Sistemas SCADA
Os sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) são ferramentas essenciais para a monitorização de vários parâmetros em ambientes industriais. Estes dados são recolhidos através de sensores e transmissores, que estão ligados a uma rede de comunicações que pode ser com ou sem fios.
Nos últimos 15 anos, o software SCADA evoluiu significativamente. Inicialmente, a sua implementação era a nível local, mas ao longo do tempo tornaram-se sistemas distribuídos em vários computadores, com acesso a eles através da Internet e até mesmo de dispositivos móveis. Ao longo dos anos, na Avanzate, trabalhámos com uma variedade de sistemas SCADA, incluindo Wonderware Intouch, Wonderware Archestra, Siemens WinCC, Rockwell Factory Talk e Omnon CX-Supervisor.
O que é um sistema SCADA?
Um sistema SCADA é uma ferramenta de automação e controlo industrial utilizada em várias indústrias para monitorizar e gerir processos de produção. Estes sistemas permitem aos operadores monitorizar equipamentos e dispositivos a partir de um local centralizado, fornecendo informações em tempo real e facilitando o controlo remoto.
A principal função de um sistema SCADA é a aquisição e análise de dados, recolhendo informações de sensores e instrumentos industriais. Esta informação é apresentada de forma clara através de uma interface gráfica, exibindo gráficos, alarmes e tendências. Além disso, os sistemas SCADA armazenam dados históricos para análise e relatórios posteriores, ajudando a melhorar a eficiência e a otimizar os processos industriais.
Tipos de sistemas SCADA
Existem vários tipos de sistemas SCADA, cada um concebido para responder a diferentes necessidades e escalas de funcionamento. Os principais tipos de sistemas SCADA são:
Monolítico
Também conhecidos como sistemas de primeira geração, foram os primeiros a ser desenvolvidos e baseiam-se em computadores mainframe. Estes sistemas são autónomos e isolados de outros sistemas, sem ligações a redes externas, o que os torna muito seguros contra ataques externos, mas limitados em termos de integração e comunicação.
Distribuído
Os sistemas SCADA distribuídos, ou de segunda geração, melhoraram a arquitetura monolítica, introduzindo redes locais (LAN) que permitem a comunicação entre várias estações de controlo e unidades remotas. Nestes sistemas, os dados são recolhidos e processados de forma distribuída, o que melhora a eficiência e a redundância do sistema. Além disso, as interfaces de utilizador podem estar localizadas em diferentes pontos da rede, o que facilita a monitorização e o controlo descentralizados.
Na rede
Estes sistemas utilizam redes de área alargada (WANs) para ligar sistemas SCADA geograficamente distribuídos, permitindo a monitorização e o controlo de instalações remotas a partir de uma localização centralizada, o que é ideal para empresas com operações dispersas, como redes eléctricas, oleodutos e gasodutos. A integração com redes mais alargadas permite uma melhor troca de informações e coordenação entre diferentes partes do sistema.
Baseado na Web
Os sistemas SCADA baseados na Web são uma evolução mais recente que aproveita as tecnologias da Internet para fornecer acesso remoto e flexível aos dados e controlos do sistema SCADA. Estes sistemas permitem que os operadores acedam à interface SCADA a partir de qualquer lugar através de navegadores Web, dispositivos móveis ou aplicações dedicadas. Isto melhora significativamente a acessibilidade e a capacidade de resposta do sistema, permitindo a monitorização e o controlo em tempo real a partir de qualquer local.
Na nuvem
Estes sistemas em nuvem levam a ideia de acessibilidade ainda mais longe, alojando a infraestrutura SCADA em plataformas de computação em nuvem. Isto reduz a necessidade de hardware local e permite uma escalabilidade quase ilimitada, bem como a capacidade de integrar facilmente serviços adicionais baseados na nuvem, tais como análises avançadas e armazenamento de dados. A segurança e a redundância são geridas pelos fornecedores de serviços na nuvem, o que pode simplificar a gestão do sistema.
Híbrido
Os sistemas SCADA híbridos combinam elementos dos tipos acima referidos para criar uma solução personalizada que aproveita as vantagens de cada abordagem. Por exemplo, um sistema SCADA híbrido pode utilizar a infraestrutura da nuvem para armazenamento e análise de dados, mantendo controladores locais e redes distribuídas para operações críticas em tempo real. Isto permite uma flexibilidade e adaptabilidade óptimas para satisfazer as necessidades específicas de cada organização.
