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O que é um sistema de controle digital? O que é um sistema de controle distribuído? Eles são uma e a mesma coisa? Que tipos de sistemas de controle digital existem? Neste artigo estaremos respondendo estas perguntas, mas para isso teremos que voltar primeiro ao início dos sistemas de controle.
O que é um sistema de controle?
Deixe-nos começar com uma definição de um sistema de controle. Um sistema de controle é um conjunto de elementos que permite que outro sistema ou processo se comporte de uma forma previamente estabelecida. Os primeiros sistemas de controle na história foram dispositivos mecânicos ou hidráulicos, com os primeiros controladores pneumáticos surgindo nos anos 20.
Controladores eletrônicos analógicos surgiram no final dos anos 50, substituindo os tubos pneumáticos por conexões elétricas. A ação de controle foi implementada através do uso de componentes elétricos como resistências, capacitâncias e transistores. Exemplos destes primeiros sistemas de controle são mostrados nas seguintes fotos.
O que é um sistema de controle digital?
Quando os computadores entraram em cena, sua óbvia aplicabilidade ao controle logo se tornou aparente e os sistemas de controle digital começaram a aparecer. Um sistema digital de controle é um sistema de controle que processa sinais vindos de sensores por meio de um computador. O sinal analógico (contínuo em valor e tempo) tem que ser amostrado e tomar valores discretos em determinados intervalos de tempo. Este processo é conhecido como digitalização do sinal.
Estes sistemas de controle, que incluem conversão analógico-digital, também são conhecidos como sistemas de controle digital direto. A aplicação do computador no controle de processos marcou um enorme avanço tecnológico, que levou à implementação de novos modelos de controle no ambiente industrial, tornando possível, por exemplo, desenvolver a navegação no espaço.
Quais são os principais sistemas de controle digital?
Existem diferentes sistemas de controle digital que evoluíram de diferentes tipos de controles analógicos.
Por exemplo, no final dos anos 60 a indústria investigava novas tecnologias em busca de uma solução mais eficiente para substituir os sistemas de controle baseados em circuitos elétricos por relés, normalmente utilizados para o controle tudo-ou-nada de máquinas de linha de montagem. Isto levou ao primeiro PLC ou controlador lógico programável.
Sistemas de controle distribuído ou DCS’s surgiram mais tarde, no final dos anos 70, na área de controle de processos contínuos, nas indústrias petroquímica e de papel, estações geradoras de eletricidade, estações de tratamento de água, indústria farmacêutica, etc.
Surgiram com a necessidade de aproveitar as capacidades dos primeiros computadores para melhorar a competitividade das empresas, e foram utilizados inicialmente para substituir painéis analógicos em tarefas de supervisão remota de processos. Como resultado, o conceito de sistemas digitais de monitorização e controlo ao nível dos processos completos foi colocado numa aparência.
O termo ‘distribuído’ aponta para o facto de o controlo poder residir em diferentes computadores distribuídos em diferentes locais, mas com uma arquitectura que permite a comunicação entre eles e a partilha e exibição da informação na sala de controlo.
Quais são as semelhanças e diferenças entre PLC’s e sistemas de controlo distribuídos?
Embora originalmente os PLC’s se concentravam no controlo tudo ou nada dos equipamentos (abertura ou fecho de válvulas, arranque ou paragem de motores, etc.), numa área local e os DCS’s na implementação de loops de regulação de sinal analógico digitalizado, a sua evolução posterior levou-os a convergir. Os fabricantes de PLC’s incorporaram progressivamente itens para ações de tudo ou nada, de fato, combinando DCS’s e PLC’s dentro de uma mesma arquitetura de controle.
Por sua vez, os fabricantes de PLC’s incorporaram funções mais avançadas de controle de loop analógico em seus equipamentos, proporcionando-lhes níveis crescentes de desempenho comparáveis aos dos DCS’s simples, contribuindo assim para uma certa confusão quanto aos limites que separam os dois tipos de sistemas.
A figura seguinte mostra os elementos de um sistema de controle digital, seja um PLC ou um DCS.
No que diz respeito às diferenças, uma das mais importantes é que o PLC necessita de um sistema SCADA para poder cumprir a função de interface com o operador, que já está integrado num DCS.
O que requer sistemas PLC + SCADA para manter duas bases de dados, enquanto que com DCS’s existe uma única base de dados. Além disso, os sistemas DCS normalmente incorporam características mais avançadas, como auto-diagnóstico, gerenciamento inteligente de instrumentos, mineração e análise de dados, administração de alarmes, etc.
Na Tecnatom trabalhamos com DCS’s e PLC’s de diferentes fabricantes, tanto para a implementação de soluções específicas nos processos de nossos clientes como para sua integração em nossos simuladores (substituímos o processo por nossos simuladores).
Ricardo Garcia