Aula 20 - Criando Telas no Software Supervisório Elipse

Uma Tela pode ser definida como uma janela para monitoramento de um processo, onde serão inseridos os objetos que farão a interface do operador com o sistema. Cada aplicação pode ter um número ilimitado de telas.

Criando Telas

As telas são o ponto-de-partida para a construção da interface de sua aplicação. Um bom desenho de tela garante uma compreensão melhor do processo supervisionado e utilização mais fácil dos recursos acrescentados à aplicação.

Você pode criar uma nova tela pressionando o botão na barra de ferramentas ou usando o comando Novo no menu Tela. No Organizer, quando a opção Telas é selecionada, é mostrada uma janela contendo uma lista de todas as telas da sua aplicação. Você pode criar, apagar e navegar pelas telas da aplicação utilizando os botões à direita ( Criar, Deletar, Ir para).

Junto com estes botões existem os botões Mostrar e Esconder que permitem mostrar uma tela específica ou escondê-la durante o desenvolvimento. Para fazer isso em tempo de execução, pode-se modificar a propriedade Visible da tela. Por exemplo, é possível criar uma tela de aviso para indicar uma condição de alarme que só será mostrada quando essa condição for atingida (colocando o valor TRUE na propriedade Visible). No momento que a condição for desfeita, pode-se esconder novamente a tela.

Objetos de Tela

As telas de aplicação podem conter bitmaps de fundo e objetos. Os objetos que são inseridos sobre o bitmap constituem um plano secundário na tela, de modo que podem ser deletados, copiados, movidos, redimensionados e agrupados, sem prejudicar o desenho de fundo.

Os Objetos de Tela são elementos gráficos que estão relacionados com os tags de modo a realizar uma interface amigável com as variáveis. Os objetos previamente disponíveis estão ao lado.

Página de Tags

Através da página de tags podemos associar o objeto a uma ou mais variáveis, que podem ser tags ou atributos de um objeto qualquer. Na janela Objetos temos acesso aos objetos na árvore do Organizer, cujas propriedades aparecem na janela Propriedades. Os objetos ue estão selecionados podem ser associados através de um clique no botão Adicionar. A operação mais comum, que é a associação de um tag, é feita selecionando-se o tag em questão e o adicionando à lista. Pode ser utilizado um procedimento semelhante para associar, ao invés do tag propriamente dito, seu nível de alarme ou seu tempo de scan ou qualquer outra propriedade que desejar.
Executando
Nos exercícios a seguir, para testar o comportamento dos objetos e da aplicação em si, você deverá executar a aplicação. Isso pode ser feito de duas maneiras:
1. Pressionar a tecla [F8] ou o ícone , que realiza monitoração de todas as telas que estiverem abertas.
2. Pressionar a tecla [F10] ou o ícone , que realiza a execução total do aplicativo.
Para retornar ao modo de configuração (desenvolvimento da aplicação), basta pressionar a tecla [Esc], definida como padrão para parar a aplicação.

Utilizando Imagens (Bitmaps)

O Elipse SCADA permite a utilização de imagens nas telas das aplicações e em alguns objetos, como botões e animações. Estas imagens poderão estar no formato BMP (bitmap do Windows), JPEG ou GIF. Diversos programas no mercado permitem a edição de imagens nesses formatos, dentre os quais podemos citar o Adobe Photoshop, o Corel Draw! e o Autodesk AutoCAD.

No pacote do Elipse SCADA está incluída uma série de imagens e outros arquivos que podem ser utilizados sem restrição, para no desenvolvimento de suas aplicações. Elas se encontram no diretório Lib, dentro do diretório de instalação do Elipse.

Fazendo Animações

Outro recurso interessante é a possibilidade de criar animações a partir de um conjunto de imagens. O Elipse SCADA permite a seqüenciação de várias imagens para termos a sensação de movimento. Isso é muito útil para ilustrar diversos processos em uma aplicação, como por exemplo, a atividade de uma turbina ou peças andando em uma esteira.

Basicamente, para se fazer uma animação, devemos atribuir uma série de imagens para determinados intervalos de valores que um tag pode assumir. Estes intervalos são chamados de Zonas. Normalmente, utilizamos um tag demo para gerar os valores necessários a troca das imagens na animação automaticamente.

Aula 19 - Tags Blocos no Elipse

Tag Bloco PLC 

Os tags Bloco PLC (ou simplesmente bloco) têm a mesma finalidade dos tags PLC, ou seja, trocar informações com os equipamentos de aquisição de dados através dos drivers de comunicação fornecidos pela Elipse Software. 

Sua vantagem porém, é permitir que vários tags tenham seus valores lidos ou escritos simultaneamente, otimizando o meio físico e diminuindo o tempo médio de varredura das variáveis. Em linhas gerais, cada bloco é associado a um driver de comunicação e possui um tempo de varredura que é o mesmo para todas as suas variáveis. Na criação do tag bloco, o Elipse SCADA pergunta a quantidade de elementos que o bloco será composto. Uma vez feito isso, aparece na árvore do Organizer o tag Bloco e dentro dele, os elementos do bloco.

Tag Bit

O Tag Bit somente pode ser criado a partir de outro tag e permite acessar individualmente cada bit do mesmo. 

