Pintura automatizada Dürr - Mecatrônica Atual

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Efeitos de uma
crise econômica
E o ano da crise mundial se foi. Muita coisa aconteceu em diversos países,
mas no Brasil alguns setores se deram melhor que outros. O que notamos é que
havia um concerto entre vários empresários e associações em comparar a queda
de vendas deste ano em relação a 2008. Até parece que o salto significativo de
vendas de 2007 para 2008 não era nada. Se compararmos 2007 com 2009 po-
deremos notar pequena diferença para melhor ou pior, dependendo do setor.
Segundo a Abinee o comportamento da área de automação industrial não
foi uma das melhores como um todo, e para ilustrar melhor o comportamento
do setor resolvemos registrar os 3 últimos anos. Em 2007 tivemos um fatura-
mento de R$ 3097 milhões a preços correntes. Em 2008, R$ 3446 milhões e
em 2009, R$ 2861 milhões, ou seja pouco abaixo de 2007, logo considerando-se
o tamanho da crise, o efeito em nosso país foi mesmo pequeno.
Notamos que o empresariado não está demitindo os funcionários qualificados
e isto mostra a confiança de breve retomada. A Abinee projeta um crescimento em
2010, de 11 % sobre os resultados de 2009, para a automação industrial, devendo
chegar a R$ 3176 milhões, um pouco acima do número de 2007.
Nesta edição, mostramos ainda a breve história que aconteceu há alguns
anos com um acidentado em uma prensa. Muitos falam sobre os acidentes e
quando acontecem projetam que o futuro do acidentado será difícil, mas não
chegam perto de imaginar a realidade dos próximos anos para o acidentado,
sua família e seus colegas de trabalho. Ao constatar em nossa Redação a triste
história do Sr. Jube, resolvemos mostrar o que vem ocorrendo em nosso país
nos últimos anos, e as parcas providências do poder público.
Hélio Fittipaldi
Atendimento ao Leitor: atendimento@mecatronicaatual.com.br
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índice
40
44
16
26
33
40
44
48
Editorial
Notícias
26
Diagnóstico de falhas
e alarmes em Sistemas
Supervisórios e CLPs
Reportagem: Segurança
Como programar o CLP
CJ1, da OMRON
Protocolo digital Hart
Segurança em
automação industrial
Pintura automatizada Dürr
Sitara - Microprocessador
para aplicações industriais
03
06
14

notícias
Schneider Electric faz parceria
com a Foz do Brasil
a empresa schneider electric fechou uma parceria para
o fornecimento de soluções para a Foz do Brasil, uma empresa
da organização odebrecht. a companhia, especialista
na gestão de energia e automação, está modernizando os
sistemas de abastecimento de água e esgoto sanitário nas
concessões e parcerias em que a Foz do Brasil atua.
com a aplicação dos produtos da schneider a Foz do
Brasil está alcançando economia e interação. a implantação
de novas soluções de automação e supervisão facilitou também
a gestão operacional dos processos de bombeamento e
tratamento de água, assim como afastamento e tratamento
de esgotos.
“este sistema eficiente auxilia na economia dos recursos
naturais e também financeiros. essa parceria trará muitos
ganhos, tanto para a Foz do Brasil quanto para o meio ambiente”,
garante carlos alberto costa crusciol, gerente de
contas de saneamento da schneider electric.
a schneider electric atua de forma padronizada na Foz
do Brasil, proporcionando unificação da automação e supervisão,
dos treinamentos e do intercâmbio de seu corpo
técnico. Limeira (sP) foi o primeiro município beneficiado
pelas melhorias do sistema supervisório. cachoeiro do itapemirim
(es), vitória (es), rio claro (sP) e rio das ostras (rJ)
serão as próximas cidades que contarão com as soluções em
suas estações de tratamento de água (eta), de tratamento
de efluentes (ete) e elevatórias de esgoto (eee).
Por meio de soluções que incorporam a instalação de controladores
programáveis, variadores de velocidade, chaves de
partida soft-start e sistemas de supervisão, a Foz do Brasil
acompanha todas as ações em cada uma das cidades pela
Web. com isso, a empresa gerencia as redes, as estações de
bombeamento e os reservatórios de forma simples e rápida.
outra vantagem é o monitoramento da distribuição de água
e do transporte de esgotos 24 horas por dia.
a visualização instantânea de alarmes e o controle da
vazão de entrada e saída das estações elevatórias de esgoto,
por exemplo, permitem tomadas de decisões rápidas, caso
o sistema identifique entupimento de redes ou problemas
com as bombas. outro destaque das soluções implantadas
pela schneider electric é a geração de relatórios detalhados
sobre todos os processos.
Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
A Schneider Electric atua de forma padronizada na Foz do Brasil,
proporcionando unificação da automação e supervisão, dos
treinamentos e do intercâmbio de seu corpo técnico.
Combustol conquista Recertificação
ISO 9001:2000
a Divisão de tratamento térmico da combustol, pertencente
ao Grupo combustol & metalpó, acaba de obter a
recertificação para a iso 9001:2000, norma que se baseia em
princípios de gestão usados como um guia para a melhoria
da performance das organizações.
“a manutenção da certificação é de extrema importância
para nossa empresa, pois ela significa uma garantia para nossos
clientes, que exigem esta norma. com a is0 9001:2000,
eles sabem que estamos atendendo todos os requisitos de
qualidade demandados”, diz edno Zucherato, coordenador
de engenharia e representante da direção no sistema de
Qualidade da Divisão.
a Divisão de tratamento térmico trabalha na implantação
de adequações relacionadas à iso 9001:2008, revisão
que substituirá a atual norma iso 9001:2000, até o prazo de
11 de novembro de 2010. De acordo com Zucherato, a nova
revisão contempla poucas mudanças na essência da norma.
“Basicamente, a iso 9001:2008 traz um maior detalhamento
na descrição dos requisitos, proporcionando maior clareza
e facilidade de utilização”, completa.
Na próxima auditoria de manutenção, realizada semestralmente,
a divisão de tratamento térmico da combustol
já estará com as adequações realizadas conforme as novas
exigências, visando a obtenção da iso 9001:2008.
Curtas
Schneider Electric / divulgação
Crescimento
a atividade industrial paulista cresceu pelo segundo
mês consecutivo em outubro, mas o ritmo de expansão
caiu mais do que pela metade, segundo dados da Fiesp.
o indicador de Nível de atividade (iNa) cresceu 1,6%
em outubro ante setembro, segundo dados com ajuste
sazonal. sem ajuste, houve alta 4,5%. mas na comparação
com outubro de 2008, a atividade recuou 4,6%. No
ano, o iNa acumula baixa de 11,6%.
o dado de setembro foi revisto para baixo para crescimento
de 3,6% contra agosto com ajuste, ante a leitura
preliminar de alta de 4,3%.

Balanço da Abinee no ano
da crise econômica
O desempenho das indústrias de elétrica e eletrônica
não foi tão bom quanto o ano passado. Segundo a
pesquisa da ABINEE - Associação Brasileira da Indústria
Eletroeletrônica, anunciada em coletiva de imprensa
por seu presidente, Humberto Barbato, uma queda de
aproximadamente 9% ocorreu devido aos reflexos da
crise econômica mundial, afetando a economia brasileira,
tanto quanto o setor e seus segmentos. O faturamento
total passou de R$ 123,1 bilhões (2008) para R$ 112,2
bilhões neste ano.
Sustentados pela carteira de pedidos pré-crise e investimentos
dos setores de petróleo e gás, fabricantes
de bens de capital, como Automação Industrial, conseguiram
níveis razoáveis de faturamento no começo de
2009. Porém, a partir do segundo trimestre começaram
a ressentir a falta de novas encomendas. Esta área apresentou
uma queda de 17%, a segunda maior retração,
perdendo só para o setor de telecomunicações. Suas
exportações fecharam com redução de 18% e as importações,
12%.
Para 2010, a expectativa das empresas é que o faturamento
total atinja R$ 124,9 bilhões. O setor de automação
fica na dependência econômica do país e espera
um crescimento de aproximadamente 11%. Segundo
Nelson Ninnin, diretor da ABINEE da área de Automação
industrial e presidente mundial da ISA (associação dos
profissionais de automação fundada nos Estados Unidos
em 1.945), a área de manufatura está lenta e saturada
em comparação com a de processo.
O nível de empregos do setor eletroeletrônico
também está instável. No começo do ano, o número de
funcionários chegou a 161 mil, passou para 155 mil em
maio e pode terminar o ano com 160 mil. O fato desta
instabilidade ocorrer sem muitas demissões mostra as
boas expectativas das empresas para o ano que vem,
pois o custo de demissão e de recontratação a curto
e médio prazo não compensa. Com isso, o número de
empregados em 2010, pode chegar a 163 mil ou mais.
Em outubro, um dos destaques de alta entre os setores
pesquisados foi Veículos Automotores, com avanço
de 7,9% mês a mês com ajuste sazonal, e Alimentos e
Bebidas com expansão de 7,7%.
Entre os setores, as maiores taxas de uso da capacidade
foram de Coque, refino de petróleo, combustíveis
nucleares e produção de álcool, com 98,9%, segundo
dados sem ajuste sazonal, e Celulose, papel e produtos
de papel com 91,5%.
//notícias
Queda no faturamento de
outubro preocupa Abimaq
Em relação ao mês anterior, a Abimaq, Associação Brasileira
da Indústria de Máquinas e Equipamentos, registrou uma queda
de 10,1 % no faturamento de seus associados. Os números continuam
em baixa ao comparar janeiro-outubro deste ano com
o mesmo período em 2008. A queda do faturamento foi 21,2%,
passando de R$ 65,63 bilhões para R$ 51,72 bilhões, neste ano.
Com a inflação, o total pode chegar a 23,6% negativo.
Segundo o Diretor Secretário da Abimaq, Carlos Buch Pastoriza,
a empresa esperava que o volume de faturamento fosse
chegar a uma queda de 15%, no entando, registrou cerca de
20%. “Isto é um reflexo do auge da crise. Este mês de outubro
foi um buraco negro”, afirma o diretor.
O faturamento bruto real de máquinas e equipamentos,
de janeiro-outubro, em 2006 foi R$ 49,23 bilhões, crescendo,
em 2007, para R$ 54,55 bilhões. Em 2008, houve um aumento
significativo para R$ 66,35 bilhões. E este ano caiu para R$ 51,47
bilhões. A alta porcentagem na queda é consequência de um aumento
significativo no ano passado. Uma vez que os números de
2007 e 2009, se comparados, não apresentam tanta diferença.
Contratações
Se por um lado, o faturamento anual da Abimaq caiu, por
outro, as contratações feitas pela empresa continuam a subir. O
setor está otimista e por três meses consecutivos, agosto/setembro/outubro,
apresentou uma incremento de 0,1%, resultando
em 272 novos contratados. No entanto, em comparação com
o mesmo período do ano passado, que foi um ano excepcional,
o número de empregados caiu 6,8%.
Perspectivas
Entre as perspectivas para o próximo ano, a desoneração
total do setor é esperada pelo presidente Luiz Aubert Neto.
“Esperamos que em 2010, o governo fique sensibilizado com a
nossa situação e desonere a nossa cadeia produtiva para voltar
a gerar crescimento e empregos dentro do País”. E como todo
início de ano o primeiro trimestre é fraco para investimentos,
a Abimaq acredita que só após o carnaval, o setor poderá
apresentar indícios de melhoria.
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual

notícias
Mauá oferece MBA em Engenharia
e Negócios do Gás e Petróleo
Com a recente descoberta do pré-sal, a sua exploração
tende a abrir oportunidades para o país e principalmente para
profissionais de diversas áreas. Com o objetivo de preparar
os graduados interessados nesta especialização técnica, o
Instituto Mauá de Tecnologia - IMT está lançando o MBA
Engenharia e Negócios do Gás e Petróleo.
O curso terá a carga horária de 360 horas e será ministrado
às segundas e quartas- feiras no próprio campus do
Instituto. A metodologia de aulas envolve análises, discussões
de casos, debates e exercícios ao longo de todo o curso.
Este programa foi elaborado a partir da identificação das
exigências do mercado, mediante consulta a empresas de
grande porte do setor, para identificar as habilidades e competências
imprescindíveis ao entendimento da real dinâmica
do modelo de negócios do setor de Gás e Petróleo.
Assim, entre outras disciplinas, o programa do curso inclui
Regulamentação e Legislação para Atividades de Exploração
e Refino de Petróleo e Distribuição de Petróleo e Gás, Gestão
Ambiental, Geopolítica e Usabilidade do Gás Natural,
Mercado do Gás Natural e Desenvolvimento Tecnológico,
Fundamentos da Geologia do Petróleo e Gás; Dinâmica do
Processo de Exploração de Petróleo e Gás, Tecnologia de
Perfurações de Poços e Sistemas de Distribuição Mercado
Internacional: /Trading/ de Petróleo e Gás.
As inscrições já estão abertas. A primeira turma tem
início em março de 2010. Informações e inscrições no site
www.maua.br/posgraduacao.
Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
Com a recente descoberta do pré-sal, o Instituto Mauá de Tecnologia
lança o MBA Engenharia e Negócios do Gás e Petróleo. O Programa
do curso foi elaborado com as exigências do mercado sob consulta
de grandes empresas do setor.
Curtas
Emprego
O emprego na indústria paulista teve em outubro o
maior aumento desde abril do ano passado, dando
continuidade à recuperação iniciada em setembro.
Foram geradas 9 mil vagas no mês, alta de 0,28%
sobre o mês anterior, segundo dados com ajuste
sazonal divulgados pela Federação das Indústrias
do Estado de São Paulo (Fiesp) nesta quarta-feira
(11). Sem ajuste sazonal, o emprego cresceu 0,41%.
O ajuste sazonal é um cálculo feito para eliminar
efeitos particulares de cada mês, como os ligados
a feriados, datas comemorativas, estação do ano e
outros.
Na comparação de outubro deste ano com o
mesmo mês de 2008, o nível de emprego teve baixa
de 7,61%, com 184 mil postos de trabalho a menos.
No ano, o nível de emprego na indústria do Estado
acumula baixa de 1,49 %, com o fechamento de 34
mil vagas.
Dezesseis dos 22 setores pesquisadas registraram
contratações em outubro, enquanto quatro apontaram
demissões e dois tiveram estabilidade. O setor
com o maior número de abertura de vagas foi o de
Veículos Automotores, com 1.763 novos postos.
www.multimidia2.wordpress.com/Ricardo Stuckert/PR

energia
47

notícias
“R$ 4 bilhões a serem gastos em todas as unidades no País nos próximos cinco
anos.” De acordo com o setor automobilístico e governamental, este é o maior
investimento feito pela empresa no Brasil.
Produtos
Cognex Visionview disponível
em duas plataformas
A empresa Cognex Corporation,
desenvolvedora de sistemas e sensores
de visão, aprimorou a interface
de operação VisionView® com novas
funções que oferecem visualização
mais detalhada das peças ou componentes
inspecionados, armazenamento
simplificado de imagens das peças
reprovadas e opção para inspeção
via PCs. É uma interface com dis-
10 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
www.blig.ig.com.br/salaoford / divulgação
play touch screen para os sistemas de
visão Cognex In-Sight, que permite aos
operadores ver e monitorar de perto a
atividade dos sistemas de visão nas linhas
de produção.
O VisionView 1.2 aumenta a captura
de dados do aplicativo. A nova função
de pan e zoom permite um exame mais
minucioso das peças defeituosas e facilita
a regulagem precisa do foco do sistema
de visão para obtenção de imagens de
alta resolução. Os operadores das linhas
de produção também podem transferir
imagens de peças reprovadas para um dis-
Ford anuncia investimento
de R$ 4 bilhões no País
A Ford anunciou na Bahia, a ampliação da fábrica
de Camaçari, projeto que ficará com grande parcela
de um investimento de cerca de R$ 4 bilhões que
será gasto pelo grupo em todas as unidades no País
nos próximos cinco anos. É o maior investimento
da empresa no Brasil, segundo fontes do setor automobilístico
e governamental. O programa anterior,
para o período 2007/2012, é de R$ 3,4 bilhões e se
somará ao novo aporte.
A solenidade teve a presença do presidente Luiz
Inácio Lula da Silva e do governador da Bahia, Jaques
Wagner (PT).
O presidente da Ford Brasil e Mercosul, Marcos
de Oliveira, apresentou os novos projetos da companhia,
que incluem desenvolvimento de veículos,
um deles provavelmente o substituto do EcoSport.
A fábrica de Camaçari opera no limite de sua capacidade
- de 250 mil carros ao ano - e sua ampliação
vinha sendo negociada há pelo menos dois anos.
Para a construção da fábrica, a primeira de uma
grande montadora do Nordeste, a Ford aplicou US$
1,2 bilhão (na época, o equivalente a R$ 3,2 bilhões).
Na ocasião, foi beneficiada pelo regime automotivo
do Nordeste, que concedeu benefícios fiscais, como
a isenção de impostos por vários anos. A unidade
trabalha no sistema modular de produção, com
vários fornecedores instalados dentro da fábrica e
que também vão arcar com parte do investimento.
São produzidos na linha de montagem os modelos
Fiesta, Fiesta sedã e EcoSport.
Nas próximas semanas, outra montadora, a
Volkswagen, deve anunciar novos investimentos principalmente
para a fábrica Anchieta, em São Bernardo
do Campo (SP), onde são produzidos os modelos Gol,
Polo, Saveiro e Kombi, em várias versões. Recentemente,
a General Motors anunciou um programa de
R$ 2 bilhões até 2012.
positivo de armazenamento externo.
Outra novidade é a opção de executar
a interface de operação VisionView
em um PC. O software oferece todos
os recursos do painel de operações
e flexibilidade para utilização de qualquer
display que possa ser conectado
a um PC.
Estes aprimoramentos concedem aos
operadores do chão da fábrica um
controle maior sobre seus aplicativos
de visão e melhor compreensão.

