Projeto SCADA para condições climáticas extremas

O Sparky tem estado a falar sobre os sistemas SCADA. Não consigo entender por que ele está entusiasmado em voar para Minnesota, e para o norte do Minnesota de todos os lugares. O boletim meteorológico desta semana não é bom. Na Acção de Graças do Norte, o Minnesota estará com temperaturas geladas e enterrado na neve. Finalmente tive de lhe perguntar, o que significa SCADA e porque é que ele estava tão entusiasmado com isso e com o tempo gelado?

O que significa SCADA?

Sistemas de Controlo de Supervisão e Aquisição de Dados referir para sistemas localizados remotamente que recolhem automaticamente dados sobre equipamentos eléctricos para monitorização e controlo. Os arranjos são projetados para reduzir o custo de ter uma pessoa lendo fisicamente os instrumentos e mudando as configurações dos controles operacionais nessas áreas remotas. Também permite este monitoramento/supervisão de vários sistemas em um local central. Estes sistemas já existiam muito antes da informatização das redes baseadas em nuvem e SOC, centros de operação de segurança, para redes de computadores.

Porque é que o tempo é um problema no SCADA Design?

O tempo é por que "Sparky" estava a ficar excitado? Ele me diz que estes sistemas muito remotos em lugares como o norte de Minnesota e climas similares ao redor do mundo têm requisitos de design únicos. Os equipamentos eletrônicos e sistemas de computador necessários para monitorar e controlar os dispositivos remotos devem ser capazes de operar em condições extremas tanto de calor como de frio. Uma vez que muitos dos recintos que contêm o equipamento sensível se encontram em edifícios ambientalmente controlados, os dispositivos de protecção necessários devem ser relativamente compactos.

A Sparky foi solicitada a ir aos locais mais remotos da área de mineração de minério de ferro de Minnesota para pesquisar as condições dos sistemas SCADA utilizados por uma empresa mineira. Depois disso, ele está indo para Wyoming, Montana e locais ainda mais remotos no Canadá para métodos usados para monitorar a produção de gás natural e os controles dos oleodutos. Essa pesquisa é a forma como sua empresa projeta novos dispositivos para atender a essas empresas no projeto de sistemas mais modernos.

Que tipo de aplicações utilizam o SCADA?

Aplicações para sistemas de monitoramento e controle remoto existe em quase todos os sectores industriais, incluindo a construção de casas. Considere a segurança e o monitoramento da sua própria casa. Mesmo o sistema primário é um excelente exemplo de SCADA. Métodos mais recentes permitem ao proprietário monitorar e controlar luzes, portas de garagem, aquecimento e resfriamento, câmeras de vídeo de segurança, e até mesmo as fechaduras em suas portas. As aplicações domésticas não requerem muita protecção ambiental. Os dispositivos como câmeras ou sensores montados no exterior com o tempo, fechados em caixas que são à prova de umidade e intempéries. Em condições realmente severas de frio ou luz solar direta, esses dispositivos podem falhar. Devido às despesas, nada mais sofisticado do que os invólucros são usados para protegê-los.

Aplicações Industriais para SCADA

• Geração de Energia
• Distribuição de energia
• Gas & O
• Gasodutos e oleodutos
• Moinhos de Vento
• Campos de Energia Solar
• Fábricas
• Manuseio de materiais 
• Barragens Hidroeléctricas
• Instalações Nucleares
• Sistemas de Segurança

• Comunicações
• Protecção de Fronteiras
• Plantas de Água & Esgotos
• Satélites
• Exploração do Espaço
• Trânsito em massa
• Cadeias de Abastecimento Logístico
• Transporte Marítimo
• Sinais de trânsito
• Edifícios Comerciais
• ATMs
• Infra-estrutura Pública e Privada 
• Perfuração Offshore
• Médicos Militares e Comerciais

Localização, Localização, Localização do sistema é o fator chave. Nem todas as aplicações listadas incluem exposição a condições climáticas extremas, mas muitas delas estão em locais remotos. A partir desta lista, a maioria de nós pode imaginar as condições extremas em que estes sistemas automatizados, na sua maioria computadorizados, operam durante a sua vida útil.

