RESUMO 2ee

Prévia do material em texto

RESUMO MANUFATURA INTEGRADA POR COMPUTADOR 2EE JÚLIA TOMÉ
SENSORES
Transformam variáveis físicas em níveis convenientes (transdutores). Converte uma grandeza física em um sinal elétrico
SENSORES DISCRETOS 
Relés: Dispositivo que é alimentado eletricamente (corrente baixa) resulta o chaveamento de um sinal elétrico (corrente alta) 
Tipos:
- Eletromecânicos: Uma corrente elétrica passando por uma bonina provoca força mecânica em um núcleo metálico que comutada contatos
- Semicondutores
Binários
Há duas classes de sensores discretos:
Sensores de contato mecânico
Uma força entre o sensor e o objetivo é necessária para efetuar a detecção do objeto
	Corpo reforçado
	Rodas e amortecedores 
	Tipos: 
			Chaves eletromecânicas
Chaves manipuladas pelo operador do processo: mais simples, botoeiras, chaves de pé
Chave-limites ou de fim de curso: detectam posição de objetos
Chaves de nível: detectam o nível de tanques
Chaves de fluxo: detectar vazão de fluidos
Chaves de pressão: detecção nível de pressão de um fluido
Chaves e temperatura: detectam quanto a temperatura é ultrapassada
Sensores de proximidade
O objeto é detectado por proximidade ao sensor
Insensível a vibrações
Procura detectar objetos metálicos por perto
Existem 5 princípios de funcionamento para sensores discretos sem contato
Indutivo: detecta alterações em um campo eletromagnético, é o próprio para objetos metálicos
Capacitivo: detecta alterações em um campo eletrostático, é próprio para objetos isolantes
Ultrassónico: usa ondas acústicas e ecos, é próprio para objetos de grandes proporções
Fotoelétrico: detecta variações de luz infravermelha recebida
Efeito hall: detecta alterações de campo magnético
		Exemplos: 
Indutivos: variação de campo magnético, elemento metálico
Capacitivos: o dielétrico é o ar, material metálico e não metálico
Fotoelétricos ou óticos: refração, sem contato com o objeto, emitem feixe de luz
Sensor ótico de flexão difusa: emissor e receptor em lados opostos
Ótico de barreira
Ótico retro reflexão: emissor e receptor do mesmo lado
Fibra ótica: grande sensibilidade
Magnéticos: uma corrente de saída
Ultrassônicos: ondas acústicas, o tempo de reflexão é avaliado, vários materiais 
Pneumáticos: um sinal de saída
Sensor de posição e orientação: feixe de luz, sem contatos, frágil
ATUADORES
Elemento capaz atuar sobre (modificar) grandezas físicas do sistema no qual está inserido, em resposta a um comando manual ou automático. Converte um sinal elétrico em uma grandeza física.
CLASSIFICAÇÃO DOS ATUADORES
Energia de saída: mecânica, térmica, ótica, etc
Princípio de funcionamento: 
	
	Hidráulico
	Pneumático
	Elétrico
	Fonte de energia 
	Líquido (óleo ou água)
	Um gás pressurizado (ar comprimido)
	Energia elétrica
	Precisão para velocidade e posição
	Média para alta
	Baixa 
	Alta (maior de todas)
	Velocidade 
	Baixa 
	Alta 
	Baixa (maior que o hidr)
	Carga 
	Pesadas 
	Pequenas e médias
	Pequeno e médio
	Custo 
	Alto 
	Baixo 
	Baixo 
	Desvantagem
/Vantagem 
	Fonte de energia/manutenção/válvulas/instalações caras, grandes espaços, vazamento de óleo
	Fonte de energia/manutenção/válvulas/ instalações baratas, pequenos espaços/ Está sujeito a vibrações
	Fácil manutenção, energia barata, espaço pequeno 
Tipo de movimento 
Linear: translação 
Exemplos: 
	Mecânicos
	Fluidos sob pressão (cilindros)
Para controlar a passagem do fluido para o atuador são usadas válvulas 
 	Manuais
	Elétricos
Piezoeléctricos: capacidade de o objeto deformar quando uma tensão é aplicada
Rotacional: rotação 
	Angulares: um ângulo limitado
	Contínuos: número indeterminado de rotações
OSCILADORES HIDRAULICOS
Transformam a força hidráulica ou pneumática em força mecânica rotacional, em escala de giro continuo 
ATUADORES ELETRICOS ROTATIVOS 
O motor elétrico é composto de duas estruturas magnéticas
(1) Estator: componente fixo em forma de anel (enrolamento de campo ou ima permanente)
(2) Rotor: parte cilíndrica que gira dentro do estator.