Produtos
Sensor de Visão vedado com
múltiplos recursos de Inspeção
O sensor de visão vedado da Banner Engineering
com invólucro IP68 oferece durabilidade em rigorosas
condições industriais e de lavagem. O invólucro
resistente de alumínio com revestimento de níquel
do novo Presence PLUS P4 OMNI resiste a choques
e vibrações. A unidade autocontida não requer um
controlador à parte.
O novo Sensor de Visão serve para várias aplicações,
como: Inspeção de alinhamento de rótulos; Verificação
e comparação de cores; Detecção de defeitos;
Inspeção de embalagens; Verificação de montagem;
Detecção de nível de preenchimento; Inspeção de
gotas de cola; Inspeção de tampas de frascos; Prevenção
de erros, entre outros.
Foi projetado para ser utilizado nas indústrias, inclusive
as de alimentos e bebidas, farmacêutica, automotiva,
embalagens, manuseio de materiais e gráfica.
As ferramentas de posição, análise e geometria do
sensor permitem realizar a inspeção simultânea de
múltiplos itens para abranger aplicações complexas.
A interface intuitiva para o usuário, idêntica em
todos os sensores PresencePLUS, assegura a facilidade
de instalação e operação.
//notícias
Os modelos estão disponíveis com resolução de 640 x 480, ou de
1280 x 1024 para inspecionar áreas maiores em mais detalhes. Entre as
opções funcionais destacam-se a leitura de códigos de barra 2D e 1D,
reconhecimento/verificação óptica de caracteres (OCR/OCV) e inspeção
de esferas. São oferecidos como acessórios tampas de lente e aneis
de luzes LED com classificação IP68 em infra-vermelho, vermelho, verde,
branco ou azul.
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
11

notícias
Novidades na Brazil Automation ISA 2009
No mês de novembro a empresa Elipse Software participou
do Brazil Automation ISA 2009, o 13° Congresso Internacional
e Exposição Sul-Americana de Automação, Sistemas e
Instrumentação. O evento, considerado o maior nas áreas de
instrumentação e automação industrial da América Latina, foi
realizado em São Paulo. Durante a feira, a Elipse apresentou
seus principais produtos e lançamentos.
A novidade exposta pela empresa foi o Elipse Plant Manager,
historiador de processos capaz de coletar, consolidar e armazenar
dados provenientes de várias fontes de tempo real ou históricas,
proporcionando uma plataforma para a integração dos
universos de TI e TA. A solução permite desenvolver aplicações
de inteligência industrial e análise de dados, auxiliando na tomada
de decisões e na melhoria da performance produtiva.
“Gostei do Elipse Plant Manager por agregar um grande conhecimento
na área de automação”, disse Ivando Severino Diniz,
professor do curso de Engenharia de Controle e Automação, da
Universidade Estadual Paulista – Campus de Sorocaba.
Um outro lançamento foi o E3 Power, plataforma criada
para garantir confiabilidade, qualidade e eficiência ao processo
de operação de redes de distribuição de energia elétrica. O
software apresenta um conjunto de sofisticados aplicativos de
análise de sistemas elétricos como: Processador Topológico,
Fluxo de Potência e Estimador de Estados. Além disso, possui
um ambiente de simulação que facilita a integração entre os
setores de pré e pós-operação com o centro de controle da
empresa.
A versão 3.2 do E3 também foi exposta na feira. A novidade
traz diversas melhorias em praticamente todos os componentes
que integram o software. Uma série de implementações podem
ser visualizadas no E3 Playback, E3Alarm, aba Penas do E3Chart,
E3 Studio, E3 Viewer, IODriver / IOServer, entre outros.
E um outro destaque da Elipse foi o E3 Playback, solução que
permite a interpretação de ocorrências passadas referentes a
qualquer tipo de processo.
Para mais informações acesse o site www.elipse.com.br.
Curtas
Testes
A Cognex disponibiliza para os mais variados setores
da indústria no Brasil alguns de seus kits desenvolvidos
pela empresa para apresentar aos clientes as funcionalidades
de suas soluções de rastreabilidade. Dessa
maneira, é possível obter maior conhecimento dos
recursos técnicos e de suas vantagens para alcançar
alta produtividade, controle minucioso e segurança na
produção de todo tipo de mercadoria antes da decisão
pela compra.
12 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
Produtos
Siemens no Brasil desenvolve
relé de proteção térmica digital
para transformadores
A Siemens no Brasil desenvolveu o relé de proteção
térmica digital Simotemp, integralmente adequado
à tecnologia de redes inteligente (smart grids). A
solução foi criada para proteção térmica de transformadores
e é indicada para equipamentos onde
são necessários o controle e proteção confiáveis da
temperatura. Esse novo produto indica com maior
precisão a temperatura do óleo e enrolamentos do
transformador, fatores que influenciam diretamente
no envelhecimento do sistema de isolação (papel
e óleo). Com isso é possível um controle mais eficiente
do sistema de refrigeração, visando prolongar
o tempo de vida útil do transformador.
Totalmente desenvolvido pela Siemens no País, na
fábrica da empresa em Jundiaí (SP), o Simotemp
reforça o posicionamento global da empresa em
fornecer ferramentas inovadoras que podem contribuir
desde a geração até a distribuição e consumo
de energia elétrica dentro do conceito das smart
grids. Trata-se de um produto confiável, preciso e
que pode ser utilizado praticamente em qualquer
transformador, além de ser de fácil programação e
aplicação. No País, a companhia já tem solicitações
para fornecimento dessa solução.
O Simotemp monitora as temperaturas do óleo
isolante e a temperatura do ponto quente (hot spot)
de até três enrolamentos em um único aparelho.
Além disso, possui memória de massa para armazenamento
de dados e registro de eventos, função de
pré-resfriamento e exercício do sistema de refrigeração.
Visando facilitar a interface com o usuário,
possui entrada USB frontal e software dedicado
para configuração, download e análise dos dados em
memória através de ferramenta gráfica, incluído em
cada Simotemp. Sua confiabilidade é obtida através
do emprego de componentes de alta qualidade e
sistema de contingência.
As empresas interessadas em conhecer as aplicações,
tecnologia e benefícios do sensor de visão Checker
3G, do sistema de controle visual em cores In-Sight
Micro, e do menor leitor de identificação fixo de alta
performance do mundo, o DataMan 200, agora podem
agendar testes prévios com a presença do engenheiro
de vendas da Cognex, José Carlos Bernardes Oliveira,
ou com representantes das distribuidoras da empresa
no Brasil, Pollux e OMNI.

eportagem
Automação Segura
Por que os acidentes
acontecem!?
Mesmo com a criação de normas de segurança
acidentes continuam sendo frequentes em
algumas empresas.
saiba mais
Segurança Funcional (SIS) - Parte 1
Reduza o risco de acidentes na
sua empresa
Mecatrônica Atual 24
A máquina que você trabalha é
segura?
Mecatrônica Atual 28E
Conheça o CIP Safety, protocolo para
a área de segurança
Mecatrônica Atual 35
U
14 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
ma coisa que qualquer um pode constatar
são os danos físicos, psicológicos e materiais
que os acidentes ocasionam em quem os
sofre. Os que convivem com o acidentado
também são afetados na parte psicológica,
sejam parentes ou colegas de trabalho.
Isto impacta na empresa e nos seus
produtos de modos diferentes de acordo
com o ramo de atividade, a ponto de se
refletir em seu faturamento e ocasionar
sérias consequências para a vida dela.
Conforme essa situação ficou mais
evidente, na segunda metade do século
passado algumas normas começaram a
ser elaboradas para tentar corrigir estas
fatalidades que, às vezes, atingiam a vida
dos trabalhadores.
Por isso mesmo, o que muita gente
desconhece é que ao se elaborar uma norma
o que é considerado em primeiro lugar, é
a vida do ser humano e dos animais. Nas
nações mais civilizadas e também pioneiras
na adoção dessas normas, o poder público
zela por sua aplicação correta sob pena
das sanções de lei. Nem todos os países
observam o mesmo rigor, chegando alguns
a ignorar qualquer norma de proteção ao
trabalhador e ao usuário dos produtos e
serviços das empresas.
Felizmente a globalização tem contribuido
positivamente para que em todo o mundo se
adotem normas de proteção, pois a concorrência
pelo mercado global é feroz e não se
admite mais hoje em dia, que se aceite em
razão de preço menor, um produto que não
observa as principais normas internacionais
como a IEC, a ISO e outras.
No Brasil o órgão que estabelece as normas
é a ABNT - Associação Brasileira de Normas
Técnicas, que vem se esforçando para estar
atualizada como as principais associações
do mundo. Um comitê é formado por um
grupo de pessoas que representam o setor e
as empresas que fazem parte da associação,
para discutir as normas sobre determinado
assunto. Na maioria das vezes se baseiam
em normas já existentes em outros países e
as adaptam para a nossa realidade.

Como a norma é estabelecida e não
há nenhuma sanção responsável pela não
aplicação e muito menos há fiscalização
eficaz, cabe aos prejudicados recorrerem à
Justiça caso algum acidente aconteça e o
culpado não seja a vítima, fazendo assim
valer os seus direitos. Aí sim, a norma pode
ser usada pelo advogado da vítima para
consubstanciar o processo contra a ré.
O que ocorre muito é que as vítimas
não sabem dos seus direitos e não vão
à Justiça para reinvindicá-los, seja um
trabalhador, um usuário de serviços ou
o cliente de um produto. Conforme este
entendimento vem evoluindo por parte das
empresas, dos trabalhadores e consumidores,
as normas são melhor estabelecidas
para o resguardo das partes envolvidas e
todos saem ganhando, pois também são
cada vez mais aplicadas. A Redação de
Mecatrônica Atual vem se preocupando
nos últimos anos com este tema e como
fazer uma abordagem adequada e técnica
do problema em nosso país. MA
Caso e Depoimento de Acidentado
Em 1969, trabalhando havia um ano
numa famosa fábrica de brinquedos, o
operário metalúrgico Jube Angelo Tomazi
sofreu um acidente numa prensa de 400
toneladas que pegou os dedos das duas
mãos. “Um anel que freava a máquina
se rompeu e ela entrou em operação
automática pegando as minhas mãos”
conta Jube. Na época, ele ficou de licença
pelo INPS (atual INSS) por 30 dias. Sem
os dedos da mão esquerda, e um enxerto
no dedo indicador que ficou torto e sem
movimento,como mostra a foto tirada
pela nossa reportagem, teve alta e voltou
a trabalhar na mesma prensa. Em 15 dias
gangrenou um dedo da outra mão atingida
(a direita) e devido ao discutível atendimento
hospitalar, teve novo afastamento
para amputá-lo. Ao voltar ao trabalho,
alegou que não tinha condições psicológicas
para continuar na mesma máquina e
pediu para ser transferido de seção. Dois
meses depois foi mandado embora. Dada
a mutilação e só com ensino primário, não
conseguiu mais emprego. Como a maior
parte dos trabalhos da empresa necessitavam
das mãos, passou a ser, informalmente,
vendedor ambulante.
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
reportagem
Deixando de lado o mau atendimento
hospitalar, do INSS e da empresa, pergunta-se:
as máquinas dessa empresa
tinham manutenção preditiva!? Haviam
normas de segurança, na época, que não
foram observadas pelo fabricante da
prensa e pela fábrica de brinquedos!?
Com as normas atuais e a evolução da
tecnologia consegue-se evitar atualmente
que este tipo de acidente aconteça!?
Nem sempre, pois ainda há muita
máquina antiga funcionando nas indústrias
que não foi atualizada, ou como dizem no
meio, não foi “retrofitada” pela empresa
proprietária. Também existem máquinas
novas que não estão dentro das normas
de segurança.
Em Belo Horizonte/Minas Gerais já
encontramos medidas de segurança para
os trabalhadores. Desde 2003, o Ministério
do Trabalho e Emprego e o Ministério
Público desenvolvem o Projeto Prensa,
cujo o objetivo é fomentar a proteção de
prensas e reduzir o índice de acidentes
com mutilações de trabalhadores no
estado mineiro. Desde que foi iniciado o
projeto, cerca de 500 máquinas já foram
reformadas de acordo com as normas
de segurança, segundo informações das
procuradoras responsáveis pela sua
condução no Ministério Público do Trabalho,
Sônia Toledo Gonçalves e Maria do
Carmo de Araújo.
“A retirada das prensas por meio de
adjudicação é uma iniciativa piloto, que
adotamos para garantir a proteção dos
trabalhadores com a definitiva eliminação
das máquinas obsoletas do mercado . A
mesma providência poderá ser adotada
em outras empresas que se recusarem
a reformar seu maquinário”, enfatizou
Maria do Carmo de Araújo.
De acordo com dados da Previdência
Social, 25% dos acidentes de trabalho
ferem ou mutilam as mãos e punhos de
trabalhadores, sendo que as PRENSAS,
mecânicas ou hidráulicas, ocupam o primeiro
lugar dentre as máquinas de maior
risco. A PRENSA é um equipamento
usado para conformar, moldar, cortar,
furar, cunhar e vazar peças. Em geral, são
máquinas obsoletas, inseguras, responsáveis
por histórias de esmagamento/amputação
de dedos e mãos de trabalhadores.
15

supervisão
Diagnóstico de
Falhas e Alarmes
em Sistemas
Supervisórios e CLPs
Uma das maiores dificuldades para a solução de problemas
imprevistos em processo é a identificação correta de alarmes no
supervisório. Considerando as paradas súbitas em equipamentos
nos processos dos quais os autores participaram, estima-se que
90% do tempo total foi gasto na identificação da falha. Conheça os
mecanismos implementados para reduzir o tempo de diagnóstico
de falhas, sendo descritos três casos de melhorias promovidas
em processos da ArcelorMittal Tubarão, com as descrições das
técnicas escolhidas e os resultados obtidos.
saiba mais
HANSEN, R. C. Eficiência Global
dos Equipamentos, Editora
Bookman Ltda., Porto Alegre, 2006.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE
MANUTENÇÃO. Documento
Nacional 2007 - A Situação
da Manutenção no Brasil,
Florianópolis, Associação Brasileira
de Manutenção, 2007. 1 CD-ROM.
ALMEIDA, M. T. Manutenção
Preditiva: Confiabilidade e
Qualidade, Disponível em: www.
mtaev.com.br/download/mnt1.pdf.
Acesso em: 28 out.2007, Itajubá.
ROSÁRIO, J. M. Princípios de
Mecatrônica. Editora Prentice Hall,
São Paulo, 2005.
16 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
Johnson Pontes de Moura
UNIVC - Professor de Pós-Graduação da
Faculdade do Vale do Cricaré
Carlos Alberto Grosman
UCL - Faculdade do Centro Leste e
Discente da Pós-Graduação da Faculdade
do Vale do Cricaré
Leonardo Pereira Bastos
UCL - Faculdade do Centro Leste
Anderson Almeida Virgílio de Souza
ArcelorMittal Tubarão
Rogério de Almeida Otaviano
ArcelorMittal Tubarão
Marconi Patrício de Arruda
ArcelorMittal Tubarão
Alamir da Luz Júnior
ArcelorMittal Tubarão
Considerações Iniciais
A lucratividade de uma empresa ou
negócio vem do resultado de suas receitas
operacionais, obtidas através de vendas
de produtos ou serviços, descontando-se
os custos de produção, que são os gastos
com matéria-prima, recursos humanos e
equipamentos. Em um ambiente cada vez
mais competitivo, os custos de uma planta
industrial são controlados individualmente
e, dentre eles, estão a manutenção das máquinas
e as paradas da linha de produção,
programadas ou imprevistas, para reparo
dos equipamentos.
A manutenção tem suas estratégias
de atuação, podendo ser planejadas, com
aspectos preventivos ou preditivos, ou não
planejadas, com aspecto corretivo, ocorrendo
intervenção apenas quando há uma quebra
ou defeito de equipamento.
Durante a pesquisa sobre o assunto, os
autores observaram que o tratamento da
“manutenção corretiva” não tem referências
bibliográficas em grande número. Existem
muitas publicações quando se trata de manutenções
preventivas e preditivas, que, é claro,
são temas de extrema importância para o
gerenciamento de falhas em equipamentos.
Mas é sabido que a “manutenção corretiva
custa de 3 a 5 vezes a mais que a manutenção
preventiva e planejada, pois, tempo, trabalho,
materiais e equipamentos são desperdiçados”
(HANSEN, 2006, p. 112).

