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Dilogo Homem-MquinaDocumento tcnico n4Edio de Junho de 2009

Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaA biblioteca tcnica da Schneider Electric muito vasta tendo um elevado nmero de publicaes sobre os mais variados temas :

- Automatismos Industriais, Superviso e Comunicao - Distribuio Elctrica

O Centro de Formao em Portugal optou desde h muito por traduzir e adaptar algumas destas publicaes de modo a enriquecer as suas aces de formao com informao mais tcnica.

Esta publicao pretende complementar as industrial/comunicao/dilogo homem-mquina.

aces

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Nota: Declinamos toda a responsabilidade derivada da utilizao das informaes e esquemas reproduzidos na presente publicao bem como por eventuais erros ou omisses, contidos na presente publicao.

Esta publicao corresponde compilao e adaptao de diversos documentos relativos ao Dilogo Homem-Mquina da Schneider Electric.

Ftima Borges (Eng) Centro de Formao da Schneider Electric Portugal Email : [email protected]

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Documento Tcnico Dilogo Homem-Mquinandice

1 Introduo ...................................................................................................................................................4 1.1 Funo dilogo homem-mquina ...........................................................................................................4 1.2 Informaes de dilogo homem-mquina .............................................................................................4 1.3 Estrutura de uma aplicao de dilogo..................................................................................................6 1.4 Diferentes fases para a construo geral de um projecto com dilogo Homem-Mquina.....................8 2 Interfaces de dilogo homem-mquina.....................................................................................................9 2.1 Comando e sinalizao tudo ou nada ..................................................................................................9 2.2 Visualizao e introduo de dados numricos ...................................................................................11 2.3 Terminais/ecrs.....................................................................................................................................13 3 Servidor Web integrado ............................................................................................................................16 4 Computadores Industriais iPCs ...........................................................................................................20 4.1 Magelis Smart iPC ................................................................................................................................21 4.2 Magelis Compact iPC............................................................................................................................21 4.3 Magelis Smart BOX, Magelis Compact PC BOX, Magelis Flex PC BOX.............................................22 5 Superviso .................................................................................................................................................23 6 Glossrio ....................................................................................................................................................28

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Documento Tcnico Dilogo Homem-Mquina

1 IntroduoNuma funo de dilogo homem-mquina, o operador tem um papel extremamente importante neste processo. Em funo das informaes de que dispe, o operador deve efectuar aces que permitam o bom funcionamento das mquinas e das instalaes, mas que no ponham em causa a segurana e a disponibilidade de servio. indispensvel que a qualidade da concepo das interfaces e da funo de dilogo seja tal, que garanta aos operadores uma conduo segura do processo em toda e qualquer circunstncia.

1.1 Funo dilogo homem-mquina

As solues actuais de sistemas automatizados, requerem o acesso informao certa, no lugar certo e no momento certo. O objectivo do dilogo homem-mquina, (HMI-Interface Homem-Mquina), permitir a comunicao entre o homem e a mquina de um modo simples para o operador utilizando as vrias solues existentes no mercado. O dilogo homem-mquina envolve sinais que tanto podem ser do tipo lgico como analgico. Este estabelecido atravs de elementos que permitam a interveno directa do operador (teclados, botoneiras, sinalizadores, consolas de visualizao e comando e sistemas avanados de superviso). A mquina informa assim o operador, atravs de sinalizadores sonoros ou luminosos e de monitores, sobre o seu estado de funcionamento. O operador tem deste modo uma maior facilidade de anlise e diagnstico ao nvel da instalao ou da mquina, evitando-se desta forma erros de actuao.

1.2 Informaes de dilogo homem-mquinaO dilogo homem-mquina utiliza dois fluxos de informao que circulam no sentido:

mquina-homem; homem-mquina.

Estes dois fluxos so simultaneamente independentes e associados: independentes, porque podem apresentar nveis de riqueza diferentes. quem concebe o automatismo que define estes nveis, em funo das necessidades do processo e do utilizador (por ex. sinais tudo ou nada do operador para a mquina, mensagens alfanumricas ou sinpticos animados da mquina para o operador), associados, porque a interveno do operador numa interface de comando se traduz a nvel do automatismo, por uma aco bem definida e pela emisso de uma informao que depende da boa execuo, ou no, desta aco. A interveno do operador pode ser voluntria (paragem da produo, modificao de dados, etc.), ou consequncia de uma mensagem emitida pela mquina (alarme, fim de ciclo, etc).

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Documento Tcnico Dilogo Homem-Mquina Papel do operadorO dilogo homem-mquina rene todas as funes de que o operador necessita para comandar e vigiar o funcionamento de uma mquina ou de uma instalao. Conforme as necessidades e a complexidade do processo, o operador pode ter de executar: tarefas que correspondem ao desenrolar normal do processo: comandar a colocao em servio e a paragem, podendo estas duas fases incluir eventualmente procedimentos de arranque ou de paragem confiados ao automatismo, executados manualmente, ou em modo semi-automtico sob a responsabilidade do operador; tarefas ligadas a ocorrncias imprevistas: detectar uma situao anormal e encetar uma aco correctiva antes que a evoluo desta situao provoque o agravamento das perturbaes (por ex. em caso de pr-alarme de sobrecarga de um motor, restabelecer as condies normais de carga antes que o rel de proteco dispare); fazer face a uma falha do sistema, parando a produo ou passando para um modo de funcionamento gradual que substitua a totalidade ou parte dos comandos automticos por comandos manuais para manter a produo;

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garantir a segurana das pessoas e dos equipamentos intervindo, se necessrio, nos dispositivos de segurana. A anlise destas tarefas demonstra a importncia do papel do operador. Em funo das informaes de que dispe, pode ser levado a tomar decises e medidas fora do mbito dos procedimentos de conduo em condies normais e que influenciam directamente a segurana e disponibilidade das instalaes. O sistema de dilogo no deve pois, limitar-se a um simples meio de troca de informaes entre o homem e a mquina. Deve igualmente ser concebido de modo a facilitar a tarefa do operador e a permitir-lhe uma conduo segura em quaisquer circunstncias.

