As Interfaces Modbus funcionam como remotas de I/O distribuído e podem ser aplicadas nas mais diversas áreas da automação industrial, como monitoramento remoto de variáveis de processo, redes distribuídas de automação e controle, ligar e desligar um motor remotamente, etc.

As Interfaces Modbus são uma família de módulos de entradas e saídas analógicas e digitais que comunicam pelo protocolo Modbus.

  • Protocolo de comunicação: Modbus RTU
  • Modbus mestre e escravo
  • Seleção de endereço por DIP switch
  • Alimentação: 10 a 30 VCC
  • Consumo máximo de 200 mA

A família de interfaces Modbus da Alfacomp foi especialmente desenvolvida para compor sistemas de alto desempenho e baixo custo. As interfaces funcionam como remotas de I/O distribuído e, portanto, podem ser aplicadas nas mais diversas áreas da automação industrial, como monitoramento remoto de variáveis de processo e controles, ligar e desligar um motor remotamente, etc.

As IMs da Alfacomp estão disponíveis em seis diferentes configurações, cada uma com caraterísticas específicas para sua aplicação. Todos modelos possuem interface serial RS485 para conexão com outros dispositivos como Rádio Modem e Modem GPRS. O protocolo de comunicação disponível nas interfaces é o Modbus RTU, com possibilidade de operar como mestre ou escravo da rede.

Modelos e configurações das interfaces Modbus

IM4000 04 entradas analógicas 0 a 20 ou 4 a 20mA
IM0400 04 saídas analógicas 4 a 20mA
IM0080 08 entradas digitais
IM0008 08 saídas digitais
IM2020 02 entradas analógicas 0 a 20 ou 4 a 20mA + 02 entradas digitais
IM0202 02 saídas analógicas 4 a 20mA + 02 saídas digitais

Especificações técnicas das interfaces Modbus

  • Tensão de Alimentação: 10 a 30 VCC
  • Consumo máximo: 200mA
  • Proteção: Supressor de transientes e fusíveis rearmáveis
  • Protocolo: MODBUS RTU — mestre e escravo (IM0400, IM0008 e IM0202) escravo (IM4000, IM0080 e IM2020)
  • Velocidade serial: 1200, 9600, 57600 e 115200 bps
  • Entradas Analógicas: 0 a 20 ou 4 a 20mA, impedância de 220ohms
  • Saídas Analógicas: 4 a 20mA
  • Resolução das entradas analógicas: 12bits
  • Resolução das saídas analógicas: 10 bits
  • Entradas Digitais: tipo PNP em 12 ou 24V
  • Saídas Digitais: tipo PNP 12 ou 24Vcc/0,5A máx
  • Temperatura de operação: 0° a +60°C
  • Dimensões (AxLxP): 95 x 23 x 130mm

Interface Modbus com 4 entradas analógicas – IM4000

 

Interface Modbus com 4 saídas analógicas – IM0400

Interface Modbus com 4 saídas analógicas – IM0400

Interface Modbus com 8 entradas digitais – IM0080

Interface Modbus com 8 entradas digitais – IM0080

Interface Modbus com 8 saídas digitais – IM0008

Interface Modbus com 8 saídas digitais – IM0008

Interface Modbus com 2 entradas analógicas e 2 entradas digitais – IM2020

Protocolo MODBUS

Interface Modbus com 2 saídas analógicas e 2 saídas digitais – IM0202

Interface Modbus com 2 saídas analógicas e 2 saídas digitais – IM0202

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Protocolo Modbus

Modbus é um Protocolo de comunicação de dados utilizado em sistemas de automação industrial. Criado originalmente no final da década de 1970, mais especificamente em 1979, pela fabricante de equipamentos Modicon. É um dos mais antigos e até hoje mais utilizados protocolos em redes de Controladores lógicos programáveis (CLP) para aquisição de sinais (0 ou 1) de instrumentos e comandar atuadores. A Schneider Electric (atual controladora da Modicon) transferiu os direitos do protocolo para a Modbus Organization (Organização Modbus) em 2004 e a utilização é livre de taxas de licenciamento. Por esta razão, e também por se adequar facilmente a diversos meios físicos, é utilizado em milhares de equipamentos existentes e é uma das soluções de rede mais baratas a serem utilizadas em Automação Industrial.

Características técnicas do Modbus

O Modbus equivale a uma camada de aplicação e pode utilizar o RS232RS485 ou Ethernet como meios físicos – equivalentes camada de enlace (ou link) e camada física do modelo. O protocolo possui comandos para envio de dados discretos (entradas e saídas digitais) ou numéricos (entradas e saídas analógicas).

Modelo de comunicação

O protocolo Modbus define que o modelo de comunicação é do tipo mestre-escravo (ou cliente-servidor). Assim, um escravo não deve iniciar nenhum tipo de comunicação no meio físico enquanto não tiver sido requisitado pelo mestre. Por exemplo, a estação mestre (geralmente um PLC) envia mensagens solicitando dos escravos que enviem os dados lidos pela instrumentação ou envia sinais a serem escritos nas saídas, para o controle dos atuadores ou nos registradores. A imagem abaixo mostra um exemplo de rede Modbus com um mestre (CLP) e três escravos (módulos de entradas e saídas, ou simplesmente E/S). Em cada ciclo de comunicação, o CLP lê e escreve valores em cada um dos escravos.

Colisões de comunicação

É possível haver colisões durante o acesso ao meio compartilhado, e o protocolo não é específico em como solucioná-las. Como ilustração de um problema possível, suponha que, em uma dada aplicação do protocolo Modbus sobre um barramento RS485, o mestre requisita seus escravos em sequência. Suponha também que o mestre, após um tempo específico, passa a requisitar o escravo seguinte, tendo recebido ou não uma resposta do escravo anterior. Nesse caso, se o primeiro escravo demora mais tempo para responder do que o tempo que o mestre espera, pode acontecer de o primeiro escravo responder bem no período em que o mestre resolveu fazer a requisição ao escravo seguinte, ou no período em que o segundo escravo já tinha iniciado sua resposta, havendo colisão no meio. Não há nada especificado no protocolo para resolver esse tipo de problema. Cabe à aplicação implementar corretamente o acesso ao meio, os parâmetros de time-out etc.

Frames de comunicação

A comunicação em Modbus obedece a um frame que contém o endereço do escravo, o comando a ser executado, uma quantidade variável de dados complementares e uma verificação de consistência de dados (CRC).

Exemplo-1: Se o PLC precisa ler as 10 primeiras entradas analógicas (do endereço 0000 ao 0009) no módulo 2. Para isso é preciso utilizar o comando de leitura de múltiplos registros analógicos (comando 3). O frame de comunicação utilizado é mostrado abaixo (os endereços são mostrados em sistema hexadecimal):

A resposta do escravo seria um frame semelhante composto das seguintes partes: O endereço do escravo, o número do comando, os dez valores solicitados e um verificador de erros (CRC). Em caso de erros de resposta (por exemplo um dos endereços solicitados não existe) o escravo responde com um código de erro.

Uma pequena recordação: Para se entender este frame de resposta, antes precisamos saber corretamente o que é um byte. Cada palavra tem as seguintes formas, – bit, – nible, – byte e – word. Segue abaixo uma tabela representação de cada formato.

A resposta para a pergunta acima seria a seguinte:

O primeiro byte (02) é o endereço do Escravo; O segundo byte (03) é a função utilizada para leitura, sendo essa um Holding Register; O terceiro byte é a quantidade de endereços que o Escravo está enviando ao Mestre, sendo que a cada 2 bytes se forma uma Word que significa uma palavra de 16 bit, por isso este frame tem 14 (hexadecimal) = 20 bytes que é = 10 word ou 10 palavras de 16 bits que tem seu range mínimo de -32768 até 32767. Com isso entendemos que o Escravo respondeu 10 endereços ao Mestre e todos com o valor zero.

Comandos Modbus

A tabela a seguir apresenta os principais comando (funções) do protocolo Modbus.

Modbus RTU

O termo RTU, do inglês Remote Terminal Unit, refere-se ao modo de transmissão onde endereços e valores são representados em formato binário. Neste modo para cada byte transmitido são codificados dois caracteres. Números inteiros variando entre -32768 e 32767 podem ser representados por 2 bytes. O mesmo número precisaria de quatro caracteres ASCII para ser representado (em hexadecimal). O tamanho da palavra no modo RTU é de 8 bits.

Modbus ASCII

Os dados são dados codificados e transmitidos através de caracteres ASCII – cada byte é transmitido através de dois caracteres. Apesar de gerar mensagens legíveis por pessoas este modo consome mais recursos da rede. Por exemplo, para transmitir o byte 0x5B este deverá ser codificado em dois caracteres ASCII: 0x35 (“5”) e 0x42 (“B”). O tamanho da palavra no modo ASCII é de 7 bits. Somente são permitidos caracteres contidos nos intervalos:

  • 0-9
  • A-F

O intervalo entre duas mensagens deve ser de 3,5 caracteres.

