos por: 
− Sensores que realizam as medidas do processo com base em fenômenos físicos; 
− Transdutores que traduzem estas medidas em sinais elétricos ou conjunto de bits para que 
possam ser transmitidas aos dispositivos de controle; 
− Atuadores que agem sobre o processo sob o comando dos controladores. 
 
Sistemas de Controle 
Rede Corporativa 
Rede de Controle 
Controladores 
Programáveis 
Estações de 
Supervisão 
Estações de 
Otimização 
Sistemas de Execução da Manufatura 
 
Sistemas de Gestão da Informação 
 
Sistemas de Otimização 
 
Sistemas de Supervisão 
Equipamentos 
inteligentes 
Rede de Campo 
Sistemas de Instrumentação 
Atuadores 
Sensores Dispositivos 
inteligentes 
 
 
 
Estações 
Gerenciais Sistemas de Gestão Corporativa 
 
 
 
 
 
 
Estações de 
Informação e 
Execução da 
Manufatura 
 
 
 
6 
 
É sem dúvida a mais importante das camadas como afirmou Connvell em 1988: "Todo controle 
começa com a medição e a Qualidade do Controle não será maior que a Qualidade da Medição". 
Esta frase retrata bem a necessidade de um sistema de instrumentação que realmente garanta a 
confiabilidade dos sinais das variáveis medidas bem como a precisa atuação dos elementos final de 
controle. Constitui assim uma área de interface crítica entre o processo e os demais sistemas, pois o 
bom desempenho dos mesmos é totalmente dependente da qualidade dos dados fornecidos pela 
instrumentação. 
 
Os fabricantes disponibilizam modelos de instrumentos nas tecnologias analógica e digital. A 
escolha da tecnologia depende obviamente da aplicação e da relação custo benefício. 
 
A tecnologia analógica (convencional) realiza a interligação dos instrumentos aos dispositivos de 
controle através de condutores, como mostrado na figura 3. Os sinais de entrada e saída são 
tipicamente correntes de 4 a 20 mA (analógicas) e tensões de 0 a 127 Vca ou 24 Vcc (discretas). 
Este tipo de tecnologia possui algumas desvantagens como: 
− Utilização de grande quantidade de cabos (2, 3 ou 4 condutores por instrumento); 
− Necessita de cartões de entrada e saída para realizar a interface com o controlador; 
− Maior vulnerabilidade a desgaste, interferência eletromagnética e mau contato; 
− Demanda maior tempo de instalação; 
− Requer mais manutenção; 
− Outras. 
 
 
 
Figura 3 - Interligação convencional de instrumentos 
 
A tecnologia digital (microprocessada) oferece alguns diferenciais, sendo o mais interessante a 
possibilidade de interligação dos instrumentos em rede, como mostra a figura 4. Mesmo optando 
pela tecnologia analógica, é possível conectar os instrumentos em rede através de conversores de 
sinais. Entretanto, as características e funcionalidades da tecnologia digital não estarão presentes. A 
tecnologia digital oferece algumas vantagens como: 
− Interligação dos instrumentos em redes de campo; 
− Redução drástica da necessidade de cabos e cartões de controladores; 
− Menor tempo de instalação; 
− Programação e configuração de instrumentos através de rede; 
− Realização de diagnósticos dos instrumentos e emissão de alarmes e mensagens; 
− Desenvolvimento de estratégias de controle no próprio instrumento; 
− Implementação e execução de tarefas via software; 
− Outras. 
 
Sistema de Supervisão 
Controlador 
Instrumentação 
7 
 
Apesar de ainda apresentar algumas limitações, essa tecnologia é bastante promissora para a 
implementação de sistemas totalmente integrados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4 - Interligação de instrumentos em redes de campo 
 
Links associados: 
 
www.emersonprocess.com.br/ 
www.br.endress.com/ 
www.yokogawa.com.br/ 
www.smar.com.br/ 
www.honeywell.com/ 
www.siemens.com.br/ 
www.ti.com/ 
2.1.1.1. Redes de Campo Industriais 
As redes de campo industriais, denominadas em inglês pelo termo fieldbus, são redes de 
comunicação, bidirecionais, projetadas e utilizadas para interligar instrumentos e equipamentos de 
chão de fábrica. Tais redes possuem requisitos específicos, sendo o mais crítico deles, a velocidade 
de transmissão dos dados. Entretanto, somente este requisito não é suficiente para uma boa escolha. 
Outras questões devem ser consideradas como a facilidade de instalação, configuração e 
manutenção, possibilidade de implementação de diagnósticos, segurança na transmissão de dados, 
possibilidade de implantação de estratégias de redundância, estratégias de controle, etc. 
 
As primeiras redes de campo apareceram no início da década de 90 com o intuito de interligar 
instrumentos e equipamentos microprocessados em um meio físico e um protocolo que 
proporcionasse a interoperabilidade, ou seja, instrumentos de fabricantes diferentes poderiam ser 
interligados numa mesma rede e intercambiar dados e funcionalidades operacionais. Apesar de ter 
havido um grande esforço para a definição de um padrão único, a divergência de interesses dos 
principais desenvolvedores dessa tecnologia, não permitiu alcançar este objetivo. Dessa forma, 
surgiram diversos tipos de redes. Atualmente, dois grandes grupos detêm os principais padrões de 
redes de grande porte: Foundation Fieldbus (EUA) e Profibus (Alemanha). Outras redes, de menor 
expressão, atendem o mercado de aplicações de pequeno porte. 
 
Cada tipo de rede possui características próprias e é indicada para aplicações específicas. A figura 5 
apresenta o domínio de aplicação de alguns tipos de redes de campo. 
 
 
 
8 
 
 
 
Figura 5 – Domínio de aplicação das redes de campo 
 
A variedade de opções permite ao usuário escolher o tipo de rede com a melhor relação custo-
benefício para a solução de problemas, entretanto, não contribui para adefinição de um padrão de 
mercado amplo e único. A escolha de um determinado tipo de rede depende fundamentalmente do 
nível de complexidade das estratégias de controle e do tipo de dispositivos utilizados. A seguir, são 
apresentadas, de forma sucinta, algumas redes de campo industriais. 
 
 
 
 
 
Introduzida em 1989, a rede HART surgiu com o propósito de facilitar a calibração e a realização de 
ajustes em equipamentos analógicos, através de uma rede. Foi o primeiro protocolo digital de 
comunicação bidirecional que não afetava o sinal analógico de controle, como mostra a figura 6. 
 
 
 
Figura 6 – Modulação de sinal na rede HART 
 
Possibilita a implementação de estratégias do tipo mestre-escravo/multimestre, trafegando sinais de 
4-20 mA, como mostra a figura 7: 
 
S
e
n
s
o
r
e
s
 e
 A
tu
a
d
o
r
e
s
 
9 
 
 
 
Figura 7 – Aplicação da rede HART 
 
 
 
 
 
O protocolo ModBUS foi desenvolvido inicialmente para estabelecer a comunicação entre os 
controladores da Modicon (Schneider). Por ser um protocolo aberto e aplicável a qualquer meio 
físico, foi utilizado por várias redes industriais e acabou tornando-se um padrão. Permite a 
configuração de dispositivos do tipo mestre-escravo/cliente-servidor. A aplicação de alguns 
protocolos é ilustrada na figura 8. 
 
 
 
Figura 8 – Protocolos ModBUS 
 
 
 
10 
 
 
 
A rede AS-Interface (Actuator-Sensor-Interface) foi inicialmente desenvolvida para ser uma 
alternativa de rede para interligação de sensores e atuadores discretos. Emprega soluções modulares 
para a interligação de equipamentos e instrumentos em rede. Utiliza cabeamento simples (2 fios) e 
possibilita a implementação de estratégias do tipo Mestre-Escravo, como ilustra a figura 9. 
 
 
 
Figura 9 – Aplicação da rede AS-Interface 
 
 
 
A rede Interbus é um sistema de barramento universal para conexão de sensores e atuadores. 
Possibilita configurações do tipo Mestre-Escravo, nas quais dispositivos controladores transferem 
diretamente para os módulos conectados, os níveis de entrada/saída do sistema de controle. Permite 
topologia em anel, enviando e recebendo dados simultaneamente (full-duplex). Uma aplicação da 
rede Interbus é apresentada na figura 10. 
 
 
Figura 10– Aplicação da rede Interbus 
11 
 
 
 
A rede Lonworks é baseada em um microcontrolador programável chamado Neuron que suporta o 
protocolo de comunicação Lontalk. Apresenta um modelo de comunicação independente do meio 
físico, podendo transmitir dados sobre cabos da rede elétrica, rede telefônica, correntes portadoras, 
fibra óptica, radiofrequência, infravermelhos, coaxial, entre outros. Apesar de projetada para 
atender a maioria das aplicações de controle, tem bastante aceitação em automação predial, 
conforme figura 11. 
 
