César Cassiolato (cesarcass@smar.com.br), Diretor de Desenvolvimento de Equipamentos de Campo, Engenharia de Produtos e Qualidade, da SMAR Equipamentos Industriais Ltda.

Introdução

Vimos em um artigo anterior a aplicação da execução de lógicas em um equipamento Profibus-PA em sistemas híbridos com o DC303 – Entradas e Saídas Remotas para painel, onde tinha-se a  possibilidade de tratamento de entradas e saídas discretas, o controle lógico e seqüencial.

Agora, este artigo mostrará alguns detalhes do que há de mais novo em termos de desenvolvimento da tecnologia Profibus-PA para acionamento discreto em pequenas e médias aplicações com equipamentos de campos conectados diretamente ao barramento. O artigo detalha o FRI303, Entradas e Saídas Remotas, um equipamento de campo Profibus-PA.

Esta facilidade de desenvolvimento se deve em sua grande maioria às inovações tecnológicas dos microprocessadores e microcontroladores.

Os avanços tecnológicos na área de microprocessadores e microcontroladores e o atual cenário das tecnologias de automação

Nos últimos anos temos acompanhado que os mercados de instrumentação e automação vêm demandando equipamentos de campo (transmissores de pressão e temperatura, conversores, posicionador, atuadores, controladores, etc.) com alta performance, confiabilidade, disponibilidade, recursividade,etc, com a intenção de minimizar consumos, reduzir a variabilidade dos processos, proporcionar a redução de custos operacionais e de manutenção, assim como garantir a otimização e melhoria continua dos processos.

Por outro lado, os microprocessadores/microcontroladores estão se tornando mais poderosos e mais baratos e, os fornecedores na instrumentação vem respondendo às demandas dos usuários por mais e melhores informações em seus processos.Quanto mais informação, melhor uma planta pode ser operada e sendo assim, mais produtos pode gerar e mais lucrativa pode ser. A informação digital permite que uma sistema colete informações dos mais diversos tipos e finalidades de uma planta, como ninguém jamais imaginou e neste sentido, com o advento da tecnologia Filedbus (HART, Profibus, Foundation Fieldbus), pode-se transformar preciosos bits e bytes em um relacionamento lucrativo e obter também um ganho qualitativo do sistema como um todo.

A tecnologia Fieldbus é rica no fornecimento de informação, não somente pertinente ao processo, mas em especial dos equipamentos de campo. Desta forma, condições de auto-diagnoses podem poupar custos operacionais e de manutenção, principalmente em áreas classificadas (perigosas) ou mesmo em áreas de difícil acesso.Da própria sala de controle pode-se ter uma visão geral do sistema e ainda com ferramentas baseadas em Internet, a qualquer hora e de qualquer lugar. Através de um gerenciamento destas informações vindas do campo, pode-se selecionar convenientemente os dados  para se atingir os objetivos de produção, direcionando as informações às pessoas e/ou departamentos corretos e agindo de maneira a melhorar os processos.

Percebe-se aqui que todas estas evoluções  tecnológicas fazem com que equipamentos de campo, controladores, etc, possam assumir funções antes inimagináveis, como o controle de contínuo e discretas, tempos de varreduras menores, arquiteturas redundantes, gerenciamento e tráfego de informação, disponibilidade de informações para IHMs, Internet, geração de relatórios, gerenciamento de ativos, altos níveis de segurança, etc. Tudo isso, aliado à confiabilidade industrial tanto de hardware quanto de software.

Veremos a seguir, alguns detalhes do FRI303, um equipamento de campo microprocessado, com blocos de entrada e saídas discretas e que exemplifica os avanços na automação com a utilização de microprocessadores.

FRI303, entradas discretas e acionamento discreto no campo via barramento

Figura 1 - FRI303 - SMAR

O FRI303 permite uma fácil integração entre o Profibus-PA com entradas e saídas discretas convencionais. Dispositivos discretos como por exemplo, sensores on/off, válvulas “on/off”, bombas, esteiras e atuadores elétricos, variadores de velocidade,etc, podem ser integrados ao sistema Profibus    via barramento PA, usando o FRI303. Ele pode estar distribuído ao campo onde se tem os dispositivos discretos convencionais, sem a necessidade de cabeamento entre estes e a sala de controle.

O FRI303 permite que entradas e saídas discretas e analógicas convencionais possam estar disponíveis à fácil configuração de estratégias de controle, usando o conceito de Blocos Funcionais e  tornando o sistema homogêneo de tal forma a fazer com que estes dispositivos possam parecer como simples diapositivos em um barramento fieldbus. Possui os seguintes blocos funcionais DI e DO, sendo dois de cada tipo.

Malhas de controle são implementadas independentes se são dispositivos de E/S
convencionais ou Profibus.

Figura 2 – Aplicação genérica com entrada e saída discretas

Diagrama Funcional do FRI303

A figura 3 mostra o diagrama funcional do FRI303.E a figura 4 mostra a conexão física das saídas.

Figura 3 – Diagrama funcional do FRI303

Características

• 3 opções de saídas:
        2 Contatos em relés de estado sólido Normalmente Fechadas(NF),
        2 Contatos em relés de estado sólido Normalmente Abertos(NA) e
        1 NF e 1 NO
   
• Entradas:  2 contatos secos
    
• Blocos Funcionais DIs e DOs
• Fácil atualização de firmware
• Salvamento de dados durante shutdown 
• Alimentação: Via Profibus-PA: 9-32Vdc, consumo de corrente quiescente: 17mA

Figura 4 – Conexão Física das Saídas

Conexão Física com o Bloco Funcional DI e DO

Através de dois blocos funcionais Digital Output (DO) e dois Digital Input (DI), pode-se comandar duas cargas DCs ou ACs e ler duas entradas digitais.O Bloco DI utiliza um dado discreto de entrada, selecionado via canal e o deixa disponível para outro bloco funcional através de sua saída. O bloco funcional DO converte o valor de SP_D para um valor útil ao hardware, através do canal selecionado.

Figura 5 – Conexão Física com DOs

Exemplo de Aplicação: Controle de Nível

Suponha a situação, onde em uma rede Profibus. O sinal discreto de alarme de nível é disponibilizado via entradas discretas ao FRI303 nos blocos DIs. Ao se atingir um valor determinado de nível, através de um bloco de saída discreta(DO), pode-se desligar a bomba que alimenta o tanque e também ligá-la assim que o nível é inferior ao limite configurado.Veja a figura 6.

Figura 6 – Aplicação do FRI303 em controle de nível

Conclusão

Vimos através deste artigo a importância dos avanços tecnológicos dos microprocessadores na automação e controle de processos, assim como detalhes de um equipamento microprocessado para acionamento e letiura de valores discretos.

Referências:

1. Manuais SMAR Profibus
2. Manuais de Operação do FRI303
3. www.smar.com.br