Supervisório SCADA + Arduino

Sistemas supervisórios industriais

Em plantas industriais um sistema supervisório faz-se necessário para o acompanhamento de uma produção e um controle centralizado, sendo assim foram elaborados sistemas de interface amigável e eficiente.
O sistema SCADA (supervisory control and data aquisition) está entre os melhores sistemas de gerenciamento, informando o usuário em tempo real qualquer evento importante que venha a acontecer em uma planta. Um sistema assim pode ser implantando para atender tanto uma pequena unidade de produção, como grandes áreas industriais, integrando os sistemas lógicos da automação. Por meio de coleta de dados dos processos, onde por muitas vezes afastados geograficamente, as remotas industriais como CPs (controladores programáveis), formatam esses dados e apresentam ao operador em recursos gráficos elaborados, planilhas e gráficos.

Principais componentes de um sistema supervisório

Para que o operador obtenha todas informações que compõem uma planta industrial e assim poder acompanhar e controlar em tempo real de execução de uma tarefa, o sistema supervisório dependem de componentes físicos como sensores e atuadores, rede de comunicação, estações remotas e estação de monitoramento central.

fonte: Senai-RS

Sensores e atuadores

São dispositivos acoplados aos componentes que convertem parâmetros físicos (pressão, velocidade, temperatura...) em sinais analógicos e digitais, e os atuadores são componentes utilizados para acionar ou desacionar determinados equipamentos durante o processo industrial. 

Rede de comunicação

Plataforma de transmissão das informações, onde são considerados alguns requisitos do sistema e distância de transmissão dos dados, sendo feito sob análise e escolhendo o melhor meio de transmissão Ethernet, fibras óticas, rádio...

Estações remotas

Onde inicia-se o processo de aquisição e controle dos dados, fazendo leitura dos valores do dispositivo que podem ser digitais ou analógicos, de entrada ou de saída, controlando e atualizando os dados.

Rede de informação gerencial

Integra a rede de supervisão com a de controle, possibilitando ao supervisor da empresa a análise do desempenho da produção.

Rede de supervisão e controle

Reponde pelo funcionamento do sistema.

Redes de controle de campo

Responsável direta pelo processo de informações do controle em tempo real, podem ser inseridas nesse grupo todas as redes industriais, seja Fieldbus, Modbus, Profibus, Devicenet...

fonte: Senai-RS

Módulos de um sistema supervisório

Dividindo o sistema supervisório em módulos, suas tarefas se tornam mais flexíveis e robustas, ficando disponível conforme a necessidade do usuário.

De um modo geral, essas tarefas podem ser divididas em :

• núcleo de processamento;
• comunicação com CPs/ RTUs;
• gerenciamento de alarmes;
• interface gráfica;
• relatórios;
• banco de dados;
• histórico;
• lógica de programação interna ou controle;
• comunicação com outras estações;
• comunicação com sistemas externos.

O software supervisório Indusoft

No mercado atual existem diversos softwares SCADA que podem atender a necessidade de qualquer tipo de produção seja de uma pequena linha até grandes sistemas automatizados como Usinas Sucroalcooleiras, empresas dos mais diversos tipos de envases, empresas responsáveis pela geração de alimentos entre outras.

O software que vou abordar no artigo é o INDUSOFT. Esse software SCADA é de fácil integração e pode ser baixado gratuitamente direto do site: http://www.indusoft.com/br/. E outra facilidade é que no próprio software vem alguns drivers de comunicação que possibilitam a comunicação com sistemas remotos, no qual vamos destaca o Protocolo ModBus.

Protocolo ModBus

Desenvolvido pela Modicon na década de 70, trata-se de uma estrutura de mensagem aberta e utilizada para comunicação entre dispositivos mestre-escravo/ cliente-servidor. Vastamente utilizado como protocolo em equipamentos industriais, o protocolo ModBus está presente em: instrumentos e equipamentos de laboratórios, automação residencial e automação naval.

Sua simplicidade e facilidade de implementação faz com que sua utilização na automação industrial seja aplicada em diversos padrões de meios físicos como: RS-232, RS-485 e Ethernet TCP/IP, limitando-se a velocidade de comunicação de cada um desses padrões bem como comprimento e numero máximo de dispositivos conectados.

fonte: wikipedia

Protocolo ModBus no Arduino

Existem diversos de usuários que fazem uso do protocolo ModBus no Arduino, usando uma biblioteca originalmente desenvolvida por Juan Pablo Zometa, podendo ser alterada para suportar funções ModBus conforme a necessidade do usuário.

O código do drive ModBus pode ser baixado nesse LINK, ou no final do artigo, onde estarei disponiblizando o projeto completo para download.
O que facilita com que o Arduino possa comunicar com o Sistema SCADA é a comunicação RX/ TX que está no Atmega.

O projeto Indusoft + Arduino

Depois de carregar o código exemplo do protocolo ModBus, vamos começar a montar alguns componentes onde vai ser possível a monitoração em tempo real.
O circuito que devemos montar como exemplo é bem simples. Vamos demonstrar controle via Indusoft de um Arduino no protocolo de comunicação ModBus.

fonte: próprio autor

A elaboração de endereçamento no Indusoft requer um pouco de conhecimento em sistemas supervisórios, por isso estarei elaborando uma vídeo aula somente disso futuramente.

No vídeo abaixo está sendo demonstrado os três controles necessários para que seja inserido em qualquer tipo de controle, digital como emissor de sinal e receptor e controle analógico.

Aqui você pode baixar  projeto completo.

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Bons estudos!