Os tags que permitem o desdobramento em bits são: PLC, Demo, Expressão, Elemento de Bloco, RAM ou Remoto. Este recurso é bastante útil quando um valor lido de um equipamento como um byte ou uma palavra, representa na verdade, 8 ou 16 (ou mais) estados digitais independentes (ligado ou desligado).

O valor do bit é obtido através do mascaramento do bit de sua posição com o tag ao qual ele pertence. Já a escrita, é feita de duas formas: mascaramento e escrita da palavra inteira ou escrita do bit individual, se o equipamento suportar tal comando. (Este comando é implementado de modo transparente ao usuário no driver de comunicação.) Você pode criar um tag Bit a partir da página Geral. A Figura abaixo mostra um exemplo aplicado a uma tag tipo PLC.

Clicando no botão Acessar Bits você poderá selecionar os bits que deseja mapear. A seleção dos bits é feita usando-se o mouse e as teclas [shift] ou [Ctrl] da mesma forma em que se selecionam itens no sistema operacional Windows, por exemplo. O tag Bit pode ser tanto um único bit quanto um conjunto de bits, desde que sejam contínuos. Isto quer dizer que você pode mapear para um único tag Bit, por exemplo, os bits 0, 1 e 2, mas não os bits 10, 11 e 24. A opção existente nesta janela permite especificar se devem ser criados um tag para cada bit selecionado ou se os bits contínuos que estejam selecionados devem ser agrupados em um único tag.

Os tags Bit criados aparecem abaixo do respectivo tag na árvore da aplicação no Organizer. Ao selecionar um tag Bit específico, suas propriedades são mostradas ao lado direito da árvore. A página de propriedades gerais do tag Bit aparece quando selecionada a tab Geral no topo das páginas do tag Bit.

Tag RAM

Tags RAM são usados internamente para armazenar valores em memória. Este tipo de tag é volátil e por isso, mantém seus valores somente enquanto a aplicação está executando. O tag RAM tem apenas o seu nome, descrição e valor inicial como propriedades que devem ser configuradas. Também é possível acessar os bits de um tag RAM, através do botão Acessar Bits.

Tag Matriz

O Tag Matriz permite criar matrizes ou vetores de dados que podem ser usados em cálculos, armazenamentos e outras funções. É possível mapear cada célula de uma matriz como se fosse um tag e então associar cada uma a um tag ou propriedade. Neste caso, uma vez que o valor da célula muda, o tag ou propriedade associado assume o novo valor e vice-versa. Importante: as operações sobre matrizes sempre tem linha e coluna começando com o índice 1.

Tag Demo

O Tag Demo é usado para a simulação de valores a partir de curvas pré-definidas ou aleatoriamente. A geração é feita conforme o tipo de curva selecionada nos seis botões da página Geral das propriedades do tag (ver figura a seguir). Tags Demo podem ajudá-lo a testar sua aplicação ou podem ser usados, por exemplo, em um objeto de tela Animação para mostrar os quadros da animação de acordo com a variação do tag.

Tag Crono

O Tag Crono (cronômetro) permite realizar operações básicas para contagem de tempo (crescente e decrescente) e temporizações, permitindo executar tarefas quando um certo valor é atingido.

Tag DDE

O Tag DDE é usado para troca de dados entre o Elipse SCADA e outras aplicações (Microsoft Excel ou Microsoft Access, por exemplo) usando DDE (Dynamic Data Exchange). Em uma rede Windows, o Elipse SCADA pode usar NetDDE (DDE em rede), o que permite trocar dados com outro Elipse SCADA, dentre outras formas, através de tags DDE.

Tag Expressão

O Tag Expressão permite que você atribua uma expressão numérica ou alfanumérica a um Tag. Você pode criar equações envolvendo variáveis quaisquer, sejam elas numéricas, alfanuméricas, tags ou atributos. Ao digitar a expressão, que será a operação que o tag realizará, automaticamente no campo aparecerão os erros encontrados na edição até aquele momento. As mesmas funções, operadores e constantes usadas nos scripts (módulos de programação) podem ser usadas nos tags Expressão (ver capítulo sobre Scripts). Para utilizá-los, ao editar a expressão basta chamar o AppBrowser, onde aparecerá uma janela que possibilita copiar todas as funções ou atributos disponíveis na aplicação para a linha de edição.

Aula 18 - Integração Elipse com Driver ALTUS

Para a integração do Elipse com o CLPs Altus - AL2000 é utilizado o cabo AL-1383. Com o cabo é realizado a comunicação serial de dados entre o PC e o CLP através da comunicação serial RS232 através do cabo AL1383. 

RS-232 é um padrão para troca serial de dados binários entre um terminal de dados DTE (Data Terminal Equipment) e um comunicador de dados DCE (Data Communication equipment). É comumente usado nas portas seriais dos PCs.

