Calibração de transmissores Foundation Fieldbus

Rodrigo Fonseca Carneiro LEAD – COPPE/UFRJ
Filipe Borges Maia Petrobras S/A
Alessandro Jacoud Peixoto Poli/UFRJ
Miguel Borges Filho Petrobras S/A
Liu Hsu COPPE/UFRJ


Resumo
A indústria moderna não poderia existir sem a capacidade de compreender e controlar processos que, necessitam cada vez mais de medidas exatas e confiáveis. Atualmente nas áreas industriais uma realidade são as redes de campo Foundation Fieldbus, onde seus instrumentos também necessitam de calibração e ajuste. Este artigo tem como propósito abordar o tema calibração de instrumentos Foundation Fieldbus, mas especificamente transmissores de pressão e temperatura e demonstrar um método de calibração passoa- passo utilizando um calibrador inteligente.

O parâmetro Target Rotation Time em redes Profibus-DP

Eduardo A. Mossin, Guilherme S. Sestito, Dennis Brandão, Paulo H. T. de O. e Souza
Laboratório de Automação Industrial, Departamento de Engenharia Elétrica,
Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo


Resumo
A comunicação em redes Profibus é realizada através da troca de dados entre dispositivos mestres e escravos. Esta comunicação é realizada em ciclos e cada ciclo deve ser realizado em um intervalo de tempo pré-configurado denominado Token Rotation Time. O cálculo exato deste valor é complexo e na prática, o usuário realiza o mesmo de maneira simplificada, obtendo assim um valor aproximado. A fim de simplificar o mecanismo para a obtenção deste valor, é proposto um sistema fuzzy responsável por indicar automaticamente ao usuário um valor próximo ao ideal para esta variável de tempo. O sistema foi validado através de dados obtidos a partir de redes Profibus-DP reais construídas em laboratório. A partir da utilização deste sistema, observou-se que a complexidade existente no cálculo do Token Rotation Time foi abstraída dos usuários fornecendo aos mesmos ótimos resultados.

Redes de comunicação para sistemas de automação com alta disponibilidade

Osmar Brune - Altus


Introdução
Redes de comunicação desempenham um papel com importância crescente em sistemas de automação. Com o advento de sistemas distribuídos em diversos níveis (supervisão, controle, I/O remoto, historiadores, gerenciamento de ativos, bancos de dados, ERP, etc.), as redes de comunicação se tornaram componentes simplesmente essenciais. Diversos são os requisitos de um sistema de comunicação, tais como interoperabilidade entre equipamentos de fabricantes diferentes, velocidade compatível com a aplicação, custo acessível, simplicidade de configuração, imunidade a surtos elétricos, segurança cibernética, disponibilidade, entre outros. Neste artigo abordam-se redes de comunicação em sistemas de automação que exigem alta disponibilidade. Em tais sistemas, uma parada parcial ou total do sistema de automação tem alto custo em termos de perdas de produção, além de possíveis implicações na segurança do processo controlado. Tais aplicações são comuns, por exemplo, em plataformas de petróleo, plantas químicas ou petroquímicas, e outras indústrias de processo.

Uma proposta para padronização de projetos em Foundation Fieldbus – A engenharia orientada a resultados

Edison Siqueira, Lorena Sento Se Nunes, Nayara Miranda Chemtech – A Siemens Business
Augusto Pereira APP Consultoria


Resumo
Os autores fazem um paralelo entre os ganhos "prometidos" pela tecnologia Fieldbus em termos de engenharia com a realidade dos projetos Fieldbus executados. Neste contexto os autores identificam e pontuam os principais motivos pelos quais não se vê grandes reduções de esforço de engenharia em projetos FF e indicam os passos a serem seguidos para a redução do gap entre os ganhos obtidos e os esperados.

Análise de problemas de comunicação em LAN de automação industrial

Ivano Miranda dos Anjos - Universidade Federal do Rio Grande do Norte


Resumo
Em ambientes de automação de processos críticos, a disponibilidade da LAN é requisito para a operação segura das plantas. A resolução dos problemas de comunicação da camada de supervisão com a camada de controle, demanda análise de vários componentes envolvidos neste processo. A redução do MTTR deve ser uma busca constante da equipe de manutenção. Este artigo apresenta uma análise das variáveis, alguns problemas típicos e suas causas. Apresentamos também um caminho a ser considerado para mitigar a identificação da causa fundamental dos problemas de comunicação na LAN de ambientes industriais. Ao final deste trabalho, apresentamos um estudo de caso onde aplicamos a proposta de análise e concluímos identificando aspectos relevantes do trabalho e do estudo de caso.