Tipos de motores elétricos:
Motores CC: Esses motores são alimentados por corrente e tensão constantes. O campo magnético em deslocamento constante é criado por meio de um dispositivo de movimento rotativo chamado comutador, que gira com o rotor e toma corrente de uma série de escovas de carbono componentes da montagem do estator.
Motores CA: Operam por meio da geração de um campo magnético rotativo no estator, em que a velocidade de rotação depende da frequência da tensão elétrica do campo magnético. O rotor é forçado a girar na mesma velocidade do campo magnético. Classificados em duas categorias:
	Motores CA de indução 
	Motores CA síncronos
Motores de passo: o controle deste motor é feito através de um trem de pulsos que atuam rotativamente sobre uma série de eletroímãs dispostos sobre o estator. Ele é um tipo de motor elétrico que é usado quando algo tem que ser posicionamento muito precisamente ou girado em um ângulo exato
GRANDEZA DIGITAL
Binários 
GRANDEZA ANALÓGICA 
Pode assumir qualquer valor dentro de um intervalo continuo de valores, e, mais importante o seu valor exato neste intervalo é insignificante
POR QUE USAR SISTEMAS DIGITAIS?
Facilmente programáveis
Maior precisão e exatidão (imunidade a ruídos)
Maior reprodutibilidade
Facilitam o armazenamento (apenas dois valores, 0 ou 1)
São compactos 
ELEMENTOS
Sensor e transdutor #dispositivos de medição que geram o sinal analógico
Condicionamento do sinal #adequa o sinal ao sistema
Multiplexador # compartilhar o tempo do conversor analógico digital entre os canais de entrada
Amplificador # utilizado para escalar o sinal de entrada para mais ou para menos de forma a torná-lo compatível com a faixa do conversor analógico-digital
Conversor analógico-digital 
ESCOLHA DE UM CONVERSOR AD
A escolha de um conversor AD para uma aplicação, os seguintes fatores são relevantes:
Taxa de amostragem
Tempo e conversão
Resolução
Método de conversão
ELEMENTOS
A conversão analógico-digital ocorre em 3 fases:
1. Amostragem #conversão do sinal contínuo em uma série de sinais analógicos discretos em intervalos periódicos.
	Taxa na qual os sinais analógicos contínuos são tomados
Uso de multiplexadores: a taxa máxima de amostragem= a taxa de máxima de amostragem do AD dividida pelo número de canais processados pelo multiplexador
A taxa de amostragem mais alta possível de um conversor AD é limitada pelo tempo de conversão (intervalo de tempo decorrido entre a aplicação de um sinal de entrada e a determinação do valor digital pelas fases de quantização e codificação do procedimento de conversão, depende do (1) tipo de procedimento de conversão utilizado, (2) número de bits n)
↑n ↓tempo de conversão (o que é ruim ser menor) ↑resolução do ADC (o que é top)
2. Quantização 
O número de níveis de quantização é definido por: 
	Resolução: É a precisão com a qual o sinal analógico é avaliado 
= resolução do ADC, espaço entre níveis de quantização; L= limite da faixa de trabalho do ADC
Erro de quantização: 
O espaçamento entre cada nível de quantização = L/n
3. Codificação # os níveis de amplitude discretos obtidos durante a quantização são convertidos em código digital, representando os níveis de amplitude discretos por meio de uma sequência de dígitos binários
CONVERSOR DIGITAL-ANALÓGICO
2 etapas:
Decodificação: na qual a saída digita é convertida em uma série de valores analógicos em momentos discretos de tempo
Exploração de dados (data holding): na qual cada valor sucessivo é transformado em um sinal contínuo (ex: tensão), usado para adicionar o atuador analógico durante o intervalo de amostragem
 esse é o modelo de primeira ordem
ROBÓTICA INDUSTRIAL 
Anatomia:
Articulação (junta): o que permite rotação, translação (linear), perpendicular...