T1. Custo da manutenção/faturamento
bruto. Fonte: ABRAMAN (2007).
As técnicas de manutenção planejada
não evitam totalmente as falhas de equipamentos
de processo. E quando ocorrem estas
falhas, o que fazer? Como identificá-las em
um sistema supervisório? O que fazer para
minimizar o tempo de atendimento e reduzir
a perda de produção? Este trabalho assumiu
parte deste tema e teve como propósito
mostrar caminhos e alternativas simples para
identificar falhas através de mecanismos e
técnicas que podem ser implementados em
equipamentos que já existem na empresa,
como CLPs e supervisórios.
No item 2 mostram-se dados sobre
a manutenção de equipamentos, suas
estratégias e os tipos de falhas. Nos itens
3 e 4 tem-se a descrição do Controlador
Lógico Programável (CLP) e do Sistema
Supervisório, necessária para a compreensão
das técnicas implementadas nos três casos
reais, que são detalhados no item 5. O item
6 apresenta os resultados obtidos, que, na
opinião dos autores, comprovam a importância
do trabalho, visto a relação custo X
benefício das soluções implementadas.
Conceitos de Manutenção e
Sistemas de Automação
Segundo dados levantados pela Associação
Brasileira de Manutenção (ABRAMAN) em
2007, o custo da manutenção é estimado
em torno de 4% do faturamento bruto das
empresas, conforme descrito no tabela 1.
Visando reduzir este custo, a manutenção
atualmente passa por um processo de modernização
e aperfeiçoamento dos métodos
utilizados para obtenção do controle do
tempo de parada de produção e, naturalmente,
das perdas de geração de recursos que
isto implica. A disponibilidade operacional
efetiva de uma empresa ficou, no ano de
2007, em média, em 90,82%, e somente a
T2. Indicadores de disponibilidade. Fonte: ABRAMAN (2007).
T3. Classificação das tasks do CLP.
manutenção contribuiu com 5,3% do total
do tempo indisponível, conforme descrito
na tabela 2 (ABRAMAN, 2007).
Segundo Hansen (2006), o custo de
uma estratégia de manutenção corretiva
tem em média um custo cerca de 3 a 5
vezes maior do que quando se adota um
modo programado ou preventivo. Conforme
levantado por Almeida (2007), a
manutenção corretiva é a que apresenta
maior custo operacional devido à sua total
impossibilidade de planejamento e ao seu
aspecto de imprevisibilidade, acarretando
maior tempo de parada de produção, altos
custos de estoques de peças sobressalentes,
maior tempo gasto para reparo do equipamento,
altos custos de trabalho extra e baixa
disponibilidade de produção.
Para reduzir a perda de produção e o
tempo de parada imprevista das máquinas
ocasionados por falhas inesperadas de
equipamentos, é necessário que o pessoal
da manutenção esteja apto para reagir imediatamente
a todas as falhas das máquinas.
O primeiro passo para tratar uma falha
é descobrir o que aconteceu e qual a sua
causa. Para este fim, utilizam-se alguns
mecanismos como efetuar verificações no
processo, entrevistar o operador sobre o
ocorrido e verificar o autodiagnóstico dos
equipamentos, se houver.
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
supervisão
Controlador Lógico
Programável (CLP)
No CLP utilizado nas áreas do LTQ
e do Laminador de Acabamento da ArcelorMittal
Tubarão, observam-se algumas
características próprias do equipamento
que são essenciais para o entendimento
deste trabalho, descritas em seu manual
de instruções.
As linguagens usadas na programação
são a Ladder, Function Block e Linguagem
Gráfica Estruturada (SFC), com velocidade
de processamento de instruções entre 40
ns (contato) e 200 ns (bloco de multiplicação).
Utiliza como método de controle
o Scan Cíclico, suporta até 20.288 pontos
de E/S e até 128.000 palavras de memória
para a programação. Na estrutura de dados
do CLP, todos os tipos de variáveis foram
definidos em conformidade com a norma
IEC 61131-3, sendo classificados em:
a) ”Local”: variável temporária ou
estática, utilizada para representar
uma entrada física, por exemplo;
b) ”Global”: pode ser uma variável
global de estação, de controlador
ou de rede. São variáveis lógicas,
internas ao CLP.
Na estrutura do CLP existe a integração
dos programas de um determinado
controlador em unidades chamadas de
17

supervisão
tarefas (tasks). Qualquer programa pode
ser executado desde que esteja incluso em
uma task. Estas tasks são classificadas
e identificadas conforme sua prioridade
de execução dos programas, conforme
demonstrado na tabela 3.
A figura 1 ilustra uma configuração de
hardware básico do CLP instalado na área
do Trem Acabador do LTQ.
F1. Hardware do CLP.
F2. Tela de operação do trem acabador.
18 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
Sistema Supervisório
Um sistema de supervisão e controle tem
por função a integração dos sistemas lógicos
e de automação, como os CLPs, através da
troca de dados entre as estruturas físicas de
comando em um ambiente de rede local,
disponibilizando informações ao operador
em uma estação de trabalho, chamada de
interface homem-máquina (IHM), para que
o mesmo possa acompanhar, gerenciar ou
manipular variáveis do processo automatizado
(ROSÁRIO, 2005).
O sistema supervisório permite a configuração
de telas que facilitam a operação,
tendo geralmente as seguintes funções:
a) tela de vista geral ou principal:
apresenta os setpoints e os desvios,
podendo ser constituída de várias
páginas;
b) tela de grupo: apresenta informações
sobre pontos em grupos de
funções com os mesmos detalhes
dos visores de instrumentos analógicos;
c) telas de malhas: apresentam uma
representação gráfica de cada
malha em detalhe. Nela pode-se
visualizar e/ou alterar as principais
variáveis da malha;
d) telas de alarme: mostram ao operador
as principais falhas ou eventos
do processo e/ou do sistema;
e) telas de tendências: podem ser
configuradas para registrar mudança
dos valores das variáveis em
um intervalo de tempo reduzido
(tempo real) ou num intervalo de
tempo maior, como horas, dias e
semanas (histórico).
Implementação das
Modificações
A seguir, é descrito cada um dos três
casos reais, nos quais as implementações
foram realizadas.
Caso do CLP do LTQ
No LTQ, apesar de serem adotados
procedimentos de manutenção preventiva e
preditiva, ocorreram paradas imprevistas dos
equipamentos, causando perda de produção
e impacto negativo na disponibilidade da
linha de laminação. Considerando-se que a
capacidade atual de produção de bobinas é
de 400 toneladas/hora, e um preço médio
de US$ 600,00 para cada tonelada, então
se obtém um valor de produção teórico de
US$ 240.000,00 por hora. Assim, cada
minuto adicional de parada imprevista
implica em uma perda de receita na ordem
de US$ 4.000,00. Para reduzir o tempo de
parada e agilizar a identificação de falhas
ocorridas na linha, foram implementadas
lógicas de monitoramento de variáveis nos
programas dos CLPs.

A laminação no trem acabador (ou FM
– Finishing Mill), ilustrado na figura 2,
consiste na redução da espessura do material
nas cadeiras F1 a F6, sequencialmente.
No caso apresentado, ocorreu uma parada
indevida do processo de laminação do
trem acabador e apareceu para o operador
apenas o alarme “parada do FM” na tela
do supervisório, sem maiores detalhes da
ocorrência, conforme figura 3, retornando
à condição normal 29 segundos depois, sem
a intervenção do operador ou de algum
técnico de manutenção.
Mesmo com a existência de telas de
manutenção, com indicações de sensores e
instrumentos, como a mostrada na figura
4 (na qual a atuação do sinal de sensor corresponde
à indicação vermelha na tela), uma
falha só seria identificada se permanecesse
constante, o que não foi o caso.
Para solucionar este tipo de ocorrência
foram implementadas lógicas no CLP
chamadas de lógicas de trap, que consistem
em criar uma identificação numérica
individual e específica para cada sensor
ou instrumento e colocá-los, utilizando
a programação em ladder, em um bloco
somador, que só irá efetuar a soma quando
ocorrer uma falha em um equipamento.
Neste momento haverá o transporte deste
valor para um campo definido, a fim de
que não seja apagado caso haja uma falha
instantânea, como um pulso de um sinal
de um sensor, por exemplo.
Na figura 5 tem-se a lógica de intertravamento
do trem acabador, onde
a saída G_FMMRHRIL (detalhe “a”) é
resultado da combinação das condições
de funcionamento das cadeiras F1 a F6
(G_F1MRHRIL a G_F6MRHRIL) e
do grupo de controle (G_FMG_AUT) e
de velocidade (G_FMS_AUT) do trem
acabador em automático ou o sinal de
carga (material presente) no trem acabador
(G_FMLRON), o que corresponde à
equação booleana:
G_FMMRHRIL = ((G_FMS_AUT .
G_FMG_AUT) + G_FMLRON) .
G_F1MRHRIL . G_F2MRHRIL .
G_F3MRHRIL . G_F4MRHRIL .
G_F5MRHRIL . G_F6MRHRIL
A figura 6 destaca que este sinal de
condição de funcionamento do trem acabador
(G_FMMRHRIL) habilita o sinal
F3. Registro (log) de eventos do supervisório.
F4. Tela de manutenção do supervisório do trem acabador.
F5. Programa do CLP com a lógica de intertravamento do trem acabador.
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
supervisão
19

supervisão
de memória para a primeira falha ocorrida
(FM_FRST_FLT_MEM – detalhe “b”),
que, por sua vez, efetua a transferência
dos valores atuais das entradas do bloco
somador do trap. A memória do dia, hora
e minuto em que ocorreram as duas falhas
mais recentes (MRH_TRAP, a atual, e
MRH_TRAP_OLD, a anterior) também
é atualizada por este sinal.
Observa-se, ainda na figura 6, que a
última falha ocorrida (MRH_TRAP) foi
devida à condição “2”, indicando uma
falha no intertravamento da cadeira F4
F6. Tela do CLP com a lógica de trap do trem acabador.
20 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
(G_F4MRHRIL – detalhe “c”) como causadora
da ocorrência no trem acabador.
A partir destas informações, inicia-se a
pesquisa nas condições de funcionamento da
cadeira F4 para detalhar a causa da falha. A
lógica da cadeira F4, como em qualquer outra
cadeira, tem uma lógica de trap semelhante
à do trem acabador, conforme descrito na
figura 7. A condição de funcionamento da
cadeira F4 (G_F4MRHRIL - detalhe “c”)
habilita o sinal de memória para a primeira
falha ocorrida (FM_FRST_FLT_MEMF4
– detalhe “d”), que, por sua vez, efetua a
transferência dos valores atuais das entradas
do bloco somador do trap. A memória do
dia, hora e minuto em que ocorreram as duas
falhas mais recentes (F4_TRAP, a atual,
e F4_TRAP_OLD, a anterior) também é
atualizada por este sinal.
Ainda analisando a tela mostrada na
figura 7, encontra-se um bloco somador
auxiliar, cuja saída é WORK_N04 (detalhe
“f”), que também entra no bloco de trap.
Isto foi necessário devido à limitação de
entradas (15, no máximo) configuradas no
bloco somador do CLP. No caso estudado,
a última falha ocorrida (F4_TRAP– detalhe
“e”) foi devido à condição “18”, indicando
uma falha no intertravamento da cadeira
F4 (G_F4MRHRIL) como causadora da
ocorrência no trem acabador.
A figura 8 mostra a continuação da
lógica de trap da cadeira F4, permitindo
concluir que a condição “18” refere-se a uma
falha no sensor indutivo que indica que o
suporte do spindle (eixo responsável pelo
acoplamento do motor de acionamento com
o cilindro de trabalho da cadeira) inferior
de entrada está posicionado corretamente.
Por questão de segurança do equipamento,
a falha neste sensor (L_PB1ZSX46)
intertrava o funcionamento da cadeira
F4 e, consequentemente, de todo o trem
acabador.
Em caso de falha no sinal de um sensor,
a sua indicação na tela de manutenção,
exibida na figura 9, assume a cor cinza,
enquanto sua indicação normal de atuado
fica na cor vermelha. No momento da
captura da tela de manutenção, o sensor
(L_PB1ZSX46) estava com a indicação já
normalizada.
Para solucionar a ocorrência, foi efetuado
o ajuste do posicionamento do sensor
e liberado para retornar à operação normal
da linha de laminação.
O tempo total de parada de produção,
medido entre o início da falha até o retorno
da linha, foi em torno de 15 minutos.
A identificação da falha, com a pesquisa
dos alarmes no supervisório e da lógica de
intertravamento nas tasks do CLP, gastou
cerca de 10 minutos. O ajuste do sensor no
campo, tarefa sem muita complexidade,
foi executado em 5 minutos, aproximadamente.
Quando não existia esta lógica de trap,
ocorria perda de tempo considerável na
investigação de cada condição de intertrava-