 
 
 
Figura 11 – Aplicação da rede Lonworks 
 
 
 
A rede CAN (Controller Area Network) foi desenvolvida originalmente para aplicações em ônibus e 
caminhões. Atualmente, é utilizado na indústria, em veículos automotivos, navios e tratores, entre 
outros. O CAN é um protocolo de comunicação serial síncrono. Trabalha baseado no conceito 
multi-mestre, onde todos os módulos podem se tornar mestre em determinado momento e escravo 
em outro. Uma aplicação da rede CAN em automóveis é apresentada na figura 12. 
 
 
 
Figura 12 – Aplicação da rede CAN 
 
 
 
Routers 
12 
 
 
 
A rede DeviceNet é um sistema de conexão aberto, de baixo custo, entre os dispositivos industriais 
(sensores e atuadores) e dispositivos de nível superior (controladores lógicos programáveis e PC). A 
rede DeviceNet usa um protocolo independente do tipo de rede, chamado protocolo industrial 
comum (Common Industrial Protocol - CIP), que é responsável pelos recursos de controle, 
configuração e coleta de dados da rede. Este processo garante maior flexibilidade graças à 
capacidade de trabalhar com dispositivos de diferentes fornecedores, como mostra a figura 13. 
 
 
Figura 13 – Aplicação da rede DeviceNet 
 
 
 
A rede ControlNet é uma rede dedicada à interligação de controladores. É extremamente rápida e 
atente às demandas de tempo real e aplicações de alto fluxo de dados. Ela combina, ao mesmo 
tempo, a funcionalidade de uma rede de dispositivos simples (entrada/saída) e o alto desempenho 
para os controladores. A figura 14 apresenta a aplicação conjunta das redes DeviceNet e ControlNet. 
 
 
 
Figura 14 – Aplicação conjunta das redes ControlNet e DeviceNet 
13 
 
 
 
O Profibus (Process Field Bus) é um padrão aberto de rede de campo, criado por um grupo de 
empresas alemãs para atender inicialmente o segmento de manufatura, estendendo-se 
posteriormente para a automação de processos. Seus padrões são estabelecidos por normas EN e 
segue as especificações do modelo de camadas OSI. Apresenta três classes distintas de rede: DP - 
Periferia Descentralizada, PA - Automação de Processos e FMS - Especificação de Mensagens 
Fieldbus (atualmente substituída pela rede ProfiNet), como mostra a figura 15. 
 
 
 
Figura 15 – Aplicação da rede Profibus 
 
 
 
O Fieldbus é um padrão aberto de rede de campo, criado por uma organização sem fins lucrativos 
(Foundation Fieldbus), liderada por empresas norte-americanas. Consiste em um sistema da 
comunicação totalmente digital, em série e bidirecional dedicado à automação de processos e 
instrumentação industrial. Seus padrões são estabelecidos por normas IEC e segue as especificações 
do modelo de camadas OSI. Apresenta três classes distintas de rede: H1 – Baixa Velocidade, H2 – 
Alta Velocidade e HSE – Ethernet de Alta Velocidade. Um exemplo de aplicação da rede Fieldbus 
é apresentado na figura 16. 
 
 
 
Figura 16 – Aplicação da rede Fieldbus 
14 
 
Contar com várias opções de escolha pode interessante. Entretanto, no caso das redes de campo, o 
excesso de alternativas e a indefinição quanto ao melhor padrão, ocasionou dúvidas nos usuários 
finais, que não foram capazes de definir quando usar, como usar e porque usar uma tecnologia. 
Diante de tal cenário, diversos fabricantes do setor de automação decidiram investir em pesquisas 
para o desenvolvimento de um padrão universal. O padrão Ethernet foi escolhido como plataforma, 
por ser o mais popular e já utilizado nas demais camadas do ambiente industrial e empresarial, 
como descrito a seguir: 
 
 
 
Ethernet é um padrão aberto de rede criado pela Xerox para, inicialmente, atender as necessidades 
de interligação de equipamentos em escritórios. Entretanto, devido ao sucesso do padrão, houve 
uma evolução significativa de sua utilização bem como de seus padrões de hardware, topologia e 
velocidade. 
 
Como os equipamentos de escritório não atendiam as necessidades das redes de maior porte, houve 
uma evolução significativa na tecnologia dos dispositivos repetidores e distribuidores (hubs, 
switches, bridges e routers) que passaram a utilizar softwares de gerenciamento de rede. O uso 
destes dispositivos microprocessados, com capacidade de realizar a comutação de mensagens, 
aliados ao modo de comunicação full duplex em substituição half duplex, promoveram ganhos 
significativos de desempenho na comunicação. Por sua vez, a velocidade inicial de 2,94 Mbps 
passou para 10 Mbps, em seguida para 100 Mbps e 1 Gbps. 
 
Entretanto, a rede Ethernet apresenta limitações para utilização no chão de fábrica. O problema 
fundamental em se aplicar a Ethernet como rede de campo industrial está no mecanismo CSMA/CD 
(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), através do qual a Ethernet define o 
compartilhamento do meio físico e corrige erros de colisão dos dados. Este mecanismo é 
fundamentalmente não-determinístico, o que pode ser um empecilho para aplicações em tempo real. 
Outras limitaçõesainda podem ser relacionadas à robutez e configuração do hardware, e também às 
topologias disponíveis. 
 
Dessa forma, diversas empresas uniram-se para trabalhar no sentido de superar as limitações da 
Ethernet convencional e evoluir para um padrão industrial, a Ethernet Industrial. 
 
O determinismo na entrega de mensagens em uma rede de comunicação é dependente de um 
conjunto de fatores que tornam o fluxo de dados gerenciável e programável. Fatores como 
velocidade de comunicação, topologia da rede, domínios de colisão, conexões redundantes e 
qualidade de serviço são capazes de qualificar a Ethernet como determinística, desde que haja 
garantia de atendimento dos tempos de resposta especificados para cada aplicação. Na busca do 
determinismo, a Ethernet Industrial pretende utilizar a velocidade de 10 Gbs, capaz de transmitir 
frames de 1518 bytes a 1,2 µs. A redução dos tempos de transmissão significa, para o determinismo, 
que toda a comunicação está acontecendo de forma mais rápida. Qualquer tempo de espera por 
dados de outro dispositivo torna-se insignificante. 
 
Entretanto, o aumento da velocidade aumenta também a probabilidade de ocorrerem colisões. Uma 
forma de minimizar esse problema é a substituição do modo de operação compartilhado (utilização 
de hubs) pelo modo chaveado (utilização de switches). Neste modo de operação, a taxa de 
transferência de dados é duas vezes maior devido à possibilidade de enviar e receber dados 
simultaneamente (full duplex). Outro mecanismo que visa aumentar o desempenho da rede Ethernet 
15 
 
Industrial é permitir os equipamentos definir a prioridade das mensagens trafegadas, garantindo 
assim o recebimento de dados de modo determinístico. 
 
Para suportar a agressividade do ambiente industrial, fabricantes desse segmento desenvolveram 
equipamentos específicos, com configurações adequadas às aplicações. As figuras seguintes 
apresentam equipamentos no padrão Ethernet Industrial. 
 
 
 
Figura 17 – Hubs, Switches, Bridges e Routers para Ethernet Industrial 
 
 
 
Figura 18 – Conectores padrão Ethernet Industrial 
 
 
 
Figura 19 – Interfaces óticas padrão Ethernet Industrial 
 
Um problema fundamental da rede Ethernet convencional é o suporte à redundância. Algumas 
soluções proprietárias surgiram nas próprias empresas usuárias, porém com utilização restrita. As 
topologias convencionais evoluíram da configuração do tipo barra (ligação dos repetidores em 
sequencia) para estrela (centralização da distribuição de informações), como mostra a figura 20. 
Todavia, para atender as exigências de disponibilidade das aplicações industriais foram 
desenvolvidos dispositivos de rede inteligentes para a construção de anéis redundantes com 
switches óticos ligados sequencialmente, como mostra a figura 21. 
 