Modbus TCP

Aqui os dados são encapsulados em formato binário em frames TCP para a utilização do meio físico Ethernet (IEEE 802.3). Quando o Modbus/TCP é utilizado, o mecanismo de controle de acesso é o CSMA-CD (Próprio da rede Ethernet) e as estações utilizam o modelo cliente-servidor.

Retrocompatibilidade e Conversores

Suponha que um PLC precisa trocar dados usando o protocolo Modbus-TCP com dispositivos antigos, que não suportam esse protocolo, e estão conectados em um barramento RS-485. Nesse caso, existem no mercado conversores Modbus-TCP<->Modbus Serial RS-232/485. Esses dispositivos diferem de um conversor puramente físico, que somente converteria os sinais elétricos de um protocolo físico para outro. Eles, em vez disso, implementam os protocolos TCP e IP, além de implementar também o protocolo Modbus.

Isso é necessário, pois é preciso haver uma conexão TCP entre o conversor e o CLP, já que essa conexão não pode existir diretamente com os equipamentos antigos. O conversor precisa, portanto, implementar o protocolo TCP e aceitar conexões através de sockets etc. Caso contrário, a comunicação não seria possível.

Além disso, o conversor precisará tirar os dados Modbus – que estão dentro do pacote IP, que por sua vez está dentro do quadro Ethernet – para enviar ao escravo correto no barramento RS-485.

Há também conversores com várias saídas seriais. Nesse caso, é possível separar os escravos em vários barramentos distintos, cada um em uma porta. No primeiro barramento, podem ser colocados os escravos cujos endereços vão de 1 ao 10; no segundo, de 11 a 20, e por aí em diante – isso é só um exemplo.

Nessa configuração, o conversor precisaria ler o pacote Modbus, interpretá-lo ao ponto de saber qual é o endereço do escravo de destino, para então enviá-lo à porta de saída correta.

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O CLP Haiwell apresenta versatilidade e alto desempenho para as mais diversas aplicações industriais como injeção de plástico, empacotamento, tecelagem, fabricação de medicamentos assim como para aplicações em processos médico-hospitalares, meio-ambiente, saneamento, serviços municipais, gráficas, construção civil, automação predial, sistemas de condicionamento de ar, máquinas CNC, e outros campos do controle e automação.

O CLP Haiwell tem sua capacidade expandida através de diversas interfaces que ampliam suas entradas digitais, saídas digitais, entradas analógicas, saídas analógicas, entradas de contagem rápida, saídas digitais de pulso de alta velocidade e portas de comunicação.

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Haiwell – O CLP com melhor custo-benefício do mercado

Diferenciais do CLP Haiwell

  • Suporte técnico Alfacomp
  • Ferramenta gratuita de programação com capacidade de simulação do programa sem necessidade de conectar ao CLP
  • Processador ARM de alto desempenho e relógio de tempo real
  • Portas RS232 e RS485 nativas com MODBUS mestre e escravo
  • Porta Ethernet opcional com MODBUS TCP
  • Bornes de conexão removíveis para facilidade de manutenção
  • Entradas e saídas digitais rápidas (200 KHz)

 

Conheça o CLP Haiwell seguindo este passo a passo

Características gerais

Ethernet

O CLP mestre e os módulos remotos suportam comunicação Ethernet e até 5 portas RS232 ou RS485 comunicando simultaneamente. Pela rede é possível comunicar, programar, monitorar e trocar dados com os CLPs. A porta Ethernet pode ser utilizada para intercomunicar CLPs, IHMs e computadores.

Atualização do firmware

Através deste recurso é possível alterar e atualizar o firmware dos CLPs. Desta forma, recursos novos podem ser adicionados a equipamentos anteriores na medida que forem desenvolvidos pela fabricante.

Poderosos recursos de comunicação

Os CLPs possuem duas portas seriais nativas, uma RS232 e uma RS485, que podem ser expandidas para até 5 portas. Cada porta pode ser utilizada tanto como mestre quanto como escravo na comunicação. A comunicação em rede pode ser 1:N, N:1 e N:N e uma grande variedade de interfaces IHM de mercado são suportadas, assim como inversores, medidores e periféricos diversos.

Suporte a múltiplos protocolos de comunicação

Os CLPs possuem instalados de forma nativa os protocolos de comunicação MODBUS RTU e ASCII, Free Communication Protocol e o Haiwellbus High-Speed Communication Protocol of Xiamen Haiwell Technology Co., Ltd. A composição de arquiteturas sofisticadas e complexas são facilitadas pois basta uma única instrução para estabelecer um modo de comunicação. Desta forma, problemas como conflitos de comunicação, colisões e problemas de handshaking são minimizados e até eliminados, sendo possível a coexistência simultânea de diversos protocolos diferentes.

Função de contagem de pulsos em alta velocidade

Os CLPs suportam até 8 canais duplex de alta velocidade (200 kHz) de contagem de pulsos. São possíveis 7 modos de funcionamento com as entradas de contagem rápida (pulso / direção 1 oitava, pulso / direção 2 oitavas, pulso direto / reverso 1 oitava, pulso direta / reverso 2 oitavas, fases A / B 1 oitava, fases A / B 2 oitavas, fases A / B 4 oitavas), e três tipos de comparação (comparação de uma etapa, comparação absoluta e comparação relativa), e ainda é possível a comparação de 8 valores fixos com função de self-learning.

Medição de frequência de pulsos de alta velocidade

São possíveis até 16 canais de 200 kHz de alta velocidade para a medição de frequência.

Saída de pulsos de alta velocidade

São possíveis até 8 canais duplex de pulsos de saída em 200 kHz. Desta forma, até 8 motores de passos podem ser controlados. Os CLPs possuem funções que permitem controlar aceleração e desaceleração, envelopes de múltiplos segmentos, um sinal de saída de sincronismo facilita a sincronização precisa dos motores. Usadas de forma independente, estão disponíveis até 16 saídas rápidas para funções de PWM, podendo controlar até 16 motores de passo ou servos.

Função de controle de movimentação

Os CLPs Haiwell suportam até 8 canais de 200 kHz para controle de movimentação que permitem interpolação linear, interpolação circular, pulso de saída de referência, endereço absoluto, endereço relativo, compensação de folga, retorno ao ponto de partida e definição de ponto de partida.

Função de controle PID

Até 32 malhas de controle PID são suportadas pelos CLPs Haiwell. Estão disponíveis a auto sintonia, o controle de temperatura por lógica Fuzzy, o controle de temperatura por curva TTC, o controle de válvulas e de outros dispositivos industrias.

Captura de bordas e interrupções

Os CLPs suportam até 8 canais para detecção de bodas de subida e descida de sinais para funções de interrupção. Todas entradas permitem a aplicação de filtros para a correta detecção dos sinais. Estão disponíveis 52 níveis de interrupção em tempo real.

Funções de processamento analógico de alto desempenho

Os registros AI das entradas analógicas podem ser acessados diretamente e estão disponíveis funções para conversão de unidades de engenharia, ajuste de frequência de amostragem e correção de zero. Os registros AQ das saídas analógicas podem ser convertidos para unidades de engenharia e podem ser configurados para manter seus valores.

Proteção por senha

Existem três níveis de senhas para garantir a proteção dos CLPs e do trabalho desenvolvido em sua programação: senha de proteção de programas, senha de proteção de blocos, senha de acesso ao hardware.

Características diversas

Além das características já citadas, os CLPs Haiwell também possuem função de autodiagnóstico, função de proteção contra falha de energia, relógio de tempo real, operações matemáticas em ponto flutuante, etc.

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Notícias recentes dão conta de que a China habilitou produtores brasileiros para a exportação deste e de outros produtos lácteos. Por conta disso e de outros fatores a produção de leite em pó está em ascensão no panorama brasileiro.

Neste artigo falamos sobre as técnicas de fabricação do leite em pó e apresentamos o trabalho do Luiz Carlos Ferreira, diretor na Start Automação de Goiás, na automação de um processo na cidade de Rio Maria – PA.

O processo foi inteiramente automatizado com CLPs Haiwell e Software Supervisório Industrial Haiwell Cloud SCADA.

Técnicas de produção do leite em pó

O leite em pó é obtido pela desidratação do leite por meio de um dos seguintes processos:

Processo roller-dry: nesse procedimento, o leite é derramado entre dois cilindros rodando em sentidos invertidos e aquecido a temperatura de 130-150 °C, na qual, em poucos segundos, evapora-se a água e a substância seca fica depositada no fundo da câmara. O produto final apresenta uma alteração da proteína e o pó resultante assume uma coloração amarelada e um sabor de cozido.

Processo spray-dry: este procedimento é baseado na atomização do leite pasteurizado e homogeneizado e borrifado em aspersores de pequeno calibre que formam pequeníssimas gotas que passam em uma câmara onde uma corrente de ar aquecido a 150 °C evapora a umidade presente, formando o pó.

Processo de produção de leite em pó pela evaporação e desidratação por atomização (Spray-Dry)

Se trata de um processo amplamente consolidado e garantido por gigantes como a Tetra Pak para a produção de leite em pó.