Qualidade na concepo do dilogo

A qualidade de concepo do dilogo de explorao pode avaliar-se pela facilidade com que o operador se apercebe de uma determinada ocorrncia, a compreende e a eficcia com que pode reagir a essa mesma ocorrncia.Aperceber-se:Qualquer mudana das condies de funcionamento de uma mquina traduz-se geralmente pela modificao ou pelo aparecimento de uma informao num sinalizador, um visor ou um ecr. O operador deve aperceber-se desta ocorrncia sejam quais forem as condies ambientes (iluminao, etc). Existem diversos meios de lhe chamar a ateno: sinalizadores pisca-pisca, mudana de cor, sinal sonoro, proteco contra reflexos, etc.

Compreender:Para evitar quaisquer riscos de aces prejudiciais para a segurana, a informao recebida pelo operador deve ser suficientemente legvel e precisa, para poder ser imediatamente interpretada e explcita. A ergonomia de leitura dos constituintes to importante quanto a concepo da funo:

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Documento Tcnico Dilogo Homem-Mquinasinalizador luminoso: respeito da cor prescrita pelas normas, cadncias de intermitncia lenta ou rpida nitidamente diferenciadas, etc; visor: textos precisos na lngua do operador, distncia de legibilidade adequada, etc; ecr: emprego de smbolos normalizados, da zona referida na mensagem, etc.

Reagir:Consoante o teor da mensagem transmitida pela mquina, o operador pode ter de intervir rapidamente, accionando um ou vrios botes de presso ou teclas. Esta aco facilitada por: etiquetagem clara: para identificar facilmente botes e teclas, marcando os botes de presso com smbolos normalizados;

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ergonomia cuidada: com botes de presso grandes, teclas de efeito tctil, etc.

1.3 Estrutura de uma aplicao de dilogoUma aplicao o conjunto entre o operador e o processo automatizado. A sua realizao baseada em diferentes critrios: comando do automatismo; seguimento da produo/processo; manuteno correctiva; etc.

Os critrios ligados ao utilizador, so:ergonomia; nvel de interveno (proteco de certas informaes, ecrs, ...); etc.

Os critrios de realizao da aplicao autmato, so:estrutura do programa; estrutura dos dados; colocao em servio; evoluo.

Estas caractersticas necessitam de uma estruturao da aplicao. Uma aplicao ser composta por um conjunto de pginas, podendo ser organizadas em menus, tais como se apresenta no exemplo abaixo.

Exemplo de ecrs:

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Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaPara desenvolver uma aplicao necessrio dispr de softwares de programao do dilogo homemmquina. Estes softwares que funcionam geralmente em ambiente Windows, permitem-nos o desenvolvimento da aplicao de acordo com o pretendido ao nvel do operador e do programa do automatismo.

Softwares de desenvolvimento de uma aplicao de dilogo.

Os softwares propem uma biblioteca de objectos grficos animados, tais como: grficos de barras, indicadores de medida, selectores, potencimetros, curvas de tendncias e uma biblioteca de smbolos do tipo bitmap (objectos no animados).

Exemplo de objectos grficos disponveis na biblioteca

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Documento Tcnico Dilogo Homem-Mquina 1.4 Diferentes fases para a construo geral de um projecto com dilogo HomemMquina1 fase : definio dos captores e accionadores (tipo e quantidade)

2 fase : definio dos autmatos programveis (processadores, mdulos)

3 fase : definio das redes de comunicao e do bus de terreno

4 fase : definio da Interface Homem- Mquina

Planeamento do projecto de dilogo Homem-MquinaDefinio da lista das pginas: pgina inicial, sumrio, pgina processo, janelas popup, grficos, ... Definio da navegao entre pginas : botes, zonas tcteis, ...

Padaria

Definio das informaes a visualizar nas pginas : sinalizadores, valores, curvas, diagramas, alarmes. Definio dos comandos a enviar ao autmato : botes, zona tctil, digitao de valores

Dentro dos terminais de dilogo, encontramos ao nosso dispr uma gama muito variada: ecrs com teclas e campos alfanumricos ou grficos, tcteis com ou sem teclas. Atravs do software de programao, so criadas as vrias pginas da aplicao (sumrio, processo, grficos, alarmes, receitas,). As pginas ou mesmo alguns campos das pginas, podem ainda ser bloqueadas por password, de modo a proteger determinados parmetros que possam ser crticos em relao ao processo. Estes terminais comunicam com os autmatos atravs de uma ligao srie assncrona integrada (RS 232 C, RS422/485), via porta USB ou em alguns casos via Ethernet. A utilizao de um dos protocolos de comunicao (Unitelway, Modbus,...), assegura uma comunicao simplificada com os autmatos da Schneider Electric, podendo contudo comunicar com outros protocolos utilizados por outros fabricantes. Os protocolos terceiros (por exemplo: DF1, DH485, SNPX, Sysway, AS511/3964R, MPI/PPI) asseguram a ligao a outros autmatos propostos por outros fabricantes.