Caracterização do tráfego em redes de tempo real com estudo de caso: Profinet

Marco Aurélio de Souza Birchal Depto. de Engenharia de Controle e Automação – PUC Minas Pontifícia Universidade católica de Minas Gerais

Viviane Santos Birchal Depto. de Engenharia Química – UFMG Universidade Federal de Minas Gerais


Introdução
A automação industrial moderna só é possível devido, dentre outras tecnologias, às redes industriais em tempo real. Isso porque é quase inconcebível uma planta automatizada em que não haja algum nível de comunicação entre suas partes. A comunicação é, pois, central no problema da automação. A questão é que, no entanto, as soluções para a comunicação não se apresentam de forma linear e única. Ao longo do tempo, cada desenvolvedor achou por bem instituir a sua própria rede de automação e muitas soluções acabaram por compor o que hoje chamamos de redes de campo ou fieldbuses. Ainda que haja uma certa concentração em cada tipo de rede, muitas existem e nem sempre é clara a distinção entre elas. Num ambiente em que existem muitas opções, o mais seguro é se utilizar de um padrão de comparação que possa estabelecer os parâmetros e funcionalidades padrões que devem ser utilizados ao se compararem soluções que, a principio, possam parecer semelhantes em propósito. Isto é necessário para que se extingam, ou pelo menos se minimizem, as distorções geradas por comparações, muitas das vezes tendenciosas, feitas por aqueles que prefiram certa tecnologia em detrimento de outra. Embora este trabalho tenha como objetivo o estudo do comportamento de uma rede específica, a Profinet, em certas circunstâncias semelhantes à operação normal em ambiente industrial, faz-se necessário, primeiramente, a apresentação de conceitos, notadamente, de um padrão de comparação seguro entre funcionalidades de redes [1], qual seja, a pilha de protocolos ISO/OSI (International Standards Organization/Open Systems Interconnection) e do conceito de determinismo, para que a análise dos resultados possa se fazer de forma consistente.

HART sobre o Profibus

César Cassiolato - Diretor de Desenvolvimento e Pesquisa de Equipamentos de Campo, Engenharia de Produto e Qualidade, Smar


Resumo
A necessidade de automação na indústria e nos mais diversos segmentos está associada, entre diversos aspectos, às possibilidades de aumentar a velocidade de processamento das informações, uma vez que as operações estão cada vez mais complexas e variáveis, necessitando de um grande número de controles e mecanismos de regulação para permitir decisões mais ágeis e, portanto, aumentar os níveis de produtividade e eficiência do processo produtivo dentro das premissas da excelência operacional. A automação permite economias de energia, força de trabalho e matérias-primas, um melhor controle de qualidade do produto, maior utilização da planta, aumenta a produtividade e a segurança operacional. Em essência, a automação nas indústrias permite elevar os níveis de continuidade e de controle global do processo com maior eficiência, aproximar ao máximo a produção real à capacidade nominal da planta, ao reduzir ao mínimo possível as horas paradas, de manutenção corretiva e a falta de matéria-prima. Além disso, com o advento dos sistemas de automação baseado em redes de campo e tecnologia digital, pode-se ter vários benefícios em termos de manutenção e aumentar a disponibilidade e segurança operacional. E ainda, a automação extrapola os limites de chão de fábrica, ela continua após o produto acabado, atingindo fronteiras mais abrangentes; a automação do negócio.