Passos principais do processo

  • Recebimento e estocagem do leite crú;
  • Pasteurização – feita a 75°C;
  • Remoção da gordura – por meio da centrifugação;
  • Homogeinização – serve para ajustar o nível proteico;
  • Evaporação – o processo inicia com o pré-aquecimento do leite em etapas (para não alterar a qualidade organolética do produto) até a temperatura de 90° C, por meio de aquecedores a vapor. O passo seguinte do processo se dá no concentrador, dotado de um possante ventilador. A evaporação/concentração acontece primeiramente por compressão mecânica, e em um segundo momento por compressão térmica. O leite passa então em um sistema de tubos, fluindo de cima para baixo e formando um filme líquido, enquanto externamente flui vapor como fluido de aquecimento. Durante a passagem do leite, acontece a evaporação de parte da água até que a concentração esteja em torno de 40 a 43%;
  • Spray dryer. – É o componente principal do processo que leva a transformação do produto do estado líquido ao estado sólido por meio da aspersão (borrifamento) do líquido no ar aquecido.


Nessa fase do processo encontramos os filtros absolutos e as câmaras brancas. O produto já concentrado na etapa anterior é bombeado com alta pressão e entra nas câmaras de desidratação por meio dos aspersores. O ar tratado e filtrado é insuflado na câmara de desidratação por meio de aquecedores na temperatura de até 230 °C. O fluxo de ar quente encontra o leite concentrado e atomizado, transformando o mesmo em pó.

O leite em pó termina na parte baixa da torre, de onde é transportado por um leito vibratório para fora da câmara e misturado às partículas finas recuperadas no filtro do ar aquecido que sai da câmara. O transportador vibratório impede a aglutinação de partículas e provê o resfriamento do produto.

Sistema de automação

O sistema de automação, que permite a fábrica operar 24 horas por dia e 7 dias por semana, está sendo implantado pela Start Automação de Goiás e é composto por dois conjuntos de CLPs.

Conjunto 1 de CLPs Haiwell

  • T48S0R-e: CLP série T, 28ED, 20SD, RS232, RS485, Ethernet, MODBUS RTU/ASCII/TCP, 24V, Relé
  • H16DOR: Módulo de expansão digital, 16SD, RS485, 24V, Relé
  • H08RC: Módulo de expansão analógica, 08EA p/ Termo resitência, 16bits, RS485, 24V
  • S08AI: Módulo de expansão analógica, 08EA, 12bits, RS485, 24V
  • S08AO: Módulo de expansão analógica, 08SA, 12bits, RS485, 24V

Conjunto 2 de CLPs Haiwell

  • T48S0R-e: CLP série T, 28ED, 20SD, RS232, RS485, Ethernet, MODBUS RTU/ASCII/TCP, 24V, Relé
  • H24XDR: Módulo de expansão digital, 12ED, 12SD, RS485, 24V, RELÉ
  • 2 x H08RC: Módulo de expansão analógica, 08EA p/ Termo resitência, 16bits, RS485, 24V
  • S08AI: Módulo de expansão analógica, 08EA, 12bits, RS485, 24V
  • S08AO: Módulo de expansão analógica, 08SA, 12bits, RS485, 24V

Software supervisório Haiwell Cloud SCADA

Painéis de automação

Benefícios da automação

  • Controle completo do percentual de umidade, da estrutura das partículas, do tamanho e distribuição das partículas, da solubilidade, da dispersabilidade, reidratação e da retenção de nutrientes, aromas e sabores.
  • A automação permite a redução de custos operacionais, aumenta a eficiência energética dos componentes do processo, e garante a evaporação rápida e contínua, a desidratação e resfriamento, e a facilidade de operação.
  • Versatilidade: Plantas customizáveis para uma diversidade de aplicações, assegurando total conformidade com as necessidades da fábrica.
  • Vida útil estendida da linha de produção: Alta qualidade, confiabilidade, PCP eficiente e engenharia especializada ampliam a vida útil e o máximo desempenho da linha.
  • Rastreabilidade: O processo automatizado permite o controle e rastreabilidade do início ao fim do processo, atendendo as demandas de conformidade das agências reguladoras da produção de alimentos.
  • Capacidade de fabricar o produto de acordo com receitas customizadas.
  • Capacidade de produzir diferentes produtos na mesma linha de produção.
  • Ampla customização do produto final;
  • Por fim, a automação permite a minimização dos tempos de parada, reduzindo custos e maximizando resultados.

Leia também

 

Fonte – Automazione Industriale No. 260 – https://www.automazioneindustriale.com/

Os COBOTS – Robôs Colaborativos – estão cada dia mais presentes no processo produtivo. Encontramos os principais fabricantes do setor para entender essa novidade e suas consequências no ambiente de trabalho.

Na Itália, já existe um robô para cada 62,5 operários. Trata-se de um número significativo, sobretudo se comparado aos 150 robôs por operário na Espanha e aos 127 por operário na França. Esses números, contudo, podem sugerir para um risco de saturação de mercado.

Alessio Cocchi

Alessio Cocchi

Um risco que, segundo Alessio Cocchi, Gerente de Vendas na Universal Robots da Itália, neste momento não existe: “Devemos fazer uma distinção entre os robôs industriais, que representam hoje a maioria dos robôs operando no parque industrial, e os robôs colaborativos. Para esses últimos, conforme pesquisas recentes, a taxa de crescimento será exponencial. Sendo coerente com os números apurados, também o número de robôs industriais continuará a crescer no parque industrial, mas a taxas inferiores em comparação aos colaborativos.”

Uma visão também otimista é aquela de Ákos Dömötör, CEO

Ákos Dömötör

Ákos Dömötör

da OptoForce: “Existe ainda amplo espaço para o crescimento desse mercado. O crescimento do número de robôs colaborativos tem sido grande, na faixa de 5 a 10% ao ano, se comparado com o crescimento do mercado de robôs industriais, graças à flexibilidade de aplicações colaborativas: a demanda de novos robôs colaborativos é crescente, mas depende também do setor industrial. A ampla adoção dos cobots é devida a diversos fatores, desde a simplicidade de programação até a flexibilidade e inteligência que facilita a operação nas empresas. Em ambientes estruturados e organizados, os cobots possuem alto grau de sinergia no trabalho com os seres humanos, e não há dúvidas que a tendência de crescimento se manterá constante no futuro”.

Kenneth Bruun Henriksen

Kenneth Bruun Henriksen

É um sucesso de mercado, como confirma Kenneth Bruun Henriksen, Gerente de vendas para a Europa da On Robot, baseado no fato de que as aplicações colaborativas “continuarão a guiar o crescimento do setor, graças também ao seu curto período de amortização. As aplicações colaborativas são o instrumento de automação ideal para os fabricantes dispostos a superar a concorrência. Os motivos para sua utilização são a implementação flexível, a facilidade de gestão, a alta segurança e a programação fácil, que reduz custos”.

Thomas Visti

Thomas Visti

Thomas Visti, CEO da Mir, ressalta por outro lado, as peculiaridades do mercado italiano: “Apesar de boa parte da produção industrial atualmentej á se encontrar  automatizada, existem ainda muitas atividades que podem ser automatizadas nos processos internos. Valendo-se de cobots móveis, como são os produtos da Mir, a movimentação de materiais e insumos dentro da área de produção e entre a produção e área de armazenamento são apenas alguns exemplos de aplicações para a automação utilizando robôs”.

A logística operada por COBOTS

Alessandro Redavide

Alessandro Redavide

A observação dos indicadores na área de serviço como logística revela que o número de robôs em 2016 aumentou 30% em relação ao ano anterior. Números que, como lembra Alessandro Redavide, Gerente de Marketing & Comunicação da Yaskawa, são relacionados ao fato de que “as solicitações personalizadas tiveram efeito significativo sobre a logística, que atende pedidos cada dia mais variados. Por consequência, assistimos uma evolução dentro da ótica da indústria 4.0 nesse setor, que adota e continuará adotando soluções como a utilização de robôs e automação para garantir e melhorar o desempenho em tarefas repetitivas e na movimentação de cargas”. Também por essa razão, ressalta Visti da Mir, “pensamos que os robôs móveis autônomos, ou AMR (Autonomous Mobile Robot), são o futuro desse setor. Por muito tempo se observou que a única opção para o transporte automatizado vinha sendo a utilização de AGV (Automated Guided Vehicles), robôs que se movimentam por longos percursos fixos e conduzidos por cabos ou sensores, sem a possibilidade de contornar obstáculos. Isso resultou em baixa flexibilidade e funcionalidade e, não raro, também em alto custo, para não mencionar as paradas de produção devido à manutenção de cabos e sensores. Os AMR, por outro lado, graças à capacidade de moverem-se livremente em ambientes dinâmicos, baseando-se apenas nos mapas registrados em suas memórias, representam uma revolução nesse setor. Apesar de possuírem softwares mais avançados que os tradicionais AGV, o custo de introdução e setup é muito inferior, considerando que não é necessário instalar guias físicos no ambiente no qual o robô opera. Utilizando uma interface simples, fácil de operar mesmo por quem não possui experiência em programação, o operador pode efetuar outras tarefas enquanto o robô irá calcular trajetos alternativos e mais otimizados evitando obstáculos imprevistos em seu percurso”.

