Mecatrônica Atual
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Mecatrônica Atual
Editora Saber Ltda Diretor Hélio Fittipaldi Começa a reação do setor industrial no Brasil Luis Aubert, presidente da ABIMAQ, apresentou www.mecatronicaatual.com.br Editor e Diretor Responsável Hélio Fittipaldi Revisão Técnica Eutíquio Lopez Redação Rafaela Turiani Publicidade Caroline Ferreira Designer Diego Moreno Gomes Carlos C. Tartaglioni Colaboradores Alexandre Capelli Bruno Castellani César Cassiolato Eutíquio Lopez Leandro Henrique Batista Torres Rob Hockley Ron Beck Steven D. Garbrecht Thomaz Oliveira PARA ANUNCIAR: (11) 2095-5339 em coletiva de imprensa como foi o ano de 2012 para a indústria de máquinas. O departamento de estatística preparou uma vasta quantidade de informações, comparando-as com os últimos oito anos (mês a mês). Assim foi possível notar os movimentos do mercado e como estamos indo para uma desindustrialização Hélio Fittipaldi massiva, se não forem tomadas urgentes providências governamentais. O ponto positivo é que o governo começou a reagir. Um pouco tarde, é claro, mas já é alguma coisa. Pelo menos foi o que todos puderam notar no bom ânimo da direção da ABIMAQ quanto ao futuro próximo, começando pelo ano de 2013. O leitor poderá ver esta matéria nesta edição e os assinantes da revista e do portal Mecatrônica Atual terão acesso exclusivo ao material adicional, onde mostramos vários quadros da pesquisa que embasarão melhor o seu conhecimento do mercado para o futuro, a curto e médio prazos. [email protected] Desejamos a todos um Feliz Natal e um ótimo ano novo. Capa Banco de imagens - www.sxc.hu Impressão Neograf Gráfica e Editora Distribuição Brasil: DINAP Portugal: Logista Portugal tel.: 121-9267 800 Viva o ano da retomada! Hélio Fittipaldi ASSINATURAS www.mecatronicaatual.com.br fone: (11) 2095-5335 / fax: (11) 2098-3366 atendimento das 8:30 às 17:30h Edições anteriores (mediante disponibilidade de estoque), solicite pelo site ou pelo tel. 2095-5330, ao preço da última edição em banca. Mecatrônica Atual é uma publicação da Editora Saber Ltda, ISSN 1676-0972. Redação, administração, publicidade e correspondência: Rua Jacinto José de Araújo, 315, Tatuapé, CEP 03087-020, São Paulo, SP, tel./fax (11) 2095-5333 Submissões de Artigos Artigos de nossos leitores, parceiros e especialistas do setor, serão bem-vindos em nossa revista. Vamos analisar cada apresentação e determinar a sua aptidão para a publicação na Revista Mecatrônica Atual. Iremos trabalhar com afinco em cada etapa do processo de submissão para assegurar um fluxo de trabalho flexível e a melhor apresentação dos artigos aceitos em versão impressa e online. Atendimento ao Leitor: [email protected] Associada da: Associação Nacional das Editoras de Publicações Técnicas, Dirigidas e Especializadas Os artigos assinados são de exclusiva responsabilidade de seus autores. 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Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 3 índice 42 30 14 16 22 Os benefícios de arquiteturas baseadas em objetos para SCADA e Sistemas Supervisórios Profibus: Instalação Avançada – Parte 2 30 Manutenção e Calibração de Medidores de Vazão 42 Modelos de engenharia utilizados em operações de plantas 34 16 Começa a reação do setor de máquinas no Brasil 46 Gerenciamento de Ativos e Autodiagnose Acionamento de máquinas em corrente contínua Editorial Eventos 03 06 Notícias: Elipse apresenta a versão 2.0 do EPM ........................................08 Robtec lança no Brasil a Máquina de Medição Óptica mais avançada do Mundo .....................................................................08 Série de instrumentos de medição industrial LJ-V, da Keyence....09 Endress+Hauser reforça participação no mercado de açúcar e etanol ..........................................................................10 A nova solução M-Bus, da HMS, permite aos usuários otimizarem o consumo de energia ...........................................10 Índice de Anunciantes: HSM ............................... 05 Invensys ............................... 07 Metaltex ................................ 11 Feimafe 2013 ........................ 21 4 Nova Saber ......................... 29 Nova Saber ......................... 41 Mouser ....................... Capa 02 MDA 2013 ................... Capa 03 Festo ............................ Capa 04 Okuma fornece centro de usinagem para segmento ferroviário ............................................................11 Novo Sistema de Controle de EstabilidadeAutomotiva,daTRW ..12 Novo atuador IVAC da Norgren oferece aos fabricantes de máquinas e usuários finais, redução expressiva de energia e custos operacionais.............13 literatura O livro é indicado para alunos e profissionais da área de Automação. O assunto é desenvolvido, passo a passo, desde suas aplicações até a utilização mais elevada do Controlador Lógico Programável (CLP) com variáveis analógicas. Compara os conceitos com metodologias já conhecidas, diagrama de contatos, álgebra de Boole etc. Cada capítulo apresenta teoria, exercícios resolvidos com experimentos testados e exercícios propostos, seguindo uma linguagem comum a todos os fabricantes de CLPs por meio da norma IEC 1131-3. Na décima edição o livro foi totalmente reestruturado e atualizado, inclusive, no que se refere à linguagem que passa a ser normalizada, eliminando a necessidade de praticar neste ou naquele equipamento de fabricantes diferentes. Alguns capítulos foram reformulados a fim de enriquecer o conteúdo da obra, apresentando os últimos lançamentos e simulação virtual de programação. Automação Industrial - 10ª Edição Revisada Autor: Ferdinando Natale ISBN: 978-85-365-0210-6 Preço: R$ 99,00 Onde comprar: www.novasaber.com.br curso Dezembro Automação Industrial com Redes de Comunicação em Ambiente CoDeSys Organizador: Festo Data: 17 – 21 Horário: 18h00 às 22h00 Duração: 20 horas Investimento: R$ 1.050,00 / participante (no Estado de São Paulo) e R$ 1.100,00 / participante (nos demais Estados) Local: Rua Giuseppe Crespi, 76 Jd. Santa Emília - São Paulo - SP www.festo-didactic.com/br-pt Hidráulica Móbil Organizador: Festo Data: 17 – 19 Horário: 13h30 às 17h30 e 08h30 às 17h30 Duração: 20 horas Investimento: R$ 1.125,00 / participante (no Estado de São Paulo) e R$ 1.175,00 / participante (nos demais Estados) Local: Rua Giuseppe Crespi, 76 Jd. Santa Emília - São Paulo - SP www.festo-didactic.com/br-pt Janeiro Automação Pneumática - Projetos de Circuitos Avançados Utilizando Métodos Sistemáticos Organizador: Festo Data: 07 – 09 Horário: 13h30 às 17h30 e 08h30 às 17h30 Duração: 20 horas Investimento: R$ 990,00 / participante (no Estado de São Paulo) e R$ 1030,00 / participante (nos demais Estados) Local: Rua Giuseppe Crespi, 76 Jd. Santa Emília - São Paulo - SP www.festo-didactic.com/br-pt Técnicas de Detecção e Resolução de Falhas em Sistemas Pneumáticos Organizador: Festo Data: 14 – 16 Horário: 13h30 às 17h30 e 08h30 às 17h30 Duração: 20 horas Investimento: R$ 990,00 / participante (no Estado de São Paulo) e R$ 1030,00 / participante (nos demais Estados) Local: Rua Giuseppe Crespi, 76 Jd. Santa Emília - São Paulo - SP www.festo-didactic.com/br-pt Tecnologia de Vácuo para Sistemas Handling Organizador: Festo Data: 24 Horário: 08h30 às 17h30 Duração: 1 dia / 8 horas Investimento: R$ 480,00 / participante (no Estado de São Paulo) e R$ 500,00 / participante (nos Demais Estados) Local: Rua Giuseppe Crespi, 76 Jd. Santa Emília - São Paulo - SP www.festo-didactic.com/br-pt Automação com Controladores Lógicos Programáveis Organizador: Festo Data: 28 – 30 Horário: 13h30 às 17h30 e 08h30 às 17h30 Duração: 20 horas Investimento: R$ 1.210,00 / participante (no Estado de São Paulo) e R$ 1.260,00 / participante (nos Demais Estados) Local: Rua Giuseppe Crespi, 76 Jd. Santa Emília - São Paulo - SP www.festo-didactic.com/br-pt //notícias Elipse apresenta a versão 2.0 do EPM Lançada no dia 14 de novembro, a nova versão do Elipse Plant Manager possui um ambiente integrado de análise com suporte a Python e uma nova ferramenta gráfica Com a crescente e contínua evolução tecnológica, deu-se início à era da inclusão digital, onde a informação é vista como o principal patrimônio de uma organização. A grande quantidade de dados que precisa ser coletada, armazenada e analisada passou a representar um enorme O Elipse Plant Manager chamou a atenção dos visitantes da ISA 2012. desafio às equipes de manutenção, engenharia e tecnologia da informação (TI) de uma planta industrial. Em decorrência disso, as corporações começaram a dar mais ênfase a sistemas como o EPM permite manipular dados, com a possibilidade de capazes de transformar os dados armazenados em informações exibi-los em gráficos através de um simples clique, assim como úteis para a tomada de decisões mais assertivas. sua interação com a linguagem Python, chamaram a atenção Atenta a esta nova realidade, que coloca o tratamento da dos visitantes presentes no Brazil Automation ISA 2012. informação como ponto-chave para o sucesso, a Elipse Software Considerado um dos maiores encontros de instrumentação apresenta a versão 2.0 do Elipse Plant Manager (EPM). Lançada no e automação da América Latina, o evento reuniu um total de dia 14 de novembro, a nova versão possui um ambiente integrado 12,4 mil participantes e 84 expositores, entre os dias 6 e 8 de com suporte a Python e uma ferramenta de análise de tendências novembro, em São Paulo. com visualização de dados históricos e em tempo real. Com ela, o “Com poucos cliques, o software faz uma análise aprofundada usuário pode armazenar resultados da avaliação de cálculos realide qualquer informação. As diferentes formas como consegue zados pelo próprio EPM.Além destas novas funcionalidades, agora exibir os dados, com a possibilidade de dar um zoom e ampliar também é possível pesquisar dados em um portal corporativo a escala das imagens é muito interessante”, disse João Luiz Ferri, baseado no Sharepoint através dos novos webparts do software. do setor de manutenção da Braskem / Polo de Triunfo (RS). Uma solução capaz de coletar e converter os dados em "Gostei muito do que vi. Creio que o EPM já esteja bem informações, disponibilizando-as de maneira clara e organizada maduro para conquistar cada vez mais espaço no mercado”, afiratravés das suas ferramentas gráficas. A forma fácil e precisa mou Gabriel Domenech, gerente da parceira argentina Geding. Robtec lança no Brasil a Máquina de Medição Óptica mais avançada do Mundo ATOS ScanBox tem tecnologia alemã e é o que há de mais novo em digitalização óptica A Robtec, líder em prototipagem rápida na América Latina, traz para o Brasil o ATOS ScanBox, célula de medição óptica automatizada produzida pela alemã GOM, parceira da empresa. O equipamento tem rápida operação e combina utilização flexível com máxima confiabilidade. A máquina está pronta para uso, pois é a primeira solução padronizada incluindo todos os componentes para medição e inspeção automatizada. O conceito é plug-and-play, necessitando apenas de uma ligação elétrica e um espaço de 11 m². Possui componentes especificamente selecionados para assegurar que eles possam ser transportados em pallets-padrão e colocados em operação em qualquer local de um ambiente de produção. 8 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Com as suas dimensões exteriores compactas, o lançamento pode ser carregado com componentes de até 2 metros de diâmetro e de altura, e peso de até 500 kg. Componentes e potencial A novidade inclui em seus componentes o comprovado sensor da GOM, ATOS Triple Scan, com tecnologia Blue Light, desenvolvido especificamente para medição óptica 3D de alta resolução e uso em cenários de produção industrial, além de um robô com alcance ideal, cabeamento profissional e um manual de usuário. Para operar a célula de inspeção e avaliar os dados, apenas um software é utilizado, o GOM Inspect Professional, sendo que agora o cliente pode contar com um ponto de contato para tudo. No módulo VMR (Virtual Measuring Room), componente central do ATOS ScanBox, a mensuração de processos completos pode ser planejada rapidamente e de maneira fácil e programada sem a necessidade de roteiros convencionais. //notícias Série de instrumentos de medição industrial LJ-V, da Keyence Sendo aproximadamente 30 vezes mais rápida que o melhor aparelho padrão do mercado, a Série de instrumentos LJ-V da Keyence permite verificar imediatamente os resultados de um alvo lido usando uma visualização 3D online. Os instrumentos também são caracterizados pela simplicidade de sua implementação, precisão e estabilidade de detecção Para muitos setores industriais, poder dispor de um controle metrológico 3D no final de suas linhas de produção tem sido um sonho. As vantagens são fundamentais: não são necessárias mais verificações manuais, análises em tempo real dos desvios de produção e rastreabilidade total. Infelizmente, em muitos casos, esse controle não foi possível, pois as soluções disponíveis no mercado tinham duas grandes desvantagens: a velocidade de medição não era frequentemente compatível com o ritmo de produção e suas implementações eram complexas. Com a Série LJ-V online, as verificações em altas velocidades são, eventualmente, possíveis. Além disso, a velocidade não altera a estabilidade de detecção. Isso deve-se ao fato da Keyence ter desenvolvido uma eletrônica específica e, especialmente, um novo sensor CMOS com elevada sensibilidade e processador GP64. O VMR permite o controle de robôs com um simples “arrastar e soltar” pelos comandos, bem como a possibilidade de programar em ambiente off-line. Esta solução para análise da dimensão com o planejamento de inspeção, programação de robôs e relatórios de inspeção já foi comprovada por clientes com diversas necessidades das indústrias automotiva, aeronáutica e aeroespacial, assim como do setor de bens de consumo. A Keyence domina os sensores CMOS há muitos anos. O sensor HSE3-CMOS oferece uma gama dinâmica mais ampla (64 vezes superior aos melhores sistemas 2D). Com sua sensibilidade extremamente elevada, é possível medir, superfícies escuras e brilhantes. O processo é garantido pelo GP64 que processa em oleodutos com velocidade ultra-alta. São medidos 12,8 milhões de pontos em um segundo, ou seja, 64 000 perfis por segundo. Por exemplo, consegue medir alvos que se movem a uma velocidade de 6,4 m/s com um passo de 0,1 mm. A precisão e a estabilidade de detecção também estão acima dos padrões do mercado. A Série LJ-V7000 combina um laser azul (caracterizado por um feixe menor devido a um comprimento de onda mais curto) com uma lente Ernostar 2D que focaliza ao máximo a luz do laser. Consequentemente, o feixe é muito fino e tem uma intensidade alta, criando uma precisão de perfil muito estável e alta. Durante o funcionamento, a precisão é de ±7,6 µm e a repetibilidade é de 0,4 µm. A linearidade é de 0,1% em escala completa. O laser azul também disponibiliza uma detecção mais estável em alvos de temperatura alta, pois a difusão na superfície é menos importante do que para um laser vermelho. Além disso, a Keyence usa uma fonte de luz dupla. As diferenças de quantidade de luz são processadas de modo a identificar os vários problemas de reflexões que perturbam a medição. Essa funcionalidade, conhecida como polarização dupla, é única no mundo. Ela já demonstrou ser essencial para a medição de metais com perfis e superfícies complexos. A Série LJ-V dispõe de 74 funcionalidades de medição de fácil configuração para configurar as medições mais atuais.Tenha em atenção que podem ser realizadas 16 medições simultâneas no mesmo perfil. Outra extraordinária inovação é o fato de o LJ-V estar equipado com uma funcionalidade que gera um perfil 3D a partir de perfis 2D medidos. Já não é necessário um programador especializado. Agora, uma funcionalidade de regulagem automática da posição permite gerenciar as diferenças do posicionamento das peças a serem medidas. Durante a regulagem ou a medição, o operador pode verificar os resultados imediatamente em um tela tátil, especificamente desenvolvida para esse fim.Também é possível conectar a uma outra tela imediatamente disponível. As distâncias de referência atingem os 300 mm para perfis de 240 mm. ATOS ScanBox, célula de medição óptica automatizada da Robtec. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 9 //notícias Endress+Hauser reforça participação no mercado de açúcar e etanol Empresa comemora contrato fechado com a produtora de alimentos e energia Adecoagro além de anunciar novo produto voltado para a medição “online” da densidade e concentração de fluidos. A Endress+Hauser anunciou o seu mais recente projeto voltado para este mercado, com a Adecoagro, uma das principais produtoras de alimentos e energia renovável da América do Sul. Com presença no Brasil, Argentina e Uruguai, as atividades a que a empresa se dedica incluem a produção de açúcar, etanol, energia, grãos, arroz, oleaginosas, lácteos, café e algodão. Soluções customizadas para o segmento Como destaque das soluções oferecidas, está a medição de nível em pré-evaporadores, caixas de evaporação, tanques de xarope, bases de colunas de destilação e silos de açúcar, por princípio de radar de onda livre e radar de onda guiada (Micropilot e Levelflex). Esta tecnologia tem substituído instrumentos que usam pressão como princípio de medição, devido aos benefícios oferecidos aos usuários, por não serem influenciadas por condições de processo como variação de densidade, por exemplo, garantindo maior confiabilidade e menores custos de manutenção. O equipamento, de fácil instalação e com ampla disponibilidade de conexões de processo e protocolos de comunicação, oferece excelentes níveis de confiabilidade e precisão, podendo ser facilmente instalado tanto em tubulações quanto diretamente em tanques. Entre as aplicações de sucesso estão a medição de grau INPM de álcool hidratado e anidro em destilarias. Tradicionalmente, em grande parte das usinas, a medição de °INPM é feita manualmente. Com a aplicação da Liquiphant M Density, a medição do grau é feita de maneira contínua, possibilitando o controle automático do processo. O custo-benefício é uma das principais vantagens deste equipamento, pois em um só transmissor podem ser instalados até cinco pontos de medição, reduzindo significativamente os custos por ponto de medição. O conjunto de equipamentos que formam o Liquiphant M Density. 