Elo: liga uma parte a outra;
Punho: conecta ao efetuador;
Efetuador: garra, que pode ser substituída para manipular a peça
Algumas característicasantropomórficas:
	Braço mecânico
	Capacidade de reagir a estímulos sensoriais
	Tomar decisões
Interação com outras máquinas
AS 3 LEIS DA ROBÓTICA (ASIMOV)
Um robô não pode prejudicar nenhum ser humano ou permitir que um humano venha a ser prejudicado
Um robô deve obedecer às ordens dados a ele por um humano, a não ser que as ordens se oponham a primeira lei
Um robô deve proteger sua própria existência, contanto que tal proteção não se oponha as duas primeiras leis
VANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DE ROBÔS
1. FATORES TÉCNICOS
Melhoria na eficiência operacional
Flexibilidade na gama de produtos manufaturados
Incremento da precisão, robustez, rapidez, uniformidade e suporte a ambientes hostis
Incremento dos índices de qualidade e de peças rejeitadas
2. FATORES ECONÔMICOS
Utilização eficiente de unidades de produção intensiva
Aumento de produtividade (inexistência de interrupções, absentismos, etc)
Redução do tempo de WIP e do tempo de preparação de fabricação
3. FATORES SOCIOLOGICOS
Redução do número de acidentes
Afastamento do ser humano de locais perigosos para a saúde
Substituição do ser humano em atividades repetitivas
Redução de horários de trabalho
Aumento do poder de compra (maior qualificação profissional)
MOVIMENTO E PRECISÃO
Resolução espacial: Menor incremento de movimento no qual o robô pode dividir a sua área de trabalho
Precisão: Capacidade de o robô atingir um ponto desejado.
Repetibilidade: Capacidade de o robô se posicionar na mesma posição aquela em que se posicionou anteriormente
ANATOMIA DE UM ROBÔ 
O manipulador consiste de uma série de articulações (juntas) e elos (links):
Elos são elementos rígidos entre articulações
Robôs são classificados segundo os graus de liberdade que o possuem
O manipulador de um robô consiste, então:
	O corpo e o braço: para posicionamento dos objetos na área de trabalho do robô
	Montagem do pulso: para orientação dos objetos 
TIPOS DE ARTICULAÇÃO 
De translação:
Articulação linear (L) 
Articulação ortogonal (O) 
De rotação:
	Articulação rotacional (R ) 
Articulação de torção (T) 
Articulação rotativa (V) 
TIPOS DE JUNTAS OU ARTICULAÇÕES 
a) Rotação linear (tipo L): permite o movimento das ligações de uma forma linear
b) Junta rotacional (tipo R): movimento de rotação em relação ao eixo perpendicular à junção das duas 
c) Juntas de Torção (tipo T): movimento de rotação em relação ao eixo paralelo à junção das duas ligações
d) Junta rotativa (tipo V): movimento de rotação com eixo paralela à ligação de entrada (a mais próxima da base) e perpendicular à de saída
CONFIGURAÇÕES COMUNS (CLASSIFICAÇÃO DE ROBOS) 
O robô manipulador pode ser, então, dividido em duas partes: corpo e braço; e punho *wrist
Efetuador (effector) pode ser (1) uma garra para segurar uma peça ou (2) uma ferramenta para desenvolver algum processo.
CLASSIFICAÇÃO DE UM ROBÔ BASEADO NA CONFIGURAÇÃO FÍSICA
Polar ou esférico (TRL) Cilíndrico (TLO) Cartesiano ou retangulares (LOO) Articulados (TRR) 
SCARA (VRO)
 Braço robótico para montagem com flexibilidade seletiva
CONFIGURAÇÕES DE PUNHO 
Roll ou rolamento (junta T): rotação do punho em torno do braço (eixo zz)
Pitch ou arfagem (junta R): rotação do punho para cima e para baixo (eixo yy)
Yaw ou guinada (junta R): rotação do punho para a esquerda e para a direita (eixo xx)
SISTEMA DE NOTAÇÃO DE UMA ARTICULAÇÃO
Ex: notação TLR: TR
TLR: TR significa 5 graus de liberdade, sendo:
Corpo e braço: 1 articulação de torção T e 1 articulação linha L e 1 articulação rotacional R
No punho: 1 articulação torção T e uma articulação rotacional R
SISTEMAS DE MOVIMENTO DAS ARTICULAÇÕES 
As articulações podem ser acionadas utilizando qualquer um dos 3 tipos de sistemas de movimentação:
- Elétrico 
- Hidráulico
- Pneumático 
Respostas dinâmicas de um sistema de articulação depende:
- Sistema de movimentação
- Sensores de posição (e de velocidade, se usados)
- Sistemas de controle (com realimentação)
Velocidade de resposta: tempo necessário para o manipulador se mover de um ponto ao outro no espaço
Estabilidade: Se refere ao montante de overshoot (ultrapassar do ponto programado) e oscilação que ocorre no movimento do robô na extremidade do braço à medida que ele tenta se mover para a próxima posição programada 
Capacidade de cargas: capacidade de transporte. Depende do tamanho física e da construção do robô
SISTEMA DE CONTROLE DE ROBÔS 
A estrutura hierárquica permite que cada articulação tenha seu próprio sistema de controle por realimentação
Um supervisor coordena os acionamentos combinados das articulações (segundo uma sequência programada)
4 categorias:
Controle de sequência limitado: movimentação SIMPLES, e tem checagem de posicionamento. Implementação: estabelecimento de limites ou paradas mecânicas para cada articulação e sequenciamento dos acionamentos das articulações para conclusão do ciclo
Controle ponto a ponto: trajetória e a velocidade não são controladas. Tem uma memória para gravar a sequência de movimentos em um dado ciclo de trabalho assim como as posições e outros parâmetros
Controle de percurso contínuo: controle da posição e da velocidade, com maior capacidade de armazenamento e cálculo de interpolação. A trajetória é total ou parcialmente contínua.