Para que serve um sistema SCADA?
Os sistemas SCADA oferecem uma variedade de funções essenciais para a monitorização e controlo dos processos industriais. Este tipo de sistema permite às empresas:
- Controlo de processos industriais: Gere os teus processos industriais localmente ou remotamente.
- Monitorização em tempo real: Recolhe e transmite dados em tempo real, facilitando a monitorização constante pelos operadores.
- Interação de dispositivos: Facilita a interação direta com sensores, válvulas, motores e a interface homem-máquina (HMI).
- Registo de eventos: Regista sequencialmente os eventos num ficheiro ou base de dados para análise posterior.
- Geração de alarmes: Detecta problemas e gera alarmes para notificar os operadores sobre o mau funcionamento da máquina.
- Gestão da manutenção: Utiliza as grandezas obtidas para gerir a manutenção preventiva e corretiva.
- Controlo de qualidade: Ajuda no controlo de qualidade através de dados recolhidos durante o processo de produção.
- Análise de dados: Analisa os dados obtidos para gerar relatórios e tomar decisões informadas.
- Controlo de equipamentos: Pode controlar diretamente equipamentos e instalações de processo, ligando ou desligando motores e abrindo ou fechando válvulas, conforme necessário.
Como funciona um sistema SCADA?
A estrutura básica de um sistema SCADA consiste em controladores lógicos programáveis, também conhecidos como PLCs ou unidades terminais remotas(RTUs), que comunicam com uma variedade de instrumentos, tais como máquinas de fabrico, HMIs, sensores e dispositivos finais. Estes dispositivos são responsáveis pela recolha de dados essenciais sobre o funcionamento do processo de produção, que são transmitidos aos computadores que executam o software.
Uma vez recebidos os dados, o software SCADA processa , distribui e apresenta os dados em tempo real através de interfaces de utilizador(HMI). Os operadores e os técnicos de manutenção utilizam estas interfaces para analisar os dados SCADA e tomar decisões informadas sobre o processo industrial.
Por exemplo, se for detectada uma elevada incidência de erros num lote de produtos, o operador pode parar a produção e analisar a causa do problema utilizando a HMI. Os técnicos de manutenção podem rever os dados para identificar a causa do problema, por exemplo, uma máquina avariada.
Como é que um sistema Scada obtém dados?
Os sistemas SCADA obtêm dados de vários componentes que trabalham em conjunto para monitorizar e controlar os processos industriais. Os sensores, que medem variáveis físicas como a temperatura, a pressão e o caudal, geram sinais eléctricos que são enviados para PLCs (Programmable Logic Controllers) ou RTUs (Remote Thermal Units). Estes dispositivos processam os sinais e transmitem a informação relevante.
Uma vez processados, os dados são enviados para os servidores, que centralizam, armazenam e processam grandes volumes de informação. Estes servidores também alojam historiadores de dados, que armazenam dados históricos para análise e elaboração de relatórios. Estes dados históricos são essenciais para detetar tendências, identificar anomalias e otimizar processos.
A visualização e o controlo dos dados são feitos através de Interfaces Homem-Máquina(HMI), que apresentam os dados em tempo real e permitem aos operadores monitorizar o estado do sistema e tomar decisões informadas, facilitando o controlo manual dos processos.
Finalmente, os dados são armazenados em bases de dados e servidores de aplicações, permitindo um acesso rápido e eficiente à informação. As gateways e os módulos de comunicação garantem a interoperabilidade entre diferentes redes e protocolos, assegurando que os dados podem fluir livremente entre todos os componentes do sistema SCADA.
Aplicações
Os sistemas SCADA têm uma vasta gama de aplicações em vários sectores industriais. Na Avanzate, dispomos de software para o sector da metalurgia. Aqui, são utilizados para controlar o funcionamento e a paragem de equipamentos e linhas, bem como para monitorizar o desempenho e a qualidade do produto.