10 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 A nova solução M-Bus, da HMS, permite aos usuários otimizarem o consumo de energia A HMS acaba de lançar uma solução que permite a comunicação entre M-Bus e qualquer tipo de rede industrial. O M-Bus é um padrão amplamente utilizado em dispositivos de medição, tais como contadores de eletricidade, contadores de gás, contadores de água, etc. A coleta de informação destes dispositivos para uma rede industrial permite aos proprietários de estabelecimentos industriais controlarem melhor o consumo total de energia e simplificarem as operações. O M-Bus (Meter-Bus/Contador Bus) é um padrão para a leitura remota de dispositivos de medição. É especialmente utilizado em edifícios como, por exemplo, em contadores de eletricidade, de gás, de água ou em qualquer outro tipo de contadores de consumo. Ao recolher dados a partir destes dispositivos de medição para um sistema CLP ou SCADA, os proprietários de estabelecimentos industriais conseguem ter uma noção geral da energia total consumida, incluindo parâmetros de edifícios cujos valores tinham, anteriormente, de ser contados em separado. A solução é composta de duas partes: a primeira é um conversor M-Bus transparente, que converte os sinais M-Bus para RS232. O conversor funciona como gestor (master) M-Bus e permite a ligação de até 10 dispositivos M-Bus padrão (slaves). A segunda parte é um gateway Anybus Communicator que traduz o sinal RS232 para os campos industriais ou rede industrial Ethernet escolhidos. A solução permite estabelecer a ligação dos dispositivos M-Bus a: CANopen, CC-Link, ControlNet, DeviceNet, EtherCAT, EtherNet/IP, FIPIO, Interbus, Modbus Plus, Modbus TCP, Modbus RTU, PROFIBUS, PROFINET. O Anybus Communicator é configurado para utilizar um software Windows que inclui no produto. Deste modo, não é necessário outro tipo de programação para configurar a ligação entre o M-Bus e a rede industrial pretendida. Quando a configuração para uma rede estiver concluída, será mais fácil reutilizá-la para criar ligações a outras redes. O Anybus Communicator RS232 (à esquerda) e o conversor M-Bus (à direita). //notícias Okuma fornece centro de usinagem para segmento ferroviário A Okuma, tradicional fabricante de máquinas operatrizes de última geração, forneceu um Centro de Usinagem Vertical, modelo Dupla Coluna, para a Manser, empresa especializada em fabricação, recuperação e modernização de motores de tração de corrente contínua e alternada para aplicações ferroviárias, metroviárias e mineração. O modelo fornecido é o MCR-A5C 25X50, que produz motor elétrico para locomotivas. Com dupla coluna de cinco eixos, e centro de usinagem de alta precisão, a máquina possui design compacto, totalmente automático. Faz a usinagem de peças em geral em alta velocidade, sua cabine é blindada, e seu corte silencioso se destaca pela alta produtividade. Com uma seção transversal de 350 x (13,78 x ), possui, ainda, rigidez suficiente para lidar com qualquer corte horizontal. Já os longos trilhos (superior e inferior na vertical) garantem alta precisão e durabilidade. Com movimento suave sobre os trilhos, a mesa se move e absorve as vibrações do corte, que mantém a exatidão da operação durante longos períodos. Carl Janer, diretor de desenvolvimento de novos negócios da Manser, afirma que optou pela máquina da Okuma após diversas consultas no mercado, em função da qualidade, Com dupla coluna de 5 eixos, e centro de usinagem de alta precisão, a máquina possui design compacto. custo-benefício, prazo da entrega, instalação e treinamento oferecidos. “Este equipamento atende nossa necessidade, que é o aumento de produtividade e competitividade. É a primeira vez que adquirimos uma máquina da Okuma e pretendemos investir em outras muito satisfeitos, pois superou as nossas expectativas”. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 11 //notícias Novo Sistema de Controle de Estabilidade Automotiva, da TRW A companhia lançou sua nova família de produtos EBC460, referente a sistemas eletrônicos de Controle de Estabilidade Automotiva nas 4 principais regiões produtoras de carros do planeta A família EBC460 da TRW Automotive Holdings Corp. disponibiliza um projeto de produto padronizado unido à capacidade de fabricação na Europa, América do Norte, América do Sul e Ásia, onde foram feitos investimentos significativos em equipamentos e engenharia de suporte.A família global de produtos possui sistemas “standard”, “high” e “premium” - os quais podem oferecer freios anti-lock, controle de tração, e funcionalidade ESC com variantes que dão suporte tanto a veículos híbridos como totalmente elétricos. “A tecnologia ESC é um exemplo excelente de um sistema de segurança inteligente. Desde a época em que a TRW lançou seu primeiro ESC, a companhia vem acrescentando continuamente mais especificações e funções e, ao mesmo tempo, tornando o sistema menor, mais leve e mais barato”, diz Peter Lake - vice-presidente executivo de Vendas e Desenvolvimento de Negócios. A família EBC460, da TRW, de sistemas de controle de tração: qualidade, desempenho e compatibilidade. “A família EBC460 incorpora os três temas da Segurança Cognitiva: Advanced thinking, por sua capacidade de corrigir derrapagens e patinação; Smart thinking, por suas muitas muitas formas de barateamento do produto; e Green thinking, por sua compatibilidade com veículos híbridos e outros alternativos.” A EBC460 inclui numerosas atualizações (upgrades) para melhorar valor e desempenho, comparada aos sistemas anteriores. Ela utiliza bomba com motor de longa vida com um projeto de meia-junta opcional, dois sensores de pressão integrados para aumentar a capacidade de produzir e manter a pressão no freio, redução da aspereza e vibração ruidosa e aumento da vida do motor através do controle de sua velocidade em alta frequência. A plataforma EBC 460 especifica também a integração de sensores de giro e aceleração com a sua unidade de controle EHCU, a qual é capaz de funcionar como controlador para o sistema elétrico de freio para estacionar – um sistema integrado conhecido como EPBi. “ESC é uma tecnologia–chave que tem sido mandatória nos principais mercados europeus e dos Estados Unidos e fornece um bloco construtivo sobre o qual se baseia uma variedade de sistemas integrados de segurança”, afirma Josef Pickenhahn, vice-presidente de Engenharia para os sistemas de freios. “A EBC460 consiste na mais avançada ESC que nós já produzimos até hoje, e ela proporcionará todos os benefícios (vantagens) das gerações anteriores e, ao mesmo tempo, incluirá características como gerenciamento do rollover ativo para ajudar a evitar a probabilidade do veículo balançar e controlar a estabilidade do reboque (trailer), o que auxilia na manutenção da estabilidade de ambos (veículo e trailer). Funções adicionais serão possíveis para suportar um controle de viagem adaptativo através de freio emergencial automático, altamente sofisticado, e sistemas de alívio de choque de modo a criar oportunidades estimulantes para a segurança dos futuros veículos.” Veja no Portal: www.mecatronicaatual.com.br Acoplamento por impedância comum. Como minimizar seus efeitos em instalações industriais A energia eletromagnética nas instalações pode interferir na operação de equipamentos eletrônicos. Controlar o ruído em sistemas de automação é vital, porque ele pode se tornar um problema sério mesmo nos melhores instrumentos e hardware de aquisição de dados e atuação. Este artigo provê informações e dicas sobre a minimização do efeito de acoplamento por impedância. Veja o artigo em: http:// www.mecatronicaatual.com.br/secoes/leitura/1031 12 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Hidráulica Industrial e Móbil - O braço forte da automação Neste artigo abordamos os princípios fundamentais da Hidráulica e, especificamente, da Óleo-hidráulica. Como utilizar a transmissão de energia através dos fluidos líquidos e quais os benefícios e cuidados que se devem observar são os pontos aqui abordados. Considerada o braço forte da automação, a hidráulica industrial é um segmento tecnológico fundamental nas mais diversas áreas industriais. Veja mais em: http://www.mecatronicaatual.com.br/secoes/leitura/1023 //notícias O IVAC é um atuador com peso e espaço otimizado, apropriado para uma diversidade de diâmetros, de 40 a 80 mm. Novo atuador IVAC da Norgren oferece aos fabricantes de máquinas e usuários finais, redução expressiva de energia e custos operacionais A Norgren, líder global em automação pneumática e controle de fluidos, anunciou o lançamento de uma linha de atuadores inovadores e de alto desempenho, desenvolvidos para reduzir significantemente o consumo de energia e custos operacionais para fabricantes de máquinas (OEM) e usuários finais em diversas aplicações. Os controles pneumáticos convencionais possuem uma combinação de válvulas e ilhas de válvulas, atuadores, controles de fluxo e sensores juntamente com conexões e acessórios. Em aplicações típicas, mais de 13 componentes diferentes podem ser necessários para operar um atuador. Essa complexidade apresenta algumas desvantagens e restrições de desempenho. Através de uma colaboração muito próxima com os clientes e no intuito de fornecer uma solução que pudesse superar essas deficiências, a Norgren desenvolveu o IVAC (atuador com válvula de controle integrada) – uma única unidade que combina a válvula, os controles de fluxo, amortecimento e sensores em um pacote integrado de atuação. O IVAC é um atuador com peso e espaço otimizado, apropriado para uma diversidade de diâmetros, de 40 a 80 mm, com válvula integrada e sensores magnéticos para o seu controle completo. Capaz de ser adaptado ou integrado a novos sistemas, cada unidade exige apenas uma conexão pneumática e elétrica, eliminando a necessidade de ilha com múltiplas válvulas, componentes, tubos e acessórios. Essa plataforma integrada diminui custos para os usuários de várias formas. É fácil de instalar, manter e substituir uma única unidade, instalação programada e não programada, menos paradas para manutenção e custos reduzidos. Enquanto isso, eliminando as tubulações de ar entre a válvula e atuador, o que minimiza o volume “morto”, reduzimos o consumo de ar em até 50%, diminuição significativa no custo por mm de curso quando comparado com sistemas pneumáticos convencionais. Para uma máquina operando em 2 milhões de ciclos por ano, esse resultado em economia de energia é suficiente para pagar custo do produto em 1 ano. Em suma, o IVAC proporciona uma estética melhorada da máquina. A aparência ajuda a passar uma imagem mais sofisticada da fábrica, e para os usuários, ela parece mais limpa e avançada. Um número de opcionais e variáveis estão disponíveis, incluindo versão cleanline (limpa) para os cilindros industriais, que é mais fácil de lavar e ajuda os OEMs a atingirem os regulamentos de higiene mais facilmente. Os fabricantes de máquinas podem se beneficiar dessa vantagem sem nenhuma mudança no design mecânico da máquina, uma vez que o IVAC está em conformidade com ISO VDMA. Seu conector único M12 para entradas e saídas pode ser ligado por multipolo ou conectado diretamente a um sistema fieldbus, não importando qual o protocolo que está sendo utilizado. O design de um atuador integrado é baseado no máximo de modularidade para permitir que todos os componentes sejam montados e desmontados facilmente. Os fatores essenciais do conceito de um IVAC modular incluem módulo de pilotos localizado no cabeçote traseiro do atuador, integrado por uma interface pneumática, sensores de posição, indicador de status e conexão elétrica. O IVAC já está gerando interesse considerável entre grandes clientes, engenheiros de desenvolvimento, gerentes de fábricas e responsáveis pela manutenção e principalmente em aplicações onde a higiene não pode ser comprometida. Um exemplo de grande empresa que já está usufruindo Engineering Advantage através do IVAC é o líder global no mercado de equipamentos para processamento – a KHS Kriftel, que já instalou as unidades do IVAC em sua nova linha de produção CombiKeg”. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 13 reportagem Começa a reação do setor de máquinas no Brasil A ABIMAQ fez um balanço de janeiro até outubro de 2012 e mostrou que neste mês houve um faturamento bruto nominal de R$ 6,5 bilhões, o que representa um aumento de 7 % sobre o mês anterior. Este resultado se deveu ao aumento das exportações enquanto o mercado interno sofreu uma retração forte Hélio Fittipaldi L saiba mais Os assinantes da revista Mecatrônica Atual (que possuem acesso exclusivo), poderão ver mais sobre esta entrevista com diversos outros indicadores da indústria em 2012, em nosso portal na internet: www.mecatronicaatual.com.br 14 Luis Aubert, presidente da ABIMAQ, em apresentação contundente mas otimista para o ano de 2013, mostrou o que vem passando o setor de máquinas no Brasil e a demora do governo em tomar decisões para salvar o setor da desindustrialização. Uma das coisas inéditas citadas por Aubert foi a união dos empresários com os diversos sindicatos de trabalhadores nesta luta, para evitar também que a força de trabalho seja dizimada pelas demissões, dificultando uma retomada no futuro. O resultado positivo mostrado neste primeiro mês do último trimestre de 2012 deveu-se ao crescimento das exportações, pois, o mercado interno teve uma retração de 18,2% em relação ao mês anterior e uma queda de 48,5% em comparação com o mesmo período do ano anterior. Comparando este mês de outubro/2012 com o de 2011, houve uma retração de 2,7% e no acumulado de janeiro a outubro de 2012 tivemos uma queda de 2,3% em relação a 2011, como mostra a figura 1 – Faturamento Bruto mensal. Nesta figura podemos notar, inclusive, que aumentou a exportação e isto é o reflexo da cotação do dólar, devido à desvalorização do real. Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 O consumo aparente, que representa o consumo total de máquinas e equipamentos no mercado nacional, incluindo as produzidas aqui e as importadas, menos as máquinas e equipamentos exportados, fechou o acumulado de 2012 em R$ 94,3 bilhões, resultado 1,9% superior ao mesmo período de 2011. Os importados representaram 61,1% deste valor, seguido das vendas internas das empresas locais, que foram 23,6% e dos produtos importados incorporados à produção de bens de capital, que somaram 15,3%, evidenciando a forte participação dos produtos importados no mercado doméstico. O mercado interno de consumo de máquinas está aquecido, agora a produção nacional é menor como podemos notar na figura 2 – Consumo Aparente Mensal. Vejam o resultado do mês apresentado no gráfico desta figura, na coluna de outubro de 2012, onde a parte em azul é a receita líquida de produção nacional (que nos últimos meses vem diminuindo sistematicamente) e em vermelho temos o aumento de participação dos importados. Luis Aubert chamou a atenção dos presentes, afirmando: “Neste gráfico (figura 2), a coluna azul neste ano (2012) está menor do que em 2004, oito anos atrás, isto mostra claramente que as nossas porteiras estão completamente abertas e os importados estão arrasando. Isto é o processo de desindustrialização... é quase terra arrasada. E posso afirmar que todos os males neste caso aqui no Brasil residem no câmbio... é o câmbio. reportagem Observem nossas exportações para os países do primeiro mundo, EUA e Europa, estão subindo e para a América Latina estão caindo 20 %. Isto é a invasão chinesa.” Ainda, segundo o presidente da ABIMAQ, que transmitia esta apresentação por televisão fechada a todas as suas mais de 1200 sedes espalhadas pelo Brasil para um público de mais de 10000 pessoas, enquanto é exigido pela lei brasileira que as máquinas aqui fabricadas sejam obrigadas a atender a norma NR12 (de proteção do trabalhador), as máquinas chinesas não sofrem esta exigência, custando ainda mais barato do que as nacionais e colocando em risco a integridade do trabalhador brasileiro. Este problema não é novo, como a reportagem da Mecatrônica Atual já mostrou na edição nº 43 com um caso de trabalhador acidentado. O custo Brasil é lembrado em algumas citações da imprensa, onde sempre se referem aos altíssimos impostos sem a devida contrapartida de benefícios. Mas, no fundo, a lista é muito maior e impactante em todos os setores, como portos pouco eficientes, estradas mal cuidadas, burocracia em todo o serviço público que, além da demora, provoca custos de logística, contratação de despachantes, etc. e muitos outros como câmbio, juros bancários, justiça lenta, Constituição de 1998 ainda não totalmente regulamentada, leis trabalhistas ultrapassadas, e leis atuais mal elaboradas por muitos políticos sem estudo e despreparados, que não exigem as mesmas coisas dos produtos importados. F1. Faturamento Bruto mensal. Balança Comercial Em outubro de 2012, as exportações alcançaram o total de US$ 1,3 bilhões, apresentando uma forte alta em comparação com o mês imediatamente anterior de 13,6%. Luis Aubert ressaltou: “As exportações para a Europa aumentaram 20% e a crise econômica lá, é muito acentuada. Para os EUA aumentaram 30%. Vejam que só com uma desvalorização do real aumentamos nossas vendas lá. É sinal de que ainda somos competitivos em alguns produtos e a Europa mesmo em condições muito adversas, comprou mais de nós, só com a diferença cambial e os impostos IPI, ICM, etc, que não incidem nas exportações. Esta é a hora também de refletirmos porque estamos crescendo só 1,5% neste ano, enquanto a África do Sul e a América Latina estão crescendo mais”. F2. Consumo aparente mensal. Quanto às importações, o resultado de outubro com US$ 2,9 bilhões ficou 28,5% acima do total alcançado em setembro de 2012. Na comparação com outubro do ano anterior, essas variáveis, exportações e importações, tiveram um resultado com alta de 11,2% e queda de 3,2% respectivamente. O déficit da balança comercial de janeiro a outubro de 2012 foi US$ 14,4 bilhões, ficando 2,1% inferior ao resultado observado no mesmo período de 2011. O presidente da ABIMAQ disse, ainda, que: “apesar de tudo, é para ficarmos otimistas para o próximo ano. Perdemos quase 10 mil empregos de alta qualidade e é difícil recuperá-los. Em dezembro de 2012 e janeiro de 2013 deverão aumentar estes desempregos, mas o governo federal está fazendo esforços e o ministro Guido Mantega diz que a economia brasileira está intoxicada por juros e rendimentos altos, prejudicando os negócios. O ano da virada será 2013. Se você está pagando juros escorchantes no seu banco, faça como eu e minha empresa: mude para o Banco do Brasil que tem as menores taxas.” MA Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 15 supervisão Os benefícios de arquiteturas baseadas em objetos para SCADA e Sistemas Supervisórios Com a agilidade de produção. Hoje, com arquiteturas baseadas em objetos, os desenvolvimentos de aplicações de supervisão SCADA oferecem até 80% de economia no custo de engenharia ao longo de arquiteturas baseadas em tag. Autor: Steven D. Garbrecht Tradução e adaptação: Thomaz Oliveira C saiba mais Vírus em redes SCADA: proteção garante o faturamento Mecatrônica Atual 58 Arquiteturas para sistemas de medição Mecatrônica Atual 37 Sistema supervisório: único e absoluto Mecatrônica Atual 11 16 ondições econômicas enfrentadas em instalações industriais ditam que a produtividade de engenharia deve ser maximizada com a agilidade de produção. Hoje, com arquiteturas baseadas em objetos, os desenvolvimentos de aplicações de supervisão SCADA oferecem até 80% de economia no custo de engenharia ao longo de arquiteturas baseadas em tag. Ser capaz de construir uma única vez e usar muitas vezes é fundamental para o gerenciamento de custos do projeto, e o desenvolvimento baseado em objeto permite melhores práticas a serem encapsuladas em aplicações e padronização em toda a empresa. Veja a figura 1. Arquitetura de Software com base em objeto têm estado ao redor, por muitos anos, no mundo da computação comercial. Agora, essas arquiteturas estão sendo aplicadas em controle de processos e aplicações SCADA para entregar um custo significativo e be- Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 nefícios operacionais. Neste artigo vamos discutir o que são arquiteturas baseadas em objeto, como elas