Como funcionam os sistemas SCADA? 

Eu nunca vou aprender. Cometi o erro de perguntar ao Sparky como funcionam os sistemas SCADA. Ele começou a explicação com uma história dos seus dias de faculdade. Parece que um colega estudante de engenharia que era veterinário do Exército lhe contou sobre este trabalho na faculdade onde podiam estudar durante oito horas por noite! Parece que a faculdade estava procurando por "tipos mecânicos" para monitorar as caldeiras de vapor e os sistemas de energia elétrica da faculdade no turno da noite.

O trabalho era simples. Uma vez por hora, um dos "mecânicos" tinha de andar e registar as leituras dos instrumentos para pressão, volume e fluxo montados em todos os tanques, caldeiras, tubagens e sistemas de energia. Havia duas pessoas em cada turno porque uma tinha de permanecer em frente de uma parede cheia de ecrãs de vídeo. Estes ecrãs eram de câmaras que monitorizavam todas as entradas dos edifícios do campus. Se alguém quisesse acesso após horas, seria identificado e autorizado a entrar num dos muitos edifícios do campus.

On the 11 - 7 AM shift, there wasn’t much going on, especially on weekends.  The two of them would study engineering and math homework all night between 10 minutes rounds to read the instruments.  On a side note, this resulted in both of them getting straight A’s in all the courses. The point of the story is essentially a manual SCADA, supervisory control, and data acquisition system

Os sistemas modernos utilizam uma miríade de dispositivos de sensoriamento para coletar dados dos sistemas operacionais. Esta informação é recolhida e acumulada para transmissão no local remoto através de software de aquisição de dados e computadores. Dependendo da rede, alguns dos dados são registrados e processados no local remoto. Em outros sistemas, toda a informação é enviada de volta para uma estação central de monitoramento e controle. Em ambos os casos, parâmetros pré-programados nas operações indicarão condições de alarme ou requisitos para ajustes de válvulas ou outros atuadores. Quando o erro ou condição de falha ocorre, um sinal é enviado localmente ou da estação central para fazer os ajustes necessários nos dispositivos de controle.  

Os sistemas de hoje estão indo mais longe do que alguém jamais imaginou com a vinda da Internet das Coisas.  O valor desses sistemas é a redução do tempo de resposta, dos custos de mão-de-obra, das eficiências de funcionamento e a minimização do desperdício de materiais.

Como são os sistemas SCADA concebidos para condições extremas?

As aplicações industriais que requerem sensoriamento remoto estão frequentemente localizadas em locais inóspitos tão diversos como o deserto, regiões do norte e o fundo do oceano. Mesmo o topo de um edifício em Chicago pode atingir 60 graus abaixo de zero de resfriamento pelo vento durante os meses de inverno.  

Os locais com temperaturas elevadas utilizam ventiladores e sistemas de arrefecimento. Os limites de temperatura da electrónica industrial podem variar de -45 a 85 graus C. Com o aumento ou diminuição da temperatura, e o custo aumenta com estes componentes. Nem sempre é prático ou rentável conceber com as peças mais caras para contrariar as temperaturas altas ou baixas. As aplicações SCADA podem também requerer uma mistura de componentes e dispositivos, exigindo um desenho para os dispositivos tolerantes à temperatura média ou mais económicos.

Todos estes sistemas estão alojados em recintos concebidos ambientalmente, mas muitas vezes requerem considerações especiais para a sua localização. Ver o nosso post anterior em “Condensação em armários electrónicos". ou "Aquecedores de imersão."

DBK USA oferece uma vasta gama de Dispositivos de aquecimento PTC para ajudar a proteger os dispositivos eletrônicos contra temperaturas frias e controles para manter as temperaturas desejadas. Muitos estão fora da prateleira produtos que podem ser encomendados online para testes ou instalados diretamente em seus sistemas SCADA.