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2 Interfaces de dilogo homem-mquinaO dilogo homem-mquina sofreu uma grande evoluo nos ltimos anos. A funo elementar associada ao boto de presso foi enriquecida por interfaces de dilogo electrnicas permitindo que o seu desempenho seja melhorado. Podem ser personalizadas para que possam responder a novas funes, como por exemplo a parametrizao ou a ajuda ao diagnstico. Desde o simples boto de presso at aos sofisticados sistemas de superviso, a funo de dilogo homem-mquina dispe de uma vasta gama de interfaces. Oferece assim solues perfeitamente adequadas, seja qual fr o nvel de dilogo necessrio para a conduo e vigilncia ptimas de equipamentos de todos os tipos. A norma EN 60204-1 define o cdigo de cores s quais devem estar conformes as lmpadas e os botes de presso, por exemplo : - Sinalizao vermelha: Urgncia condio perigosa necessitando de uma aco imediata (presso fora dos limites de segurana, ruptura de acoplamento, etc); - Sinalizao amarela: Anormal condio anormal podendo levar a uma situao perigosa (presso fora dos limites normais, disparo de um dispositivo de proteco, etc); - Sinalizao branca: Neutro informao geral (presena de tenso de rede, etc); - Boto de presso vermelho: Urgncia aco em caso de perigo (paragem de emergncia, etc); - Boto de presso amarelo: Anormal aco em caso de condies anormais (interveno para colocar em funcionamento um ciclo automtico interrompido, etc).

2.1 Comando e sinalizao tudo ou nada Botes de presso e sinalizadoresO boto de presso uma interface utilizada para os comandos gerais de arranque e paragem, e para o arranque de comandos dos circuitos de segurana (paragem de emergncia). Existem disponveis com vrios dimetros: 16, 22 e 30 mm (Normas NEMA), ou ainda noutros dimetros.

ManipuladoresOs manipuladores so particularmente destinados para o comando de deslocamentos sobre dois eixos, por exemplo os movimentos de translao/direco ou de subida/descida. Geralmente permitem de 2 a 8 direces, com 1 ou 2 contactos por direco, com ou sem passagem pelo zero. Alguns destes manipuladores podem ser equipados com um contacto homem morto no fim da alavanca.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-Mquina Balizas e colunas luminosasAs balizas e colunas luminosas so elementos de sinalizao ptica ou sonora utilizados para serem visualizados a uma grande distncia. Balizas : Comportam um s elemento luminoso, vidro ou flash, incolor ou de cor verde, vermelha, laranja ou azul. Colunas : Apresentam uma composio varivel por agrupamento de elementos: vidros, flash ou avisador sonoro. Estes elementos montam-se facilmente. A norma IEC 60204-1 define os cdigos de cores correspondentes s mensagens que devem ser afixadas : Sinalizao luminosa : - Vermelho: urgncia (aco imediata) ; - Amarelo/Laranja: anormal (vigilncia e/ou interveno); - Verde: condio normal (opcional); - Azul: aco obrigatria (necessita de uma aco do operador); - Branco: vigilncia (opcional).

Botes e sinalizadores para ligao aos circuitos impressos A gama de dimetro 22 mm existe em verso ligao aos circuitos impressos:Estes produtos so destinados realizao de suportes de dilogo em quantidades repetitivas e com um esquema idntico. As cabeas de comando e de sinalizao so as mesmas da gama standard. Os blocos elctricos, especficos para estas verses, so munidos de sadas de contactos e permitem a sua soldadura sobre um circuito impresso. Botes de presso e Leds de cabea quadrada : Estes aparelhos instalam-se com um passo de 19.05 mm (3/4 polegada) em locais com um dimetro de 16 mm. Permitem realizar painis de comando reduzidos quando o espao disponvel pequeno, podendo tambm ser associados a teclados. Sinalizaes luminosas com dodos electroluminosos: Os sinalizadores a LED so particularmente recomendados logo que o espao disponvel seja reduzido ou a quantidade de elementos de sinalizao seja elevada (potncia dissipada baixa). Estes apresentam inmeras vantagens: excelente comportamento aos choques, vibraes e sobretenses, longa durao de vida (>100.000 h) e consumos baixos, permitindo assim uma compatibilidade directa com as sadas dos autmatos programveis.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-Mquina A gama Harmony (marca Telemecanique):A foto abaixo representa um extrato da gama de comando e sinalizao tudo ou nada Harmony. Estes produtos distinguem-se entre outros factores por: - simplicidade: montagem fcil e segura; - a tecnologia a LEDs utilizada para todas as funes luminosas; - flexibilidade: de construo modular, os produtos podem evoluir acompanhando a evoluo do automatismo; - robustez: performances mecnicas largamente acima dos nveis normativos; - compacidade: as dimenses so as mais pequenas do mercado; - as mltiplas possibilidades de ligao.

2.2 Visualizao e introduo de dados numricosEm numerosas aplicaes pode ser necessrio vigiar parmetros com uma preciso maior do que a proporcionada pelos sinalizadores. Para satisfazer esta necessidade, existem ao nosso dispr visores numricos e alfanumricos.

Visores numricosOs visores numricos permitem a sinalizao clara de resultados de medies (temperaturas, presses,...), contagem (quantidade de peas produzidas,...), posies de peas mveis, etc. So compatveis com as sadas dos autmatos programveis.

Visor 1 dgitoEstes visores tm um dimetro de 22 mm, com LED de 7 segmentos e constituem um complemento gama de botes e sinalizadores. Existem em 2 verses de entradas: decimal + BCD, em que o valor visualizado segue directamente o valor da entrada; BCD + latch, em que o valor visualizado actualizado e memorizado pelo sinal de validao (sinal latch). Esta verso permite multiplexagem.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-Mquina Terminais de dilogo evoludosO desenvolvimento da electrnica e das telecomunicaes permitiram o aparecimento de interfaces de dilogo e de comunicao apresentando funes enriquecidas e conviviais. Estas interfaces permitem em particular a parametrizao dos produtos, a leitura de informaes relativas a um accionador, como por exemplo o consumo de corrente, a sua temperatura, a sua velocidade, etc. O operador pode tambm escolher a lngua preferida para efectuar uma operao de parametrizao preliminar. As verses codificadas em BCD, permitem fazer introdues ou modificaes simples e fceis de dados numricos. As informaes sadas destes teclados podem ser exploradas directamente pelas unidades de tratamento.

