Motivação e Enquadramento

Esta dissertação de mestrado insere-se num projecto profissional desenvolvido em parceria pela Universidade do Minho e a empresa OMRON.

A refrigeração vem cada vez mais a assumir um papel importante na Indústria Hoteleira. Existem produtos alimentares que precisam de ter um controlo de temperatura dentro de uma gama de valores, e para isso recorre-se a métodos tecnológicos para o fazer.

Devido a normas comunitárias em empresas de Hotelaria é obrigatório a instalação do sistema HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Point). A análise de Perigos e Controlo de Pontos Críticos, é uma abordagem sistemática e estruturada sobre o processo produtivo dos alimentos, que permite obter produtos com elevada segurança [1].

Este projecto tem por base o trabalho de dissertação de Ricardo Freitas, 2009 [X], onde foram efectuados estudos preliminares sobre este tema; aí foi diagnosticado o problema, levantadas hipóteses de configuração de solução do problema. A configuração final proposta nesse trabalho consistia numa configuração do sistema de controlo baseada em equipamento OMRON.

Um dos princípios deste sistema é o registo das temperaturas em várias vitrinas frigoríficas, câmara de congelação, câmara de conservação e câmara de desmanche, onde vai ser registado a temperatura dentro das mesmas, em intervalos de tempo pré-determinados. Assim esta obrigação da lei cria uma motivação para este tema de dissertação.

Objectivos

            Esta dissertação apresenta como base de desenvolvimento um sistema automático de registo de temperaturas dos diversos pontos de recolha de dados presentes no estabelecimento comercial; no presente trabalho, o talho Boticas em Braga.

O sistema registará as várias temperaturas dos vários pontos em horas pré-determinadas, recolhe as temperaturas através dos controladores de temperatura que estão instalados nas vitrinas frigoríficas, na câmara de congelação, na câmara de conservação e na câmara de desmanche. As temperaturas recolhidas pelos controladores serão enviadas para o autómato, o qual guarda os valores de cada controlador, bem como a hora do dia que foi efectuado o registo.

Os dados registados e guardados no autómato serão posteriormente enviados para um computador, que tem uma aplicação desenvolvida em C Sharp, armazenando assim os dados numa base de dados criada em MySQL.

A aplicação desenvolvida em C Sharp vai permitir gerar relatórios das temperaturas recolhidas pelos controladores, onde, na informação contida nos relatórios, pode ser seleccionada a data pretendida bem como os pontos de recolha de temperaturas.  

            O sistema irá possuir um alarme em caso de avaria de algum controlador, falha de energia, detecção de portas abertas ou outra anomalia, enviando uma SMS (Short Message Service) - mensagem curta, via modem GSM conectado ao autómato.

            Para se poder alterar alguma configuração dos avisos e visualizar as temperaturas em todos os pontos de recolha vai ser instalada uma consola TFT no talho. No caso de ocorrer alguma anomalia no sistema, a mesma poderá ser visualizada na consola.

            Para complementar melhor a segurança, o sistema a implementar vai possuir um sistema de vídeo vigilância. Este sistema é constituído por câmaras IP, onde todas as imagens ficarão guardadas num computador. O sistema vai possuir um acesso remoto para ser possível visualizar as imagens fora do estabelecimento comercial.

Estado da arte

Os primeiros sistemas de refrigeração foram criados através de ventiladores, abanadores ou até o uso do gelo em larga escala que amenizava um pouco a temperatura num ambiente fechado.

Em 1902 o Engenheiro Willis Carrier desenvolveu um processo que resfriava o ar, fazendo circular produtos resfriados artificialmente, que também reduzia a humidade. Esta invenção foi o primeiro ar-condicionado contínuo por processo mecânico da história [2].

Antes de existirem os microprocessadores, o controlo de temperatura era efectuado com base em termóstatos, os quais eram ajustados para a temperatura que se pretendia, definindo uma margem para a mesma oscilar, essa margem tem o nome de margem de histerese. Hoje em dia os termóstatos já são pouco utilizados, recorrendo-se ao controlo por microprocessadores. Estes estão embebidos num sistema de controlo que tem o nome de controlador de temperatura. Os controladores de temperatura nos dias de hoje já possuem um display, que permite visualizar a temperatura lida pelo controlador, permitem configurar alguns parâmetros de temperatura máxima e mínimas, processo de descongelação, ligação dos controladores em rede e activação de alarmes em caso de anomalias [3].

