Estudo e implementação piloto de um sistema SCADA na Swedwood Portugal

A realização desta Tese/Dissertação tem como objectivo o estudo e implementação piloto de um Sistema de Supervisão e Aquisição de dados (SCADA) na Swedwood Portugal, na qual exerço as funções de Engenheiro de Processo nas linhas de montagem de mobiliário. Foi efectuado um estudo das necessidades da empresa relativamente às melhorias dos processos das linhas de montagem, com o intuito de melhorar a montagem do semi-produto, a nível de qualidade das matérias-primas, operação e desempenho de equipamentos. Chegou-se à conclusão que existe uma grande necessidade de controlar a qualidade das matérias-primas utilizadas na construção do semi-produto em tempo real, de modo a que seja possível diminuir a complexidade na recolha atempada de amostras por parte dos elementos de operação e diminuir o atraso da entrega de resultados das amostras por parte do laboratório. A colagem é um elemento crítico na montagem do semi-produto, devido às variações de viscosidade da cola, consequência das variações climatéricas a que foi sujeita, desde a saída do fornecedor até à sua utilização nas linhas de montagem. Para tal concebeu-se uma solução para dar uma resposta mais rápida no controlo de qualidade da cola à base de acetato de polivinil (PVAC), ou seja, a implementação piloto de um sistema SCADA na sala de colas, de modo a que haja um controlo a nível de temperatura e humidade, controlo de viscosidade em tempo real e controlo do nível da cola na cuba, fazendo com que haja só uma supervisão por parte dos elementos de operação. Optou-se por um conjunto de hardware e software da SIMATIC desenvolvido pela Siemens, para elaboração da programação e desenvolvimento da Interface Homem Máquina (HMI).

Diseño e implantación de un sistema SCADA para una planta de producción y envasado de líquidos

Este proyecto consiste en la implantación de un sistema SCADA en una planta piloto de fabricación y envasado de líquidos. En este documento se muestra toda la información que ha sido necesaria para realizar el sistema de automatización en los tres niveles propios de un SCADA: nivel de campo, nivel de control y nivel de supervisión. El trabajo de campo ha sido, típicamente de revisión, puesto que el Departament de Telecomunicació i d’Enginyeria de Sistemes ya poseía la planta totalmente equipada, mientras que el sistema de control y el sistema de supervisión se han implantado totalmente.

Implantació d'un sistema SCADA en una cèl·lula flexible de fabricació

La Universitat de Vic disposa, entre altres equips, d’una cèl·lula flexible de fabricació, del fabricant Festo, que simula un procés de formació de palets amb els productes que es disposen en un magatzem intermedi. Aquesta cèl·lula està composta de quatre estacions de muntatge diferenciades (càrrega de palets, càrrega de plaques, magatzem intermedi i transport). Cada una disposa d'un PLC SIEMENS S7-300 per la seva automatització, i tots aquests es troben interconnectats amb una xarxa industrial Profibus. L'objectiu d'aquest projecte és implantar el sistema SCADA Vijeo Citect pel control i supervisió de l'estació magatzem d'aquesta cèl·lula flexible de fabricació, establint també un intercanvi de dades entre l'SCADA i el Microsoft Access, per poder ser utilitzat per la docència. Aquest projecte s'ha desenvolupat en cinc fases diferents: 1. La primera fase s'ha dedicat a l'automatització pròpiament de l'estació magatzem a partir de l'autòmat programable Siemens S7-300 i complint amb les necessitats plantejades. 2. En la segona fase s'ha programat i establert la comunicació per l'intercanvi de dades (lectura i escriptura) entre el sistema SCADA Vijeo Citect i la base de dades de Microsoft Access. 3. En la tercera fase s'ha elaborat i programat l'entorn gràfic de supervisió i control del procés a partir del sistema SCADA Vijeo Citect. 4. En la quarta fase s'ha instal·lat un OPC Server en el PC i s'ha establert la comunicació entre el PLC i el sistema SCADA. 5. Finalment s'ha anat revisant i depurant les diferents programacions i comunicacions per tal de que el sistema funcioni com a un conjunt.