Um recurso interessante que pode agregar flexibilidade às aplicações industriais é a possibilidade de 
comunicação sem fio (wireless). É uma solução prática, de fácil instalação e configuração, e custo 
relativamente baixo. Entretanto, a solução sem fio é recomendada sem restrições apenas para 
aplicações não-críticas. Em ambientes industriais, sujeitos às interferências eletromagnéticas 
causadas por equipamentos e rádio comunicadores, a solução sem fio não é totalmente segura. Ela 
pode utilizada em situações em que é necessário comunicar dispositivos remotos ou equipamentos 
móveis. Mesmo assim, é importante verificar se a área não está sujeita a interferências indesejadas 
que possam causar perturbação no processo, como ilustra a figura 22. 
16 
 
 
(a) (b) 
 
Figura 20 – Topologias de rede (a) Barra (b) Estrela 
 
 
 
 
(a) (b) 
 
Figura 21 – Topologias de rede em anel redundante (a) Simples (b) Duplo 
 
 
 
Figura 22 – Aplicação da rede Ethernet Industrial sem fio 
 
Superadas as limitações da rede Ethernet para o ambiente industrial, ela será instituída como o 
padrão de rede para todos os níveis institucionais, interligando desde o chão de fábrica até os níveis 
corporativos. 
 
Links associados: 
 
www.smar.com/ 
www.schneider.ind.br/ 
www.moeller.com.br/ 
17 
 
www.phoenixcontact.com.br 
www.lonmark.org/ 
www.rockwell.com.br/ 
www.controlnet.org/ 
www.odva.org/ 
www.profibus.org/ 
www.fieldbus.org/ 
www.iebmedia.com/ 
www.hirschmann.com 
2.1.2. Sistemas de Controle 
Os sistemas de controle são constituídos, essencialmente, por controladores programáveis e 
“dispositivos inteligentes”. Entende-se por “dispositivos inteligentes”, os equipamentos capazes de 
desempenhar tarefas importantes para o processo, através da utilização de microprocessadores. 
Dentre os “dispositivos inteligentes” mais utilizados em plantas industriais podem ser destacados os 
relés microprocessados, que realizam o gerenciamento de motores (controle, proteção e 
diagnósticos) de forma flexível e modular, em conjunto com os controladores programáveis. Desta 
forma, parte da programação que normalmente é realizada nos controladores pode ser 
implementada nos relés, aliviando a carga de processamento nas CPU. Uma ilustração de um relé 
microprocessado é mostrada na figura 23. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 23 – Relé microprocessado 
 
Os controladores programáveis, por sua vez, são computadores dedicados que executam diversas 
tarefas em tempos da ordem de milisegundos. Apresentam configurações compactas, com limitada 
capacidade de expansão, ou modulares, que podem ser especificados de modo a atender as 
necessidades do processo a ser controlado. A figura 24 ilustra as duas modalidades. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(a) (b) 
 
Figura 24 – Modelos de controladores programáveis (a) Compacto (b) Modulares 
 
As configurações modulares são normalmente instaladas em painéis, que devem obedecer a 
requisitos normativos de construção. Estes requisitos levam em consideração, fundamentalmente, o 
ambiente de instalação e as condições de operação. Um exemplo de painel é mostrado na figura 25. 
 
 
18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 25 – Painel para controlador programável 
 
Sistemas de controle de médio e grande porte utilizam arquiteturas distribuídas, como exemplifica a 
figura 26. Nesta arquitetura a unidade principal (CPU) é instalada próximo à sala de operação. Na 
CPU é processada toda a lógica de controle, sequenciamento e intertravamento do processo. 
Através de uma rede de comunicação, a CPU é interligada a várias unidades terminais remotas 
(RTU). As RTU não possuem CPU e são instaladas em salas elétricas próximas às áreas do 
processo, a fim de facilitar as conexões dos instrumentos de campo. Caso uma RTU esteja a uma 
distância muito grande, a ponto de comprometer os requisitos de processamento em tempo real para 
controle e segurança, é recomendado instalar uma CPU para processamento local. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 26 – Arquitetura distribuída de controladores 
 
 
 
 
 
Unidade Principal com: 
- CPU 
- Cartão de Rede 
- Acessórios 
Sala de Operação 
Unidade Remota com: 
- Cartão de Rede 
- Cartões de Entrada/Saída 
Sala Elétrica Área X 
Unidade Remota com: 
- CPU 
- Cartão de Rede 
- Cartões de Entrada/Saída 
Sala Elétrica Área Y 
Rede de Controle 
CHÃO-DE-FÁBRICA 
CHÃO-DE-FÁBRICA 
 
19 
 
Coexistem no mercado, três soluções de sistemas de controle, baseadas nas seguintes tecnologias: 
� CLP (Controlador Lógico Programável) + interface gráfica SCADA (Sistema de Supervisão 
e Aquisição de Dados); 
� SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído);� Sistema híbrido. 
 
O CLP teve suas origens na indústria automobilística (manufatura) e é indicado para processos com 
predominância de variáveis discretas. Está presente nos segmentos industriais de mineração, 
alimentício, têxtil, cimento, energia, etc. Abaixo, seguem ilustrações de equipamentos de CLP. 
 
 
Figura 27 – Equipamentos de CLP 
 
O SDCD teve suas origens na indústria petroquímica (transformação) e é indicado para processos 
com predominância de variáveis analógicas. Está presente também no segmento de papel e celulose, 
cujo produto apresenta alto valor agregado. A figura 28 ilustra os equipamentos de SDCD. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 28 – Equipamentos de SDCD 
 
Entretanto, nem todos os processos apresentam predominância explícita de variáveis discretas ou 
analógicas, como por exemplo, siderúrgico, químico, metalúrgico. Para atender estes segmentos, os 
fabricantes de SDCD desenvolveram os chamados sistemas híbridos, que agregam as 
potencialidades de ambas as tecnologias, CLP e SDCD, em um só produto. A figura 29 ilustra os 
equipamentos de sistemas híbridos. 
 
 
 
20 
 
 
 
Figura 29 – Equipamentos de Sistemas Híbridos 
 
Dessa forma, com base no critério de dominância de variáveis, é possível estabelecer a relação: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 30 – Processos versus tecnologias 
 
Na prática, grande parte dos segmentos que poderiam utilizar os Sistemas Híbridos não o faz, 
devido ainda a seu alto custo, dando preferência ao CLP e agregando, quando necessário, sistemas 
de otimização tradicionais. 
 
A seguir, são apresentadas as principais características das três tecnologias, que comumente estão 
presentes nos produtos de maior penetração no mercado. Eventualmente poderão ser notados alguns 
desvios com relação a produtos existentes. 
 
CLP + SCADA SDCD Sistema Híbrido 
Fornecimento por projeto de 
integração de hardware e 
software: CPU e módulos de 
CLP, estações de engenharia e 
operação, redes de comunicação, 
softwares, engenharia básica e 
detalhada, configuração e 
integração. 
Fornecimento por projeto de 
integração de hardware e 
software: CPU e módulos de 
SDCD, estações de engenharia e 
operação, redes de comunicação, 
softwares, engenharia básica e 
detalhada, configuração e 
integração. 
Fornecimento por projeto de 
integração de hardware e software: 
CPU e módulos de CLP e SDCD, 
estações de engenharia e operação, 
redes de comunicação, softwares, 
engenharia básica e detalhada, 
configuração e integração. 
Tecnologia aberta atendendo os padrões de mercado com liberdade de 
escolha de fornecedores. 
Hardware e software padrão de mercado permitindo agilidade de 
atualização e incorporação de novos dispositivos. 
Predominância de Variáveis 
 
 
Analógicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Discretas 
Tecnologias 
SDCD Sistema Híbrido CLP 
21 
 
