O que é um sistema supervisório?
Caso você esteja iniciando sua carreira na área de automação, saber o que é um sistema supervisório é uma dúvida legítima.
A automação industrial é composta por diversos equipamentos, sistemas e soluções que até mesmo profissionais experientes não tem como saber de tudo.
Eu escrevi um artigo falando um pouco sobre a pirâmide da automação industrial. Ele vai lhe ajudar a ter uma visão sobre tudo o que existe dentro da automação industrial.
No meu caso, atuei muito mais focado em instrumentos de campo do que em sistemas de controle ou sistema supervisório.
No entanto, por trabalhar com projetos e integração da instrumentação, sempre tive conhecimento sobre como os dados são integrados no sistema supervisório.
Respondendo a pergunta ” O que é um sistema supervisório?” resumidamente, podemos definir como:
“Sistema responsável por fazer a supervisão da planta de controle, além de fazer o armazenamento de todas informações de campo enviadas pelo instrumentos de medição. Além disso, você pode atuar e tomar determinadas ações utilizando o sistema supervisório, como controle manual, acionamento de válvulas, etc”
Neste post, teremos:
- Visão de toda arquitetura, fornecendo alguns exemplos práticos para facilitar o entendimento;
- Integração do campo com o sistema supervisório – como ela pode ser feita?
- Diferença de um sistema IHM/SCADA para as soluções atuais IIoT, onde alguns fabricantes chamam de Apps.
Tabela de conteúdo:
- Como montar um sistema supervisório?
- Sistema de monitoramento Wireless
- O que é IHM?
- Onde as IHM são utilizadas?
- Aplicações da IHM
- O que é um sistema SCADA?
- Apps vs SCADA
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Como montar um sistema supervisório?
Existem diversas arquiteturas para coleta de dados dos sensores de medição. Além disso, existem particularidades em relação aos bancos de dados e softwares existentes para determinada função no sistema supervisório.
Segue exemplo de duas aplicações no campo e como isso pode ser conectado no sistema supervisório 😉
Sistema de monitoramento Wireless
Suponha que temos uma aplicação no campo, responsável por fazer alguns monitoramentos de nível, vazão e temperatura, utilizando a comunicação wirelessHART.
Toda comunicação entre os instrumentos é feita utilizando o protocolo wirelessHART e seu gerenciamento é feito através das gateway wirelessHART.
A gateway tem como foco gerenciar a rede, coletar as informações do campo e fazer a conversão para outro protocolo digital, integrando os dados no sistema de supervisão.
Cenário 01: Monitoramento local utilizando IHM
Neste primeiro cenário, o sistema de supervisão será realizado no campo utilizando uma interface homem máquina ou IHM. Algumas IHM’s trazem diversas funções dentro delas, que podem suprir aplicações como essa facilmente.
Primeiramente, é necessário realizar a leitura dos dados vindos da Gateway WirelessHART. Neste cenário, a gateway está fornecendo os dados utilizando Modbus TCP/IP, com mapa já devidamente configurado.
A IHM precisa de um driver de comunicação para ler este padrão de comunicação e assim, integrar os dados na interface gráfica.
Além disso, a IHM irá armazenar as informações no seu banco de dados. Verifique a quantidade de armazenada com o fabricante. Após isso, é possível montar uma interface gráfica conectando com os valores enviados pelos instrumentos de medição WirelessHART no campo.
Nesta aplicação não temos comando de escrita. O que isso quer dizer? Significa que não acionaremos nada utilizando o sistema supervisório, apenas ler e armazenar as informações do campo.
Cenário 02: Sistema de controle com CLP
Neste segundo exemplo, temos um sistema de controle com variáveis para leitura e acionamento que devem ser realizados. No campo temos medidores de vazão, medidores de temperatura e o controle de uma válvula de controle.
Todos os equipamentos estão realizando comunicação HART com cartão HART do CLP. O que é desejado neste cenário é um sistema supervisório do tipo SCADA “Supervisory Control and Data Acquisition” para supervisão e controle desta malha de controle.
Como os instrumentos estão comunicando HART, isto quer dizer que o que está sendo lido são as 4 variáveis de processos: PV (Variável Primária), SV (Variável Secundária), TV(Variável Terciária), QV (Variável Quartenária).
A comunicação entre o CLP e o sistema supervisório SCADA será feita utilizando a comunicação OPC que é baseada em ethernet. Os sistemas SCADA normalmente podem ter diversos drivers de comunicação para integração com diferentes fabricantes.
O sistema SCADA é composto por um servidor onde será armazenado informações do sistema nos bancos de dados que podem ser em redundância.
Além do servidor, existe o studio para desenvolvimento das telas, e a interface de visualização para realização da operação.
O que é IHM?
A explicação do que é um IHM está no seu próprio nome “Interface Homem Máquina”. Isso mesmo! A IHM faz a interface entre os operadores com o processo industrial.
A IHM fornece uma interface gráfica para o usuário, ou seja, uma representação do processo para facilitar o controle.
Podemos dizer que as IHM’s são um controle centralizado que coletarão informaçōes do sistema de controle para armazenar, gerenciar eventos, gerenciar alarmes, fazer acionamentos, etc.
Podemos utilizar a IHM de 3 diferentes formas em uma nova aplicação industrial:
- Substituição de painel com botões: Você pode substituir aqueles painéis operando com botões por uma simples IHM. A interpretação dos dados será muito mais simples por conta da interface gráfica. Além disso, ocupa menos espaço do que os painéis de controle.