            Existem alguns softwares de monitorização no mercado para gerir os controladores e fazer uma gestão dos alarmes que podem ocorrer.

            A Carel possui um software designado com o nome de "comtool", este foi desenvolvido pela própria Carel, para combater uma lacuna que existia no seu mercado. O software é simples e intuitivo, permite a configuração completa dos parâmetros disponíveis, para uma grande variedade de dispositivos da Carel. O software pode ser usado para visualizar os parâmetros dos controladores através de um computador, que este permite simular vários testes e visualizar os gráficos das variáveis. Para além possui as seguintes características [4]:

• Pode ser conectado a vários tipos diferentes de controladores.
• Visualização gráfica dos valores dos principais parâmetros dos controladores.
• Função gráfica.
• Listagem de alarmes.
• Privilégios de acesso de gestão.

Outro software que a Carel possui é o "PlantVisorPRO", desenvolvido pela Carel e é ideal para grandes sistemas, e pode ser integrado em qualquer aplicação de terceiros. Além disso, é fácil de configurar, graças ao reconhecimento automático dos instrumentos na instalação e os registos pré e alarmes. As suas características principais são [5]:

• Gestão HACCP simplificada.
• A gestão integrada da instalação assegura a poupança de energia.
• Gestão de alarmes simples e intuitiva.
• Manutenção eficaz.

O "PlantWatchPRO" é outro software da Carel desenvolvido para uma consola táctil da Carel. PlantWatchPRO apresenta um grande ecrã táctil a cores. A consola é compacta e versáti. PlantWatchPRO oferece garantias de cumprimento das normas de HACCP salvando os dados críticos do sistema e exporta relatórios em diversos formatos. As suas principais características são [6].

• Gráficos atraentes.
• Eficiência suficientemente clara e completa on-line para guia do usuário na programação do dispositivo.
• Leitura de dados adquiridos a partir dos dispositivos.
• Gestão de alarmes.
• Porta USB disponível para descarregar relatórios.
• Facilmente colectável à Internet com o seu próprio endereço de IP.
• IP65 significa PlantWatchPRO também pode ser instalado em locais húmidos
  e ambientes agressivos.

O PlantWatch é um software desenvolvido para uma pequena consola a preto e branco, especialmente para pequenas instalações, até 36 controladores. Para esta consola ser ligada aos controladores é preciso a Gatway modBUS. As funcionalidades desta consola com o próprio software são as seguintes [7]:

• Regista Temperaturas, Pressões e humidades.
• Sistema de aviso com acesso a GSM ou envio de FAX, se for instalado um modem.

Outra empresa que tem um sistema de monitorização é a empresa Domopor, que o sistema tem o nome de "TCS.wireless". Este sistema permite de forma autónoma o registo de dados de sondas sem fios. O sistema apresentado tem as seguintes características [8]:

• Registo dos dados enviados pelas sondas wireless.

• Envio de informação via Internet para as empresas de manutenção.
• Geração de alarmes.
• Controlo em tempo real de todas as ocorrências.
• Monitorização do estado do sistema (temperatura) num computador central.
• Elaboração relatórios, gráficos, estatísticas e outras análises.
• Impressão de vários relatórios, registos diários.
• Acesso via Internet à informação registada pelo sistema.

A empresa Danfoss desenvolveu o software "AKM" para combater a lacuna do controlo monitorizado por computador. O "AKM" é um programa para computador que tem as seguintes especificações [9]:

• Registo de dados.
• Gestão de alarmes.
• Histórico.
• Monitorização de instalações de refrigeração
• Interface gráfico (MIMIC), para facilitar a vista geral das instalações com soluções ADAP-KOOL®.
• Visualização no monitor do Pc o desenho (layout) da instalação onde poderá ver diversas funções e temperaturas nos diversos pontos de instalação.