CLP + SCADA SDCD Sistema Híbrido 
CPU e remotas de CLP 
distribuídas pelas áreas do 
processo para atender variáveis 
discretas e analógicas. 
CPU e remotas de SDCD 
distribuídas pelas áreas do 
processo para atender variáveis 
discretas e analógicas. 
CPU e remotas de CLP para 
atender variáveis discretas e CPU e 
remotas de SDCD para atender 
variáveis analógicas. 
Possibilidade de redundância com duplicação de CPU, fontes e cartões de 
entradas e saídas 
Evolução, migração e/ou 
adaptação para a plataforma 
Windows NT tendo sido 
originalmente concebidos para 
sistemas como DOS, Windows, 
OS2, etc. 
Alguns produtos ainda utilizam a 
plataforma VMS, UNIX e outras, 
que não se consolidaram como 
tendência no mercado mundial. A 
maioria dos sistemas já está 
adotando a plataforma NT. 
Utilização da plataforma Windows 
NT como ambiente nativo 
empregando todos os recursos e 
tendências recentes em termos de 
aplicativos, arquiteturas, padrões 
de comunicação, redes, drivers, 
interfaces, etc. 
Alta eficiência no tratamento de 
variáveis discretas com funções 
dedicadas à manipulação dessas 
variáveis. Crescente melhoria 
no tratamento de variáveis 
analógicas. 
Alta eficiência no tratamento de 
variáveis analógicas com funções 
dedicadas à manipulação dessas 
variáveis. Crescente melhoria no 
tratamento de variáveis discretas. 
Alta eficiência no tratamento de 
variáveis analógicas e discretas 
com funções dedicadas à 
manipulação de ambas as 
variáveis. 
Requer maior esforço de 
configuração e manutenção, 
sendo geralmente necessário, 
um profissional para realizar a 
programação do nível de 
controle e outro para configurar 
o sistema de supervisão. 
Redução do esforço de 
configuração sendo que um único 
profissional pode realizar a 
programação do nível de controle 
e configurar a supervisão. 
Redução do esforço de 
configuração sendo que um único 
profissional pode realizar a 
programação do nível de controle 
e configurar a supervisão. 
Bases de Dados de Tempo Real 
no nível de supervisão e dos 
controladores, o que dificulta a 
construção e manutenção da 
consistência e da confiabilidade 
dos dados cadastrados. 
Bases de Dados de Tempo Real 
localizadas no nível dos 
controladores, o que facilita a 
construção e manutenção da 
consistência e da confiabilidade 
dos dados cadastrados. 
Bases de Dados de Tempo Real 
localizadas no nível dos 
controladores, o que facilita a 
construção e manutenção da 
consistência e da confiabilidade 
dos dados cadastrados. 
Capacidade de gerenciar Bases 
de Dados de Tempo Real com 
aproximadamente 15.000 
pontos de I/O sem 
comprometimento de 
performance. (*) 
Capacidade de gerenciar Bases 
de Dados de Tempo Real com 
aproximadamente 50.000 pontos 
de I/O sem comprometimento de 
performance. (*) 
Capacidade de gerenciar grandes 
Bases de Dados de Tempo Real 
com aproximadamente 50.000 
pontos de I/O sem 
comprometimento de performance. 
(*) 
Execução da lógica de processo, 
intertravamentos, controle 
convencional no PLC. 
Execução da lógica de processo, 
intertravamentos, controle 
convencional e controle 
avançado no SDCD. 
Execução da lógica de processo e 
intertravamentos nos CLP e 
execução das estratégias de 
controle convencional e avançado 
no SDCD. 
(*) Estes valores podem variar em função do hardware e software utilizado. 
 
Conforme mencionado anteriormente, a maioria dos segmentos da indústria utiliza os CLP devido a 
seu baixo custo, bom desempenho, alta disponibilidade e confiabilidade. Mesmo as empresas que 
Dessa forma, é o equipamento estudado na maioria das instituições de ensino, uma vez que os 
alunos terão maiores chances de trabalhar com ele em sua vida profissional. Além dos aspectos 
22 
 
tratados acima, é necessário destacar a norma IEC 61131-3, que trata da programação de 
controladores industriais. A norma apresenta cinco divisões, listadas a seguir: 
 
1. Definições e Visão Geral 
a. Definições e glossário de termos utilizados na norma 
b. Lista de normas IEC correlatas / referenciadas 
c. Características principais de controladores programáveis 
 
2. Hardware 
a. Requisitos elétricos, mecânicos e funcionais de Controladores Programáveis e 
periféricos associados 
b. Condições de serviços, armazenagem e transporte 
c. Informações a serem fornecidas pelo fabricante 
d. Métodos e procedimentos de testes para verificação de conformidade de 
Controladores Programáveis e periféricos associados 
 
3. Linguagens de Programação 
a. Modelo de software de comunicação e programação 
b. Definição de 5 linguagens de programação interrelacionadas 
c. Sintaxe e Semântica de duas linguagens textuais e duas gráficas: Lista de Instruções 
(Instruction List - IL), Texto Estruturado (Structured Text - ST), Diagrama de 
Contatos (Ladder Diagram - LD) e Diagrama de Blocos Funcionais (FunctionBlock 
Diagram - FBD) 
d. Diagrama de Funções Sequenciais (Function Chart - SFC) para estruturação de 
programas 
 
4. Orientação ao Usuário 
a. Utilização de outras divisões da norma do controlador programável 
b. Especificação de requisitos para aplicações 
c. Seleção e implementação de sistemas 
 
5. Comunicação 
a. Baseada no MMS (Manufacturing Message Specifications) 
 
A divisão 3 da norma é de interesse imediato do usuário de CLP, pois após a especificação do 
hardware adequado para a solução da automação, é necessário realizar a programação das 
estratégias de controle e operação. O programador tem 5 linguagens (ver figura 31) disponíveis e 
poderá utilizar cada uma de acordo com as suas características. Apesar disso, a linguagem mais 
utilizada é a de Diagrama de Contatos, por ser mais compreendida pelos usuários finais, que 
normalmente possuem formação técnica em eletricidade. 
 
 
 
Figura 31 – Linguagens de Programação de controladores industriais 
 
23 
 
Links associados: 
 
www.siemens.com.br/ 
www.schneider-eletric.com.br/ 
www.br.rockwellautomation.com.br/ 
www.gefanucautomation.com/ 
www.altus.com.br/ 
www.invensys.com.br/ 
www.yokogawa.com.br 
www.abb.com.br/ 
www.emersonprocess.com/ 
2.1.3. Sistemas de Supervisão 
Os sistemas de supervisão são responsáveis por desempenhar a interface gráfica entre usuário e 
processo. Essa interface pode ser bastante simples, como uma botoeira, um pouco mais elaborada 
como as interfaces humano máquina (IHM) ou complexa como os sistemas de supervisão. A figura 
32 mostra tais modalidades. 
 
 
(a) (b) 
 
 
 
 (c) 
 
Figura 32 – Interfaces com o usuário: (a) Botoeiras (b) IHM (c) Tela de um Sistema de Supervisão 
24 
 
Os dispositivos mais simples, como as botoeiras, são limitados a indicar o estado de equipamentos e 
possibilitar comandos básicos. 
 
As IHM apresentam recursos mais elaborados e permitem a implementação de lógicas de controle, 
segurança e operação. Dispõem de um hardware resistente ao ambiente industrial e são utilizadas 
em situações em que o usuário deve ter visão do processo ou máquina em que está trabalhando, 
como ilustra a figura 33. 
 
 
 
Figura 33 – IHM para operação local 
 
Os sistemas de supervisão, também chamados sistemas “supervisórios” ou sistemas SCADA 
(Supervision Control and Data Acquisition) são sistemas completos de supervisão que utilizam 
computadores e softwares gráficos para representar a dinâmica do processo. Estão presentes nas 
salas de operações de plantas industriais e são utilizados para supervisão e operação remota, como 
mostra a figura 34. Apesar de permitir a implementação de aplicativos de controle, não é indicado 
realizá-la nessa camada devido à sua menor confiabilidade e disponibilidade quando comparada às 
camadas de controle e instrumentação. 
 
 
 
Figura 34 – Salas de operações de uma planta industrial 
 
Os sistemas SCADA possuem diversas funcionalidades, esquematizadas na figura 35. 
 
Abaixo, as funcionalidades dos sistemas de supervisão são descritas brevemente. Elas podem variar 
na forma de apresentação e configuração, de acordo com o fabricante, sendo mais, ou menos 
amigável, e consequentemente menos, ou mais aberta. Em geral, a facilidade de configuração da 
tarefa é inversamente proporcional à sua abertura. 
25 
 
 
 
Figura 35 – Funcionalidades de um sistema de supervisão 
 
Driver de Comunicação 
 
O termo driver é utilizado para denominar a interface de comunicação entre as estações de operação 
e os controladores, cuja configuração é ilustrada na figura 36. A quantidade de drivers suportada 
por cada software de supervisão difere de acordo com o fabricante. A priori, é possível realizar a 
comunicação de uma estação de operação com mais de um tipo de controlador. Ao configurar o 
driver de comunicação, deve ser observada a distribuição dos dados na base de dados em tempo real 
do controlador, para adequar a periodicidade de leitura à característica temporal dos grupos de 
variáveis. As leituras podem ser realizadas por tempo ou por exceção. Uma configuração adequada 
do driver pode resultar em ganhos significativos de tempo na comunicação. 
 
 
 
Figura 36 – Configuração do driver de comunicação 
 
A comunicação entre equipamentos e sistemas, no chão de fábrica, não é tarefa simples. Fabricantes 
diferentes, apesar de adotar o padrão Ethernet para comunicação, não disponibilizam funções que 
permitem o intercâmbio de dados, diretamente entre equipamentos. Essa limitação pode ser 
superada a partir da utilização de drivers que utilizam o protocolo de comunicação OPC, 
apresentado em 2.1.3.1. 
26 
 
Base de dados em Tempo Real 
 
A Base de Dados em Tempo Real (BDTR) é o repositório de dados do sistema de supervisão, 
atualizado em tempo real e alocado em memória RAM. A BDTR pode conter dados lidos 
diretamente do processo, pelo driver de comunicação, dados de entrada do operador e dados 
internos para armazenamento de operações realizadas. Mesmo suportando grandes quantidades de 
dados, é interessante priorizar as variáveis de processo, ou seja, as variáveis que demandam 
atualização em tempo real. 
 
