Sistemas e Softwares SCADA

SCADA, comumente chamado de supervisório não é uma tecnologia específica, mas um tipo de função. Para você entender melhor o que eu estou falando, vamos ao significado desta palavra: SCADA é a junção das iniciais das palavras Supervisory Control and Data Acquisition ou Controle Supervisório e Aquisição de Dados em portugês. Isto significa que qualquer dispositivo que seja capaz de coletar dados sobre um sistema para controla-lo é uma aplicação ou software SCADA.

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O Sistema SCADA Mais Simples do Mundo

Para você entender melhor o conceito, vamos começar do básico. Imagine uma máquina que fabrica ferramentas e toda vez que a máquina faz uma peça, uma chave é acionada que então faz acender uma luz no painel e informa ao operador que a ferramenta ficou pronta. Este circuito único que notifica um evento pode ser chamado de o SCADA mais simples do mundo.

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É óbvio que um sistema SCADA atualmente é muito mais complexo do que este exemplo, mas os princípios são os mesmos. Um supervisório de mercado é capaz de monitorar muito mais dispositivos e em grandes distâncias.

Vamos dar uma olhada no que foi adicionado ao nosso simples exemplo para que fossem criados os SCADAs que atualmente existem no mercado:

Aquisição de dados:

Primeiramente, os sistemas atuais que precisam ser monitorados são muito mais complexos do que o nosso exemplo da máquina que fornece o sinal de produto pronto. Então um sistema real precisa monitorar centenas ou milhares de sensores e também medir variáveis como fluxo, temperatura e pressão. Alguns sensores medem entradas do sistema (como por exemplo o fluxo de água que entra em um reservatório) enquanto que outros sensores medem saídas (como por exemplo a pressão acusada na válvula quando a água é liberada ou sai do reservatório).
Alguns destes sensores medem eventos simples que podem ser detectados por chaves liga/desliga, chamados de entradas discretas (ou digitais). Por exemplo, no nosso modelo simples, poderia ser um sensor indutivo para detecção da ferramenta que quando acionado emite sinal discreto “1” e quando não acionado emite sinal discreto “0”.

Alguns sensores mais complexos são capazes de medir situações onde a precisão é importante. É o caso de sensores analógicos que são capazes de detectar mudanças contínuas no processo sendo que quando estas mudanças ocorrem, a saída destes sensores variam em nível de tensão ou corrente, podendo então ser interpretada por um CLP ou controlador que se comunica com o SCADA.
Alguns exemplos que podemos citar é a utilização do Micrômetro Laser para a medição de diâmetro ou o sensor ultrassônico para a medição do nível exato de um tanque, ou ainda um sensor de visão para detecção de imperfeições em produtos.

Comunicação de Dados

No nosso exemplo da máquina de ferramenta, a comunicação era o cabo ligando a chave à lâmpada instalada no painel. No mundo real entretanto é necessário o monitoramento de múltiplos sistemas e a informação deve ser centralizada. Assim, são necessários protocolos de comunicação capazes de transportar em longas distâncias todos os dados coletados dos sensores e enviar a uma central.

Os SCADAs antigos se comunicavam através de rádio frequências, modem ou linhas dedicadas. Com a necessidade de mais e mais dados serem transmitidos, novos meios físicos tiveram que ser modernizados surgindo então as fibras óticas com a utilização de um protocolo padronizado (SONET) capaz de transferir dados digitais sobre fibras óticas em grandes velocidades. Por razões de segurança, os dados começaram a ser mantidos em redes privadas LAN ou WAN sem a exposição da internet aberta.

Atualmente, os SCADAs atuais não se comunicam apenas por sinais elétricos e em quase todas as aplicações os dados são encapsulados em protocolos de comunicação para então serem enviados. Os sistemas antigos dependiam muito de protocolos proprietários (Devicenet e profibus são alguns deles). Atualmente porém, apesar destes protocolos serem bastante utilizados no mercado, a tendência é a utilização cada vez maior de protocolos abertos (Ethernet IP, modbus TCP/IP, etc).