mento do trem acabador, sendo analisadas,
ainda, todas as condições das cadeiras de
laminação. Existem relatos de falhas semelhantes
com paradas de mais de 60 minutos
pelo mesmo problema registrados na base
de dados da ArcelorMittal Tubarão, mas
sem a utilização de ferramentas adequadas
de investigação da ocorrência. Além disso,
neste caso específico, por se tratar de uma
falha intermitente, o técnico que estivesse
analisando-a dificilmente encontraria a causa
da ocorrência, a não ser que a freqüência
de falha se tornasse muito maior.
Caso das Telas de Intertravamento
do Laminador de Acabamento
Na área do Laminador de Acabamento,
a dificuldade na identificação da origem de
uma falha inicia-se no fato de, originalmente,
não haver telas de manutenção apropriadas,
com visualização das condições de intertravamento
da linha. Por isso, o alarme que
aparece para o operador é muito genérico,
sendo necessário investigar dentro do programa
do CLP, o que demanda tempo e,
consequentemente, parada de produção.
Quando não há telas auxiliares de manutenção,
contendo estados dos sensores e
dos equipamentos, a identificação da falha
deve ser pesquisada diretamente no CLP. Ao
verificar as tasks e as linhas dos programas
no CLP, gasta-se um tempo variável até a
localização da causa básica da ocorrência,
pois depende de diversas condições:
a) fatores humanos: conhecimento do
técnico que efetua o atendimento;
as informações prestadas pelo
operador; a identificação correta
do alarme no supervisório; e a
condição emocional e psicológica
do técnico e do operador;
b) fatores inerentes ao equipamento:
falha na comunicação da estação
de manutenção com o CLP; e
falha na abertura do programa de
monitoração causado por defeitos
no software ou no hardware.
Com a implantação de telas de manutenção
no supervisório em março de
2007, passou a ficar visível ao operador e
ao técnico a ocorrência de uma falha de
posicionamento de um equipamento, ou
uma indicação indevida causada por um
sensor danificado ou desajustado.
Para melhorar a identificação dos alarmes,
foram criadas telas de intertravamento
F7. Tela do CLP com a lógica de trap da cadeira F4.
F8. Tela do CLP com a lógica de trap da cadeira F4.
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
supervisão
21

supervisão
(interlock) para monitoração das condições
necessárias à lógica de funcionamento dos
equipamentos. Ao selecionar o campo inferior
“F10-Interlock” na tela principal de
operação do Laminador de Acabamento,
aparece o menu de acesso às telas de intertravamento,
indicado na figura 10.
F9. Tela de manutenção do supervisório do trem acabador.
F10. Tela de operação do laminador de acabamento.
22 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
A sequência automática de laminação
depende de sensores indutivos e fotocélulas
que indicam que os equipamentos estão
corretamente posicionados para dar continuidade
ao processo. Caso haja uma falha
em um sensor ou no próprio equipamento,
o CLP para a linha de produção até que a
condição que está faltando na lógica seja
normalizada. Geralmente, por questões
de segurança do processo ou dos próprios
operadores, a lógica fica bloqueada até
mesmo para operação em manual, não
permitindo qualquer tipo de manobra na
linha que envolva riscos.
A opção “Principal I/L 1”, primeiro
botão do menu em destaque na figura 10,
abre a primeira sequência de intertravamento,
ilustrada na figura 11, que contém
as condições de funcionamento da linha
subdividas em três telas, com as indicações
em verde significando “pronto” e as em
amarelo, “falha”.
A ideia de criar novas telas de intertravamento
partiu de ocorrências de paradas
operacionais de 50 minutos, por exemplo,
na qual se gastou em torno de 45 minutos
para encontrar uma falha na sequência
de funcionamento da linha de produção,
causada por um fusível queimado, cuja
substituição não leva 5 minutos.
Atualmente, caso ocorra a mesma falha,
seria identificada a condição que falta na
tela de intertravamento com um tempo
aproximado de 5 a 10 minutos, com a
substituição do fusível no mesmo tempo
de 5 minutos.
Caso do CLP do Laminador de
Acabamento
O programa do CLP trabalha com as
entradas físicas (sensores, por exemplo)
como variáveis do tipo local, o que implica
que, caso haja necessidade de se forçar um
ponto no CLP, deve-se pesquisar em todas
as tasks e forçar todas as variáveis (force),
uma a uma. Isto não ocorre no LTQ, uma
vez que a filosofia do projeto implantado
foi transformar estas entradas físicas em
uma variável do tipo global, em uma task
específica para este fim (no caso do LTQ, a
task MS_011), onde se força apenas a variável
de entrada e, automaticamente, a variável
global assume o novo valor, atualizando
todos os pontos da lógica onde for utilizada
nas demais tarefas do CLP. Com isto,
ganha-se tempo para providenciar a solução
definitiva do problema no campo.
Para criar esta conversão de tipos de
variáveis, foi implementada no CLP HSP_
Master do Laminador de Acabamento a task
MS_018, com a finalidade de converter os
tipos de variável, sendo iniciado o projeto
em março de 2007 e concluído em julho

de 2007. A figura 12 mostra parte da task
MS_018, onde a entrada I_PP1ZSX01
(detalhe “a”) é uma variável do tipo local
que corresponde à indicação de posição alta
do rolo polidor (polisher). Ocorre, então,
a conversão para a variável do tipo global
G_PP1ZSX01_CFT (detalhe “b”), que é
utilizada nas lógicas das demais tasks do
CLP HSP_Master.
Para exemplificar o caso, a figura 13
mostra todos os locais e as tasks que utilizam
o sinal G_PP1ZSX01_CFT. Como cada local
corresponde a um intertravamento ou a uma
função no processo que está interligado a
outras seqüências de funcionamento, seria
necessário forçar (force), individualmente,
no CLP, cada uma destas posições da variável
local, identificadas no detalhe “c”.
Existem variáveis que são utilizadas em
mais de 30 pontos diferentes, distribuídos
nas tasks existentes.
Um exemplo de aplicação da saída
global G_PP1ZSX01_CFT (detalhe “c”) é
ilustrado na figura 14, onde a task MS_108
é responsável pelo envio de informações
para a tela do supervisório.
O force, em algumas situações, é necessário
por motivos de:
a) segurança do pessoal de manutenção:
dificuldade de acesso ou de
trabalho no local de instalação do
sensor ou do instrumento;
b) segurança do equipamento: interrupção
da lógica ou do intertravamento
para evitar movimentação
indevida por falha de algum sensor
ou equipamento;
c) reduzir parada imprevista: alteração
do valor da variável para que permita
funcionamento da lógica ou do intertravamento
até que se providencie
material ou peças sobressalentes para
efetuar a substituição no local, ou
que se possa programar o reparo
em uma condição em que reduza
a perda de produção.
O tempo para atendimento de uma
ocorrência como a relatada neste caso era
variável em função da quantidade de pontos
a serem forçados no CLP. Isto porque
poderiam ocorrer falhas do técnico que
efetuava o atendimento (esquecimento de
um ponto, por exemplo) ou da estação de
trabalho do CLP, como travamento do
programa e lentidão de resposta no acesso
às tasks. Estima-se, baseado em relatos dos
F11. Tela das condições principais do Laminador de Acabamento.
F12. Tela com a task MS_018 criada no CLP do Laminador de Acabamento.
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
supervisão
F13. Localização da variável G_PP1ZSX01_CFT no CLP do Laminador de Acabamento.
23

supervisão
técnicos da área, que o tempo médio para
este tipo de atendimento ficava em torno
de 20 minutos.
Atualmente, com a implantação desta
conversão das variáveis para o tipo global,
é necessário forçar apenas um ponto em
uma task já definida (MS_018) para que
F14. Tela com a task MS_108 do CLP do Laminador de Acabamento.
F15. Índice de falhas da área do LTQ no período de 2003 a 2007.
24 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
todas as demais tasks do CLP assumam o
novo valor desta variável e normalizem o
funcionamento da lógica. Com isso, o tempo
de atendimento, e, consequentemente, de
perda de produção, decresce para aproximadamente
5 minutos.
F16. Índice de falhas da área do Laminador de Acabamento no período de set/2006 a set/2007.
Resultados
No primeiro caso, implementou-se em
outubro de 2003 nas tasks do CLP um bloco
somador atribuindo valores às condições de
intertravamento de um equipamento. Os
valores das condições de falhas mais recentes,
com seus registros de data e de horário,
também ficam armazenados no CLP.
A figura 15 mostra a redução anual no
índice de falha, que é, em porcentual da
quantidade de tempo de parada imprevista
da produção dividida pelo tempo de calendário,
no LTQ a partir do ano de 2004
(detalhe “a”), após a implementação do
Caso 1 descrito neste trabalho. O sistema
de controle da operação do LTQ, para efeito
de cálculo do índice de falhas, só registra
paradas acima de 7 minutos.
Já no segundo caso, foram criadas telas
de intertravamento no supervisório, com a
identificação das condições necessárias para a
seqência de funcionamento dos equipamentos.
Em caso de falha de alguma destas condições,
o próprio operador pode tomar alguma ação
ou passar a informação detalhada para o
técnico de manutenção sobre qual sensor
ou instrumento está em falha.
No terceiro e último caso descrito
desenvolveu-se no CLP uma task para a
conversão das variáveis do tipo local para
variáveis do tipo global, que, por ser utilizada
em mais de uma task, auxilia nos casos
emergenciais em que é necessário forçar
valores, a fim de evitar danos às pessoas,
aos equipamentos e perdas de produção.
Atuando em apenas uma variável do tipo
global não se gasta tempo com a procura
e com o force em diversas variáveis do tipo
locais, distribuídas pelas tasks no CLP.
A figura 16 apresenta a redução do índice
de falha a partir de abril/2007 (detalhe
“b”), depois de implementados os casos 2
e iniciado o 3, descritos neste trabalho. O
sistema de controle da operação do Laminado
e Acabamento, para efeito de cálculo do
índice de falhas, só registra paradas acima
de 15 minutos.
Os casos implementados tiveram baixo
custo de desenvolvimento, sendo necessário
apenas recurso humano, ou seja, custo da
hora trabalhada (HH ou homem-hora) de
um técnico experiente, que tem um valor
aproximado de US$ 10,00 por hora.
No primeiro caso, considerando um
tempo total para inserir e configurar os
blocos da lógica de trap no CLP aproximado

de 40 horas, o custo total do projeto ficou
em torno de US$ 400,00. No segundo
caso, foi preciso aproximadamente 80
horas para configuração e testes das telas
de intertravamento, gerando um custo de
implantação na ordem de US$ 800,00. O
terceiro caso, por se tratar de pesquisar as
variáveis de entrada em todas as tasks do
CLP, criar uma nova task e nela efetuar as
conversões das variáveis do tipo local para
do tipo global, necessitou-se de um tempo
maior para implementação, em torno de
160 horas, o que gerou um custo de US$
1.600,00.
Para comprovar a importância deste
trabalho, basta efetuar o cálculo dos custos
das soluções implantadas com o valor
da perda de produção de bobinas em um
minuto, que é US$ 4.000,00. O terceiro
caso, que gerou o maior custo estimado,
ficou em US$ 1.600,00, sendo pago com
apenas 24 segundos de produção. Os três
casos juntos custaram em torno de US$
2.800,00, o que significa 42 segundos de
produção. O valor de cada minuto ganho
na resolução de uma ocorrência é, de fato,
um ganho operacional significativo para
a empresa.
Considerações Finais
A partir do momento em que a redução
dos prazos de entrega e o aumento da capacidade
de produção tornam-se imprescindíveis
para a sobrevivência de um negócio, a
manutenção torna-se essencial para garantir
a participação de uma empresa no mercado.
E, apesar de todo o esforço em planejar as
paradas dos equipamentos para manutenção,
a ocorrência de falhas imprevistas é um fato
inegável em qualquer linha de produção,
em pequenas ou grandes empresas.
Este artigo mostra exemplos de aplicação
de conhecimentos básicos dos sistemas
utilizados em automação industrial, como
lógica do CLP e monitoração de variáveis
pelo supervisório, onde a criatividade foi
peça-chave para a redução de tempo de
perda de produção imprevista, facilitando a
identificação da causa básica da ocorrência
e agilizando a tomada de ação para solução
da falha.
Antes das soluções “mirabolantes”,
existem idéias simples, eficazes e de baixo
custo de implementação que apresentam
ganhos consideráveis com ferramentas de
uso geral na área de automação. MA
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
supervisão
25

automação
Como programar o
CLP CJ1,
da OMRON
Acompanhe neste artigo um passo a passo de como programar
um CLP, para o qual tomo como exemplo o CJ1 da Omron
saiba mais
Pires, J. Norberto. Automação
industrial - 3ª edição - editora Lidel
BaLceLLs, Josep e romeraL, José
Luis. Autómatas programables
- editora marcombo
PiNto, João r. caldas. Técnicas de
automação - edições técnicas e
Profissionais
oLiveira, Paulo. Curso de Automação
Industrial - edições técnicas
e Profissionais
Pereira, eng.º Filipe alexandre
de sousa. Manual de Formação
OMRON
Catálogos OMRON:
www.omron.pt
A
26 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
Filipe Pereira
Prof. Eng. Eletrotécnica/Automação
filipe.as.pereira@gmail.com
ntes de começar a programar um CLP, é
importante entender o próprio CLP CJ1,
assim poderemos abordar com objetividade
a programação de um CLP.
O CJ1 é um pequeno controlador lógico
programável que pode fornecer funções
básicas para diversos tipos de máquinas,
tanto de controle como de processo, além
de possuir uma plataforma flexível de
configuração do sistema.
O CJ1 é modular e compatível com as
séries CJ1G/H e CS1, com uma taxa de
execução binária de 100 ns. Este CLP possui
mais de 60 tipos de unidades de expansão,
se comunicando com qualquer tipo de
rede, facilitando o controle distribuído. No
quadro “Ficha Técnica” é possível ver mais
itens deste CLP. No site www.ia.omron.
com/product/80.html é possível ver os
diversos módulos que compõem o sistema
completo do CLP, onde temos o módulo
da CPU, da fonte, das entradas básicas
e especiais de entrada e saída, de rede e
demais módulos.
Este CLP dispõe de áreas reservadas de
memória para cada item, como por exemplo
os temporizadores e controladores utilizam
TC0000 a TC4095, na edição anterior fiz
uma explicação mais abrangente sobre o
funcionamento da memória. Na tabela 1
temos as áreas de memória do CJ1.
As áreas de memórias mais importantes
de um CLP são:
• Relés Internos – São usados para
controlar os pontos de entradas/saídas,
outros bits, temporizadores,
contadores e para guardar temporariamente
dados.
• Relés Especiais – Disponibilizam
sinais de clock, flags, bits de controle
e status do sistema.
• Relés Auxiliares – Contêm bits e
flags para funções especiais. Retêm
o seu estado durante a ausência de
alimentação.
• Memória de Dados – São usados
para memorização e manipulação
de dados. Retêm os dados durante
a ausência de alimentação.
• Relés com Retenção – São usados
para guardar e memorizar dados
quando o CLP é desligado.
• Relés de Temporizadores e Contadores
– São como operandos das
instruções LD (NOT), AND(NOT)
e OR(NOT), informam o estado dos
contadores e temporizadores com o
mesmo endereço.