O diagrama da conexão micro PC (Elipse) com o AL2000/600 via RS-232 é indicado conforme figura ao lado.
Quando o driver é adicionado na aplicação, e aberta a sua tela de configuração, os seus parâmetros P1 a P4 representam: P1: Porta serial + bits de dados (0 = 7 bits; 1 = 8 bits). P2: Paridade (0 = sem paridade; 10 = ímpar; 20 = par) + taxa de transmissão (0 = 19200; 1 = 9600; 2 = 4800; 3 = 2400; 4 = 1200; 5 = 600; 6 = 300; 7 = 38400). P3: Stop-bits (0 = 1-bit; 1 = 2-bits). P4: Time-out (em milissegundos). Para definir o parâmetro P1 deve-se somar o valor da porta com ao valor dos bits de dados. O parâmetro P2 é definido somando-se o valor da taxa de transmissão ao valor da paridade.
Para adicionar o driver na aplicação (devemos localizar o arquivo em algum dos diretórios do computador) e configurá-lo para comunicar pela porta serial 1, com os mesmos parâmetros de comunicação utilizados na configuração do CLP (velocidade de 19200 bps, 8 bits, 1 stop-bit, sem paridade) e com um tempo de timeout de 1s (1000ms).

Parâmetros (p) de comunicação do Driver:
P1 - porta serial de comunicação onde pode ser escolhido:
0 = COM1; 1 = COM2; 2 = COM3; 3 = COM4.
P2 - baud-rate onde pode ser escolhido:
1 = 150; 2 = 300; 3 = 600; 4 = 1200; 5 = 2400; 6 = 4800; 7 = 9600.
P3 - tempo de time-out em centésimos (sugerido 20).
P4 - configura o uso ou não do AL1413 e Modem onde pode ser escolhido: 0 = conexão direta; 1 = com AL1413; -1 = com Modem; >1 = o computador está conectado a um AL1413, com tempo de turnaround do AL1413 em <p3> milésimos de segundo. Esta opção só deve ser tentada se a conexão normal (p3=1) não funcionar.
Configuração Usual do Driver: P1: 0; P2: 7; P3: 20; P4: 0
Teste Usual do Tag PLC:
Verificar leitura da entrada %E0.0
N1: 0
N2: 6 -> Entrada ou saída
N3: 0 -> E0
N4: 1 -> bit menos significativo (bit 0)
- Clicar em Ler;
- depois mantendo pressionado o botão E0.0 do CLP, clique no botão Ler.

Aula 17 - Tags PLC no Supervisório Elipse

A supervisão de um processo com o Elipse SCADA ocorre através da leitura de variáveis de processos no campo. Os valores dessas variáveis são associados a objetos do sistema chamados Tags.

Para cada objeto inserido na tela, devemos associar pelo menos um tag ou atributo.

Os tags são todas as variáveis (numéricas ou alfanuméricas) envolvidas num aplicativo. Os atributos são dados fornecidos pelo Elipse SCADA sobre parâmetros de sistema e componentes da aplicação. Como exemplo, podemos considerar um tag a temperatura de um forno. Um de seus atributos poderia ser o nível de alarme a partir do qual deva ser acionada uma sirene.

O valor do tag ou do atributo associado poderá por exemplo, ser mostrado pelos objetos de animação em uma tela, ser utilizado em cálculos em um script, ser modificado através de ações do operador e entre outras possibilidades.

Ao criar tags, o usuário poderá organizá-los livremente em grupos, de forma a facilitar a procura e identificação durante o processo de configuração. Para a criação de um grupos, basta selecionar o item

Tags no Organizer e clicar em Novo Grupo. Você pode criar grupos dentro de outros grupos, sem restrições. Para modificar a hierarquia dos grupos e mudá-los de posição (por exemplo, incluir um grupo em outro grupo) basta arrastar o grupo em questão para o lugar desejado. Os exemplos deste tutorial informam procedimentos para a criação de tags. Caso você possua um equipamento e deseje realizar comunicação, dê preferência a variáveis tipo PLC ou Bloco; caso contrário, escolha tags do tipo Demo, que permitem a simulação de valores na ausência de dados reais.

Para a criação de novos tags, basta selecionar no Organizer o item Tags ou um grupo de tags previamente criado e clicar em Novo Tag. Será mostrado o quadro Criar um novo Tag, onde deverá ser informado o nome do tag, a quantidade e o tipo.

Para uma quantidade maior que 1, o sistema numera automaticamente os tags, acrescentando um número depois do nome.

Ao especificar o nome dos tags, algumas regras deverão ser seguidas:

• o nome não pode conter caracteres reservados, como operadores lógicos e aritméticos (+, -, *, /) e caracteres especiais (?, !, \, | , &, %, $, #, @).

• o nome não pode conter espaço.

• o nome do tag não pode ser estritamente numérico, deverá ter uma letra inicial, pelo menos.

Tags PLC

Os tags tipo PLC são utilizados quando se deseja ler e escrever dados em um PLC (CLP), separadamente. Eles podem representar qualquer tipo de variável, como entrada ou saída digital ou analógica, a depender da configuração e endereçamento requerido pelo driver. Antes de criar um tag PLC é necessário criar um objeto Driver, ao qual o tag será associado.

Driver de Comunicação

O drivers de comunicação são bibliotecas (arquivos .DLL) responsáveis pela interligação do Elipse SCADA com algum equipamento externo. Na verdade, podemos utilizar um driver para se comunicar com qualquer coisa que possua uma interface de comunicação, seja uma máquina ou até mesmo um software (como no caso dos drivers de rede, como veremos mais adiante).