Ativação do alarme
Os sistemas SCADA monitorizam constantemente as variáveis do processo e comparam os valores medidos com limites predefinidos. Quando uma variável ultrapassa estes limites, como uma temperatura excessiva, o sistema SCADA acciona um alarme que notifica os operadores das condições, permitindo uma resposta rápida para corrigir potenciais problemas antes de se tornarem falhas graves, melhorando a segurança e a eficiência do processo.
Historiza os valores
Os dados recolhidos pelos sensores e processados pelo PLC ou RTU são armazenados num historiador de dados. Este historiador regista contínua e sistematicamente as variáveis do processo, criando uma base de dados histórica que pode ser consultada a qualquer momento. O histórico de dados é essencial para efetuar análises de tendências a longo prazo, avaliar o desempenho do sistema e cumprir os requisitos de relatórios e auditorias. Além disso, esta funcionalidade permite-lhe identificar padrões que podem indicar problemas recorrentes, facilitando a manutenção preventiva e a otimização do sistema.
Faz o gráfico dos valores
Os gráficos de valor fornecem aos operadores uma visualização clara e compreensível dos dados históricos e em tempo real . As HMIs SCADA podem gerar gráficos e tendências que mostram como as variáveis do processo mudam ao longo do tempo. Estes gráficos podem ser personalizados para mostrar dados específicos e períodos de tempo particulares, ajudando os operadores a identificar rapidamente desvios ou anomalias no processo, facilitando a tomada de decisões informadas, o diagnóstico de problemas e a comunicação de informações complexas de uma forma visual e acessível.
Vantagens da utilização de um sistema SCADA
- Aumenta a eficiência e a produtividade através da automatização de processos.
- Reduz os custos de funcionamento e o tempo de inatividade.
- Personalização de produtos e serviços para satisfazer as necessidades dos clientes.
- Melhora a qualidade dos produtos.
- Maior flexibilidade e capacidade de adaptação às exigências do mercado.
- Melhora a tomada de decisões estratégicas com dados em tempo real.
Componentes
- HMI (Human Machine Interface): Esta interface facilita a interação entre o operador e a máquina, apresentando os dados do processo de forma compreensível e permitindo o controlo através de um ecrã tátil intuitivo.
- Sistema de Supervisão ou MTU: Responsável pela recolha dos dados do processo e pelo envio das instruções necessárias ao seu controlo e gestão. Este componente centraliza o funcionamento do sistema, gerindo a comunicação com os diferentes dispositivos e actuando como o cérebro do SCADA.
- Unidades Terminais Remotas (RTU): Estes microprocessadores captam sinais independentes do ambiente e transmitem-nos para processamento remoto. São essenciais para a aquisição de dados em tempo real e monitorização de variáveis críticas no processo industrial.
- PLC (Programmable Logic Controller – Controlador Lógico Programável): Os PLCs são dispositivos versáteis e configuráveis que controlam equipamentos e processos no terreno. Oferecem uma solução económica e flexível para a automatização de tarefas, permitindo um funcionamento eficiente e seguro.
Perguntas frequentes
O que é um sistema SCADA?
Um sistema SCADA é uma ferramenta de controlo e de supervisão que permite adquirir e controlar os dados da instalação. Liga-se aos PLCs da fábrica para monitorizar e controlar o processo de produção.
Com que sistemas SCADA trabalhamos?
Nos últimos 15 anos, trabalhámos com sistemas SCADA como o Wonderware Intouch, Wonderware Archestra, Siemens WinCC, Rockwell Factory Talk e Omnon CX-Supervisor.
Quais são as vantagens de implementar um sistema SCADA numa fábrica?
As vantagens incluem a melhoria docontrolo do processo de produção, a otimização da eficiência operacional, a redução do tempo de inatividade e a facilitação da tomada de decisões com base em dados.
Como é que um sistema SCADA pode ajudar a melhorar a segurança da fábrica?
Um sistema SCADA pode fornecer um alerta precoce de potenciais problemas de segurança, permitindo uma resposta rápida para evitar acidentes e minimizar os riscos para os trabalhadores.
Que serviços de apoio e manutenção oferecem para os sistemas SCADA?
Oferecemos serviços de suporte técnico contínuo, actualizações de software, manutenção preventiva e corretiva, bem como formação de pessoal para garantir o funcionamento ideal do sistema SCADA.