solução integrada para automação em usinas de açúcar e Álcool
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Solução Integrada para Automação em Usinas de Açúcar e Álcool
Usina Alto AlegreUnidade Santo Inácio/PR
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Grupo Lincoln Junqueira
Grupo Alto Alegre
• Unidade Central – Presidente Prudente/SP• Unidade Floresta – Presidente Prudente/SP (Distrito de Eneida)• Unidade Junqueira – Colorado/PR• Unidade Santo Inácio – Santo Inácio/PR• Unidade Alta Mogiana – São Joaquim da Barra/SP
• 10500 funcionários• Faturamento de R$ 950.000.000,00• 9.200.000 toneladas de cana• 17.000.000 sacas de açúcar• 215.000.000 litros de álcool• 120.000 MWH de energia
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Grupo Alto Alegre
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AA - Unidade Santo Inácio
• Primeira Safra - 2007• Produtora de Açúcar, Álcool e Co-geração de Energia Elétrica• Moagem: 1.000.000 toneladas de cana/safra/ano• Primeira Safra: 60.000.000 litros de álcool e 21 MW/h energia
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AA - Unidade Santo Inácio
Maior Obra do Segmento “Álcool” com Capital Privado
Fonte: Revista Exame – Anuário 2006-2007
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Unidades Existentes
Arquitetura Convencional de Controlador, Sistema de I/O e Dispositivos de Campo
• Necessidade de uma infra-estrutura de bandejamento de cabos, painéis de rearranjo e muitos racks de I/O na sala de controle
• Tempo de reparo elevado em caso de danos no cabeamento
• Baixa capacidade de configuração e diagnóstico on-line (contínuo e sob demanda) dos dispositivos de campo
• Qualidade das variáveis analógicas medidas susceptível a degradação por ruído eletromagnético, erros nas conversões A/D e D/A, malhas de terra, etc.
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Objetivos na construção da nova unidade
• Garantia de ganhos produtivos ao longo da vida útil da planta
• Alta disponibilidade do sistema de controle de processo e energia, reparo e ampliação à quente (24h/7dias durante toda a safra)
• Gerenciamento e operação centralizada da produção Industrial - COI permitindo agilidade e qualidade na tomada de decisões
• Arquitetura simplificada, aberta e padrão de redes de comunicação
AA – Unidade Santo Inácio
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Objetivos na construção da nova unidade
• Engenharia centralizada e uniforme para todos os componentes do sistema de controle e dispositivos de campo (Instrumentação, Válvulas, Acionamento de Motores, etc.)
• Gerenciamento de ativos & diagnósticos automáticos de todos componentes do sistema
• Integração total dos sistemas de Automação de Processo e Automação de Energia
• Redução do custo e segurança operacional
• Na visão do cliente, eles estavam buscando a Usina Ideal
AA – Unidade Santo Inácio
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Resumo das Tecnologias
PROFIBUS - DP
PROFIBUS - PA
AS-Interface
PRO
FIB
US
-DP
Ethernet
DP/AS-I Link
DP/PA Link
ET200M
Ethernet Industrial
Remota para aquisição de dados convencionais (4-20 mA, 24 Vdc, etc.)
Rede digital para controle de processos industrias
Rede digital paracontrole/acionamento de válvulas ON/OFF e sensores
CCM’s Inteligentes com Multimedidores, Disjuntores, Inversores, Softstarter e Simocodes
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Arquitetura Totalmente Integrada
• Configuração comum e uniforme de todos os componentes do sistema de automação (controladores, remotas de I/O, acionamentos, instrumentação e dispositivos de distribuição de energia)
• Gerenciamento comum dos dados de configuração do sistema de automação e seus componentes em um única base de dados
• Comunicação comum e integrada do sistema de automação e seus componentes, baseada nas redes Profibus e Ethernet, com configuração uniforme, acesso a todas as funções de engenharia em ambas as redes e sistema automático de diagnóstico integrado de falhas sem necessidade de programação com funcionamento idêntico em ambas as redes
• Configuração a quente das alterações e ampliações do sistema de controle de processo e seus dispositivos de campo sem necessidade de parada dos controladores (Configuration in Run – CiR)
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Arquitetura Totalmente Integrada
• Redução drástica na infra-estrutura de cabeamento e tempo de reparo e manutenção
• Amplos recursos de configuração e diagnóstico on-line (contínuo e sob demanda) de todos os dispositivos de campo (transmissores,posicionadores de válvulas, inversores, relés de proteção de motor, remotas de I/O, etc) conectados em rede
• Sistema totalmente digital de aquisição e transmissão das variáveis de processo analógicas e digitais entre os dispositivos de campo e o controlador, com alta resolução, imunidade à ruídos eletromagnéticos e correção de erros incorporada
• Facilidade na implementação de redundância da rede de campo
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Arquitetura do Sistema
Servidor de Visualização(Processo)
ServidorPIMS
Estação de Engenharia
ServidorWEB
System bus Ethernet
Servidor de relatórios PIMS
Servidor de Visualizaçãopara Energia
Relay 1
…Relay 2
Relay 26
Terminal bus Ethernet
Caldeira
PRO
FIB
US-
DP
(Red
unda
nte)
. .