Implementació d’un sistema SCADA a la cèl·lula de fabricació flexible MPS+2000C

L’Escola Politècnica Superior de la Universitat de Vic disposa d’una cèl·lula de fabricació flexible del fabricant Festo, que simula un procés d’emmagatzematge automàtic, aquesta cèl·lula esta composta per quatre estacions de muntatge diferenciades i independents, l’estació palets, l’estació plaques, l’estació magatzem intermedi i l’estació transport. Cada una d’aquestes estacions està formada per sensors i actuadors elèctrics i pneumàtics del fabricant Festo que van connectats a un PLC SIEMENS S7-300.Els quatre PLC’s (un per cada estació) estan connectats entre ells mitjançant el bus de comunicacions industrials Profibus. L’objectiu d’aquest treball consisteix en l’adaptació de la programació dels PLC’s i la realització d’un SCADA per tal de controlar el funcionament del conjunt de la cèl·lula de fabricació a través del software Vijeo Citect, d’aquesta manera es coneixerà el funcionament de la cèl·lula i permetrà treure’n rendiment per la docència. Aquest projecte ha estat realitzat en quatre fases principals. 1. Estudi i coneixement de les estacions, en aquesta fase s’han estudiat els manuals de funcionament de les estacions i s’han interpretat els codis de programació dels seus PLCs, amb l’objectiu de conèixer bé el programa per tal de interaccionar-hi més endavant amb el sistema SCADA 2. Disseny i programació del sistema SCADA, en aquesta fase s’ha realitzat tot el disseny gràfic de les pantalles de la interfície SCADA així com la programació dels objectes, la connexió amb els PLCs i la base de dades. 3. Posada en marxa del sistema complert, quan es coneixia abastament el funcionament de les estacions i el sistema SCADA estava completat s’ha fet la posada en marxa del conjunt i s’ha comprovat el correcte funcionament i interacció dels sistemes. 4. Realització de la memòria del projecte, en aquesta ultima fase s’ha realitzat la memòria del projecte on s’expliquen les característiques i funcionament de totes les estacions i del sistema SCADA. La conclusió més rellevant obtinguda en aquest treball, és la clara visualització de la potència i simplicitat que han aportat els sistemes SCADA al món de l’automatització, anys enrere per la supervisió de l’estat d’un sistema automatitzat era necessari disposar d’un gran espai amb grans panells de control formats per una gran quantitat de pilots lluminosos, potenciòmetres, interruptors, polsadors, displays i sobretot un voluminós i complexa cablejat, gràcies als sistemes SCADA avui en dia tot això pot quedar reduït a un PC o terminal tàctil, amb pantalles gràfiques clares i una gran quantitat d’opcions de supervisió control i configuració del sistema automatitzat.

Sistema de monitorização de defeitos na rede de energia elétrica de média tensão

Nesta dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica – Telecomunicações desenvolveu-se um sistema de monitorização de defeitos de uma rede de energia elétrica de média tensão, para melhorar a qualidade de serviço do fornecimento de energia elétrica. O sistema deteta e indica a localização da respetiva falha, que impede o funcionamento de uma parte da rede, também interliga todos os sensores instalados na rede a um ponto central que recebe toda a informação proveniente dos sensores, e ajuda na tomada de decisão. Neste trabalho de dissertação fez-se o estudo e descrição das redes de energia elétrica, realçando a topologia, o modo de operação e parâmetros de qualidade. Assinalou-se também os principais defeitos que podem ocorrer na rede de média tensão. Apresentou-se, ao nível comercial, soluções para mitigar o problema alvo de estudo. Explorou-se, num ambiente de simulação, soluções de deteção dos defeitos da rede, tendo sido desenvolvidos três sistemas distintos: sistema A, sistema B e sistema C. Sistema A que monitoriza o valor nominal da corrente elétrica em cada troço da rede elétrica, sistema B com a monitorização do valor da corrente elétrica em cada posto de transformação e sistema C que compara as correntes no inicio e final de cada troço da rede elétrica, verificando se há alguma discrepância entre ambas. Após a análise e simulação das soluções descreve-se o procedimento realizado para criar um protótipo de um sistema de monitorização. Começou-se por testar, individualmente, os sensores de corrente, circuito de condicionamento, microcontroladores e sistema Scada, usado para a visualização dos dados. Posteriormente, elaborou-se manuais de utilização de forma a auxiliar o sistema em trabalhos futuros que venham dar continuidade a este trabalho. Para validar a análise teórica e confirmar os resultados da simulação, testou-se experimentalmente o sistema de deteção C. Confirmou-se que o sistema de monitorização de defeitos é capaz de detetar e localizar a avaria presente na rede de energia elétrica.

