DCS

1. DCS vs. PLC/SCADA
Como decidir qual usar?
Ana Rodrigues, I IA AS
Carlos Campos, I IA AS
Siemens Ltda.

2. DCS x PLC/SCADA
Estereótipos Clássicos de DCS x PLC/SCADA
Característica PLC DCS
Surgimento 1960’s 1975
Substituição de…
Relés
Eletromecânicos
Controladores
Pneumáticos &
Single Loop
Produtos
Manufaturados…
“Pecas” “Produto”
Aplicação Clássica Automotiva Refinaria
Tipo de Controle Discreto Regulatório
Linguagem Típica de
Configuração
Lógica “Ladder” Blocos de Função
Tempo de Execução
das Lógicas
20 ms ou menos 100 ms – 1 sec
Tamanho Compacto Grande

3. DCS x PLC/SCADA
Process-Industries Factory-IndustriesHybrid-Industries
A SIEMENS é o único fornecedor de automação com significativa
presença tanto no mercado de DCS quanto no de PLC/SCADA.
PLC / SCADADCS
Power
Refinery
Water
Chemicals
Oil&Gas
Pulp&Paper
Metal/Mining
Pharmaceuticals
Glass
Automotive
Food&Beverage
Electronics

4. DCS x PLC/SCADA
Uma das mais significativas tendências em
automação é a convergência entre DCS e PLC/SCADA
PLC DCS
Mas o quê “convergência” realmente significa?

5. DCS x PLC/SCADA
Sistemas Híbridos
* Ref: Artigo técnico “Sistemas de Controle Híbrido”, Revista Intech n.62
Os sistemas híbridos surgiram como uma fusão das características
dos sistemas SDCD e SCADA.
 Arquitetura Aberta
 Configuração típica para sistemas híbridos: cliente/servidor
em Ethernet TCP/IP a fim de garantir a performance do sistema
 Rede de Dispositivos: padrão de mercado (ASI e Profibus DP)
 Rede de Instrumentação: padrão de mercado (Profibus PA)
 Controladores: tempos de execução de algoritmos de controle
na ordem de 100ms, forte integração entre controladores e sistema
de operação, sistema de E/S distribuído, configurados na mesma
estação de engenharia que configura as estações de operação
 Rede de Controle: padrões de redes abertas para comunicação
rápida e determinismo entre controladores; tendência para
Ethernet Industrial
 Servidor de Dados: função de leitura dos dados do controlador
e disponibilizá-los para as estações clientes
 Servidor de Aplicação: para alta disponibilidade, atua como
servidor de aplicação provendo telas, alarmes, tendências,
relatórios, etc para as estações clientes, e servidor de dados
históricos.

6. DCS x PLC/SCADA
Sistemas Híbridos
* Ref: Artigo técnico “Sistemas de Controle Híbrido”, Revista Intech n.62
 Estação de Engenharia: reúne todas as funcionalidades de
engenharia dos softwares dos controladores e das estações de
visualização;
 Redundância: redundância de servidores, controladores e rede
de controle;
 Facilidade de Diagnóstico de Manutenção: diagnóstico
avançado via faceplates de dispositivos gerados automaticamente
no WinCC a partir da configuração de hardware do SIMATIC
Manager; o hardware utilizado no sistema de E/S possui as
funcionalidades de alto diagnóstico de cada módulo e troca a
quente
 Base de Dados Única: integra em uma única base de dados a
ferramenta de configuração do controlador e do sistema de
visualização

7. DCS x PLC/SCADA
Sistemas Híbridos
* Ref: Artigo técnico “Sistemas de Controle Híbrido”, Revista Intech n.62
Utilização de Bibliotecas e Orientação a Objetos: filosofia da
norma IEC 61131-3 para modularização e reutilização de aplicativo
de controle e visualização;
 Programação do Controlados usando a Norma IEC 61131-3:
programação em IL, LD, FBD, ST (SCL), SFC (S7-GRAPH)
 Utilização de Algoritmos Especiais e de Controle Avançado
 Integração entre Aplicativos: integração total das aplicações
existentes no sistema que passam a ser componente de um multi-
projeto que contém todos os aspectos de uma base de dados
única (controle, visualização, redes de controladores, de
comunicação, instrumentação e de dispositivos)

8. DCS x PLC/SCADA
Apesar das similaridades, DCS e PLC foram
desenvolvidos com diferentes objetivos
ControledeMovimento
SegurançadeMáquina
LógicadeAltaVeloc.
SegurançaProcessos
ControledeBatelada
ControleContínuo
OtimizadoPara…
PLC DCS
TipodeControle…

9. DCS x PLC/SCADA
Perguntas chave para determinar qual
tecnologia atende melhor sua aplicação…
 O quê você produz e como?
 O valor do seu produto e o custo de parada
 O quê você enxerga como “o coração do seu sistema”?
 As necessidades do operador
 Requisitos de Performance
 Grau de customização desejado