Painis de controlo especficos integrados nos produtosAs ferramentas especficas de dilogo integradas nos produtos permitem um melhor desempenho adaptado s necessidades de regulaes de explorao e igualmente permitem uma assistncia eficaz ao diagnstico.

Exemplo dos painis que equipam o Altivar ATV 71 da Telemecanique

Caractersticas principais- Ecr grfico com afixao personalizada. - Texto e teclado disponvel em 6 lnguas (ingls, chins, alemo, espanhol, francs e italiano) com possibilidades de extenso a outras lnguas. - Boto de navegao para facilmente navegar pelos menus. - Menu Simply Start para arrancar rapidamente e beneficiar o mais breve possvel de todas as performances do equipamento (Altivar 71). - Afixao em permanncia dos parmetros de funcionamento do motor.

Exemplo de mensagens do Altivar ATV 71

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Documento Tcnico Dilogo Homem-Mquina 2.3 Terminais/ecrsA diferena dos terminais integrados nos produtos, relativamente a estes produtos, que estes so produtos genricos e podem ser associados a uma qualquer aplicao. A sua aplicao resume-se sobretudo para a fase de colocao em servio e de explorao. Segundo o tipo de terminal e o software de concepo associado, eles podem tambm ter um papel importante no que respeita manuteno. Os terminais comunicam com o processo atravs de um bus de comunicao standard, fazendo parte integrante da cadeia de dilogo. Para ilustrar as inmeras variantes de terminais existentes, mencionamos aqui a gama Magelis da Telemecanique. Estes terminais grficos (com ecr tctil LCD de 5.7 a 12.1 e com teclado ou ecr tctil de 10.4) permitem um acesso simples s solues grficas de pilotagem e/ou de conduo dos sistemas automatizados. As comunicaes apresentam excelentes desempenhos, sendo possvel a sua ligao directa sobre a rede Ethernet TCP/IP. A configurao dos terminais feita atravs de um software de programao, em conformidade com o programa do autmato. As teclas de funes, de efeito tctil, ou no, podem ser configuradas para obter diversos modos de comando: por impulsos, com encravamento selectivo. Podem tambm ser encravadas pelo automatismo. As trocas entre o terminal de comando e o automatismo fazem-se por ligao srie assncrona, ponto-aponto ou multiponto, com os protocolos standard (Modbus, Unitelway, Ethernet,).

Particularidades significativas- Concebidos para ambientes industriais severos. - Compactos e robustos. - Comando seguro, apresentando uma ergonomia com teclado ou ecr tctil. - Manuteno e diagnstico possvel via Web. - Comando distncia via Ethernet. - Acesso possvel s informaes de diagnstico dos terminais de dilogo atravs de pginas HTML. - Telediagnstico. - Envio automtico de mensagens electrnicas (e-mails). - Possibilidades de ligao do autmato (diversos fabricantes possveis). - Comunicao OPC (diversos fabricantes possveis). - Possibilidade de VB Script. - Conceito de dilogo homem-mquina inovador. - Estaes de comando descentralizadas. - Acesso centralizado s estaes locais, pequenas salas de comando. - Utilizao possvel a nvel mundial graas possibilidade de serem programados em vrias lnguas diferentes.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaAlgumas referncias da gama Magelis Magelis XBT NEstes terminais tm como funes principais: visualizar os dados vindos do automatismo; modificar parmetros do automatismo; comandar um processo.

Magelis XBT R/RTEstes terminais so matriciais. Apresentam 4 a 10 linhas de afixao, de 5 a 33 caracteres. Podem conter smbolos semi-grficos. Possuem teclas e podem ter password.

Magelis XBT GTTerminais grficos com ecr a cores. So ecrs tcteis, apresentando-se disponveis com as seguintes dimenses: 3.8, 5.7, 7.4, 10.4, 12.1 e 15 polegadas.

Magelis XBT GK

Terminais grficos com teclas e/ou ecr tctil, disponvel nos tamanhos: 5.7 e 10.4 polegadas.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaMagelis XBT GTW

Terminais grficos com ecr tctil, disponvel nos tamanhos: 8.4 e 15 polegadas.

Caractersticas principais dos terminais grficos Magelis XBT G de ecr tctil- Ecrs LCD. - Representao de variveis alfanumricas, objectos bitmap, grficos de barras, botes, lmpadas, data e hora, pirilampos, teclado popup. - Curvas com histrico. - Histrico de alarmes incorporado. - Comunicao Ethernet integrada 10 BASE T (RJ 45). - Protocolos telecarregveis Unitelway, Modbus, Modbus TCP/IP. - Compatibilidade com todos os autmatos Schneider Electric e diversos de terceiros. - Software de programao e configurao Vijeo Designer. - Carto Compact Flash. - Tenso de alimentao 24 Vcc.

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3 Servidor Web integradoAs classes de servio Transparent Ready tornam possvel identificar os servios providenciados por cada dispositivo: - diagnstico, visualizao e controlo de servios atravs de tecnologias Web. - servios de comunicao Ethernet. O servio de classes Transparent Ready simplifica a escolha de dispositivos e assegura a sua operacionalidade na arquitectura.