melhoraram o desenvolvimento de aplicações SCADA e HMI e como você pode calcular potenciais economias de custos sobre os tradicionais sistemas baseados em tag. Sistemas baseados em Tag vs. Baseados em Objetos Sistemas baseados em Tag Desde o início do PC baseado em HMI e sistemas de supervisão, o acesso a dados de processo, scripting, análise de alarmes e de dados foram baseados no conceito de tags. Estes sistemas utilizam uma lista de “flat” de tags com built-in de hierarquia, relacionamentos ou interdependências. Grandes mudanças globais para uma base de dados de um sistema de tag são tipicamente realizadas externamente à aplicação, muitas vezes através de um arquivo de texto ou através de ferramentas como o Microsoft Excel ®. Uma vez feitas, as alterações são importadas para o banco de dados do aplicativo. Reutilização de engenharia em um sistema baseado em tags é comumente instituída através da referência a dinâmica ou cliente-servidor. O sistema cria gráficos comuns contendo os scripts que mudam em tempo de supervisão Estrutura da Aplicação Desenvolvimento Gráfico Scripting Padrões Alterações de aplicação Como os dados são representados Arquitetura baseado em objeto Desenvolvimento Hierarquia – Objetos criados usando objetos orientados a metodologia Workflow Arquitetura baseado em tag Runtime Hierarquia – Componentes que representam dispositivos físicos e podem coordenar com components em diferentes computadores N/A Último Realizado Desenvolvido em modelos de objetos, em seguida implantado para aplicação em tempo de execução específico. Rigorosamente aplicados Propagado a partir de modelos de objetos Construções lógicas, tais como dispositivos físicos (por exemplo, válvulas ou bombas) ou dispositivos lógicos (por exemplo, loops PID ou cálculos) são representados como objetos Desenvolvimento Hierarquia – Conteúdos gráficos criados algumas vezes usando orientação a objetos Primeiro Realizado Runtime Plano – Exemplos Monolíticos de software executado em uma / múltiplas máquinas como “Aplicações” separadas N/A N/A Desenvolvidos separadamente, ligada a uma interface gráfica N/A N/A Os objetos podem ser distribuídos, trocados ou melhorados N/A Não são Rigorosamente aplicados Com base em gráficos ou alterados usando ferramentas como Excel Dispositivos gráficos são representados como objetos ou tags N/A Exigi recompilação da aplicação N/A T1. O contraste entre sistemas: Tag x Baseado em Objetos. execução. Devido a estrutura da aplicação ser “flat”, o usuário deve então mudar cada tag no sistema e analisar como a mudança afeta o resto da aplicação. Manutenção de aplicações baseadas em tag geralmente envolve análise tag por tag e atualização, que pode consumir quantidades significativas de trabalho. Uma vez que as alterações do sistema são demoradas e muitas vezes envolvem o uso de mão de obra de terceiros, os sistemas baseados em tags ficam limitados. Sistemas baseados em Objetos O conceito de desenvolvimento orientado a objeto é originado em tecnologia da informação (TI). O objetivo foi o de fornecer ferramentas que liberam o desenvolvedor de programas repetitivos, enquanto, ao mesmo tempo maximizassem a reutilização de código através do desenvolvimento de objetos de software comuns. Como seria de esperar, essas ferramentas não são um ajuste exato para o ambiente industrial. Por um lado, integradores de sistemas e engenheiros de produção não são tipicamente os programadores de computador. Além disso, existem algumas diferenças fundamentais entre arquitetura de TI e aplicações de automação de produção. Por exemplo, aplicações de TI normalmente envolvem acessar bancos de dados não determinísticos, baseados em interfaces de formulários que realizam coisas como bancos online, relatórios de negócios, gestão de RH, contabilidade financeira ou pesquisas de informações estáticas. F1. Sistemas com arquitetura baseadas em objetos. Por outro lado, o controle de supervisão, sistemas de execução de manufatura (MES) e aplicativos de inteligência de plantas envolvem a aquisição de dados em tempo real do processo; executar cálculos sofisticados para determinar os fluxos e os valores de produção, mostrando dados em tempo real nas telas de operação ou de relatórios de processo e ferramentas de análise e armazenamento de dados para historiadores ou produções relacionados com bases de dados. Os dois ambientes são diferentes o suficiente para ditar que ferramentas baseadas em objetos são construídas propositadamente para o ambiente industrial. O ArchestrA System Platfoem® usa uma arquitetura baseada em objetos que se chama ArchestrA. Ele é projetado especificamente para clientes industriais que desenvolvem, gerenciam e mantêm sistemas de supervisão. Comparando os dois sistemas A tabela 1, a seguir, mostra o contraste de sistemas de Tag X Baseados em Objetos. Atente também para a figura 2. Objetos ajudam a trabalhar com Consistência e aplicar as Melhores Práticas Em aplicações SCADA com base em objetos, aplicação com objetos contém aspectos ou parâmetros associados com a representação de ativos. Por exemplo, um objeto-válvula pode conter todos os eventos, alarmes, segurança, cálculos, coleta de dados, integração, comunicação e scripts associados ao ativo. Objetos não representam apenas equipamentos da fábrica. Eles podem incluir cálculos, métodos de acesso a banco de dados, indicadores-chaves de desempenho Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 17 supervisão •Alterações de projeto são facilmente realizadas, fazendo mudanças no modelo de objeto e tendo os componentes herdando as mudanças através da propagação; •Mudanças no sistema em execução e expansões são mais fáceis e mais rentáveis por causa da replicação automática e propagação de mudanças. Desenvolver uma única vez e reutilizar várias vezes F2. Exemplo de um objeto-válvula contendo os eventos mostrados. (KPIs), monitoramento de condições de eventos, ERP operações de transferência de dados, procedimentos de operadores móveis, atividades de fluxo de trabalho e tarefas MES. Todos esses objetos podem ser padronizados e usados em todas as aplicações de supervisão para conduzir consistência no design e operação do sistema. Por exemplo, um objeto de pedido de trabalho padronizado pode ser criado e em seguida adicionado a qualquer ativo da planta, tal como uma bomba, no interior de uma aplicação de supervisório para garantir uma abordagem consistente e padronizada para iniciar solicitações de trabalho. Um modelo de objeto contém informações valiosas sobre Alarmes / Eventos, Segurança, História, SCADA, Scripts e entradas / saídas. Instalações industriais controladas por um moderno sistema de supervisão compartilham um conjunto de características comuns: •Dispositivos da Planta e equipamentos; •Procedimentos Operacionais; •Medições do processo; •Cálculos; •Display Gráfico para Operadores. Arquiteturas baseadas em Objetos facilitam uma abordagem do tipo “cookie-cutter” para projetos de sistema de supervisão, onde a funcionalidade do sistema bem como as características mencionadas acima podem ser encapsulados em modelos de objetos, que, duplicados e juntos formam um completo sistema de supervisão. 18 A principal vantagem da abordagem baseada em objetos é o conceito de modelos de objetos. Na figura 3 está uma representação gráfica de como modelos de objetos permitem um rápido projeto do sistema e propagação de mudanças. A primeira linha dessa figura mostra a replicação de um modelo de objeto que representa uma válvula de diafragma e todas as suas características. Replicação é o processo onde instâncias em tempo de execução, ou componentes, são criados a partir de modelos de objetos. A próxima linha ilustra como uma mudança de uma característica da válvula (ativação manual para ativação automática) é propagada ao longo de todas as instâncias do objeto-válvula em tempo de execução. Esta relação pai-filho é um dos principais benefícios da abordagem baseada em objetos. As alterações são automaticamente propagadas para todas as instâncias em tempo de execução do modelo de objeto, incluindo qualquer número de aplicações de supervisão em execução em diferentes localizações físicas. Ninguém precisa visitar cada site para fazer as mudanças necessárias que irão executar para centenas (ou mesmo milhares) de instâncias de ativos comuns como uma válvula. •A criação do aplicativo é otimizado pelo uso de modelos de objeto para gerar automaticamente componentes de tempo real; Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 A abordagem do ArchestrA System Platform é baseada em objeto e simplifica o desenvolvimento de aplicações de supervisão e manutenção. O Integrated Development Environment (IDE) permite o uso de simples janelas de arrastar-e-soltar, clique para selecionar ou preencher a caixa de texto para criar e manipular objetos. Na maioria dos casos, esta abordagem é muito mais fácil do que modificar os scripts de linha por- inha. Além disso, o número de erros de sintaxe e tempo de execução é reduzido porque o IDE reforça específicas regras do sistema. Além disso, os usuários podem desenvolver modelos de objeto uma vez e depois reutilizá-los muitas vezes e em muitas aplicações, maximizando o retorno de engenharia. Gráficos da IHM Orientados a Objetos O termo “gráfico orientado a objetos” foi usado no ambiente SCADA/HMI desde o início de 1990. Gráficos Orientados a objetos permitem aos usuários construir um símbolo e replicá-lo em toda aplicação HMI. Eles podem, então, editar o símbolo e distribuir facilmente as mudanças para todos os símbolos semelhantes ao mesmo tempo. Enquanto esta é uma funcionalidade útil, aplicações SCADA/HMI requerem mais do que gráficos. Grande parte do trabalho de desenvolvimento dos aplicativos de supervisão é gasto na criação de funcionalidades, tais como: •Monitoramento de Alarme; •Scripts de animação; •Scripts de segurança; •Scripts de Supervisão; •Armazenamento de dados históricos; •Integração com outros aplicativos ou bancos de dados; •Detecção de eventos; •Cálculos de movimento e fluxo; supervisão •Integração de dispositivos; •Fluxo de trabalho. Para realizar plenamente os benefícios de uma arquitetura baseada em objetos, um sistema SCADA/HMI precisa incluir todas estas funções ou capacidades em modelos de objetos, incluindo gráficos. Vantagens de desenvolvimento de arquiteturas baseadas em objetos Arquiteturas baseadas em Tag Desde o início do software SCADA e HMI baseados em PC, os usuários construíram gráficos para operadores e ligavam as tags que representam endereços em um CLP ou um sistema de controle. Os passos abaixo representam o desenvolvimento do processo típico para a tradicional aplicação SCADA baseada em tags: •Utiliza um único computador para o desenvolvimento; •Gráficos para o operador e telas são criados para a aplicação; •Definições de tag são importadas do CLP, ou configuradas manualmente; •Os scripts de alarme e detecção de eventos são definidos para cada tag; •Tags e I/O associados são ligados a elementos gráficos; •Scripts de animação gráfica ou links são criados; •As alterações no sistema requerem fechar o aplicativo, fazer alterações em muitos scripts e referências de banco de dados de tags para permitirem a nova funcionalidade. O aplicativo é então reinstalado em cada estação de trabalho do operador. Arquiteturas baseadas em Objeto Arquiteturas baseadas em objetos associados com aplicações de supervisão e SCADA/ HMI foram pioneiras pela Wonderware®. O ArchestrA System Platform e sua ferramenta de desenvolvimento, o Integrated Development Environment (IDE), mudaram fundamentalmente a forma de criação de aplicações SCADA/HMI desenvolvidas. Usando o ambiente de desenvolvimento integrado, o desenvolvedor do aplicativo cria um modelo de planta única com modelos reutilizáveis de objetos. O desenvolvedor é, assim, removido das complexidades do ambiente de computação F3. Representação gráfica de vários modelos de objetos. e pode concentrar-se na modelagem da unidade de produção. O desenvolvedor pode se concentrar em diferentes ativos e processos de produção que compõem toda a supervisão do controle da fábrica. Depois que o modelo de planta é capturado, é fácil de implementar as funções de controle de supervisão. Um pequeno investimento em criação de modelos de objeto produz grandes resultados em produtividade de engenharia. Criar um aplicativo de supervisão utilizando o ArchestrA System Platform, envolve: •Uma pesquisa do site conduzido para entender o layout da operação de produção ou processo; •Criação de uma lista de peças similares, de equipamentos / ativos. Áreas distintas de operação também são identificadas; •Modelos de objetos são configurados para cada ativo comum na instalação, incluindo gráficos de IHM. Este passo essencial permite que as melhores práticas e padrões sejam criados para uso em todos os projetos de aplicações futuras; •Dispositivos ou Componentes Modelados em objeto podem estar contidos dentro de um ou outro para criar peças complexas de equipamento; •Modelos de objetos de dispositivo têm atributos que representam verdadeiros I/Os disponíveis no sistema CLP ou controle. Estes atributos são, então, ligados a E/S através de objetos de integração de positivos (Objetos DI); •O aplicativo pode ser montado no IDE usando a simples operação de arrastar-e-soltar; •Objetos de aplicação são atribuídos a grupos de segurança; •O modelo de planta criada no IDE pode, agora, ser implantado nos computadores que vão armazenar a aplicação; •Assim que o aplicativo é desenvolvido, a manutenção do sistema é fácil. As alterações feitas em modelos de objeto podem ser propagadas para os componentes-filhos encontrados em aplicativos implementados. Economizando Ciclo de Vida Arquiteturas baseadas em objeto podem proporcionar economia significativa durante o seu ciclo de vida. Estas economias podem ser classificadas em quatro áreas básicas tal como ilustrado na tabela 2. Num sistema baseado em tags tradicionais, as tags 162 (27 * 6 válvulas parâmetros (I / O) valores por válvula) seriam criadas. Em um Sistema SCADA baseado em objeto, um modelo de objeto comum de válvula é criado e objetos que representam cada válvula individual são instanciados ou replicados a partir desse modelo de objeto Agora, vamos supor que ele leva 0,4 horas por tag para desenvolver o aplicativo usando um tradicional tagbased Sistema SCADA. Isso não inclui gráficos de processo ou de desenvolvimento CLP lógica de controle. Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 19 supervisão Área de economia Economia de Desenvolvimentos iniciais relacionados a geração de aplicações Explicação Isto representa a economia que resulta do tempo quando usuários desenvolvem aplicações definindo modelos de objetos uma vez e, em seguida, usando esses modelos várias vezes. Economia de Desenvolvimentos iniciais relacionados a alterações de aplicativos Isso representa a economia de desenvolvimento obtida através da capacidade para propagar alterações a partir de modelos de objeto para todas as instâncias em tempos de execução derivados desses modelos. Quando múltiplas alterações são solicitadas para aplicação durante o desenvolvimento, a economia pode realmente ser maior. Utilizando um sistema de distribuição, reduz significativamente os custos de manutenção através da capacidade de monitorar remotamente, alterar e implementar o software para todos os computadores com IHM em rede . Isto é especialmente importante para redes geograficamente distribuídas, pois os usuários podem economizar tempo e dinheiro, eliminando a necessidade de viajar para cada local para manutenção ou upgrades. Economia de manutenção ao longo do Ciclo de Vida do Sistema Economia em todos os sites Estas economias resultam de reutilizar os modelos e aplicações criados para este projeto em outros projetos. As empresas usam isso para conduzir os padrões em seus projetos. Isto é particularmente benéfico para integradores de sistemas, revendedores de valor agregado (VARs), equipamentos originais fabricantes (OEMs), fabricantes de máquinas e operadores de instalações. T2. Clasificação das economias por área. Tipo do Dispositivo Double seat valve Número de Instâncias 27 I/O por instância 6 T3. Aplicação de supervisão com 27 válvulas com 6 parâmetros. Tradicional IHM baseado em Tag 162 tags*0,4 h por tag = 64,8 h Componente SCADA baseado em objeto (2 h * 1 Modelo de Objeto) + (27 Instâncias de válvulas * 0,4 h por instância) = 12,8 h Economia 52 h ou 80% T4. Comparação entre os tempos totais (Tag x SCADA baseado em objeto). Tradicional, IHM baseado em Tag 64,8 h * 10% mudança = 6,48 h Componente SCADA baseado em objeto 2 h / modelo de objetos * 10% mudança = 0,2 h Economia 6,28 h ou 96% T5. A mesma comparação entre os tempos totais, agora com mudança de 10% da aplicação. Vamos estimar que leve duas horas para desenvolver um modelo de objeto da válvula e um adicional de 20% mais (ou 0,4 horas) por instância de objetos para customizar cada válvula individualmente na aplicação. Observe na tabela 3 o Exemplo de Dispositivo e a Estimação Individual. Vamos supor que nós estamos desenvolvendo uma aplicação de supervisão que tem, entre outras coisas, 27 válvulas de assento duplo, cada um com seis parâmetros de processo (I/O) que vai ser monitorado. Estes são pontos I/O do CLP que medem o desempenho desta válvula. Lembre-se que um modelo de objeto encapsula scripting, segurança, alarmes, eventos, história e configuração do dispositivo comunicações. Em um sistema baseado em tags, tudo isso precisa ser programado usando as tags de memória adicionais. Agora, vamos comparar o tempo total para desenvolver o aplicativo usando cada tipo de abordagem de desenvolvimento. Veja na tabela 4 o Esforço de desenvolvimento Inicial. Esta é uma economia impressionante e mesmo se você estimar a metade deste número, economizará 40% em custos de desenvolvimento. 20 Agora, o que acontece se uma mudança é necessária e afeta 10% da aplicação? Usando-se desenvolvimento baseado em tag é razoável assumir que 10% do esforço gasto no desenvolvimento inicial seria necessário para efetuar as alterações. No entanto, usando-se desenvolvimento baseado em objeto, tal como o Wonderware ArchestrA System Platform, o esforço de mudança 10% apenas necessita ser aplicado no modelo do objeto por causa da relação pai-filho entre objetos e componentes. Nesta situação, as economias adicionais podem ser calculadas assim: Veja na tabela 5 o Esforço na alteração da aplicação. Desenvolvimento baseado em objetos é o Futuro Arquiteturas baseadas em Objeto podem proporcionar grandes vantagens no desenvolvimento e manutenção de sistemas SCADA e de supervisão. Ao avaliar arquiteturas é importante avaliar os seguintes aspectos técnicos considerados, incluindo: •A ferramenta de desenvolvimento fornece um modelo realista de equipamentos da fábrica e áreas de produção, processos e linhas de produção? Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 •Pode a segurança de rede ser facilmente integrada na aplicação, incluindo a configuração de segurança centralizada? •Será que oferecem conectividade de dispositivos flexíveis e de custo/ ferramentas eficazes para fazer a interface com todos os dispositivos de campo na planta? •Ela fornece utilitários de diagnóstico centralizados? •Pode o ambiente de desenvolvimento permitir escalabilidade da aplicação de um único nó para muitos nós sem precisar refazer toda a aplicação? •Aplicações IHM podem ser remotamente implantadas em computadores através da rede? •A ferramenta de desenvolvimento fornece um espaço unificado que facilita a navegação de tags do PLC em rede, tanto em tempo de execução como em off-line de desenvolvimento? •É possível fazer download de dados distribuídos em vários computadores? •O sistema fornece redundância rentável usando a tecnologia de virtualização comercial “off the shelf”? •O subsistema de alarme é distribuído? •O arquivamento histórico definido durante o desenvolvimento ou HMI é uma ferramenta separada? Um sistema SCADA moderno deve ser capaz de oferecer todos os itens acima. MA Steven D. Garbrecht é vice-presidente de Software e Marketing de aplicações avançadas, Invensys Operations Management - Lake Forest/CA - USA Thomaz Oliveira, Technical Sales Consultant Wonderware, Invensys Operations Management - São Paulo/SP - Brasil conectividade Profibus Instalação Avançada Parte 2 Veremos nesta segunda parte o aterramento da Rede Profibus, e também abordaremos algumas vantagens da RS485-IS César Cassiolato N saiba mais Miminizando Ruídos em Instalações PROFIBUS Mecatrônica Atual 46 Utilização Eficiente de Canaletas Metálicas para a Prevenção de Problemas de Compatibilidade Eletromagnética em Instalações Elétricas - Ricardo L. Araújo, Leonardo M. Ardjomand, Artur R. Araújo e Danilo Martins, 2008. www. emfield.com.br Manuais: Manual Inversor WEG Manual Inversor Drive Siemens Manual Smar Profibus Artigos técnicos – César Cassiolato www.smar.com/brasil2/ artigostecnicos/ Site do fabricante: www.smar.com.br Interferência Eletromagnética em Redes de Computadores. José Mauricio Santos Pinheiro: www.projetoderedes.com.br/ artigos/artigo_interferencias_ eletromagneticas.php 22 o campo é muito comum se ter problemas devidos à EMC (Emissão Eletromagnética) e à diferença de potencial de terra, e estes geram inconvenientes intermitências na comunicação que, normalmente, não são fáceis de se detectar. Quando se tem o sinal de comunicação PROFIBUS-DP e o cabeamento distribuído entre as diversas áreas, o recomendado é equalizar o terra conforme mostra a figura 1. Com isto, elimina-se a possível diferença de potencial entre o aterramento da área 01 e o sinal DP, assim como a diferença de potencial entre o aterramento da área 02. O que é terra equipotencial? A condição ideal de aterramento para uma planta e suas instalações é quando se obtém o mesmo potencial em qualquer ponto. Isso pode ser conseguido com a interligação de todos os sistemas de aterramento da mesma através de um condutor de equalização de potencial. Essa condição é chamada na literatura técnica de “terra equipotencial”. Assim, para qualquer pessoa dentro das edificações, mesmo se houver um aumento das tensões presentes não haverá o risco de choque elétrico, uma vez que todos os elementos estarão com o mesmo potencial de terra. Existem algumas regras que devem ser seguidas em termos do cabeamento e separação entre outros cabos, quer sejam de sinais Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 ou de potência. Deve-se preferencialmente utilizar bandejamentos ou calhas metálicas, observando as distâncias conforme indica a tabela 3 da primeira parte desta série de artigos, na Mecatrônica Atual 58. Nunca se deve passar o cabo Profibus-PA ao lado de linhas de alta potência, pois a indução é uma fonte de ruído e pode afetar o sinal de comunicação. Quando se fala em shield e aterramento, na prática existem outras maneiras de tratar este assunto, onde há muitas controvérsias, como por exemplo, o aterramento do shield pode ser feito em cada estação através do conector 9-pin sub D, onde a carcaça do conector dá contato com o shield neste ponto e ao conectar na estação é aterrado. Este caso, porém, deve ser analisado pontualmente e verificado em cada ponto a graduação de potencial dos terras e se necessário, equalizar estes pontos. Do ponto de vista funcional, o propósito da blindagem dos cabos é criar uma zona equipotencial de acoplamento capacitivo ao redor do cabo. Mas isso só é verdadeiro se a blindagem for conectada ao referencial de terra equipotencial. Nesta condição, a recomendação é que ambas as extremidades da blindagem dos cabos sejam aterradas. Porém, se a condição de terra equipotencial não for garantida é recomendado aterrar apenas uma das extremidades da blindagem, preferencialmente no lado do conectividade sistema. Caso contrário, se a blindagem for conectada em ambas extremidades sem equalização do terra, haverá a circulação de uma corrente parasita pela blindagem que pode provocar problemas funcionais, além de perigo potencial de choques elétricos na extremidade não blindada. Desta forma, recomenda-se o uso de cabo blindado com isolação extra na blindagem para evitar choques elétricos acidentais por contato. O sistema de linha equipotencial é usado para nivelar o potencial de terra em diferentes locais da planta de forma que nenhuma corrente circule sobre a blindagem do cabo: •Use cabos de cobre ou fitas de aterramento galvanizadas para a linha equipotencial no sistema e entre componentes do sistema, •Conecte a linha equipotencial ao terminal de aterramento ou à barra com uma área de superfície ampla, •Conecte todas as conexões de terra e de blindagem (se existirem) do instrumento ao sistema de linha equipotencial, •Conecte a superfície de montagem (por exemplo, o painel do gabinete ou trilhos de montagem) ao sistema de linha equipotencial, •Sempre que possível, conecte o sistema de linha equipotencial das redes ao sistema de linha equipotencial do prédio, •Se as partes são pintadas, remova a tinta do ponto de conexão antes de conectá-lo, •Proteja o ponto de conexão contra corrosão depois da montagem, por exemplo, com tinta de zinco ou verniz, •Proteja a linha equipotencial contra corrosão. Uma opção é pintar os pontos de contato, •Use parafuso de segurança ou conexões de terminal para todas as conexões de terra e superfície. Use arruelas de pressão para evitar que as conexões fiquem frouxas por causa de vibração ou movimento, •Use terminais nos cabos flexíveis da linha equipotencial. As extremidades do cabo não devem nunca ser estanhadas (não é mais permitido)! •Faça o roteamento da linha equipotencial o mais perto possível do cabo, •Conecte as partes individuais de bandejas de cabos metálicas umas às outras. Use anéis de acoplamento (bonding links) especiais ou jumpers específicos. Certifique-se que os anéis de acoplamento são feitos do mesmo material que as bandejas de cabos. Os fabricantes das bandejas de cabos podem fornecer os anéis de acoplamento apropriados, •Sempre que possível, conecte as bandejas de cabos feitas de metal ao sistema de linha equipotencial, •Use anéis de acoplamento flexíveis (flexible bonding links) para expansão das juntas. Esses anéis de acoplamento são fornecidos pelos fabricantes de cabos. Para conexões entre prédios diferentes ou entre partes de prédios, a rota da linha equipotencial deve ser traçada paralela ao cabo. Mantenha as seguintes seções transversais mínimas, de acordo com a IEC 60364-5-54: •Cobre: 6 mm² •Alumínio: 16 mm² •Aço: 50 mm² Em áreas perigosas deve-se sempre fazer o uso das recomendações dos órgãos certificadores e das técnicas de instalação exigidas pela classificação das áreas. Um sistema intrinsecamente seguro deve possuir componentes que devem ser aterrados e outros que não. O aterramento tem a função de evitar o aparecimento de tensões consideradas inseguras na área classificada. Na área classificada evita-se o aterramento de componentes intrinsecamente seguros, a menos que o mesmo seja necessário para fins funcionais, quando se emprega a isolação galvânica. A normalização estabelece uma isolação mínima de 500 Vca. A resistência entre o terminal de aterramento e o terra do sistema deve ser inferior a 1 Ω. No Brasil, a NBR-5418 regulamenta a instalação em atmosferas potencialmente explosivas. Quanto ao aterramento, recomenda-se agrupar circuitos e equipamentos com características semelhantes de ruído em distribuição em série e unir estes pontos em uma referência paralela. Recomenda aterrar as calhas e bandejamentos. Um erro comum é o uso de terra de proteção como terra de sinal. Vale lembrar que este terra é muito ruidoso e pode apresentar alta impedância. É interessante o uso de malhas de aterramento, pois apresentam baixa impedância. Condutores F1. Sistema de aterramento com diferentes áreas em PROFIBUS-DP. F2. Terminador RS485-IS. comuns com altas frequências apresentam a desvantagem de terem alta impedância. Os loops de correntes devem ser evitados. O sistema de aterramento deve ser visto como um circuito que favorece o fluxo de corrente sob a menor impedância possível. O valor de terra recomendado é que seja menor do que 10 Ω. RS485–IS Existia grande demanda entre usuários para apoiar o uso da RS485 com suas rápidas taxas de transmissão em áreas intrinsecamente seguras. O PNO encarou esta tarefa e desenvolveu uma diretriz para a configuração de soluções RS485 intrinsecamente seguras com capacidade de troca de dados simples de dispositivos. A especificação dos detalhes da interface, os níveis para corrente e tensão que precisam ser aderidos para todas as estações devem assegurar um funcionamento seguro durante a operação. Um circuito elétrico permite correntes máximas em um nível de tensão específico. Quando conectar fontes ativas, a soma das correntes de todas as estações não pode exceder a corrente máxima permitida. Uma Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 23 conectividade Parameter Bus System Maximum input voltage Maximum input current Maximum inductance to resistance ratio Number of devices Communication Device Maximum output voltage Maximum output current Maximum input voltage Maximum internal inductance Maximum internal capacitance External active bus termination Maximum output voltage Maximum output current Maximum input voltage Maximum internal inductance Maximum internal capacitance Description Value Remark UI [V] I [A] L’ / R’ [mH / W] NTN +- 4.2 4.8 15 ≤32 UO [V] IU [mA] UI [V] LI [H] CI [nF] +- 4.2 149 ≥+- 4.2 0 N/A UO [V] IO [mA] UI [V] LI [H] CI [nF] +- 4.2 16 ≥ +- 4.2 0 N/A For the whole operation temperature range of the bus system Total current from wires A, B and supply for bus termination Insignificant for safety Insignificant for safety T1. Valores Limitantes RS485-IS. Parameter Description(1) Value(2) Remark Communication device 1. Minimum idle level UODidle [V] 0.50 Only relevant for devices with an integrated or a connectable bus termination For the worst-case bus configuration and maximum load on the For the worst-case bus configuration and maximum load on the transmitter (see Section 2.6) 2. Transmission level on the bus connection (peak-to-peak) UODss [V] ≥2.7 3. Positive and negative transmission level on the bus connection > 1.5 < -1.1 ≥ 0.8 < - 0.4 9.6; 19.2; 45.45; 93.75; 187.5; 500; 1500 > 12 ≤ 40 ~0 3.3 +- 5% UODhigh [V] UODlow [V] UlDhigh [V] UlDlow [V] Kbits/s 4. Signal level on the receiver input 5. Data transmission rate 6. Input impedance (receiver) RIN [kW] CIN [pF] LIN UO [V] 7. Supply voltage RS 485 driver and bus termination For the worst-case bus configuration (see Section 2.6) A field device can be design with limited data transmission rate For a device supplied or not supplied T2. Valores Elétricos RS485-IS. Parameter Surge impedance (W) Working capacitance (nF / km) Wire diameter Cable type A 135... 165 at a frequency of 3... 20 MHz ≤ 30 > 0.64 Core cross-sectional area (mm)2 Loop resistance (W / km) L/R > 0.34 ≤110 ≤ 15 Data transmission rate (kBit / s) Max. segment length (m) ≤ 93.75 1200 187.5 1000 500 400 1500 200 1) In accordance with the installation rules in EN 60079-14. The wire ends of fine-stranded conductors must be protected against separation of the strands, e.g. by means of cable lugs or core end sleeves. 2) This minimum value applies for a maximum ambient temperature of 40º C and the temperature class T6 for a total current in the field bus cable of max. 4.8 A . According to EN 50020 / 5. 3) Cable type A fulfils this requirement for a ambient temperature above -40º C. T3. Cabo padrão RS485-IS e os limites de taxa de comunicação. 24 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 Limiting safety values Not relevant Not relevant > 0.1 single wire for a fine-stranded conductor (1) > 0.35(2) > 0.0962(2) Not relavant ≤ 15 for the lowest ambient temperature(3) conectividade inovação do conceito RS485–IS é que, em contraste ao modelo FISCO que tem somente uma fonte intrinsecamente segura, todas as estações representam agora fontes ativas. Vejamos algumas características: Áreas perigosas (Ex i): •RS485-IS: cada estação representa fontes ativas; •Tensão de saída máxima (Uo) = 4,2 V •L/R < 15 µH/Ω (Cabo); •Σ Io = 4,8 A; •Devices, Couplers, Links, Terminadores devem atender à classificação •A máxima corrente de um device DP-IS: 4,2V/32 = 0,149 A; •A corrente restante de 32 mA é reservada para os 2 BTs ativos; •A resistência limitante da corrente vale: 4,2/0,149 = 28,3 Ω; •Máximo baud rate: 1,5 MHz. Valores Limitantes e elétricos Veja as tabelas 1 e 2. A figura 2 detalha a terminação para a RS485-IS. A figura 3 mostra detalhes das possibilidades de topologia da RS485-IS. A tabela 3 mostra o tipo de cabo padrão e os limites de taxa de comunicação. Para detalhes de shield e aterramento, veja a figura 4. Em resumo, o que devemos verificar em termos de RS485-IS: •Verifique nos manuais de cada dispositivo, se estão de acordo com PTB-Mitteilungen/1/; •Verifique se todos os dispositivos estão de acordo com os guias do PNO(Certificado, etc.); •Verifique que o cabo utilizado está de acordo com as especificações do cabo tipo A (IEC 61158/IEC61784 /3/) (L’ , C’ and R’); •Verifique se o cabo atende as regulações à prova de explosão (EN 50014 /19/, EN 50020 /5/ e EN 60079-14 /7/) em termos de instalação, diâmetro mínimo do condutor, etc. •Verifique se a máxima corrente de cada device DP-IS é <= 0,149 A e que a corrente para cada BT é <= 16 mA; •Verifique se o número máximo de devices é 32 por segmento; •Verifique se a tensão de saída máxima (Uo) = 4,2 V; •Verifique se L/R < 15 µH/Ω (Cabo) F3. Topologia RS485-IS. •Verifique se Σ Io <= 4,8A; •Verifique se máximo baud rate: 1,5 MHz e; •Verifique a distância máxima em função do baud rate. Minimizando ruídos gerados, principalmente, por inversores de frequência Alguns pontos a serem analisados nas instalações e que podem ajudar na minimização de ruídos gerados por inversores de frequência. É muito comum se ter centros de controle de motores operando em Profibus-DP e alguns cuidados são necessários para que a rede não seja afetada por intermitências, causando paradas indesejadas. Vale sempre lembrar que: •Em áreas perigosas, deve-se sempre fazer o uso das recomendações dos órgãos certificadores e das técnicas de instalação exigidas pela classificação das áreas. •Aja sempre com segurança nas medições. Evite contatos com terminais e fiação. A alta tensão pode estar presente e pode causar choque elétrico. •Lembre-se que cada planta e sistema tem os seus detalhes de segurança. Se informe deles antes de iniciar seu trabalho, ou de fazer qualquer intervenção. Boas práticas de aterramento e eliminação dos efeitos dos loops de terra (Ponto Comum) O Loop de terra deve sempre ser evitado ou minimizado pois favorece que uma corrente flua através do condutor, criada pela diferença de potencial entre dois pontos de aterramento, como por exemplo, duas áreas conectadas via cabo Profibus-DP, o que é muito comum nas instalações. Deve-se sempre evitar o acoplamento de campos magnéticos em cabos de sinal. Quando dois dispositivos são conectados e seus potenciais de terra são diferentes, a corrente flui do potencial mais alto para o mais baixo, através do cabeamento Profibus. Se o potencial de tensão for alto o suficiente, o equipamento conectado não será capaz de Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 25 conectividade F4. Shield e Aterramento no RS485-IS. absorver o excesso de tensão e consequentemente será danificado ou poderá responder inadequadamente à comunicação. Mesmo em situações em que o potencial de tensão não atinja níveis suficientes para causar danos nos equipamentos, o loop de terra pode ser prejudicial para as transmissões de dados, gerando erros, devido às oscilações causadas. Este tipo de intermitência é comum em instalações e muito complicado de ser diagnosticado. Para evitar os efeitos de loop de terra, pode-se utilizar isoladores ópticos (repetidores) ou links de fibra óptica nas linhas de dados mais longas. Manter todos os pontos de terra vinculados por cabos independentes, garantindo a equipotencialidade dos mesmos. Aterramento e inversores Os requisitos de aterramento dependem do tipo de inversor. Inversores com terra verdadeiro (TE) devem necessariamente ter uma barra de potencial de 0 V separado do barra de terra de proteção (PE). Tem-se duas possibilidades: conectar os barramentos em um único ponto no gabinete da sala elétrica ou levar separadamente estas barras até a malha de terra. Vale sempre consultar os manuais dos fabricantes e suas recomendações. Layout e Painéis de automação e elétricos Não aproximar o cabo da rede Profibus com os cabos de alimentação e saída dos inversores, evitando-se assim, a corrente de modo comum. Sempre que possível limitar o tamanho dos cabos, evitando comprimentos longos e ainda, as conexões devem ser as 26 menores possíveis. Cabos longos e paralelos atuam como um grande capacitor. A boa prática de layout em painéis permite que a corrente de ruído flua entre os dutos de saída e de entrada ficando fora da rota dos sinais de comunicação e controladores: •Todas as partes metálicas do armário/ gabinete devem estar eletricamente conectadas com a maior área de contato. Deve-se utilizar braçadeira e aterrar as malhas(shield) dos cabos; •Cabos de controle, comando e de potência devem estar fisicamente separados (> 30 cm). Sempre que possível, utilizar placas de separação e aterradas; •Contatores, solenoides e outros dispositivos e acessórios eletromagnéticos devem ser instalados com dispositivos supressores, tais como: snubbers (RCs, os snubbers podem amortecer oscilações, controlar a taxa de variação da tensão e/ou corrente, e grampear sobretensões), diodos ou varistores; •Cabos de controle e comandos devem estar sempre em um mesmo nível e de um mesmo lado; •Evitar comprimentos de fiação desnecessários, assim diminuem-se as capacitâncias e indutâncias de acoplamento; •Se utilizada uma fonte auxiliar 24 Vcc para o drive, esta deve ser de aplicação exclusiva ao inversor local. Não alimente outros dispositivos DP com a fonte que alimenta o inversor. O inversor e os equipamentos de Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 automação não devem ser conectados diretamente em uma mesma fonte; •Recomenda-se o uso de filtro RFI e que sempre se conecte o filtro RFI o mais próximo possível da fonte de ruído; •Nunca misture cabos de entrada e de saída; •Todos os motores acionados por inversores devem ser alimentados com cabos blindados aterrados nas duas extremidades; •Um reator de linha deve ser instalado entre o filtro RFI e o drive; •Sempre que possível utilizar trafo isolador para a alimentação do sistema de automação. Os reatores de linha constituem um meio simples