Em uma planta petroqu\u00edmica operando pr\u00f3xima \u00e0 capacidade total, o equil\u00edbrio das vari\u00e1veis de processo determina n\u00e3o apenas a qualidade do produto, mas a integridade de toda a instala\u00e7\u00e3o. <\/p>\n\n\n\n
Durante um turno de rotina, a malha de controle de vaz\u00e3o de uma linha de alimenta\u00e7\u00e3o de reagentes altamente corrosivos come\u00e7a a apresentar pequenas oscila\u00e7\u00f5es. Na sala de controle, os operadores observam apenas o comportamento da vari\u00e1vel de processo transmitida pela malha de corrente. Para o sistema de controle, os desvios parecem varia\u00e7\u00f5es comuns, facilmente compensadas pela v\u00e1lvula reguladora de fluxo.<\/p>\n\n\n\n
O que a equipe n\u00e3o consegue ver \u00e9 o que acontece no campo: o posicionador inteligente da v\u00e1lvula est\u00e1 sofrendo desgaste progressivo nos componentes internos e um vazamento na linha de ar. O dispositivo possui tecnologia de autodiagnostico e est\u00e1 gerando alarmes de falha iminente, mas essas informa\u00e7\u00f5es permanecem inacess\u00edveis aos sistemas de n\u00edvel superior. O sinal anal\u00f3gico transmite uma \u00fanica vari\u00e1vel, mantendo o diagn\u00f3stico de sa\u00fade do ativo isolado no ch\u00e3o de f\u00e1brica.<\/p>\n\n\n\n
A consequ\u00eancia chega durante a madrugada: um travamento abrupto da v\u00e1lvula interrompe o fluxo do reagente. O intertravamento autom\u00e1tico de seguran\u00e7a aciona a parada total de emerg\u00eancia. O desligamento for\u00e7ado causa um efeito em cadeia, descompress\u00e3o t\u00e9rmica, queima de gases de seguran\u00e7a e mobiliza\u00e7\u00e3o de equipes de manuten\u00e7\u00e3o para a substitui\u00e7\u00e3o do atuador sob condi\u00e7\u00f5es de alto risco operacional.<\/p>\n\n\n\n
Neste artigo, voc\u00ea vai descobrir como impedir que situa\u00e7\u00f5es como essa cheguem a acontecer na sua opera\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n
A raz\u00e3o pela qual a equipe de manuten\u00e7\u00e3o da planta n\u00e3o conseguiu prever a quebra da v\u00e1lvula reside em um problema tecnol\u00f3gico que afeta mais de 80% das instala\u00e7\u00f5es industriais legadas pelo mundo: os dados isolados.<\/p>\n\n\n\n
Embora mais de 42% das paradas n\u00e3o planejadas aconte\u00e7am por causa de falhas diretas nos equipamentos, e cerca de 60% dessas falhas possam ser evitadas atrav\u00e9s de estrat\u00e9gias de manuten\u00e7\u00e3o preditiva, a maior parte das informa\u00e7\u00f5es diagn\u00f3sticas necess\u00e1rias costuma ficar inacess\u00edvel na camada f\u00edsica da rede de instrumenta\u00e7\u00e3o<\/strong>. Ou seja, o obst\u00e1culo n\u00e3o \u00e9 a falta de dados, \u00e9 a incapacidade de acess\u00e1-los. <\/p>\n\n\n\n The protocolo HART<\/a> (Highway Addressable Remote Transducer<\/em>) foi desenvolvido exatamente para superar essa barreira. Ele utiliza modula\u00e7\u00e3o por chaveamento de frequ\u00eancia (FSK) para sobrepor um sinal digital \u00e0s linhas anal\u00f3gicas tradicionais de corrente de 4-20 mA usando 1.200 Hz para o valor bin\u00e1rio “1” e 2.200 Hz para o “0”. Essa arquitetura bidirecional permite que informa\u00e7\u00f5es de TAG, calibra\u00e7\u00e3o e autodiagnostico trafeguem simultaneamente com o sinal de controle anal\u00f3gico, sem degradar nem introduzir ru\u00eddos na medi\u00e7\u00e3o prim\u00e1ria.<\/p>\n\n\n\n O gargalo surge porque os m\u00f3dulos convencionais de entrada e sa\u00edda (E\/S) dos CLPs foram projetados de forma anal\u00f3gica dedicada. Eles realizam a leitura apenas da corrente m\u00e9dia cont\u00ednua de 4-20mA, usando um filtro passa-baixa que descarta o sinal FSK de alta frequ\u00eancia que carrega o diagn\u00f3stico digital dos instrumentos.<\/p>\n\n\n\n E por muito tempo, extrair informa\u00e7\u00f5es do protocolo HART em topologias tradicionais exigiu uma infraestrutura pesada e custosa: grandes bastidores adicionais de hardware multiplexador dedicados, conversores de sinal RS485 para Ethernet TCP\/IP e extensas malhas de fia\u00e7\u00e3o anal\u00f3gica secund\u00e1ria nos pain\u00e9is de controle. Al\u00e9m do custo elevado de aquisi\u00e7\u00e3o e instala\u00e7\u00e3o, isso demandava um grande esfor\u00e7o de engenharia para configura\u00e7\u00e3o e comissionamento, tornando a extra\u00e7\u00e3o de dados diagn\u00f3sticos um projeto por si s\u00f3, muitas vezes invi\u00e1vel para plantas de m\u00e9dio porte.