Sistema digital de controle distribuído

O Sistema digital de controle distribuído ou SDCD é um arranjo onde uma série de equipamentos de controle digital são distribuídos no chão de fábrica, tendo como função primordial o aperfeiçoamento do controle de processos industriais, de forma a permitir uma otimização da produtividade, estruturada na diminuição de custos de produção, melhoria na qualidade dos produtos, precisão das operações das máquinas, segurança operacional, entre outros. Ele é composto basicamente por um conjunto integrado de dispositivos que se completam no cumprimento das suas diversas funções - o sistema controla e supervisiona o processo produtivo da unidade.^[1] Utilizam-se técnicas de processamento digitais (discreto) em oposição ao analógico (contínuo), com o objetivo de proporcionar uma manutenção no comportamento de um referido processo na planta da indústria, dentro de parâmetros já estabelecidos. O sistema é dotado de processadores e redes redundantes e permite uma descentralização do processamento de dados e decisões, através do uso de unidades remotas na planta. Além disso, o sistema oferece uma interface homem-máquina (IHM) que permite o interfaceamento com controladores lógicos programáveis (CLP), controladores PID, equipamentos de comunicação digital e sistemas em rede. É através das Unidades de Processamento, distribuídas nas áreas, que os sinais dos equipamentos de campo são processados de acordo com a estratégia programada. Estes sinais, transformados em informação de processo, são atualizados em tempo real nas telas de operação das Salas de Controle. Exemplos de aplicações incluem:

• Usinas de geração elétrica e redes de abastecimento elétrico
• Sistemas de máquinas e motores eletromecânicos
• Semáforos
• Sinais de radio
• Sistemas de tratamento de água
• Refinarias de petróleo
• Usinas químicas
• Indústria farmacêutica
• Redes de sensores
• Navios de transporte de carga seca a granel e Petroleiro

Elementos

O sistema tipicamente é dotado de processadores personalizados, que são usados como controladores, usa redes redundantes, que podem ser tanto proprietárias quando obedecer protocolos padronizados. Os processadores recebem informação dos módulos de entrada e enviam para os módulos de saída. Os módulos de entrada recebem informação dos instrumentos de entrada, que estão no processo (também chamado de campo), enquanto os módulos de saída se comunicam com os atuadores do campo. Barramentos computacionais ou elétricos (busbar). Os barramentos também conectam os controladores distribuídos com um centro de controle, que finalmente é conectado a uma interface homem-máquina (IHM), que permite visualizar as dados e informações do processo, em tempo real. Também é comum a existência de estações de operação local, distribuídas pela planta, caso haja uma falha na central de controle, essas estações assumem suas funcionalidades e caso uma dessas estações falhe, outras assumem as funcionalidades desta, isto provê um grau maior de redundância e confiabilidade.

Os elementos do SDCD podem estar conectados diretamente com equipamento físico, como interruptores, bombas, motores e válvulas, ou pode trabalhar através de um sistema intermediário, como por exemplo o sistema SCADA.

Aplicação

SDCD são sistemas dedicados, usados no controle de processos de manufatura de natureza tanto continua quando orientada por lotes, como por exemplo, refino de petróleo, petroquímicas, usinas elétricas, farmacêuticas, indústria de alimentos e bebidas, produção de cimento, metalurgia e industria de papel. SDCD são conectados a sensores e atuadores e usam controle por setpoint para controlar o fluxo de material através da planta. Um dos exemplos mais comuns de sistema de controle por setpoint consiste em um sensor de pressão, controlador e válvula de controle. A medida de pressão é enviada ao controlador, quando o valor medido alcança certo ponto, o controlador induz a válvula ou atuador a abrir ou fechar ate que a pressão atinja o valor do setpoint. Grandes refinarias de petróleo podem ter vários milhares de pontos de I/O e empregar SDCD bastante amplos. Os processos não se restringem ao fluxo fluídico através de canos, mas pode se estender à maquinas de fabricação de papel e sua velocidade, centros de controle de motores, fornos de clinquerização de cimento, operações de mineração, processamento de minério, entre muitos outros.

Um SDCD típico consiste em controladores digitais distribuídos por função ou localização geográfica, capazes de executar de 1 ate 256 funções de controle em uma caixa de controle. Os dispositivos de I/O podem estar inclusos no controlador ou remotos, através de uma rede. Os controladores contemporâneos possuem alta capacidade computacional, e além de controle proporcional, integral e derivativo(PID), geralmente podem realizar controle continuo e seqüencial.

SDCD podem empregar uma ou mais estações de trabalho(PCs, por exemplo) e podem ser configurados através delas ou de um PC. Comunicação local é realizada através de uma rede de cabo de par trançado, coaxial ou de fibra óptica. Um servidor e/ou processador de aplicações pode ser incluso no sistema com o intuito de adicionar capacidade computacional extra assim como de coleta de dados e de gerar relatórios.