Sistema de monitorização de defeitos na rede de energia elétrica de média tensão

Nesta dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica – Telecomunicações desenvolveu-se um sistema de monitorização de defeitos de uma rede de energia elétrica de média tensão, para melhorar a qualidade de serviço do fornecimento de energia elétrica. O sistema deteta e indica a localização da respetiva falha, que impede o funcionamento de uma parte da rede, também interliga todos os sensores instalados na rede a um ponto central que recebe toda a informação proveniente dos sensores, e ajuda na tomada de decisão. Neste trabalho de dissertação fez-se o estudo e descrição das redes de energia elétrica, realçando a topologia, o modo de operação e parâmetros de qualidade. Assinalou-se também os principais defeitos que podem ocorrer na rede de média tensão. Apresentou-se, ao nível comercial, soluções para mitigar o problema alvo de estudo. Explorou-se, num ambiente de simulação, soluções de deteção dos defeitos da rede, tendo sido desenvolvidos três sistemas distintos: sistema A, sistema B e sistema C. Sistema A que monitoriza o valor nominal da corrente elétrica em cada troço da rede elétrica, sistema B com a monitorização do valor da corrente elétrica em cada posto de transformação e sistema C que compara as correntes no inicio e final de cada troço da rede elétrica, verificando se há alguma discrepância entre ambas. Após a análise e simulação das soluções descreve-se o procedimento realizado para criar um protótipo de um sistema de monitorização. Começou-se por testar, individualmente, os sensores de corrente, circuito de condicionamento, microcontroladores e sistema Scada, usado para a visualização dos dados. Posteriormente, elaborou-se manuais de utilização de forma a auxiliar o sistema em trabalhos futuros que venham dar continuidade a este trabalho. Para validar a análise teórica e confirmar os resultados da simulação, testou-se experimentalmente o sistema de deteção C. Confirmou-se que o sistema de monitorização de defeitos é capaz de detetar e localizar a avaria presente na rede de energia elétrica.

Aferição do desempenho operacional de parques eólicos (Referência: D0708-047)