F1. CLP CJ1, da OMRON.
• Relés de Comunicação – A sua
principal função está associada ao
estabelecimento de comunicações
para troca de dados automática
com outros CLPs. Na ausência desta
função, podem ser usados como relés
de trabalho.
• Relés Temporários – São usados
para guardar de forma temporária
os estados de condições de execução.
Estes bits só podem ser usados nas
instruções LD e OUT.
• Memória de Programa – É usada
para guardar o conjunto de instruções
que constitui o programa do CLP. O
número máximo de instruções que
pode ser introduzido nesta memória,
depende do tipo de instruções
usadas.
Relés Especiais
Os CLPs têm uma área de memória
dedicada somente aos relés especiais. Devido
as suas funcionalidades eles são bastante
utilizados na maioria dos programas, na
tabela 2 temos as informações de alguns
relés mais importantes.
Entradas Analógicas
Os módulos de entradas analógicas
são utilizados nas aplicações em que os
sinais provenientes do processo sejam
analógicos.
Ao contrário dos sinais discretos, que
têm somente dois estados (On e Off), os
sinais analógicos variam no tempo e na
amplitude (sinal medido) e são convertidos
num elevado número de estados.
Assim, os módulos de entradas analógicas
digitalizam os sinais analógicos para
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
automação
Ficha Técnica
Modelo: CJ1M-CPU12 CLP modular
Entradas: 9 digitais (6 mA/24 VDC)
Saídas: 6 por transístor (50 mA/24 Vdc)
Saídas a PWM: 4 (30 mA, 4,75 a 26,4
VDC) - 100 kHz
Alimentação: 230 VAC
Consumo: 12,35 W máx.
Expansibilidade: até 320 entradas/saídas
Memória de programa: 10k passos
Conjunto de instruções: 400
Words de dados: 32k
Temporizadores e Contadores: 4096
Velocidade de processamento: 100
ns / instrução
Interface RS-422A e RS-232C, Host Links
e NT Links
4 Entradas de contagem rápida (50 KHz
bidireccional)
4 Entradas de interrupção
Dimensões: 90 x 73,9 mm
Peso: 120 gramas
27

automação
T1. Áreas da memória.
T2. Alguns dos Relés Especiais mais relevantes no CJ1M.
F2. Conversão de um sinal analógico.
F3. Leitura e conversão de um sinal analógico num CLP.
28 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
que o CLP possa guardar o valor do sinal,
no instante de conversão, num registro de
memória.
Os módulos de entradas analógicos
digitalizam sinais analógicos para que a
CPU se possa servir dessa informação.
A sequência de eventos que ocorrem
quando se lê um sinal analógico é:
• O sensor detecta a grandeza física
do processo transformando-a, em
seguida, numa grandeza elétrica.
• O módulo de entradas analógicas
transforma o sinal analógico, através
de um conversor Analógico Digital
(A/D), numa informação digital de 12
bits, que será guardada num registro
de memória (veja figura 3).
Depois da leitura da informação, a CPU
referencia o endereço do registro onde a
informação foi armazenada, para com ele
realizar comparações e cálculos aritméticos.
Devido à existência de uma grande variedade
de sensores analógicos, os módulos de entradas
analógicas dos CLPs estão preparados para
aceitar uma série de sinais eléctricos standard
(veja figura 4).
É importante notar que a interface
analógica tanto pode ser unipolar (somente
tensão positiva, isto é, 0 até +5 VDC) como
bipolar (tanto tensão negativa como positiva,
isto é, – 5 até +5 VDC).
Este sinal convertido é o equivalente
discreto do sinal analógico, no instante da
conversão, medido pelo dispositivo de campo,
ou seja, o sensor ou o transdutor envia um
sinal em corrente, ou em tensão.
A operação de divisão do sinal de entrada
denomina-se resolução.
A resolução do módulo indica em quantas
partes o módulo de entradas analógico
divide o sinal analógico.
Por exemplo, se o conversor A/D divide
o sinal de entrada em 4095 partes (212 – 1 =
4095) ele tem uma resolução de 12 bits.
Alguns CLPs também permitem uma
conversão de escala direta do sinal de entrada
(0 a 9999).
Na tabela 3 temos a conversão de valores
analógicos para bits.
Esta proporção permite obter novamente
o valor da grandeza física lida pelo sensor,
através da fórmula abaixo:

Os módulos de entradas analógicas
podem receber entradas em modo comum
ou em modo diferencial, como é mostrado
na figura 5.
As entradas em modo comum têm o
comum, das suas entradas, referenciado
no mesmo ponto. As entradas diferenciais
têm, entre elas, dois terminais distintos
onde deverão ser ligados os sensores ou
transdutores.
Saídas analógicas
As saídas analógicas são utilizadas para
controlar dispositivos que respondam a uma
variação analógica de tensão ou corrente.
As instruções usadas nas saídas analógicas
são semelhantes às utilizadas nas entradas
analógicas, e são empregadas quando se
pretende enviar uma informação analógica
a um dispositivo de campo.
Um exemplo deste tipo de dispositivo,
apresentado na figura 6, é uma válvula
proporcional que permite controlar o volume
de óleo através da sua abertura proporcional
a uma tensão 0-10V.
O conteúdo de um registro de memória,
geralmente especificado por 16 bits, é enviado
à carta de saída analógica, que converte a
quantidade digital numa quantidade analógica
proporcional à primeira.
As saídas analógicas estão ligadas a
dispositivos através de condicionadores de
sinal que amplificam, reduzem ou alteram
o sinal, para controlar o dispositivo de
campo (figura 7).
A resolução do conversor D/A é definida
pelo número de bits usados para a conversão
analógica.
Por exemplo: Um conversor D/A com uma
resolução de 12 bits, cria um sinal analógico
que pode variar em 4095 intervalos.
Para um dispositivo analógico com uma
variação de 0 V (fechado) até 10 V (totalmente
aberto) o valor 2047 é igual a um
sinal de 5 V, na tabela 4 temos a conversão
de bits/decimal e a sua saída .
Cada um dos módulos de saídas analógicas
está isolado, quer dos outros módulos
quer do CLP. Este isolamento protege o
sistema de sobretensões ou sobrecorrentes
que possam ocorrer nos módulos de saídas
analógicas.
T3. Tabela de conversão direta de valores analógicos para valores em
F4. Condicionamento de sinal num CLP e respectiva conversão para bits.
F5. Módulos de entradas em modo comum e diferencial.
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
automação
29

automação
F6. Válvula proporcional que permite controlar o volume de óleo
através da sua abertura proporcional a uma tensão.
F7. Condicionamento de um sinal analógico até ao seu registo na memória de um PLC.
T4. Resolução do conversor D/A definida pelo número de Bits usados
para a conversão analógica.
F8. Saídas de um CLP em modo comum e diferencial.
30 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
As saídas analógicas também podem ser
em modo comum ou em modo diferencial,
como mostra a figura 8.
Em modo comum, o comum de todas as
saídas encontra-se referenciado ao comum
da carta de saídas analógica, enquanto, em
modo diferencial cada saída tem associado
um comum independente.
A corrente máxima necessária nos módulos
de saídas analógicos é superior à dos módulos
de saídas digitais e deverá ser considerada na
computação das correntes de carga.
Encontra-se com frequência nas cartas de
saídas analógicas um By-Pass para controlar
manualmente a posição de válvulas, controladores
de velocidades, servos hidráulicos,
conversores pneumáticos, entre outros.
Este sistema é bastante útil para diagnosticar
uma avaria relacionada com uma
saída analógica (Figura 9).
Módulos de I/O especiais
Os módulos de I/O especiais estabelecem
a ligação entre o CLP e os dispositivos
de campo que têm sinais que, de alguma
forma, são especiais.
Esses sinais, que diferem dos típicos
sinais digitais ou analógicos, não são muito
comuns, encontrando-se apenas em 5 a 10%
dos casos de aplicações com CLPs.
Os módulos de I/O especiais podem
dividir-se em duas categorias: os que têm
uma interface direta com o CLP e os de
interface inteligente.
Os módulos de interface direta, como
o próprio nome indica, têm uma interface
direta com os dispositivos de campo, sejam
eles de entrada ou saída.
Estes módulos apresentam como principal
característica o fato de pré-processarem a
informação de sensores ou atuadores, que
as cartas de I/O standard não conseguem
processar (figura 10).
Os módulos de I/O inteligentes têm
como principal característica, a existência
de um processador capaz de executar tarefas
e/ou informação, independentemente do
processador do CLP.
Apesar de existir uma infinidade de módulos
de entradas e saídas especiais, os mais frequentemente
encontrados nas aplicações são:
• Módulos de contagem rápida;
• Módulos analógicos especiais;
• Módulos de eixos ou de posicionamento;
• Módulos de comunicação.

Módulos de contagem rápida
Os módulos de contagem rápida, como o
próprio nome indica, são módulos especiais
que detectam impulsos de curta duração.
Existem dispositivos que são muito mais
rápidos que o tempo de SCAN da CPU,
logo, estes dispositivos não poderiam ser
detectados por cartas de I/O normais.
As cartas de entradas rápidas procedem
ao aumento do tempo de duração do impulso
(figura 11) fazendo com que este
esteja disponível e válido durante um ciclo
de SCAN do PLC.
Módulos analógicos especiais
- Termopar
Os módulos analógicos especiais para
termopares, servem de interface direta entre
o processador e o termopar.
Como existe uma infinidade de termopares,
as cartas especiais analógicas aceitam
todos configurando-se unicamente uma
série de conectores.
Os módulos especiais dos termopares
transformam o sinal analógico num sinal
digital e fornecem a temperatura de referência
ao termopar (figura 12).
Módulos analógicos especiais - PID
Outro exemplo de módulos analógicos
especiais, é o caso dos módulos PID usados
em processos onde o controle em malha
fechada é necessário.
Estes módulos fornecem uma saída de
controle proporcional, integral e derivativo
em função de uma entrada de referência
(SET - POINT) e da saída do processo
(figura 13).
A equação no box abaixo define o
algoritmo de controlo PID:
Módulos de eixos ou
posicionamento
Os módulos de eixos e posicionamento
pertencem ao grupo das cartas especiais
inteligentes. Estes módulos utilizam blocos
de função específicos do CLP (MOVE,
TRANSFER) para transferir dados referentes
ao início de parâmetros, distâncias
e velocidade, do módulo (figura 14).
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
automação
F9. By-Pass para controlar manualmente a posição de válvulas, controladores de velocidades,
servos hidráulicos, conversores pneumáticos, etc.
F10. Módulos de entradas e saídas especiais.
F11. Tempo de um clico de Scan num módulo de contagem rápida.
F12. Ligação eléctrica de um termopar a um CLP.
31

automação
Módulos de contagem rápida
Outro tipo de módulos inteligentes é o
módulo com contador de alta velocidade
que conta os sinais procedentes de encoders,
com velocidades até 50 kHz.
A comunicação entre os módulos com
contadores de alta velocidade e a CPU é
bidireccional, ou seja, o módulo aceita
ordens de controle do CLP e transmite
F13. Módulo PID num PLC.
F14. Módulo de eixo ou posicionamento.
F15. Módulo de contagem rápida.
32 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
valores de estado para o CLP (figura
15). A ligação deverá ser feita sempre
com cabo blindado e não deverá exceder
os 15 metros.
Módulos de rede
Os módulos de rede permitem a comunicação
entre CLPs e dispositivos inteligentes,
através de uma rede de comunicação.
Os módulos de rede têm internamente
todas as ligações e protocolos necessários
para assegurar que as mensagens enviadas
para a rede possam ser interpretadas por
todos os dispositivos que a compõem.
Em geral, quando a CPU, ou outro
dispositivo da rede, envia uma mensagem, o
módulo de rede encarrega-se de enviar os dados
de acordo com o protocolo estabelecido.
Do outro lado, o módulo de rede do
receptor interpreta a mensagem e encarregase
de a enviar à CPU e, se necessário, envia
diretamente um comando ao dispositivo de
campo (figura 16).
Dependendo do tipo de rede e da sua
configuração, as cartas especiais de rede
podem ser ligadas a distâncias superiores
a 3km e desde 100 até 1000 nós.
Conclusão
Encerro aqui a parte introdutória do
CLP, e mostrando como é o software de
programação do CJ1, onde é possível começar
um novo projeto, programar utilizando
Diagramas de Ladder é bem intuitivo porém
requer um certo treino, por isso recomendo
aos leitores que procurem se familiarizar
com esta forma de programação, pois é de
grande utilidade nesta área de automação.
Até a próxima!
MA
F16. Módulo de rede.

O protocolo
digital HART
saiba mais
Cassiolato, Cesar - Material de
treinamento LD 301 Smar, 2003.
Manuais de equipamentos
Hart Smar
A tecnologia Hart na Indústria
– Parte 1. Estrutura do Protocolo
Mecatrônica Atual 19
Introduzido em 1989, tinha a intenção
inicial de permitir fácil calibração, ajustes
de range e damping de equipamentos analógicos.
Foi o primeiro protocolo digital de
comunicação bidirecional que não afetava
o sinal analógico de controle.
Este protocolo tem sido testado com
sucesso em milhares de aplicações, em vários
segmentos, mesmo em ambientes perigosos.
O HART permite o uso de mestres: um
console de engenharia na sala de controle e
um segundo mestre no campo, por exemplo
um laptop ou um programador de mão.
Em termos de performance, podemos
citar como características do HART as
seguintes:
• Comprovado na prática, projeto simples,
fácil operação e manutenção;
• Compatível com a instrumentação
analógica;
• Sinal analógico e comunicação digital;
• Opção de comunicação ponto-aponto
ou multidrop;
• Flexível acesso de dados usando-se
até dois mestres;
• Suporta equipamentos multivariáveis;
• 500 ms de tempo de resposta(com
até duas transações);
• Totalmente aberto com vários fornecedores;
conectividade
César Cassiolato
Diretor de Marketing
SMAR Equipamentos
Industriais Ltda
Atualmente muito se fala em termos de redes Fieldbus, mas tem-
se muitas aplicações rodando em HART (Highway Addressable
Remote Transducer), tendo vantagens com os equipamentos
inteligentes e utilizando-se da comunicação digital de forma
flexível sob o sinal 4-20 mA para a parametrização e monitoração
das informações
As especificações são atualizadas continuamente
de tal forma a atender todas
as aplicações.
Veremos a seguir alguns detalhes do
protocolo HART.
A simplicidade: o HART e o loop de
corrente convencional
As figuras 1 e 2 nos mostram como
entender o HART facilmente.
Na figura 1, temos um loop de corrente
analógica, onde os sinais de um transmissor
variam a corrente que passa por ele
de acordo com o processo de medição. O
controlador detecta a variação de corrente
através da tensão sobre um resistor sensor
de corrente. A corrente de loop varia de
4 a 20 mA para frequências usualmente
menores que 10 Hz.
A figura 2 é baseada na figura 1, onde
o HART foi acrescido.Agora ambas terminações
do loop possuem um modem e um
amplificador de recepção, sendo que este
tem alta impedância de tal forma a não
carregar o loop de corrente. Note ainda que
o transmissor possui uma fonte de corrente
com acoplamento AC e o controlador uma
fonte de tensão com acoplamento AC. A
chave em série com a fonte de tensão no
controlador HART em operação normal fica
aberta. No controlador HART os componentes
adicionais podem ser conectados no
loop de corrente, como ilustrado ou através
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
33

conectividade
do resistor sensor de corrente. Do ponto de
vista AC o resultado é o mesmo, uma vez
que a fonte de alimentação é um curtocircuito.
Note que o sinal analógico não é
afetado, pois os componentes adicionados
são acoplados em AC.
O amplificador de recepção é considerado
frequentemente como parte do modem e
usualmente não é mostrado em separado.
Na figura 2 foi desenhado separadamente
para mostrar como se deriva o sinal de
tensão de recepção. O sinal de recepção
não é somente AC, nem no controlador
ou mesmo no transmissor.
Para enviar uma mensagem, o transmissor,
ao ligar sua fonte de corrente, fará com que
se sobreponha um sinal de corrente de 1mA
pico-a-pico de alta frequência sobre o sinal
analógico da corrente de saída. O resistor
R no controlador converterá este sinal em
tensão no loop e esta será amplificada no
receptor chegando até ao demodulador do
controlador (modem). Do mesmo modo,
para enviar uma mensagem ao transmissor,
o controlador fecha sua chave, conectando
sua fonte de tensão que sobrepõe uma tensão
de aproximadamente 500 mV pico-a-pico
através do loop. Esta é vista nos terminais
do transmissor e encaminhada ao amplificador
e demodulador. Note que existe uma
implicação na figura 2 dispondo que o mestre
transmita como fonte de tensão enquanto o
escravo, como fonte de corrente.
A figura 3 exibe detalhes do sinal HART,
sendo que as amplitudes podem variar de
acordo com as impedâncias e capacitâncias
de cada equipamento e perdas causadas
por outros elementos no loop. O HART se
utiliza do FSK, chaveamento por mudança
de frequência (Frequency Shift Keying),
onde a frequência de 1200 Hz representa
o 1 binário e a de 2200 Hz, representa o 0
binário. Note que estas frequências estão
bem acima da faixa de frequências do sinal
analógico (0 a 10 Hz) de tal forma que não
há interferências entre elas. Para assegurar
uma comunicação confiável, o protocolo
HART especifica uma carga total do loop
de corrente, incluindo as resistências dos
cabos de, no mínimo, 230 ohms, e no
máximo 1100 ohms.
Equipamentos de campo e handhelds
(programadores de mão) possuem um modem
FSK integrado, onde via port serial ou
USB de um PC ou laptop pode-se conectar
uma estação externamente.
34 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
A figura 4 ilustra uma conexão típica
entre um device Host e um equipamento de
campo, onde usualmente se tem comunicação
ponto-a-ponto. Veremos, posterior-
F1. Loop de corrente convencional.
F2. Loop de corrente acrescido o HART.
mente, outros tipos de conexões. Em uma
conexão do tipo ponto-a-ponto, como a
desta figura, é necessário que o endereço
do equipamento seja configurado para
F3. Sinal HART. F4. Conexão de equipamentos mestres HART.

