Automação da Unidade Alvorada do Bebedouro Açúcar e Álcool com o System302-7 da Smar

Leonardo Mansur Pinheiro, Engenheiro de Aplicações da Smar Equipamentos Industriais.

A unidade Alvorada do Bebedouro Açúcar e Álcool, localizada no município de Guaranésia-MG, iniciou a partir deste ano a produção do açúcar VHP (Very High Polarization), matéria-prima para indústrias de alimentos. Visando alcançar a produção de cerca de 106.250 toneladas de açúcar até 2009 destinada à exportação, recebeu investimento de 60 milhões de reais na ampliação da sua Moagem, Geração de Vapor, Tratamento de Caldo, Evaporação e na implantação da Fábrica de Açúcar.

A Smar, através da Engenharia de Aplicações, juntamente com o corpo técnico da unidade, escolheram para este empreendimento a tecnologia de rede industrial Profibus. Os principais fatores que levaram à esta escolha foram o alto índice de aceitação e confiabilidade deste protocolo no mercado, pelo padrão de comunicação aberto, interoperável com vários fornecedores, pela facilidade de instalação e simplicidade na configuração, além de uma arquitetura simples.O sistema de automação escolhido foi o System302-7 da Smar que além de flexibilidade de conectividade, permite a integração com sistemas especialistas de administração, qualidade e manutenção, tais como o MES (Manufacture Execution System) e o ERP (Enterprise Resource Planning).Desta forma os setores administrativos, de planejamento de produção e de gerenciamento industrial têm acesso as informações necessárias para as suas necessidades possibilitando um acompanhamento, controle e melhoria no processo produtivo e suporte à cadeia logística, através de tomadas de decisões mais precisas e melhor coordenadas, trazendo eficiência e eficácia nas ações implementadas e no aumento da disponibilidade da planta.

Arquitetura
Na arquitetura projetada foram determinadas a implantação de redes Profibus DP para os CCMs (Controle e Comando de Motores), Profibus PA para os equipamentos de controle contínuo em campo e AS-i para os equipamentos de acionamento discreto em campo, distribuídos entre controladores mestre Profibus DP. A comunicação horizontal entre os controladores é possível utilizando a rede de 100 Mbits Ethernet por meio do protocolo de controle e supervisão HSE (High Speed Ethernet).

Figura 1 – Arquitetura do sistema da Alvorada do Bebedouro Açúcar e Álcool.

Redes de Campo
As malhas de controle, acionamento de motores e intertravamentos foram configuradas nos controladores mestre DF73 Profibus DP. Todos os controladores estão conectados em uma rede em anel com meio físico de fibra óptica permitindo que sejam trocados dados para controle entre os controladores e de supervisão entre os controladores e as estações de operação, engenharia e manutenção.

Para os acionamentos dos motores, foram especificados CCM’s inteligentes com relés, inversores e soft starters dotados com protocolo de comunicação Profibus DP. No total a rede Profibus DP possui 162 equipamentos, comunicando a uma velocidade de 1,5 Mbits/s, com distância de rede com aproximadamente 200 metros de comprimento máximo. Todos os  sensores fins-de-curso e acionamentos das válvulas on/off são dotados com o protocolo de comunicação AS-i, inseridos na rede Profibus DP através de gateways para conversão Profibus DP para AS-i.

Figura 2 –  Detalhe do painel: Relés inteligentes e inversores de freqüência.

Para promover a convergência entre as redes PA e a rede DP foram utilizados gateways eacopladores. Foram instalados um total de 106 equipamentos de campo dotados com o protocolo de comunicação Profibus PA, distribuídos em seis canais com comprimento de rede alcançando no máximo 30 metros de distância e comunicando a uma velocidade de 31,25 Kbits/s.

Figura 3 – Detalhe do painel: controladores DF73, gateways e acopladores.

Todos os equipamentos de campo, tais como posicionadores série FY303 para atuadores pneumáticos de válvulas, transmissores de pressão manométrica e diferencial série LD303, transmissores de temperatura série TT303, os conversores 4-20mA/Profibus PA série IF303 utilizados para inserir equipamentos dotados de sinal de saída 4-20mA na rede Profibus PA, bem como os controladores mestre DF73 Profibus DP são da linha de produtos Smar para o protocolo Profibus DP e PA.
As caixas de junção JM400 da Smar foram utilizadas na rede Profibus PA, interligando fisicamente os equipamentos de campo como nós da rede, permitindo uma conexão fácil e segura necessário para acondicionamento de uma rede industrial.  O JM400 pode ser utilizado em áreas classificadas devido a sua certificação à prova de explosão.

Estações de Operação, Manutenção e Engenharia
As estações locais de operação possibilitam aos operadores supervisionar e comandar a planta através de um software de supervisão dotado de telas de sinótico, sintonia, gráficos, alarmes e históricos. A estação de Manutenção e Gerenciamento, além de monitorar e disponibilizar dados do processo para a rede corporativa via Web,  possui as ferramentas do System302 necessárias para configurar a rede Profibus DP/PA e AS-i (configuração cíclica), acessar e alterar parâmetros como calibração e diagnóstico dos equipamentos de campo na rede Profibus PA (configuração acíclica) e elaborar as lógicas de controle.

Figura 4 – Telas do configurador System302 e do Supervisório.

Sistema Corporativo
A arquitetura do System302 permite a integração com sistemas especialistas de administração, qualidade e manutenção, tais como o MES (Manufacture Execution System) e o ERP (Enterprise Resource Planning). Desta forma os setores administrativos, de planejamento de produção e de gerenciamento industrial têm acesso as informações necessárias para as suas necessidades possibilitando um acompanhamento, controle e melhoria no processo produtivo e suporte à cadeia logística, através de tomadas de decisões mais precisas e melhor coordenadas, trazendo eficiência e eficácia nas ações implementadas e no aumento da disponibilidade da planta.     

Comissionamento e Partida da Planta
A equipe de Assistência Técnica da Smar comissionou, orientou a instalação dos equipamentos de campo, colocou o sistema em operação em tempo hábil devido à simplicidade de instalação que a tecnologia de rede industrial Profibus proporciona. Os técnicos da unidade foram treinados e orientados sobre a manutenção e operação do sistema a fim de se garantir uma boa performance.

Figura 5 – Equipamentos de campo conectados (JM400) à rede Profibus PA.

Perspectiva do cliente
Segundo o supervisor da elétrica e instrumentação da unidade Alvorada do Bebedouro Açúcar e Álcool, Sr. Eduardo Pitondo, o sistema implantado é robusto e capaz de fornece um conteúdo de informações de diagnósticos sobre os equipamentos que só um sistema puramente digital pode oferecer, inclusive para análise e verificação da própria estrutura da rede.

Uma das vantagens que a tecnologia Profibus proporciona e que foi  apontada pelo cliente diz respeito a economia de espaço físico interno do painel, devido à redução da quantidade e do volume ocupado pelos hardwares, fontes de alimentação, canaletas, borneiras e cabos, refletindo na manutenção de forma positiva através da redução do tempo de identificação e solução de problemas, aumentando a confiabilidade do sistema e a disponibilidade da planta.