e barato para aumentar a impedância da fonte de uma carga isolada (como um comando de frequência variável, no caso dos inversores). Os reatores são conectados em série à carga geradora de harmônicas e ao aumentar a impedância da fonte, a magnitude da distorção harmônica pode ser reduzida para a carga na qual o reator é adicionado. Aqui se recomenda consultar o manual do inversor e verificar suas recomendações. O ideal é ter um indutor de entrada incorporado e filtro RFI/EMC para funcionar como uma proteção a mais para o equipamento e como um filtro de harmônicas para a rede elétrica, onde o mesmo encontra-se ligado. A principal função do filtro RFI de entrada é reduzir as emissões conduzidas por radiofrequência às principais linhas de distribuição e aos fios-terra. O Filtro RFI de entrada é conectado entre a linha de alimentação CA de entrada e os terminais de entrada do inversor. Deve-se consultar o manual do fabricante do inversor e seguir os detalhes recomendados: •Os cabos do motor devem estar separados dos cabos da rede. Instalar o inversor e seus acionamentos auxiliares como relés e contatores em gabinetes independentes de outros dispositivos, não misturando cabos de sinais com cabos de controle/comando, principalmente de controladores e mestre Profibus-DP; •Para atender as exigências de proteção de EMI todos os cabos externos devem ser blindados, exceto os cabos de alimentação da rede. A malha de conectividade blindagem deve ser contínua e não pode ser interrompida; •Separe em zonas diferentes os sinais de entrada de potência, controle/comandos, saída de potência, etc. Utilize blindagem entre as diferentes zonas; •Certifique-se de que cabos de diferentes zonas estão roteados em dutos separados; •Certifique-se de que os cabos se cruzam em ângulos retos a fim de minimizar acoplamentos; •Use cabos que possuam valores de impedância de transferência os mais baixos possíveis; •Nos cabos de controle recomenda-se, instalar um pequeno capacitor (100 nF a 220 nF) entre a blindagem e o terra para evitar circuito AC de retorno ao terra. Esse capacitor atuará como um supressor de interferência. Mas a orientação é sempre consultar os manuais dos fabricantes dos inversores. Atenuando ruído Escolher inversores com toroides ou adicionar toroides (Common mode choke) na saída do inversor. A orientação é verificar o manual do fabricante e suas recomendações: •Utilizar cabo isolado e shieldado (4 vias) entre o inversor e o motor e entre o sistema de alimentação até o inversor; •Tentar trabalhar com a frequência de chaveamento, a mais baixa possível. A orientação é verificar o manual do fabricante e suas recomendações; •Conecte a blindagem em cada extremidade ao ponto de aterramento do inversor e à carcaça do motor; •Sempre aterre a carcaça do motor. Faça o aterramento do motor no painel onde o inversor está instalado ou no próprio inversor; •Inversores geram correntes de fuga e nestes casos, de acordo com os fabricantes, pode-se introduzir um reator de linha na saída do inversor; •Ondas refletidas: se a impedância do cabo utilizado não estiver casada com a do motor acontecerá reflexões. Vale lembrar que o cabo entre o inversor e o motor apresenta uma impedância para os pulso de saída do inversor (a chamada Surge Impedance). Nestes casos também se recomenda reatores. F5. Blindagem em baixa e alta frequência & aterramento em um e dois pontos. A orientação é verificar o manual do fabricante e suas recomendações; •Cabos especiais: outro detalhe importante e que ajuda a minimizar os efeitos dos ruídos eletromagnéticos gerados em instalações com inversores e motores AC é o uso de cabos especiais que evitam o efeito corona de descargas que podem deteriorar a rigidez dielétrica da isolação, permitindo a presença de ondas estacionárias e a transferência de ruídos para a malha de terras. Outra característica construtiva de alguns cabos é a dupla blindagem que é mais eficiente na proteção à EMI; •Em termos da rede DP, distanciá-la do inversor, onde os sinais vão para os motores e colocar repetidores isolando as áreas. O ideal é usar conectores com indutores de 110 nH em série com os sinais A e B, onde a taxa de comunicação for maior que 1,5 Mbit/s. Estes indutores ajudam a evitar em cabos com menos de 1m entre estações DPs o efeito reflexivo proporcionado pelas capacitâncias internas dos equipamentos. Evite deixar conexões sem a proteção do cabo, os chamados stub-lines e que podem favorecer reflexões; •Deixar sempre mais de 1 m de cabo entre as estações DPs, para que não haja efeito capacitivo entre as estações e a impedância do cabo elimine este efeito; •Verificar se os inversores possuem capacitores de modo comum no Bar- ramento CC. Verificar as orientações dos manuais do fabricante; •Colocar repetidores isolando as áreas de inversores das demais áreas em uma rede Profibus. •Quando se tem OLM (Optical Link Module), verificar a topologia, pois a programação dos mesmos pode afetar a performance da rede gerando timeouts; •Um ponto muito importante e que pode gerar interferência pela mudança física do cabo Profibus DP é quando se dobra o cabo ou se tem curvatura além da permitida pelo fabricante, isto forma um splice. Isto é muito comum nas instalações. Verifique se existem curvaturas acentuadas no cabo PROFIBUS que ultrapassem o raio de curvatura mínimo recomendado pelo fabricante. Uma curva muito acentuada no cabo pode esmagá-lo, mudando a sua impedância e facilitando a ocorrência de reflexões, especialmente em altas velocidades de transmissão. Para saber mais sobre acoplamentos Capacitivos e Indutivos, veja o artigo Dicas de blindagem e aterramento em Automação Industrial, na Mecatrônica Atual nº 53. Uso de Cabos Blindados na minimização de ruídos Na questão da melhor eficiência de proteção a ruídos, a dupla blindagem (trança e folha) tem sido aplicada com melhora significativa na relação sinal/ruído e podemos comentar que: Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 27 conectividade •Com dupla proteção com certeza a eficiência é maior. Existem cabos até com mais de 3 proteções. Quanto mais fechada a malha, melhor é a proteção; •Pode utilizar de o shield (trança) e a folha de maneiras distintas, aplicando-os para baixas e altas frequências. No caso das baixas frequências pode-se aterrar o cabo em apenas uma das extremidades e espera-se neste caso que nestas frequências a blindagem apresente o mesmo potencial. Com isto teríamos uma maior proteção em ruídos de baixas frequências. No caso das altas frequências, a blindagem apresentará alta suscetibilidade ao ruído e neste caso, recomenda-se que seja aterrada nas duas extremidades (aqui alguns cuidados devem ser tomados na prática por questões da equipotencialidade e mesmo segurança). Com esta alternativa da dupla proteção, protegeria a comunicação das baixas e altas frequências, sendo melhor na proteção a EMI. A eficácia da malha (trança) é geralmente mais eficaz em baixas frequências, enquanto que a folha é mais eficaz em frequências mais altas. Cabos com shield em espiral precisam ser avaliados, pois podem apresentar efeitos indutivos e serem ineficientes em altas frequências. Quando se tem o aterramento da malha em um só ponto (vide figura 5), a corrente não circulará pela malha e não cancelará campos magnéticos. Quando se aterra em dois pontos tem dois caminhos da corrente, um para baixas e outro para altas frequências. Vale ainda lembrar que: •Minimizar o comprimento do condutor que se estende fora da blindagem; •Garantir uma boa conexão do shield ao terra. Ocorre uma distribuição das correntes, em função das suas frequências, pois a corrente tende a seguir o caminho de menor impedância. Até alguns kHz: a reatância indutiva é desprezível e a corrente circulará pelo caminho de menor resistência. Acima de kHz: há predominância da reatância indutiva e com isto a corrente circulará pelo caminho de menor indutância. O caminho de menor impedância é aquele cujo percurso de retorno é próximo ao percurso de ida, por apresentar maior capacitância distribuída e menor indutância distribuída. 28 Ao se aterrar o shield em dois pontos: •Não há proteção contra loops de terra; •Danos aos equipamentos ativos possivelmente significativos quando a diferença de potencial de terra entre ambos os extremos ultrapassar 1 V(rms) (acima de 1 Vrms não é recomendado aterrar em dois pontos. Deve-se ter cuidado!); •A resistência elétrica do aterramento deve ser a mais baixa possível em ambos os extremos do segmento para minimizar os loops de terra, principalmente em baixas frequências; •Minimizar comprimento da ligação blindagem-referência, pois este excesso de comprimento funciona como uma bobina e pode facitar a susceptibilidade a ruídos; •A melhor solução para blindagem magnética é reduzir a área de loop. Utiliza-se um par trançado ou o retorno de corrente pela blindagem; •A efetividade da blindagem do cabo trançado aumenta com o número de voltas por cm. Em relação a inversores, que normalmente serão geradores de ruídos, um ponto importante é que a maioria dos inversores possui frequência de comutação que pode ir desde 1,0 kHz a 30 kHz. Além disso, alguns fabricantes de inversores comentam que atendem as normas CE, mas que em instalações envolvendo inversores deve-se: •Aterrar adequadamente e segundo os seus manuais (shield aterrado nos dois extremos e as carcaças de motores aterradas são recomendações de fabricantes); •Potência de saída, fiação de controle (E/S) e sinal devem ser de cabo blindado, trançado com cobertura igual ou superior a 75%, conduíte metálico ou atenuação equivalente; •Todos os cabos blindados devem ter sua terminação num conector blindado apropriado; •Os cabos de controle e sinais devem ficar afastados no mínimo 0,3 m fios de força/potência. está intimamente ligada à qualidade das instalações. Sempre consulte as normas. A blindagem contra campos magnéticos não é tão eficiente quanto é contra campos elétricos. A blindagem só é eficiente quando estabelece um caminho de baixa impedância para o terra e, além disso, uma blindagem flutuante não protege contra interferências. A malha de blindagem deve ser conectada ao potencial de referência (terra) do circuito que está sendo blindado. Aterrar a blindagem em mais de um ponto pode ser problemático. Em baixas frequências, os pares trançados absorvem a maior parte dos efeitos da interferência eletromagnética. Já em altas frequências esses efeitos são absorvidos pela blindagem do cabo. Vale lembrar ainda que se um material não magnético envolve um condutor faz com que a corrente deste condutor retorne por um outro caminho de tal modo que a área definida pelo trajeto desta corrente é menor do que quando o condutor não é envolvido, então esta proteção será mais efetiva. Sempre que possível, conecte as bandejas de cabos ao sistema de linha equipotencial. O seu tempo de comissionamento, startup e seus resultados podem estar comprometidos com a qualidade dos serviços de instalações. Como cliente, contrate serviços de empresas que conheçam e dominam a tecnologia Profibus e que façam instalações profissionais e de acordo com o padrão Profibus. MA Conclusão César Cassiolato é Diretor de Marketing, Qualidade e Engenharia de Projetos e Serviços da Smar Equipamentos Ind. Ltda., Diretor Técnico do Centro de Competência e Treinamento em Profibus e Engenheiro Certificado na Tecnologia Profibus e Instalações Profibus pela Universidade de Manchester. Vimos neste artigo vários detalhes importantes. Na próxima parte veremos mais detalhes de instalação. Vale a pena lembrar que o sucesso de toda rede de comunicação Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 O conteúdo deste artigo foi elaborado cuidadosamente. Entretanto, erros não podem ser excluídos e assim nenhuma responsabilidade poderá ser atribuída ao autor. Sugestões de melhorias podem ser enviadas ao email [email protected]. br. Este artigo não substitui os padrões IEC 61158 e IEC 61784 e nem os perfis e guias técnicos do PROFIBUS. Em caso de discrepância ou dúvida, os padrões IEC 61158 e IEC 61784, perfis, guias técnicos e manuais de fabricantes prevalecem. instrumentação Manutenção e Calibração de Medidores de Vazão A medição de vazão é crítica para o seu processo industrial? Uma indicação errônea implica em perdas e qualidade do produto final? Como saberemos se o medidor precisa de manutenção? Estas e outras perguntas serão respondidas de forma clara e objetiva para facilitar nas rotinas operacionais e tomadas de decisões de engenheiros e técnicos de instrumentação e qualidade. Bruno Castellani M edidores de vazão são instrumentos que medem diretamente ou indiretamente a quantidade de fluido (volume ou massa) que passa por um determinado tempo. Os medidores de vazão são utilizados para medição de fluidos líquidos, pastosos e gasosos. Temos no mercado uma gama diversificada de medidores de vazão que utilizam diversos princípios de funcionamento, como os mostrados nas figuras 1. saiba mais Uma nova tecnologia para medição de vazão Mecatrônica Atual 22 Calibração de medidores de vazão Mecatrônica Atual 25 Seleção de Medidores de Vazão Mecatrônica Atual 26 Medição de Vazão: a 3ª Grandeza Mais Medida nos Processos Industriais Mecatrônica Atual 50 30 F1. Medidores Magnéticos, Medidores tipo Vortex, Coriolis, Turbina, Ultrassônico e placa de orifício por pressão diferencial. Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 instrumentação F2. Medidor magnético em operação por 10 anos sem manutenção. Manutenção A correta medição dos medidores de vazão está diretamente ligada às condições de instalação, condições do processo e uma correta engenharia de aplicação. Qualquer desgaste, contaminação, incrustação, instalação incorreta e danos internos e externos, provocará erros de medição. De fato, os medidores de vazão, ao longo do uso, sofrerão desgastes, pois estão em contato direto com o fluido do processo, mas estes desgastes podem ser minimizados. Imaginem um medidor fabricado há 10 anos que nunca foi retirado do processo para inspeção. Será que o desgaste, incrustação, etc, estão provocando algum erro de medição? (figura 2) Se partirmos para a análise a seguir, em qual medidor você confiaria para instalação em seu processo? (figuras 3 e 4) O comparativo mostra, com clareza, a condição em que o medidor estava em processo, medindo a vazão erroneamente. Após intervenção e constatação do problema, foi realizada a manutenção e calibração do medidor para garantir uma medição correta no mesmo ponto de aplicação. O grande diferencial para manter um medidor de vazão dentro das condições operacionais por vários anos consiste na realização das três ações básicas, abaixo: •Manutenção preventiva - inspeção periódica interna de incrustação e desgaste interno dos componentes, e realização de limpeza geral. •Manutenção preditiva - monitoramento e acompanhamento das medições de vazão para verificação de tendência de erro de medição (figura 5). F3. Medidor em operação. F5. Gráfico de tendência de erro x desgaste do medidor. Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 31 instrumentação •Calibração - verificação do erro do medidor nas condições atuais, e possível ajuste do fator de calibração para o erro aceitável. Os medidores de vazão, na sua grande maioria, possuem um número de calibração, conhecido como Fator de Calibração (figura 6). Este número é encontrado após diversos testes e a realização da calibração de fábrica do medidor. O fator de calibração é a garantia de que o erro de medição esteja dentro do erro admissível pelo fabricante, no momento da venda. A maneira mais confiável de sabermos qual erro de medição que o medidor apresenta, é através da realização de calibração em laboratório de vazão acreditado pelo Inmetro. A calibração é muito importante, pois além de calibrar, é possível calcular um novo Fator de Calibração e compensar o desgaste do medidor, retornando-o às condições de erro admissível estipulado pelo fabricante. Veja a tabela 1. Observando-se essa tabela, inicialmente o medidor com calibração de fábrica possuía o Fator de Calibração 1000 e um erro de medição de 0,5%. Este mesmo medidor em operação por certo tempo e depois enviado para calibração, apresentou um erro de medição de 1,2%, ou seja, o tempo de uso e o seu desgaste ocasionaram o aumento do erro. Após a recalibração e ajuste do fator de calibração, o medidor retornou ao erro admissível de fábrica. Figura 7. Calibração F4. Medidor após manutenção. Comumente conhecida como aferição, esta nomenclatura foi substituída pelo termo Calibração, que significa a atividade de comparação de valores medidos e incertezas de medição entre um medidor-padrão e o medidor a ser calibrado. De acordo com o Vocabulário Internacional de Metrologia, o termo Calibração significa: “Operação que estabelece, sob condições especificadas, numa primeira etapa, a relação entre os valores e as incertezas de medição, fornecidos pelos padrões e as indicações correspondentes com as incertezas associadas”. Ou seja, comparando um medidor-padrão e o medidor a ser calibrado, obtém-se um erro de indicação, visualizado através da emissão de um certificado de calibração. Na tabela 2, temos a explicação simplificada da relação entre erro e correção, baseada na comparação entre instrumentos de Teste e Padrão. E = Teste - Padrão e C = Padrão - Teste onde: E= Erro; C= Correção F6. Exemplo de número ou fator de calibração. 32 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 onde: E1= Erro referente o mesmo ponto; E2 = Erro referente ao fundo de escala instrumentação Sistema de calibração de vazão – Líquidos O sistema de calibração de vazão (figura 8) consiste, basicamente, de cinco componentes: •Reservatório de água- armazena a água para ser utilizada na calibração de vazão. •Bomba- gera a vazão para realizar a calibração. •Medidor padrão- medidor de referência de vazão, tanque volumétrico e balança. •Medidor a ser calibrado- medidor que será comparado com o padrão para encontrar o erro. •Válvula de controle- regula a vazão, conforme os pontos de calibração. Com o medidor de teste instalado na mesma linha que o medidor-padrão, é acionada a bomba para gerar vazão. Após certo tempo de estabilidade e ajuste da válvula de controle no ponto de vazão desejada, é realizada a coleta de no mínimo três amostras para executar a comparação. Este procedimento é repetido de acordo com a quantidade de pontos desejados para calibração. Finalizado as coletas, as informações são analisadas e validadas através da emissão de certificado de calibração. Conclusão Para um aumento da vida útil dos medidores de vazão e a garantia da confiabilidade na medição do processo, é necessário uma forte atuação em manutenção preventiva, preditiva e suportada pela confiança metrológica, atrelada a Laboratórios de Vazão confiáveis, idôneos e acreditados pelo Inmetro. Desta forma, manteremos a confiança no ponto de medição, histórico de manutenção do medidor e erros apresentados pelo medidor. MA Medidor Novo Fator de calibração* 1000 Erro de medição 0,50% Medidor em Operação 1000 1,20% Medidor em Operação Recalibrado Novo Fator - 1012 0,50% T1. Comparativo de fator de calibração. Medidor Teste 100 74 50 Medidor Padrão 99 75 51,5 E = erro 1 -1 -1,5 E1% 1,01 -1,3 -2,9 E2% 1 -1 -1,5 C = correção -1 1 1,5 T2. Tabela de erro Padrão x Teste. F7. Laboratório de calibração Emerson acreditado pelo Inmetro. Bruno Castellani é Coordenador de Serviços - Laboratório de Vazão na Emerson Process Management F8. Sistema de calibração de vazão de líquidos - Emerson. Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 33 ferramentas Gerenciamento de Ativos e Autodiagnose: Tecnologia para facilitar a vida do usuário, reduzir custos operacionais e de manutenção, além de contribuir para a melhoria contínua de processos industriais autossustentáveis Neste artigo faremos uma abordagem do impacto dessas tecnologias de manutenção e controle de plantas industriais, visando a obtenção de processos de manufatura mais autossustentáveis. N saiba mais Gerenciamento de energia elétrica para redução de demanda Mecatrônica Atual 33 Gerenciamento de ativos na manutenção Mecatrônica Atual 34 Com investimento Zero faça a sua empresa lucrar mais Mecatrônica Atual 29 Ações para melhorar a disponibilidade dos equipamentos e reduzir custos de manutenção Mecatrônica Atual 13 34 Nos últimos anos temos acompanhado que os mercados de instrumentação e automação vêm demandando equipamentos de campo (transmissores de pressão e temperatura, conversores, posicionadores, atuadores, etc.) com alta performance, confiabilidade, disponibilidade, recursividade, etc, com a intenção de minimizar consumos, reduzir a variabilidade dos processos, proporcionar a redução de custos operacionais e de manutenção, assim como garantir a otimização e melhoria contínua dos processos. Isso resulta em fortes aliados, na busca por indústrias mais autossustentáveis. Por outro lado, os microprocessadores estão se tornando mais poderosos e mais baratos e, os fornecedores na instrumentação vêm respondendo às demandas dos usuários por mais e melhores informações em seus processos. Quanto mais informação, melhor uma planta pode ser operada e sendo assim, mais produtos pode gerar e mais lucrativa pode ser. A informação digital permite que uma sistema colete informações dos mais diversos tipos e finalidades de uma planta, como ninguém jamais imaginou e Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 César Cassiolato Leandro Henrique Batista Torres neste sentido, com o advento da tecnologia Filedbus(HART, Profibus, Foundation Fieldbus), pode-se transformar preciosos bits e bytes em um relacionamento lucrativo e obter também um ganho qualitativo do sistema como um todo. A tecnologia Fieldbus é rica no fornecimento de informação, não somente pertinente ao processo, mas em especial dos equipamentos de campo. Desta forma, condições de autodiagnoses podem poupar custos operacionais e de manutenção, principalmente em áreas classificadas (perigosas) ou mesmo em áreas de difícil acesso. Da própria sala de controle pode-se ter uma visão geral do sistema e ainda com ferramentas baseadas em Internet, a qualquer hora e de qualquer lugar. Através de um gerenciamento destas informações vindas do campo, pode-se selecionar convenientemente os dados para se atingir os objetivos de produção, direcionando as informações às pessoas e/ou departamentos corretos e agindo de maneira a melhorar os processos. É claro que em termos automação industrial sustentável, a escolha correta de ferramentas tecnologias de controle e manutenção de plantas por si só, já é base para traçar ações iniciais eficazes em busca de processos mais sustentáveis. Entre outras ações podemos destacar aquelas que são complementares e tão ou mais importantes quanto: •Implantação de tecnologias colaborativas. •Estabelecimento de governança para alinhamento interno. •Conscientização de visão holística recursos, fabricação e vendas. •Identificação de fatores impactantes chaves – ambiental, social, etc. •Alinhamento de estratégias externas. •Criação de um plano de ações. •Acompanhamento através de parâmetros e métricas de processos. Basicamente existem quatro grandes grupos de profissionais em uma planta que precisam ter acesso à informação, diretamente relacionados ao processo de produção, sendo que cada grupo vê o processo conforme sua perspectiva: •Manutenção: sempre estão preocupados com o processo no sentido de como está trabalhando o processo produtivo e se é necessária manutenção em algum equipamento; •Produção: preocupados com o rendimento, matéria-prima e os estoques. •Controle de qualidade: preocupados com a qualidade do que está sendo produzido e com a percentagem de produtos rejeitados; •Gerenciamento: sempre atentos à demanda do mercado e procurando maximizar as margens de lucro via processos produtivos e atualmente, guiados por premissas de criação de processos sustentáveis. Exemplifica-se a seguir, equipamentos de campo e o que eles têm a colaborar com esta nova perspectiva operacional no gerenciamento de informações de uma planta, com a disponibilidade de autodiagnoses, facilitando a operação e manutenção e muito mais.w Adequando-se ao novo cenário Atualmente, 60% das manutenções efetuadas têm caráter corretivo, 33% caráter preventivo, 6% caráter preditivo e somente 1%, caráter proativo. E ainda, em mais de 60% das idas ao campo não se consegue detectar problemas nos equipamentos. Porém, F1. Tela de diagnósticos de um Posicionador de Válvulas. atualmente este cenário vem se alterando graças à utilização de autodiagnoses nos equipamentos de campo combinadas com as ferramentas de gerenciamento (Asset Managment). A tendência é que a percentagem de manutenção preditiva e proativa tenha um aumento significativo nos próximos anos e que as idas ao campo só sejam feitas na real necessidade. Uma vez que se tem a disponibilidade de recursos de diagnósticos e ferramentas adequadas, é de extrema importância que o usuário crie a cultura de administrar estas informações, começando pela coleta de informações durante a fase de comissionamento dos equipamentos e startup dos processos, onde criará sua base de dados de referência que deve ser comparada periodicamente com os dados correntes. Neste processo inicial, por exemplo, é que se busca otimizar as sintonias das malhas de acordo com a otimização dos processos. Aqui se encaixam os gráficos e trends. Através do monitoramento on-line dos diagnósticos, o usuário poderá detectar facilmente a condição de status dos equipamentos de campo. Independentemente das ferramentas, os equipamentos executam análises de suas condições de operação e determinam potenciais de condições de falhas, disponibilizando sempre estas informações aos usuários. É claro que o uso destes recursos dos equipamentos combinados com a comunicação digital em protocolo aberto e softwares de gerenciamento (Asset Management) permite ao usuário diagnósticos remotos que extrapolam as gerações de alarmes e permitem a manutenção preventiva, preditiva e proativa. Tudo isto contribuindo para a diminuição de paradas não programadas e aumentando sensivelmente a confiabilidade e disponibilidade da planta. O objetivo é tornar a manutenção mais fácil, mais prática e menos custosa, garantindo a funcionalidade operacional e contínua dos equipamentos em um nível de desempenho aceitável no controle de processo , minimizando os esforços e adaptando o sistema para uma expansão operacional confiável e segura. Vale lembrar ainda que muitos dos problemas e questões de performance, às vezes, estão relacionados às péssimas condições de instalação e critérios de manutenção, que com certeza merecem um outro foco e artigo dedicado. Autodiagnósticos Normalmente, os recursos de diagnósticos estão associados ao hardware dos equipamentos e ao tratamento pelos softwares que gerenciam as informações disponibilizando-as ao usuário. O objetivo principal para o usuário é a redução do tempo de parada quando esta for exigida em uma condição extrema de falha ou antecipadamente prever o melhor momento da mesma, causando o menor impacto ao processo e a um custo efetivo interessante. Em outras palavras, é com o recurso de diagnoses que os equipamentos vão ajudar o usuário a isolar as fontes de problemas. Veja a figura 1. Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 35 ferramentas Observa-se nesta figura, onde se destaca a indicação de violação do número de reversões de um posicionador, o que pode caracterizar uma má sintonia de malha, por exemplo. Além disso, uma má sintonia de malha implica em movimentar desnecessariamente uma válvula, facilitando o seu desgaste, aumentando o consumo de ar e a variabilidade do processo. Aqui já temos um claro indício de que com um simples autodiagnóstico no posicionador poderíamos maximizar o tempo entre manutenções, além de termos uma economia com o consumo de ar e consumo de insumos pela minimização da variabilidade do processo. É o sistema de manutenção monitorando a análise de autodiagnose do posicionador, avisando automaticamente ao usuário quando fazer a manutenção em determinado equipamento ou que algo no processo não está adequado. Autodiagnósticos em Posicionadores Veremos a seguir, na figura 2, os recursos de autodiagnose disponíveis em um posicionador fieldbus desenvolvido com tecnologia aberta. Existem alguns parâmetros no bloco transdutor do posicionador que podem ser usados na manutenção preditiva e proativa. Alguns deles podem ser lidos on-line enquanto outros parâmetros exigem que o processo pare, ou que o controle da planta esteja configurado como manual. É possível detectar degradações no desempenho comparando-se os parâmetros atuais com os valores padrões e, então, agendar uma manutenção preditiva e proativa. Valve Totals F2. Recursos de autodiagnósticos do Posicionador. 36 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 •STROKES: indica o número de vezes que a válvula abre e fecha totalmente. É o indício de que os batentes precisam de reparos. •REVERSALS: indica o número de vezes que a válvula muda de direção de acordo com o movimento. O número de reversos é incrementado quando a válvula muda de direção e o número de movimentos excede a zona morta. Já vimos anteriormente sua importância. •TR AVEL (hodômetro): indica o número equivalente de deslocamentos totais. O hodômetro é incrementado quando o número de mudanças excede o valor da zona morta. É ferramentas usado para indicar que o diafragma precisa ser substituído e o atuador/ válvula revisados. Valve Performance •CLOSING TIME: indica o tempo (em segundos) que a válvula leva para ir de totalmente aberta a totalmente fechada. •OPENING TIME: indica o tempo (em segundos) que a válvula leva para ir de totalmente fechada a totalmente aberta. Estes tempos são usados para indicar um problema com o atuador ou posicionador, rompimento do diafragma e problemas com o sistema de ar, assim como agarramentos e stress mecânicos. Temperature •HIGHEST TEMPERATURE: indica o maior valor da temperatura medida pelo sensor de temperatura do posicionador. •LOWEST TEMPERATURE: indica o menor valor da temperatura medida pelo sensor de temperatura do posicionador. •TEMPERATURE: indica o valor da temperatura medida pelo sensor de temperatura do posicionador. Estes parâmetros poupam que o equipamento trabalhe fora dos limites industriais, alertando o usuário. Advanced Status Indica o estado do diagnóstico contínuo, incluindo as condições do módulo mecânico: •REVERSAL LIMIT EXCEEDED: este alarme indica o limite de reversos configurado. •TRAVEL LIMIT EXCEEDED: este alarme indica o limite do hodômetro configurado. •DEVIATION LIMIT EXCEEDED: este alarme indica o limite do desvio configurado. •MODULE PARAMETERS NOT INITIALIZED, alarme automático: parâmetros do módulo mecânico não foram inicializados. •MODULE NOT CONNECTED TO THE CIRCUIT, alarme automático: módulo mecânico não está conectado ao circuito eletrônico. •TEMPERATURE OUT OF RANGE, alarme automático: temperatura fora da faixa operacional. •SLOW VALVE MOVEMENT OR LOW AIR SUPPLY, alarme automático: movimento lento de válvula, ou baixa pressão da fonte de ar. •MAGNET NOT DETECTED, alarme automático: o ímã não foi detectado. •BASE NOT TRIMMED, alarme automático: a base não está ajustada. O campo em destaque indica a condição atual do diagnóstico. Sensor Pressure •SENSOR PRESSURE IN: indica a leitura do sensor de pressão da entrada. •SENSOR PRESSURE OUT1: indica a leitura do sensor de pressão da saída 1. •SENSOR PRESSURE OUT2: indica a leitura do sensor de pressão da saída 2. Sensor Pressure Status •SENSOR PRESSURE STATUS: indica o estado do sensor de pressão da entrada. Com os sensores de pressão podemos analisar as condições de posicionamento versus pressão de ar, criando condições de identificação de agarramentos, stress e desgastes, determinando antecipadamente uma parada não programada para manutenção do conjunto válvula/atuador ou sistema de ar. Status Mostra o diagnóstico contínuo do estado do equipamento, incluindo a condição do bloco funcional, do módulo eletrônico e do módulo mecânico. Todos os alarmes são automáticos, ou seja, o equipamento irá notificar o usuário mesmo que o alarme não tenha sido configurado. •BLOCK CONFIGURATION ERROR: indica erro nos componentes de hardware e software associados ao bloco. •LINK CONFIGURATION ERROR: indica erro na configuração do link. •SIMULATE ACTIVE: indica que o equipamento está no modo de simulação. •LOCAL OVERRIDE: indica que o equipamento está sendo operado manualmente. •DEVICE FAULT STATE SET: indica que o equipamento está em condição de falha. •DEV ICE NEEDS M A I N TE NA NCE SOON: o diagnóstico interno da configuração do usuário ou a avaliação interna do equipamento detectou que o equipamento precisará de manutenção em breve. •INPUT FAILURE/PROCESS VARIABLE HAS BAD STATUS: a condição da variável de processo é BAD. •OUTPUT FAILURE: indica uma falha na saída que pode ter sido causada pelo módulo eletrônico ou mecânico. •MEMORY FAILURE: indica uma falha eletrônica, dependendo do processo de avaliação interna. Por exemplo, um checksum errado foi detectado na memória principal. •LOST STATIC DATA: indica que o equipamento perdeu dados da memória flash ou EEPROM. •LOST NV DATA: indica que o equipamento perdeu dados da memória RAM. •READBACK CHECK FAILED: indica uma discrepância na leitura do valor de retorno, isto é, entre o setpoint e a posição real da válvula. Pode ter sido causada por uma falha de hardware ou mesmo de emperramento, ou falta de ar no atuador ou posicionador. •DEVICE NEEDS MAINTENANCE NOW: o diagnóstico interno da configuração do usuário ou a avaliação interna do equipamento detectou que o equipamento precisa de manutenção. •POWER UP: indica que o equipamento finalizou o procedimento inicial de operação. •OUT-OF-SERVICE: indica que o bloco funcional está fora de serviço. •GENERAL ERROR: um erro ocorreu e não pode ser classificado como um dos erros abaixo. •CALIBRATION ERROR: um erro ocorreu durante a calibração do equipamento, ou um erro de calibração foi detectado durante a operação do equipamento. Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 37 ferramentas F3. Assinatura da válvula. •CONFIGURATION ERROR: um erro ocorreu durante a configuração do equipamento, ou um erro de configuração foi detectado durante a operação do equipamento. •ELECTRONIC FAILURE: um componente eletrônico falhou. •MECHANICAL FAILURE: um componente mecânico falhou. •I/O FAILURE: uma falha de E/S ocorreu. •DATA INTEGRITY ERROR: indica que dados armazenados no sistema podem não ser mais válidos porque a somatória dos dados feita na memória RAM falhou ao ser comparada com os dados da memória não volátil. •SOFTWARE ERROR: o software detectou um erro que pode ter sido causado por um desvio para uma rotina errada, uma interrupção, um ponteiro perdido, etc. •ALGORITHM ERROR: o algoritmo usado no bloco transdutor gerou um erro. Por exemplo, pode ter sido causado por excesso de dados. Note que alguns diagnósticos são úteis também para os fabricantes dos equipamentos como uma maneira de identificar itens com maior incidência de falhas e, com isto, pode-se continuamente melhorar a qualidade de componentes utilizados e a confiabilidade dos equipamentos. Note ainda pela figura 3 que vários recursos gráficos ficam facilitados pelos autodiagnósticos, como por exemplo a assinatura da válvula. Este gráfico mostra o comportamento da posição em relação a pressão de saída. O usuário pode analisar o comportamento de resposta da válvula de acordo com a pressão do ar. Por exemplo, ele pode salvar o gráfico durante a instalação ou o comissionamento e, depois, comparar o gráfico atual com o que foi salvo anteriormente. É possível verificar se será preciso mais pressão para alcançar a mesma posição, e neste caso pode significar que existe um emperramento ou desgaste da válvula. Figura 4. Manutenção em Posicionadores e Válvulas F4. Desvio da Válvula. 38 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 O estado dos posicionadores e das válvulas deve ser periodicamente acompanhado através dos diagnósticos, visando a manutenção preditiva e proativa. Este ferramentas acompanhamento periódico promove a redução dos custos de manutenção, uma vez que a manutenção passa a focalizar somente os equipamentos que realmente necessitam de manutenção, possibilitando um melhor planejamento e menor tempo de parada para a planta (downtime). Entende-se por melhor planejamento, atividades relacionadas com a aquisição de peças de reposição, uma vez que em casos não incomuns, podem chegar a um prazo de entrega de dezenas de meses. Com o processo configurado em manual ou off-line, é possível monitorar e testar o desempenho para avaliar a condição geral de operação dos posicionadores e válvulas. O serviço e a calibração dos posicionadores são executados com o objetivo de assegurar a precisão do controle e o melhor desempenho possível das válvulas. Estes procedimentos são executados normalmente durante as paradas do processo ou em modo Manual, não sendo necessário retirar as válvulas do processo. Os serviços recomendados pelo resultado das análises são relatados imediatamente após os testes, e todos os resultados podem ser arquivados na base de dados da manutenção. Por exemplo, através destas análises é possível concluir que uma válvula está emperrada ou que necessita de engraxamento. Com a análise dos testes, é possível criar uma referência de tempo entre as calibrações ou entre a manutenção dos posicionadores, dos atuadores e das válvulas. Nos posicionadores, os testes podem indicar a necessidade de ajuste de ganho, limpeza de restrições de ar, melhoria do sistema de ar e ajuste de sintonia. O critério de periodicidade e toda sistemática de análise são fundamentais nesta etapa de conhecimento das informações, para que a manutenção preditiva possa aproveitar todas as informações armazenadas. Após a calibração, é necessário checar a assinatura da válvula e avaliar a resposta dinâmica. Caso o resultado não seja satisfatório, será preciso analisar as condições válvula/atuador e atuador/ posicionador para obter a melhor parametrização. Se as válvulas de controle testadas continuam apresentando problemas no controle, o dimensionamento das válvulas também deverá ser analisado. O dimensionamento estará baseado nas condições mínimas, médias e extremas do processo. Esta etapa deve ser acompanhada por um engenheiro de aplicação ou um técnico especializado. A grande vantagem da tecnologia digital é o tratamento das informações qualitativas, não só dos valores de processo, aliado à monitoração on-line das condições de operação de válvulas de controle e à análise on-line de curvas de desempenho e desvios. A tecnologia de ponta utilizada no posicionador permite executar poderosos algoritmos de diagnósticos internamente e oferecer recursos poderosos na análise preditiva e proativa de problemas. O posicionador possui recursos de caracterização (tabelas; curvas QO (Quick Open) e EP (Equal Percentage), monitoração da pressão de entrada e saída, monitoração da temperatura, controle de milhagem, strokes, movimentos reversos, sinais de entrada, setpoint, desvios, etc. É possível realizar diagnósticos on-line com segurança, sem interromper o processo. É possível configurar os limites de milhagem (hodômetro), strokes, reversals e alertas em geral. Através destes recursos o usuário pode acompanhar qualquer tendência a defeitos , e evitar problemas no processo antecipadamente. As informações são coletadas e armazenadas em históricos para uma configuração específica, facilitando o planejamento e as ações de manutenção. É recomendado realizar os gráficos antes e depois de uma manutenção, para registrar os estados do posicionador, da válvula e do atuador no banco de dados. A base de dados será estudada posteriormente para auxiliar na decisão do período de tempo necessário entre a realização de manutenções, espaçando ao máximo o intervalo de tempo entre duas manutenções seguidas e a parada do equipamento. Através dos diagnósticos, os responsáveis pela planta executam a manutenção proativa com base na informação em tempo real, antes mesmo que o problema aconteça, sem ter que esperar por uma parada programada, evitando e reduzindo o tempo ocioso da planta. A manutenção proativa no posicionador é realizada configurando-se alguns alarmes, por exemplo, Reversal, Deviation e Travel. Acompanhe nas figuras 5, 6, 7 e 8. Quais são os novos paradigmas para o gerenciamento de ativos? São os que tiram vantagens dos modernos recursos de rede e arquitetura de software, como interface OPC, Microsoft services, acesso via WEB, FDT/DTMs e onde estas ferramentas oferecem ao usuário ampla visibilidade da planta, a qualquer hora, em qualquer lugar, seja através de um PC, PDA ou telefone celular (WAP, SMS). Hoje é comum encontrarmos ferramentas no mercado que utilizam o próprio WEB Browser como plataforma para as interfaces gráficas com F5. Vista Geral do Posicionador de Válvula. Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 39 ferramentas o usuário. Um exemplo é o AssetView, da Smar. Sendo um recurso nativo da maioria dos sistemas operacionais mais usados (Windows, Linux, Solaris, QNX etc), o uso de WEB Browsers simplifica o treinamento e manutenção do próprio sistema, além de eliminar a tradicional atualização dos clientes. É fundamental que o sistema utilize tecnologias abertas garantindo a interoperabilidade. Quais os benefícios do gerenciamento de ativos? F6. Notificação das manutenções necessárias. Os benefícios são amplos, onde podemos citar: •Redução dos tempos de parada (downtime) e, consequentemente, redução de custos com a parada planejada. •A escolha do melhor momento de parada para uma manutenção. •A manutenção no equipamento que realmente tenha um problema. Hoje, mais de 60% das idas ao campo não indicam que realmente um equipamento tem problemas. Com o gerenciamento economiza-se principalmente com as idas à áreas perigosas que, por sua vez, diminuem os custos financeiros e humanos envolvidos em atividades perigosas ou insalubres. •Melhoria nos processos industriais, garantindo-se o perfeito funcionamento e reduzindo-se a variabilidade dos processos com a consequente redução de matérias-primas, redução de custos e aumento da qualidade final dos produtos. •Criação da ferramenta-base para a implantação e manutenção de processos produtivos sustentáveis. Conclusão F7. Lista dos eventos de diagnósticos e ações recomendadas. 40 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 As pessoas já têm recebido a mensagem de que a sustentabilidade é importante. As agências regulamentadoras vêm fazendo o seu papel através de diretivas, padrões e outros mecanismos, que não devem ser relegados a um monte de papéis. Muito pelo contrário, a adoção dessas normas e padrões fortalecem a cadeia de valor de todo um setor industrial. O desafio atual é torná-la operacional e esse é o papel das empresas fornecedoras de tecnologia de automação. ferramentas Isso se evidencia através deste artigo, com o avanço dos equipamentos de campo aliado aos benefícios das tecnologias abertas no sentido de facilitar o dia a dia do usuário, disponibilizando informações que podem ser usadas para prognosticar falhas e problemas, além de proporcionar condições para redução de custos operacionais e de manutenção, assim como a redução de insumos com a otimização contínua dos processos e a redução da variabilidade dos mesmos. Os autodiagnósticos são os pontos-chave para a manutenção preditiva e proativa. É importante a adoção de soluções abertas como HART, Foundation Fieldbus e Profibus, onde os benefícios da tecnologia digital são decisivos e garantem condições de intercambiabilidade, interoperabilidade, integração com sistemas convencionais e futuras expansões, protegendo investimentos, criando sistemas com ciclo de vida maior. Em termos de ferramentas de gerenciamento, as baseadas em Internet são as mais indicadas, visto que garantem a informação a qualquer hora e em qualquer lugar, além de poder alimentar um banco de dados único, que permitirá a análise estatística das ocorrências no chão de fábrica. Um sistema de manutenção deve ter recursos que permitam ao usuário identificar ou prognosticar facilmente e rapidamente qualquer mau funcionamento de sua planta. Neste sentido, deve ter tecnicamente facilidades de gerações de dados estatísticos, levantamento de históricos, gerações de relatórios, e permitir fácil acesso de qualquer lugar, mesmo fora da planta. MA F8. Análise da distribuição de Ocorrências em Campo. Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 41 O ferramentas Modelos de engenharia utilizados em operações de plantas Veja como obter maior eficiência e segurança Rob Hockley e Ron Beck, Aspen Technology, Inc. saiba mais 1. Mullick, S. e V. Dhole, Consider integrated plant design and engineering, p. 81, Hydrocarbon Proc. (dez. 2007) 2. Lofton,W. e L. Dansby, Adding value by integrating process engineering concepts and cost estimating, apresentado na AspenWorld 2002 Conference 3. Wiesel, A. e A. Polt, Paradigm shifts in conceptual process optimization, AspenTech User Group Meeting, Frankfurt, Alemanha (abr. 2007) 4. Donkers, M., Runaway reaction hazard assessment within Shell International Chemicals, disponível on-line em www.safetynet.de 42 5. Cox, R. et al., Can simulation technology enable a paradigm shift in process control? Modeling for the rest of us, p. 1.542, Computers & Chem. Eng. (set. 2006) 6. Pres, R. e P. S. Peyrigain, Minimizing VDU heat exchanger fauling through application of rigorous modeling, apresentado no Aspen HTFS Annual User Group Meeting, Colônia, Alemanha (dez. 2006) 7. Griffith, J. et al., Advances in frontend engineering workflow and integration, p. 32, Hydrocarbon Eng. (jan. 2008) Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 s Modelos de Engenharia podem desempenhar um papel significativo na melhoria da eficiência e da segurança da planta. A modularização de software, inovações na interface do usuário e potência de computação estão abrindo cada vez mais oportunidades de uso de modelos em operações. Este potencial crescente torna ainda mais crítica a reutilização dos mesmos modelos para resolver problemas diferentes em todo o ciclo de vida dos ativos e em diferentes níveis de granularidade em operações. Afinal de contas, uma simulação que prevê confiavelmente um aplicativo e uma situação específica torna-se muito mais valiosa se pode ser aplicada a todas as tarefas que requerem a modelagem desta unidade ou deste processo. Na verdade, a utilização mais ampla destes modelos promete ter um impacto profundo nos negócios. Em vista disso, descreveremos aqui as tendências atuais em reutilização dos modelos e os workflows (fluxos de trabalho) integrados resultantes. Em primeiro lugar, vamos apresentar o cenário resumindo os desafios de negócio que estão estimulando o uso da tecnologia de modelagem orientada ao ciclo de vida completo da planta: •A pressão da competição global impõe a necessidade de acelerar a engenharia, reduzir os custos de capital e otimizar as operações. Isso aumenta ainda mais o valor de se ter um conjunto comum de modelos que possa ser utilizado desde a síntese do processo até as operações da planta e a eliminação de gargalos. •Os custos crescentes de energia e o custo secundário das emissões de gases de efeito estufa exigem que os processos sejam redesenhados e otimizados. Modelos adequados para uso por grupos de projeto, de engenharia da planta, de compliance e operações são uma ferramenta-chave. •A escassez de engenheiros “veteranos” qualificados se estenderá à próxima década. A transferência eficaz de expertise em otimização para os “novatos” demanda modelos cada vez mais poderosos e fáceis de usar, capazes de capturar conhecimento e experiência organizacionais. Estes desafios pedem a adoção dos modelos comuns para resolver múltiplos problemas, a criação de modelos mais fáceis de usar e a ferramentas integração dos modelos com software para solucionar problemas de negócio de maior amplitude. As atuais ferramentas integradas de modelagem já abordam muitas dessas áreas e a tecnologia continua a evoluir. Principais Tendências em Modelagem O papel da modelagem de processos está evoluindo de duas maneiras distintas: 1. No início, as ferramentas de modelagem foram desenvolvidas para resolver problemas específicos, tais como análise de energia, projeto de trocador de calor, análise dinâmica e estimativa de custo. Em seguida, a indústria começou a criar ligações entre essas ferramentas individuais para que pudessem compartilhar informações e dados. Então, com o desenvolvimento de modelos de dados de processos e ferramentas modularizadas, estas ligações evoluíram para um autêntico workflow integrado de simulação de processos (figura 1). Esta abordagem integrada traz benefícios em termos de tempo, custo e qualidade. (O workflow dinamizado também oferece vantagens para as empresas de engenharia, que enfrentam pressões crescentes para executar projetos eficazmente com menos engenheiros.[1]) 2. Os modelos de processos desenvolvidos originalmente para Front-End Engineering Design (FEED), agora, são usados em operações na planta. Os operadores se apoiam cada vez mais em modelos para dar suporte a decisões operacionais, otimizar processos em tempo real e melhorar a precisão dos sistemas de planejamento. Vejamos alguns exemplos de como a modelagem integrada está agregando valor atualmente. Simulação/processo de trabalho em economia A integração de análise econômica com a atividade básica de desenvolvimento de processo gera benefícios consideráveis. Os engenheiros de processos não precisam esperar até que um pacote formal seja fornecido ao departamento de estimativa para que tenham a compreensão exata dos trade-offs econômicos entre projetos alternativos. Os custos do processo são calculados e otimizados simultaneamente ao desenvolvimento conceitual do processo, permitindo que os engenheiros entendam melhor o impacto econômico de suas decisões de projeto. F1. Os modelos de processos podem desempenhar um papel importante em todas as fases. A Fluor, que define esta integração como “desenho otimizado para custo”, cita uma série de benefícios[2], entre eles capacidade de focar em trade-offs de tecnologia/custo antecipadamente, melhoria da qualidade das estimativas e maior conscientização do custo durante o desenho. A BASF calcula que economiza 10% a 30% em custos de capital e até US$2 milhões/ano em energia com sua abordagem de desenho i-TCM (intelligent Total Cost Minimization - Minimização de Custo Total inteligente), que envolve a execução simultânea de simulação de processo, análise de custo e modelagem de equipamento[3]. O objetivo é otimizar a capacidade, reduzir os custos operacionais e desenvolver desenhos melhores para plantas novas ou reformuladas. Workflows de desenho/operabilidade O uso de modelos dinâmicos para análise de segurança e operabilidade é outro avanço ao mostrar se uma solução de simulação de desenho é estável em condições dinâmicas reais. A meta é usar os mesmos modelos de operações da unidade para análise tanto estacionária quanto dinâmica, evitando ter que desenvolver os modelos novamente. A Shell Chemicals adota esta abordagem para modelar sistemas de reator e de alívio de modo a garantir que os sistemas de segurança projetados possam conter quaisquer reações não controladas (runaway reactions). Esta utilização de modelagem dinâmica aumenta a segurança e a confiabilidade das operações e reduz custos operacionais por meio da otimização das operações normais[4]. Workflow de engenharia conceitual/ básica/detalhada A engenharia básica integrada é mais uma área onde os workflows evoluíram. O balanço de calor e de materiais e os fluxogramas de estudos de simulações são inseridos diretamente no processo de engenharia básica, no qual diversas disciplinas definem o FEED e, em seguida, passam esta informação para o desenho detalhado. A Worley Parsons, ao unir simulação de processo, engenharia básica e desenho detalhado, obtém um aumento estimado de 25% na eficiência de engenharia e redução de 50% no tempo de engenharia básica[5]. Migração de modelos de P&D/ Engenharia para operações da planta Os modelos criados durante as fases de desenho e desenvolvimento de uma planta envolvem conhecimento e trabalho de engenharia substanciais. Os benefícios incluem aumento de produtividade da engenharia e redução de despesas de capital/custos do ciclo de vida da planta. A reutilização dos mesmos modelos no ambiente operacional da planta pode proporcionar ainda mais benefícios. Os modelos de processo adequados para uso em operações na planta abrangem desde a simulação de estado estacionário off-line até a eliminação de gargalos da análise e a otimização de performance de processos em tempo real em malha fechada. A tabela 1 destaca os diferentes níveis de benefícios e o trabalho e o tempo de implantação. A figura 2 mostra o workflow típico da transposição de modelos de desenho para operações. Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 43 ferramentas Fazendo a Transição Os modelos de processo off-line representam o primeiro passo para a reutilização de modelos de desenho de uma forma mais automatizada ou conveniente. Pelo fato de serem usados em uma unidade operacional ou planta individual, têm topologia fixa e uma gama de condições de operação bem compreendida. Os modelos são utilizados para cálculos específicos, tais como: •orientar sobre parâmetros (set-points) operacionais para itens de equipamento individuais; •atingir um balanço de massas reconciliadas na planta; •determinar as propriedades do produto; •analisar o uso de energia; •comparar performance do desenho versus real; •responder a mudanças nas condições de mercado; •atender às especificações do produto; e •manter e aprimorar o conhecimento de processo. Mesmo que possam conectar-se com sistemas de dados em tempo real, os modelos off-line não são totalmente automatizados. As execuções normalmente são iniciadas por uma pessoa. Em geral, os modelos produzidos durante a fase de desenho requerem trabalho adicional para serem usados como modelos de processo off-line. Afinal, no âmbito do desenho, a simulação é criada e executada por um engenheiro experiente, que entende as restrições do modelo e faixa de condições válidas. Se houver dificuldades, como falha de convergência, o engenheiro de projeto está apto a superá-las. Para uso em operações, o modelo tem que ser ajustado às condições da planta e aos cálculos específicos que estão sendo executados. Por exemplo, a configuração da planta pode mudar de um dia para o outro, com diferentes grades de produtos sendo produzidas e unidades individuais ou controladoras sendo ligadas/desligadas. Os modelos de processos off-line precisam levar em conta estas especificidades. Além do mais, considerando-se que as simulações somente são válidas dentro de uma faixa limitada de condições operacionais, esta faixa deve ser rigorosamente entendida e imposta. Os modelos terão que ser robustos de modo a sempre convergir dentro de faixas operacionais válidas. As inserções em mode- 44 Uso de Modelos em Operações na Planta Tipo de Modelo Usado para Simulações de Diagnosticar e resolver proprocessos tradicionais blemas, eliminar gargalos, reformular processos. Modelos de processos Suportar decisões operaoff-line cionais, orientar operações, reconciliar balanço de massas na planta, calcular propriedades de produto, treinar equipe de processo Modelos em tempo real Calcular e orientar sobre em malha aberta condições operacionais ideais da planta para maximizar o desempenho financeiro Modelos em tempo real O mesmo que para malha em malha fechada aberta Descrição Usadas por engenheiros na planta “conforme a necessidade” para suportar operações na planta Usados todo dia, toda semana ou sempre que for preciso. Normalmente, têm interface de usuário personalizada em Excel ou Visual Basic. Podem referenciar a alguns dados em tempo real. Iniciados por uma pessoa. Normalmente, usados em cada turno, todo dia Execução automática de modelos Uma pessoa aceita ou rejeita qualquer orientação operacional Interfaceiam diretamente com o sistema de controle da planta e ajustam o processo automaticamente T1. Modelos em tempo real são mais capazes, porém torná-los robustos envolve mais trabalho. los (tanto manuais quanto provenientes de sistemas de dados em tempo real) também devem ser mantidas dentro dessas faixas. Por isso, em geral, os modelos são executados através de uma interface personalizada mais simples, como a baseada no Excel, em vez da interface de usuário normal de “engenharia”. O box “Principais Considerações” traz outras dicas práticas para migrar modelos do desenho às operações. Próximos Passos Caso um modelo de processo off-line venha a ser usado regularmente em operações, pode ser apropriado convertê-lo em um modelo em tempo real em malha aberta. A execução do modelo, então, pode ser automatizada para ocorrer, digamos, uma vez por turno, a cada N minutos ou quando acionada por um evento de processo. Tais modelos de malha aberta também podem gravar resultados de volta nos sistemas de dados em tempo real da planta. Os resultados do modelo, entretanto, são sempre avaliados por uma pessoa, que aceitará ou rejeitará quaisquer conselhos ou dados. Fazer com que estes modelos automatizados sejam ainda mais robustos, leiam mais dados em tempo real da planta e reconciliem dados da planta (por exemplo, fluxos de massa medidos dentro e fora de uma unidade que não fazem balanço) exige trabalho adicional. O nível final de modelagem em operações emprega modelos em tempo real em malha fechada, com seus resultados implementados de forma automatizada para otimizar os processos. Estes sistemas requerem esforço extra para se tornarem totalmente robustos e seguros, mas prometem Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 benefícios ainda maiores, sobretudo onde os processos precisam responder a variabilidade previsível (por exemplo, em características de matéria-prima). As empresas químicas