Algo importante a dizer é que a maioria dos sensores e dispositivos elétricos simples não conseguem se comunicar por protocolos, sendo necessário então a utilização de controladores lógico programáveis (CLP) ou unidade remota de telemetria (RTU) que possuem a funcionalidade de aquisitar os sinais simples dos sensores, processar a informação e transmitir por protocolo todos os dados para o SCADA. Algumas comunicações existentes atualemtne no mercado são Ethernet, modbus, profibus, Devicenet, CC-Link, Ethercat.

Uma aplicação SCADA possui dois elementos:

  1. O processo, sistema ou máquina que você queira monitorar e controlar: Alguns exemplos podem ser uma usina, uma estação de tratamento de água, uma rede de distribuição, um sistema de semáforos de uma cidade e indústrias em geral.
  2. Uma rede de dispositivos inteligentes que fazem interface com os processos (descrito acima) através de sensores e saídas de controle. Esta rede, fornece ao ser humano a habilidade de medir e controlar elementos específicos que compõem os processos, sistemas ou máquinas.

Veja que no item 1 o objetivo do SCADA é monitorar enquanto que no item 2 é monitorar e controlar. Você pode construir softwares SCADA utilizando diferentes tipos de tecnologia e protocolos e neste artigo vou ajudar você a avaliar opções e decidir qual o tipo de sistema SCADA é o mais adequado para as suas necessidades.

Onde o Sistema SCADA é utilizado?

Você pode utilizar o SCADA para gerenciar qualquer tipo de equipamento e tipicamente estes sistemas são utilizados para automatizar processos industriais complexos onde o controle humano seria impraticável como por exemplo sistemas onde existem muitos fatores de controle ou que exigem uma velocidade alta de resposta.

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Em todo o mundo, os softwares SCADA podem ser encontrados em uma grande variedade de aplicações e segmentos industriais sendo o de Geração de conexões pneumáticas, transmissão e distribuição um destes tipos de segmento. Em usinas de geração de energia, o SCADA detecta o fluxo de corrente e a tensão da linha e monitora os dispositivos de proteção e seccionamento podendo realizar desligamentos caso seja necessário. Ele também monitora e controla os geradores, as turbinas e a conexões pneumáticas gerada pelo sistema. Outro segmento de indústria onde é muito comum o SCADA são as estações de tratamento de água e esgoto (ETA e ETE), onde o município ou o estado utiliza este sistema para monitorar e regular o fluxo de água, os níveis de reservatório, a pressão nas tubulações, o consumo e outros fatores. Prédios, instalações e ambientes onde o controle de temperatura e umidade são consideravelmente importantes são exemplos de outras aplicações do SCADA.

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Os gerentes de utilidades utilizam o SCADA para controlar a energia, unidades de refrigeração, sistemas de iluminação, pressão das linhas de gás, ar comprimido e água industrial. Já as indústrias de manufatura utilizam softwares SCADA para gerenciar a produção, variáveis importantes do processo e controlar partes dos inventários para a produção just-in-time, regulando os equipamentos automatizados e robôs, monitorando o processo e a qualidade.

scada cidade scada cidade 300x300As grandes cidades que sofrem com problemas de trânsito utilizam o SCADA para regular a eletricidade dos metrôs, trens e ônibus Trolleys, para automatizar o tráfego dos metrôs, para rastrear e localizar trens de metrôs e ônibus e também para regular o tráfego e semáforos das ruas e avenidas (incluem-se aqui semáforos inteligentes).
Estou certo que você imagina, nestes poucos exemplos dados, todo o potencial dos sistemas SCADA, pois ele pode ser utilizado em todos os segmentos industriais e também em projetos de infraestrutura pública. Em outras palavras, ele pode ser aplicado em todos os projetos que demandam automação e aumento de eficiência.
E mais, estes exemplos não mostram o quão profundo e complexo os sistemas SCADA podem ser. Sabemos que em todas as indústrias, os gerentes precisam controlar múltiplos fatores e interagir com todos eles. Neste sentido, as aplicações do SCADA fornecem toda a força computacional para rastrear tudo que é importante para a operação, de forma a facilitar enormemente o entendimento e o gerenciamento da planta.

