| Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 90 – Março de 2004 |
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Artigos Técnicos
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| Emprego da Experimentação Remota em Sistemas de Controle |
| Monique C. de Freitas, Orlando de A. Pereira Jr., Jacklyn D. Reis - Bolsistas do Programa Especial de Treinamento (PET) Eng.Elétrica UFPa - Orlando F. Silva - Orientador |
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Este trabalho aborda a utilização de uma importante
ferramenta para aprendizagem em sistemas de controle: a experimentação
remota. O estudo se baseia no software RexLab Control e explica
seu funcionamento. O programa possibilita o compartilhamento de
recursos de um laboratório de sistemas de controle, tanto
de software quanto de hardware, aumentando a audiência atendida,
reduzindo o tempo de uso e custos. Para ilustrar a viabilidade do
modelo, um protótipo é utilizado, o qual contém
experimentos práticos sobre identificação e
teste de algoritmos de controle num equipamento real, no caso, um
servomecanismo. |
| Supervisão Remota via Internet |
| Celso J. Munaro - Universidade
Federal do Espírito Santo, Departamento de Engenharia Elétrica Aldemar J. de Oliveira - Brasilcenter Telecomunicações Trabalho apresentado no III Seminário Nacional de Controle e Automação, Salvador/BA - junho de 2003 |
| Resumo Este artigo descreve o desenvolvimento de um sistema para supervisão remota de processos, integrando Internet e comunicação sem fio. Um módulo microprocessado acoplado a um telefone celular permite que um computador se conecte ao processo remotamente para supervisão e controle. Os dados de operação são armazenados em banco de dados e disponibilizados via WEB através de navegador e via WAP através do mini-navegador de celulares portáteis. Eventos de interesse são comunicados através do envio de mensagens diretamente ao celular do operador. Uma aplicação para área de saneamento é apresentada. Introdução O uso da internet para efetuar supervisão remota de processos industriais já é parte integrante de muitos sistemas de supervisão comerciais. Nestes sistemas, telas dos processos são automaticamente transformadas em arquivos html que podem ser acessados via navegador por qualquer usuário da Internet. O computador onde o sistema supervisório é executado deve prover também um servidor WEB. Esta abordagem, entretanto, permite apenas a supervisão remota de telas, com menos recursos que um operador local possui. O sistema aqui proposto introduz novas possibilidades de supervisão remota multiplicando as possibilidades da Internet ao agregar a ela redes sem fio [1]. Um sistema de aquisição e registro de dados do processo se comunica através de rede sem fio com um computador com Servidor WEB, baseado em Windows NT e IIS – Internet Information Service. As conexões com o processo são feitas periodicamente, via telefone celular, quando variáveis e eventos relevantes do processo são transferidos para o computador. Estes dados são gravados em um banco de dados padrão SQL no servidor WEB. O acesso às informações do processo é feito via navegador ou via celular com tecnologia WAP (Wireless Application Protocol). O usuário pode solicitar que os dados sejam apresentados na forma que lhe for mais adequada (gráficos, tabelas, etc). Comandos remotos não são possíveis neste sistema, por questões de segurança, embora possam ser facilmente implementáveis. A ocorrência de falhas no processo é rapidamente identificada e comunicada. Como não é feito um acompanhamento contínuo do processo, uma falha origina uma chamada via celular ao servidor, que faz seu registro. A seguir, uma mensagem é enviada via tecnologia WAP para o telefone celular do operador, para que este tome as providências. Assim, processos separados geograficamente podem ser monitorados em um mesmo servidor e a ocorrência de falhas pode ser atendida por um único operador que não precisa estar fisicamente próximo aos processos ou ao servidor WEB. É necessário apenas que haja cobertura de sinal de telefonia digital em todos os processos sendo supervisionados. O sistema Supervisão Remota via Internet descrito encontra aplicações em muitas áreas, destacando-se as áreas de distribuição de energia elétrica [2] e de saneamento, onde um protótipo foi desenvolvido para o monitoramento remoto de vazão e falhas em estações de tratamento de esgoto. |
| SDCD Híbrido:
uma nova opção para a automação e controle
de processos industriais |
| César Manieri - Engenheiro eletrônico, especialista em automação e gerente comercial da Invensys - Foxboro A2 |
| O microprocessamento distribuído permite
o controle de operações híbridas com baixo custo,
simplicidade e flexibilidade. Disponibilizar qualquer informação