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O acesso aos servidores Web para fins de personalizao e de configurao conseguido atravs de softwares:

O Factory Cast est disponvel nos autmatos com Ethernet. Factory Cast : contm funes de diagnstico remotas usando um simples browser de Internet.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaPermite: acesso aplicao e aos sistemas de diagnstico; visualizao e regulao numrica ou grfica dos dados; envio de correio electrnico (e-mail); possvel personalizao e criao de pginas web para diagnsticos adequados s necessidades.

Factory Cast HMI: contm alm das funes de diagnstico do Factory Cast, funes HMI integradas no mdulo do autmato. Caractersticas: Base de dados e aquisio de dados do autmato (1.000 variveis) em tempo real; Clculos para pr-processamento de dados; Gesto avanada de alarmes com envio de correio electrnico; Registo de dados em bases de dados relacionais (SQL, Oracle, MySQL); Um servidor web personalizvel para uma interface adequada s necessidades.

Factory Cast Gateway: oferta composta por uma gateway com inteligncia web tudo em um, integrado num invlucro independente. Interfaces de comunicao em rede e ligaes srie Modbus ou Unitelway; Funo de acesso remoto, servidor RAS; Funo de notificao de alarmes por correio electrnico; Funo de personalizao Web.

Servidor Web Factory Cast

A Schneider Electric possui uma gateway Ethernet/Modbus, com superviso remota e notificao por email.

O FactoryCast Gateway uma oferta que consiste num equipamento standard, possibilitando o acesso remoto s variveis do equipamento srie e servidor de pginas Web parametrizveis pelo utilizador. a resposta para os clientes que querem ligar os seus equipamentos srie (RS485) Modbus numa infraestrutura TCP/IP e ter um acesso remoto a esses equipamentos. Actua como um Router entre a rede Ethernet TCP/IP e os dispositivos Modbus srie. Possui capacidade RAS (Remote Access Service), acesso distncia via ligao PPP (RTC ,GSM, ISDN & xDSL modems suportados). Possibilita ao utilizador personalizar as pginas incorporadas do servidor WEB. Notificao por e-mail com as variveis do processo a ser notificado. Compatvel com qualquer equipamento srie escravo Modbus RS485.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaEncontram-se na figura seguinte alguns servios de comunicao disponveis:

30- Avanado Comunicao

I/O Scanning Global Data Network FDR Extended

PLC topo de gama

20- Regular Comunicao

Modbus Messaging Faulty Device Network

Eq. Intelig. Gama Mdia PLC

10- Bsico Comunicao

Endereamento IP Mobdus Messaging Mobdus Device

Eq. simples Gama baixa PLC

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4 Computadores Industriais iPCsOs PC industriais caracterizam-se por uma concepo robusta o que permite o seu funcionamento sem falhas num meio industrial em presena de perturbaes electromagnticas e climticas severas. Os PCs industriais podem ser compactos ou modulares para uma adaptao perfeita s necessidades do cliente. As figuras abaixo representam parte da oferta da Schneider Electric:

ecrs externos

A diferena entre um Computador Industrial (iPC - Industrial PC) e um terminal de dilogo, anteriormente exposto, o facto do iPC ser um conjunto nico, ou seja, teclado (ou Touch-Screen), CPU e Display (CRT ou LCD) num nico corpo. So produtos modulares, compostos por uma unidade de comando (Control Box) e de um ecr que dever ser montado, antes da colocao em servio. A Control Box pode ser utilizada szinha com um monitor vdeo e um teclado externo. Nomalmente, por serem aplicados em controlo ou superviso de mquinas ou processos, estas interfaces so resistentes gua, poeira, temperatura e vibrao, o que resulta num altssimo factor de MTBF (Minimun Time Between Failures) para o processo. Seguindo de perto as evolues tecnolgicas do mundo informtico (PCs), a Schneider Electric, possui uma gama completamente renovada de PCs industriais, para responder s necessidades mais amplas das aplicaes de interface Homem-Mquina. Adaptadas aos ambientes industriais, de acordo com o conceito Transparent Ready, os terminais iPC, respondem ao duplo objectivo de simplificao da oferta e de segmentao das aplicaes cliente. Beneficiando das ltimas evolues da Microsoft Windows, nomeadamente a abertura e uma ergonomia evoluda, tal como os microprocessadores Intel Pentium M, permitem que a gama da Schneider Electric de iPCs, tenha caractersticas excepcionais. Existem 3 verses de unidades centrais. Duas verses so modulares, o que facilita a manuteno.

As verses modulares so compostas por um bloco de alimentao, um bloco unidade central (CPU) e um bloco para cartas de extenso.

Em relao aos ecrs, existem tambm diversos modelos: ecr LCD de 12 ou 15, tctil ou no, com ou sem teclado estanque.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-Mquina 4.1 Magelis Smart iPC

Esta gama representa o compromisso ideal entre o PC industrial e o terminal operador para aplicaes cliente evolutivas em ambiente Windows. o terminal ideal para arquitecturas Transparent Ready. Simples, beneficiando do ambiente Microsoft Windows, para aplicaes cliente standard, tais como o Internet Explorer, Outlook express, Excel e Word. Acesso Ethernet TCP/IP a 10/100 Mbps, o que lhe confere uma abertura total, tanto localmente como remotamente, para uma utilizao, um diagnstico e uma manuteno simplificada. Um conforto de utilizao devido sua palete de navegao tctil. Expanso simplificada dos equipamentos: 1 ou 2 portas Ethernet, 2 ou 4 portas USB e 1 ou 2 slots PCMCIA.