Para o cadastramento dos dados na BDTR, deve ser realizado um levantamento de todas as 
variáveis envolvidas na tarefa de supervisão e controle, suas características, atributos e 
propriedades. 
 
Para cada variável, devem ser definidos: 
- o nome da variável (TAG); 
- a descrição da variável; 
- tipo da variável; 
- o endereço; 
- a periodicidade de atualização; 
- a amplitude de escala; 
- a unidade de engenharia; 
- o fator de conversão ou correção; 
- os valores de limites operacionais; 
- o valor da zona morta; 
- outros. 
 
A figura 37 ilustra a tarefa de cadastramento de dados em um software orientado a objeto. 
 
 
 
Figura 37 – Cadastramento de variáveis na Base de Dados em Tempo Real 
 
27 
 
Interface gráfica 
 
Os sistemas de supervisão possuem ambientes de desenvolvimento de telas gráficas que permitem 
construir a interface do processo com o usuário, como mostra a figura 38. 
 
 
 
Figura 38 – Ambiente do editor gráfico 
 
As interfaces podem ser divididas em: 
- Telas de sinóticos, contendo a visão geral do processo (ver figura 32c); 
- Janelas de operação específicas por equipamento ou funcionalidade, como ilustra a figura 39; 
- Telas de utilidades para alarmes, relatórios, diagnósticos, gráficos, etc. (ver figuras abaixo). 
 
 
 
Figura 39 – Janela para sintonia de controladores 
28 
 
A configuração das telas do sistema deve atender a alguns princípios de ergonomia, como a cor de 
fundo, que deve ser selecionada de modo a não fatigar o usuário que passará horas diante do 
monitor. Outro ponto a ser observado é o emprego de cores muito claras desgastam com maior 
rapidez a tela do monitor. 
 
Os desenhos dos objetos devem, sempre que possível, seguir um padrão. Desta forma, em qualquer 
área atendida pelo supervisório, equipamentos da mesma espécie são representados pelo mesmo 
símbolo. Os softwares de configuração de sistemas supervisórios geralmente possuem bibliotecas 
de objetos que podem ser exploradas, como mostra a figura 40. 
 
 
 
Figura 40 – Biblioteca de objetos 
 
A alocação dos objetos pela área útil da tela deve ser distribuída, evitando a concentração em 
determinadas áreas. Telas excessivamente carregadas, com objetos e textos, podem dificultar a 
compreensão das informações por parte do usuário, além de provocar atrasos na atualização das 
informações da tela. 
 
Os recursos gráficos do software devem ser explorados ao máximo. São eles: cópia, duplicação, 
eliminação, seleção de objetos, seleção de cores, facilidades para confecção de textos e figuras, 
recursos de ampliação, grid, alinhamento de objetos,recursos de multimídia, etc. 
 
Alarmes 
 
A tarefa de Alarme é responsável pela sinalização de ocorrências e defeitos nos equipamentos. 
 
O texto do alarme deve conter informações essenciais, como por exemplo: 
- data da ocorrência (dia-mês-ano); 
- horário da ocorrência (hora:minuto:segundo); 
- tag do equipamento; 
- valor da variável excedida; 
- descrição da ocorrência; 
- endereço ou referência para localização do defeito; 
- indicação de reconhecimento do alarme. 
29 
 
Cada tela deve conter, no rodapé ou cabeçalho, uma faixa destinada aos alarmes correntes, 
denominada banner, como ilustra a figura 41. 
 
 
 
Figura 41 – Banner com alarmes correntes 
 
Deve ser construída também, uma tela destinada aos alarmes ativos e outra aos alarmes históricos, 
como mostra a figura 42. 
 
 
 
Figura 42 – Tela de alarmes 
 
A tela de alarmes ativos deve conter todos os alarmes do sistema durante um período definido. Os 
alarmes devem ser diferenciados por cores, modo piscante e emissão sonora (definidos no padrão), 
para facilitar a identificação do defeito ou ocorrência. O conteúdo desta tela deve ser configurável, 
com a possibilidade de separação dos alarmes por classes, categorias ou outras chaves de seleção. 
Deve também apresentar recursos para paginação, seleção, reconhecimento e eliminação de 
alarmes, direcionamento para impressora ou arquivo, habilitação/desabilitação de alarmes sonoros. 
 
A tela de histórico de alarmes deve possibilitar o resgate dos alarmes ocorridos, a partir da data 
corrente até uma determinada data. O conteúdo desta tela também deverá ser configurável, com a 
possibilidade de separação dos alarmes. Deve também apresentar recursos para paginação, seleção e 
eliminação de alarmes, direcionamento para impressora ou arquivo. 
 
 
30 
 
Relatórios 
 
Os relatórios do sistema devem ter seu conteúdo e formatação definidos previamente à 
configuração, como exemplifica a figura 43. A tela de relatórios deverá apresentar a relação de 
relatórios emitidos pelo sistema e botões para comandar geração destes. 
 
 
 
Figura 43 – Exemplo de relatório 
 
É desejável que o usuário possa visualizar o conteúdo do relatório antes de solicitar a impressão, 
bem como realizar alterações e adicionar comentários. Deve ser prevista ainda, a possibilidade de 
direcionamento do conteúdo do relatório para arquivos. 
 
Os constantes insucessos nas implementações de relatórios em sistemas de supervisão, mostraram 
que este não é o ambiente adequado para suportar tal funcionalidade. É interessante contar com um 
computador à parte, no qual deve ser instalado um banco de dados. O banco de dados será o 
responsável por armazenar e organizar os dados, aliviando a base de dados em tempo real do 
sistema de supervisão. Um software específico deverá ser utilizado para a elaboração dos relatórios. 
 
Tendência 
 
Os gráficos de tendência apresentam o comportamento dinâmico de variáveis em períodos definidos 
pelo usuário, como mostra a figura 44. 
 
 
 
Figura 44 – Tela de tendências 
 
Os gráficos devem possibilitar a seleção das variáveis apresentadas, seleção da cor da pena, seleção 
do período e escala de apresentação, bem como recursos de deslocamento no tempo, ampliação, 
congelamento, barra de valores instantâneos, etc. 
31 
 
Receitas 
 
Receita é um conjunto de parâmetros pré-definidos do sistema para ser enviado ao CLP. Esta tarefa 
é de grande utilidade em processos em batelada (lotes de produção). 
 
A tarefa deve ser configurada de forma a possibilitar o envio da receita ao CLP sem interrupção da 
operação, modificar parâmetros durante a operação e resgatar o conjunto de parâmetros modificado 
como uma nova receita. A figura 45 ilustra a tarefa de receitas. 
 
 
 
Figura 45 – Tela de receitas 
 
Segurança 
 
Deve ser estabelecida uma estratégia de segurança operativa implementada através de senhas com 2 
(dois) níveis de restrição: permissão de acesso do usuário somente às áreas permitidas, e acesso do 
usuário somente aos comandos permitidos. Uma tela de login é mostrada na figura 46. 
 
 
 
Figura 46 – Tela de login 
2.1.3.1. Protocolo de Comunicação OPC 
Reprisando os argumentos apresentados anteriormente, a comunicação entre equipamentos e 
sistemas de fabricantes diferentes, apesar de adotar o padrão Ethernet para comunicação, não é 
possível de forma direta. Dessa maneira, a plena comunicação somente é alcançada quando 
utilizados equipamentos e sistemas de mesmo fabricante, como ilustra a figura 47. 
 
Na configuração apresentada na figura, os CLP podem intercambiar dados entre si e com os 
sistemas de supervisão. Caso um dos CLP fosse de marca diferente, a comunicação entre eles não 
seria possível. 
32 
 
 
 
Figura 47 – Configuração com equipamentos de mesmo fabricante 
 
Para superar essa limitação, um grupo de empresas liderado pela liderado pela Microsoft, criou uma 
fundação, denominada OPC Foundation, para trabalhar em um protocolo único de comunicação, o 
OLE for Process Control (OPC). As especificações do protocolo OPC, bem com as especificações 
para a construção de drivers e aplicativos estão disponíveis no site da fundação. 
 
O protocolo OPC é uma evolução do Object Linking and Embedding (OLE) para atender os 
requisitos da modalidade industrial. Ele estabelece a figura de um servidor, com o qual qualquer 
cliente OPC pode trocar dados, como mostra o esquema da figura 48. 
 
 
 
Figura 48 – Relação servidor/cliente no padrão OPC 
 
Sendo assim, equipamentos de marcas diferentes, compatíveis ao padrão OPC, podem numa 
configuração servidor/cliente, intercambiar dados entre si, como ilustra a figura 49. 
 
