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quarta-feira, 15 de janeiro de 2014

Salvando Vidas e Propriedades com Sacos de Areia

A Quantum Automation Desenvolve Soluções para as Máquinas da Sandbags Utilizando o InduSoft Web Studio

 


  • A Sandbags™ contratou a Quantum Automation para desenvolver uma solução completa para o processo de suas máquinas de ensacar areia.

  • O InduSoft Web Studio foi escolhido para este projeto devido a diversidade de seus drivers, ambiente de desenvolvimento intuitivo e flexibilidade de comunicação entre as máquinas da Sandbags e o seu Centro de Operações.

  • A Sandbags está planejando construir aproximadamente mais cinco máquinas Super 50 e cinco Super 44. Cada uma delas incluirá uma aplicação do InduSoft Web Studio.

Figura 1: A Sandbags™ Super 50 possui a habilidade de produzir 2000 sacos de areia por hour. A FEMA e as agências locais conseguem proteger e salvar vidas e propriedades com os avanços feitos pelas máquinas Sandbags Super 50.


 

História

Durantes desastres naturais, sacos de areias são utilizados para proteger pessoas e propriedades. Além   de se tornarem ferramentas importantes durante inundações e tempestades, sacos de areia também são utilizados para fornecer uma base estável para a canalização de óleo, gás e água. Para essa finalidade, eles fornecem peso flexível e consistente que permite construir barreiras eficazes. Um dos fabricantes de sacos de areia, a Sandbags, contou com a ajuda da Quantum Automation no desenvolvimento de um sistema que melhorou a capacidade de monitoramento e controle de suas máquinas.

No processo de ensacamento, a areia é carregada em um funil no reboque da máquina Sandbags Super 50. A medida que a rosca transportadora gira, quantidades idênticas de areia são carregadas nos cilindros de medição. Em seguida, a areia cai na próxima rotação para os sacos de areia, que são costurados automaticamente e colocados na esteira. Das esteiras, eles então são carregados manualmente em paletes que são finalmente colocadas em caminhões de transporte.


Figura 2: A máquina Sandbags Super 50 é uma máquina móvel que requer conectividade com a estação central enquanto na pedreira.



O Desafio

A Sandbags contratou a Quantum Automation para desenvolver uma solução completa para o processo de suas máquinas. Inicialmente, a automação original das máquinas seria controlada por uma aplicação desenvolvida em linguagem C rodando em um ambiente Linux. Porém, durante a fase inicial de desenvolvimento das máquinas, se tornou rapidamente aparente que a quantidade de drivers a ser utilizada para fazer a interface de comunicação com o sistema SCADA das máquinas combinada com os requerimentos do Centro de Operações de Rede localizado em Las Vegas, NV, requereria uma aplicação muito complexa acarrentando custos altos de desenvolvimento, além de tornar cara a segurança, atualização e manutenção das máquinas. Por esses motivos, uma solução completamente diferente foi solicitada.

A Quantum Automation selecionou um computador mais rápido e poderoso para a IHM. O dispositivo Advantech UNO-2184, rodando Windows 7 Professional, ofereceu a capacidade de utilizar os drivers nativos do InduSoft Web Studio para integrar os processos das máquinas. Alarmes, conectividade do Microsoft SQL Server para MES e historiador, e-mails, transferências de arquivos via FTP, gráficos e ferramentas de desenvolvimento, proteção da propriedade intelectual, controles embutidos ActiveX, OPC, relatórios, biblioteca de símbolos, configuração de Thin Clients, e gráficos de tendência, características já inclusas no InduSoft Web Studio, foram consideradas obrigatórias para o projeto. Se o projeto fosse desenvolvido em C, seriam necessárias várias horas de desenvolvimento avançado visto que essas caraterísticas não são fáceis de serem programadas.

Além dos já mencionados, existiam outros desafios. As máquinas da Sandbags, localizadas em várias pedreiras nos Estados Unidos, precisavam se comunicar via celular, Wi-Fi ou LAN com o Centro de Operações de Rede da Sandbags. Cada localidade oferta vídeos a partir de câmeras industriais. As máquinas também deveriam enviar informações do ambiente local obtidas por uma placa AirMar® WeatherStation®, juntamente com o estado e a utilização da máquina vindas dos CLPs e interfaces com operadores para o Centro de Operações da Sandbags. Todos esses requerimentos precisariam de uma solução que fosse fácil de se comunicar com todos os dispositivos.



Figura 3: Esta tela cria um dashboard para a máquina que mostra informações sobre o tempo, alarmes, localização, e a performance da máquina.

A Solução

Em cada máquina Sandbags Super 50, existe um dispositivo industrial Advantech UNO-2184 rodando Windows 7 Professional com uma licença runtime do InduSoft Web Studio.

Cada máquina utiliza um Roteador de Acesso Celular Remoto eWon EW2620A fornecendo acesso remoto via VPN, notificação de alarmes e atualização de software. O dispositivo eWon também é utilizado para disponibilizar soluções remotas de problemas da interface entre o CLP e o operador, além de ter sido essencial durante o período de start-up na fase inicial de desenvolvimento das máquinas.