Revolução do trabalho

Como toda revolução, também a maciça utilização de robôs colaborativos terá efeito sobre o mercado de trabalho e sobre o índice de ocupação. E não faltam preocupações sobre os possíveis efeitos negativos no número de postos de trabalho. Esse é um temor não compartilhado pelas equipes da Universal Robots: “Aquilo que estamos verificando, e que diversas pesquisas internacionais confirmam, é que o uso de robôs colaborativos não conduz à redução de postos de trabalho, mas à uma valorização em duas possíveis direções. De um lado, os operários podem ser aliviados das tarefas mais pesadas, rotineiras ou entediantes, para dedicarem-se a funções diversas e mais criativas. De outro lado, o trabalho colaborativo permite a aquisição de habilidades por parte daqueles que operam equipamentos inteligentes, como são os cobots da UR. Isso tem um efeito específico: restitui ao operador o controle sobre o processo e enriquece o perfil do mesmo”.
Essa opinião é compartilhada por Dömötör da OptoForce: “os robôs colaborativos não são vistos como uma ameaça de substituir o trabalhador, mas como um instrumento que permite mantê-lo. Graças à utilização de cobots, que realizam as tarefas tediosas e repetitivas e são extremamente flexíveis em sua programação, as pessoas podem aumentar sua eficiência e trabalhar de modo proativo e estimulante. O emprego de cobots permite às empresas manter constante a produção em qualquer situação, mesmo quando acontecem solicitações não planejadas de aumento de produção, sem aumentar gastos com a alocação de recursos extras que encarecem os custos de produção”.
Adicionalmente, Visti da Mir ressalta os aspectos positivos dessa revolução, capaz de realmente valorizar as competências das pessoas: “Nossos robôs, assim como muitos outros robôs colaborativos em geral, têm um efeito positivo no trabalho, na medida em que não são concebidos para substituir as pessoas, mas para liberá-las de tarefas duras e pouco nobres. Colocando lado a lado robôs autônomos e pessoas, significa obter o melhor de dois mundos: de um lado a precisão dos incansáveis robôs, de outro a inteligência, a destreza e a adaptabilidade dos humanos, que podem ser aproveitados em atividades de mais alto valor”.

Nicola Giordani

Nicola Giordani

Nicola Giordani, Executivo de vendas de Robôs da Fanuc na Itália, compartilha da opinião dos colegas, acrescentando que “a mudança pode criar resistência, sobretudo naqueles menos flexíveis e menos abertos à inovação, mas não por isso será rejeitada. Os robôs, sem dúvida, representam uma vantagem competitiva para a produtividade das empresas e, sobretudo no caso da robótica colaborativa, uma oportunidade para empregar as pessoas em tarefas variadas e mais qualificadoras. Não acreditamos que a difusão dos robôs levará a um colapso da ocupação na indústria; pelo contrário, prevemos que os trabalhadores que se ocupam hoje de tarefas repetitivas e pouco gratificantes poderão ser reconduzidos a atividades de supervisão ou dedicarem-se a atividades ainda difíceis de automatizar. É evidente que, com o aumento da complexidade dos processos produtivos, se ampliará a busca por profissionais capacitados em competências específicas no âmbito da programação e na análise de Big Data e de Inteligência de Negócios (BI). Trata-se de repensar as competências buscando adaptar-se às novas oportunidades e, claro, para tanto é necessário estar aberto à mudança. Acreditamos na necessidade de investir não apenas em tecnologia, mas também na formação de pessoas, pois uma fábrica super tecnológica não poderá existir sem pessoas qualificadas e capazes de manter a operação com altos índices de produtividade”.

Prontos para gerenciar a transição?

Ainda que todos os entrevistados ressaltem a necessidade de estar aberto à inovação e ser flexível, não podemos esquecer que essa predisposição representa apenas o primeiro passo para a transformação dos trabalhadores, aos quais devem ser apresentados planos de crescimento profissional.

Oscar Ferrato

Oscar Ferrato

Nessa linha, pensa Oscar Ferrato, Gerente de Produtos de Collaborative Robots para a Itália na Abb: “A robótica, e a automação em geral, seguem uma tendência de crescimento, seja em termos de volume seja em termos de inovação; a robótica colaborativa demanda profissionais capazes de intervir durante a produção para efetuar todas as operações de otimização e ajustes do processo, de modo a reprogramar de forma simples e rápida as tarefas dos robôs para atender as necessidades da produção.  Isso demanda primeiramente requalificar os trabalhadores com formação específica nas novas modalidades de trabalho. Em um contexto mais amplo, onde a tecnologia introduz rapidamente novas práticas de operação, é necessária a preparação antecipada dos trabalhadores do amanhã, prevendo o crescimento do mercado de trabalho no qual a automação e a robótica são as bases da formação profissional”.

Marco Filippis

Marco Filippis

Nesse contexto, reforça Marco Filippis, Gerente de Produtos Robôs para a South Emea da Mitsubishi Electric, “é fundamental gerir a fase de transição, que está conduzindo à robotização massiva dentro da perspectiva dos novos aplicativos. A atenção foca, então, não somente nos aspectos tecnológicos ligados ao conceito de Manufatura Inteligente, mas também naquelas empresas dedicadas ao treinamento e formação de mão de obra. Nessas últimas, o emprego de recursos advindos de subsídios na forma de redução de impostos sobre atividades de treinamento e formação de pessoas não apenas sinaliza claramente esse aspecto fundamental, mas coloca as pessoas como imprescindíveis no processo revolucionário de indústria 4.0”. Sobre o que foi dito, Bruun Henriksen, da On Robot, comenta que “muitas empresas têm dificuldade para encontrar novos colaboradores já qualificados, por isso é importante formar e atualizar o capital humano existente na empresa. Através da formação e atualização se capacita os funcionários atuais para que compreendam que os cobots ali estão para os liberarem de tarefas repetitivas”.

Alberto Pellero

Alberto Pellero

Alberto Pellero, Gerente de Estratégia e Marketing da Kuka Roboter na Itália, convida a voltar um passo na análise:” é preciso saber identificar as competências necessárias nos profissionais que se busca. Lembramos que os cursos de Mecatrônica nas escolas técnicas são amplamente disponíveis atualmente, e que os jovens normalmente possuem uma boa formação de base para serem empregados, seja nas empresas que desenvolvem os sistemas de automação seja nas no cliente final. É fundamental o investimento do estado em instrumentos didáticos de robótica de nível profissional que viabilizem a montagem de laboratórios que repliquem o ambiente industrial real para que os estudantes tenham uma formação atualizada e sólida”. A formação, de fato, não se limita aos trabalhadores existente, mas constitui um caminho bem mais longo que começa na escola. Esta é uma premissa da qual está convencido Redavide da Yaskawa: “É necessário promover o contato direto entre as empresas e os estudantes, para aproximar esses últimos do mundo da robótica real, com cursos bem estruturados e com visitas às empresas, para enriquecer a formação teórica com a experiência prática dos profissionais da industrial. Uma vantagem importante da qualificação dos funcionários, promovendo a capacitação via treinamentos internos na empresa, significa encarar o futuro, valorizando os colaboradores existentes e já familiarizados com o processo produtivo”.

Precisamos compreender os robôs

Investir em capacitação significa não apenas manter empregos, mas sim aprender a conviver com uma nova forma de trabalho. Como explica Filippis, da Mitsubishi Electric, “graças à abordagem inovadora ligada à quarta revolução industrial, o setor da robótica deve influenciar a necessidade de evolução do conceito clássico de robô, de forma a contextualizá-lo na fábrica do futuro. Integração com mais níveis da organização, compartilhamento do espaço de trabalho e simplicidade de utilização são certamente os conceitos chave da nova imagem da robótica, que faz dupla com a tecnologia da inteligência artificial e que aponta para novos cenários de aplicação, evidenciando a flexibilidade do robô. Se, sob a ótica gerencial, a inteligência artificial é considerada como tecnologia que resulta em vantagem competitiva, resultando na criação de novos postos de trabalho, o sentimento comum de quem irá trabalhar lado a lado com os cobots é diferente. É, portanto, fundamental formar e requalificar os colaboradores esclarecendo as potencialidades de um processo inovador inevitável”.
Dömötör, da OptoForce ,ao contrário, prefere enxergar mais imediatamente: “Os robôs tradicionalmente são desenhados para trabalhos repetitivos e atualmente a inteligência artificial ainda não é estritamente necessária, ainda que fará parte da pesquisa e desenvolvimento nos próximos anos. A verdade é que os robôs já são agora inteligentes. Graças à programação os cobots desempenham, sim, tarefas repetitivas, mas podem executar operações muito mais complexas, seguir trajetos diversos e não apenas indo do ponto A ao ponto B, se localizam e podem aprender sobre o ambiente à sua volta. Examinando um robô que deve polir uma superfície, os sensores de pressão (força) semelhantes aos da OptoForce, por exemplo, permitem ao robô encontrar a superfície e calcular a força que deve aplicar na operação”.
Pellero, da Kuka Roboter, vê ainda longe o advento do robô inteligente: “No momento não se pode falar propriamente de inteligência artificial, mas sim de robôs ultra dotados de sensores com câmeras e sensores de força, que permitam a possibilidade de adaptar-se a situações imprevistas. Por outro lado, a possibilidade de modificar o próprio programa de trabalho em função de escolhas autônomas é ainda, direi, futurística”.

