CFTV na Automação Industrial

Faz algum tempo que observo usuários finais de automação e integradores envolvidos com muita tecnologia referente aos CFTVs (Circuito Fechado de TV), projetando e instalado os mais diversos sistemas para apoio em controle operacional. Todavia, observo que as soluções de automação, muitas vezes não acompanharam a evolução tecnológica que os CFTVs dispõem hoje, além de algumas dificuldades de pontuar realmente o que é aplicar uma solução para apoio no controle operacional com vistas no usuário e até mesmo a integração no sistema.

Queremos aqui explanar de forma simples e direta o que é um CFTV, porém com a ótica de usuário, operador de processo e trazer informações para o integrador de automação que faz o levantamento de necessidades e desenha a aplicação.

Não tempos a intenção em nenhum momento de detalhar as tecnologias do CFTVs em si, mas sim como entender a utilidade e aplicação destes, servindo de apoio para elaborar e implantar projetos de automação cada vez mais eficazes e seguros com as tecnologias atuais.

Especificamente, vamos falar:

• Quais justificativas para utilização de CFTV no Controle Operacional;
• Quais benefícios os CFTVs levam para o Controle Operacional junto com a Automação Industrial;
• Quais tecnologias disponíveis e quais aplicações nos sistemas de Controle e Automação.

Para limitar nosso tema, vamos considerar os seguintes cenários para nosso estudo e apresentação de nosso texto:

• É necessário operar uma caldeira de alta pressão através de um centro de operação, como não colocar operadores em área de risco?;
• É necessário operar uma carga flutuante (esteiras de sólidos “bagaço ou grãos”), como dar segurança ao operador quanto a instabilidade da carga?;
• Quero registrar e atuar em eventos com imagens para rastrear possíveis sinistros de operação da planta;

Evolução do CFTV nas Industrias

Os CFTV como toda tecnologia eletrônica, evoluiu ao longo do tempo, bem como a utilização como apoio operacional no controle de plantas.

Quanto as tecnologias, temos no início dos CFTV os sistemas analógicos, conectados diretamente em terminais de TV, com a evolução da eletrônica tivemos a tecnologia digital abrindo todos os recursos que a digitalização oferece, mas ainda em sistemas dedicados, com a convergência da eletrônica com a informática, temos hoje o que chamamos de sistemas digitais IP (Protocolo de Internet), onde o sistema está baseado numa infraestrutura de TI, logo temos os benefícios de uso de softwares e computadores, cabeamento estruturado, WiFi, entre outros.

Quanto a utilização, os processos industriais no início, necessitavam do operador no local, ao lado dos caldeirados e máquinas, operando diretamente os dispositivos, pois praticamente não havia automação.

Com a evolução dos sistemas de controle, temos a figura do operador supervisionando os dispositivos, ainda que no local dos equipamentos, muitas vezes estando sob o risco operacional e com muita operação local.

Ao longo de toda evolução hoje temos os operadores nos centros de controle, locais centralizados, onde se opera todo um processo industrial, para que isso seja permitido a automação evoluiu com as redes industriais e o CFTV teve seu papel de importância, apoiando a operação com a visualização, agora via câmaras na sala de controle, tornando a operação mais segura, confortável e de menor custo.

Principais desafios em projetos de CFTV para Automação Industrial

Quais são os principais desafios em projetos de CFTV orientados para controle operacional? Abaixo listamos algumas diretrizes importantes a serem levadas em consideração para desenho de uma solução:

Como definir pontos críticos para colocação de CFTV?

• O que é crítico, deve ser levantado o que realmente é importante;
• Não colocar operador em risco, o foco deve ser o operador;
• Levar conforto operacional ao usuário, ele é o beneficiário;

Como integrar Controle e Imagem para o Operador?

• O CFTV é complemento do controle, deve complementar a operação;
• Validar a operação pela imagem, deve ver e comparar com a variável indicada;
• Simplifica a operação, com o uso o operador deve ter menos ação;

Como apoiar a tomada de decisões para o Operador?

• Registar eventos (gravar), a importância de ter a história da operação;
• Tomar ações por movimento, se necessário para registro ou ação;
• Estar disponível remotamente, se necessário para conferência fora do ambiente de operação;

Logo, o CFTV na automação industrial é a filmagem, gravação e ação de imagens de processo e máquinas, que são levadas para o operador de um processo industrial, esse é nosso conceito para desenvolver as aplicações focadas em controle.

Benefícios no uso do CFTV na Automação Industrial

O uso do CFTV na automação, traz diversos benefícios no controle operacional, relacionamos abaixo alguns importantes:

• Segurança operacional de planta;
• Diminuição de erros de operação;
• Ação por imagem, baseado no que é real;
• Rastreio de operação, imagens gravadas;
• Conforto operacional, o operador está fora ações de ambiente;
• Redução de custo de operação, menos ações operacionais locais;
• Resposta imediata, baseado no que está ocorrendo no momento.