Cada driver de comunicação está associado um objeto Driver dentro do Elipse SCADA. Para criar um novo Driver, basta entrar no item Driver a partir do Organizer e clicar no botão Novo.

Na janela Abrir, indique o caminho para o arquivo .DLL desejado. Os arquivos de drivers podem ser instalados em separado, em qualquer diretório a ser definido pelo usuário.

Uma vez escolhido o arquivo de driver, deve-se fazer as configurações dos parâmetros de comunicação. Clicando no botão Configurar, vemos um tela onde podem ser especificados os dados gerais para a comunicacão como: porta serial, taxa de comunicação e outros, de acordo com a documentação fornecida para cada driver. Para um auxílio à tarefa de configuração, pode-se apertar o botão Ajuda. O Elipse SCADA irá abrir o arquivo-texto com a documentação do driver. (Ver Aula 18 - Driver ALTUS).

Aula 16 - Software Supervisório Elipse

O Elipse Scada é um software para a criação de aplicativos de supervisão e controle de processos nas mais diversas áreas, oferece um alto desempenho, aliado à novos e poderosos recursos que facilitam a tarefa de desenvolvimento da sua aplicação. Para a criação de aplicativos de supervisão e controle nas mais diversas áreas.

Totalmente configurável pelo usuário, permite monitorar variáveis físicas de campo. Além disto, as variáveis do processo podem ser visualizadas de forma gráfica, permitindo em tempo real, uma fácil e rápida compreensão do que está acontecendo. Com este objetivo, vários Objetos de tela estão disponíveis, e pode-se enviar ou receber informações dos equipamentos de aquisição de dados, através de Setpoints, Sliders ou Botões.

Existem várias maneiras de se trocar informações com equipamentos de aquisição de dados, tais como PLCs (Controladores Lógico Programáveis), DACs (Cartões de Aquisição de Dados), RTUs (Unidades Remotas), controles e outros tipos de equipamentos.

Criando uma aplicação: A criação de uma aplicação é o ponto de partida para montagem de um sistema utilizando o Elipse SCADA. Em uma aplicação, o usuário reúne todos os elementos necessários para execução das tarefas desejadas. As informações referentes a esta aplicação ficam armazenadas em um arquivo de extensão .APP.

Para criar uma nova aplicação: 

1 - Escolha no menu Arquivo a opção Nova aplicação;

2 - No quadro Salvar Aplicação Nova, escolha um nome e o lugar onde a aplicação será salva.

A fim de permitir uma visão simples e organizada de toda a aplicação, o Elipse SCADA oferece uma poderosa ferramenta de programação chamada Organizer.

Ferramenta Organizer

A partir do Organizer, você pode desenvolver toda a aplicação simplesmente navegando através de sua estrutura. Essa estrutura pode ser comparada a uma árvore de diretórios. Desta forma, a estrutura da aplicação começa no canto superior esquerdo com a raiz da aplicação. Todos os objetos da aplicação descem a partir da raiz agrupados de acordo com seu tipo: Tags, Telas, Alarmes, Receitas, Históricos, Relatórios e assim por diante.

Selecionando-se qualquer um de seus ramos, as propriedades do objeto selecionado serão mostradas no lado direito da janela onde poderão ser editadas. Por exemplo, se você selecionar Tags na árvore do Organizer, poderão ser criados novos tags e suas propriedades poderão ser editadas selecionando-se a página desejada a partir das guias no topo da janela.

Ao selecionar o item Aplicação na árvore do Organizer, suas propriedades serão mostradas do lado direito. Da mesma forma, se Tags estiver selecionado, do lado direito serão mostradas as propriedades relativas ao item selecionado Tags.

O Organizer possui um conjunto de ferramentas que permitem realizar determinadas tarefas rapidamente, sem a necessidade da utilização dos menus.

Também existem botões que inserem comandos do Elipse Basic, facilitando a tarefa de programação de scripts. Estas ferramentas estão dispostas em uma barra que está localizada na parte inferior da janela do

Organizer. Cada botão desta barra é descrito a seguir.

AppBrowser

O AppBrowser é uma importante ferramenta do Organizer. Ele é composto de uma janela que apresenta a árvore da aplicação com seus objetos. Clicando em qualquer objeto, pode-se visualizar as funções e atributos relacionados a este objeto. Quando estamos escrevendo um script, um botão Copia no Script->> fica disponível nesta janela, permitindo a cópia do atributo ou função em questão para as linhas de programação, facilitando essa tarefa.

Aula 15 - Transmissão Eletrônica

Os transmissores eletrônicos geram vários tipos de sinais em painéis, sendo os mais utilizados: 4 a 20 mA, 10 a 50 mA e 1 a 5 V. Temos estas discrepâncias nos sinais de saída entre diferentes fabricantes, porque tais instrumentos estão preparados para uma fácil mudança do seu sinal de saída.

A relação de 4 a 20 mA, 1 a 5 V está na mesma relação de um sinal de 3 a 15 psi de um sinal pneumático.
O “zero vivo” utilizado, quando adotamos o valor mínimo de 4 mA, oferece a vantagem também de podermos detectar uma avaria (rompimento dos fios), que provoca a queda do sinal, quando ele está em seu valor mínimo.