sobre qualquer rede usando qualquer dispositivo. Este poderá ser o futuro da automação e esta é a proposta que a nova geração dos controladores de processo estão trazendo para cada vez mais perto do chão de fábrica. Entre os benefícios desta nova tecnologia estão, a grande flexibilidade dos sistemas, alta escalabilidade e os baixos custos de hardware e da tecnologia de controle. Já faz algum tempo que as empresas estão usando a tecnologia dos controladores lógicos programáveis (CLP’s) para automatizar desde aplicações simples e discretas até outras com algumas funções mais complexas. Nos casos das aplicações que exigem um controle de processo em larga escala, as empresas têm usado sistemas de controle distribuído (SDCD’s) onde é possível rodar várias operações complexas para uma variada gama de processos diferentes. Neste cenário atual, competitivo e globalizado, as empresas se depararam com um incrível aumento das necessidades em flexibilizar suas operações produtivas para que tenham um controle total da produção, de tal forma a conseguir oferecer para o mercado produtos altamente customizados. Para isso, elas precisam da total integração de seus sistemas de controle para que os mesmos possam rodar processos cada vez mais complexos. Outro fator importante é a necessidade que as empresas regulamentadas (no caso das farmacêuticas) têm de automatizar seus processos, essa realidade está cada vez mais clara, pois os órgãos governamentais e os consumidores, não aceitam mais receber produtos sem a confiabilidade e eficácias necessárias. Felizmente, a tecnologia em automação tem avançado de forma constante e está convergindo para um ponto onde as empresas possam adaptar seus processos e orçamentos com grande flexibilidade a custos mais baixos, como nunca antes visto. Não importa se as operações de produção são grandes ou pequenas, ou se é um processo contínuo ou discreto, ou alguma combinação entre ambos. Soluções em automação de processo, e de controle, econômicas já estão plenamente disponíveis. |
| Ethernet Industrial
— da tecnologia de conexão ao gerenciamento de rede |
| Dipl.-Ing. Dieter Obermeier, Dipl.-Ing.
Oliver Puls, Automation Product Area, Phoenix Contact GmbH & Co.KG, Blomberg, Germany |
| Implementando os requisitos da automação
na Ethernet Até agora os poucos produtos disponíveis que atendem aos requisitos da indústria não tiveram seus recursos muito bem difundidos em aplicações Ethernet no nível de campo. Faz-se necessário, não apenas componentes adequados, mas uma disponibilidade completa de sistemas de instalação baseados em Ethernet — de tecnologias de conexão até de sistemas de gerenciamento, apropriados para instalações diretamente no campo. << voltar |
| Uma forte estratégia
para o compartilhamento de informações da produção |
| Newton Fernando de Souza Gerente de Software para América Latina Rockwell Automation |
| Em resposta à crescente demanda dos fabricantes
por interaoperabilidade real entre as soluções do chão-de-fábrica
e o compartilhamento de dados entre as aplicações administrativas,
o Factory Talk permite que as informações sejam integradas
em todo processo de produção, proporcionando transparência
e conectividade. No passado, as empresas que necessitavam de integração de informações da produção com os sistemas do nível administrativo, freqüentemente, escreviam programas customizados projetados para compartilhar dados. Em muitos casos, os dados ainda tinham de ser inseridos em múltiplas aplicações, o que resultava em bases de dados ou planilhas muito grandes, de difícil manuseio. Como as aplicações não operavam em uma infra-estrutura universal, a integração unia efetivamente as aplicações, mas não permitia a análise ou relatórios de processos comuns. Bem diferente do que acontece hoje, quando a disponibilidade de informações em tempo real pode fornecer uma grande vantagem aos negócios que visem melhorias de rentabilidade e vantagens competitivas. Assim, cada vez mais as indústrias precisam de aplicações ou soluções que as ajudem a aproveitar os dados do chão-de-fábrica. Estas informações incluem análise de produção, gerenciamento da qualidade, cronograma da planta e informações de seqüenciamento de produção. E o que é mais importante: a necessidade fundamental de compartilhar estas informações com os demais níveis da organização. Desta forma, as empresas estão buscando estratégias de gerenciamento cooperativo de produção para serem mais produtivas e rentáveis. Não é à toa que na otimização de seus processos, elas estão procurando maximizar o uso da internet e acrescentar o c-manufacturing (produção cooperativa). Por fornecer uma estrutura universal, uma plataforma de software denomiada Factory Talk vem-se firmando no mercado, como uma estratégia de integração de informações da produção para empresas que buscam soluções de c-manufacturing. << voltar |
| Sistema de Supervisão Aberto |
| José Sidnei Colombo Martini,
Mário Nakashima, Alci Ruiz Figueiredo, Sandro do Prado Gambini Transmissão Paulista |
| Este trabalho foca a experiência adquirida
na implementação de um sistema de supervisão
e controle em tempo real voltado para centros de controle da operação
de empresas de transmissão e produção de energia
