Edição 98 - Controle & Instrumentação

Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 98 – Novembro de 2004

Cover Page I

No rastro da soja

Cenário positivo do aumento das exportações da soja brasileira conduz a Coamo para um importante plano de investimentos, com destaque para a automação

Com 34 anos e considerada a maior cooperativa agropecuária singular da América Latina e a segunda maior empresa do Paraná, a Coamo Agroindustrial Cooperativa tornou-se referência internacional. A Cooperativa mantém 86 unidades e postos de recebimento de cereais, algodão e café espalhadas pelos Estados do Paraná, Santa Catarina e Mato Grosso do Sul. Ao todo são dezenove mil cooperados e cerca de cinco mil funcionários.

Responsável pelo recebimento e comercialização anual de cerca de 3 milhões de toneladas de grão produzidas no Brasil, a Coamo responde, sozinha, por 3,7% da produção nacional de grãos e fibras, 17% da safra paranaense e 16% do total das exportações das cooperativas brasileiras. Com uma extensão territorial de 3,7 milhões de hectares, possui capacidade global de armazenagem de 45,14 milhões de sacas de 60 kg. Possui uma estrutura que conta com um entreposto de sementes e grãos, indústria de óleo, refinaria, hidrogenação (fábrica de Gordura Vegetal), fábrica de margarinas.

Ocupando a 33ª posição entre as empresas exportadoras do país, a Coamo é a primeira entre as de exportação de commodities no Estado do Paraná. Com o apoio do terminal portuário em Paranaguá, em 2003, exportou 1,89 milhão de toneladas de produtos em 227 navios, no valor de US$ 350 milhões, com um crescimento de 11% em relação a 2002. A Europa recebe cerca de 68 % do que a Coamo exporta e a Ásia 31,4 %.

O faturamento da Cooperativa no período de 2003/2004 ultrapassou os R$ 3 bilhões.
Com resultados tão positivos, uma ampla produção e a previsão de crescer ainda mais, investimentos para a melhoria das unidades tornaram-se primordiais. O objetivo da cooperativa, além de agilizar a produção, é garantir qualidade e segurança nas operações. Para isso, foram investidos R$ 109,85 milhões na construção de novas unidades de recebimento, ampliação da capacidade de armazenamento, secagem, beneficiamento e expedição de produtos agrícolas, armazenagem de insumos, industrialização, escritórios administrativos, modernização na frota de veículos e no sistema de processamento de dados.

Quanto a automação, o destaque esteve na modernização da planta de Esmagamento/Extração de soja de Campo Mourão. O projeto, baseado na arquitetura Simatic PCS 7 da Siemens, recebeu o investimento de R$ 3 milhões e a nova planta está funcionando desde maio de 2004. “Escolhemos Siemens porque é, hoje, uma das tecnologias mais abrangentes. A linha do Simatic PCS 7 pega o híbrido entre os PLCs e SDCDs, ou seja, consegue juntar o que há de bom nas duas tecnologias e otimizar numa só inteligência”, diz o encarregado do Setor de Manutenção Eletro-Eletrônica da Coamo, André Luiz Domingues dos Santos.

André dos Santos, da Coamo: “Novo sistema facilita a aplicação do processo, torna-o mais confiável e oferece mais recursos para operação e controle da planta”

A Extração antiga fazia parte de um projeto de aproximadamente 25 anos, com os controles mínimos em soluções pneumáticas e o intertravamento feito em lógica de relês - solução aplicada na época. O novo projeto abrange todo o processamento da soja desde o controle da umidade de ressecagem, todos os controles da preparação da soja, da extração do óleo, do processamento do farelo, e os controles das caldeiras de Alta e de Baixa Pressão.

A Tecnologia Híbrida do sistema Simatic PCS 7 soma as vantagens do PLC com os sistemas de controles distribuídos, tendo uma base de dados única para os controles, redes e visualização. As redes de chão de fábrica operam com padrão AS-Interface, Profibus DP e Profibus PA. As CPUs estão em duplo anel redundante e as estações de Operação e de engenharia estão conectadas a dois servidores redundantes em rede Ethernet.