já estão usufruindo benefícios significativos em operações na planta com cada uma dessas abordagens[6]. A experiência relatada pela INEOS é muito instrutiva. A empresa utilizou uma abordagem de modelagem para otimizar o monitoramento e a limpeza do trocador de calor em suas unidades de destilação a vácuo, economizando mais de US$3 milhões por unidade ao ano[7]. Futuros Rumos Os desafios mais expressivos da engenharia integrada estão em duas frentes: •colaboração entre disciplinas; e •migração de rigorosos modelos analíticos para o ambiente operacional. O trabalho envolvido em criar modelos específicos para plantas e específicos para disciplinas, aliado à necessidade de ocultar a complexidade destes modelos das pessoas que executam funções específicas, trouxe inovações para as ferramentas de modelagem. Veja alguns destes desenvolvimentos-chave: Sistemas modularizados Os sistemas de modelagem de processos podem ser redesenhados para reutilização de forma modular durante todo o ciclo de vida de um ativo. Um exemplo é o banco de dados de propriedades físicas. A AspenTech agora oferece isso como um recurso reutilizável, um “componente padronizado” para uma série de diferentes aplicações baseadas em modelo. Isso garante flexibilidade e consistência máximas, independentemente da ferramenta de modelagem escolhida. ferramentas Os modelos de operações da unidade são outro exemplo. É possível modularizá-los para que sejam utilizados por sistemas que abrangem desde simulação, engenharia básica, otimização e avaliação econômica até controle avançado de processo. Console do usuário e simplicidade Novos conceitos incorporam o workflow diretamente na interface do usuário, apresentando os modelos e as ferramentas analíticas adequadas para os usuários de acordo com sua função, a fase do projeto e sua posição no workflow. Modelos em engenharia Os modelos podem ser invocados de downstream no processo de desenho, incluindo desenho básico, partida e controle (sem loop de volta para o grupo de modelagem). A modelagem pode ser realizada na planta sem intervenção da engenharia de desenho. “Backbone” comum de dados de engenharia Um banco de dados do ciclo de vida incorpora modelos de operações da unidade, dados de processos, equipamento e instrumentação e informações de controle para facilitar a otimização do ciclo de vida. Usufrua Benefícios Reais Os modelos de engenharia de processos criados durante o desenho conceitual são cada vez mais aplicados downstream no processo de desenho e nas operações, graças aos avanços que tornam esses modelos analíticos utilizáveis por outras disciplinas e pela equipe de funcionários da planta. O resultado é uma economia mensurável de dinheiro, energia, tempo e pessoal. O futuro trabalho dos inovadores de software conduzirá à modularização dos modelos de operações da unidade e maior facilidade de uso e integração de processos de trabalho. Modelos rigorosos estão destinados a se tornarem ferramentas ainda mais valiosas e mais amplamente utilizadas na operação e na otimização de instalações de processos. MA ROB HOCKLEY é consultor sênior da Aspen Technology, Inc. em Warrington, Reino Unido. [email protected] RON BECK é gerente de marketing da Aspen Technologies em Burlington, Massachusetts [email protected] F2. Os novos usos de modelos de desenho em operações requerem um workflow modificado. Principais Considerações Ao migrar os modelos de desenho para operações, preste especial atenção aos seguintes aspectos: •Número de componentes químicos. Os modelos de desenho talvez contenham mais do que um modelo de processo necessita. Um número menor de componentes irá acelerar as simulações. •A topologia do modelo está atualizada? A planta mudou desde que o modelo de desenho foi desenvolvido? •Quais são as faixas válidas para o modelo de processo? Em que taxa de rendimento (throughput)? •O modelo precisa dar conta de diferentes grades de produtos? Se assim for, talvez você necessite de modelos alternativos. •É preciso levar em conta mudanças na atividade catalítica? •Quais inputs em modelos podem ser corrigidos, quais serão feitos manualmente e quais virão de sistemas de dados em tempo real? Alguns modelos de equipamento podem requerer uma mudança de desenho para “classificação” (“rating”). Em desenho, por exemplo, o trocador de calor é especificado por condições de saída sem fluxo de utilidades incluído. Em classificação, ambos os lados do trocador de calor são incluídos e simulados com área e coeficiente de transferência de calor: •As eficiências da coluna de destilação talvez tenham que ser combinadas com dados da planta ou modelos de estágios de equilíbrio convertidos para modelos baseados em transferência de massa. •A planta ainda pode operar com algum equipamento desligado? Em caso afirmativo, o modelo terá que dar conta disso. •Quais são os principais resultados que o modelo deve calcular? •Quais itens de equipamento podem ser excluídos do modelo de desenho? Quais deles não são necessários para os cálculos on-line específicos? •Algum item de equipamento adicional tem que ser incluído? Por exemplo, às vezes dutos longos, válvulas e bombas ficam fora dos modelos de desenho. •Até que ponto o modelo de desenho é robusto? Ele é capaz de lidar com as diferentes válvulas de entrada existentes no modelo da planta? Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 45 automação Acionamento de Máquinas em Corrente Contínua Neste artigo trataremos das principais arquiteturas dos conversores CC, bem como dos quadrantes de operação e das equações fundamentais. Alexandre Capelli A saiba mais Medição Contínua de Densidade e Concentração em Processos Industriais Mecatrônica Atual 44 Gestão da Inovação na Automação Industrial Mecatrônica Atual 58 Sensores na Automação Industrial Mecatrônica Atual 54 46 credito que a primeira dúvida dos leitores, familiarizados com a eletrônica da Automação Industrial, ao se depararem com o título desta matéria será “Acionamentos de Máquinas CC! Eles já não estão obsoletos?” De fato, a partir do início da década de 1990 o uso de acionamentos em corrente contínua (também chamados de conversores de corrente contínua) vem caindo vertiginosamente. Hoje, com o desenvolvimento dos inversores de frequência em corrente alternada do tipo vetorial, podemos dizer que a aplicação da corrente contínua está restrita a casos muito particulares. “Então, por quê fazer um artigo sobre esse assunto?”talvez seja a segunda dúvida. Embora ultrapassado, o conversor CC pode ser facilmente construído. Além disso, o custo para projetar e montar um dispositivo deste é bastante atrativo. Essa característica faz com que a tecnologia em corrente contínua seja uma solução prática, simples, e (desconsiderando o custo do motor CC) barata. Por outro lado, os atributos acima não podem ser considerados pontos fortes dos Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 inversores de frequência vetoriais. Não é raro encontrarmos equipamentos que funcionam com esta filosofia equipados com componentes de processamento complexos, tais como DSPs e microprocessadores de 32 bits. O próprio software de controle vetorial é bastante “elaborado”, e possui funções matemáticas sofisticadas, o que exige uma alta velocidade de processamento, tanto em malha aberta como fechada. Se um inversor escalar não corresponder às suas necessidades, e um vetorial seria um “preciosismo caro”, um pequeno conversor CC talvez seja uma alternativa. Princípios Fundamentais das Máquinas de Corrente Contínua A figura 1 mostra um diagrama representativo de um motor CC. Podemos resumir seu funcionamento através de duas equações fundamentais, sendo uma relativa à força contraeletromatriz da armadura (rotor), e a outra do torque. Sendo assim, temos: Onde: Eg = força contraeletromotriz da armadura K = constante determinada por características construtivas do motor Ø = fluxo magnético do entreferro (espaço entre o estator e rotor) automação ω = velocidade angular da máquina I = corrente da armadura T = torque Através das equações acima, podemos concluir que a velocidade de rotação é inversamente proporcional ao fluxo magnético: porém, é diretamente proporcional à tensão de armadura. Isto significa que, para controlar a velocidade de rotação de um motor CC, basicamente, podemos atuar em duas variáveis: tensão da armadura (ddp nas escovas do motor), e corrente da bobina por excitação do campo magnético (estator). Quanto maior Eg, maior será ω, e quanto maior a corrente de magnetização, menor ω, uma vez que o fluxo magnético no entreferro diminui. A melhor alternativa para controle, entretanto, é manter o fluxo constante, e o maior possível, uma vez que sua diminuição acarreta um decréscimo de torque (T = K . Ø . i). A figura 2 ilustra uma curva de controle pela armadura e pelo campo. O controle da velocidade pelo fluxo de entreferro é utilizado em acionamentos independentes, mas quando se quer velocidade acima da velocidade nominal da máquina. Tipicamente, opera-se com campo pleno (para maximizar o torque) e, ao ser atingida a velocidade nominal, inicia-se o enfraquecimento do campo (para se ter maior velocidade), às custas, é claro, de uma redução de torque. Quadrantes de Operação Considerando o fluxo magnético constante, basicamente, pode-se dizer que “o torque está para a corrente de armadura (Ia), assim como a velocidade para a tensão (Eg).” Conforme podemos observar na figura 3, há quatro modos possíveis de um conversor CC atuar. Na verdade, esses “modos” são chamados de quadrantes. a) Quadrante I No quadrante I temos torque e velocidade positivos, o que significa que a máquina está se comportando como motor e girando em um sentido concordante como uma referência (figura 4). b) Quadrante III Analogamente à operação em I, no quadrante III tanto o torque como a velocidade são negativos. Isso quer dizer que o sistema F1. Circuito elétrico da máquina de corrente contínua. F2. Controle pela armadura e pelo campo. continua funcionando como motor, porém, houve uma inversão no sentido da rotação. Este, agora, passa a girar ao contrário da referência. Figura 5. c) Quadrante II O quadrante II é a operação de frenagem da situação anterior, ou seja,estando a máquina no quadrante III, esta passa a frear. Dessa forma teremos uma velocidade negativa (sentido contrário ao da referência), porém com torque positivo. Figura 6. d) Quadrante IV Na situação em II o motor tenderá a parar e inverter o sentido de rotação. Agora, em concordância com o sentido de referência. Supondo que a velocidade já esteja positiva, se aplicarmos um torque negativo, novamente, estaremos realizando uma frenagem. Este é o último quadrante, onde a velocidade é positiva, porém, o torque é negativo (figura 7). Resumindo, temos a tabela 1. Os conversores são classificados em categorias quanto ao quadrante de operação: •Classe A: opera somente no I quadrante. F3. Quadrantes de operação. •Classe B: opera somente no IV quadrante. •Classe C: opera no I e IV quadrante. •Classe D: opera no I e II quadrante. •Classe E: opera nos quatro quadrantes. Topologias dos Conversores CC A maioria dos acionamentos emprega conversores abaixadores de tensão, isto é, aqueles nos quais a tensão média aplicada à carga é menor do que a tensão de alimentação do conversor. Os conversores elevadores de tensão são utilizados apenas quando se deseja frear a máquina, com a recuperação (envio) de energia para fonte. Esses conversores são chamados “choppers”, e a operação de enviar Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 47 automação a energia gasta na frenagem de volta à rede é denominada “regeneração”. Geralmente, o controle dos conversores CC é feito por PWM, com uma frequência de chaveamento cujo período seja muito menor do que a constante de tempo elétrica da carga. Esta técnica reduz a ondulação na corrente, e, portanto, o torque. Conversor Classe A Na figura 8 temos o diagrama de um conversor capaz de operar somente no quadrante I. Como a carga é puramente indutiva, o uso do diodo “free-wheeling” é indispensável. Podemos notar que a corrente na carga pode circular apenas em um único sentido, bem como não há possibilidade de inversão Quadrante I II III IV Torque, velocidade >0 >0 <0 <0 da polaridade da tensão de armadura, uma vez que o diodo impede a formação de tensões negativas aplicadas na saída para a carga. A corrente de armadura, por sua vez, pode comportar-se de duas formas: condução contínua, e descontínua (figura 9). No modo de condução contínua, a corrente de armadura não chega a zero dentro de cada ciclo de chaveamento, o que significa que há corrente circulando através do diodo durante todo o tempo e que o transistor está em “off” (desligado), ou seja, tensão terminal nula. No modo de condução descontínua, a corrente chega a zero, fazendo com que o diodo deixe de conduzir. Como não há corrente, não temos queda de tensão sobre Ra e La, de modo que a Sentido de rotação Avante À ré À ré Avante Variação de velocidade Acelera Freia Acelera Freia T1. Resumo da atuação do Conversor CC nos quatro quadrantes. F4. Máquina (motor) funcionando no quadrante I. F6. Máquina (motor) funcionando no quadrante II. F5. Máquina (motor) funcionando no quadrante III. F7. Máquina (motor) funcionando no quadrante IV. 48 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 tensão disponível nos terminais de saída é a própria tensão de armadura (Eg). O valor médio da tensão terminal em condução contínua é: Já o valor médio em condução descontínua é: Onde: δ = ciclo de trabalho. Conversor Classe B Conforme já dito anteriormente, o conversor Classe B opera somente no IV quadrante, ou seja: frenagem avante. Nesta situação, a velocidade mantém seu sentido (assim como Eg), porém, o torque (Ia) se inverte. Através da figura 10 podemos notar que o diodo e o transistor trocaram de posição, havendo uma inversão da corrente de armadura e da fonte. Para que seja possível à corrente retornar para a fonte (regeneração), é necessário que a tensão média no terminal de saída tenha um valor maior do que a tensão da fonte (Eg > E). Isso ocorre, por exemplo, quando controlamos a velocidade através do enfraquecimento do campo. Ao frear o motor, eleva-se a corrente de campo, aumentando Eg, e possibilitando a transferência de energia da máquina para a fonte. Neste caso também podemos ter a operação em modo contínuo ou descontínuo (figura 11). Durante a condução do transistor, há um acúmulo de energia na “indutância” da armadura. Assim que este componente é desligado, a continuidade da corrente por La leva à condução do diodo. Essa técnica faz com que a energia acumulada na indutância seja entregue à fonte. Quanto maior o ciclo de trabalho, tanto maior será a corrente. O valor médio da tensão terminal em modo contínuo é: F8. Conversor Classe A. automação Já o valor médio da tensão em modo descontínuo é: Conversor Classe C Este tipo de conversor pode operar nos quadrantes I e IV, ou seja, podemos acelerar ou frear a máquina, porém, sem alterar seu sentido de rotação (figura 12). Os componentes T3, D3, e Rd formam o circuito de frenagem dinâmica. No primeiro quadrante T1 está em condução; T2 e T3 estão em corte. A corrente, portanto, circula por T1, D3 e D2 (intervalo de circulação). No IV quadrante T1 está desligado, enquanto T2 e T3 estão ligados. O intervalo de circulação ocorre através de D1 e T3. Para realizar a frenagem dinâmica (também conhecida como dissipativa) basta estabelecer a seguinte condição: T1 = desligado; T2 = ligado; T3 = quando comandado, desliga, e a corrente contínua circula por Rd, onde há dissipação de energia. Conversor Classe D Essa topologia não permite frenagem, porém, é ideal para aplicações onde há necessidade de uma rápida extinção da corrente após o período de alimentação. O acionamento de motor de passo é um clássico exemplo de utilização do conversor classe D. Através da figura 13, podemos notar que, uma vez T1 e T4 acionados simultaneamente, teremos uma tensão positiva nos terminais do motor. Entretanto, ao desligarmos os transistores, teremos uma rápida inversão de polaridade, “gerada” pela condução dos diodos D2 e D3. Essa inversão não tem energia suficiente para causar uma frenagem, mas ela apressa a extinção da corrente através de uma tensão negativa. A figura 14 exibe os modos contínuo e descontínuo de operação. O ciclo de trabalho neste conversor é crítico e, geralmente, é superior a 50%. A tensão média em modo contínuo pode ser expressa por: F9. Formas de onda do conversor Classe A. Podemos entender melhor o ciclo de trabalho crítico do conversor classe D para diferentes relações entre a constante de tempo elétrica e o período de chaveamento, observando a figura 15. A figura 16 nos mostra a curva característica desse conversor para diferentes tensões de armadura, supondo a queda de tensão nas bobinas desprezível, isto é, o valor de tensão terminal sendo igual à tensão Eg. Conversor Classe E Este conversor é o mais versátil em termos de operação. Ele pode operar nos quatro quadrantes (sentido horário, anti-horário, acelerando ou freando). Conforme podemos observar na figura 17, temos quatro transistores. Há três filosofias de controle para o conversor classe E: comando simultâneo, comando separado, e deslocamento de fase. O comando simultâneo é o mais simples de ser implementado, e, por essa razão, o mais comum. Neste caso, o comando é feito simultaneamente a dois pares de transistores T1/T4, ou T2/T3. Quando o acionamento trabalha nos quadrantes I e II, temos: T1/T4 ligados, e T2/T3 desligados. As equações e curvas características são as mesmas do conversor classe D. Uma outra possibilidade é executarmos o comando separadamente. Embora com um circuito de controle mais complexo, podemos alterar o comportamento e a forma de onda da F10. Conversor Classe B. Já o modo descontínuo tem: F11. Formas de onda do conversor Classe B. Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 49 automação F12. Conversor Classe C. F14. Formas de onda do conversor Classe D. F13. Conversor Classe D. saída de modo que o conversor possa operar como qualquer um das classes anteriores. A filosofia de deslocamento de fase, por sua vez, limita o campo de atuação do dispositivo, porém, pode ser realizada através de uma lógica bem simples. Os transistores também são acionados aos pares (T1/T4 e T2/T3), agora, entretanto, de forma complementar. Quando se desliga um par, liga-se o outro. Isso garante a não descontinuidade de corrente. A desvantagem é que, mesmo com o motor parado, os transistores estão sendo acionados com ciclo de trabalho de 50%. F15. Ciclo de trabalho crítico para o conversor Classe D. Conclusão Os conversores CC para motores de corrente contínua podem representar uma solução econômica para processos da automação industrial, principalmente os da manufatura. Caso o desenvolvedor utilize estes recursos juntamente com microcontroladores, por exemplo, todo um sistema de controle de movimento pode ser implementado facilmente. O software deverá ser bem simples, uma vez que a arquitetura mais complexa possui apenas quatro variáveis de comando. Além disso, bastam alguns optoacopladores para fazermos uma interface entre comando e potência. Bem, a partir de agora depende da criatividade de cada um. MA 50 F16. Curva característica estática do conversor Classe D. F17. Conversor Classe E. Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012