Você trabalharia perto de um COBOT?

Confiar a um robô uma série de tarefas repetitivas e perigosas significa afastar o trabalhador humano de perigos conhecidos. Mas não podemos esquecer que os cobots são apenas máquinas e, como tais, podem representar uma fonte potencial de risco, provocando receio nos trabalhadores próximos.
Redavide, da Yaskawa, procura minimizar esse receio, ressaltando sobretudo a normativa em vigor:” A novidade do tema resultou que o mercado, não tendo conhecimento amplo, mas parcial, acumulou uma série de dúvidas e incertezas. Os robôs colaborativos têm sua utilização regulada por rígidas normas de segurança, como por exemplo a ISO 10218-1 (Robôs e seus equipamentos de controle – Requisitos de segurança para robôs industriais). Existe também a norma específica ISO/TS 15066:2016 para o (Projeto de postos de trabalho com robôs colaborativos – Cobots), assim como a ISO 13849-1 (Norma de segurança para máquinas). Precisamos ainda lembrar que a avaliação dos riscos não é associada apenas ao robô em si, mas deve compreender a aplicação como um todo: frequentemente são os elementos acessórios, como as ferramentas acopladas ao robô, que adicionam risco adicional à operação do sistema”.
Um aspecto importante deve ser considerado pelos fabricantes de robôs, convocados a avaliar cada possível risco associado à interação homem-máquina. Daí as considerações de Giordani, da Fanuc, que ressalta o cuidado com cada detalhe desde a concepção original: “Nossos cobots não possuem pontas vivas, são protegidos por uma cobertura macia que amortece impactos eventuais. A velocidade é controlada e o movimento é interrompido por um sistema de frenagem especial quando impactos imprevistos ocorrem. Os robôs são dotados dos mais modernos sensores de movimentação, que sugerem ao robô como se comportar conforme o que surge em seu raio de ação. Paradoxalmente, robôs colaborativos podem ser considerados, de certo modo, mais seguros que os robôs industriais, porque por vezes, devido ao hábito ou por pressa, os trabalhadores não respeitam todos os procedimentos de segurança relativos à operação desses últimos. Os cobots são extremamente confiáveis do ponto de vista da segurança; se adicionarmos a natural cautela inicial, quando o operador adota as medidas de segurança necessárias, podemos pensar que é difícil imaginar uma situação mais segura de interação entre homem e máquina”.
Essa é uma opinião reiterada também por Filippis, da Mitsubishi Electric, que lembra que as empresas “definem três abordagens estratégicas para a colaboração entre o homem e o robô. A primeira abordagem prevê a utilização em atividades de segurança avançada com os robôs padrão Melfa, mediante o emprego da central de controle e segurança. Graças a esse recurso é possível criar áreas colaborativas e trabalhar ocasionalmente em postos abertos, mas com total segurança, mantendo inalterada a produtividade da linha. A segunda abordagem prevê a utilização de barreiras de sensores no entorno de robôs tradicionais, ao tempo que os robôs colaborativos podem operar desprovidos de barreiras, pois irão interromper a movimentação mediante choques mecânicos de forma segura. A última e mais inovadora abordagem diz respeito à introdução dos cobots MelCor, que prevê ampla colaboração com o ser humano, ressaltando como características principais a facilidade e rapidez de start-up, simplicidade de programação e aprendizado da movimentação”.

COBOTS – do projeto à segurança

A segurança deve ser garantida já no momento do concepção, quando os projetistas avaliam cada possível risco físico. Contudo, situações bem diversas podem acontecer quando se instala o robô na linha de produção. Um exemplo são os possíveis ataques cibernéticos, como já foi registrado pelo Instituto Politécnico de Milão. Cabe, portanto, ao fornecedor do robô e ao integrador de sistemas, o compromisso de proteger os robôs contra os ataques de hackers? Sobre essa questão, Cocchi, da Universal Robots afirma: “A nenhum dos dois. Ou, melhor dizendo, a todos os envolvidos direta ou indiretamente, incluindo o cliente final do robô. Os robôs, de qualquer tipo, estão tão seguros quanto for a rede Intranet da empresa. Os integradores criam aplicações seguras que são posteriormente depuradas e colocadas em funcionamento junto ao cliente. Contudo, se a rede do cliente não é protegida, intrusos mal-intencionados poderão ter acesso fácil e causar prejuízos. A responsabilidade de proteger o robô recai então no cliente e usuário da máquina”. Compartilha desta opinião, Pellero, da Kuka Roboter: “O robô é apenas um componente no sistema, e a segurança cibernética deve cuidar da planta produtiva como um todo, sobretudo com relação às conexões em nuvem com aplicações de análise de dados e programas de manutenção preditiva, conceitos fundamentais da indústria 4.0”.

Funcionamento contínuo

Sugerindo os próprios robôs colaborativos, os fabricantes ressaltam, entre outras vantagens, a confiabilidade e a capacidade de trabalhar 24/7. Não podemos, contudo, negligenciar que as máquinas possuem uma vida limitada e que podem falhar. As consequências associadas a falhas devem ser antecipadas e evitadas por meio da manutenção adequada. Ferrato, da Abb, lembra que “a correta manutenção dos robôs é fundamental por diversas razões, entre as quais segurança e produtividade. Com esse objetivo, a Abb dotou todos os robôs, sejam tradicionais ou colaborativos, de um sistema de monitoração remota baseado na nuvem, de forma a registrar qualquer anomalia detectada nas máquinas de todo o parque instalado, independentemente de se tratar de falhas que impedem o funcionamento ou de simples alarmes de possíveis problemas futuros. Isso permite programar intervenções para manutenção preventiva e preditiva, sabendo-se de antemão a natureza do reparo a ser feito e evitando situações de parada por falha”. De resto, como explica Giordani, da Fanuc, “a manutenção é imprescindível: devemos coletar os dados relativos ao funcionamento do robô, analisar para entender se o mesmo está trabalhando de modo eficiente, efetuar as intervenções corretivas necessárias e programar manutenções de forma a não parar a produção. Os resultados sobre a eficiência dos robôs são facilmente mensurados pela grande quantidade de dados fornecidos pelos equipamentos. A Fanuc desenvolveu recentemente a ferramenta ZDT: trata-se de um sistema integrado que ativa a monitoração remota dos robôs via nuvem, e eventuais problemas no funcionamento são detectados e o sistema aponta melhorias a serem feitas na programação por ocasião de paradas para manutenção. Uma comodidade dessa solução é que o cliente não necessita preparar profissionais especialistas para determinar se existem problemas, visto que técnicos qualificados na análise de desempenho acompanham e fazem o diagnóstico remotamente. Não devemos esquecer que, para usufruir o máximo desempenho dos robôs, é necessário controlar seu “estado de saúde” antes que os problemas se apresentem”.

Os COBOTS e o futuro

Há décadas, os robôs têm provocado a fantasia do homem, que os imaginou com capacidades extraordinárias. Algumas dessas capacidades hoje são reais, mas é interessante antever o que o futuro reserva para as aplicações industriais. Um futuro possível, segundo Cocchi, da Universal Robots, inclui a evolução das capacidades atuais: “Além das ferramentas padrão, como os dispositivos de manipulação e os sistemas de visão, evoluiremos também na área dos sensores, de modo a aumentar sensivelmente a taxa de colaboração homem-máquina em todas as áreas de aplicação”. Pellero, da Kuka Roboter, correlaciona as tecnologias de comunicação e informação com a robótica, prevendo um maior emprego da “conectividade e de todas as aplicações na nuvem decorrentes, de Machine learning à manutenção preditiva, assim como a nascente robótica móvel, que amplia os horizontes de aplicação da robótica, permitindo-lhe agir em ambientes amplos, improvisados e mesmos assim mantendo a segurança”.
Dömötör ,da OptoForce, prefere imaginar além: “Os robôs colaborativos poderiam ser ainda mais inteligentes, graças ao Machine learning. Por exemplo, uma vez posicionados em um ambiente, esses poderiam, de maneira autônoma, aprender onde se encontram os objetos e compreender quando esses objetos estão fora do lugar apropriado, seguir objetos que se movem e aprender de situações anteriores. Desse modo, evoluiremos de robôs substancialmente cegos a robôs capazes de ver o ambiente e aprender a mover-se nos mesmos, autonomamente”.   
Para Ferrato, da Abb, por outro lado, a próxima fronteira é baseada na flexibilidade, que constitui “uma exigência fundamental da produção no âmbito da robótica colaborativa. Isso se concretizará primeiramente com a facilidade de programação. Em segundo lugar, um robô colaborativo flexível deve ser capaz de adaptar seu comportamento às alterações do contexto externo pelos sensores encarregados de fazer o reconhecimento da presença de pessoas, e assim resguardá-las. Sistemas de visão que permitirão direcionar as pinças e manipuladores de peças serão em breve complementos indispensáveis”.
É ainda distante o momento no qual, como afirmou Issac Asimov, “os braços de aço cromado do robô, capazes de dobrar uma barra de aço de 6 cm de diâmetro, abraçarão uma criança delicadamente, amorosamente e seus olhos brilharão com um vermelho intenso”. Contudo, ter um colega de nome cobot já é uma realidade.
Eduardo Grachten