A arquitetura do Simatic PCS 7 – Process Control System segue o conceito TIA – Automação Totalmente Integrada. Trata-se de um sistema com uma única base de dados e de arquitetura aberta, com estações de operação e engenharia compatíveis com o Windows 2000, tanto na configuração single-station ou cliente-servidor, interligados aos controladores Simatic PCS 7 AS 400 via redes abertas e padronizadas Ethernet TCP/IP (Fast-Ethernet a 100 Mbps). A interface com o campo ocorre de forma flexível via Profibus (Process Fieldbus), que permite fácil integração de uma ampla gama de dispositivos (incluindo Instrumentação de Campo, Acionamentos e remotas de I/O).

A expectativa da Coamo com a nova unidade é ampliar a produção das atuais mil toneladas/dia de soja para 2.500 toneladas/dia. “O novo sistema facilita a aplicação do processo, torna-o mais confiável, e oferece mais recursos pra utilizar e até facilidades de operação e controle da planta”, diz André. A tendência da engenharia da Coamo é manter, a partir de agora, a linha do Simatic PCS 7.

Lançado em 1997, o Simatic PCS 7 apresenta uma engenharia centralizada capaz de configurar todo o sistema e com ferramentas de configuração/programação com linguagens baseadas na IEC 1131, bibliotecas tecnológicas e de campo, e recursos de diagnose que permitem a fácil configuração da solução com o foco em tecnologia de processo. A arquitetura é ainda facilmente expansível e pode ser aplicada tanto para processos contínuos como bateladas.

Por ainda estar em fase de revamp da unidade industrial, a Coamo não tem todos os históricos do processo. Estes, permitirão fazer uma avaliação da produção e verificar o quanto a produção da Cooperativa foi ampliada com o novo sistema.

Toda a parte de instrumentação da nova unidade está em rede Profibus PA. “Estamos tentanto absorver todas as informações, diagnósticos e dados fornecidos por essa instrumentação para poder garantir a integridade do processo e a qualidade de produção”, enfatiza André. No total, são cerca de 300 instrumentos aplicados em diversas redes e cerca de 258 motores comandados eletronicamente com monitoração feita através de Simocode (dispositivo de proteção e o comando de motores da Siemens). Tanto a instrumentação de campo em Profibus PA quanto os Simocodes em Profibus DP são configurados e diagnosticados centralmente na Estação de Engenharia via Simatic PDM (ferramenta para o gerenciamento dos dispositivos da planta).

Hugo, da SHW: “Com o PCS7, a Coamo tem o benefício de ter uma arquitetura aberta com uma engenharia centralizada”

Como empresa integradora do sistema a Coamo escolheu a SHW Instrumentação Industrial e Comercial. “A preferência pelo integrador parte em função do histórico que ele tem com o processo que vai automatizar. A SHW já tinha um bom histórico com sucessos de automação de fábricas de óleos e já havia feito a automação de nossa unidade de Paranaguá. Tudo isso, relacionado ao orçamento, recursos, entre outros, favoreceu a escolha”, diz André.

O diretor Comercial da SHW, Hugo Djalma Luz, enfatiza que tudo começou com a ampliação da planta de Paranaguá. “Naquela ocasião iniciava-se uma forte discussão sobre redes de campo. A Coamo queria uma solução em rede e a escolha recaiu sobre a rede Profibus, que era a que apresentava uma solução consistente para Área de Risco (com gases explosivos) e que contemplasse número considerável de opções de fornecedores de instrumentos”, lembra. Com isso, a decisão do uso de rede Profibus acabou se tornado o padrão para todas as novas unidades industriais da Coamo.

O diretor da SWH conta ainda que a empresa tinha um grande desafio dentro do cronograma estabelecido. “Isso foi agravado por se tratar do nosso primeiro trabalho com o Simatic PCS 7”, diz. “Tivemos alguns contratempos com as versões de Software, foi quando recorremos ao suporte da Siemens e o problema foi superado. O atraso acabou sendo minimizado devido a outros fatores do start up das máquinas”.
Ao comparar o trabalho realizado em Paranaguá e em Campo Mourão, Hugo ressalta que foram sete anos de “distância tecnológica”. “Naquela época, a grande polêmica era qual o tipo de rede deveria ser adotada, hoje podemos observar que a escolha do padrão Profibus foi acertada. Somente a SHW já instalou mais de 850 instrumentos e dispositivos em Profibus e 490 em AS-I”, diz.