Integração de redes Profibus e Modbus

Ronaldo Tomazeli Duarte - DLG Automação Industrial Ltda


Introdução
Cada vez mais sistemas de automação industrial fazem uso de redes que possibilitam a interconexão de diversos equipamentos, desde sensores até elementos finais de controle. Tais redes, denominadas redes industriais, são hoje indispensáveis em um projeto de automação. Equipamentos inteligentes fazem uso das redes para fornecer dados preciosos de processo, de diagnóstico, para trocarem dados de controle, entre outros. A conexão em rede também reduz drasticamente o custo de instalação, além de facilitar o comissionamento, operação e manutenção. Através de esforços conjuntos de fabricantes e usuários, diversos padrões de redes industriais foram definidos. Com a padronização, o número de redes proprietárias foi reduzido drasticamente. A padronização é importantíssima do ponto de vista do usuário, porque promove a interoperabilidade entre equipamentos de fabricantes diferentes, aumentando assim a oferta de possíveis soluções e evitando que sistemas inteiros fiquem atrelados a um determinado fabricante. Do ponto de vista do fabricante, a padronização também é interessante, porque diminui os custos de desenvolvimento para que o equipamento opere com equipamentos de terceiros. A heterogeneidade das aplicações industriais torna impossível que apenas um padrão de rede industrial seja capaz de atender a todos os requisitos de instalação, segurança, funcionalidades e desempenho. Diversos padrões de redes industriais foram definidos, como Profibus, Modbus, Hart, Foundation Fieldbus, entre outros, de forma que os diferentes padrões possuam características que os tornam mais adequados a uma aplicação específica. Diante desse cenário heterogêneo, não é incomum que uma planta industrial faça uso de diversas redes diferentes, de acordo com suas especialidades. Com grande frequência, torna-se necessário que equipamentos localizados em redes distintas (e incompatíveis) transfiram informações entre si. Para tornar o requisito factível, são utilizados equipamentos conhecidos como "gateways", "bridges" ou conversores, que devem ser capazes de gerenciar as potenciais diferenças entre as redes, como meios físicos, formatos de dados e requisitos de temporização, entre outros. Com milhões de nós instalados em todo o mundo, as redes industriais Profibus e Modbus figuram com destaque em todas as estimativas de utilização global. A rede Profibus DP foi concebida como um mecanismo de descentralização de sensores e atuadores, cujos dados e informações de diagnóstico são acessados por controladores em ciclos de atualização determinísticos e com períodos extremamente baixos. O Modbus tornou-se uma opção popular por ser Ronaldo Tomazeli Duarte DLG Automação Industrial Ltda extremamente simples, de fácil configuração e operação. É utilizado principalmente como mecanismo de conexão de unidades remotas (RTUs) com sistemas SCADA. Devido a grande utilização das redes Profibus e Modbus, são corriqueiras as situações em que equipamentos Modbus precisam ser integrados à rede Profibus. Como exemplo, pode ser citada a atualização de uma planta baseada em Modbus com a troca por equipamentos Profibus, porém com reutilização do legado Modbus. Este artigo tem por objetivo apresentar uma proposta de mapeamento de dados entre redes Modbus e Profibus. A seção 2 descreve sucintamente a codificação de dados no Modbus e o modo como os dados são transferidos entre mestres e escravos. A seção 3 descreve o mecanismo de troca de dados entre mestres e escravos Profibus. A seção 4 apresenta a proposta de mapeamento, baseada em um mecanismo simples de conversão entre as codificações distintas de dados. A seção 5 discute alternativas de acesso às informações de diagnóstico. A seção 6 traz a conclusão sobre o mecanismo proposto.

Safety-over-EtherCAT: das simples Entradas e Saídas até controle de movimentação seguros

Dr. Guido Beckmann - Marketing Tecnológico Safety-over-EtherCAT, EtherCAT Technology Group.


Introdução
O Safety-over-EtherCAT é um protocolo aberto para aplicações de segurança incluído no EtherCAT para garantir a transmissão segura de dados entre entradas seguras (cortinas de luz, travas de portas, botões de parada emergencial), uma lógica de segurança e saídas seguras (como funções se segurança em acionamentos). O protocolo Safety-over-EtherCAT está sendo aplicado em diversos produtos desde 2005. A transmissão segura é um adicional na gama de funções da tecnologia EtherCAT. Muitas empresas incluem o protocolo em seus projetos de desenvolvimento de novos produtos e dispositivos. Hoje, seu uso em numerosas aplicações ressalta a aceitação tanto pelos usuários como pelos fabricantes.

Como implementar a sincronização do tempo em EtherNet/IP

Sabina Piyevsky, gerente de Engenharia Comercial da Rockwell Automation

Gregory Wilcox, gerente de Desenvolvimento de Negócios de Redes da Rockwell Automation


Introdução
A sincronização do tempo é crítica em qualquer arquitetura de automação que gerencie múltiplos controladores, sequência de eventos (SOE), a primeira falha de sistemas, aplicações de altas velocidades, controle de movimento, e registro de posição global. Portanto, muitos engenheiros são desafiados em duas áreas fundamentais: tornar o sistema ou a Hora Universal Coordenada relevante para a hora do mundo real e, sincronizar a hora do sistema nos diversos controladores, ou pontos de E/S que podem estar distribuídos na máquina, em uma fábrica ou no mundo. Os engenheiros podem superar esses desafios, aproveitando o CIP Sync™ e seguindo orientações importantes de projeto e de configuração. O protocolo CIP Sync é uma implementação da norma IEEE 1588-2008 pela ODVA e fornece um mecanismo para sincronizar os relógios dos controladores, dispositivos de E/S e outros produtos de automação. O registro da hora dos dispositivos pode proporcionar uma resolução de tempo extremamente precisa, bem como sincronismo para aplicações de SOE.