Fonte - Automazione Industriale No. 260 - https://www.automazioneindustriale.com/

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Segundo os especialistas da empresa russa Kaspersky Lab, especializada em softwares de segurança na Internet, estas são as ameaças de cybersecurity que as industrias irão enfrentar nos próximos 12 meses:

  1. Os sistemas de segurança industrial correrão risco de ataques do tipo ransomware. Os ataques WannaCry e ExPetr observados em 2017 demonstraram que os sistemas operacionais são muito vulneráveis aos ataques via sistemas de informação conectados a internet, alvo tentador aos criminosos da informática que buscam criar danos e lucrar. São previsto também que os ataques de ransomwares que irão buscar os sistemas de automação e controle industrial de baixo nível de segurança em dispositivos como bombas, interruptores, etc.
  2. Os especialistas predizem que irá aumentar a Cyber Espionagem Industrial, em particular o furto de dados dos sistemas de informação industriais. As informações furtadas serão utilizadas para o preparo dos ataque do tipo ransomware.
  3. A venda ou troca de dados de configuração dos sistemas de automação e controle industrial, dados de acesso e senhas irão alimentar o mercado negro, já observado em crescimento. Isso fará surgir um nova área no submundo da TI com segmentos  como “malware-as-a -service”.

Em 2017 o jogo mudou para aqueles que estão procurando implementar medidas de proteção contra os ataques cibernéticos. Os ataques do WannaCry e do Expetr mudaram para sempre a atenção das empresas industriais na implementação das medidas de proteção dos processos críticos e essenciais, contra tentativas de invasão. Isso representou um desenvolvimento importante pois normalmente os sistemas de automação são menos protegidos que os sistemas de informação e os danos causados por invasões são potencialmente maiores.
Felizmente, em 2018 serão conhecidas novas tecnologias dedicadas à proteção cibernética dos sistemas de automação e controle industrial. As novas tecnologias irão incluir melhores controles de segurança da infraestrutura crítica das industrias, em paralelo se observa o aumento da percepção da importância da implementação das novas técnicas de segurança por parte das empresas industriais.

Cybersecurity: novas tecnologias para combater os ataques remotos 

Fonte: Automazione Industriale

O Laboratório Kaspersky desenvolveu e registrou uma nova tecnologia de proteção que permite a detecção de uma das armas mais eficazes dos criminosos cibernéticos, os instrumentos de controle remoto.

Neste último ano, as grandes empresas rapidamente despenderam até 1,2 milhões de dólares pelo resgate imposto pelos ataques aos seus sistemas de informação e automação. Para combater este tipo de ataque, uma empresa necessita implantar diversos níveis de defesa que incluem a ajuda de especialistas em segurança, inteligência de segurança global e diversas ferramentas de cybersecurity.
Os criminosos digitais controlam a distância o computador da vítima para secretamente estabelecer um canal criptografado de comunicação com o servidor principal utilizado no centro de controle. Uma vez instalado no computador de acesso, o instrumento de controle remoto obtém acesso como administrador, dando ao criminoso a capacidade de obter informações reservadas e permitindo comandar secretamente qualquer atividade sobre aquele computador.
Isto é particularmente perigoso nos conglomerados onde a propriedade intelectual é crítica. Se informações secretas forem divulgadas, poderão provocar perdas irreparáveis. Isso pode ser evitado se o falso controle remoto não seja detectado e anulado.
Para remover de modo eficiente e eficaz os programas de controle remoto instalados pelos criminosos cibernéticos, as soluções anti malware devem contemplar sistemas complexos de proteção comportamental. Com a nova tecnologia, o Laboratório Kaspersky ampliou sua capacidade neste setor, removendo o controle remoto assim como o canal criptografado de comunicação com o servidor.

Como funciona

A nova tecnologia funciona analisando a atividade dos programas e aplicações e detectando comportamentos anormais no computador, comparando as atividades que se verificam no computador e suas causas. Confrontando estas correlações com os padrões usuais de utilização e comportamento registrados previamente, a tecnologia pode então impedir o registro do computador infectado na rede corporativa. Pode-se assim detectar a presença dos instrumentos de controle remoto seja de aplicações desconhecidas ou comprometidas, seja de seus componentes.
A partir de 2018, a nova tecnologia fara parte das soluções Kaspersky Anti Targeted Attack. Kaspersky Anti Targeted Attack faz parte do conjunto de ferramentas para segurança corporativa, cobrindo diversas áreas da segurança de TI como a proteção de dispositivos de campo, proteção DDoS, segurança na nuvem e defesas avançadas de ameaças em serviços de cybersecurity.
Fonte: Automazione Industriale.

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Você que desenvolve soluções especiais para controle de processos e automação industrial irá gostar dos dispositivos apresentados abaixo. Todos foram criados para resolver problemas de campo que demandavam soluções criativas e inovadoras.

Rádio modem para comunicar RS232 e RS485 em até 32 km

O transceptor RM2060 consiste em uma solução de alto desempenho e baixo custo para comunicação wireless utilizando tecnologia Spread Spectrum na faixa dos 900 MHz podendo substituir milhares de metros de cabos de comunicação em ambientes industriais ruidosos. Utilizando comprovada tecnologia FHSS, que dispensa licença de operação junto a Anatel, o transceptor RM2060 estabelece comunicação entre computadores, clps e instrumentos diversos que possuem porta serial em padrão RS232 ou RS485 com taxas de 1200 a 115.200 bps. Para aumentar a segurança e integridade das comunicações, os transceptores RM2060 permitem a encriptação dos dados.

Kit de rádio enlace para longo alcance

O KIT RÁDIO ENLACE 1 reúne os equipamento e materiais necessários para estabelecer a comunicação serial entre dois pontos. O padrão de comunicação pode ser em RS232 ou RS485. A velocidade serial admitida é de 1.200 a 115.200 bps. O alcance do enlace é de até 30 km com visada.

RM2071 – Rádio modem 2.4 GHz, 60 mW, chão de fábrica

O transceptor RM2071 incorpora circuito pré-amplificador com sensibilidade de (–100) dBm. Sua construção robusta e a simplicidade de utilização o tornam perfeito para comunicação de dados em chão de fábrica. O equipamento dispensa licença de operação junto à Anatel e consiste em uma solução de alto desempenho e baixo custo para comunicação wireless utilizando tecnologia Spread Spectrum na faixa dos 2.4 GHz. Operando de forma transparente, permite construir redes ponto-a-ponto ou ponto-multiponto. O RM2071 incorpora as interfaces seriais RS232 e RS485 e permite comunicação simultânea pelas duas portas.

Kit Rádio Enlace 2.4 GHz – comunicação em chão de fábrica

O KIT Rádio Enlace 2.4 GHz reúne os equipamento e materiais necessários para estabelecer a comunicação serial entre dois pontos em chão de fábrica. O padrão de comunicação pode ser em RS232 ou RS485. A velocidade serial admitida é de 1.200 a 115.200 bps. O alcance do enlace é de até 500 m se houver visada entre os dois pontos. Exemplo de aplicação: comunicação entre CLPs.

Conversor Ethernet/Serial RS232 RS485

CS-Ethernet – Conversor Ethernet para serial RS232 e RS485O conversor CS-Ethernet consiste em uma solução de alto desempenho e baixo custo para conversão do padrão TCP/IP para serial RS232/RS485. De formato adequado para montagem em painéis elétricos de automação industrial, é alojado em gabinete metálico para encaixe em trilho DIN e pode ser alimentado por tensão CC de 10 a 30V. O conversor suporta taxas de comunicação de 300 a 230400 bps nas portas RS232 e RS485, sem necessidade de ajustes. O padrão RS485 permite a comunicação de até 32 dispositivos em distâncias de até 1200 metros.

 

Conversor serial RS232/RS485

O conversor serial CS485-V consiste em uma solução de alto desempenho e baixo custo para conversão do padrão serial RS232 em RS485. De formato adequado para montagem em painéis elétricos de automação industrial, é alojado em gabinete metálico para encaixe em trilho DIN e pode ser alimentado por tensão CC de 10 a 30V. O conversor suporta taxas de comunicação de 1200 a 57600 bps sem necessidade de ajustes. O padrão RS485 permite a comunicação de até 32 dispositivos em distâncias de até 1200 metros.