Esse tipo de transmissão é largamente usado em todas as indústrias, onde não ocorre risco de explosão pois permite transmissão para longas distâncias sem perdas e que o mesmo sinal (4~20mA) seja “lido” por mais de um instrumento. Porém, exige utilização de instrumentos e cuidados especiais em instalações localizadas em áreas de riscos, além de cuidados especiais na escolha do encaminhamento de cabos ou fios de sinais.

Aula 14 - Transmissão Hidráulica

Similar ao tipo pneumático e com desvantagens equivalentes, o tipo hidráulico utiliza-se da variação de pressão exercida em óleos hidráulicos para transmissão de sinal. 

É especialmente utilizado em aplicações onde torque elevado é necessário ou quando o processo envolve pressões elevadas. As vantagens do uso da transmissão hidráulica e que podem gerar grandes forças e assim acionar equipamentos de grande peso e dimensão e possui resposta rápida. No entanto necessita de tubulações de óleo para transmissão e suprimento, necessita de inspeção periódica do nível de óleo bem como sua troca e necessita de equipamentos auxiliares, tais como reservatório, filtros, bombas, etc.

Os equipamentos que se destinam a aplicações óleo-hidráulicas têm características extremamente importantes e específicas desse segmento da automação.

Segurança: O nível médio de pressão de trabalho desses equipamentos é da ordem de 150 a 210 bar (+/- 200 atm). Nesses níveis de pressão, a confiabilidade é fator fundamental para que um equipamento atenda às exigências do mercado. Para poder suportar estes níveis de carga os componentes hidráulicos são fabricados com carcaça de ferro fundido ou aço-carbono com especificações rigorosas quanto à porosidade oriunda do processo de fundição.

Robustez: As matérias-primas aplicadas conferem aos equipamentos hidráulicos uma segunda característica importante que se refere à robustez construtiva. A matéria-prima básica ainda é o aço, o que confere aos produtos um peso relativamente elevado. (1 litro de aço = 10 kg).

Simplicidade construtiva: Os equipamentos hidráulicos são construtivamente simples. Em muitos casos os componentes são montados com contato metal-metal, não existindo nenhum elemento de vedação entre partes móveis e fixas de uma válvula, por exemplo. O próprio fluido faz o papel de elemento de estanqueidade entre as partes.

Esta característica de simplicidade traz agregada uma outra que é a precisão dimensional dos seus componentes, onde as tolerâncias de fabricação são extremamente rígidas para garantir o bom funcionamento do conjunto. Apresentamos a seguir, três componentes fundamentais presentes em um circuito hidráulico, procurando ilustrar esta característica.

Aula 13 - Transmissão Pneumática

Nesse tipo é utilizado um gás comprimido, cuja pressão é alterada conforme o valor que se deseja representar. Nesse caso a variação da pressão do gás é linearmente manipulada numa faixa específica, padronizada internacionalmente, para representar a variação de uma grandeza desde seu limite inferior até seu limite superior. A grande vantagem em seu utilizar os instrumentos pneumáticos está no fato de se poder operá-los com segurança em áreas onde existe risco de explosão (centrais de gás, por exemplo).

Em geral, os transmissores pneumáticos geram um sinal pneumático variável, linear, de 3 a 15 psi (libras força por polegada ao quadrado) para uma faixa de medidas de 0 a 100% da variável. Esta faixa de transmissão foi adotada pela SAMA (Scientific Apparatur Makers Association), Associação de Fabricantes de Instrumentos, e pela maioria dos fabricantes de transmissores e controladores dos Estados Unidos. Podemos, entretanto, encontrar transmissores com outras faixas de sinais de transmissão. Por exemplo: de 20 a 100 kPa. Nos países que utilizam o sistema métrico decimal, adotam-se as faixas de 0,2 a 1 kgf/cm2 que equivalem, aproximadamente, de 3 a 15 psi.

O alcance do sinal no sistema métrico é cerca de 5% menor que o sinal de 3 a 15 psi. Este é um dos motivos pelos quais devemos calibrar os instrumentos de uma malha (transmissor, controlador, elemento final de controle etc.), sempre utilizando uma mesma norma. Note-se que o valor mínimo do sinal pneumático também não é zero, e sim 3 psi ou 0,2 kgf/cm2. Deste modo, conseguimos calibrar corretamente o instrumento, comprovando sua correta calibração e detectando vazamentos de ar nas linhas de transmissão. Percebe-se que, se tivéssemos um transmissor pneumático de temperatura de range de 0 a 200 graus celcius e o mesmo mantivesse o bulbo a 0 C e um sinal de saída de 1 psi, este estaria descalibrado.

Se o valor mínimo de saída fosse 0 psi, não seria possível fazermos esta comparação rapidamente. Para que pudéssemos detectá-lo, teríamos de esperar um aumento de temperatura para que tivéssemos um sinal de saída maior que 0 (o qual seria incorreto). O gás mais utilizado para transmissão é o ar comprimido, sendo também o NITROGÊNIO e em casos específicos o GÁS NATURAL.

