A Importância dos Sistemas SCADA na Automação Industrial: Monitoramento em Tempo Real e Controle Eficiente

Na área da automação industrial, os Sistemas de Controle e Aquisição de Dados (SCADA) desempenham um papel muito importante. Estes sistemas fornecem uma infraestrutura robusta para monitoramento e controle de processos industriais em tempo real. Eles têm sido fundamentais para a eficiência operacional, a segurança do processo e a tomada de decisões informadas em uma ampla gama de setores industriais. Neste artigo, vamos explorar o que são os sistemas SCADA, para que servem e suas vantagens na automação industrial.

O Que São Sistemas SCADA?

Os Sistemas SCADA são sistemas de software e hardware que coletam, monitoram e controlam dados em tempo real de equipamentos industriais, como sensores, válvulas, motores e outros dispositivos. A sigla “SCADA” refere-se a “Supervisory Control and Data Acquisition”, que traduzido para o português seria “Supervisão, Controle e Aquisição de Dados”.

Esses sistemas são compostos por várias camadas, incluindo unidades remotas de terminais (RTUs), controladores lógicos programáveis (PLCs), computadores mestres, interfaces homem-máquina (IHMs) e uma rede de comunicação que conecta todos esses componentes. Os dados coletados são então processados, analisados e apresentados de forma compreensível aos operadores e engenheiros por meio de interfaces gráficas.

Para Que Servem os Sistemas SCADA?

Os sistemas SCADA têm uma ampla gama de aplicações na automação industrial, incluindo:

Monitoramento de Processos

Os sistemas SCADA monitoram continuamente variáveis críticas do processo, como temperatura, pressão, fluxo e níveis de líquidos. Isso permite que os operadores identifiquem rapidamente quaisquer desvios do funcionamento normal e tomem medidas corretivas imediatas para evitar falhas ou problemas de produção.

Controle de Processos

Além de monitorar, os sistemas SCADA também têm a capacidade de controlar automaticamente processos industriais. Com base nos dados em tempo real recebidos dos sensores, os sistemas SCADA podem ajustar automaticamente as configurações dos equipamentos, como válvulas e motores, para manter as variáveis do processo dentro dos limites desejados.

Coleta de Dados

Os sistemas SCADA coletam uma quantidade significativa de dados operacionais. Esses dados são armazenados em bancos de dados históricos e podem ser utilizados para análise retrospectiva, otimização de processos, manutenção preditiva e relatórios regulatórios.

Interface com o Operador

Uma das principais funções dos sistemas SCADA é fornecer uma interface amigável para os operadores controlarem e monitorarem os processos industriais. As IHMs permitem que os operadores visualizem o status do sistema, recebam alarmes em tempo real, interajam com os dispositivos e executem operações de controle.

Pirâmide da automação

Na pirâmide da automação, o SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) é comumente localizado em um nível intermediário, entre o nível de controle de processo e o nível de gerenciamento de negócios. Esta pirâmide é uma representação hierárquica dos diferentes níveis de automação e controle em uma planta industrial. Vamos entender onde exatamente o SCADA se encaixa:

1. Nível de Campo (Nível de Controle de Processo): No nível mais baixo da pirâmide, encontramos os dispositivos de campo, como sensores e atuadores. Estes dispositivos são responsáveis por coletar dados do processo e realizar ações físicas, como controlar a temperatura, pressão, fluxo, etc.
2. Nível de Controle (PLC e DCS): Logo acima do nível de campo, está o nível de controle. Aqui, encontramos os Controladores Lógicos Programáveis (PLCs) e os Sistemas de Controle Distribuído (DCS), que são responsáveis por monitorar e controlar os dispositivos de campo. Eles processam os dados provenientes dos sensores e tomam decisões de controle com base em algoritmos pré-programados.
3. Nível de Supervisão (SCADA): O SCADA se encontra em um nível intermediário entre o nível de controle e o nível de gerenciamento. Ele atua como uma interface entre o chão de fábrica e os sistemas de gerenciamento empresarial. O SCADA coleta dados do nível de controle, fornece visualização em tempo real do processo, permite o controle remoto de dispositivos e armazena dados históricos para análise e relatórios.
4. Nível de Gerenciamento de Negócios (MES e ERP): No topo da pirâmide está o nível de gerenciamento de negócios, onde os Sistemas de Execução de Manufatura (MES) e os Sistemas Integrados de Gestão Empresarial (ERP) estão localizados. Esses sistemas lidam com o planejamento de produção, gerenciamento de recursos, controle de qualidade, logística e outras operações comerciais.

Principais Módulos de Sistemas SCADA

• Aquisição de dados: Coleta em tempo real de informações de diversos pontos da planta industrial, como temperatura, pressão, vazão, nível, etc.
• Monitoramento e supervisão: Visualização em tempo real das variáveis do processo através de interfaces gráficas intuitivas e amigáveis.
• Alarmes e eventos: Detecção e notificação de eventos anormais e falhas no processo, permitindo uma resposta rápida e eficaz.
• Controle e comando: Permite aos operadores enviar comandos para os controladores e atuadores, ajustando parâmetros e controlando o processo em tempo real.
• Histórico e relatórios: Armazenamento de dados históricos e geração de relatórios detalhados para análise de desempenho, identificação de tendências e otimização do processo.