Conversor pulsos para 0 a 10V e 4 a 20mA

IA2801 - Conversor analógico de pulsos para 0 a 10V e 4 a 20mAO módulo ALFACOMP IA2801 consiste em uma solução de alto desempenho e baixo custo para conversão de pulsos de uma saída digital de clp para sinal analógico de tensão e corrente. De formato adequado para montagem em painéis elétricos de automação industrial, é alojado em gabinete metálico para encaixe em trilho DIN.

 

Interface analógica com 8 entradas em 4 a 20mA

A interface analógica IA2820 constitui um conversor multiplexado de sinais. Tem a capacidade de converter até 8 sinais analógicos de corrente de 4 a 20mA gerando uma saída em pulsos, de freqüência proporcional a entrada selecionada. Sua utilização destina-se às configurações de clp que possuem entrada de contagem rápida, viabilizando aquisição de até 8 sinais analógicos por módulo IA2820 a um preço extremamente competitivo. Para cada entrada analógica, o módulo é dotado de conexão destacável para: 24V, Sinal e GND. Desta forma, o módulo funciona também como borneira economizando espaço e tempo de montagem.

Interface relé com 8 saídas digitais independentes

ID2908 – Isolador a relé para 8 saídas digitais

O isolador a relé ID2908 constitui um isolador a relê para 8 saídas digitais de 24V. As bobinas dos relés tem uma ligação em comum no borne 0V. O módulo possui 8 saídas independentes e isoladas; S0 até S7. Ocupando apenas 23 mm no trilho DIN, o módulo funciona como borneira, simplificando a montagem de quadros de comando e economizando espaço. 8 LEDs indicam o estado dos relés. As conexões são por bornes destacáveis, facilitando a troca rápida de módulos.

Seccionador, DPS e tomada

O módulo Alfacomp SW3300 foi projetado para compor painéis elétricos de comando e automação e integra as seguintes funções:
• Seccionamento
• Proteção contra sobre corrente por meio de fusíveis
• Proteção contra sobre tensões por meio de varistores
• Tomada bipolar com terra padrão ABNT
• Sinalização luminosa de energização
Por incluir diversas funções em um módulo único, o dispositivo simplifica a montagem do quadro e contribui para layouts mais compactos.

Iluminador de painel e chave fim-de-curso

O Iluminador de Painel SW3301 desempenha as seguintes funções:
• Iluminação de painéis elétricos compactos;
• Sinalização de porta aberta;
• Chave fim de curso.
De dimensões compactas, o SW3301 pode ser alimentado por 24VCC, 110VCA ou 220VCA.
A chave fim de curso é do tipo NF. Quando a porta do painel é aberta, a chave é liberada, acionando a iluminação e acionando o relé que fecha o contato NA do conector.
O contato NA pode ser ligado à uma entrada digital de clp, alarmando que a porta esta aberta.

Fonte de alimentação com bateria

O módulo Alfacomp FB2062 constitui uma fonte de alimentação chaveada especialmente desenvolvida para alimentar um CLP e um rádio modem. Dotado de bateria interna de 12V/7Ah, fornece em suas saídas as tensões de 24V para o CLP e 12V para o rádio. Enquanto a alimentação está presente na entrada CA, o módulo mantém a carga na bateria. Quando acontece a interrupção da energia da rede, a bateria sustenta o fornecimento nas saídas de 24V e 12V. Ideal para telemetria.

 

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Introdução

Estamos vivendo no Brasil um momento crítico em termos de abastecimento de água e energia. Resultado de um modelo econômico que incentivou o consumo e não o investimento, estamos próximos do colapso no abastecimento de energia elétrica. De outro lado, fruto de fenômenos climáticos, agravado pela falta de políticas públicas, o país vive a maior crise hídrica da história. Segundo números apresentados em março de 2014 no seminário “Água, Saúde, Enchentes e Escassez” na FIESP, as perdas de água tratada no país totalizam 40%, mais da metade da população não tem coleta de esgoto, apenas 38% do esgoto é tratado e cerca de 36 milhões de brasileiros ainda não têm acesso à água tratada. Da necessidade de economizar água e energia surge a oportunidade para a oferta de soluções tecnológicas e de estratégias que viabilizem o uso mais racional destes recursos. Os SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO se apresentam como recurso indispensável na busca pela melhoria do desempenho operacional, econômico e financeiro das empresas de saneamento, sendo o primeiro instrumento a ser utilizado pelo programa de diminuição de perdas.

O que são sistemas de automação?

Podemos definir a ciência da automação como o conjunto de tecnologias, conhecimentos e equipamentos que permitem operar processos de forma autônoma e dispensando a intervenção humana. A automação combina controladores programáveis, leituras de grandezas digitais e analógicas fornecidas por sensores e o comando de atuadores que executam as ações do processo sendo controlado. Frequentemente, são utilizados computadores para o armazenamento de dados e para apresentar de forma gráfica e intuitiva o processo sendo controlado.

Não é possível falar de sistemas de automação no saneamento sem mencionar as tecnologias de comunicação com as estações, chamadas popularmente de telemetria.  Podemos dizer que no saneamento os sistemas de automação tratam da automatização, monitoração e controle, em tempo real, de reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs via rádio.

Os sistemas de automação e telemetria de elevatórias, reservatórios e estações de tratamento de água e esgoto são de fundamental importância para a melhoria dos processos de saneamento. Fornecem em tempo real as medições dos parâmetros hidráulicos, mecânicos e elétrico das estações componentes do sistema. A leitura e registro dos históricos de vazões, pressões, níveis, tensões, correntes, fatores de potência e status de bombas e válvulas mantém os processos rastreáveis e permitem agir imediatamente quando anomalias são detectadas. Os sistemas de automação e telemetria de água e esgoto constituem, certamente, a primeira melhoria a ser implantada na busca pela excelência da gestão, pois os dados por esses fornecidos irão auxiliar na implantação e utilização das demais ferramentas de controle e gestão.

O universo da automação é vasto e existem diversas soluções tecnológica para a implementação de sistemas de automação. Neste texto nos limitaremos a discorrer sobre sistemas de automação mencionando apenas os seguintes componentes básicos:

Software supervisório

SAAE MCR - Telas do supervisório

São programas de computador que permitem criar telas gráficas que facilitam a visualização de processos. Também chamados softwares SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition – supervisão, controle e aquisição de dados), estes programas permitem armazenar históricos dos dados, alarmes e eventos coletados pelos CLPs.

Controladores programáveis

Antes dos controladores programáveis (CLPs, CPs ou PLCs como são chamados), os painéis de controle a relé funcionavam bem, até que um relé falhasse. Descobrir o relé e consertar o painel era custoso e demorado. Surgidos na década de 60, os CLPs são equipamentos microprocessados, programáveis, dotados de entradas e saídas analógicas e digitais aos quais podem ser ligados sensores e atuadores.

Sensores

Sensores são os dispositivos eletroeletrônicos que fornecem sinais de entrada para o CLP. Podem ser digitais ou analógicos. Ex.: chaves boia e transmissores de nível.

Atuadores

Atuadores são dispositivos eletroeletrônicos comandados pelos sinais dos pontos de saída do CLP. Podem ser digitais ou analógicos. Ex.: Motores e válvulas controladoras de pressão.

Rádios modem

São equipamentos capazes de transmitir e receber dados no formato serial. Ex.: transmissão de dados entre CLPs e computadores. Podem alcançar dezenas de quilômetros. A faixa de comunicação de 900 MHz é uma das mais utilizadas em telemetria por permitir o uso de equipamentos baixo custo homologados na Anatel e sem custos de licenciamento.

Qual a importância dos sistemas de automação?

Em um município desprovido de sistema de automação e telemetria, é a população que avisa a companhia de água e esgoto quando ocorre uma falha no abastecimento.

  • O sistema de automação e telemetria é necessário para:
  • Garantir o abastecimento da população;
  • Monitorar em tempo real o funcionamento de estações elevatórias, reservatórios, medidores de vazão e demais dispositivos elétricos e hidráulicos do sistema;
  • Armazenar e apresentar dados históricos sobre a qualidade do abastecimento;
  • Alarmar vazamentos, falhas de operação, falhas de equipamentos, intrusões, valores anormais de níveis, pressões e vazões;
  • Prevenir e minimizar perdas;
  • Enfim, garantir a qualidade dos serviços prestados.

Como funcionam os sistemas de automação?

Os sistemas de automação e telemetria do saneamento normalmente são dotados de CCOs e estações remotas.

Como funciona o CCO (Centro de Controle e Operação)?

Dotado de computadores e monitores, o CCO permite que a equipe de operação supervisione e controle o funcionamento de todo o sistema de abastecimento de água do município.

Telemetria de água e esgoto

Do centro de operações é possível comandar de forma automática e manual o funcionamento de elevatórias, reservatórios, boosters, válvulas, comportas, macro medidores de vazão e qualquer outro dispositivo eletromecânico. Toda a comunicação se dá via rádio.