Controle inteligente: interação com o meio ambiente para tomar decisões lógicas e alterar a trajetória, para isso precisa de um nível alto de controle computacional e linguagem de programação avançada. 
EFETUADORES FINAIS 
Garras: Garras mecânicas, Garras a vácuo, Dispositivos adesivos, Dispositivos mecânicos simples
Ferramentas Pistola de soldagem, Pistola de pintura pulverizada, Fresamento, Ferramenta de corte
SENSORES 
Sensores internos: são componentes do robô, usados para controlar as posições e velocidade das várias articulações
Sensores externos: utilizados para coordenar a operação do robô com outro equipamento na célula. Ex: sensores de fim de curso
PROGRAMAÇÃO DE ROBÔS 
Programação guiada: Ensinar ao robô movendo o manipulador através do ciclo de movimento exigido e inserido simultaneamente o programa na memória do controlador para execução subsequente
Ensinamento acionado 
		Ensinamento manual 
	Programação em movimento
		Sistemas de coordenadas de base
		Sistemas de coordenadas da ferramenta
Linguagem de programação 
Programação off-line: possibilidade de fazer fora do robô e levar o código para lá
INSTRUMENTAÇÃO E SIMBOLOGIA
Instrumentação: Todo dispositivo usado para direita ou indiretamente medir e/ou controlar uma variável
Nesta definição inclui-se, segundo a ISA:
	Elementos/sensores primários
	Elementos finais de controle
	Dispositivos computacionais
	Dispositivos elétricos como alarmes, chaves e botoeiras
DEFINIÇÃO DE INSTRUMENTAÇÃO
Conjunto de técnicas para o projeto de desenvolvimento e construção de equipamentos eletrônicos
Instrumento: equipamento eletrônico que manipula sinais elétricos que representam grandezas físicas
Função da instrumentação:
Medição de grandezas físicas
Quantificação de grandezas experimentais
Monitoramento de variáveis de processos
Controle e atuação de sistemas
Geração de sinais
CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS
Instrumentos classificados por:
Função
	
	INTRUMENTO
	DEFINIÇÃO
	(E)
	Detector 
	São dispositivos com os quais conseguimos detectar alterações na variável do processo. Pode ser ou não parte do transmissor
	(T)
	Transmissor 
	Instrumento que tem a função de converter sinais do detector em outra forma capaz de ser enviada a distância para um instrumento receptor, normalmente localizado no painel
	(I)
	Indicador 
	Instrumento que indica o valor da quantidade medida enviada pelo detector, transmissor, etc
	(R)
	Registrador 
	Instrumento que registra graficamente valores instantâneo medidos ao longo do tempo, valores estes enviados pelo detector, transmissor, controlador etc
	(Y)*
	Conversor 
	instrumento cuja função é a de receberuma informação na forma de um sinal, alterar esta forma e a emitir como um sinal de saída proporcional ao de entrada
	
	Unidade aritmética
	Instrumento que realiza operações nos sinais de valores de entrada de acordo com uma determinada expressão e fornece uma saída resultante da operação
	
	Integrador 
	Instrumento que indica o valor obtido pela integração de quantidades medidas sobre o tempo
	(C)
	Controlador
	Instrumento que compara o valor medido com o desejado e, baseado na diferença entre eles, emite sinal de correção para variável manipulada a fim de que essa diferença seja igual a zero
	(V)
	Elemento final de controle 
	Dispositivo cuja função é modificar o valor de uma variável que leve o processo ao valor desejado
Tipo de sinal
Pneumático
Hidráulico
Elétrico
Tipo de transmissão
Padrões de envio de medições/comandos em instrumentação industrial:
O valor mínimo enviado diferente de zero possibilita testar se o instrumento está funcionando mesmo, que o valor da medição ou do comando seja nulo
Os equipamentos podem ser agrupados conforme o tipo de transmissão utilizada na integração cm o sistema automatizado:
Digital
Via rádio
Via modem
SIMBOLOGIA/NOMECLATURA
O desenho de projeto se tornou um meio universal de representação de produtos e/ou processos amparado por normas internacionais e/ou nacionais, representando um contrato legal entre fornecedor e cliente.