elétrica, detalhando o hardware e software utilizado, servidor
WEB, historiador de dados e fases de implementação. Denominado SSA (Sistema de Supervisão Aberto), este sistema trabalha paralelamente como uma forma de backup do sistema de supervisão já existente na empresa, o SSC (Sistema de Supervisão e Controle), utilizando os mesmos equipamentos de aquisição de dados em campo, as UTR´s (Unidade Terminal Remota). Diferente dos sistemas de supervisão existentes comercialmente neste ramo de atividade, o SSA foi implementado utilizando baixa plataforma de hardware (microcomputadores PC´s), software SCADA de pequeno porte e recursos humanos da própria empresa, tendo como principais vantagens o baixo custo direto e total domínio do sistema por parte da equipe de implementação. Além disso, foram observados benefícios como a expansão das informações adquiridas pelo novo sistema para outras áreas e empresas, bem como o provimento de informações necessárias aos centros de operação no caso de falha do sistema principal (SSC). << voltar |
| Real Time Control Using Windows NT |
| Scott Kiser Wonderware Corp. |
| Real Time Control Using Windows NT 4.0 Purpose There have been a number of articles written in the trade press and over the Internet on the capabilities of Windows NT providing real time control functions. While there is consensus that NT was not designed to be a single purpose real time operating system (RTOS), there is significant debate on the effectiveness Windows NT in this role. Much of the debate has been theoretical, with little actual performance information to limit the scope of the debate. Various efforts have been undertaken to modify and extend Windows NT to improve performance as a real time control operating system. These efforts will be followed closely by Wonderware, and incorporated into future products. In looking to the future, however, the potential for reliable real time performance with unmodified Windows NT should not be ignored. This modern operating system has significant potential for control applications without modification at the present time. This paper will focus on real time performance in one particular scenario: with the unmodified Microsoft release build of Windows NT 4.0 and the first beta release of Wonderware InControl. Factors impacting real time performance under Windows NT 4.0 will also be discussed. << voltar |
| Um novo conceito em Sistemas de Controle |
| Engº. Fábio Koga Yokogawa América do Sul |
| Embora tantos os provedores de soluções
para Automação de Processos (PAS – Process Automation
System) quanto os provedores de PLC’s continuem atendendo seus
mercados tradicionais — processos e manufatura, respectivamente
—, as fronteiras entre esses mercados estão diminuindo
e uma visão para a tecnologia atual de automação
de processos e PLC’s revela muitas semelhanças. Em ambos os casos — PAS e PLC —, atualmente o hardware contempla muitos padrões industriais que atendem tanto processos como manufatura como por exemplo os microprocessadores Intel. As únicas diferenças significantes são relativas ao software. Os provedores de soluções para processo e os provedores de soluções para manufatura começaram a invadir um o território do outro e um exemplo clássico diz respeito ao aumento da competição entre fornecedores de soluções para processo e provedores de soluções para manufatura nas indústrias híbridas, como alimentos & bebidas, química fina, e farmacêutica, que combinam as exigências de controle de processo e controle discreto. Um exemplo típico de um processo híbrido é a indústria cervejeira que incorpora seqüenciamento e bateladas no controle do processo de fermentação e alta velocidade no controle discreto do processo de engarrafamento. As indústrias híbridas oferecem boas oportunidades de desenvolvimento para provedores de automatização considerando-se uma indústria com relativamente pouco crescimento global. A maioria dos provedores de soluções tanto para processo quanto manufatura têm um sistema de controle especificamente projetado para atender o mercado híbrido. Alguns exemplos destes sistemas de controle são: ABB Freelance 2000, Honeywell PlantScape, Siemens Simatic PCS 7, Fischer-Rosemount DeltaV, CENTUM CS1000 da Yokogawa e o ProcessLogix da Rockwell. Por outro lado, o mercado necessita de um sistema que atenda completamente às necessidades do ambiente de processos, agregando a funcionalidade híbrida requerida em processos que envolvam bateladas, sequenciamento, ou controle discreto e ao mesmo tempo, o produto precisa ser extremamente confiável. A solução encontrada pela Yokogawa foi desenvolver um conceito totalmente novo em sistema de controle, denominado Network Control System (NCS) que atende às necessidades de aplicações onde a combinação de PLC e IHM é freqüentemente usada, entretanto, considerada inadequada. Com ele é possível atender às necessidades de mercados que os sistemas controle de processos tradicionais (PAS) não conseguem. Muitos desses casos, se completamente sem automatização, usam uma variedade de tecnologias que vão desde PLCs até PCs que requerem um esforço significante para conectar os componentes em um único sistema. Devido a uma crescente tendência, aplicações utilizando Internet e tecnologias de Internet podem ser desenvolvidas mais efetivamente, utilizando-se configurações adequadas para este propósito. O NCS compreende completamente o conceito de manufatura colaborativa. << voltar |