4.2 Magelis Compact iPC

Os PCs industriais Magelis Compact iPC, esto adaptados s restries dos ambientes industriais, combinando dimenses compactas, com elevado desempenho e abertura a aplicaes sob Windows XP Pro. Estas Magelis so o prolongamento natural da gama dos terminais Smart iPC. Associados ao software de programao e configurao Vijeo Designer, os terminais Magelis XBT GT, Smart e Compact iPC, so garantias de uma flexibilidade total: escolha do material, escolha do sistema operativo com um software nico permitindo a definio de todas as aplicaes de dilogo, desde a mais simples at a mais evoluda. Valoriza as solues mquina desde as mais simples s mais complexas, devido a: Abertura s aplicaes de interface Homem-Mquina e de superviso, tal como a possibilidade de obter numerosas arquitecturas de automatismo graas escolha de microprocessadores da Intel Pentium e da Microsoft Windows. Uma comunicao adaptada ao ambiente mquina com 2 ligaes Ethernet TCPIIP. O produto oferece ainda a possibilidade de ligao sem fios (Wireless). Um ecr beneficiando de um grande ngulo de viso, at 160. Cartas de extenso: PCI ou PCMCIA.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-Mquina 4.3 Magelis Smart BOX, Magelis Compact PC BOX, Magelis Flex PC BOX

Logo que as interfaces de dilogo homem-mquina tenham que ser separadas da unidade central e funcionem sob ambiente Windows, a gama dos PCs industriais Magelis BOX, oferece uma variedade de solues de potncia gradual para responder s necessidades de dilogo homem-mquina e de SCADA, para aplicaes de processo e das mquinas.

- Redes: duas portas Ethernet (10/100/1G e 10/100). - USB: quatro portas USB para o armazenamento, e ligao HiFi. - Impressoras: numerosas impressoras suportadas. Execuo das aplicaes sob ambiente Windows: SCADA. - Explorao de dados multimdia: udio, imagem, vdeo. - Utilizao de todos os ficheiros Office, do tipo Word, Excel, Powerpoint,. - Outros softwares terceiros que funcionem sob Windows. - Integrao em arquitecturas repartidas: arquitectura Cliente/Servidor. - Acesso s redes Intranet/Internet.

A gama Magelis BOX constituda por quatro unidades centrais (Embedded BOX Smart BOX, Compact PC BOX, Flex PC BOX, Flex PC BOX H) e duas famlias de ecrs (Industrial Display Magelis iDisplay, Front Panel Magelis iPC). As unidades centrais Smart BOX, Compact PC BOX e Flex PC BOX F/H integram funes de diagnstico especialmente concebidas para facilitar a manuteno: - Vigilncia da temperatura interna da unidade central e informaes aos utilizadores, como por exemplo a emisso de um e-mail.

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5 Superviso

Alm do dilogo homem-mquina descrito anteriormente, podemos ainda optar por efectuar a superviso da nossa aplicao atravs de um PC, onde se instalou previamente um software de superviso, a que designamos por sistema SCADA (Software for Control And Data Acquisition). Estes sistemas podem assumir topologia mono-posto, cliente-servidor ou mltiplos servidores-clientes. Actualmente tendem a libertar-se de protocolos de comunicao proprietrios, como os dispositivos PACs (Controladores Programveis para Automao), mdulos de entradas/sadas remotas, controladores programveis (CLPs), registadores , etc, para arquiteturas cliente-servidor OPC (OLE for Process Control). Para os prximos anos, a tendncia dos sistemas de superviso ser a superviso remota, usando sistemas de telemetria atravs de tecnologias sem fios, (telemvel, rdio ou satlite). Atravs destas tecnologias, os sistemas SCADA tero a capacidade de controlar processos industriais localmente ou em zonas diferenciadas. Aplicaes de logstica e controlo de frotas so um bom exemplo pratico, assim como controlo de distribuio de servios pblicos, como gua, esgotos, gs ou energia. SCADA indica precisamente um sistema com cobertura geogrfica, em alternativa topologia DCS (Distributed Control System) que actua no mesmo campo, mas com caractersticas locais. A diferena importante, porque no SCADA implica na gesto dos protocolos de transmisso tpicos de uma rede WAN (Wide Area Network) e com dados temporais mais complexos. Como exemplo podemos comentar que o sistema de controlo e superviso de uma rede elctrica tipicamente um SCADA, um sistema do mesmo tipo dedicado a uma refinaria um DCS. Os softwares de superviso permite-nos a criao da nossa aplicao e o controlo-comando do processo aplicativo. Estes softwares oferecem uma sinergia perfeita entre a web e o HMI (interface homem-mquina). Inicialmente os sistemas SCADA permitiam informar periodicamente o estado do processo industrial, monitorizando sinais representativos de medidas e estados de dispositivos, atravs de um painel de lmpadas e indicadores, sem qualquer interface aplicacional com o operador. Com a evoluo tecnolgica, os computadores assumiram um papel de gesto na recolha e tratamento de dados, tornando possvel a sua visualizao num ecr e a gerao de comandos de programao para execuo de funes de controlo complexas. Os sistemas SCADA melhoram a eficincia do processo de monitorizao e controlo, disponibilizando em tempo til o estado actual do sistema, atravs de um conjunto de previses, grficos e relatrios, de modo a permitir a tomada de decises operacionais apropriadas, quer automaticamente, quer por iniciativa do operador.