NORMAS 
Lei ou portaria, Normas ABNT/ OIML/ ISO/IEC/ ISA, API, DIN/ internas de empresas
NORMA ISA
Esta norma é conveniente para uso sempre que se referir a instrumentação de medição e controle, equipamentos e funções de controle e aplicações e funções de programas que devam ter identificação e simbolização
NORMA ISA S5.1
Estabelece os símbolos gráficos para identificação dos instrumentos e dos sistemas de instrumentação usados para medição e controle
Adequada para fluxogramas em indústrias de processo contínuo (P&ID)
FLUXOGRAMA 
Mostram toda a rede de tubulações, equipamentos e acessórios de uma instalação industrial. 
São subdivididos por sistemas ou fluidos de trabalho.
Fluxogramas de blocos (BFD): fornecer uma visão geral de um processo complexo ou planta. Blocos que representam processos individuais ou de grupos de operações
Fluxogramas de processos (PFD): Mostra principais equipamentos da planta (balanços materiais e de energia). Como se interpreta um PFD? Símbolos equipamentos, Códigos de equipamentos, sinalizadores de fluxo. É o mais utilizado
Diagrama de processo e instrumentação (P&ID): Fluxograma de processo contém os principais elementos, diz a relação entre eles 
NOMECLATURA DE EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS – IDENTIFICAÇÃO FUNCIONAL (TAG)
Cada instrumento será identificado por um conjunto de letras (identificação funcional) e números (identificação da malha de controle)
1- Conjunto de letras
1
ª letra: identifica a variável medida pelo instrumento (variável de controle, distúrbio)
Letras subsequentes: funções do instrumento
NOMECLATURA
número da malha: todos os instrumentos da malha devem apresentam o mesmo número 
As letras modificadoras podem modificar ou a primeira letra ou as letras sucessivas, quando aplicável
O número de letras não pode ultrapassar de 4
Letras sempre maiúsculas
Ex: 
TDAL contém dois modificadores: a letra “D” modifica a variável medida “T” em uma nova variável: temperatura diferencial. A letra “L” restringe a função de leitura Alarme “A”, para representar um alarme de baixo (Low-L) de nível.
PDIAL: indicador de pressão diferencial (modificador de pressão) com alarme (modificador de indicador) de baixa (modificador de alarme)
PI: indicador de pressão 
PIC: Indicador Controlador de Pressão
LAH: Alarme de Nível Alto
LCV: Válvula de controle de nível auto-operada
TRC: Controlador registrador de temperatura
PDIC: Controlador Indicador de Pressão Diferencial
LAH: Alarme de nível elevado
FAL: Alarme de Baixas vazões
F: vazão (Flow)
V: válvula 
C: auto-operada.
I: indicador 
D: diferencial
L: Variavel medida ou inicial- nível (level); modificador- baixo(low)
A: alarme
H: alto (High)
SUPERVISÃO E CONTROLE OPERACIONAL DE SISTEMAS
Instrumentação inteligente
Instrumentação virtual: Camada de software, hardware ou de ambos, colocada em um computador de uso geral, para o usuário interagir com o computador como se fosse um instrumento convencional. Instrumento personalizado feito dentro do computador através de software aplicativo
Computador no processo
Aquisição de dados: Coleta de dados analógicos e digitais, em tempo real, para armazenagem e uso posterior
Controle sequencial (CLP, SDCD ou supervisório): é um controle mais perto do processo, para assegurar a continuidade das tarefas, eles monitoram e podem interferir
Controle lógico programável (CLP): Grande capacidade de coletar dados e condicionar sinais. Não possui interface homem-máquina
Controle distribuído (SDCD/DCS): Sistema (1974) introduzido para substituir painéis de controle convencionais, aplicado a controle contínuo, possui IHM poderosa e amigável
Controle supervisório :para observação
Controle supervisório e aquisição de dados (SCADA) :para supervisão e coleta de dados
Características do sw supervisório: 
O software de supervisão, localizado no nível de controle do processo das redes de comunicação, e o responsável pela aquisição de dados diretamente dos CLPs para o computador
Os dados adquiridos podem ser manipulador de modo a gerar valores para parâmetros de controle como “set-points”
Os dados são armazenados em arquivos de dados padronizados, ou apenas utilizados para a realização de uma tarefa. Esses dados que foram armazenados em arquivos poderão ser acessados por programas de usuários para realização de cálculos de parâmetros e de seus próprios valores
Dentre os muitos sistemas utilizados, os que mais tem se difundido são:
- PCS - Sistemas de Controle de Processos ou Process Control Systems
- DCS – Sistemas de Controle Distribuído ou Distributed Control Systems
- SCADA- Sistemas de Controle Supervisório e aquisição de dados ou Supervisory Control & Data Aquisition Systemsm (mlr de todos) 
O princípio de operação: Este software faz a aquisição de dados no campo, associa cada dado a uma variável, denominada TAG e possibilita uma série de operações com essas TAG.