 
Figura 49 – Configuração com equipamentos de fabricantes diferentes utilizando OPC 
33 
 
Além da funcionalidade fundamental de prover uma Base de Dados em Tempo Real (BDTR), o 
servidor OPC ainda pode disponibilizar dados sobre alarmes e eventos (OPC Alarms and Events 
Specification), dados históricos (OPC Historical Data Access Specification), dados de processos em 
batelada (OPC Batch Specification), entre outros. 
 
A organização dos dados no servidor segue uma estrutura de grupos, como mostra a figura 50. Cada 
grupo de dados pode ter características diferentes, como por exemplo, a periodicidade de 
atualização. Um grupo pode ser ativado ou desativado a qualquer momento. Os aplicativos de telas 
gráficas, receitas, relatórios, etc., podem usar um ou mais grupos de dados. 
 
 
 
Figura 50 – Organização dos dados no servidor OPC 
 
Uma forma de organizar os dados no servidor OPC é mostrada na figura 51. É criada uma estrutura 
de diretório (pasta) para armazenar dados de todos os equipamentos, no caso, controladores 
programáveis. Sob essa estrutura, são criadas subpastas referentes às CPU dos controladores. Sob 
cada CPU, são criadas pastas referentes aos grupos de variáveis da base de dados do controlador. 
Finalmente, em cada pasta, armazenadas as variáveis do processo. Cada variável é um objeto OPC 
que proporciona uma conexão com uma entrada física de dados. A variável fornece ao cliente OPC 
informação de: valor, time stamp, qualidade do dado e tipo de dado. É possível definir um vetor de 
objetos como uma única variável. 
 
 
 
Figura 51 – Exemplo da organização dos dados no servidor OPC 
 
Links associados: 
 
www.siemens.com.br/ 
www.schneider-eletric.com.br/ 
www.br.rockwellautomation.com.br/ 
www.gefanucautomation.com/ 
www.invensys.com.br/ 
www.abb.com.br/ 
www.opcfoundation.org/ 
 
34 
 
2.1.4. Sistemas de Otimização 
O conceito de otimização está relacionado à melhoria de índices de uma planta industrial, a partir da 
modernização dos recursos instalados, adoção de estratégias de controle avançado e de mudanças de 
caráter operacional. A utilizaçãodas técnicas de otimização tem se mostrado uma alternativa muito 
interessante para ultrapassar os limites usualmente alcançados somente com a automação dos 
processos, como ilustra a figura 52. 
 
 
 
Figura 52 – Benefícios da automação e da otimização 
 
Dessa forma, a otimização de um processo passa pela identificação dos índices de desempenho e 
das técnicas que permitem maximizá-los ou minimizá-los. Entretanto, alguns índices podem ser 
concorrentes em determinadas situações, como por exemplo, “redução de custos” versus “aumento 
da quantidade produzida”. Cabe então, às estratégias de otimização, conciliar e indicar/decidir, a 
cada momento, qual a melhor alternativa. 
 
Antes de apresentar algumas das técnicas de otimização, é importante entender como funciona um 
sistema de otimização, independente da plataforma utilizada: CLP+SCADA+Otimização, SDCD ou 
Híbrido. O sistema de otimização opera em conjunto com o sistema de automação tradicional, no 
modo definido pelo usuário (Desativado ou Ativado, com ou sem poder de decisão), como mostra a 
figura 53. 
 
Em modo desativado, os set-points do processo devem ser definidos pelo operador, que possui em 
sua mente as regras e estratégias para atender as metas e condições estabelecidas pela produção. 
Ocorre que, na maioria das vezes, estes set-points permanecem fixos ou sofrem poucas alterações 
ao longo do turno de serviço do operador. Sem entrar no mérito da questão, é possível imaginar que 
devem haver outras combinações de set-points, além das usadas pelo operador, que proporcionam 
melhor desempenho. 
 
Quando o sistema de otimização é ativado, os set-points do processo passam a ser calculados por 
ele. O sistema de otimização busca, a todo instante, a melhor combinação de set-points a fim de 
obter os melhores rendimentos para o processo. O operador então deve decidir em adotar ou não as 
sugestões apresentadas pelo sistema. Pode ainda, atribuir autonomia ao sistema para tomar decisões 
sem a sua autorização. 
 
Sistemas de otimização podem utilizar diversas tecnologias, das quais podemos relacionar as mais 
utilizadas: 
− Modelagem Matemática; 
− Inteligência Artificial; 
− Controle Avançado. 
 
35 
 
 
 (a) (b) 
 
 
 (c) 
 
Figura 53 – Modos de operação de um sistema de otimização (a) Desativado (b) Ativado sem poder 
de decisão (c) Ativado com poder de decisão 
2.1.4.1. Modelagem Matemática 
Um modelo matemático representa a relação matemática entre variáveis de entrada e saída de um 
processo real. São várias as possibilidade de representação, como por exemplo: 
− Equações diferenciais; 
− Diagramas de blocos; 
− Diagramas de fluxo de sinais; 
− Funções de transferência; 
− Equações de estado; 
− Modelos autoregressivos; 
− Etc. 
 
Um bom modelo permite a realização de simulações computacionais a fim de verificar o 
comportamento do processo para entradas específicas, sem ter que necessariamente, submeter o 
processo real a tais circunstâncias. Permitem também a estimação de variáveis do processo para a 
elaboração de estratégias de controle e para a implementação de sensores virtuais (soft sensors). 
A denominação soft sensor é utilizada para sensores baseados em software. O soft sensor é uma 
implementação computacional que funciona como um back-up virtual de um sensor real, sendo 
economicamente mais interessante que a instalação de sensores reservas ou redundantes. A 
utilização destes sensores pode ser uma boa alternativa para minimizar os problemas citados em 
relação à instrumentação, mesmo nos casos em que a taxa de amostragem não é adequada. Em 
geral, os soft sensors fornecem uma estimativa das variáveis usando um modelo que relaciona a 
variável de interesse com outras medidas correlacionadas a ela. A figura 54 mostra uma 
implementação genérica de um soft sensor, que utiliza um modelo com as medidas correlatas 
secundárias como entrada, em substituição a um sensor real no momento de falha. 
36 
 
 
 
Figura 54 – Aplicação de um sensor virtual (soft sensor) 
2.1.4.2. Controle Avançado 
As técnicas de Controle Avançado consistem em estratégias de controle elaboradas com base em 
algoritmos avançados do tipo multivariável, adaptativo e preditivo. 
 
A estratégia de controle multivariável contrasta com o controle convencional no sentido de que a 
primeira é aplicável a sistemas com entradas e saídas múltiplas, lineares ou não-lineares, variantes 
ou invariantes no tempo, enquanto a última é aplicável apenas aos sistemas monovariáveis (uma 
única entrada e uma única saída), lineares e invariantes no tempo. Além disso, a estratégia de 
controle multivariável é uma abordagem centrada essencialmente no domínio do tempo, enquanto a 
o controle convencional adota um enfoque no domínio de frequência. A figura 55 apresenta os 
sistemas mono e multivariáveis. 
 
 
 
 
(a) 
 
 
 
 
 . 
 
 
(b) 
 
Figura 55 – Modelos (a) Monovariáveis e (b) Multivariáveis 
 
Em determinados sistemas de controle, alguns parâmetros não são constantes ou variam de uma 
maneira não conhecida. Há formas de minimizar os efeitos de tais contingências projetando um 
controlador para sensibilidade mínima (sensível a pequenas variações). Se, entretanto, as variações 
dos parâmetros são grandes ou muito rápidas, pode ser desejável projetar um controlador com a 
capacidade de identificar estas variações continuamente e ajustar seus parâmetros de sintonia (Kp, Ti 
e Td) de modo que os critérios de desempenho estabelecidos para o sistema sejam sempre 
satisfeitos. Esta técnica é denominada controle adaptativo. A figura 56 mostra um diagrama em 
blocos de um sistema de controle adaptativo. 
 