Como funciona a automação das estações?

Painéis de automação e telemetria, constituídos de quadros elétricos dotados de CLP, rádio modem, fonte de alimentação com bateria e interfaces analógicas e digitais são instalados nos reservatórios, elevatórias de água e esgoto, pontos de macromedição, válvulas atuadoras e VRPs, ETAs e ETEs. Rádios modem livres de licença de utilização junto a Anatel estabelecem a comunicação entre o CCO e as estações.

CLPs fabricados no Brasil, programados em LADDER e comunicando em protocolo MODBUS RTU, controlam a monitoram a estação.

Como especificar um sistema de automação?

O primeiro passo é o levantamento de campo, quando são coletadas as informações sobre os pontos de interesse, a saber: reservatórios, elevatórias de água e esgoto, boosters, pontos e macromedição, VRPs, ETAs, ETEs, e qualquer outra instalação que se deseje monitorar e controlar. O resultado deste levantamento é uma lista de informações contendo:

  • Descrição da instalação com a lista de instrumentos, parâmetros hidráulicos e elétricos, volumes, pressões, níveis, potências, etc.;
  • Foto das instalações com estimativas de altura das edificações e reservatórios;
  • Coordenadas geográficas de cada ponto, preferencialmente em graus, minutos e segundos.

Com base nas informações enviadas, o fornecedor do sistema de automação cria um anteprojeto descrevendo em detalhes a tecnologia que será fornecida para automatizar, monitorar e controlar as instalações de saneamento do município. Os gestores da empresa de saneamento recebe então um manual de anteprojeto e uma planilha orçamentária contendo os valores de investimento para cada ponto de automação.

Onde podem ser aplicados?

Os sistemas de automação e telemetria do saneamento podem ser aplicados em qualquer município que possua captação, tratamento e distribuição de água e/ou coleta e tratamento de esgoto. Os sistemas de automação são customizáveis de acordo com o município, população, distâncias, relevo e número de estações. É comum encontrar condomínios particulares dotados de sistemas de automação para o controle da água e esgoto.

Como o sistema de automação pode reduzir os custos dos processos?

Na busca pela excelência da gestão das empresas de saneamento, o combate às perdas é a primeira e mais fundamental ação a ser desenvolvida. Os sistemas de automação são a primeira ferramenta de controle de perdas a ser implantada. A perda total em um sistema de abastecimento de água é a diferença entre o que foi produzido e o que foi registrado nos hidrômetros e faturado aos consumidores. As perdas podem ser reais ou aparentes. O principal causador de perdas aparentes é a imprecisão na medição dos hidrômetros e pode ser combatido com a troca periódica dos dispositivos. As ligações clandestinas, conhecidas como “gatos”, também contribuem para a contabilização de perdas aparentes e devem ser combatidas. A principal causa de perdas reais são os vazamentos em tubulações. Diversas técnicas são aplicadas para a diminuição de perdas por vazamentos, entre elas o controle da pressão pela utilização de VRPs – Válvulas Reguladoras de Pressão – que evitam que pressões excessivas causem as rupturas em tubulações. A setorização da distribuição, separando a rede em setores, utilizando macro medidores de vazão individuais para cada setor, e correlacionando o somatório das medições dos hidrômetros de cada setor com o valor registrado no macro medidor, permite estabelecer uma medida de perdas por setor do município, auxiliando a priorização da busca de vazamentos nos setores que estão apresentando as maiores perdas. Geofones e correlacionadores de ruídos estão entre os equipamentos utilizados na localização de vazamentos. Há níveis econômicos de perdas que valem a pena buscar. A partir de certos percentuais de perdas os custos inviabilizam a busca pela melhoria.

No aspecto eficiência hidro energética, o consumo de energia elétrica é a principal preocupação. Medidas simples como a contratação de energia em regime de tarifa horo-sazonal, na qual existe um limite de consumo no horário de ponta, permite economias de até 30% na conta de eletricidade. O horário de ponta está normalmente compreendido entre 18h00 e 21h00. Para que o sistema possa manter o consumo abaixo do limite contratado durante o horário de ponta é necessário que os reservatórios sejam dimensionados para manter o abastecimento da região sem ter de ser alimentados pelas estações elevatórias correspondentes. SITEMAS DE AUTOMAÇÃO empregando técnicas de telemetria, são necessários para o correto funcionamento da distribuição de água do município nos horários de ponta. Outro aspecto relevante para a diminuição do consumo de energia é o correto dimensionamento das bombas e motores das estações elevatórias, tanto de água bruta, tratada e de esgoto. Bombas de alto rendimento, motores de alto rendimento e sistemas de acionamento adequados, empregando soft-starters ou inversores – reguladores de velocidade – permitem reduções na ordem de 20% a 30% no consumo de energia elétrica. Por fim, ainda relacionado ao consumo de energia elétrica, fica evidente que a diminuição das perdas de água resulta em redução direta no consumo de energia. Vale lembra que a energia elétrica é o insumo mais relevante nos processos de água e esgoto.

A modelagem hidráulica pode contribuir fortemente no aumento da eficiência dos processos de água e esgoto. Normalmente, a operação em grande parte das empresas de saneamento é baseada na experiência dos operadores. A modelagem hidráulica fornece um modelo hidráulico do sistema que permite planejar ampliações e otimizar as redes de coleta e distribuição de água e esgoto. Utilizando-se softwares como o EPANET, disponível para download gratuito em www.epa.gov, pode-se modelar o sistema hidráulico de um município. O programa utiliza dados sobre a infraestrutura da rede, demandas de água e características operacionais. Executa modelagens matemáticas e prediz vazões em tubulações, pressões da rede, níveis de reservatórios, posições de válvulas e status de bombas. Comparando valores calculados com valores medidos podemos estabelecer indicadores de conformidade que auxiliam na detecção e correção de problemas. A modelagem hidráulica é, portanto, uma técnica que auxilia na busca pela melhoria do desempenho e serve de subsídio para o projeto dos SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO.

Obsolescência e renovação dos sistemas de automação

A demanda por SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO DE ÁGUA E ESGOTO é crescente e se renova periodicamente. Um sistema de controle e automação de estações de água e esgoto dura, em média, cerca de 15 anos, que é o tempo em que novas tecnologias substituem as obsoletas e a vida útil dos equipamentos é atingida. Sistemas que não forem renovados após este tempo de utilização apresentam índices de falhas que geram custos e prejuízos.

Cenário presente e futuro desse segmento

Vivemos um ciclo econômico de aumento da inflação e das taxas de juros, gerando aumento do custo financeiro. O câmbio mudou de patamar e o enfraquecimento da moeda resultou no aumento do preço dos importados, gerando oportunidades para tecnologias com maior índice de nacionalização.

O baixo crescimento do PIB possivelmente levará o governo a canalizar mais recursos para investimentos em produção, saúde e infraestrutura, na busca pela retomada do crescimento, assim que o cenário econômico tiver estabilizado.

A preocupação com a responsabilidade fiscal e o aumento da fiscalização por parte dos tribunais de contas irá criar oportunidades para as empresas que não utilizam de corrupção.

A aplicação das leis de proteção ambiental resulta em oportunidades geradas pelos incentivos canalizados pelas empresas estaduais regulatórias para investimentos em programas de proteção ambiental e combate ao desperdício de recursos.

O crescimento populacional, a escassez de água, o aumento da demanda de energia, intensificada por uma possível retomada do crescimento econômico, são fatores que apontam para a necessidade urgente de buscar práticas sustentáveis que possam garantir que os recursos que nos sustentam hoje não faltem amanhã.

Acredita-se que o cenário atual e futuro resultará no aumento da destinação de verbas para saneamento, gerando oportunidades para a intensificação de obras de ampliação e de aumento de eficiência de operação das empresas de saneamento municipais, estaduais e privadas, um cenário promissor para os SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO.

 Alfacomp Automação Industrial Ltda.

No mercado desde 1992, a Alfacomp fabrica produtos e equipamentos de telemetria que viabilizam sistemas SCADA de Telesupervisão e Telecomando. Nossos rádios modem e unidades remotas de telemetria auxiliam empresas de saneamento e energia na melhoria da rastreabilidade, controle de qualidade, eficiência energética e controle de perdas. Aliados a CLPs de mercado e operando em protocolos abertos, nossos produtos compõem soluções de alto desempenho e baixo custo.

Lista de abreviaturas e siglas

CCO – Centro de Controle e Operação

CLP – Controlador Lógico Programável

ETA – Estação de Tratamento de Água

ETE – Estação de Tratamento de Esgoto

LADDER – Linguagem de programação de CLPs

MODBUS – Protocolo de comunicação de dados para automação industrial

SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition

PIB – Produto Interno Bruto

PROCEL – Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica

RTU – Remote Telemetry Unit

VRP – Válvula Reguladora de Pressão

Eduardo Grachten – Engenheiro Eletricista
Alfacomp Automação Industrial Ltda. – http://www.alfacomp.net

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