Ele ressalta que, para o projeto atual, a preocupação da Coamo era escolher um produto mais poderoso, com a maior garantia de estabilidade nas operações e de custo acessível de engenharia. Foram considerados pela Cooperativa, na hora de definir o novo projeto, requisitos como o de atender as diversas Unidades (nova e já existentes); ser voltado para controles de processo; possuir ferramentas de controles avançados e otimização de processo; ter redundância em duplo anel no chão de fábrica e na supervisão; ser compatível com a Rede Profibus, apresentar alta performance e ser robusto, .

“Com a escolha do PCS 7 a Coamo se beneficia de uma ferramenta voltada para controle de processo. Neste projeto, pudemos implementar o controle da concentração da miscela graças às facilidades de configuração e observação dos gráficos de tendências”, enfatiza Hugo.

A sala de controle da fábrica está baseada numa concepção de projeto que utiliza redes de comunicação Ethernet em fibra ótica, com servidores que coletam dados de processo e as CPUs, que processam todos os dados. Tudo com redundância. “Tenho o controle e a garantia de que esta automação não vai me deixar na mão. Isso porque, em caso de falha ou perda de uma eu tenho sempre o correlato para poder manter tudo funcionando”, enfatiza o encarregado da Coamo.

Em projetos com o Simatic PCS 7, como na Coamo, as funções de visualização da planta são realizadas no Simatic PCS 7 OS (Estação de Operação), em uma base única de dados para Controle e Visualização, gerando de maneira automática os objetos de visualização (OS Faceplates) para os objetos de controle, como reguladores PID, motores, válvulas, etc, além de gerar a navegação das telas automaticamente a partir da modelagem física da planta (Plant View ).

Na sala de controle, apenas os monitores, os teclados e os mouses ficam expostos para os operadores. Lá estão os computadores que fazem a visualização e operação do processo, e mais uma estação de Engenharia, para configuração e diagnóstico do sistema.

Os dois micros que desempenham a função de servidores também são utilizados para controle de operação. “Por isso, existem quatro computadores com telas de processo e uma máquina que é a estação de engenharia, responsável por toda a parte de programação”, diz André. Dois operadores e mais um encarregado ficam na sala, e cada unidade possui um operador em campo fazendo a supervisão in loco.

De acordo com André, a Coamo também se beneficia de uma outra vantagem: a utilização de fibra ótica. Segundo ele, isso não é novidade nas indústrias, mas ainda existe uma “mística” em termos de custos. “A fibra ótica é muito mais confiável e segura na transmissão de dados por não sofrer interferências do meio. Começamos a aplicá-la mais recentemente, sendo esta a primeira planta completa em fibra ótica”, diz. A fibra ótica é utilizada na integração dos processos entre mestres, escravos e computadores da Coamo. A parte de campo continua utilizando cabos convencionais. “Tudo o que eu posso fazer em fibra ótica eu estou fazendo em função da garantia de confiabilidade”, explica. A integração dos links que convertem duas fibras óticas para um canal de comunicação só, para aplicação nos painéis, são contratempos que estão sendo resolvidos pela Siemens.

A parte elétrica da fábrica conta com painéis em CCM inteligentes e utilizam Soft-Starts, inversores de freqüência e Simocodes, que já atendem à nova norma ABNT, tendo painéis com ensaio de tipo (PTTA), testados e homologados. “No que se refere a automação, daqui pra frente é só aproveitar os recursos porque eu tenho toda a fábrica - seja ela produtiva ou elétrica – na mão. Tenho como visualizar o meu processo de uma maneira mais profunda e assim, controlá-lo melhor”, explica André.
A fábrica da Coamo funciona 24 horas por dia, 365 dias por ano, contando com programações de parada que dependem de todo um gerenciamento. “Também acompanhamos todos os equipamentos mecânicos e elétricos através de softwares da manutenção. Desta forma, conseguimos estipular perdas de eficiência, prever quebras ou antecipar danos e assim dimensionar o tempo de parada”, diz. Em média, a Coamo realiza uma parada de 30 dias para reparos a cada um ano e dois meses.
Na Coamo, também as áreas de hidrogenação e margarina foram automatizadas recentemente. São fábricas que têm menos de cinco anos de automação. Já a refinaria, tem cerca de 10 anos de automação, e também utiliza soluções Siemens. “Hoje estamos estudando um up grade da parte física - hardware. Isso porque existe uma tendência de mercado onde tudo se atualiza na mesma velocidade que os computadores e as máquinas. Assim, somos obrigados a fazer isso também para não ficarmos desatualizados”, ressalta André.