F5. Conexão HART via multiplexador. F5a. Conexão HART em Multidrop.
zero, desde que se use o modo de endereço
na comunicação para acessá-lo.
Em sistemas considerado grandes, podese
usar de multiplexadores para acessar
grandes quantidades de equipamentos
HART, como por exemplo na figura 5,
onde o usuário deverá selecionar o loop de
corrente para comunicar via Host.
Nesta situação em cascata, o host
pode comunicar-se com vários equipamentos
(mais do que 1000), todos com
endereços zero.
Ainda podemos ter rede em multidrop e
condições de split-range. Na figura 5a, na
conexão em multidrop, observe que podem
ser ligados no máximo até 15 transmissores
em paralelo na mesma linha. A corrente
que passa pelo resistor de 250 ohms (foi
ocultado na figura) será alta, causando
uma alta queda de tensão.
Portanto, deve-se assegurar que a tensão
da fonte de alimentação seja adequada para
suprir a tensão mínima de operação.
No modo multidrop a corrente fica fixa
em 4 mA, servindo apenas para energizar
os equipamentos no loop.
A condição de split-range é usada em
uma situação especial onde normalmente
dois posicionadores de válvulas recebem
o mesmo sinal de controle, por exemplo,
um operando com corrente nominal de
4 a 12 mA e o outro de 12 a 20 mA.
Nesta condição, os posicionadores são
conectados em série no loop de corrente
com endereços diferentes e o host será
capaz de distingui-los via comunicação.
Veja figura 6.
Endereçamento em
redes densas
Para endereçar os equipamentos em
redes densas, um formato especial chamado
de “long form adressing” é usado.
Durante a configuração,o endereço e o tag
de cada equipamento, via ponto-a-ponto são
enviados aos equipamentos. Na operação,
os equipamentos operam com o endereço
no formato long. Usando o comando 11,
o host pode acessar os equipamentos via
tags. (Figura 7)
As camadas (layers) do HART
O HART foi desenvolvido segundo o
modelo OSI, de acordo com a figura 8.
O meio físico.
Como visto anteriormente, o HART se
utiliza do sinal de 4-20 mA, sobrepondo
um sinal em técnica FSK, chaveamento
por mudança de frequência (Frequency
Shift Keying), onde a frequência de 1200
conectividade
F6. Conexão HART com técnica split-range.
F7. Formatos short e long de endereços.
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
35

conectividade
F8. Modelo do protocolo HART segundo o
modelo OSI.
Hz representa o 1 binário e a de 2200 Hz
representa o 0 binário. Cada byte individual
do telegrama do layer 2 é transmitido em
11 bits, usando-se 1200 kHz.
Cabeamento
Utiliza-se um par de cabos trançados
onde deve-se estar atento à resistência total,
uma vez que esta colabora diretamente com
a carga total, e agindo na atenuação e distorção
do sinal.Em longas linhas e sujeitas
a interferências, recomenda-se o cabo com
shield, sendo este aterrado em um único
ponto, preferencialmente no negativo da
fonte de alimentação. Seguem algumas dicas
de distribuição do cabeamento, aterramento
e shield (blindagem):
• Para curtas distâncias, pode-se usar
cabos com 0,2 mm2 e sem shield;
• Para distâncias até 1500 m, recomenda-se
usar cabos de par trançados
com 0,2 mm2 e com shield;
• Para distâncias até 3000 m, recomenda-se
usar cabos de par trançados
com 0,5 mm2 e com shield;
• Deve-se assegurar a continuidade
da blindagem (shield) do cabo em
mais do que 90% do comprimento
total do cabo. E, ainda, esta deve ser
aterrada somente em um ponto, preferivelmente
na fonte de alimentação.
O shield deve cobrir completamente
os circuitos elétricos através dos conectores,
acopladores, splices e caixas
de distribuição e junção;
• Isolar sinal HART de fontes de ruídos,
como cabos de força, motores,
inversores de frequência. Colocá-los
em guias e calhas separadas;
• Quando utilizar cabos multivias,
não misturar sinais de vários protocolos;
36 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
F9. Modelo de comunicação Mestre-
Escravo de troca de dados no HART. F10. Frame padrão de um comando HART.
• Em relação ao aterramento, deve-se
ter uma impedância de terra suficientemente
baixa com capacidade
de dreno suficiente para conduzir e
prevenir picos de tensão. Recomendase
evitar múltiplos terras;
• Evitar loops de terra: quando se tem
vários equipamentos aterrados a um
terra comum por caminhos diferentes,
cria-se diferenças de potenciais que
podem danificar os equipamentos;
• Possíveis fontes de captação de ruído
ou de distorções do sinal de comunicação
podem ser citadas:
• Sistema de aterramento totalmente
desbalanceado;
• Estruturas metálicas mal aterradas
ou isentas de aterramento;
• Presença de laços com grande área
de acoplamento magnético;
• O loop de terra do sinal AC determina
um circuito elétrico AC, alimentado
pela tensão de desbalanceamento
do terra e a interferência será tão
maior quanto maior for o nível de
tensão do ruído e quão próxima for
a frequência do ruído da frequência
do sinal de comunicação;
• Estruturas metálicas mal aterradas
ou isentas de aterramento podem
servir de antena, captando ruídos
de tal energia que poderia fazer com
que o circuito AC passe a conduzir
correntes que possam interferir na
qualidade do sinal de comunicação.
Este fenômeno, denominado indução
magnética, pode ser minimizado com
a implementação de um circuito de
retorno próximo ao cabeamento do
barramento;
• Se o sistema de bandejamento e de
dutos criar um circuito ininterrupto de
retorno junto ao cabeamento, o laço
pode ser minimizado, diminuindo a
área de acoplamento. Geralmente, o
problema resultante deste tipo de falha
de instalação, em plantas operando
normalmente, não será aparente, e
caso ocorra um desbalanceamento de
terra, o defeito trará consequências
desastrosas ao sistema, com danos
permanentes nos equipamentos;
• Para detectar a presença de aterramento
em múltiplos pontos, recomenda-se,
uma vez terminada a instalação, abrir
cada ponto de aterramento e realizar
a medição da impedância deste ponto
para o terra (megagem – a impedância
lida deve ser bastante alta, da ordem
de alguns Mega Ohms);
• Se a impedância lida for baixa, isto
indica que algum ponto da linha
deve estar em contato com o terra
(curto com a carcaça, conexão de
equipamentos não isolados com
os sensores aterrados, etc.) e o curto
deve ser desfeito. Lembrar que
as recomendações são válidas não
apenas para o sinal, mas também
para a própria blindagem dos cabos.
Uma das ocorrências mais comuns
é abandonar o shield dos cabos mal
acabado no bandejamento ou no
próprio invólucro dos equipamentos
e isto pode levar a curtos indesejáveis
com a carcaça.A prática recomenda
que se faça também a megagem da
blindagem. As megagens do sinal e
da blindagem devem ser sistemáticas,
repetindo sempre que se faça algum
tipo de manutenção nos dispositivos
ou na cablagem. Qualquer manuseio
em qualquer uma destas partes pode
ocasionar um curto para a carcaça,

principalmente se o acabamento dos do layer 7, isto é, da aplicação. Os
cabos for mal executado (curto ao comandos são divididos em classes:
fechar a tampa, curto ao manipular universais, comuns e de acordo com
os cabos nas bandejas, etc);
o fabricante;
• Deve-se sempre estar atento as normas • BC: indica o comprimento da men-
de segurança segundo as exigências sagem.No HART o comprimento
dos órgãos certificadores e conforme máximo é 25 bytes;
a aplicação.
• Status: são dois bytes que indicam a
condição do equipamento. Quando
Layer 2
iguais a zero, o equipamento está
O protocolo HART opera segundo o OK;
padrão Mestre-Escravo, onde o escravo • Data: são os dados transmitidos e
somente transmitirá uma mensagem se que podem ser em vários formatos
houver uma requisição do mestre. A figura onde os equipamentos converterão
9 mostra de maneira simples o modelo convenientemente;
de troca de dados entre mestre e escravo. • Parity: contém o checksum, atendo
Toda comunicação é iniciada pelo mestre HD = 4 (Hamming distance).
e o escravo só responde algo na linha se Em um frame usando formato short,
houve um pedido para ele. Existe todo um teremos 25 bytes mais 10 bytes de controle.
controle de tempo entre envios de comandos Como usa 11 bits, teríamos:
pelo mestre. Há inclusive, um controle de • 11*35 = 385 bits transmitidos;
tempo entre mestres quando se tem dois • O tempo por bit é de : 1/1200 bit/s
mestres no barramento.
= 0,83 ms;
Em termos de serviços de comunicação, • O tempo total de transação é de =
o HART provê 3 tipos:
385*0,83 ms = 0,319 s;
• Comandos padrões: onde se tem • O tempo de transação do 25
a troca de dados entre mestres/es- bytes(dados de usuário) é = 0,319
cravos;
s/25 = 12,8 ms.
• Comandos em broadcast: que são A relação entre o tempo de dados de
comandos que todos os equipamentos usuário e o tempo total de transação é: 25
recebem;
* 8 bits / 385 bits = 52 %.
• Modo burst: onde alguns equipa- Observe que em mensagens mais curtas,
mentos ciclicamente a cada 75 ms a proporção entre o dado de usuário e o dado
enviam na linha o valor de processo de controle pode chegar a 128 ms para um
medido. Normalmente, tem-se duas byte de dado de usuário. Em geral,tem-se
transações por segundo. Neste modo, um tempo de 500 ms para garantir duas
pode-se ter quatro por segundo. transações mais alguma informação adicional
• Na figura 10 podemos ver um frame
padrão do HART, onde:
de manutenção e sincronização.
• Preâmbulo: pode ser 3 ou mais Application Layer
bytes FF de sincronismo dos sinais (Camada de Aplicação)
da mensagem;
Como explicado anteriormente, o HART é
• SD: é o byte que indica quem está baseado em comandos que uma vez recebidos
enviando o frame: mestre, escravo pelos escravos, permitem certas ações.Estes
ou o escravo em burst mode e ainda, comandos estão divididos em classes:
qual o formato, long or short; • Universais: comandos usados e com-
• AD: é o campo de endereço onde no preendidos por todos equipamentos
formato short com um byte, possui um HART;
bit de distinção entre os dois mestres • Práticos e Comuns: suportados pela
possíveis e um para indicar burst maioria dos equipamentos HART
mode.Em equipamentos de campo, e de acordo com a função do equi-
4 bits são usados para o endereço, de pamento;
0 a 15.No caso do formato long, o • Específicos de cada equipamento
endereço tem 38 bits;
conforme o fabricante: são dependen-
• CD: este é o byte que identifica o tes das características particulares de
comando HART que vai depender cada equipamento/fabricante.
Comandos Universais
conectividade
0 Read Unique Identifier
Manufacturer
Device Type
Number of Preambles
Command Revision
Software and Hardware
Revison
Circuit Board Serial Number
1 Read Primary Variable
2 Read Primary Variable Current and
Percentage of Range
3 Read Dynamic Variables and PV
Current
6 Write Pooling Address
11 Read Unique Identifier Associated
Tag
12 Read Message
13 Read Tag, Descriptor e Date
14 Read Primary Variable Sensor
Information
Sensor Serial Number
Unit
URL
LRL
Minimum Span
15 Read Primary Variable Output
Information
Fail Safe Mode
Transfer Function
Unit
URV
LRV
Damping
Write Protection
16 Read Final Assembly Number
17 Write Message
18 Write Read Tag, Descriptor, Date
19 Write Final Assembly Number
Um exemplo de equipamento HART. A
figura 13 mostra o diagrama funcional do
LD301, segundo os padrões HART:
Vejamos a figura 11, onde temos o
diagrama de blocos do transmissor de
pressão LD301 da Smar.
Este transmissor possui a tecnologia do
sensor capacitivo, que é a tecnologia mais
difundida e testada em nível de sensores
de pressão, em milhares de aplicações e
segmentos, desde as mais simples até as
mais complexas e principalmente onde
exige-se exatidão e confiabilidade. Não
possui conversor A/D e a leitura dos sinais
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
37

conectividade
F11. Transmissor de Pressão HART/4-20 mA. F12. Super Chip HART – HT3012 – Smar.
F13. Diagrama funcional do LD301.
F14. Uso do LD301 como controlador, dispensando o uso do controlador.
38 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
de capacitâncias é totalmente digital (a
Smar usa desta metodologia digital desde a
década de 80), eliminando drifts comumente
encontrados neste componente.
Graças a um chip desenvolvido e comercializado
pela Smar, o HT3012, este
transmissor possui um dos maiores MTBFs
do mercado, onde este chip, além de um
modem HART, um conversor D/A de 15
bits e um controlador de LCD, tem um
coprocessador matemático que garante
alta performance a todos os equipamentos
HART desenvolvido com o mesmo. Com
todas estas funcionalidades e alto nível de
integração, este chip possibilita que este
transmissor de pressão possua somente uma
placa eletrônica, facilitando manutenção e
controle de estoque, uma vez que uma única
placa atende todos os modelos.
Tudo isto colabora no aumento de confiabilidade
e diminui as probabilidades de
falhas, garantindo seu uso em áreas críticas.
Além disso, o LD301 possui rápido tempo de
resposta, funções avançadas de diagnóstico,
totalização com persistência e um bloco PID,
onde em muitas aplicações dispensa o uso de
um controlador. Veja figura 12 a 15.
Para conhecer a linha completa de
equipamentos de campo Smar acesse: www.
smar.com.br
A convivência de vários
protocolos em uma
mesma planta
Daqui para frente é esperado que a
convivência entre vários protocolos tornese
uma constante, principalmente onde
o parque instalado for grande e deseja-se