Um sistema de CFTV é composto por alguns componentes básicos, dando o formato de uma infraestrutura de comunicação:

• Câmaras, equipamentos que geram as imagens;
• Acessórios de instalação das câmaras, fixações, proteções;
• Cabeamento das câmaras até a central, estrutura de sinais no campo;
• Central de câmaras, onde se concentra as conexões das câmaras;
• Monitores de operação, onde se vê as imagens geradas;
• Sistema de gerenciamento de imagens, onde se faz processamento das imagens.

A tarefa de especificar um CFTV cabe a um técnico com especialização e com todo conhecimento sobre os equipamentos utilizados, abaixo relacionamos alguns itens importantes que devem ser considerados para especificação e aplicação de uma solução:

• CFTV analógico (quantidade câmaras), definição de tecnologia e pontos;
• CFTV digital – IP (quantidade câmaras), definição de tecnologia e pontos;
• Câmara sem fio – Wireless, verificar se é necessário em pontos especiais;
• Tecnologia PoE Power on Ethernet, tecnologia que leva sinal e energia no cabo;
• Câmara com I/O, a câmara disponibiliza sinais para interface, acionado por eventos;
• Visualização noturna (infravermelho), se a operação exige visualização a noite;
• Câmara móvel, se o operador precisa manipular a visualização e o zoom da imagem;
• Sistema com detecção de movimento / evento, é possível acionar um alarme através de um evento ocorrido;
• Gravação de imagens por Time Stamp, é possível registrar o momento exato de uma imagem;
• Câmaras e infra em área classificada Ex, o CFTV instalado em uma área de risco de explosão;
• Gravação, envio de e-mail, conexão Cloud, são opções que permitem a gestão das imagens e seu tratamento, envio de informações e disponibilidade pela internet.

A forma clássica de projetar e implantar um CFTV é escolher uma solução independente da infraestrutura existente de automação, a solução, da câmara ao monitor, é totalmente individual, monta-se os equipamentos e cabeamento de forma num circuito único, colocando o monitor de CFTV ao lado de um supervisório, por exemplo, mas um não depende do outro.

As soluções de automação atuais, se baseiam em infraestrutura de TI, assim como os CFTVs baseado em IP, logo podemos entender que estas soluções se convergem, para tanto, podemos pensar numa única infraestrutura de comunicação, levando dados de controle e imagens por uma única rede.

Nestas soluções, é importante observar dois pontos principais, o primeiro é que apesar de ser uma única infraestrutura, é necessário (boa prática de projeto), separar logicamente as redes por VLAN (Rede Virtual), uma para o controle e outra para o CFTV, pois a prioridade da rede é para operação do processo, não é escopo deste texto mostrar um projeto de VLAN em automação.

Outro ponto importante, principalmente se houverem câmaras Wireless, é o uso de Firewall, que são equipamentos que farão a segurança física e lógica da rede, não permitindo acesso de usuários não autorizados, podendo colocar o sistema em risco, precaução hoje de grande importância em sistemas.

Entendendo que podemos usar a convergência nas soluções de automação e CFTV em mesma infraestrutura, podemos também desenhar a solução de operação usando o mesmo conceito, isto é, usar as imagens “dentro” de um sistema supervisório (Scada ou IHM) por exemplo.

Para isso o sistema utilizado (Scada/IHM/DCS) deve ter “aderência” a utilização de imagens que vêem de um CFTV, são conectores que colocam um (MOV, MP4) por exemplo, em um POP UP, na mesma tela eu tenho o supervisório e uma imagem setada ou escolhida, com a vantagens de podemos já manipular no sistema, tais como, retroceder e verificar tempos de eventos, por exemplo.

Abaixo listamos um pequeno roteiro dos pontos mais importantes a se observar para a implantação de um sistema CFTV:

• O que o operador quer? É importante perguntar a quem vai usar;
• O que o operador precisa? É importante conhecer o processo que ele usará;
• Estudar o ambiente de instalação, para entender todas limitações e acessórios;
• Modo de operação esperado, o que se espera com o sistema;
• Especificação de equipamentos, fazer a aplicação de acordo com a necessidade;
• Projeto de infraestrutura, fazer o projeto da instalação e típicos de montagem;
• Projeto da sala de controle, criar o ambiente de uso do sistema;
• Implantação, instalar, comissionar e dar partida no sistema;
• Treinamento e operação dos operadores para uso completo do sistema.

Podemos relacionar abaixo, algumas tendências no uso de imagens no controle operacional, baseado em novas tecnologias e convergência com a automação:

• Imagem e dados estarem onipresente na operação industrial através do IIoT (Internet Industrial das Coisas);
• Operador “veste” as informações (imagem e dados) em tempo real (ex. Óculos Google Glass);
• Imagens serem usadas para controle e automação.

Conclusão

Concluímos que os CFTV evoluíram tecnologicamente e são um grande apoio ao operador no controle operacional em plantas industriais, a convergência de imagem e informações, permitem uma automação mais segura e otimizada.