Qual o Valor do SCADA para você?

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Talvez você trabalhe ou tenha trabalhado em um dos segmentos industriais que eu falei aqui. Independentemente disso, pense no seu trabalho atual e nas operações industriais e todos os fatores que afetam o resultado da empresa. Há algum equipamento que precisa ter fornecimento de conexões pneumáticas ininterruptamente? Há algum ambiente que seja necessário registrar e controlar a temperatura e a umidade? Você precisa saber em tempo real o status de diferentes dispositivos? Deseja saber como as entradas no processo de produção estão afetando as saídas? Tem a necessidade de monitorar algum equipamento à distância? Onde você não está conseguindo dados confiáveis e precisos? A informação e análise em tempo real dos processos chaves podem aumentar os seus resultados operacionais? Estas são algumas questões que você mesmo pode responder e então avaliar o quanto um Supervisório pode ser valioso ou não pra você.

Monitoramento e Controle em Tempo Real Aumenta a Eficiência e Maximiza os Lucros

Respondendo as perguntas acima, tenho certeza que você pode ver onde onde é possível aplicar o supervisório nas suas operações porque sabe melhor a sua importância. No entanto acaba aparecendo uma dúvida: O que eu tenho que fazer e qual o tipo de resultado eu posso esperar empregando esta tecnologia?

O principal como em tudo na vida é o planejamento correto do que você precisa para então especificar o melhor SCADA para a sua necessidade. Sistemas planejados adequadamente permitem que você:

  • Acesse informações quantitativas de processos importantes, tanto imediatamente quanto posteriormente (histórico) aos acontecimentos;
  • Detecte e corrija problemas assim que eles aconteçam;
  • Tenha a Medição e informação em tendências de escala de tempo;
  • Descobra e elimine gargalos, controlando processos grandes e complexos com uma equipe pequena e menos especializada.

Um software supervisório planejado adequadamente permite que você tenha um conhecimento refinado dos seus sistemas pois ele consegue monitorar tudo que é importante com a utilização ou inserção de RTUs , CLPs e sensores em todos os processos críticos que tenham sidos mapeados. Com o desenvolvimento tecnológico cada vez mais avançado, hoje é possível utilizar diferentes sensores como: sensor de visão, Micrômetro Laser, sensor capacitivo, sensor ultrassônico, etc para monitorar ainda com mais qualidade o seu processo.

Monitorando mais, você terá mais detalhes e enxergará melhor a sua operação e o mais importante, em tempo real e até no seu smart phone. Assim, mesmo que o processo de produção seja complexo, você será capaz de ter uma visão refinada quando cada evento ocorrer de forma a agregar cada vez mais conhecimento para corrigir erros e melhorar a eficiência. Você será capaz de fazer mais, com menos custo e  proporcionar aumentos diretos no lucro da empresa.

Formado em Engenharia Elétrica pela UNESP (Universidade Estadual Paulista) com Pós Graduação MBA em Gestão de Projetos pela FVG (Fundação Getúlio Vargas) e certificação internacional em Gestão de Projetos pelo PMI (Project Management Institute). Também possui certificação Green Belt em Lean Six Sigma. Atuou na implantação dos pilares de Engenharia de Confiabilidade Operacional e Gestão de Ativos Industriais em grandes empresas como Votorantim Metais (CBA) e Votorantim Cimentos. Como Gerente de Projetos pela Siemens e Citisystems, coordenou vários projetos de automação e redução de custos em empresas como Usiminas, JBS Friboi, Metso, Taesa, Cemig, Aisin, Johnson Controls, Tecsis, Parmalat, entre outras. Possui experiência na implementação de ferramentas Lean Manufacturing em empresas como: Faurecia, ASBG, Aisin Automotive, Honda, Unicharm e Flextronics. Atualmente é Diretor de Projetos na empresa Citisystems e membro do Conselho de Administração da Inova, organização gestora do Parque Tecnológico de Sorocaba.