F15. Recursos de diagnose facilitando a manutenção.
F16. Integração Foundation Fieldbus e HART usando o HI302.
preservar os investimentos feitos. A figura
16 é um exemplo típico de sistema onde
se tem em uma mesma planta os protocolos
Foundation Fieldbus e HART.
Neste caso, uma interface HART-FF, o
HI302, é utilizado, permitindo conexões
ponto-a-ponto e multidrop. O HI302 é
uma ponte entre equipamentos HART e
sistemas Foundation Fieldbus, possui 8
canais HART master e faculta ao usuário
executar manutenção, calibração, monitoramento
de status do sensor, status
geral do equipamento, dentre outras
informações.
conectividade
F17. Utilização de FDT e DTM com o HART.
O uso de FDT e DTMs na configuração
de equipamentos HART.
A tecnologia baseada em FDT(Field
Device Tool) e DTM (Device Type Manager)
permite ao usuário ganhar versatilidade
e flexibilidade de configuração,
parametrização,calibração e principalmente
mecanismos de download e upload durante
a fase de planejamento/ comissionamento
dos projetos. É uma tecnologia aberta, e
que permite que um DTM de um equipamento
de campo rode em qualquer
frame application suportando FDT e ainda
possibilita usar um único ambiente de
software para integrar produtos de diferentes
fabricantes e protocolos. O DTM
é um “driver”, ou seja, é um componente
de software (DLL, EXE) que representa
cada equipamento que estiver na planta.
Este “driver” obedece à norma FDT e pode
ser usado em qualquer Frame Application,
independente do fabricante. A figura 17
ilustra um configurador baseado nesta
tecnologia e o DTM do LD301.
Conclusão
Pudemos ver alguns detalhes do protocolo
aberto HART, com uma visão um
pouco diferente do que se tem em nível de
usuário, isto é, envolvendo detalhes técnicos
deste padrão. Além disso, vimos o que se
tem em termos de desenvolvimento de
chips HART avançados e os benefícios em
performance, recursos e funcionalidades
de um transmissor de pressão com este
desenvolvimento. E ainda, a integração
de Fieldbus com HART e o uso do FDT
e DTM na configuração HART. MA
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
39

conectividade
Segurança em
automação
industrial
Halley Rodrigo Monteneri Mora
saiba mais
Sistema Integrado de Segurança – SIS
Mecatrônica Atual 18
Solução Ethernet para segurança
Mecatrônica Atual 38
Sistema Integrado de Segurança – SIS
Mecatrônica Atual 18
D
40 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
evido aos problemas decorrentes da convergência
e interligação entre TI (Tecnologia
de Informação) e TA (Tecnologia
de Automação), surge a necessidade
de se avaliar questões principalmente
relacionadas à segurança do ambiente
de TA (Cyber Security). Entretanto, não
simplesmente adotando técnicas já consagradas
do ambiente TI, mas analisando
detalhadamente as particularidades e
requisitos que a TA possui.
Em função de seus objetivos, características
do ambiente controlado e dos serviços
oferecidos, TA e TI têm prioridades inversas,
conforme mostra o quadro 1.
Diante da dimensão e complexidade de
administração de uma rede TI, é frequente
enxergar TA como simplesmente uma extensão
desta e, assim, querer administrar
TA utilizando as técnicas e ferramentas
de TI. Mas o problema não é de tão fácil
solução como parece. Enquanto sistemas
de TI têm estimativa de vida em média de
cinco anos, sistemas de TA permanecem
operando por no mínimo 10 anos, geralmente
sem grandes modificações.
Em TA não é tão simples atualizar o
sistema operacional de uma máquina sempre
que um Service Pack (correções de um software
disponibilizadas pelo desenvolvedor)
ou Patch (correção de um erro específico
de um software também disponibilizada
pelo desenvolvedor) esteja disponível. São
necessários testes completos e confiáveis
para certificar-se que o processo fabril não
Através da apresentação dos
sistemas, suas vantagens e
implicações devido a convergência
para sistemas abertos
e interconectados, este artigo
mostra como é feita a segurança
na automação industrial
(cyber security) e as práticas
de segurança atualmente
adotadas
será afetado. Não existe garantia que um
aplicativo desenvolvido para uma versão
de plataforma funcionará adequadamente
após este receber uma atualização.
Apesar da convergência da TA para TI,
ainda existem muitos equipamentos com
plataformas não usuais, drivers/dlls muito
específicos, emuladores, entre outros que, após
uma atualização, podem entrar em conflito
e não funcionar corretamente. Isso explica a
existência de sistemas em DOS, Windows
95, NT, e também sistemas operacionais sem
Service Packs e Patches instalados. É frequente
que usuários e senhas sejam compartilhados
por diversas pessoas que utilizam o sistema
(senhas visíveis na descrição do próprio
usuário ou então em anotações ao lado do
console de operação), sistemas em operação
com usuários de perfil administrador, senhas
padrão, e até sistemas que não exigem autenticação
para operação.
Situações como estas aconteciam porque
não havia preocupações de segurança
anteriormente, pois eram sistemas totalmente
isolados, não convencionais. Não
é simplesmente uma questão de adotar
usuários individuais, pois muitos sistemas
foram desenvolvidos sem tais recursos,
o que nos dias de hoje, é considerado
imprescindível.
Outra questão sobre a simples utilização
das ferramentas TI são os softwares
antivírus, o gerenciamento de ativos, IPS
(Intrusion Prevention System) e demais
softwares permanentemente em execução

(background). Esses softwares podem comprometer
a execução do aplicativo principal e
ocasionar distúrbios no processo ou em outros
equipamentos da rede, dependendo do local
onde forem instalados. Alguns sistemas de
controle utilizam emuladores de tempo real
RAE (Real Time Application Enviromment)
que podem ter seu desempenho comprometido
ao compartilhar processamento
com antivírus ou softwares para geração
de imagens online, por exemplo.
O Gerenciamento de Ativos demanda pacotes
de SNMP (Simple Network Management
Protocol) para monitorar o sistema objetivo e
eles podem comprometer o desempenho da
rede, caso uma configuração criteriosa não
seja realizada, uma vez que, inicialmente
redes em TA não foram concebidas para alto
tráfego. Estas redes geralmente são menores
que redes de TI, menores no tamanho dos
pacotes e no volume de informações. Contudo,
são mais estáveis e previsíveis, visto que
inicialmente ofereciam somente determinismo
para controle de processo.
Se por um lado, a simples aplicação de
técnicas de TI não é desejável neste ambiente, é
crescente a utilização de funcionalidades como
telnet, ftp, web services, SNMP, redes wireless,
entre outras. E a TA, por não estar familiarizada,
acaba ficando exposta às vulnerabilidades
características de cada recurso e/ou não as
exploram adequadamente, sem beneficiar-se
dos recursos de cada ferramenta.
Segurança em sistemas
O conceito de segurança não é unicamente
um produto, mas um processo que, ao ser
iniciado, sempre demandará esforços para
mantê-lo. Para alcançar determinado nível de
segurança, há alterações físicas, instalação de
produtos, adoção de políticas, mudanças de
paradigmas, etc., e este processo altera rotinas
e procedimentos, causando dificuldades na
execução de algumas tarefas. Ao iniciar um
processo para adequar um sistema aos aspectos
de segurança é fundamental estar ciente
destes inconvenientes, dos custos e também
dos benefícios da solução adotada.
Divulgação e Treinamento
É muito importante divulgar, para todos
os envolvidos, os motivos da implantação
do programa de segurança e qual o nível
que se pretende obter. Todos devem ter
consciência das mudanças ocasionadas em
função da segurança desejada. Promover
treinamentos também pode ser necessário
para a correta utilização das ferramentas e
manutenção do processo de segurança.
Políticas de Segurança
É importante lembrar que decidir sobre a
adoção de uma ou outra política deve ser feito
a partir do nível de segurança pretendido.
A seguir exemplificamos algumas políticas
que, direta ou indiretamente, contribuem
para a manutenção da segurança:
• Backups: o que, como e quando realizar
backup, locais de armazenamento,
testes de restauração, etc;
• Antivírus, firewall e outros softwares
relacionados à segurança: como e
quando atualizar, políticas para alteração
e desativação de recursos de
segurança, etc;
• Definição de onde utilizar usuários
e senhas compartilhadas ou não,
perfis de usuários e ativação de logs
de registro;
• Políticas quanto ao uso de equipamentos
conectados temporariamente
nas redes (por exemplo, notebooks);
• Desativação de recursos de equipamentos
com potencial de risco
quanto à segurança: desativação de
drives USB, disquetes e CD-ROMs,
instalação de dispositivos físicos para
impedir o acesso a drives de CD-ROM
e disquetes, portas não utilizadas
em switches em ambientes de pouca
circulação de pessoas, etc.
Gerenciamento de mudanças
Um bom gerenciamento de TI inclui
controle de políticas, hardware e software.
Ambiente TI
Confidencialidade: proteção dos
dados quanto ao acesso não autorizado;
Integridade: dados exatos;
Disponibilidade: em geral alguns
sistemas toleram uma interrupção
por um curto espaço de tempo.
Ambiente TA
conectividade
Toda alteração que possa estar relacionada à
segurança deve estar de acordo com a política
adotada. Testes devem ser realizados para
certificar que o sistema não seja afetado, ou
que alguma vulnerabilidade seja incluída.
Informações detalhadas para restabelecer a
condição anterior, após as mudanças serem realizadas,
também contemplam o gerenciamento
e fazem parte de um item muito importante do
gerenciamento de mudanças. As ferramentas
de gerenciamento de configuração de hardware
e software auxiliam o processo de segurança
e, através de alarmes/logs, é possível detectar
alterações não autorizadas e/ou alterações
oriundas de vírus, entre outros.
Arquitetura segura
O princípio para uma rede segura em um
ambiente de automação está na arquitetura
da rede, que deve agrupar equipamentos por
função e proteger as conexões com outras
redes. Estas segmentações, equipamentos
e pontos de conexão com outras redes
devem estar claramente documentadas, e
isto significa saber e entender o que existe
na rede.
Para conexões entre redes IP (Internet
Protocol) recomenda-se a instalação de
firewall. Em sistemas que necessitam informações
“de/para” na rede de controle,
como PIMS por exemplo, o acesso não deve
ser feito diretamente na rede de controle,
mas em servidores operando como bridge
(ponte) entre estas redes.
Acessos remotos, dispositivos conectados
momentaneamente (típico para fornecedores,
consultores, etc.), recomenda-se
também que não se conectem diretamente
na rede-objetivo, mas através de um servidor
Disponibilidade: o sistema exige
alta disponibilidade. Pequenas interrupções
podem ter como conseqüências
grandes perdas, sejam estas de
produção, danos aos equipamentos, e
em casos mais graves, danos à integridade
física de pessoas.
Integridade: dados exatos;
Confidencialidade: proteção
dos dados quanto a acessos não
autorizados;estamos trabalhando somente
com estruturas lineares. Ainda
não existe base na literatura para a
identificação de sistemas não lineares,
exigindo assim uma melhor atenção
para os testes de não linearidade.
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
41

conectividade
F1. Arquitetura onde os servidores coletam dados na rede de controle
e os disponibilizam para os sistemas da rede de TI (PIMS, MES, etc.)
F3. Depois de realizados os testes, as atualizações e patches
são transferidas para as redes de controle.
como bridge. A premissa é manter a rede
de controle isolada e somente acessá-la via
servidores, dotados de firewall, antivírus e
autenticação. Assim, os servidores ficarão
localizados numa região denominada DMZ
(De-Militarized Zone), uma região segura
entre a rede TI e TA.
Uma rede isolada da rede principal de
controle, com equipamentos para testes é
uma alternativa para simular modificações
decorrentes de updates, patches, etc. Certificada
a estabilidade ou segurança do
sistema após as modificações, as mesmas
podem ser realizadas nos equipamentos
da rede de controle. Observe a figuras
1, 2, 3 e 4.
42 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
De acordo com a arquitetura e os
exemplos apresentados pelas figuras, a
rede de controle fica isolada das demais,
todo acesso a ela é realizado através da
área DMZ delimitada pelos firewalls, onde
estão os servidores. Recomenda-se que a
utilização destes servidores seja exclusiva
para a função e que os trabalhos nestas
máquinas estejam limitados a atividades
pertinentes à função do servidor. Isso é
importante porque a utilização compartilhada
de servidores para atividades típicas
de estações de trabalho pode comprometer
os serviços oferecidos, seja inserindo
alguma vulnerabilidade ou causando
instabilidades no sistema.
F2. Servidor baixando atualizações, patches, antivírus, firewall, entre
outros, na Internet e fazendo as transferências para a rede de testes.
F4. Acesso remoto: ao invés de acessar diretamente o equipamento
desejado, o acesso é feito através dos servidores.
Devido à existência das segmentações e
da própria região DMZ, é possível combinar
múltiplas sessões de autenticação para
obter acesso à rede TA a partir da rede TI.
Combinando estas etapas de autenticações
com regras de firewall, IPS e antivírus,
por exemplo, cria-se um ambiente seguro
isolando a rede TA e ao mesmo tempo
obtendo controle de acesso a esta - com
recursos de rastreabilidade em função dos
logs das aplicações citadas, diferenciando-se
de acessos sem autenticação ou com simples
senhas comuns neste ambiente.
Em estações de engenharia, recomenda-se
a instalação de antivírus e firewall.
Nos demais equipamentos pertinentes a

um sistema de controle, é recomendável
o acesso somente de pessoas autorizadas
e conscientes das práticas de segurança,
ou seja, a segurança é obtida mediante o
acesso físico a estes equipamentos somente
de pessoas qualificadas. E, quando não
for possível ou não recomendada a modificação
das configurações do sistema,
que este esteja em um segmento isolado
da rede, protegido por firewall e sessões
de autenticação.
Acesso aos recursos
Servidores e demais equipamentos críticos
devem estar localizados em ambientes
com acesso controlado e sua operação restrita
às pessoas autorizadas. Tal recomendação,
somada a não compartilhar os servidores
com estações de trabalho, buscam garantir
também a disponibilidade do equipamento,
já que a parada desta máquina pode
causar a interrupção de um serviço crítico
ao ambiente.
Portas não utilizadas em switches e
hubs podem ser desativadas para evitar a
conexão de equipamentos não autorizados,
dependendo do nível de segurança desejado.
A monitoração do status de cada link das
portas através de recursos SNMP, quando
disponíveis, é uma alternativa à desativação
das portas, pois com o monitoramento
pode ser possível a identificação de algum
usuário não autorizado.
Drives de CD-ROM, disquetes, USB,
entre outros periféricos de estações de
operação e algumas estações de engenharia
podem ser desabilitados ou ter seu acesso
controlado para evitar o uso não autorizado,
porém é preciso sempre avaliar a relação
custo x benefício da solução adotada.
Considerações finais
Não existe uma solução única e ideal
para as questões de segurança no ambiente
de Automação Industrial. Sistemas de TA
já desenvolvidos há algum tempo e que não
possuem recursos nativos de segurança,
por estarem operando em um ambiente
todo interligado, multiusuário, exigem
uma análise detalhada para adequação
à segurança. O caminho é que TI e TA
conheçam melhor as exigências, características
e dificuldades de cada lado e,
unindo esforços, busquem soluções que
satisfaçam as necessidades que cada ambiente
demanda. MA
conectividade
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
43

case
Pintura automatizada
Dürr
saiba mais
Voigtländer, H.: 87 robots for VW
Saxony. Two top coat lines converted
within three weeks. JOT 11, 2008.
Wieland, D.: Dry scrubbing of
paint overspray. Clear energy and
cost savings. JOT 3, 2009.
Site da empresa:
www.durr.com
Confira dois exemplos de instalações automatizadas
que atendem as expectativas e miniminizam
os riscos.
C
44 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
ada vez mais fabricantes de sistemas de
automação de pintura se confrontam com
desafios específicos e peculiares. O período
de tempo previsto para a demolição, reforma
e modernização das instalações das fábricas, o
pão de cada dia de um fabricante de sistemas
de automação, torna-se cada vez mais curto.
Novos processos, com um número reduzido
de etapas de processamento, estão chegando
às fábricas e, no final, um fabricante de
sistemas de automação também entregará
novos produtos ao mercado que contribuirão
para o aumento da produtividade e para a
redução dos custos por unidade. Tudo isto
somado envolve um potencial considerável
de risco para todos os participantes.
Entretanto, o cliente espera, e com razão,
que as instalações comecem a funcionar
sem qualquer problema. Como é possível
atender a esta expectativa e simultaneamente
minimizar os riscos? Dois exemplos atuais
e extraordinários ilustram a situação
Exemplo 1: No verão de 2008, a Volkswagen
da Baixa Saxônia transformou todas as
Processo mais
seguro com
tempo reduzido
de produção
Pavel Svejda, Dr.-Ing.
Frank Zimmermann, Dipl.-Ing.
suas instalações de pintura de acabamento,
que consistem de duas linhas de pintura com
aplicação manual e mecânica, que precisavam
ser equipadas com a mais recente tecnologia.
Tudo totalmente automatizado. Vejamos os
dados deste impressionante projeto: data
da entrega do pedido à Dürr: dezembro
de 2007; início da instalação: 11 de julho
de 2008; pintura da primeira carroceria:
meados de agosto. Paralelamente, ocorreram
a entrega, a montagem e o comissionamento
de 87 robôs e várias centenas de toneladas de
construção em aço, cabines e equipamentos
de transporte.
Exemplo 2: Em 2006, um fabricante
japonês de equipamentos originais (OEM)
decidiu construir não apenas novas instalações
para a pintura de parachoques na
sua fábrica da Grã-Bretanha, mas também
equipar todas as suas instalações de pintura
de carrocerias com a mais recente tecnologia
de aplicação de pintura interior e exterior,
atomizadores rotativos, aplicação de pintura
eletrostática, bem como com a tecnologia