Os parâmetros A e B da planta são variantes no tempo. O módulo designado por Identificação e 
Ajustamento dos Parâmetros mede continuamente a entrada M(s) e a saída C(s) da planta, para 
identificar os parâmetros A e B. Desta maneira, os parâmetros de sintonia do controlador (Kp, Ti e 
Td) podem ser modificados por este módulo para satisfazer as especificações do sistema. O projeto 
Função de 
Transferência 
entrada saída 
FT 11 
entrada 1 saída 1 
FT 12 FT 1M ... 
FT 21 
entrada 2 saída 2 
FT 22 FT 2M ... 
. 
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. 
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... 
FT N1 
entrada N saída M FT N2 FT NM ... 
37 
 
do módulo de Identificação e Ajustamento dos Parâmetros é o problema maior do controle 
adaptativo. Os produtos comerciais que utilizam técnicas de controle adaptativo recebem a 
denominação de self-tuning ou auto-tuning. Podem constituir ferramentas de sintonia de 
controladores independentes ou estar incorporadas em sistemas de controle e supervisão industriais. 
O processo de autosintonia pode ser executado automaticamente toda vez que o erro entre o set-
point e a saída do sistema ultrapassar um valor determinado pelo usuário, ou ser executado somente 
ao comando do usuário. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 56 – Diagrama de blocos de um sistema em malha fechada com controlador PID adaptativo 
 
A estratégia de controle preditivo visa determinar o valor da entrada do sistema (excitação) de 
modo que o erro entre a saída e o set-point seja minimizado dentro de um determinado número de 
amostragens futuras. Esta afirmação equivale dizer que o sistema deverá ser capaz de predizer os 
futuros valores da variável de saída. A função preditiva é tarefa de um modelo matemático. 
Portanto, o sucesso do controlador preditivo está diretamente relacionado à capacidade do modelo 
matemático em predizer com precisão razoável o valor da entrada (excitação) do processo a ser 
aplicada no próximo instante para que a saída diste o mínimo do set-point. Através da realimentação 
o sistema de controle verifica a todo instante a performance e a robustez do controlador e se ajusta 
para minimizar o erro, comomostrado na figura 57. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 57 – Diagrama de blocos de um sistema em malha fechada com controlador PID preditivo 
2.1.4.3. Inteligência Artificial 
As técnicas de Inteligência Artificial podem ser utilizadas como alternativa ou mesmo apoio aos 
sistemas de automação, em procedimentos de diagnóstico, tomada de decisão e estimação de 
variáveis. 
 
A base de um sistema de otimização que utiliza Inteligência Artificial pode ser um Sistema 
Especialista (Expert System), sobre o qual podem ser inseridos módulos de Lógica Nebulosa (Fuzzy 
Logic) e Redes Neurais Artificiais (Artificial Neural Networks). Nesta configuração, o Sistema 
Especialista contemplará as regras operacionais e as estratégias de otimização e utilizará as 
variáveis recebidas do processo para desempenhar suas tarefas. O bom desempenho do Sistema 
sT
sTTsTK
i
diip )1(
2
++
+ _ 
C(s) E(s) R(s) 
BAss ++
2
1
 
Identificação e 
Ajustamento dos 
Parâmetros 
M(s) 
+ _ 
C(s) E(s) R(s) 
Modelo 
Matemático 
M(s) Controle da 
Excitação 
Sistema 
38 
 
Especialista depende do bom desempenho da instrumentação do processo, ou seja, as variáveis 
devem ser precisas. Como a qualidade dos dados do processo não pode ser amplamente garantida, 
pode haver a necessidade de tratar as variáveis imprecisas utilizando a Lógica Nebulosa. Outro 
problema ainda pode ocorrer: a ausência de variáveis importantes para a otimização. Neste caso, 
podem ser utilizadas Redes Neurais para estimá-las. 
 
Sistemas Especialistas são programas computacionais desenvolvidos a partir do conhecimento dos 
especialistas, para resolver problemas num domínio restrito. O conhecimento extraído dos 
especialistas é formalizado e codificado numa Base de Conhecimento, como mostra o esquema da 
figura 58. A utilização de um Sistema Especialista para resolver um problema consiste em 
manipular este conhecimento através do uso de silogismos lógicos, derivando novos 
conhecimentos, estendendo assim a Base de Conhecimento. Sistemas Especialistas são utilizados 
para resolver problemas para os quais não existe uma solução algorítmica viável. Tais problemas 
envolvem, geralmente, conhecimento extenso, frequentemente difuso e empírico. Outra 
característica importante da classe de problemas abordáveis pelos Sistemas Especialistas é o papel 
importante desempenhado pelo conhecimento heurístico disponível sobre o problema. 
 
 
 
Figura 58 – Diagrama de blocos de um sistema em malha fechada com controlador PID preditivo 
 
A Lógica Nebulosa é uma técnica que possibilita trabalhar com o conhecimento incerto e impreciso, 
permitindo que se realizem inferências sobre situações que não dominamos completamente. Ela 
possui uma estrutura que incorpora alguns dos mecanismos de inferência humanos, sendo muito 
adequada ao desenvolvimento de sistemas de controle inteligentes, pois permite que o 
conhecimento de peritos possa ser traduzido de maneira direta em um algoritmo de controle e 
decisão. A figura 59 exemplifica um sistema de inferência nebuloso. 
 
 
 
Figura 59 – Exemplo de aplicação da Lógica Nebulosa 
 
Um sistema de inferência nebuloso coleta as variáveis reais do processo e as converte para o 
domínio nebuloso, através de gráficos, que permitem transformar valores numéricos em conceitos 
linguísticos associados a graus de pertinência. Esses conceitos são aplicados a regras de produção 
39 
 
que resultam em saídas gráficas. A resultante gráfica é então transformada para o domínio real e 
enviada ao atuador. 
 
As Redes Neurais Artificiais (RNA) são estimadores universais capazes gerar valores 
aproximadamente corretos a partir de entradas relacionadas a um padrão. O elemento básico de uma 
RNA é um modelo matemática do neurônio humano (figura 60 a). Quando interligado a outros 
neurônios forma uma rede (figura 60 b). 
 
 
 
 (a) 
 
 
 (b) 
 
Figura 60 – (a) Modelo matemático de neurônio humano (b) Rede Neural Artificial 
 
As RNA precisam ser previamente treinadas com uma massa de valores que representam, com 
qualidade, o padrão a ser estimado. Durante o treinamento, é realizado o ajuste dos pesos associados 
às entradas de acordo com a importância e a repetibilidade dos dados, considerando uma saída 
padrão fixa, que deve ser estimada pela função de ativação. Após o treinamento e em operação, as 
entradas são ponderadas, e, atingido o valor de polarização, é disparada a função de ativação para 
gerar a saída. 
 
As RNA podem ser utilizadas para substituir modelos matemáticos, filtros e estimadores de modo 
geral. São utilizadas em aplicações de Controle de processos, Controle de qualidade, 
Reconhecimento de voz, escrita e caracteres, etc. 
 
Links associados: 
 
www.siemens.com.br/ 
www.invensys.com.br/ 
www.abb.com.br/ 
www.emersonprocess.com/ 
www.mintek.co.za/ 
www.metso.com.br/ 
2.2. Sistemas de Informação 
Neste item, serão abordados os seguintes sistemas: 
− Gestão da Informação da Planta; 
− Execução da Manufatura; 
− Gestão Corporativa. 
 
40 
 
Por motivos estratégicos, a abordagem dos sistemas de informação será realizada na ordem 
hierárquica inversa da pirâmide da figura 1, ou seja, enquanto a sequência de apresentação dos 
sistemas de automação partiu da base para o topo, a apresentação dos sistemas de informação será 
feita do topo para a base, culminando no encontro dos dois segmentos (automação e informação), 
considerada também, uma área crítica de integração. 
2.2.1. Sistemas de Gestão Corporativa 
Os sistemas de gestão corporativa são responsáveis por suportar a programação e a gestão da 
produção, contando com poderosas ferramentas de software, baseadas no conceito ERP - Enterprise 
Resource Planning ou Planejamento dos Recursos do Empreendimento. 
 
ERP é uma arquitetura de software que facilita o fluxo de informações entre todos os departamentos 
da empresa e suas atividades, tais como fabricação, logística, finanças e recursos humanos. É um 
sistema amplo de soluções e informações. A figura 61 mostra o conceito de integração ERP, onde 
um banco de dados único operando em uma plataforma comum interage com um conjunto integrado 
de aplicações consolidando todas as operações do negócio em apenas um ambiente computacional. 
 
Figura 61 – Conceito de integração ERP 
 
A implantação do ERP traz vantagens como: 
− Eliminação do uso de interfaces manuais; 
− Redução de custos; 
− Otimização do fluxo da informação e da qualidade da mesma dentro da organização 
(eficiência); 
− Otimização do processo de tomada de decisão; 
− Eliminação da redundância de atividades; 
− Redução dos tempos de resposta ao mercado. 
 
A implantação de um sistema ERP pode, contudo, ser bastante complexa e sujeita a turbulências 
caso não esteja adequada ao ambiente da empresa, em razão das mudanças provocadas. Algumas 
mudanças podem ser necessárias na organização como: 
− Redesenho dos processos; 
− Eliminação das funções em duplicidade e fluxos de informação mal definidos; 
− Desenvolvimento de um sistema adicional para estabelecer a interface com o nível de chão 
de fábrica. 
 