CaractersticasA superviso uma forma evoluda do dilogo homem-mquina, com possibilidades muito mais vastas, do que as funes de conduo e vigilncia, mencionadas anteriormente. De um modo geral, responde necessidade de capacidade de tratamento elevada: assegura a comunicao entre os equipamentos de automatismo e os instrumentos de ordenamento e gesto da produo, para lanar e gerir os diversos programas de fabrico; coordena o funcionamento de um conjunto de mquinas interligadas, constituindo uma ilha ou uma linha de produo, assegurando a execuo de ordens comuns (marcha, paragem, etc) e de tarefas, tais como a sincronizao e a pilotagem de funcionamento graduais; assegura uma gesto qualitativa e quantitativa da produo, implicando a recolha em tempo real de numerosas informaes e respectivo arquivo, bem como o tratamento imediato ou diferido; assiste o operador nas operaes de diagnstico de manuteno preventiva e correctiva.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaA potncia de tratamento e as funcionalidades avanadas dos sistemas de superviso, fazem com que estes sejam sobretudo indicados para os processamentos contnuos de automatismos em mquinas automticas. Neste caso, a utilizao de um supervisor pode melhorar de modo notvel os desempenhos, por exemplo, quando a produo necessita de mudanas frequentes de frmulas, quando os ciclos de produo incluem fases de preparao ou de paragem complexos ou quando necessria a gesto da produo.

As principais funcionalidades de um SCADA, so: Gesto dos alarmes:

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Curvas de tendncias, em tempo real e histrico:

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Registo de dados:

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Interface grfica:

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Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaAtravs das redes informticas LAN feita a interligao com os sistemas SCADA, MRP (Manufacturing Resource Planing) e ERP (SAP, BAAN, etc).

Algumas caractersticas chave das solues SCADA da Schneider Electric, so: Web Client compatvel com Transparent Factory; Estrutura em rvore para fcil manuseamento de objectos; Redundncia integrada; Cdigo de programao em VBA; Elevado nvel de desempenho.

As solues SCADA da Schneider Electric, so baseadas em standards do mercado, tais como: OPC / OFS para ligao entre o PLC e a aplicao Active X (inclui WEB browser) Java Beans Microsoft Visual Basic for Application ADO for historian data base link Laplink, incluido para transferncia da aplicao e manuteno remota )

ArquitecturasOs sistemas SCADA da Schneider Electric foram concebidos para suportar arquitecturas monoposto/multipostos, de modo a responder aos crescentes pedidos dos utilizadores, para aumentar as capacidades de superviso e de controlo, nas instalaes industriais.

O Vijeo Citect foi criado para os operadores, os directores de produo, e tambm para os integradores de sistemas que procuram um software de controlo e de aquisio de dados potente, adaptvel e inteiramente integrado aos outros equipamentos. O Vijeo Citect est sincronizado com os softwares de programao dos autmatos, por forma a garantir em permanncia um sistema coerente. A noo de clustering na terminologia informtica permite a sua utilizao em aplicaes centralizadas e distribudas. O Vijeo Citect oferece uma viso global do processo permitindo um controlo prximo dos equipamentos para uma optimizao dos custos. Por outro lado, a leveza da arquitectura permite equilibrar a carga das mquinas aumentando assim a fiabilidade. O Vijeo Citect beneficia de todas as evolues tecnolgicas dos sistemas de explorao Windows Arquitecturas multi-servidor/multi-cliente, centralizada ou distribuda.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaClientes

Funcionalidades do servidor : Aquisio de dados; Processamento de dados; Processamento de alarmes e eventos; Lgica definida pelo utilizador; Logging de dados; Recuperao e processamento de dados histricos; Controlo de processos estatsticos; Relatrios.

Funcionalidades do cliente : Configurao grfica/monitorizao e controlo do processo; Ambiente de engenharia e runtime integrado.

Pode funcionar como terminal remoto, atravs da Internet.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaO acesso dos clientes ao servidor, incluindo servidores redundantes, controlado pelo License Manager.

As diferentes topologias do sistema:

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6 GlossrioDevido utilizao frequente neste sector, de termos na lngua inglesa, inclumos um glossrio de termos usados nesta rea.

ASCII Cdigo digital de 7 bits do standard estabelecido pelo American National Standards Institute. ASCII significa American Standard for Information Interchange.

10Base2Tipo de ligao em rede, de acordo com as especificaes IEEE 802.3, utilizando ligaes em BUS, com cabo coaxial at 185m e velocidade de transmisso at 10 Mbps.

10Base5Tipo de ligao em rede, de acordo com as especificaes IEEE 802.3, utilizando ligaes em BUS, com cabo coaxial grosso e transceivers at 500 m e velocidade de transmisso at 10 Mbps.

10BaseTTipo de ligao fsica de uma rede Ethernet, de acordo com as especificaes IEEE 802.3, utilizando ligaes em ESTRELA, com cabo UTP/FTP e HUBs, para comprimentos at 100m e velocidades de transmisso at 10 Mbps.

100BaseTTipo de ligao fsica de uma rede Ethernet atravs de um cabo par torado que opera a 100 Mbauds. Binary Sistema numrico onde os valores so representados somente pelos dgitos 0 e 1. Este sistema utilizado em equipamentos digitais permitindo uma economia nos circuitos que utilizem semicondutores lgicos. Um transistor pode ser representado pelo valor lgico 0 ou pelo valor 1. Bit Acrnimo de dgito binrio. representados pelos dgitos 1 e 0. Byte Sequncia de dgitos binrios. Constitudo por 8 bits. a unidade de informao do sistema numrico binrio. Os Bits so

Circuito TTL / C.MOS Circuitos integrados lgicos de silcio com base na tecnologia de fabrico dos transstores TTL. Transstor Transistor Lgico ou do C.MOS Complementar Metal xido de Silcio.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaClient Computador que tem acesso rede, mas que no partilha nenhum dos seus recursos com a rede.

Digital Valor discreto. Tipicamente com dois estados: ON e OFF.