F1. Oitenta e sete robôs para duas linhas de pintura de acabamento instalados e
comissionados em apenas três semanas – um recorde mundial.
de troca de cor integrada ao atomizador.
Um novo processo e uma nova tecnologia
não apenas para a OEM, mas também
para o fornecedor de sistema de pintura
automatizada. Também neste caso, estavam
programadas apenas breves paralisações de
funcionamento de duas a três semanas, no
verão e no inverno.
Como se pode garantir o início das
operações nas instalações dentro do prazo
previsto, com a qualidade necessária? Como
se pode minimizar os riscos? Os fatores de
sucesso têm naturezas diferentes e devem
se complementar para que se obtenha um
bom resultado.
Certamente são necessários times qualificados
e bem treinados de ambos os lados,
que cooperem de uma maneira ideal, tanto
na fase de engenharia, como posteriormente,
na fase da instalação no local da construção.
Outra condição é um planejamento meticuloso
e detalhado de todas as atividades.
As investigações fora da linha do plano dos
robôs, a programação dos robôs e a simu-
lação dos programas de pintura aumentam
a segurança do planejamento e prevêem
questões críticas do projeto.
As investigações realizadas no Centro
Técnico verificam os resultados da fase
de engenharia, asseguram os processos e
determinam parâmetros de pintura que
levam rapidamente à qualidade aceitável
da pintura no local da construção. O précomissionamento
de todo o sistema dos
robôs de pintura antes da entrega com
testes intensivos das funções, onde os programas
dos robôs são checados e as falhas
são reconhecidas, aumenta a qualidade do
sistema como um todo.
Na sequência da execução do projeto,
que é descrito aqui de maneira resumida,
as investigações do Centro Técnico desempenham
um papel crucial que não deve ser
subestimado. Enquanto as simulações fora
da linha apenas verificam o programa de
movimentos baseado nos parâmetros padrão
da pintura, os testes do Centro Técnico representam
a única possibilidade de obtenção
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
case
do resultado esperado da pintura, usando-se
uma carroceria verdadeira, empregando-se
a técnica de aplicação específica do projeto,
bem como o material de pintura real antes
do comissionamento, e os resultados são
comparados com os requisitos do cliente.
Com base nos dois exemplos dos projetos
mencionados, o processo e os conteúdos
das investigações no Centro Técnico serão
abordados em mais detalhes.
Em cada caso, o foco das investigações
estava nas particularidades do projeto.
No primeiro exemplo, não focalizaremos
apenas os tempos extremamente curtos
de montagem e de comissionamento, e a
conversão da aplicação mecânica para a
aplicação robotizada, com a redução do
número de atomizadores, mas principalmente
a introdução da pintura robotizada
do interior. Como primeiro passo, investigou-se
a configuração do atomizador de
ar. Selecionaram-se várias cápsulas de ar.
O critério de seleção foi a eficiência da
transferência sob a premissa de uma qua-
45

case
F2. Investigações
garantem o
desempenho
do processo
para o chamado
‘processo de
pintura 3-wet’,
onde o primer, a
camada de base,
e a pintura são
aplicados em uma
linha de pintura,
sem secagem
intermediária,
e depois são
curados juntos.
lidade satisfatória. As investigações foram
realizadas em três diferentes módulos do
programa para capô, porta interior e porta
traseira. Rapidamente verificou-se que a
cápsula de ar padrão utilizada pela Dürr,
particularmente com os programas de pintura
mais complexos para as portas interiores e
portas traseiras, levou a uma economia de
material de cerca de 10%, sendo a espessura
da camada ligeiramente maior.
No passo seguinte, os programas da
sequência do comissionamento de todos os
modelos de carroceria foram otimizados.
Uma condição essencial para isto era a
capacidade de transferência dos resultados
da escala do Centro Técnico para as
instalações reais. Isto exigia do Centro
Técnico alta flexibilidade e reprodutibilidade
na determinação dos parâmetros do
processo. No terceiro passo desta série de
46 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
testes, mostrou-se o potencial da atomização
rotativa no exemplo da pintura do interior
da porta com EcoBell 2HD em relação
à melhoria da eficiência. O resultado foi
evidente: uma economia de material de
mais de 30%.
Enquanto no exemplo da Volkswagen
da Baixa Saxônia os testes ocorreram em
um determinado período posterior à data
da assinatura do contrato, no segundo
exemplo as investigações foram realizadas
em inúmeras etapas individuais distribuídas
ao longo de mais de dois anos. O objetivo
foi primeiramente a seleção da técnica de
aplicação ideal. A série de testes começou
em meados de 2006, com um programa
de validação das instalações de pintura de
parachoques, e continuou meio ano mais
tarde para a validação das instalações de
pintura de carrocerias.
Em cada caso, o programa experimental
foi claramente especificado pelo cliente,
que devia não apenas fornecer informação
sobre a qualidade da pintura exigida, mas
também fornecer dados que fossem importantes
para a eficiência econômica do
processo de pintura, tal como a eficiência
da transferência, perdas de tinta na troca
de cor, tempo gasto na troca de cor. E,
finalmente, também foram avaliados os
critérios que são importantes para o serviço
e para a manutenção.
Depois que a tecnologia de aplicação
da Dürr foi aprovada no programa de
validação do cliente, e depois que a Dürr
recebeu, no início de 2007, os pedidos para
as instalações de pintura de parachoques
e para a reconstrução das instalações de
pintura, investigações detalhadas foram
realizadas em diversas etapas. Até outubro

de 2008 o cliente havia passado um total de
34 semanas no Centro Técnico. Durante
este tempo, no início de 2008, começaram
as operações nas instalações de pintura de
parachoques. A última das quatro etapas
da construção foi concluída em março de
2009. No total, 50 robôs-pintores foram
entregues em ambos os projetos.
Um centro técnico moderno tem um
papel importante na segurança do desempenho
de novos processos de pintura.
Atualmente estão sendo discutidos no setor
os chamados processos de pintura sem-primer,
ou processos 3-wet, que são processos
encurtados, com um número reduzido de
etapas. Tais processos já estão em uso em
algumas OEMs. Entretanto, eles devem ser
garantidos em cada nova instalação quanto
às suas limitações específicas. A garantia
somente pode ocorrer por meio de testes
em carrocerias completas e em um centro
técnico. Isto confirma o layout planejado,
os dados do processo e a qualidade do
produto. Nesta fase ainda é possível fazer
as correções necessárias no processo, ou
fazer adaptações no material de pintura
sem maiores problemas.
As investigações quanto à segurança
do desempenho do processo no Centro de
Teste da Dürr em Bietigheim-Bissingen
têm uma longa tradição. A experiência
mostra que o Centro de Teste de aplicação
de pintura da Dürr (Centro de Teste para
Pintura Ecopaint) desde sua inauguração
em 1992 contribui significativamente para
a introdução e segurança do desempenho
de processos de pintura novos e inovadores.
Como exemplo podemos citar o processo
de pintura integrado com um verniz à
base de uma mistura de pó e água (powder
slurry clear coat) na Daimler, em Rastatt,
Alemanha, ou a introdução da pintura em
pó na BMW.
Em uma instalação de pintura aplica-se
não apenas a tinta, mas também materiais
altamente viscosos para a selagem das
juntas, para a proteção da parte inferior
da carroceria e, parcialmente, para o
amortecimento de ruídos. Pelas mesmas
razões que as investigações no Centro
Técnico são importantes para a aplicação
da pintura, elas também são vitais para
os projetos. Para atender a esta demanda,
também o ‘Centro de Teste de Selagem
Ecopaint’ se encontra em operação na
Dürr desde 2005.
F3. Centro de Teste de Pintura Ecopaint.
F4. Centro de Teste de Selagem Ecopaint.
Os testes disponíveis na Dürr, originalmente
limitados às tecnologias de
aplicação, expandiram-se nos últimos anos
para incluir as áreas de processo de pintura
e tecnologias de pré-tratamento. Um centro
de testes adicional está à disposição na
sucursal de Bietigheim para investigações
de processos de pintura por imersão com
uma técnica rotacional e para investigações
de sistemas de deposição seca de overspray
de pintura. Juntos, os Centros de Teste da
Dürr, situados em uma área total de 5.650
m², formam o maior Centro Técnico no
mundo deste gênero.
Os desafios a serem enfrentados na introdução
de novos processos com materiais de
pintura e produtos em projetos com duração
reduzida são enormes. Sem investimentos
em ferramentas correspondentes, nos quais
também se inclui um centro técnico com
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
case
No Centro de Teste de Pintura Ecopaint,
quatro cabines de pintura com um total
de doze robôs estão à disposição para
todos os processos de aplicação, com
uma grande variedade de tecnologias de
pintura.
Um robô adicional de medição equipado
com um sistema remoto de
medição da espessura do filme úmido é
usado para gravar o resultado.
Dois fornos de convecção, que podem
ser programados com várias curvas
de temperaturas, asseguram uma cura
flexível correspondente às exigências
do material de pintura utilizado em
cada caso.
A inspeção visual da aparência da pintura
pode ser feita sob condições específicas
de iluminação em uma cabine
especialmente equipada para isto.
Para a avaliação das séries de testes
existentes emprega-se uma tecnologia
de medição de última geração.
Para investigações na área de aplicação
de mástique, o Centro de Teste de
Selagem Ecopaint conta com 4 robôs
de selagem e equipamentos periféricos
necessários, assim como uma estação
de robôs para aplicações de adesivos.
Com o Centro Técnico de Processamento
recém- construído, uma área
total de 5.650 m² encontra-se à disposição
na sucursal de Bietigheim-Bissingen.
tecnologia de última geração, um fabricante
de sistemas de pintura não pode vencêlos.
Mas também clientes e usuários são
altamente dependentes de tais testes. As
investigações completas no Centro Técnico
da Dürr trazem a segurança necessária do
processamento e portanto, levam a reduções
significativas de custos. Abdicar-se
das múltipas possibilidades de garantia de
desempenho de processo oferecidas pelo
Centro Técnico da Dürr, significaria um
mergulho no escuro, risco este que ninguém
pode se dar ao luxo.
MA
47

case
Sitara TM
Microprocessador para
aplicações industriais
Em outubro de 2009, a Texas Instruments anunciou o lançamento
dos microprocessadores AM3505 e AM3517 com a finalidade de
atender o mercado industrial
saiba mais
Sitara: Microprocessador para
aplicações industriais
Saber Eletrônica 441
Site Oficial
www.ti.com/sitara-pr
ARM Cortex-8
www.arm.com/products/CPUs/
ARM_Cortex-A8.html
48 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
A necessidade industrial
Nem todos os equipamentos eletrônicos
podem ser colocados em operação dentro
de uma fábrica. Dependendo do tipo de
produto que está sendo manufaturado,
como também do local onde isto ocorre,
podem diferenças de temperaturas muito
grande, bem como haver sofrer diversos
tipos de interferência devido principalmente
dos motores em movimento. Ter
um computador ou um equipamento de
monitoração que opere em tais condições,
estando o mais próximo possível da linha
de produção, sempre foi o sonho de muitos
projetistas.
Colocar equipamentos que dependem
de refrigeração para manter seu sistema
funcionando nem sempre funciona da
forma correta nestes locais, pois em muitos
casos o ar que seria usado para esfriar os
componentes já está a uma temperatura
muito elevada.
Família Sitara TM
A Texas Instruments, procurando atender
essa procura por processadores que trabalhem
em ambientes industriais, desenvolveu a
família SitaraTM de microprocessadores.
Um dos pontos principais deste componente
é a faixa de temperatura em que trabalha,
que vai de -40 até 85/105 ºC, dependendo
do componente escolhido.
Renato Paiotti
O core do SitaraTM é baseado no ARM
CortexTM-A8 de 500 MHz, atingindo
1000 Dhrystone MIPS, possibilitando
assim rodar Linux e Windows CE.
Além do seu tamanho, o componente
não precisa ser refrigerado, viabilizando
assim a construção de um PC compacto
uma única placa. Além de eliminar a necessidade
de ventilação, que consome energia
para o funcionamento, o core precisa de
apenas 1,2 V e os sinais de I O 1,8 V (para
DDR2) ou 3,3 V.
Entre outros recursos importantes que
estão adicionados na nova família, estão o
acesso externo à memórias do tipo DDR2
(com interfaceamento de 1 GB para espaço
de endereçamento), NOR Flash, NAND
flash, OneNAND e Asynch SRAM, um
canal SDMA de 32 bits, uma porta de vídeo
configurável, além de atender a diversos
Dhrystone
É um Benchmark desenvolvido em 1984
para testar o desempenho bruto de um
processador, isso porque ele simula
chamadas e operações de escrita e
leitura de dados. Este benchmarck foi
originalmente desenvolvido em ADA
por Reinkol P. Weicker, mas o mais utilizado
é a sua versão em C distribuida
por Rick Richardson, atualmente ela
existe em várias linguagens.

ARM Cortex-A8
Esta arquitetura é conhecida pela sua
alta eficiência e baixo consumo, próprio
para projetos mobile, tais como telefones
celulares, set-top boxes, consoles
de videogames, aparelhos de navegação
GPS e sistemas de entretenimento para
automóveis, ou seja, para aparelhos que
possam consumir até 300 mW.
Ela pode trabalhar numa frequência entre
600 MHz e 1 GHz.
O Cortex-A8 teve as suas bases na arquitetura
ARMv7, que possuía bons recursos
implementados, entre eles o Thumb®-2,
que tem a finalidade de condensar o código,
e com isso reduzir o uso da memória
em até 31% e também o gasto de energia
com o processamento dos comandos.
Outra tecnologia empregada na arquitetura
é a tecnologia NEON empregada
FA. Diagrama de Blocos do ARM Cortex – A8.
para áudio, vídeo e gráficos 3D, podendo
decodificar MPEG-4 VGA a 30 frames
por segundo.
A segurança do sistema fica a cargo da
tecnologia TrustZone, protegendo periféricos
e a memória usada.
A arquitetura Cortex-A8 possui duas
ALU (Unidade Lógica de Aritmética),
aumentando a eficiência na leitura das
instruções. A tecnologia NEON utiliza de
forma eficiente estas duas ALU.
Para a área industrial, que requer um
código muito enxuto e seguro, esta arquitetura
possui a tecnologia Jazelle-RCT
que compacta em até 3X o tamanho do
programa compilado.
Na figura A é possível ver no diagrama
de blocos, a unidade NEON e o cache L2
com sua lógica.
Novembro/Dezembro 2009 :: Mecatrônica Atual
case
49

case
F1. Diagrama de blocos do AM3517.
protocolos de comunicação serial, entre
eles a Rede CAN e outros recursos que um
processador pode oferecer.
No diagrama de blocos da figura 1 é
possível ver a estrutura do AM3517.
Tanto o AM3505 como o AM3517 são
montados em sBGA de 491 pinos.
TMDXEVM3517
Este é o módulo de avaliação do SitaraTM
AM3517, conforme é possível observar
na foto da figura 2, ele possui um display
LCD Touch Screen, podendo rodar com
OMAP3517 Linux SDK, Kernel 2.6.31
U-boot, Windows® Embedded CE in
4Q09 e Multiple RTOS in 1Q10, tendo
entradas/saídas EMAC, USB PHY, USB
OTG & Host, CAN, SDIO I2C, JTAG,
Keypad, SD/MMC (2), DVID/HDMI,
Video input, Bluetooth e WLAN.
O preço desta placa comprada diretamente
do fabricante, sem contar as taxas e
impostos, é de mil dólares.
50 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2009
F2. TMDXEVM3517.
Conclusão
Atualmente, temos até a arquitetura ARM
Cortex-A9 que possui de 1 a 4 cores (multicore)
operando a 2,0 DMIPS/MHz cada Core,
além de consumir menos que o Cortex-A8.
Este tipo de arquitetura a Texas Instruments
utiliza nos seus OMAP4430/40. Porém a
arquitetura Cortex-A8 é adotada por diversos
fabricantes, tais como Apple, Samsung,
Ericsson entre outras. O motivo está na sua
consolidação, e que o processo de fabricação
de um microprocessador leva um certo tempo,
desde o seu projeto até a sua distribuição.
Em breve teremos dispositivos móveis e
computadores industriais empregando não
só o Cortex-A9, mas como outras tecnologias
que tenham maior poder de processamento
bem como um baixo consumo, além de
sobreviver aos ambientes hostis que um
“chão de fábrica” pode provocar. MA

instrumentação
14 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2008