OUTUBRO DE 2000 Edição nº 51 Controle & Instrumentação Cover Page ETE Lavapés: projeto de referência ETE Lavapés: responsável pelo tratamento de 45% do esgoto produzido pela cidade, com elevado nível de automação |
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A Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) de Lavapés, da Companhia de
Saneamento Básico do Estado de São Paulo – Sabesp, em São José dos Campos
(SP), é uma instalação dimensionada e construída para atender até o ano
de 2018 uma população de 212 mil habitantes, que deverá gerar esgotos
com vazão máxima de 814 litros por segundo, representando uma carga poluidora
total (doméstica + industrial) de 14 ton DBO/dia. (DBO = Demanda Bioquímica
de Oxigênio).
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Tecnologias
aplicadas A responsabilidade pela implantação do Sistema Integrado de Supervisão e Controle para a Estação de Tratamento de Esgoto - Projeto Lavapés - foi da HSI Informática Industrial, empresa especializada no desenvolvimento de sistemas informatizados para as áreas de automação industrial e controle de processos, atuante desde 1992. Claudio Lago, diretor da HSI, que acompanhou toda a execução, enumera os aspectos técnicos exigidos pela Sabesp que nortearam a concepção do projeto: 1 – Utilização de uma arquitetura de supervisão e controle distribuída: As Estações de Operação do Centro de Controle Operacional (CCO), têm as informações de toda a ETE. Assim como as Estações de Operação Local (Supervisão das Estações Remotas de Controle), possibilitam a monitoração das funções específicas relativas às respectivas áreas controladas. 2 - Sistema aberto e integrado através de padrões de conectividade não proprietários: A opção foi por Rede Ethernet com protocolo TCP/IP e Rede Profibus (Process Field Bus), assegurando ao usuário a possibilidade de expansão futura do sistema de forma independente quanto aos fornecedores de hardware e software. 3 - Utilização de ferramentas de software de supervisão configuráveis pelo usuário: 4 - Alta performance e disponibilidade: A interligação entre os micros de supervisão é feita através de cabos de fibra óptica, garantindo assim a velocidade de acesso à rede e alta imunidade quanto a possíveis interferências externas. Existe redundância total entre os micros de supervisão do CCO, com todas as funções de monitoração e controle duplicadas nestas estações de operação. Permite conexão telefônica via modem entre as estações de operação do CCO e aplicações localizadas em outras regiões (Por exemplo: Central Sabesp na capital paulista). E, ainda, utilização de no-break em todas as estações da rede. 5 - Utilização de produtos “best- sellers”: Sistema operacional Windows- NT; microcomputadores Pentium 166 MHz / 32MB – Compaq; controladores programáveis Simatic S5, da Siemens; impressoras HP Deskjet e modem US Robotics |
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Arquitetura Tecnológica do Sistema |
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Descrição do Sistema O sistema está baseado em três Estações Remotas de Controle (ERCs) e duas Estações Centrais de Supervisão e Controle (ECSCs), conectadas entre si através de Rede Ethernet, com protocolo TCP/IP, como pode ser visto no desenho de arquitetura do sistema, utilizando-se fibra óptica como meio físico de transmissão. A ERC-1 está localizada na sala dos sopradores e conta com dois CLPs conectados em rede Profibus para a aquisição dos dados e o controle das seguintes áreas do processo: |
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A ERC-2 está localizada na Estação Elevatória de Esgoto e conta com dois CLPs e uma remota, conectados em rede Profibus para aquisição dos dados e controle das seguintes áreas do processo: | ||||||||||
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A ERC-3 está localizada na desidratação
do Lodo e conta com um CLP conectado ao micro de supervisão local via porta
de comunicação serial, protocolo AS-511. CLP-1 Desidratação do Lodo Supervisão local – Através de recursos disponíveis no software de supervisão, composto por sete FIX 32 da Aquarius/Intellution, as informações coletadas formam um banco de dados que permite a visualização do status de equipamentos, análise gráficas históricas das variáveis do processo, históricos de alarmes ocorridos e relatórios. O sistema supervisório fornece uma visão detalhada de todas as instalações e setores, através de um conjunto de diagramas sinópticos organizados em grupos, hierarquicamente divididos, possibilitando partir da tela da visão macro de toda a planta até a tela de nível mais detalhado, onde é apresentado o diagrama esquemático do equipamento. Cada ERC tem o seu próprio micro de supervisão, tornando-a uma estação de monitoração independente do Sistema de Supervisão Central a ser instalado no CCO. Assim, a monitoração das instalações em tempo real é obtida a partir de um conjunto de ações integradas realizadas pelo programa dos controladores programáveis e o programa supervisório do microcomputador. Centro de Controle Operacional (CCO) – Na sala do CCO foram instaladas duas estações, também baseadas em microcomputadores independentes, executando os mesmos programas aplicativos, de forma a garantir a supervisão de toda a planta de forma contínua. Estas estações acessam a base de dados gerada nas estações de supervisão das ERCs e estão fisicamente conectadas através de uma rede, acessando em tempo real as informações obtidas do campo. Para a monitoração e execução de comandos à distância, foram previstos para estas estações do CCO a utilização de modems externos de 28.800 bps. A qualquer momento, o operador do CCO pode acessar as funções gerais do sistema (módulo de relatórios e cadastros, telas de manutenção, etc), além das demais telas de vista do processo. A partir da tela de Vista Geral, podem ser acessadas as telas de cada parte do processo. As informações gerais (como a vazão de esgoto bruto medido na calha Parshall, por exemplo) sobre o status do sistema são exibidas nesta tela |