SCADA
SCADA é uma tecnologia que se destina a cumprir tarefas de gerenciamento e controle para unidade industriais cujos elementos estejam distribuídos ao longo de grandes distancias
Um sistema supervisório é um programa que tem por objetivo ilustrar o comportamento de um processo através de figuras e gráficos, tornando-se assim, uma interface objetiva entre um operador e o processos desviando dos algoritmos de controle 
Componentes básicos:
Centro de operações (CO): com uma unidade mestre (UM) que interage com as URs e uma interface homem-máquina (IHM) baseada em um computador
Unidade mestre (Estações de monitoramento central): recolher a informação gerada pelas estações remotas e agir em conformidade com os eventos detectados. Podem ser centralizados ou distribuídas por uma rede de computadores de modo a permitir o compartilhamento das informações coletadas
Unidade remota (UR): leitura dos valores atuais dos dispositivos que a ele estão associados e seu respectivo controle. Os CLPs (mais flexibilidade na linguagem de programação e controle de entradas e saídas) e RTUs (arquitetura mais distribuída entre sua unidade de processamento central e os cartões de entradas e saídas, com maior precisão e sequenciamento de eventos) são unidades computacionais especificas, para a funcionalidade de ler entradas, realizar cálculos ou controles, e atualizar saídas
Uma ou mais unidades remotas (URs) que interagem diretamente com os processos
Sistemas de comunicação que permite a troca de informações entre CO e as URs
Sensores e atuadores
Componentes lógicos de um sistema SCADA
Núcleo de processamento
Comunicação com PLCs/RTUs
Gerenciamento dealarmes 
Histórico e banco de dados
Lógicas de programação interna (Scripts) ou controle
Interface gráfica
Relatórios
Comunicação com outras estações SCADA
Comunicação com sistemas externos/corporativos 
Outros 
Componentes físicos de um sistema SCADA
Computador(es) principais (hosts computers)
Rede(s) de Área Local
Estação Mestre
Modem(s) Mestre(s)
Rede(s) de Telemetria
Modem(s) Remoto(s)
Estações Remota(s)
Computador host
Pode se comunicar com a estação mestre através de uma rede de conexão local
Os computadores rodam um software de interface homem-máquina (IHM) que tipicamente exibe, registra soa alarmes e relata os dados coletados pela estação mestre
Inicializar ações de controle para as estações remotas via a estação mestre
Base de dados
Para possibilitar a leitura e escrita de valores em dispositivos de campo, é necessário que:
Haja um meio físico que faça a interligação entre o dispositivo e o computador/servidor onde está o sistema supervisório
Estejam agregados ao sistema supervisório, drivers ou servidores OPC que possibilitem a comunicação com os dispositivos de campo, através de um protocolo de comunicação aberto ou proprietário, possibilitando a alimentação da base de dados do sistema
Sejam criadas TAGs associadas a endereços específicos em cada dispositivos de campo, de modo que seja possível associar cada valor em campo a objetos na tela do sistema 
Identificação das variáveis
O sistema SCADA identificam os tags,
Podendo executar funções computacionais matemáticas, lógicas com vetores ou strings, etc ou representar pontos de entrada/saída de dados do processo que está sendo controlado
Variáveis:
TAG: nome que identifica a variável
Endereço: endereço da variável na Unidade Inteligente
Discreta
Analógica
Identificação de alarmes
Verificar condições de alarmes, identificadas quando o valor da tag ultrapassa uma faixa ou condição pré-estabelecida
REDES INDUSTRIAIS 
SUPERVISÓRIOS (SCADA)
Programação:
Desenvolvimento de programações no software de supervisão, estão associadas a um tipo de evento
Relatórios:
Os softwares geram relatórios que registram os valores das variáveis de processo, são arquivados ou impressos 
Comunicação com aplicativos:
Compartilha dados com bando de dados 
Comunicação com equipamentos:
Oferece diversos drivers de comunicação para as mais variadas unidades inteligentes
Tipos de tela:
Telas de visão geral:
Podem ser observados um número elevado de malhas de controle
Deve permitir o acesso a subníveis de telas para que se possa analisar cada sistema de controle
Telas de malhas individuais:
Mostram a malha de controle em detalhes
Neste tipo de tela se isola a malha para alterar parâmetros 
Tela de registro:
Registra uma variável (pode ser de processo ou de controle)
A informação gráfica pode ser salva em arquivo ou impressa
Telas de alarme:
Registra a data e hora da ocorrência de algum evento de alarme 
Apresenta a variável alarmada ou motivo do alarme 
Configuração de telas de operação:
Diagramas de processo e instrumentos
Instrumentos virtuais
Botões virtuais para atuar no processo em modo manual
Lista de alarmes
Gráficos de tendência real e histórica
Login de operadores com senhas
Projeto de um sistema SCADA
Rede de Telemetria: topologia de conexão, modo de transmissão, meio de ligação, protocolo de comunicação
1. Topologia de conexão 
Ponto- multiponto: mais que dois modens particionam um canal de comunicação comum
Ponto a ponto: entre dois modens (tal como modens de discagem) ou uma combinação de ambos
#Modo simplex: exemplo walkie talkie, um fala outro escuta, é unidirecional
#Modo half duplex: faço uma pergunta e espero a resposta, se falar ao mesmo tempo teria um choque de sinais e não rola comunicação
#Modo full duplex: dois dispositivos podem simultaneamente enviar e receber dados, duas direções. Ele funciona para ponto multiponto quando uma pessoa fala com várias, mas essas várias pessoas não podem responder ao mesmo tempo. Para o ponto a ponto este funciona perfeitamente
Modems
Estação mestre
Estações remotas 
REDES INDUSTRIAIS 
Evolução do conceito de sistemas de comunicação em automação industrial
OS NÍVEIS HIERÁRQUICOS DE INTEGRAÇÃO FABRIL 
Sistema proprietário: todo o sistema tem o mesmo protocolo, tem alta disponibilidade e sistema mais robusto, se usa o código fechado “paga” para usar. Isso pode fazer com que a empresa se torne refém do fabricante quando quiser comprar outras peças.
Sistema de código livre: onde se tem o código fechado, “não paga” para usar. 
Sistema open-source: protocolo aberto, onde você pode escolher o que quer modificar, código aberto “não paga”.
PROFIBUS 
Protocolo desenvolvido pela ISO para usar na indústria
MOTIVAÇÃO DAS REDES INDUSTRIAIS
Maioria das reres de comunicação existentes foram concebidas para automação de escritórios
Ambiente hostil para operação dos equipamentos 
Troca de informações se dá entre equipamento, e as vezes entre um operador e o equipamento
Tempos de respostas críticos
Segurança dos dados crítica
Grande quantidade de equipamento pode estar conectada na rede→ custo de interconexão critico 
CARACTERÍSTICAS E REQUISITOS BÁSICOS DAS REDES INDUSTRIAIS
Comportamento temporal: Aplicações industriais requerem sistemas com características de tempo-real
Mensagens em str podem ter restrições temporais:
Periódicas: tem que ser enviadas em intervalos conhecidos e fixos de tempo
Esporádicas: mensagens sem período fixo, mas que tem intervalo de tempo mínimo entre duas emissões consecutivas
Aperiódicas: tem que ser enviadas a qualquer momento, sem período nem previsão.
Algoritmo de acesso ao barramento: 
Csa/cd (carrier sense multiple access/collision detection): não pode falar ao mesmo tempo
Token passing: quem tem o token pode falar
Cíclica ou varredura: cada um sabe quando vai falar 
Mudança de estado (cos- change of state): quando muda de status recebe a informação
Ctdma (controlled time division multiple access): cada um tem uma janela de tempo para falar
Confiabilidade
Usa teste cíclico de redundância (CRC- Cyclic redundandcy check) sobre quadros (técnica polinomial)
Usa cabos blindados em ambientes com fortes campos magnéticos
Requisitos do meio ambiente 
Perturbações eletromagnéticas requerem escolha adequada do meio de transmissão
Tipo de mensagens e volume de informações
Níveis hierárquicos superiores:
Mensagens grandes 
Podem ter tempos de transmissão longos 
Longos intervalos entre transmissões
Aplicações mais próximas ao processo: 
Mensagens mais curtas
Requisitos: Taxa de transmissão de dados não muito elevada; taxa de ocupação do barramento elevada (grande número de quadros pequenos transmitidos); tempo de entrega conhecido.
Conectividade/ interoperabilidade 
Maior entrave a conectividade e interoperabilidade: não padronização das interfaces e protocolos de comunicação
ELEMENTOS BÁSICOS= REDES INDUSTRIAIS
3 níveis de rede: 
rede de campo (interligando sensores e atuadores) 
rede de controle (que interliga CPL,SDCD...) 
rede de planta
Redes industriais são geralmente redes locais
Não há necessidade de comunicação com área externas da empresa
São determinísticas
Tem estrutura físicas simples (reduzir os custos)
São menos flexíveis a grandes mudanças 
CLASSIFICAÇÃO GERAL
Sincronização de bits
Transmissão síncrona: o receptor e o emissor precisão estar sincronizados, ou seja, “online” ao mesmo tempo
Transmissão assíncrona: envia, mas não necessariamente o dado será consumido ao mesmo tempo, como e-mail. Não existe sincronismo entre transmissor e o receptor, a re-sincronização é feita caractere por caractere 
Modo de transmissão
Transmissão serial: O fluxo de dados é transportado em forma de fila
Transmissão paralela: O fluxo de dados é transportado de maneira simultânea 
TIPOS DE CONTROLE
Centralizado #ela monitora e controla um conjunto de dispositivos 
Ponto a ponto #uma comunicação para cadaCLP de forma separado
Produtor/consumidor
SDCD
PRINCIPAIS TOPOLOGIAS FÍSICAS
#Ring: anel, Bus: barramento, Star: estrela
PROTOCOLOS
Protocolo é um conjunto de regras semânticas e sintáticas que determina o comportamento de instrumentos funcionais que devem ser interligados para se ter uma comunicação entre eles
Na comunicação de dados digitais, as coisas acontecem de como do mais complicado que na comunicação analógica, pois que se quer usar a capacidade digital de comunicação de
1. transmitir vários sinais simultaneamente
2. de um único meio (fio traçado, cabo coaxial, cabo de fibra ótica, sem fio)
4. de modo compartilhado por todos os sinais de informação
AS- interface
Surgiu em 1990
Busca da interoperabilidade entre dispositivos das empresas
Criação da AS- International Association:
	Padronizar em nível internacional os sistemas e produtos
Continuar o desenvolvimento de certificação dos mesmos 
Cabos coloridos evitam enganos durante a instalação
MODBUS
O mecanismo de controle de acesso é do tipo mestre-escravo ou cliente-servidor
O protocolo possui comando para envio de dados discretos (entradas e saídas digitai) ou numéricos (entradas e saídas analógicas) 
Tecnologia mestre-escravo:
	Único mestre e até 247 escravos podem ser conectados a rede
	Cada escravo pode ter um número variado de entradas e saídas, não é fixo
A comunicação é sempre iniciada pelo mestre 
Nos escravos não se comunicam entre si
O mestre pode transmitir dois tipos de mensagens aos escravos, dentro de uma mesma rede 
Unicast #ex: ponto a ponto, envia um sinal e só um comunica (1→1)
Broadcast #(1→todos), ex. falar com todos na sala
#o multicast é (1→vários), exemplo falar apenas com as meninas da sala
Modo de transmissão:
	Protocolo Modbus RTU
	ASCII
# Resumo: o Modbus pode permitir a troca de informações entre CLP, normalmente usa EDU, pode ter comunicação entre esses CLP (tanto na rede de controle como na rede de processo), e a comunicação pode ser em estrela, barramento e anel, tem duas diferentes formas de transmissão.
CAN
Controller área network
Muito usado na indústria automotiva
Propriedades:
Priorização de mensagens
Flexibilidade de configuração
Recepção do multicast com sincronização de tempo
Consistência larga dos dados do sistema
Multimestre, produtos-consumidor
Detecção e sinalização e erro
Retransmissão automática de mensagens corrompidas assim que o barramento estiver ativo novamente 
Distinção entre erros provisórios e falhas permanentes 
PROFIBUS
O PROFIBUS é um padrão de rede de campo aberto e independente de fornecedores 
Os dispositivos podem enviar dados relativos ao status dos mesmos e também sobre a qualidade do sinal medida
Cabeamento: metálico ou fibra
Protocolo PROFIBUS
PROFIBUS DP: para automação industrial, #é de alta velocidade e permite a integração dos dispositivos
PROFIBUS PA: para automação de processos #é para rede de campo
PROFIsafe: para sistemas relacionados à segurança
PROFIDrive: para sistemas relacionado a controle de movimento
InterBUS 
Um dos menos utilizados atualmente
sistema em forma de anel, com todos os dispositivos integrados em um caminho fechado de transmissão 
FONDATION FIELDBUS
Tem um protocolo para campo e um para controle
Permite comunicação ponto a ponto e ponto multiponto
REDES WirelessHART
Diminui seus custos de implantação, tem menos segurança na troca de dados, está mais susceptível a falhas na comunicação e invasão