ERP Enterprise Resource Planning so sistemas de informao que integram todos os dados e processos de uma organizao num nico sistema. A integrao pode ser vista sob a perspectiva funcional (sistemas de finanas, contabilidade, recursos humanos, fabricao, marketing, vendas, compras, etc) e sob a perspectiva sistmica (sistema de processamento de transaes, sistemas de informaes gerenciais, sistemas de apoio deciso, etc). Os ERPs em termos gerais, so uma plataforma de software desenvolvida para integrar os diversos departamentos de uma empresa, possibilitando a automao e armazenamento de todas as informaes de negcios. Ethernet Rede de comunicao aberta que permite a ligao de uma fbrica a todos os nveis, desde o escritrio at s E/S de campo.

Gateway Equipamento que interliga quaisquer dois tipos de redes. Funciona como um interface no nvel da aplicao camada 7 do modelo OSI . A gateway executa a converso de protocolos e/ou endereos, permitindo a comunicao entre estaes em redes diferentes.

Hardware Equipamento fsico (mecnico, elctrico ou electrnico). HMI Interface Homem-Mquina. Host Em informtica, host qualquer mquina ou computador ligado a uma rede. Os hosts podem ser desde computadores pessoais a super computadores, entre outros equipamentos, como routers. Qualquer Host na Internet tem obrigatoriamente de representar um endereo IP. Atravs do comando PING ou WHOIS podemos obter mais informaes sobre o endereo IP de determinado Host.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaPor outro lado, nem todos os endereos IP representam um host. Para que um endereo IP aponte para um host utilizamos o DNS Reverso. Hubs Equipamento que permite ligar mltiplos equipamentos numa comunicao em rede. Ligao dos equipamentos em estrela.

Internet Grupo de redes interligadas, que utilizam a Ethernet TCP/IP, para funcionarem em conjunto. Intranet Rede privada de uma fbrica ou empresa, baseada nas tecnologias da Internet. uma rede isolada do acesso a utilizadores via Internet (World Wide Web) atravs de uma firewall. IPCs Computadores Industriais.

LAN Rede de rea local (ou LAN, acrnimo de Local Area Network) uma rede de computador utilizada na interligao de equipamentos processadores com a finalidade de troca de dados. Tais redes so denominadas locais por cobrirem apenas uma rea limitada (10 Km no mximo, quando passam a ser denominadas MANs ), visto que fisicamente, quanto maior a distncia de um n da rede ao outro, maior a taxa de erros que ocorrero devido degradao do sinal. As LANs so utilizadas para ligar estaes, servidores, perifricos e outros dispositivos que possuam capacidade de processamento numa casa, escritrio, escola e edifcios prximos. Latch Trinco. Circuito electrnico digital que complementa uma clula de memria esttica. O modelo mais simples formado por um par de inversores montados de forma que a entrada de um seja ligada sada do outro, formando uma realimentao dupla. Sempre que as duas entradas forem 0 lgico, o estado anterior mantido e est disposio para consultas. Este estado chamado de memria. Quando a primeira entrada for 1 e a segunda 0, as sadas so alteradas proporcionalmente a esses valores, sendo que a situao inversa verdadeira. No permitido atribuir 1 lgico s duas entradas porque esse estado causaria instabilidade no circuito, no permitindo o balanceamento das sadas. muito comum encontrar latchs implementados com portas lgicas NAND ou NOR. Este tipo de circuito conhecido como latch set/reset. LED Dodo Emissor de Luz .

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Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaModem Acrnimo para modelador/desmodelador. Modula o sinal digital num analgico para transmisso atravs de rede telefnica, utilizando um cabo coaxial ou outro meio de transmisso. Desmodula o sinal analgico num sinal digital. MRP Manufacturing Resource Planing. Introduzido inicialmente, o MRP foi sendo desenvolvido at se tornar MRP II que j tem em conta aspectos relacionados com finanas, compras e marketing. Este sistema, nomeadamente o MRP, tornou-se um conceito popular nos anos de 1960.

Node N - Unidade ou equipamento comunicante de uma rede.

Protocol Conjunto de regras definidas, necessrias para assegurar que vrios elementos possam executar trocas de dados.

Repeater Dispositivo inteligente para regenerar o sinal em redes com grandes distncias. RJ-45 Tipo de ficha utilizada nas redes 10BaseT e 100BaseT. Router um equipamento usado para fazer a comutao de protocolos, e a comunicao entre diferentes redes de computadores permitindo a comunicao entre computadores distantes entre si. Routers so dispositivos que operam na camada 3 do modelo OSI. A principal caracterstica destes

equipamentos seleccionar a rota mais apropriada para enviar os pacotes recebidos. Ou seja, encaminhar os pacotes pelo melhor caminho disponvel para um determinado destino. RS-232C / Electronic Institute of America (EIA) Standard para a comunicao de dados. Os dados so enviados em diferentes velocidades. 8 bits de dados por caractere, distncias at 12 metros. Comunicao ponto-a-ponto. RS-485 / Electronic Institute of America (EIA) Standard para a comunicao de dados. Os dados so enviados em diferentes velocidades . 8 bits de dados por caractere. Distncias at 120 metros.

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Documento Tcnico Dilogo Homem-MquinaSCADA Software for Control And Data Acquisition.

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) Conjunto de protocolos de comunicao, em que cada um realiza um conjunto de tarefas de comunicao.

WAN Nome dado a redes remotas, utilizando como suporte fsico, linhas telefnicas pblicas. Web Pages Pginas para visualizao de texto, de grficos e de animaes, includas num site Web.

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Schneider Electric Portugal Centro de Formao Profissional Avenida Marechal Craveiro Lopes, N 6 1749-111 Lisboa Tel.: 217 507 263 Fax: 217 507 102 Junho 2009

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