.
InversorSimocode
ET 200M
...
Estação de Engenhariade Energia (Casa de força)
SICAM PAS Station Unit
CENTRO OPERAÇÃO INTEGRADO - COI
Sala de Controle da Subestação
Time Synchronization Master (GPS)
Moenda
PRO
FIB
US-
DP
AS – Interface
.
.
.
. . .
InversorRelé
PROFIBUS-PA
. . .
IEC 61850 (Ethernet TCP/IP)
PROFIBUS-PA
. . .
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Quantitativos
• 06 Automation System (AS’s – Controladores de Processo)
• 13 Redes Profibus DP ( ~ 310 nós)
• 23 Redes Profibus PA (~ 350 nós)
• 17 Redes AS-Interface ( ~ 330 nós – Monitores Válvulas)
• 02 Remotas ET200M (Sinais Convencionais – 64DI, 64 DO e 48AI)
• 07 Y-Links (Redes Profibus Redundantes)
• 09 Multimedidores MID144
• 09 Disjuntores 3WL
• 87 Partidas com Softstarter 3RW44
• 143 Partidas diretas com Simocode 3UF70
• 47 Partidas com Inversor (45 MM4 + 02 SINAMICS)
• 04 Partidas Inversores Siemens – Robicon (Média Tensão)
Alto
Ale
gre
–U
nida
de S
anto
Iná
cio
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Quantitativos
• 02 Servidores Redundantes SIMATIC PCS7 (Servers)
• 01 Estação de Engenharia
• 08 Estações de Operação (Clients)
• 58.000 Pontos de Supervisão
• 01 Servidor WEB
• 01 Servidor de Relatórios
• 01 Servidor de PIMS
• 01 Servidor Historiador
• 01 Servidor Geração de Energia SICAM PAS
• 01 Estação de Operação para Geração de Energia
• 01 Estação de Engenharia para Geração de Energia
• 26 Relés de Proteção
Alto
Ale
gre
–U
nida
de S
anto
Iná
cio
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Solução TIA – Características Básicas
• Ambiente único de configuração e programação para todos os controladores do sistema (intertravamento rápido, controle regulatório& sequencial)
• Toda a comunicação entre os controladores e estações de operação do sistema é feita através do barramento de sistema em EthernetIndustrial (100 MB/s) e com um único protocolo.
• A integração do Simatic PDM – Gerenciamento de Ativos dentro de um único ambiente de Engenharia (programação).
• A troca de dados entre os controladores é configurada a partir de funções padronizadas (sem programação), de forma homogênea, sem a necessidade de alteração nos formatos dos dados e endereçamento, utilizando os mesmos métodos e técnicas de configuração em todos os elementos do sistema, reduzindo significativamente a necessidade muitas horas de engenharia.
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Solução TIA – Características Básicas
• Integração total dos alarmes, eventos e diagnósticos (tanto de hardware quanto de processo) dos controladores do sistema, além de haver uma única base de tempo (sincronismo de relógio) comum ao sistema inteiro.
• A visualização global dos dados de processo existentes nos controladores em um única Estação de Engenharia é possível devido a existência de uma única base de dados e um único ambiente de engenharia
• Apenas um conjunto de peças de reposição padrão da mesma tecnologia é necessário para todo o sistema
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Solução TIA – Características Básicas
• Apenas um conjunto de treinamentos padrão é necessário para a operação e manutenção de todo o sistema
• A integração das diversas ferramentas de gerenciamento dos dispositivos de campo (ex.: transmissores, posicionadores de válvulas, inversores, CCM’s inteligentes, etc) e a estação de engenharia é total.