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Os equipamentos que compõem o processo estão representados nas telas sinópticos. O objetivo é fornecer uma visão detalhada de cada área do mesmo, com seus respectivos status, níveis de tanques, alarmes e variáveis analógicas. Para exemplificar, as telas do Reator biológico e fábricas de oxigênio; da desidratação do lodo: | ||||||||||
A tela a seguir mostra como são cadastrados os setpoint’s de variáveis e tempos envolvidos no processo. A alteração destes dados somente é permitida mediante a habilitação por senha. Também o tempo e a seqüência para a seletividade na operação das bombas podem ser ajustados nesta tela. | ||||||||||
Alarmes
As variáveis analógicas do sistema são armazenadas por um período de
trinta dias, possibilitando um acompanhamento das tendências de cada uma,
através de recursos de visualização gráfica dentro do período de armazenagem;
“zoom” de qualquer região do gráfico; atualização automática dos gráficos
históricos; exportação dos dados coletados no formato CSV (comma separator
variable), possibilitando a utilização de planilhas (Excel), sendo que
todos os relatórios serão gerados em Visual Basic e o operador poderá
selecionar qual tipo de relatório ele deseja visualizar ou imprimir. |
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A qualquer momento, o operador do CCO pode acessar as funções do sistema |
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Como a Sabesp solucionou a falta de controle nos reservatórios de Alphaville com baixo custo |
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A necessidade
Na Estação de Tratamento de Água (ETA) Bacuri (SP) estão instalados dois conjuntos moto–bombas que bombeiam água tratada para os reservatórios 1 e 2, localizados no Centro de Apoio em Alphaville, distantes 2 km da ETA, atualmente sob o controle da Sabesp. Ao lado destes, encontra–se a Estação Elevatória de Água Tratada (EEAT) Centro de Apoio, onde estão instalados quatro conjuntos moto–bombas, que bombeiam água tratada para os reservatórios 4 e 5, distantes 1,5 km do Centro de Apoio e 3,5 km da ETA Bacuri. A situação é que os reservatórios 1, 2 , 4 e 5 careciam de monitoramento de nível. A solução estudada em caráter emergencial pela equipe da Divisão de Manutenção Elétrica e Instrumentação (AGOE) da Companhia, sob a responsabilidade do engenheiro Terutada Morikawa, encarregado de instrumentação, previa o monitoramento analógico de nível da água através de transmissor de nível ultra-sônico, que informa a distância pelo som refletido. Agora, a intervenção de operadores nos grupos de bombas que joga a água para os pontos mais altos é zero. O CLP liga e desliga automaticamente os grupos conforme o nível. O técnico em instrumentação, Rodolfo Marulli Borba, destaca que as soluções especificadas proporcionaram um baixo custo para o projeto, considerando–se que o rádio modem (inovador meio de comunicação empregado pela Sabesp) ficou em faixa e potência livres de licença para a Anatel e em uma das remotas (reservatórios 4 e 5) a falta de energia elétrica da concessionária foi solucionada por energia solar, sendo que mesmo na outra, o consumo do painel não passa de 1 ampère. Inclusive, a equipe de operação da área calculou que o retorno do investimento viria em até dois meses. O sistema O Sistema de Monitoramento ETA Bacuri–Reservatórios Alphaville consiste de um sistema supervisório de monitoramento dos sinais dos reservatórios 1, 2, 4 e 5 e do controle dos conjuntos moto–bombas da EEAT Bacuri, e por controlador lógico programável tipo ILC200, da Phoenix Contact, instalado nas remotas dos reservatórios (1/2 e 4/5). A topologia deste sistema é composta por três pontos de comunicação, sendo que a ETA Bacuri faz o monitoramento dos níveis dos reservatórios (1 e 2, 4 e 5) por sinais analógicos (4 a 20mA), e do “status” dos conjuntos moto–bombas da EEAT Centro de Apoio por sinais digitais. Dos reservatórios 1 e 2/EEAT Centro de Apoio são controlados os conjuntos moto–bombas por saídas digitais; transmissão dos sinais de níveis desses reservatórios (analógicos – 4 a 20mA), bem como “status” de bóias de extravasão (entradas digitais), falha de comunicação (entrada digital) e falha do no–break (entrada digital). Dos reservatórios 4 e 5 transmite–se os sinais de níveis dos reservatórios (analógicos – 4 a 20mA); “status” de bóias de extravasão dos reservatórios (entradas digitais) e falha na alimentação solar (entrada digital). O estabelecimento da comunicação entre o computador PC, o painel que recebe os dados remotos e a IHM se faz por rede tipo Interbus–S implementada pela Phoenix Contact, que é expansível para o controle e monitoramento de outros elementos na ETA Bacuri. Numa próxima etapa, estão previstos a automação e controle automático total, inclusive, prevendo a aplicação de inversores para o controle dos motores desde à captação de água até o bombeamento final. Seguindo o princípio de implantar uma solução com baixo custo, a Sabesp optou pela flexibilidade da tecnologia Interbus Inline, também fornecido pela Phoenix Contact. São módulos de I/O’s que possibilitam a montagem da arquitetura do sistema de acordo com sua necessidade da aplicação, constituindo–se num diferencial em relação ao convencional. “Embora o projeto básico visasse solucionar os transbordamentos o mais rápido possível, detalhamos que deveria ser um sistema cuja modularidade permitisse facilidade de expansão futuramente”, comentou Terutada. O Inline permite a conexão de até 62 módulos em terminal de bus. |
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