K L S I N F O R M Á T I C A Informática I N D U S T industrial I R I A L I Informática industrial I Marcosiris Amorim de Oliveira Pessoa © 2017 por Editora e Distribuidora Educacional S.A. Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, da Editora e Distribuidora Educacional S.A. Presidente Rodrigo Galindo Vice-Presidente Acadêmico de Graduação Mário Ghio Júnior Conselho Acadêmico Alberto S. Santana Ana Lucia Jankovic Barduchi Camila Cardoso Rotella Cristiane Lisandra Danna Danielly Nunes Andrade Noé Emanuel Santana Grasiele Aparecida Lourenço Lidiane Cristina Vivaldini Olo Paulo Heraldo Costa do Valle Thatiane Cristina dos Santos de Carvalho Ribeiro Revisão Técnica Alessandra Cristina Santos Akkari Marcelo Barboza Silva Editorial Adilson Braga Fontes André Augusto de Andrade Ramos Cristiane Lisandra Danna Diogo Ribeiro Garcia Emanuel Santana Erick Silva Griep Lidiane Cristina Vivaldini Olo Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Pessoa, Marcosiris Amorim de Oliveira P475i Informática industrial I / Marcosiris Amorim de Oliveira Pessoa. – Londrina : Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017. 184 p. ISBN 978-85-522-0184-7 1. Informática. I. Título. CDD 338 2017 Editora e Distribuidora Educacional S.A. Avenida Paris, 675 – Parque Residencial João Piza CEP: 86041-100 — Londrina — PR e-mail: [email protected] Homepage: http://www.kroton.com.br/ Sumário Unidade 1 | Automação de sistemas 7 Seção 1.1 - Sistemas de automação industrial 9 Seção 1.2 - SED, SVC e a norma IEC 61131 21 Seção 1.3 - Princípios e funcionamento de CLPs 34 Unidade 2 | Programação de dispositivos de controle 47 Seção 2.1 - A norma IEC 61131-3 49 Seção 2.2 - Programação CLP - lógica combinacional 63 Seção 2.3 - Programação de CLP - elementos de sequenciamento 77 Unidade 3 | Pirâmide da automação e sistemas supervisórios 91 Seção 3.1 - Gerência do sistema produtivo 93 Seção 3.2 - Sistemas SCADA IHM 106 Seção 3.3 - Programação de supervisórios 119 Unidade 4 | Redes de comunicação industrial 135 Seção 4.1 - Sistemas distribuídos 137 Seção 4.2 - Classificação das redes de automação 150 Seção 4.3 - Comunicação de dados 163 Palavras do autor Bem-vindo à disciplina Informática Industrial I. É importante que você saiba que ela faz parte do núcleo profissionalizante que determina a sua formação como engenheiro. Antes de iniciá-la, é essencial que você queira aprender o que significa “informatizar a indústria”. Como vivemos uma intensa evolução dos recursos computacionais em todas as áreas do mercado, a indústria não poderia ficar de fora. Imagine como esses recursos poderiam ser utilizados para controlar dispositivos, integrar subsistemas, facilitar a interface do homem com os sistemas produtivos, auxiliando as atividades de verificação de falhas e melhorando a segurança dos sistemas. A partir de agora, você começará a fazer parte do que podemos chamar de Quarta Revolução Industrial, na qual conviverá com: Realidade Virtual, Realidade Aumentada e Indústria 4.0. Para que um dia você possa desenvolver soluções tecnológicas dessa complexidade, você precisa aprender, inicialmente, duas coisas: a) tudo começa a partir do entendimento do que vem a ser automação; b) a peça estratégica desse conceito é o Controlador Lógico Programável (CLP) - que será o objeto de estudo da Unidade 1. Uma vez que esses dispositivos que controlam uma infinidade de coisas são programáveis, na Unidade 2 você aprenderá como desenvolver programas para que esses controladores atuem em sistemas, tornando-os completamente automáticos e sem a necessidade de intervenção humana, se assim o desejar. Você também verá que os sistemas produtivos podem ser complexos o suficiente para exigir o desenvolvimento de sistemas automáticos que o supervisionem. Para isso, na Unidade 3, você aprenderá como esses sistemas supervisórios