• Além disso, o acesso destas ferramentas aos dispositivos de campo éfeito via rede (Ethernet), sem a criação de bases de dados de configuração adicionais e completamente separadas, facilitando o gerenciamento das mudanças de configuração, manutenção baseada em condição e calibração destes dispositivos
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Configuração Orientada a Objeto
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Configuração Orientada a Objeto
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Modelo Físico na Estrutura do Projeto
Fermentação
Tanque
Hierarquia do Sistema de Controle de Processo
Modelo Físico (Estrutura da Planta)
Linha de transferênciade vinhaça
Válvula de Controle
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Configuração Orientada a Objeto
PROFIBUS PA
M OS
PROFIBUS DP
ES
Estção de Visualização/Operação Diagrama de controle
Estação de Engenharia
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Diagnóstico/Gerenciamento Ativos
Standard Office Software
MIS, ERP, Asset Management
Controlador
Industrial Ethernet
Estação de Engenharia (SALA DE CONTROLE)
SIMATIC PDM:- PROFIBUS-PA- PROFIBUS-DP- HART
SITRANS F
PROFIBUS-PA
SIPART PSSITRANS P
PROFIBUS-DP
DP/PA-Link
Módulo de I/O4-20 mA / HART
ET 200M
Diminuição da necessidade de ida ao Campo (Aumentar a segurança do profissional)
Switch
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Roteamento Ethernet - Profibus
• Cada Instrumento de Campo pode ser acessado, transparentemente.
Industrial Ethernet (100 MB/s)
PROFIBUS DP
Controlador 1
Estação de Engenharia para o
Sistema de Controlede Processo e
Devices de Campo
Instrumentaçãoem HART
Controlador 2 Controlador 3 Controlador N
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Simatic PDM
Gerenciamento de Dispositivos de Processo
• Parametrização / comparação
• Variáveis de processo • Curvas • Gráficos em barras • Diagnóstico de dispositivos • Status • Qualidade
• Comissionamento• Calibração • Alinhamento • Ajustes
• Identificação • Bus scan (life list) • Identificação de dispositivo
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Simatic PDM
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Bopp&Reuther
Simatic PDM – Integração Total
• Mais de 1.000 tipos de instrumentos de campo sãointegrados com SIMATIC PDM
• Estes instrumentos vem de mais de 150 fabricantesdiferentes
• Todas as informações de quaisinstrumentos / equipamentosde campo podem ser parametrizados usandoSIMATIC PDM, se encontra nainternet.
• Tecnologia EDDL
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Plant Asset Management
Monitoring Diagnostics MaintenanceRequest
Maintenance, Task
Online, funções em tempo real para integração do Plant Asset Management Systems do PCS 7:1.) Monitoração dos componentes do sistema2.) Geração de mensagens na mudança de status3.) Monitoração das informações de diagnóstico4.) Geração de pedidos de manutenção5.) Registro das atividades de monitoração
PCS 7 Plant Asset ManagementImplementation
per International
Standards
(NAMUR
recommendations
NA 64 and NE 91)
Representação dos status no SIMATIC PCS 7
Normal
Simulação
Função de Controle/ local
Anúncio de ManutençãoPrioridade (medium)
Anúncio de Manutenção
Prioridade (low)
Alerta de Mnautenção(high)
Solicitação de manutenção
não acionado
Solicitação de Manutençãoem Processo
Solicitação de manutenção
acionada
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Diagnóstico On-line
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Diagnóstico On-line
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Diagnóstico On-line
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Diagnóstico On-line
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Benefícios
Configuração• Redução do tempo de engenharia• Aumento de produtividade de todos os participantes do projeto
Comissionamento• Reconhecimento e eliminação rápida de erros e falhas• Economia de tempo através de download entre redes• Sincronização automática de dados economizam tempo
Operação• Redução de tempo de paradas• Aumento da disponibilidade• Alto grau de flexibilidade• Aumento da transparência facilita a otimização
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Benefícios
Geral
• Redução dos custos de ciclo de vida
• Respostas rápidas a mudanças da situação do mercado
• Inclusão de novos equipamentos durante a Safra sem a necessidadede parar a Produção
• Acompanhamento para Manutenção e Diagnose Remota do Sistema durante a Safra
• Desta forma traz a planta para uma realidade mais produtiva e pronta a atender às necessidades do mercado local e internacional
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COI – Centro Operações Industriais
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COI – Centro Operações Industriais
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COI – Centro Operações Industriais
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Paulo Eduardo Paulo Eduardo LattaroLattaroDiretor tDiretor téécnicocnico
Tel.:Tel.: +55 16 2105 4945+55 16 2105 4945Fax.:Fax.: +55 16 2105 4900+55 16 2105 4900Cel.:Cel.: +55 16 8131 3435+55 16 8131 3435ee--mail:mail: [email protected]@atmaautomacao.com.br