- Monitoramento dos dados de processo: Neste tipo de aplicação, a IHM será um sistema supervisório para criação de gráficos do processo e controle da produção. Além dessas funções, podemos ter receitas do processo, alarmes e alguns acionamentos.
- Visualização: Nesta aplicação, a IHM lhe dará todas informações que menciono acima, porém ela está funcionando juntamente com um sistema supervisório SCADA ou MES.
Podemos afirmar que sua interface gráfica é normalmente bem fácil para o usuário de campo, sendo uma das principais vantagens da utilização de uma IHM.
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Onde as IHM são utilizadas?
Usualmente, IHM são utilizadas em aplicações industriais, mas podemos também encontrar aplicações em cenários fora do mundo industrial, onde temos algum tipo de controle. Um exemplo são alguns supermercados, onde controles de temperatura são realizados em diversos setores.
Abaixo fiz uma lista com algumas insdústrias onde IHM são utilizadas:
- Mineração
- Alimentos & Bedidas
- Indústrias químicas
- Petróleo
- Entre outras
No dia a dia, os operadores de campo são as pessoas que tem maior interação com as IHM para verificação do processo, verificação do histórico de medição ou para fazer alguma intervenção no campo. Engenheiros e técnicos também vão ter contato com a IHM para configuração, verificação de diagnóticos e coisas do tipo.
Aplicações da IHM
Podemos dizer que as IHMs fazem comunicação com os Controladores Lógicos Programáveis (CLPs), além de sensores de campos, como medidores de vazão, medidores de nível, etc. Outro ponto é que IHM tem saídas para atuação direta em alguns elementos finais de controle, como válvulas de controle ON/OFF.
Quando uma IHM é configurada, podemos ter algumas funções básicas. Uma delas é fazer apenas a visualizão do processo, ou seu monitoramento. Uma segunda função, seria fazer a execução da operação de processo, como atuar em uma válvula, aumentar velocidade de um motor, colocar o processo em manual, entre outros pontos.
No geral, a função da IHM é a centralização das indicações de processo como também o seu controle. Os operadores de campo tem uma acesso local para controle, onde tem acesso a gráficos de processo, gerenciamento de larmes, valores de processo em tempo real, etc.
Agora os operadores não precisam se dirigir sempre a sala de controle, com as IHMs locais eles podem atuar ou verificar o processo localmente, sem precisar se deslocarem para a sala de controle.
O que é um sistema SCADA?
O sistema SCADA nasce para solucionar um problema com a revolução industrial. Com o sistema supervisório, é possível controlar e supervisionar diferentes áreas, tanto remotamente quanto em grandes distâncias.
Atualmente, além da supervisão do processo em grandes distâncias, o sistema SCADA evoluiu oferecendo soluções remotas via celular, tablets, clouds, etc.
A integração do software SCADA com sistema de controle é feita utilizando diversos tipos de protocolos de comunicações ou drivers.
Toda informação é enviada para um servidores, onde você tem aquisição de todos os dados em bancos de dados que podem ser redundantes ou não.
O SQL (Structured Query Language), é um dos tipos de bancos de dados utilizados em sistema supervisório SCADA.
Você também tem estações de trabalho para desenvolvimento das telas e todas animações e para real operação e supervisão do processo.
Câmeras de vigilância do processo podem ter adicionados no sistema supervisório SCADA utilizando comunicação baseada em ethernet.
Ah, sabe quando você vai na sala de operação e tem uma tela gigante com o processo? Sim, alguns sistemas supervisórios lhe dão a opção de ter os “Video Wall” independente das telas de cada operador de processo.
Apps vs SCADA?
Nas redes sociais, mais especificamente em alguns grupos “gringos” de automação industrial, a discussão sobre se SCADA deve ser aplicado em IIoT está sempre indo e vindo.
Essa discussão depende muito do ponto de vista do profissional e mais ainda do fabricante que está oferecendo a solução! Claro, provavelmente os fabricantes de SCADA afirmarão que o sistema SCADA é ideal para IIoT, mas será que ele é mesmo?
Idealmente, os sistemas SCADA são focados para a supervisão e controle de processos, certo? Quando falamos de IIoT, estamos falando de supervisão de equipamentos e aplicações específicas.
Aplicativos (Apps)
Os aplicativos ou Apps, são nada mais, nada menos que softwares (App é uma forma de deixa-lo mais atrativo ou na moda, certo?) desenvolvidos para aplicações específicas em IIoT.
IIoT tem como função buscar a inteligência das “coisas” no campo e com isso gerar algum benefício. Os Apps possuem aplicações específicas, como monitoramentos de bombas, monitoramento de consumo e coisas do tipo.
Além desses pontos, muitos fabricantes defendem que as soluções IIoT devem rodar fora do sistema de controle tradicional, onde vamos encontrar o sistema supervisório SCADA.
Sistema SCADA
O sistema SCADA foi desenvolvido para trabalhar com o CLP e fazer a supervisão e controle de processos e não das “coisas”. Baseado neste detalhes, acredito que o SCADA não está alinhado com essa ideia de IIoT recente.
No entanto, nada impede que ambas as soluções trabalharem lado a lado, certo?
Qual a sua opinião? O que tem a compartilhar sobre sistema supervisório, IHM, sistema SCADA e IIoT?
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