10. DCS x PLC/SCADA
O quê você produz? Como?
 Envolve a manufatura e/ou
montagem de itens específicos
(acron. “Peças”)
 Você consegue visualizar o
produto progredindo ao longo do
processo
 Controle lógico de alta velocidade
 Envolve a combinação e/ou
transformação de matéria-prima
(acron. “Produto”)
 Normalmente é impossível
visualizar o resultado até que o
produto esteja completamente
produzido
 Combinação de controle
regulatório (loop) e batelada
(sequencial)
Peças vs. Produto…
PLC / SCADA DCS

11. DCS x PLC/SCADA
Valor do produto e custo de parada
 O valor de cada produto
independente que está sendo
manufaturado é relativamente
baixo
 Uma parada resulta em perda de
produção – a qual pode ser
recuperada rapidamente
 Uma parada tipicamente não
danifica o processo
 O valor de uma “batelada” pode
ser muito alto (tanto em custo da
matéria-prima quanto do produto
final)
 Uma parada não resulta somente
em perda de produção, pode
resultar também em condições
perigosas
 Em alguns casos, uma parada
pode resultar em dano ao
processo (ex: o produto
endurece)
Qual é o valor do seu produto?
O quê acontece se o processo pára?
PLC / SCADA DCS

12. DCS x PLC/SCADA
O coração do sistema
 Tipicamente o controlador
 O controlador contém toda a
lógica para automaticamente
mover o produto ao longo da
linha de produção
 A IHM é usualmente um painel
de operação montado na própria
máquina ou um PC
 Tipicamente a IHM
 Como usualmente você não pode
visualizar o produto, a IHM
oferece a única possibilidade de
visualizar o processo
 A IHM é usualmente um console
na sala de controle central
O quê você considera o coração do sistema?
DCSPLC / SCADA

13. DCS x PLC/SCADA
Necessidades do operador
 O papel principal do operador é
tratar exceções
 Informações de status e alarme
das exceções é a chave para
manter o operador alertado sobre
o quê está acontecendo no
processo
 A produção pode ser possível
“às cegas”
 A interação do operador é
usualmente necessária para
manter o processo ativo
 Faceplates e trends analógicos
são críticos para visualizar o quê
está acontecendo no processo
 Gerenciamento de Alarmes é
fundamental para a operação
segura do processo
 Uma falha na IHM pode forçar
uma parada do processo
O quê o operador precisa para ter sucesso?
DCSPLC / SCADA

14. DCS x PLC/SCADA
Requisitos de performance
 O scan das lógicas deve ser 10
ms ou menos; especialmente nas
aplicações que envolvem controle
de movimento
 Normalmente o custo de um
sistema redundante não é
justificado
 O sistema pode ser passado para
offline para alterar-se a
configuração
 Controle analógico: Somente
PIDs simples
 Os loops de controle devem
rodar com scan de 100 a 500 ms
 A redundância do sistema é
usualmente necessária para
aumentar a disponibilidade
 Alterações online da configuração
são normalmente necessárias
para afinar a estratégia de
controle
 Controle analógicos: PID simples
+ Avançado (Cascata, Ratio,
Feedforward, Split Range)
Quais são os requisitos gerais de performance do sistema?
DCSPLC / SCADA

15. DCS x PLC/SCADA
Customização
 Devido às necessidades únicas
da aplicação, há uma
necessidade de desenvolver
rotinas customizadas
 Bibliotecas Standard podem ser
utilizadas como base
 Deve ser prevista a possibilidade
de integrar funções / produtos em
uma arquitetura integrada
 Muitos algoritmos (ex: PID) são
muito complexos, e não variam
de aplicação para aplicação
 Bibliotecas Standard são
esperadas
 Espera-se que o sistema (do
dispositivo de campo até o
console) funcione como uma
solução completa
Você espera que o sistema venha com “todas” as funções
standard?
DCSPLC / SCADA

16. DCS x PLC/SCADA
Expectativas de engenharia
 Programar / configurar
componentes individuais 
integrar depois (“bottom up”)
 Desejo de soluções
customizadas
 Design direto do sistema completo
antes mesmo da implementação
começar (“top down”)
 Desejo de soluções baseadas em
funcionalidades “prontas”
 O sistema deve ser desenhado de
modo que seja “fácil” a engenharia
de aplicações para processos
 A utilização de funções pré-
definidas e pré-testadas
economiza significativamente o
tempo gasto na engenharia
Qual é sua expectativa do sistema de engenharia?
DCSPLC / SCADA

17. DCS x PLC/SCADA
O objetivo – plataformas comuns
Como vimos, a diferença tecnológica entre o DCS e
PLC/SCADA é pequena
Entretanto, pode ser significativa dependendo dos requisitos
da aplicação
O grande benefício para muitas empresas é uma plataforma
comum, engenharia comum, e rede de comunicação comum
para sistemas discretos e de controle de processos
Filosofia da Siemens – Produtos são criados como
componentes modulares de tal maneira que podem ser
reutilizados dependendo da aplicação do cliente

18. DCS x PLC/SCADA
S7 e WinCC são a base para uma arquitetura integrada
PCS 7 é uma solução completa
Componentes SIMATIC Standard
+
Anos de experiência da Siemens e do usuário
=
SIMATIC PCS 7
O PCS 7 foi lançado em 1997, com 3 updates principais
Há um significativo esforço para desenvolver e testar o
sistema de modo a garantir a performance do PCS 7

19. DCS x PLC/SCADA