Este último item, em particular, pode ser bastante trabalhoso, uma vez que o ERP é pouco flexível 
no que se refere à comunicação com outros sistemas. Como o número de sistemas entre o nível 
corporativo e o chão de fábrica é grande, como ilustra a figura 62, pode ser necessário o 
41 
 
desenvolvimento de uma camada de interface denominada MES - Manufacturing Execution System 
ou Sistemas de Execução da Manufatura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 62 – Sistemas existentes entre o nível corporativo e o chão de fábrica 
2.2.2. Sistemas de Execução da Manufatura 
Os Sistemas de Execução da Manufatura, MES, são responsáveis por processar as informações 
brutas do chão defábrica que vão para o ERP, e no sentido inverso, processar as informações 
vindas do ERP adequando-as aos padrões do chão de fábrica. 
 
A natureza das funcionalidades desempenhadas pelo MES dependerá das regras de negócio e 
estratégias de informatização da organização, como mostra a figura 63. O MES pode ser orientado 
para o negócio da empresa (vendas e serviços) ou para a produção (qualidade e valor agregado). 
 
 
(a) (b) 
 
Figura 63 – MES orientado para (a) Negócio da empresa (b) Produção 
 
Além de estabelecer essa interface, o MES desempenha outras tarefas como o sincronismo do 
trabalho, máquinas, ferramentas e recursos. Baseado em informações atuais e históricas do 
Gestão Planejamento Gestão da
das Receitas Informação
Gestão do
Patrimônio
Gestão da
Segurança Execução do Controle
ERP (Enterprise Resource Planning)
Sensores, Atuadores, Analisadores, ...
Planejamento da Produção
Modelagem
Simulação
Otimização
Controle Avançado
Sub-sistemas
Gestão da
Manutenção
Assistência à
Operação
Comunicação com o campo
Gestão de
Dispositivos
Gestão Planejamento Gestão da
das Receitas Informação
Gestão do
Patrimônio
Gestão da
Segurança Execução do Controle
ERP (Enterprise Resource Planning)
Sensores, Atuadores, Analisadores, ...
Planejamento da Produção
Modelagem
Simulação
Otimização
Controle Avançado
Sub-sistemas
Gestão da
Manutenção
Assistência à
Operação
Comunicação com o campo
Gestão de
Dispositivos
 Subsistemas 
42 
 
processo, os gerentes de produção definem os procedimentos e os recursos que serão utilizados para 
atender as ordens de produção, vindas do ERP, em tempo, quantidade e qualidade requerida. 
 
As principais funcionalidades de um MES foram definidas por uma associação chamada MESA - 
Manufacturing Execution Systems Association, e são listadas abaixo: 
1. Alocação de recursos; 
2. Planejamento detalhado da operação; 
3. Gestão do fluxo produtivo; 
4. Controle de documentos; 
5. Aquisição e armazenamento de dados; 
6. Gestão de serviços; 
7. Gestão da qualidade; 
8. Gestão do processo; 
9. Gestão da manutenção; 
10. Genealogia e rastreamento do produto; 
11. Análise de desempenho. 
 
A implantação de um sistema MES começa pela aquisição e armazenamento de dados 
(funcionalidade nº 5 da lista acima). O sistema que realiza essa tarefa no chão de fábrica é 
denominada PIMS - Plant Information Management System ou Sistema de Gestão da Informação da 
Planta, e no laboratório, LIMS - Laboratory Information Management System ou Sistema de Gestão 
da Informação do Laboratório. 
2.2.3. Sistemas de Gestão da Informação 
2.2.3.1. Sistemas de Gestão da Informação da Planta 
Os Sistemas de Gestão da Informação da Planta, PIMS, constituem uma infra-estrutura utilizada 
para o gerenciamento de dados em plantas industriais, que possibilita a utilização da informação nos 
diversos níveis: operação, supervisão, manutenção, produção, gestão, qualidade dentre outros, 
constituindo um grande recurso para a empresa, como ilustra a figura 64. 
 
Para desempenhar a principal função do PIMS, aquisição e armazenamento de dados, é utilizado um 
banco de dados temporal. Este tipo de banco é capaz de armazenar grandes quantidades de dados de 
diversas fontes da planta, utilizando poucos recursos de hardware. Isso é possível devido à 
utilização de algoritmos de compactação de dados. A consulta aos dados nos grandes volumes 
gerados é agilizada pela adoção de estratégias de busca. 
 
Conforme mencionado anteriormente, o PIMS é o primeiro componente no processo de 
implantação de um MES. Cientes dessa situação, os desenvolvedores de PIMS incorporaram a seus 
bancos, diversas funcionalidades, fazendo do PIMS uma interessante plataforma para o 
desenvolvimento do MES. 
 
Explorados os diversos recursos do PIMS para a construção do MES, todos os níveis de todas as 
unidades da empresa ganham um ilimitado acesso às informações em tempo real, ajudando a tomar 
melhores decisões de negócios, como ilustra a figura 65. Embora o PIMS tenha sido usado 
principalmente em indústrias de processos, sua flexibilidade e sofisticação de recursos fazem dele 
um ativo valioso em qualquer lugar onde informações importantes necessitem ser gerenciadas com 
precisão. 
 
43 
 
 
 
Figura 64 – Arquitetura de um PIMS 
 
 
 
 
Figura 65 – Acesso às informações, em tempo real, em todos os níveis de todas as unidades da 
empresa 
 
44 
 
O PIMS apresenta as seguintes funcionalidades que atendem o MES: 
− Interfaces com o processo: conexões bidirecionais de alta velocidade (drivers) às fontes de 
dados do processo e sistemas de automação. 
− Interfaces com coletores de dados: permite a entrada manual de dados no sistema PIMS 
através do teclado, ou através de coletores de dados. 
− Conectores com o nível corporativo: conexões bidirecionais com o sistema corporativo para 
o intercâmbio das informações, distribuindo os dados ou seus históricos entre o ERP e os 
bancos de dados externos ao sistema, sem necessitar armazená-los em bancos de dados 
intermediários. 
− Banco de dados temporal: com a capacidade de armazenar e compactar os dados por longos 
períodos de tempo, em um único servidor, sem consumo excessivo de memória em disco 
rígido. 
− Interface gráfica com o usuário: representação gráfica dos dados de processo de forma 
dinâmica e interativa incluindo sinóticos, animações, tendência histórica e/ou instantânea, 
gráficos diversos, etc. Suporte para visualizar informações de diversos sistemas PIMS 
simultaneamente ou de dados advindos de outros bancos de dados. 
− Conector com planilha eletrônica: conexão bidirecional com softwares de planilha eletrônica, 
permitindo a recuperação de dados armazenados no sistema PIMS. Possibilidade de geração 
de relatórios complexos, gráficos utilizando dados históricos ou em tempo real, bem como a 
entrada manual de dados no sistema PIMS. 
− Interface WEB: permite a criação de páginas html para exibir telas gráficas contendo 
informações do sistema PIMS via Internet ou Intranet. 
− Segurança: permite restringir o acesso aos dados e funcionalidades através de senhas. Cada 
usuário possui atributos específicos, de acordo com a sua atividade, para definir o nível de 
intervenção sobre o sistema: visualização, e/ou alteração dos dados e/ou configuração do 
sistema. 
− Organizador por grupos: permite organizar o conteúdo de dados do PIMS por grupos de 
modo a facilitar a sua utilização por usuários de áreas distintas em programas e telas. 
− Módulo estatístico: permite realizar cálculos estatísticos em tempo real para os dados 
armazenados no sistema PIMS. Permite o cálculo de diversos parâmetros (desvios, médias, 
etc) além de permitir a construção de diversos gráficos estatísticos (tendências, histogramas, 
etc). 
− Módulo batelada: utilizado para visualizar os dados armazenados no PIMS a partir de 
processos de fabricação associados por lotes: número do lote ou batelada, produto e unidade 
de processo. 
− Módulo de cálculo avançado: permite a elaboração de cálculos complexos em ambiente 
externo, como por exemplo, a linguagem de programação Visual Basic. Permite a criação de 
rotinas diversas e manipulação dos dados armazenados no sistema PIMS. 
− Sumário de alarmes: sumariza as informações do servidor de alarmes e as exibe na forma de 
uma estrutura hierárquica para os usuários. 
− Reconciliador de dados: valida as informações de produção, verifica a qualidade dos dados e 
garante a produção de dados limpos, consistentes e confiáveis. 
2.2.3.2. Sistemas de Gestão da Informação do Laboratório 
Os Sistemas de Gestão da Informação do Laboratório, LIMS, constituem uma infra-estrutura 
utilizada para o gerenciamento dos dados em laboratórios. 
 
O LIMS supre as necessidades