<\/p>\n\n\n\n Abaixo, veja ilustrada a diferen\u00e7a de capacidade de dados e acessibilidade diagn\u00f3stica entre as solu\u00e7\u00f5es de conex\u00e3o de campo tradicionais e as redes digitais<\/a>:<\/p>\n\n\n\n Com o avan\u00e7o da conectividade voltada \u00e0 Ind\u00fastria 4.0, a barreira entre a automa\u00e7\u00e3o do ch\u00e3o de f\u00e1brica e os sistemas supervisores precisou ser derrubada. Nesse contexto, a especifica\u00e7\u00e3o aberta do HART-IP se tornou a tecnologia de refer\u00eancia para conectar instrumentos de campo aos sistemas modernos de gest\u00e3o de ativos.<\/p>\n\n\n\n Ao encapsular os comandos estruturados do protocolo HART diretamente em pacotes IP, o HART-IP elimina a necessidade de conversores f\u00edsicos propriet\u00e1rios entre a camada de gest\u00e3o de ativos e o sistema de automa\u00e7\u00e3o. A partir do controlador, a informa\u00e7\u00e3o diagn\u00f3stica passa a trafegar sobre a mesma infraestrutura Ethernet da planta at\u00e9 os sistemas supervis\u00f3rios, sem exigir cabeamento secund\u00e1rio dedicado. Assim, surgem oportunidades de otimiza\u00e7\u00e3o e confiabilidade<\/strong>:<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Garantir que diagn\u00f3sticos preditivos e vari\u00e1veis secund\u00e1rias cheguem com integridade e sem atrasos aos sistemas supervisores exige estrat\u00e9gia. A simples digitaliza\u00e7\u00e3o das informa\u00e7\u00f5es anal\u00f3gicas n\u00e3o elimina os desafios de colis\u00e3o de pacotes de dados, ru\u00eddos eletromagn\u00e9ticos ou falhas mec\u00e2nicas nas linhas de comunica\u00e7\u00e3o. Para isso, \u00e9 necess\u00e1rio implementar algumas boas pr\u00e1ticas<\/strong>, tais como:<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Vale destacar que, na pr\u00e1tica, a maior parte da instrumenta\u00e7\u00e3o de campo instalada hoje permanece cabeada em 4-20 mA convencional. A virada para HART-IP normalmente n\u00e3o substitui essa fia\u00e7\u00e3o, e sim acontece a partir do controlador ou de um gateway dedicado, que consolida os dados HART vindos do barramento de campo e os disponibiliza em rede IP para os sistemas de gest\u00e3o de ativos.<\/p>\n\n\n\n Diante dos preju\u00edzos gerados pela indisponibilidade inesperada de v\u00e1lvulas reguladoras e da necessidade crescente de extrair telemetria diagn\u00f3stica da instrumenta\u00e7\u00e3o de campo, como no cen\u00e1rio mencionado no in\u00edcio deste artigo, a Altus desenvolveu uma resposta a esse desafio: o AX9000 Gateway HART-IP, integrado ao Architex software<\/a>.<\/p>\n\n\n\nTipo de comunica\u00e7\u00e3o<\/strong><\/td> Vari\u00e1veis por canal f\u00edsico<\/strong><\/td> Taxa
de dados<\/strong><\/td>N\u00edvel do diagn\u00f3stico<\/strong><\/td> Risco de parada por falha<\/strong><\/td><\/tr><\/thead> La\u00e7o de corrente
4-20mA<\/td>Apenas uma vari\u00e1vel de processo prim\u00e1ria (V.P.).<\/td> Sem transmiss\u00e3o digital (sinal anal\u00f3gico cont\u00ednuo).<\/td> Baixo, apenas infoma\u00e7\u00e3o de la\u00e7o de corrente aberto, sendo necess\u00e1rio testes manuais em campo para diagn\u00f3sticos avan\u00e7ados.<\/td> Muito alto<\/strong>; sem detec\u00e7\u00e3o de desgaste, acontecem falhas de sensor ou travamentos.<\/td><\/tr> Channels<\/td> V.P. anal\u00f3gica + at\u00e9 4 vari\u00e1veis secund\u00e1rias digitais via comandos peri\u00f3dicos.<\/td> 1200 bps utilizando modula\u00e7\u00e3o FSK anal\u00f3gica.<\/td> M\u00e9dio;
restrito a softwares propriet\u00e1rios ou ferramentas locais.<\/td>M\u00e9dio-Alto<\/strong>; embora existam dados diagn\u00f3sticos, a extra\u00e7\u00e3o \u00e9 lenta e atrasa a tomada de decis\u00e3o.<\/td><\/tr> Rede Ethernet industrial
(HART-IP \/ APL)<\/td>Vari\u00e1veis de processo ilimitadas, diagn\u00f3sticos preditivos avan\u00e7ados, status NAMUR e calibra\u00e7\u00e3o.<\/td> Comunica\u00e7\u00e3o com um mesmo instrumento permanece a mesma.<\/td> Completo se o dado estiver armazenado em buffer; via redes IP abertas.<\/td> Muito baixo<\/strong>; detec\u00e7\u00e3o em tempo real e automa\u00e7\u00e3o de alertas preditivos que reduzem falhas em at\u00e9 75%.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n A transi\u00e7\u00e3o para o monitoramento via protocolo HART-IP<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
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Pr\u00e1ticas para neutralizar os gargalos nas redes industriais<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
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Como funciona a solu\u00e7\u00e3o gateway HART-IP Altus<\/strong><\/h3>\n\n\n\n