A verificação das Características Garantidas associadas aos equipamentos, em especial dos aerogeradores, incluídos no fornecimento de Parques Eólicos, reveste-se de particular importância devido, principalmente, ao grande volume de investimento em jogo, ao longo período necessário ao retorno do mesmo, à incerteza quanto à manutenção futura das actuais condições de remuneração da energia eléctrica produzida e ainda à falta de dados históricos sobre o período de vida útil esperado para os aerogeradores. Em face do exposto, é usual serem exigidas aos fornecedores, garantias do bom desempenho dos equipamentos, associadas a eventuais penalidades, quer para o período de garantia, quer para o restante período de vida útil, de modo a minimizar o risco associado ao investimento. No fornecimento de Parques Eólicos existem usualmente três tipos de garantias, nomeadamente, garantia de Curva de Potência dos aerogeradores, garantia de Disponibilidade dos equipamentos ou garantia de Produção de Energia. Estas poderão existir isoladamente ou em combinação, dependendo das condições contratuais acordadas entre o Adjudicatário e o Fornecedor. O grau de complexidade e/ou trabalho na implementação das mesmas é variável, não sendo possível afirmar qual delas é a mais conveniente para o Adjudicatário, nem qual a mais exacta em termos de resultados. Estas dúvidas surgem em consequência das dificuldades inerentes à recolha dos próprios dados e também da relativamente ampla margem de rearranjo dos resultados permitido pelas normas existentes, possibilitando a introdução de certo tipo de manipulações nos dados (rejeições e correlações), as quais podem afectar de forma considerável as incertezas dos resultados finais dos ensaios. Este trabalho, consistiu no desenvolvimento, execução, ensaio e implementação de uma ferramenta informática capaz de detectar de uma forma simples e expedita eventuais desvios à capacidade de produção esperada para os aerogeradores, em função do recurso verificado num dado período. Pretende ser uma ferramenta manuseável por qualquer operador de supervisão, com utilização para efeitos de reparações e correcção de defeitos, não constituindo contudo uma alternativa a outros processos abrangidos por normas, no caso de aplicação de penalidades. Para o seu funcionamento, são utilizados os dados mensais recolhidos pela torre meteorológica permanente instalada no parque e os dados de funcionamento dos aerogeradores, recolhidos pelo sistema SCADA. Estes são recolhidos remotamente sob a forma de tabelas e colocados numa directoria própria, na qual serão posteriormente lidos pela ferramenta.

Desenvolvimento de uma metodologia baseada em redes neuronais para o cálculo da energia produzida por aerogeradores

O uso da energia eólica para a produção de eletricidade apresenta na última década um crescimento apreciável. Monitorizar o desempenho dos aerogeradores torna-se um processo incontornável, quer por motivos financeiros, quer por questões operacionais. Os investimentos despendidos na construção de parques eólicos são muito consideráveis, pelo que é essencial a análise constante dos aspetos preponderantes no retorno do investimento. A maximização da energia produzida por cada aerogerador é o objetivo principal da monitorização dos parques eólicos. Os sistemas Supervisory Control and Data Acquisition (SCADAs) instalados nos parques eólicos permitem uma supervisão em tempo real relativamente ao estado e funcionamento dos aerogeradores, adquirindo uma elevada importância na avaliação dos rendimentos energéticos e anomalias de funcionamento, garantido desta forma melhorias de produtividade. O objetivo deste trabalho é estimar a energia produzida pelos aerogeradores quando ocorrem falhas de comunicação com o seu contador interno ou avaria do mesmo. A ocorrência destas situações não permite a monitorização da energia produzida durante esse período. Foram analisados dados operacionais dos aerogeradores relativos a um parque eólico localizado na zona Norte de Portugal, sendo usados os dados recolhidos pelo sistema SCADA sobre a forma de médias de 10 min referentes ao período de janeiro de 2011 a agosto 2011. O desempenho da rede neuronal depende da qualidade e quantidade do conjunto de dados usados para o treino da rede. Os dados usados devem representar de forma fiel o estado que se pretende para o equipamento. Para a obtenção do objetivo proposto foi fundamental a identificação das grandezas disponíveis a utilizar no método de cálculo da energia produzida. Os resultados obtidos com aplicação das redes neuronais no método de cálculo da energia produzida por aerogeradores demonstram que independentemente do período de indisponibilidade da informação referente à energia produzida é possível estimar o valor da mesma.

Avaliação do potencial eólico para geração de energia eléctrica

Trabalho Final de Mestrado para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica /Energia

