CONTROLADOR DE PROCESSOS E DISPOSITIVOS COM REDUNDÂNCIA DE OPERAÇÃO POR PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO I2C

Autor:
Denis Grejanin Mena - UNIAN-SP - CAMPUS SANTO ANDRÉ.

Orientador:
Prof. Ms. Mauricio dos Santos - UNIAN-SP - CAMPUS SANTO ANDRÉ.

 Recursos de redundância de dispositivos de controle é uma opção empregada quando é necessário garantir que não existam riscos a falhas, proporcionando uma maior disponibilidade e segurança da planta. Esta vantagem está diretamente relacionada ao tempo de operação da planta e a lucratividade do negócio. Este recurso de segurança melhorada leva a preservação dos ativos e vidas ligadas ao processo (SMAR, 2010). O uso de controladores de processo com vários núcleos possibilitam uma maior quantidade de tarefas que podem ser realizadas ao mesmo tempo, também chamado de multitasking produzindo uma grande vantagem em relação a dispositivos de hardware com um único núcleo que executam uma única tarefa por vez. O grande problema nesses controladores é a complexidade de programação, por realizar diversas tarefas simultaneamente. Esses controladores podem apresentar falhas e, muitas vezes, entrar em colapso (Quesada, 2017). Porém o uso de um único microcontrolador no desenvolvimento de soluções de controle centralizadas pode ainda apresentar alto risco de ruídos eletrônicos que podem surgir devido a grande quantidade de sinais transmitidos e recebidos ao mesmo tempo. Outra grande limitação e a possibilidade de atualização e colapso do sistema caso o microcontrolador deixasse de funcionar (Pessoa, 2017). Nesse contexto, este trabalho apresenta uma proposta de um controlador de processos e dispositivos com redundância de operação por protocolo de comunicação I2C, a fim de auxiliar na aplicação de segurança crítica com requisitos de tempo real e intolerância a falhas, que estejam intrinsecamente ligadas a uma planta industrial (Santos, 2010). Nesta estratégia, temos um controlador Mestre trabalhando em rede executando todas as tarefas, referentes ao controle um segundo Escravo, conectado a mesma rede, permanecendo continuamente sincronizado e pronto para assumir todo o controle do processo caso ocorra alguma falha. Esta troca de controle de processo de Mestre para Escravo, ocorre sem nenhum sobressalto e de maneira automática, ou seja, não requer ação do operador da planta, não ocasionando perda de segurança crítica na operação. A validação desta proposta de trabalho foi obtida por meio de testes práticos executados em protótipo dedicado.

Cabe mencionar que a quantidade de dispositivos definidos no protótipo é inferior a quantidade prevista na estrutura de rede I2C, sendo que a mesma pode endereçar até 1 dispositivo mestre e mais 127 dispositivos escravos. Monitoramento: - Informações da rede são apresentadas em dois displays de LCD, onde são mostrados o status de cada controlador na rede exibindo o valor lido do sensor e a indicação de sincronismo do controlador na rede.

A figura apresenta as informações exibidas nos displays.

• ”SINC." - piscante, indica sincronismo de rede entre os controladores;
• “CP_M” - valor do sensor lido pelo contr. MASTER;
• “CP_S” - valor do sensor lido pelo contr .SLAVE.

Os resultados positivos obtidos nesses testes sugerem que a rede I2C, quando integrada a uma planta, é capaz de identificar comprometimento de segurança ou colapso do sistema de controle caso um controlador deixar de funcionar, e dessa forma, contribuir para definir estratégia na utilização desse sistema, que visa minimizar a incidência de perda de segurança operacional dos ativos e vidas ligadas ao processo.