são desenvolvidos e verá também que existe um modelo na forma de pirâmide, chamado Pirâmide da Automação, que organiza os diversos níveis de informação para controlar os processos em um sistema produtivo. Na Unidade 4, você verá como as redes industriais são fundamentais para integrar os diversos subsistemas que compõem os sistemas produtivos. Será destacada a questão de que esses sistemas apresentam uma característica fundamental, que é o fato de pertencerem à classe de sistemas distribuídos em sua grande maioria. Entretanto, vale um alerta: lembre-se de que o sucesso dos seus estudos dependerá da sua disciplina para estudar. Nesse sentido, o autoestudo será fundamental, visando ainda a assimilação e à compreensão do conteúdo, além da aplicação das melhores práticas empregadas no mercado de trabalho. Permita que suas horas de estudo sejam gratificantes. Para isso, foque-se na realidade que você viverá adiante: atuando como engenheiro e modificando a realidade! Bom trabalho! Unidade 1 Automação de sistemas Convite ao estudo Nesta unidade, você aprenderá sobre como lidar com a questão de automação de sistemas. O objetivo é ajudá-lo a desenvolver a competência de observar um sistema produtivo e abstrair modelos desse sistema, para que você verifique a sua estrutura e o seu comportamento. O ponto de partida será familiarizar-se com o conceito de automação, saber como ele está presente nos sistemas e como vem evoluindo ao longo do tempo. Você verá como é importante o engenheiro desenvolver sua visão sistêmica para que possa desenvolver modelos da realidade e, a partir deles, propor soluções de engenharia. Essa visão capacita o engenheiro a entender que para obter uma solução para um problema é necessário identificar qual é a fronteira que delimita o seu objeto de estudo. Dessa forma, ele poderá aplicar técnicas para programar um dispositivo que sejam capazes de impor o comportamento desejado para esse sistema. Considerando o contexto de constante avanço tecnológico e de globalização no qual vivemos, imagine que você tem que desenvolver um projeto de modernização de uma planta industrial voltada para a manufatura, para que ela seja capaz de reposicionar-se no mercado, em termos de competitividade. Para isso, você precisará avaliar as condições tecnológicas da indústria em termos de níveis de automação presentes nos processos de fabricação. Além disso, para que a indústria possa pertencer a uma determinada cadeia produtiva, terá de adequar o seu projeto de automação às normas vigentes, tanto para melhorar sua produtividade como para melhorar a qualidade do processo, uma vez que apresenta problemas de paradas repentinas sem diagnóstico de falha em seus dispositivos físicos. Acrescenta- se ainda que se faz necessário desenvolver modelos formais que possam justificar as sugestões tecnológicas que serão apresentadas por você, para que possam ser documentadas e sirvam de especificação inicial para as fases subsequentes de desenvolvimento do projeto de automação em questão. Portanto, como engenheiro responsável pelo desenvolvimento desse projeto, como você avaliaria a necessidade de melhorias nos níveis de automação, associados aos processos de fabricação existentes, para incrementar o índice de produtividade? Como você abordaria o problema de modelagem do sistema a ser automatizado para que fosse representado como uma especificação inicial formal? Como você padronizaria os procedimentos para que o processo de automação tivesse êxito? Como você avaliaria a ocorrência de travamentos repentinos em determinadas linhas de produção que não apresentam defeitos em seus dispositivos físicos? De forma cadenciada, você construirá o conhecimento necessário para desenvolver o seu estudo de forma eficaz e com ótimos resultados. Então, vamos dar o nosso primeiro passo? 8 U1 - Automação de sistemas