Desenvolvimento de Aplicação para a Otimização de Processo Produtivo

Empreendimentos industriais requerem o acompanhamento completo e preciso de dados de máquinas em tempo real, integrando as atividades do chão de fábrica com a engenharia, suporte e negócios. É reconhecido que sistemas de monitorização são fundamentais para melhorar a qualidade do produto, reduzir os tempos e para a adaptação rápida às mudanças de produção. Os sensores de processos possuem custos altos, não são compactos e são de difícil implementação. Portanto, seria estratégico desenvolver sistemas de monitorização que usufruem ao máximo dos recursos já existentes nas máquinas e ferramentas e que não representem custos adicionais elevados e de difícil implementação. O uso de PLC nas indústrias é crescente. Estes mostram-se como ferramentas potenciais para atender a estas exigências. Os PLC possuem os recursos necessários para a aquisição de informações e controlo das máquinas, facilitando a interação com um sistema SCADA. O objetivo do presente trabalho é pesquisar soluções sobre sistemas de monitorização que possam substituir um sistema instalado antiquado e encontrar uma solução para o controlo de um processo de vazamento. Para tal, foram consideradas duas soluções: uma passaria por desenvolver um sistema de monitorização que controlasse o processo de vazamento, e outra que permitisse ser o PLC a fazer o controlo, adquirindo um HMI apenas para monitorização. Esta última solução revelou-se como a melhor, visto que um PLC tem mais durabilidade em relação a um PC, em termos de atualizações de hardware e software. Assim, foram criadas funções no PLC para fazer o controlo de vazamento e foi adquirido uma consola Beijer, e respetivo software de programação SCADA, para a criação do sistema de monitorização. Os resultados mostram que o PLC é capaz de executar o controlo, não sendo necessário investir em PC que são mais caros, bastando para isso adquirir sistemas SCADA simples e capazes.

Automatització d'una planta de preparació i distribució de pinsos

La finalitat del projecte és realitzar l’automatització dels sis processos d’una fàbrica de pinsos d’una cooperativa agrícola: entrada de matèries, mòlta, dosificació amb correcció, barreja, granulació i sortida de pinsos.Per controlar tots els processos es desenvolupa un PLC amb el corresponent programa d’autòmat; se seleccionen els diferents sensors i preactivadors necessaris que s’hauran d’incorporar per poder transformar la lògica rígida de contactors a una de flexible; se selecciona un sistema Scada per a la interfície d’usuari, i es dissenya la instal·lació elèctrica corresponent, per tal de poder implementar aquest automatisme en la línia de producció

Automatització d'una planta de processos químics

Resum L’any 1969 es van començar a comercialitzar els sistemes digitals programables coneguts com autòmats programables o PLC’s, utilitzats per controlar qualsevol tipus de procés industrial. Al llarg de tots aquests anys, aquests sistemes i tota la tecnologia en general han evolucionat molt, i només és qüestió de temps que la tecnologia que utilitzem avui en dia quedi obsoleta i substituïda per una de millors característiques i amb més avantatges. Aquest és el motiu de l’elaboració d’aquest treball, que com a objectiu pretén modernitzar un procés de fabricació d’una industria química que ha quedat molt limitat a causa de l’antiguitat de la instal•lació. Per dur a terme aquesta modernització, s’introdueixen sistemes de control amb majors prestacions, s’utilitzen xarxes de comunicacions per facilitar el muntatge elèctric de la instal•lació i un sistema de supervisió i adquisició de dades per poder obtenir un control més estricte del procés de fabricació i de tots els factors que intervenen. El funcionament del procés de fabricació és que a partir d’unes matèries primeres líquides emmagatzemades en dipòsits, es dosifiquin aquestes matèries en l’ordre i la quantitat desitjada dins un o diversos recipients per barrejar-les i aplicar els tractaments que siguin necessaris. Tot aquest procés està controlat per un autòmat programable, i disposa de diferents terminals operadors per poder interactuar amb el sistema. També té implementat un sistema SCADA en diversos ordinadors per aportar una visió general de la planta en temps real, un registre de dades dels paràmetres que es controlen i alhora serveix per enllaçar amb la xarxa d’ordinadors existent. Com annex d’aquest treball, es presenten els esquemes elèctrics i el programa de l’autòmat programable per veure totes les característiques elèctriques dels dispositius i el mètode de funcionament del procés. S’ha aconseguit donar un salt tecnològic i poder gaudir de tots els avantatges que ofereixen les noves tecnologies, que com a resultat s’ha optimitzat i millorat el procés de fabricació. De totes les conclusions, la més destacada és la d’haver dissenyat un sistema de control basat en una estructura descentralitzada molt flexible, que es pot expandir i adaptar fàcilment als possibles canvis.