| Equalizadores Neurais em Comunicação Digital |
| Antonio Cezar de Castro Lima Universidade Federal da Bahia |
| Resumo Este trabalho apresenta algumas soluções para o problema de equalização de canais de comunicação lineares, não-lineares, fixos e variantes no tempo. As estruturas investigadas envolvem redes neurais recorrentes de multicamadas aplicadas em sistemas digitais do tipo BPSK. O treinamento das redes é feito através de algoritmos do tipo Kalman e RTRL. Comparações referentes à convergência e ao desempenho entre neuroequalizadores e equalizadores tradicionais são mostradas como resultados no final do artigo. Introdução Hoje em dia, a grande maioria dos sistemas de comunicação, empregados em diversas aplicações, é do tipo digital [1-2]. Assim como na comunicação analógica os sinais contendo informações codificadas digitalmente são degradados pelo canal de comunicação, chegando ao receptor de forma distorcida e com certo nível de ruído. Esta deterioração do sinal causa um aumento na taxa de bits errados (BER) que chega ao receptor. Valores elevados da BER podem, a depender do sistema de decodificação utilizado, levar a uma redução da qualidade da informação (som, voz e imagem) ou forçar a redução da taxa de transmissão. Para minimizar os efeitos danosos, introduzidos pelos canais de comunicação, são utilizados equalizadores e sistemas de codificação robustos [3]. Os equalizadores, em particular, são utilizados para compensar as distorções, através de um processo de identificação do canal e filtragem inversa. Há várias décadas equalizadores vêm sendo utilizados em sistemas de comunicação. As arquiteturas mais conhecidas são aquelas que utilizam filtros de resposta ao impulso finita (FIR) [4]. Técnicas mais eficientes foram introduzidas em seguida, como por exemplo, os chamados equalizadores com realimentação do sinal detectado (DFE) [3-4] e os equalizadores neurais (NE) [5-9]. As primeiras arquiteturas de NE utilizadas foram as do tipo perceptron de multicamadas (MLP), treinadas com algoritmo de retro-propagação (BP) [5]. Em seguida vieram os NE baseados em redes completamente recorrentes (FRN), com treinamento através de aprendizado recorrente de tempo real (RTRL) [6-9]. Outros artigos têm sido reportados na literatura, incluindo aqueles que discutem sobre equalização de canais variantes no tempo [10-11]. Entretanto, até a presente data, não foram encontrados artigos que apresentem aplicações de MLP recorrentes (RMLP) [12] em problemas de equalização, particularmente aquelas treinadas com algoritmos do tipo Kalman, como: filtro de Kalman estendido (EKF) e filtro de Kalman com transformação unscented (UKF) [13]. << voltar |
| O uso de softwares
na sintonia de malhas de controle na indústria de processos |
| Diogo Grecco Ferreira Martins –
Engenheiro de Aplicações - Chemtech Flávio Martins de Queiroz Guimarães – Gerente Sênior - Chemtech |
| Resumo A sintonia de malhas de controle PID é um tema muito importante para a comunidade de engenharia e pouco explorado no dia-a-dia operacional das indústrias de processo. Este tema começou a ser tratado na década de 50 por autoridades em algoritmos PID como Cohen e Coon, Ziegler e Nichols. Desde então, existem numerosas publicações abordando diversos métodos para o cálculo de parâmetros P (proporcional), I (integral) e D (derivativo), otimizados na literatura de engenharia. A evolução natural foi o surgimento de softwares que calculam os PID´s e permitem simulações desses parâmetros antes de serem realmente usados no processo. Apesar do mercado disponibilizar esse tipo de solução há quase 10 anos e os benefícios obtidos serem realmente significativos, ela ainda é pouco utilizada na indústria de processo. Introdução O desempenho de um controlador PID pode ser avaliado pela sua capacidade de manter o valor da variável controlada próximo ao valor desejado (set point), mesmo em presença de perturbações externas. O controlador regulatório possui três constantes bem conhecidas: P (termo proporcional), I (termo integral) e D (termo derivativo), usualmente chamados de PID. Eles determinam o comportamento dos controladores e, conseqüentemente, o seu desempenho. Na escolha desses parâmetros deve-se levar em conta a forma como a malha deve reagir a uma perturbação ou mudança de set point. A figura 1 mostra a melhora do controle do processo obtida somente com a melhoria da sintonia. << voltar |
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| News
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