A empresa Eurotherm tem vários softwares disponíveis que efectuam o pretendido, mas destina-se a ambientes mais industriais, mas mesmo assim tem um produto que consegue solucionar o problema. O software de visualização designa-se com o nome de "Wonderware InTouch", que tem uma interface gráfica homem-máquina poderosa (IHM) para automação industrial. Este software possui as seguintes características [10]:

• Fácil de configurar
• Alarmes
• Gráficos históricos em tempo real
• Segurança
• Conectividade extensiva

O Software a desenvolver e implementar nesta dissertação é simples e de fácil manuseamento. O seu custo é inferior ao dos programas comerciais apresentados, oferecendo mais funcionalidades ao utilizador, a saber:

• Visualização dos principais parâmetros dos controladores.
• Listagem de alarmes.
• Privilégios de acesso de gestão.

• Controlo em tempo real de todas as ocorrências.
• Monitorização do estado do sistema temperaturas.
• Impressão de vários relatórios (gráficos, tabelas), registos diários, mensais

• Gestão de alarmes.
• Histórico de temperaturas e alarmes
• Fácil de configurar

A aplicação que ficará na consola "touch screen" NS5 da Omron é de manuseamento fácil, possibilitando maior segurança do sistema. O alarme vai ser comandado pela consola, o acesso às configurações dos controladores, a gestão dos alarmes, a visualização das temperaturas de todos os controladores estarão disponíveis na consola, tendo alguns destes parâmetros acesso restrito. 

Desenvolvimento do Projecto

O projecto a desenvolver engloba as seguintes etapas:

1. Estudo do estado da arte sobre os diferentes softwares disponíveis no mercado para cumprirem os requisitos propostos (2 meses).
2. Especificação do sistema a implementar, bem como todas as funcionalidades que o software do computador vai oferecer (1 mês).
3. Desenvolvimento do software em C Sharp no computador, com ligação a base de dados em MySQL (3 meses).
4. Interligação do software desenvolvido para o computador com o software desenvolvido para o autómato (2 meses).
5. Desenvolvimento do software para a consola táctil, com conexão ao autómato (1 mês).  
6. Implementação do sistema em laboratório (1 mês).
7. Teste de todo o sistema com um controlador, no talho (1 mês).
8. Implementação de todo o sistema no talho (2 meses).
9. Implementação do sistema de vídeo vigilância (1 mês).
10. Testes e optimização do sistema (1 mês).
11. Escrita da dissertação do Mestrado (2 meses).

Referências

[1] http://www.dgv.min-agricultura.pt/higiene_publica/Cod_Boas_Praticas/Plataforma%20CBP_20081215/F%20-%20guia_bolso_HACCP_AESBUC.pdf

[2] Wikipédia "Condicionamento de ar", consultado a 13-01-2010, disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Condicionamento_de_ar

[3] Dossat, R. J. Principles of Refrigeration (3rd ed.). Englwodd Cliffs: Prentice-Hall Career & Technology.

[4] Carel, software solutions, "comtool", consultado a 14-01-2010, disponível em: http://www.carel.com/carelcom/web/eng/catalogo/prodotto_dett.jsp?id_gamma=128&id_prodotto=346&id_mercato=1

http://www.carel.com/carelcom/web/eng/catalogo/prodotto_dett.jsp?id_gamma=40&id_prodotto=310&id_mercato=1

[6] Carel Remote management and monitoring systems "PlantWatchPRO", consultado a 15-01-2010, disponível em: http://www.carel.com/carelcom/web/eng/catalogo/prodotto_dett.jsp?id_gamma=40&id_gamma=40&id_prodotto=332&id_mercato=1

[7] Carel Remote management and monitoring systems "PlantWatch", consultado a 15-01-2010, disponível em:

http://www.carel.com/carelcom/web/eng/catalogo/prodotto_dett.jsp?id_gamma=40&id_gamma=40&id_prodotto=92&id_mercato=1

[8] Soluções HACCP "TCS.Wireless", consultado a 15-01-2010, disponível em: http://www.domopor.com/PT/PAGE_Solucoes_TCS.htm

[9] Danfoss "ADAP-KOOL Software", consultado a 18-01-2010, disponível em:

http://www.danfoss.com/Portugal/BusinessAreas/Refrigeration+and+Air+Conditioning/ADAP+KOOL+Software+Details/AKM.htm

[10] EurothermSuite Software - Process Viewer, consultado a 15-01-2010, disponível em: