automacao industrial

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DCA – Redes Industriais/ Maio de 2003 1 
 
 
 
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 
 
Alessandro J. de Souza 
DCA-UFRN 
ajdsouza@dca.ufrn.br 
LECA-DCA-UFRN 
Luiz Carlo de Oliveira 
DCA-UFRN 
luiz@dca.ufrn.br 
LECA-DCA-UFRN 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resumo: Este artigo tem o objetivo de fazer um estudo 
sobre automação industrial seus processos, arquiteturas 
usadas e evoluções alcançadas ao longo dos anos. Bem 
como mostrar como a Internet esta influenciando os 
processos de automação. 
Palavras Chaves: Automação Industrial, CLP, SDCD, 
SCADA, Novas Tendências. 
Abstract: This article has the objective of doing a study 
about industrial automation its processes, used 
architectures and evolutions reached along the years. As 
well as to show as the Internet this influencing the 
automation processes. 
Keywords: Industrial automation, CLP, SDCD, SCADA, 
New Tendencies. 
1 INTRODUÇÃO 
A história da automação industrial começa com a criação 
das linhas de montagens automobilisticas com Henry 
Ford, na decada de 20. Daí para cá o avanço 
tecnológico nas mais diversas áreas da automação 
Industrial tem sido cada vez maior, proporcionando um 
aumento na qualidade e quantidade de produção e 
reduzindo custos. 
O avanço de automação está ligado, em grande parte, 
ao avanço da microeletronica que se deu nos ultimo 
anos. Os CLPs (Controlador Lágico Programável) 
sugiram na dácada de 60 e substituirão os paineis de 
cabina de controle com relés. Diminuindo, assim, o alto 
consumo de energia, a dificil manutenção e modificação 
de comandos e as onerosas alterações na fiação. 
Nos anos 90 programas de computador foram criados 
com a tentativa de obter maior produtividade, qualidade 
e competitividade. Dentro desta visão de integração 
entre o chão de fabrica e o ambiente corporativo, 
decisões dentro do sistema organizacional de produção 
passa a ser tomada dentro do mais alto grau do conceito 
de qualidade, baseado em dados concretos e atuais que 
se originam nas mais diferentes unidades de controle. 
Os fabricantes de CLPs também compreenderam a 
inequação básica: software mai hardware e passaram a 
produzir sistemas SCADA e outros pacotes mais 
especializados. Passaram a concorrer para a solução 
completa: SCADA mais CLP. Na área de instrumentação 
a revolução se deu mais dolorosamente. Era necessário 
dotar os instrumentos de mais inteligência e fazê-los se 
comunicar em rede. O velho padrão 4-20 mA para a 
transmissão de sinais analógicos tinha que ceder lugar à 
transmissão digital. A principio foi desenvolvido um 
protocolo que aproveitava a própria cablagem já 
existente, fazendo transitar sinais digitais sobre sinais 
analógicos 4-20 mA. 
Este protocolo (HART) não foi mais que um paliativo, 
embora permaneça até hoje em sua interinidade. De 
certa forma, representa também uma reação ao avanço 
das novas tecnologias. Depois surgiram uma profusão 
de padrões e protocolos que pretendiam ser o único e 
melhor barramento de campo. 
Atualmente, encontramos CLPs utilizados na 
implementação de painéis seqüenciais de 
intertravamento, controle de malhas, sistemas de 
controle estatístico de processo, sistema de controle de 
estações, sistemas de controle de células de manufatura 
entre outros. Os CLPs são encontrados em processos 
de: empacotamento, engarrafamento, enlatamento, 
transporte e manuseio de materiais, usinagem, geração 
de energia; em sistemas de controle predial de ar 
condicionado, sistemas de segurança, montagem 
automatizada, linhas de pintura e sistemas de tratamento 
de água, existentes em indústrias de alimentos, bebidas, 
automotiva, química, têxtil, plásticos, papel e celulose, 
farmacêutica, siderúrgica e metalúrgica. 
2 AQUITETURA 
Uma solução de automação tem por objetivos básicos o 
desempenho, a modularidade e a expansibilidade. Para 
que estes sejam alcançados, temos que conceber 
prioritariamente um desenho da arquitetura do sistema e, 
desta forma, organizar seus elementos: remotas de 
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aquisição de dados, CLP’s, instrumentos e sistemas de 
supervisão, dentre outros. As arquiteturas mais 
utilizadas são as que definem duas hierarquias de redes: 
as de informação, e as de controle. 
A primeira é o nível mais alto dentro de uma arquitetura 
é representado pela rede de informação. Em grandes 
corporações é natural a escolha de um backbone de 
grande capacidade para interligação dos sistemas de 
ERP (Enterprise Resource Planning), Supply Chain 
(gerenciamento da cadeia de suprimentos), e EPS 
(Enterprise Production Systems). Este backbone pode 
ser representado pela rede ATM ou GigaEthernet ou 
mesmo por uma Ethernet 100-BaseT, utilizando como 
meio de transmissão cabo par trançado nível 5. Esta 
última rede vem assegurando uma conquista de espaço 
crescente no segmento industrial, devido à sua 
simplicidade e baixo custo. 
 
 
As redes de controle interligam os sistemas industriais 
ou sistemas SCADA aos sistemas representados por 
CLP’s e remotos de aquisição de dados. Eventualmente, 
sistemas como PIMS e MES, podem estar ligados a este 
barramento. O padrão da arquitetura de Ethernet 10-
Base T vem sendo substituído, no decorrer dos últimos 
dois anos, pela nova tecnologia Ethernet 100-BaseT, que 
tem sua velocidade de acesso aumentada. Fato este que 
garante a adesão das grandes empresas de automação 
a esse novo padrão, implementando-o em seus 
equipamentos. 
 
A arquitetura de duas camadas permite que as redes de 
controle façam a comunicação das estações clientes 
com os servidores e as de informação, dos servidores 
com os CLP’s. 
Atualmente, ainda se utiliza a arquitetura de rede única, 
que consiste em uma modalidade onde ocorre o 
compartilhamento das redes de comunicação e controle. 
Mas, do ponto de vista de segurança, é interessante 
separar os tráfegos de controle e de informação, como 
se verifica na arquitetura de duas camadas. 
Já a arquitetura SDCDs, caracteriza-se por um elevado 
nível de redundância: redundância de servidores, 
redundância de rede de comunicação de dados, de 
cartões de entrada e saída, etc. Além disso, possui 
sofisticados algoritmos de diagnóstico, que permitem 
localizar o cartão defeituoso a partir da console de 
operação. 
O sistema híbrido é atualmente o mais usado, pois alia a 
versatilidade e performance de um SDCD com o baixo 
custo de uma solução SCADA mais CLP. São exemplos 
desta classe de sistema o INDUSTRIALIT (OPERATEIT/ 
CONTROLIT) da ABB, o Plant Web da Emerson e o 
PSC7 da Siemens. 
3 SISTEMAS SUPERVISÓRIOS 
Supervisory Control And Data Aquisition (SCADA), são 
sistemas de supervisão de processos industriais. Os 
primeiros sistemas SCADA, basicamente telemétrico, 
permitiam informar periodicamente o estado corrente do 
processo industrial; monitorando apenas sinais 
representativos de medidas e estados de dispositivos 
através de um painel de lâmpadas e indicadores, sem 
que houvesse qualquer interface aplicacional com o 
operador. 
Com a evolução da tecnologia, os computadores 
passaram a ter um papel importante na supervisão dos 
sistemas por coletar, entre outras coisas, dados do 
processo, principalmente dos controladores lógicos 
programáveis(CPLs). Estes dados já podem ser 
observados de maneira remota e amigável pelo 
operador; têm sua monitoração e controle facilitado; 
disponibiliza, em tempo útil, o estado atual do sistema 
através de um conjunto de previsões, gráficos e 
relatórios; permitindo assim, a tomada de decisão 
operacional, seja ela automática ou por iniciativa do 
operador. 
Estes sistemas revelam-se de crucial importância na 
estrutura de gestão das empresas, fato pelo qual 
deixaram de ser vistos como meras ferramentas 
operacionais, ou de engenharia, e passaram a ser vistos 
como uma importante fonte de informação. Hoje os 
sistemas de supervisão oferecem três funções básicas: 
supervisão, operação e controle. 
Na supervisão, inclui-se todas as funções de 
monitoramento do processo, sejam elas sinóticas,gráficos de tendências de variáveis analógicas e digitais, 
relatórios em vídeo e impressora dentre outras. 
A operação nos atuais sistemas SCADA tem a grande 
vantagem de substituir as funções da mesa de controle, 
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otimizando os processo de liga e desliga de 
equipamentos e seqüência de equipamentos, operação 
de malha PID, mudança de modo de operação de 
equipamentos. 
A função de controle DDC (Digital Direct Control), é um 
sistema de supervisão que possui uma linguagem tal, 
que permite definir diretamente ações de controle sem 
depender de um nível intermediário representados por 
remotas inteligentes, já nas operações de entrada e 
saída, são usadas remotas mais simples ou são 
executadas através de cartões de I/O ligados 
diretamente no barramento do micro. 
Já o controle supervisório, é uma classe de sistemas 
onde os algoritmos são executados pela unidade 
terminal remota, e os set-point são controlados 
dinamicamente pelo sistema de supervisão de acordo 
com o comportamento global do processo. Essa 
arquitetura traz vantagem sobre os DDC’s devido a sua 
maior confiabilidade. Outro ponto levado em conta é o 
fato dos supervisórios atuarem em diversas malhas 
simultaneamente enquanto o operador só consegue 
atuar geralmente malha a malha com um sistema 
convencional. 
Para um melhor entendimento do controle supervisório, 
segue-se suas principais funcionalidades atualmente: 
aquisição de dados; visualização de dados; 
processamento de alarmes; tolerância a falhas. 
A aquisição de dados é o processo que envolve a coleta 
e transmissão de dados desde as instalações das 
indústrias, eventualmente remotas, até às estações 
centrais de monitorização. O processo inicia-se nas 
instalações das indústrias, onde as estações remotas 
lêem os valores dos dispositivos a eles conectados. 
Após a leitura desses valores, segue-se a fase de 
transmissão de dados em que, quer em modo de 
comunicação por polling, ou em modo de comunicação 
por interrupção (Report by Exception), os dados são 
transmitidos através da rede de comunicações até à 
estação central. Por fim, o processo de aquisição de 
dados é concluído com o respectivo armazenamento em 
bases de dados. 
A visualização de dados consiste na apresentação de 
informações através de interfaces homem-máquina, 
geralmente acompanhados por animações, de modo a 
simular a evolução do estado dos dispositivos 
controlados na instalação das indústrias. Os sistemas 
SCADA permitem visualizar os dados recolhidos, além 
de previsões e tendências do processo produtivo com 
base em valores recolhidos e valores parametrizados 
pelo operador, bem como gráficos e relatórios relativos a 
dados atuais e existentes em histórico. 
Os alarmes são classificados por níveis de prioridade em 
função da sua gravidade, sendo reservada a maior 
prioridade para os alarmes relacionados com questões 
de segurança. Em situações de falha do servidor ou da 
rede de comunicações, é possível efetuar o 
armazenamento das mensagens de alarme em buffer, o 
que, aliado à capacidade de transmissão de mensagens 
de alarme para vários servidores, permite atingir um 
maior grau de tolerância à falhas. Através da informação 
proveniente do login, os sistemas SCADA identificam e 
localizam os operadores, de modo a filtrar e encaminhar 
os alarmes em função das suas áreas de competência e 
responsabilidade. Os sistemas SCADA guardam em 
arquivos os log’s(informação) relativa a todos os alarmes 
gerados, de modo a permitir que posteriormente se 
proceda a uma análise mais detalhada das 
circunstâncias que estiveram na sua origem. 
Para atingir níveis aceitáveis de tolerância à falhas é 
usual a existência de informação redundante na rede e 
de máquinas backup situadas dentro e fora das 
instalações das indústrias. Desta forma, permitir que 
sempre que se verifique uma falha num computador, o 
controle das operações seja transferido automaticamente 
para outro computador que possui todos os seus dados 
espelhados do computador que estava funcionando até 
então, para que não se tenha interrupções significativa. 
Faz parte dos componentes dos sistemas SCADA: os 
sensores e atuadores, as estações remotas, as rede de 
comunicações e as estações de monitorização central. 
Os sensores e atuadores são dispositivos conectados 
aos equipamentos controlados e monitorizados pelos 
sistemas SCADA, eles convertem parâmetros físicos, 
tais como velocidade, níveis de água e temperatura, para 
sinais analógicos e digitais legíveis pela estação remota. 
Já os atuadores são usados para atuar sobre o sistema, 
ligando e desligando determinados equipamentos. 
O processo de controlo e aquisição de dados inicia-se 
nas estações remotas, CLP’s e RTU’s (Remote Terminal 
Units), com a leitura dos valores atuais dos dispositivos 
que lhes estão associado e o respectivo controle. São 
através destes que as estações centrais de 
monitorização comunicam-se com os dispositivos 
existentes nas instalações das empresas. 
A rede de comunicações é a plataforma através da qual 
a informação de um sistema SCADA é transferida, como 
veremos mais adiante. 
As estações de monitorização central são as unidades 
principais dos sistemas SCADA, sendo responsáveis por 
recolher a informação gerada pelas estações remotas e 
agir em conformidade com os eventos detectados. 
Podem estar centralizadas num único computador, ou 
distribuídas por uma rede de computadores de modo a 
permitir a partilha de informação proveniente do sistema 
SCADA. 
Com tecnologias relacionadas a Ethernet, HTTP e 
HTML, é atualmente possível o acesso e partilha de 
dados entre a área de produção e a área de supervisão 
e controle de várias instalações das empresas. Desta 
forma, com o uso de um Web browser, é possível 
controlar em tempo real uma máquina localizada em 
qualquer parte do mundo, bastando introduzir o seu URL 
no browser sem que haja necessidade de se deslocar. 
4 REDES DE COMUNICAÇÃO 
Além das redes de informação e de controle já 
mencionadas nesse artigo, podemos verificar, ainda, a 
existência das redes de campo que são peças 
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fundamentais para a comunicação em qualquer processo 
de automação industrial. 
As redes de campo atendem pelo nome genérico de 
fieldbus ou barramento de campo. Na verdade, devemos 
dividir estes tipos de rede em 3 tipos diferentes: 
 
Redes de sensores ou Sensorbus - são redes 
apropriadas para interligar sensores e atuadores 
discretos tais como chaves limites (limit switches), 
contactores, desviadores, etc. São exemplos de rede 
Sensorbus: ASI da Siemens, Seriplex, CAN e LonWorks. 
 
Redes de Dispositivos ou Devicebus - são redes 
capazes de interligar dispositivos mais genéricos como 
CLPs, outras remotas de aquisição de dados e controle, 
conversores AC/DC, relés de medição inteligentes, etc. 
Exemplos: Profibus-DP, DeviceNet, Interbus-S, SDS, 
LonWorks, CAN, ControlNet, ModbusPlus. 
 
Redes de instrumentação ou fieldbus - São redes 
concebidas para integrar instrumentos analógicos no 
ambiente industrial, como transmissores de vazão, 
pressão, temperatura, válvulas de controle, etc. 
Exemplos: IECSP50-H1, HART, WorldFIP, Profibus-PA. 
5 NOVAS TENDÊNCIAS 
Já faz algum tempo que a Internet faz parte do dia a dia 
da indústria. Hoje, não mais como uma simples fonte de 
pesquisa ou simplesmente uma ferramenta acadêmica, a 
Internet tornou-se um instrumento de trabalho. 
 Sua utilização vai desde a simples correspondência 
entre os usuários através do e-mail, até sofisticados sites 
de comércio eletrônico, em que praticamente já se pode 
comprar de tudo. Cada vez mais a Internet simplifica a 
forma como nós agimos e como nos comunicamos, 
trazendo também velocidade na troca de informações 
que há algum tempo seria impossível imaginar. 
Com a padronização do protocolo TCP/IP na Internet, 
seu uso estendeu-se e passou a ser utilizado dentro da 
rede interna das empresas - a Intranet -e recentemente 
na Automação Industrial. 
Este é um fato importante que está permitindo uma 
interligação entre diversas áreas da empresa, e o que é 
melhor, através de uma interface simples e já conhecida 
pela maioria das pessoas: o browser. 
O impacto da Internet se dará em todas as etapas do 
processo de automação tais como: Compra de insumos 
e matérias primas (e-procurement); venda e distribuição 
de produtos e integração da cadeia de suprimentos. 
Todos os processos internos de manufatura serão 
acompanhados internamente pela Intranet. Ao invés de 
relatórios extensos em papel, temos informações on-line. 
Apenas a informação necessária, personalizada para 
cada nível, para cada responsável por tomadas de 
decisão. Esta função já está sendo propiciada pelos 
sistemas MES atualmente em implantação. 
Tudo isto irá requerer um trabalho imenso das empresas 
de engenharia para alinhar os processos de seus 
clientes e torná-los Internet-Ready. Caso contrário, ao se 
colocar uma empresa na internet sem que esteja 
preparada estaremos apenas expondo suas fragilidades. 
Devesse ter em mente que não se pode acompanhar on 
line, a qualidade de um processo sem qualidade, e nem 
acompanhar a cadeia de custos de um produto em um 
processo, onde não existem métricas estabelecidas. 
6 CONCLUSÃO 
Diante do exposto no artigo, podemos concluir que a 
automação industrial vem evoluindo ao longo dos anos 
possibilitando um aumento de qualidade no processo 
produtivo. 
O uso da microinformática e de computadores tem uma 
grande parcela de contribuição nesta evolução, 
diminuindo em grande parte os custos, complexidades e 
riscos nas tarefas de um processo de produção. 
Não poderíamos deixar de ressaltar a importância das 
redes de comunicação, as quais integram os processos 
produtivos desde o chão de fábrica até o mais alto nível 
de gerência da informação. 
Para finalizar podemos dizer que a Internet já faz parte 
da realidade da automação industrial, desde a compra 
de insumos, matéria-prima, vendas e distribuição de 
produtos como até mesmo integrando os processos 
internos-via intranet. 
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
 [1] Engcomp Ltda - http://www.engecomp.com.br 
 [2] Curso de CLP – http://www.dca.ufrn.br/~maitelli 
 [3] NATALE, FERDINANDO, 2000, Automação Industrial, 2ª 
edição, Editora Érica, São Paulo. 
 [4] Curso de Automação Industrial – 
 http://www.cpdee.ufmg.br/~seixas