Dentro de cada máquina Sandbags Super 50, existe um Moxa® AWK-5232-US Industrial IEEE 802.22a/b/g/n Dual Wireless AP/Bridge/Client.  Quando este dispositivo está em módulo Wi-Fi de comunicação, a aplicação do InduSoft Web Studio envia um vídeo de ambas as câmeras, além dos dados do CLP e do AirMar WeatherStation, ao Centro de Operações. Se a máquina está estacionada em um lugar por um longo período, a alimentação principal de energia e o cabo Ethernet Cat6 podem ser utilizados diretamente da máquina ao invés de utilizarem o gerador portátil e o celular ou Wi-Fi. O cabo LAN fornece dados e vídeos em tempo real ao Centro de Operações de Rede da Sandbags.

No Centro de Operações existe um servidor de missão crítica Advantech HPC-7480 rodando Windows Server 2008 com uma máquina Windows 7 Professional e a aplicação do InduSoft Web Studio que faz a visualização da operação. A VPN eWon eFive é utilizada pois possui a capacidade de se comunicar com 25 máquinas Sandbags em campo e pode ser atualizada para se comunicar com 100 máquinas se for necessário no futuro.

O vídeo das máquinas é utilizado para fornecer segurança, garantia operacional e comunicação visual que auxilia o Gerente de Operações da empresa a fazer o local de trabalho mais eficiente e gravar toda a operação do processo de ensacamento de areia fazendo com que exista um vídeo contínuo no caso de algum incidente no local de trabalho. 

O AirMar WeatherStation possui um GPS (Global Positioning System ou Sistema de Posicionamento Global) para determinar onde cada máquina da Sandbags está localizada, especialmente para o requerimento do rastreamento do gerenciamento de ativos. Ele também fornece a direção e velocidade do vento além da pressão barométrica para a previsão da precipitação e eventos climáticos visando determinar se é necessário parar a produção.

Cada CLP e interface de operador permitem o controle constante de cada máquina. Os CLPs permitem a contagem dos sacos de areia das duas esteiras e a comparação da contagem final com a velocidade máxima proposta para determinar a eficiência do processo. Eles também fornecem a contagem diária, semanal e mensal dos sacos de areia, para o propósito de faturas e MES no Centro de Operações de Rede da Sandbags. Os CLPs também monitoram o estado dos geradores para o ciclo de manutenção e os resultados finais que são utilizados para o cálculo do PA (Process Availability ou Disponibilidade do Processo).

Dados históricos e os resultados finais pertencentes a produção dos sacos de areia e da operação das máquinas, como por exemplo rendimento, sacos por hora ou dia, temperatura, etc., são armazenados. As informações do uso do botão de emergência de cada máquina também são armazenadas no sistema. 

A integração nas máquinas Sandbags Super 50 foi feita por Gina Roberts da empresa Dynapac, com uma atenção especial aos componentes elétricos para minimizar EMI e RFI (Interferência Eletromagnética e Interferência de Rádio Frequência). Protegendo os componentes eletrônicos colocando-os em caixas de aço inoxidável alimentados com ar refrigerado limpo (uma vez que a areia é muito abrasiva e pode danificar rapidamente os computadores) reduz a temperatura no interior das caixas e também ajuda a blindar EMI e RFI. Muitas pedreiras de areia são localizadas em áreas remotas e inóspitas (a eletrônicos) onde as temperaturas extremas podem atingir mais de 120 graus Fahrenheit ou 48,9 graus Celsius durante o dia. O projeto final foi feito por Mark “Gil” Supnet e Chris Doan da empresa Quantum Automation. A InduSoft forneceu assistência técnica na configuração de seus componentes Web Thin Clients e Studio Mobile Access. O Studio Mobile Access é utilizado nos dispositivos móveis iPad e Android no Centro de Operações de Rede da Sandbags.

 

O Resultado

A Sandbags está planejando construir aproximadamente mais cinco Super 50 e cinco Super 44. Cada máquina incluirá uma aplicação do InduSoft Web Studio em um dispositivo Advantech UNO-2184s. A Sandbags está acostumada a fornecer uma base consistente para canalizar óleo, gás e água assim como proteger vidas e propriedades de desastres naturais. A cada ano quatro billhões de sacos de areia são costurados a mão. A máquina Super 50 tem a capacidade de produzir mais de dois mil sacos de areia por hora. A FEMA e as agências locais conseguem proteger e salvar vidas e propriedades com os avanços feitos pelas máquinas Sandbags Super 50. 

Por não precisarem programar em C em um ambiente Linux, a utilização do InduSoft Web Studio na construção das máquinas Sandbags Super 50 economizaram meses de desenvolvimento especializado. Com isso foi possível criar um produto final profissional e fácil de manter, resultando em maior eficiência operacional planejada, baixos custos no projeto como um todo e sucesso nos resultados previstos pelos gerentes de projeto.




Figura 4: A aplicação permite enviar informações GPS e vídeos ao controle central.


Para maiores informações entre em contato com o seu distribuidor local ou diretamente com a InduSoft pelo telefone (11) 3293-9139 ou pelo email: info@indusoft.com.br.