Automatització d'una planta de processos químics

Resum L’any 1969 es van començar a comercialitzar els sistemes digitals programables coneguts com autòmats programables o PLC’s, utilitzats per controlar qualsevol tipus de procés industrial. Al llarg de tots aquests anys, aquests sistemes i tota la tecnologia en general han evolucionat molt, i només és qüestió de temps que la tecnologia que utilitzem avui en dia quedi obsoleta i substituïda per una de millors característiques i amb més avantatges. Aquest és el motiu de l’elaboració d’aquest treball, que com a objectiu pretén modernitzar un procés de fabricació d’una industria química que ha quedat molt limitat a causa de l’antiguitat de la instal•lació. Per dur a terme aquesta modernització, s’introdueixen sistemes de control amb majors prestacions, s’utilitzen xarxes de comunicacions per facilitar el muntatge elèctric de la instal•lació i un sistema de supervisió i adquisició de dades per poder obtenir un control més estricte del procés de fabricació i de tots els factors que intervenen. El funcionament del procés de fabricació és que a partir d’unes matèries primeres líquides emmagatzemades en dipòsits, es dosifiquin aquestes matèries en l’ordre i la quantitat desitjada dins un o diversos recipients per barrejar-les i aplicar els tractaments que siguin necessaris. Tot aquest procés està controlat per un autòmat programable, i disposa de diferents terminals operadors per poder interactuar amb el sistema. També té implementat un sistema SCADA en diversos ordinadors per aportar una visió general de la planta en temps real, un registre de dades dels paràmetres que es controlen i alhora serveix per enllaçar amb la xarxa d’ordinadors existent. Com annex d’aquest treball, es presenten els esquemes elèctrics i el programa de l’autòmat programable per veure totes les característiques elèctriques dels dispositius i el mètode de funcionament del procés. S’ha aconseguit donar un salt tecnològic i poder gaudir de tots els avantatges que ofereixen les noves tecnologies, que com a resultat s’ha optimitzat i millorat el procés de fabricació. De totes les conclusions, la més destacada és la d’haver dissenyat un sistema de control basat en una estructura descentralitzada molt flexible, que es pot expandir i adaptar fàcilment als possibles canvis.

Automatització d'una planta de preparació i distribució de pinsos

La finalitat del projecte és realitzar l’automatització dels sis processos d’una fàbrica de pinsos d’una cooperativa agrícola: entrada de matèries, mòlta, dosificació amb correcció, barreja, granulació i sortida de pinsos. Per controlar tots els processos es desenvolupa un PLC amb el corresponent programa d’autòmat; se seleccionen els diferents sensors i preactivadors necessaris que s’hauran d’incorporar per poder transformar la lògica rígida de contactors a una de flexible; se selecciona un sistema Scada per a la interfície d’usuari, i es dissenya la instal·lació elèctrica corresponent, per tal de poder implementar aquest automatisme en la línia de producció

Uma arquitetura para sistemas supervisórios industriais e sua aplicação em processos de elevação artificial de petróleo

The using of supervision systems has become more and more essential in accessing, managing and obtaining data of industrial processes, because of constant and frequent developments in industrial automation. These supervisory systems (SCADA) have been widely used in many industrial environments to store process data and to control the processes in accordance with some adopted strategy. The SCADA s control hardware is the set of equipments that execute this work. The SCADA s supervision software accesses process data through the control hardware and shows them to the users. Currently, many industrial systems adopt supervision softwares developed by the same manufacturer of the control hardware. Usually, these softwares cannot be used with other equipments made by distinct manufacturers. This work proposes an approach for developing supervisory systems able to access process information through different control hardwares. An architecture for supervisory systems is first defined, in order to guarantee efficiency in communication and data exchange. Then, the architecture is applied in a supervisory system to monitor oil wells that use distinct control hardwares. The implementation was modeled and verified by using the formal method of the Petri networks. Finally, experimental results are presented to demonstrate the applicability of the proposed solution