Vantagens dos Sistemas SCADA na Automação Industrial

Os sistemas SCADA oferecem uma série de vantagens significativas na automação industrial:

Melhoria da Eficiência Operacional

Ao monitorar e controlar os processos em tempo real, os sistemas SCADA ajudam a melhorar a eficiência operacional, reduzindo tempos de inatividade não planejados, minimizando desperdícios de matéria-prima e otimizando o uso de energia.

Aumento da Segurança do Processo

Os sistemas SCADA garantem um monitoramento contínuo das condições do processo e podem acionar alarmes automaticamente em caso de desvios críticos. Isso ajuda a prevenir acidentes, vazamentos e outros incidentes que possam representar riscos para a segurança dos trabalhadores e para o meio ambiente.

Tomada de Decisões Informadas

Com acesso a dados em tempo real e históricos detalhados, os gerentes e engenheiros podem tomar decisões mais informadas e estratégicas sobre operações, manutenção e investimentos em ativos industriais.

Redução de Custos de Manutenção

A manutenção preditiva, baseada em dados coletados pelos sistemas SCADA, permite que as equipes de manutenção identifiquem e corrijam problemas antes que se tornem falhas graves. Isso ajuda a reduzir os custos de manutenção e evita paradas não programadas da produção.

Conformidade Regulatória

Os sistemas SCADA facilitam a geração de relatórios automáticos e o armazenamento de dados históricos, simplificando o processo de conformidade com regulamentações governamentais e normas da indústria.

Exemplo prático

Vamos considerar um exemplo prático de um processo fabril de produção de bebidas, como refrigerantes, e como o SCADA se encaixa, auxilia e beneficia esse processo.

Processo Fabril de Produção de Refrigerantes

1. Etapa de Mistura:
   • Nesta etapa, os ingredientes básicos, como água, xarope de açúcar e concentrados de sabor, são misturados em tanques específicos.
   • O SCADA é utilizado para monitorar e controlar os níveis dos tanques, garantindo que os ingredientes sejam adicionados nas proporções corretas. Além disso, ele verifica a temperatura e a pressão durante o processo de mistura.
   • Benefícios do SCADA: Evita erros de dosagem, garante consistência na qualidade do produto e minimiza o desperdício de matéria-prima.
2. Etapa de Envase:
   • Após a mistura, o líquido é transferido para linhas de envase, onde é enchido em garrafas ou latas.
   • O SCADA monitora a velocidade das linhas de envase, o nível dos reservatórios de produto acabado e verifica a integridade das embalagens.
   • Benefícios do SCADA: Garante uma produção contínua e eficiente, identifica e corrige rapidamente quaisquer falhas nas linhas de envase, reduzindo o tempo de inatividade.
3. Etapa de Rotulagem e Embalagem:
   • Após o envase, as garrafas ou latas são rotuladas e embaladas para distribuição.
   • O SCADA supervisiona o processo de rotulagem, garantindo a aplicação correta dos rótulos e verificando a integridade das embalagens.
   • Benefícios do SCADA: Assegura a conformidade com os padrões de rotulagem e embalagem, reduzindo a possibilidade de erros e retrabalho.
4. Etapa de Controle de Qualidade e Rastreabilidade:
   • Durante todo o processo fabril, o SCADA registra dados de qualidade, como pH, densidade e teor de açúcar, para garantir que o produto final atenda aos padrões de qualidade estabelecidos.
   • Além disso, o SCADA fornece recursos de rastreabilidade, permitindo que cada lote de produto seja rastreado desde a matéria-prima até o consumidor final.
   • Benefícios do SCADA: Assegura a consistência da qualidade do produto, facilita a conformidade com regulamentações e normas de segurança alimentar e permite uma resposta rápida em caso de recall de produtos.

MES: o próximo passo

À medida que exploramos a importância do SCADA na automação industrial, é evidente que ele desempenha um papel crucial na supervisão e controle dos processos de produção. No entanto, para uma visão ainda mais abrangente e integrada da gestão da produção, é essencial considerar a implementação de Sistemas de Execução de Manufatura (MES). Os MES complementam os sistemas SCADA, oferecendo funcionalidades avançadas de planejamento, rastreabilidade, controle de qualidade e integração com os sistemas de gestão empresarial.

Conclusão

Os sistemas SCADA desempenham um papel crucial na automação industrial, fornecendo monitoramento em tempo real, controle de processos, coleta de dados e interface com o operador. Suas vantagens incluem melhoria da eficiência operacional, aumento da segurança do processo, tomada de decisões informadas, redução de custos de manutenção e conformidade regulatória. À medida que a automação industrial continua a avançar, os sistemas SCADA continuarão a ser uma ferramenta indispensável para garantir a eficiência, segurança e competitividade nas operações industriais.

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Bruno Kappi

Analista de Sistemas e Desenvolvedor Web, formado em Analise e Desenvolvimento de Sistemas, Processos Gerencias e Técnico em Eletrônica