As desvantagens do uso de transmissão pneumática é que necessita de tubulação de ar comprimido (ou outro gás) para seu suprimento e funcionamento; necessita de equipamentos auxiliares tais como compressor, filtro, desumidificador, etc, para fornecer aos instrumentos ar seco, e sem partículas sólidas. Devido ao atraso que ocorre na transmissão do sinal, este não pode ser enviado à longa distância, normalmente a transmissão é limitada a aproximadamente 100 m. Vazamentos ao longo da linha de transmissão ou mesmo nos instrumentos são difíceis de serem detectados e não permite conexão direta aos computadores e CLP's.

Aula 12 - Telemetria

Chamamos de telemetria a técnica de transportar medições obtidas no processo a distância, em função de um instrumento transmissor.

A transmissão a distância dos valores medidos está tão intimamente relacionada com os processos contínuos, que a necessidade e as vantagens da aplicação da telemetria e do processamento contínuo se entrelaçam. Um dos fatores que se destacam na utilização da telemetria é a possibilidade de centralizar instrumentos e controles de um determinado processo em painéis de controle ou em uma sala de controle. Os transmissores são instrumentos que medem uma variável do processo e a transmitem, a distância, a um instrumento receptor, indicador, registrador, controlador ou a uma combinação destes. Existem vários tipos de sinais de transmissão: pneumáticos, elétricos, hidráulicos e eletrônicos.

Exercício de Aplicação 01

Exercício 2 - No diagrama P&I identifique os pontos de entradas e saídas analógicas e digitais do processo de produção e anote em planilha. Indique quais as medições são efetuadas e quantas malhas de controle você observou.

Aula 11 - Identificação de instrumentos

As normas de instrumentação estabelecem símbolos, gráficos e codificação para identificação alfanumérica de instrumentos ou funções programadas, que deverão ser utilizadas nos diagramas e malhas de controle de projetos de instrumentação. De acordo com a norma ISA-S5, cada instrumento ou função programada será identificado por um conjunto de letras que o classifica funcionalmente e um conjunto de algarismos que indica a malha à qual o instrumento ou função programada pertence. Eventualmente, para completar a identificação, poderá ser acrescido um sufixo. O Quadro 1 mostra um exemplo de instrumento identificado de acordo com a norma preestabelecida.

No Quadro 2, pode-se obter combinações possíveis de acordo com o funcionamento dos dispositivos automáticos.
Esta identificação do equipamento industrial é chamada de tag. Este tag é formado pelo nome da área, tipo do equipamento e um número seqüencial, caso haja mais de uma equipamento do mesmo tipo na mesma área, separados por hífens, o que totaliza oito caracteres. Muitas empresas adotam tags mais longos de 12 ou mais caracteres.
O nome de um instrumento é formado por:
Conjunto de letras: que o identificam funcionalmente sendo que a  primeira letra identifica a variável medida pelo instrumento e as letras subsequentes descrevem funcionalidades adicionais do instrumento;
Número: que identifica o instrumento com uma malha de controle. Todos os instrumentos da mesma malha devem apresentar o mesmo número:
As letras usadas na identificação estão codificadas na tabela 2. O que interessa na identificação é a função e não a construção do instrumento.

O uso correto da simbologia de representação de instrumentos é fundamental para a correta apresentação de documentos na área de controle e instrumentação. Em geral esta notação é utilizada lado a lado com a representação dos equipamentos de processo formando um documento denominado diagrama P&I (Process and Instrumentation/ Piping and Instrumentation).

No exemplo temos a temperatura (T) como variável registrada e controlada (RC) na malha de controle 2 (2A), a letra A indica que é o primeiro Registrador controlador de temperatura da malha 2.

Um registrador de pressão diferencial usado para registro de vazão é identificado como FR e um indicador de pressão e um pressostato conectado à saída de um transmissor de nível são denominados: LI e LS.
Uma válvula de controle que varia uma vazão para controlar um nível é denominada LV. Quando as letra C e V são usadas em conjunto, C (Control) deve preceder V (Valve): Válvula de controle Manual: HCV
As letras modificadoras devem ser colocadas logo após as letras que modificam. Para cada função de um instrumento deverá ser colocado junto ao desenho círculo concêntricos tangenciais. O número de letras não deve ultrapassar a 4. Se o instrumento é registrador e indicador da mesma variável, o I de Indicador pode ser omitido. Todas as letras devem ser maiúsculas. Um controlador de temperatura com chave de nível alto. O instrumento pode ser designado como TIC/TSH-3.

O tipo do suprimento de energia é designado por duas linhas em cima da linha de alimentação: AS - Air Supply; ES - Electric Supply; GS - Gas Supply; HS - Hydraulic Supply; NS - Nitrogen Supply; SS - Steam Supply; WS - Water Supply. E x e m p l o : ES 24 DC - alimentação elétrica 24VDC.

Exercício 1 - No diagrama P&I identifique todos os instrumentos. Indique quais as medições são efetuadas no Tanque 1; quais as medições efetuadas no Tanque 2; quantas malhas de controle você observou e inclua no diagrama a sinalização para nível de tanque baixo e nível de tanque alto, indicado no painel central da sala de operação. 

Aula 10 - Elemento Final de Controle

Observe na Figura Elemento Final de Controle. Esse instrumento modifica diretamente o valor da variável manipulada de uma malha de controle. 

Além dessas denominações, os instrumentos podem ser classificados em instrumentos de painel, campo, à prova de explosão, poeira, líquido etc. Combinações dessas classificações são efetuadas formando instrumentos de acordo com as necessidades.

Ele é o responsável pela modificação direta ou indireta dos valores da variável de processo sob controle, para que seja mantida no valor desejado.

Existem diversos tipos de elementos finais de controle, tais como resistências elétricas, bomba, motor, etc, porém, sem dúvida a de maior uso e por isto a mais importante é a válvula de controle.

Aula 09 - Unidade Aritmética

O cálculo aritmético é normalmente realizado por uma Unidade Aritmética que consiste de um instrumento capaz de realizar um cálculo matemático a partir do sinal transmitido pelo transmissor. O cálculo matemático realizado pela mesma pode ser de qualquer tipo, como uma soma, uma subtração, uma multiplicação ou divisão, uma raiz quadrada ou mesmo um cálculo mais complexo como uma integral.

Aula 08 - Setador de Alarme

Consiste em um instrumento capaz de acionar um sinal sonoro ou luminoso expressando uma condição anormal no processo industrial. A função de alarme pode ser incorporada por um computador e executada por software, assim como as funções de indicação, registro, cálculo aritmético, controle, etc.

Alguns Setadores (monitores) de alarme dispõe de dois contatos de saída que atuam quando a variável monitorada supera os valores de trip (Alto / Baixo) pré-estabelecidos pelo usuário. Um terceiro contato de alarme (com auto-retenção) sinaliza a ocorrência de falha do sensor/sinal de entrada e de falha do próprio Setador de Alarme (STA).

Aula 07 - Controlador

O controlador é um instrumento que compara a variável controlada com um valor desejado e fornece um sinal de saída a fim de manter a variável controlada em um valor específico ou entre valores determinados. A variável pode ser medida diretamente pelo controlador ou indiretamente através do sinal de um transmissor ou transdutor.

O controlador faz a avaliação automática da informação medida, comparação com um valor de referência e posterior tomada de decisão, mediante ação programada a partir dos resultados da comparação realizada.

Numa malha de vazão, o controlador recebe o sinal vindo do transmissor de sinal, compara com um valor de referência (set point) e decide se vai mandar abrir ou fechar uma válvula de controle.
O controlador pode efetuar efetuar sua ação de diferentes modos.
No modo "On-Off" a válvula de controle tem duas posições, ligada e desligada, este modo de controle é satisfatório para processos que permitem as oscilações decorrentes da  ação de abrir e fechar válvulas, geralmente usados para processos mais complexos e delicados.
No modo proporcional a válvula de controle tem sua posição determinada para cada desvio da grandeza  de entrada, este modo de controle as oscilações ocorrem dentro de uma faixa pré estabelecida, geralmente usados para processos simples não crítico. .
Há também o modo de controle integral (automático) ou "reset" e derivativo (antecipatório) ou "rate".  

Aula 06 - Trasndutor

O Trasndutor é um instrumento que recebe informações na forma de uma ou mais quantidades físicas, modifica, caso necessário, estas informações e fornece um sinal de saída resultante. Dependendo da aplicação, o transdutor pode ser um elemento primário, um transmissor ou outro dispositivo. O conversor é um tipo de transdutor que trabalha apenas com sinais de entrada e saída padronizados.

Um conversor de sinal recebe um sinal de entrada vindo de outro instrumento (sinal elétrico, pneumático ou digital) e o converte em um sinal de saída padrão de instrumentação, por exemplo 3 a 15 psi,4 a 20 mA ou ainda sinal digital.

Um conversor de sinal nada mais é que uma unidade aritmética especial, que multiplica sua entrada pelo fator 1.

Aula 05 - Transmissor

O transmissor determina o valor de uma variável no processo através de um elemento primário (sensor), tendo o mesmo sinal de saída (pneumático ou eletrônico), cujo valor varia apenas em função da variável do processo.
O transmissor transporta a informação medida por um instrumento de um ponto a outro no processo industrial para fins de processamento e controle da planta industrial pois o centro de controle da planta industrial chamado de sala de controle fica distante da unidade de produção industrial (forno, caldeira, etc).
O transmissor elétrico utiliza sinais de corrente e tensão. O sinal é linearmente modulado em uma faixa padrão de 4 a 20 mA. Ele permite transmissão a longa distância sem perda sendo de fácil conexão, fácil instalação  e pode com o mesmo transmissor realizar a leitura em mais de um equipamento.
O transmissor Pneumático utiliza variação da pressão alterada linearmente de acordo com um faixa requisitada (0,2 a 1 kgf/cm2 ou 3 a 15 psi), sinal de transmissão analógico geralmente acima do valor zero e utiliza o ar comprimido ou nitrogênio e tem como vantagem operar com segurança em atmosfera explosiva.

Folha de Dados -Registradores Gráficos

Aula 04 - Registrador

Registrador é o instrumento que registra a variável através de um traço contínuo ou pontos em um gráfico, como podemos observar na figura.

O Registrador fornece um registro da indicação quando  analógico com uma linha contínua e se digital através de valores da grandeza registrados (apresentados) simultaneamente.

O Registrador Totalizador determina o valor de um medida, por meio da soma dos valores parciais desta grandeza, obtidos, simultânea ou consecutivamente, de uma ou mais fontes.

O Registrador armazenar as informações medidas para posterior visualização e análise da operação da planta industrial ou da equipe de manutenção. Em situações em que a manutenção estiver buscando por um defeito na unidade produtiva, pode ser necessário fazer uso das informações registradas pelos equipamentos registradores.

Folha de Dados - Indicador Universal de Processos

Aula 03 - Indicador

Podemos denominar os instrumentos e dispositivos utilizados em instrumentação de acordo com a função que desempenham no processo. O indicador disponibiliza a informação medida para visualização do operador da planta industrial desse modo, o operador fica sabendo o valor da variável de processo no instante em que visualiza o instrumento indicador no painel de controle.
O instrumento do tipo Indicador dispõe de um ponteiro e de uma escala graduada na qual podemos ler o valor da variável. Existem também indicadores digitais que mostram a variável em forma numérica com dígitos ou barras gráficas. O Indicador é destinado a reproduzir de maneira permanente durante seu uso, um ou mais valores conhecidos de uma dada grandeza. A indicação no mostrador do instrumento de medição pode ser analógica ou digital.
Nos Instrumentos de medição analógico há um parte móvel de um dispositivo mostrador, cuja posição em relação às marcas de escala permite determinar um valor indicado na Escala do Instrumento.

Aula 02 - Classificação de Instrumentos

Existem vários métodos de classificação de instrumentos utilizados no controle de processo industrial. Dentre os quais podemos ter classificação por função, sinal transmitido, suprimento. Os instrumentos podem estar interligados entre si para realizar uma determinada tarefa nos processos industriais. A associação desses instrumentos chama-se malha e em uma malha cada instrumento executa uma função.

Os instrumentos que podem compor uma malha são então classificados por função cuja descrição está abaixo. Podemos denominar os instrumentos e dispositivos utilizados em instrumentação de acordo com a função que desempenham no processo.

Indicador: Instrumento que dispõe de um ponteiro e de uma escala graduada na qual podemos ler o valor da variável. Existem, também, os indicadores digitais que mostram a variável em forma numérica com dígitos ou barras gráficas.

Registrador: Instrumento que registra a traço contínuo ou pontos em um gráfico, os valores medidos em um processo industrial.

Transmissor: Instrumento que determina o valor de uma variável no processo através de um elemento primário, tendo o mesmo sinal de saída (pneumático ou eletrônico) cujo valor varia apenas em função da variável do processo.

Transdutor: Instrumento que recebe informações na forma de uma ou mais quantidades físicas, modifica, caso necessário, estas informações e fornece um sinal de saída resultante. Dependendo da aplicação, o transdutor pode ser um elemento primário, um transmissor ou outro dispositivo. O conversor é um tipo de transdutor que trabalha apenas com sinais de entrada e saída padronizados.

Controlador: Instrumento que compara a variável controlada com um valor desejado e fornece um sinal de saída a fim de manter a variável controlada em um valor específico ou entre valores determinados. A variável pode ser medida diretamente pelo controlador ou indiretamente através do sinal de um transmissor ou transdutor.

Elemento Final de Controle: Instrumento que modifica diretamente o valor da variável manipulada de uma malha de controle.

Aula 01 - Introdução á Instrumentação

Instrumentação é a ciência que desenvolve e aplica técnicas de medição, indicação, registro e controle de processos de fabricação, visando a otimização e eficiência destes processos.

Os processos industriais exigem controle na fabricação de seus produtos. Estes processos são muito variados e abrangem diversos tipos de produtos, como, por exemplo, a fabricação dos derivados do petróleo, produtos alimentícios, a indústria de papel e celulose etc.
Em todos estes processos é absolutamente necessário controlar e manter constantes algumas variáveis, tais como: pressão, vazão, temperatura, nível, pH, condutividade, velocidade, umidade etc. Os instrumentos de medição e controle permitem manter constantes as variáveis do processo, objetivando a melhoria em qualidade, o aumento em quantidade do produto e a segurança.

Nas indústrias de processos tais como siderúrgica, petroquímica, alimentícia, papel, etc, a instrumentação é responsável pelo rendimento máximo de um processo, fazendo com que toda energia cedida, seja transformada em trabalho na elaboração do produto desejado. As vantagens que a instrumentação trouxe para as indústrias foram, entre outras: Obtenção de um produto com melhor qualidade, menor custo; permitiu uma produção com Segurança; maior produção; obtenção de produtos mais complexos, inviáveis de serem obtidos com processos manuais e a centralização de informações em uma "casa de controle".

Os processos industriais podem dividir-se em dois tipos: processos contínuos e descontínuos. Em ambos os tipos devem-se manter as variáveis próximas aos valores desejados.

O sistema de controle que permite fazer isto se define como aquele que compara o valor da variável do processo com o valor desejado e toma uma atitude de correção de acordo com o desvio existente, sem a intervenção do operador. Para que se possa realizar esta comparação e conseqüentemente a correção, é necessário que se tenha uma unidade de medida, uma unidade de controle e um elemento final de controle no processo. Este conjunto de unidades forma uma malha de controle, que pode ser aberta ou fechada. Nas Figuras vemos uma malha fechada e uma malha de controle aberta.