Automatização de laboratórios e integração de equipamentos
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O documento discute a automação de laboratórios através da integração de equipamentos com sistemas de computador. Ele explica diferentes métodos de comunicação entre equipamentos e computadores, como RS-232, RS-422, RS-485 e TCP/IP. Também discute os desafios de coletar e associar dados de equipamentos simples com outras informações contextuais e a opção de usar softwares comerciais ou programação própria para automatizar esses processos.
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- 1. 14:00 hs – 15:00 hs Conferência: +55 11 2122-0210 Sala 1. Senha: 1234 0 Webshow 18/04/2011 Automação Laboratorial II Integração de Equipamentos e Sistemas
- 2. Objetivo da Palestra Sistemas de Qualidade, processos internos e externos cada vez mais oneram os laboratórios. Além disso, mais equipamentos são necessários. Será que posso automatizá-los? Como? Custos cada vez mais elevados, horas desperdiçadas em tarefas menos nobres são mais freqüentes nos laboratórios e a diminuição dessas horas cada vez mais é algo imprescindível. Logo, a Palestra tem como objetivo dar breves noções de como caracterizar a integração de equipamentos com sistemas. 1
- 3. Sistema de Produção Sistema Laboratorial Equipamentos Sistemas de um Laboratório: Esperado Automatizar significa ter instrumentos que possibilitam isso 2
- 4. Exemplos: Balanças analíticas, pHmetros, Tituladores, etc. Comunicação Equipamento – Computador: RS 232 3
- 5. Comunicação Equipamento – Computador: RS 422 4
- 6. Comunicação Equipamento – Computador: RS 485 5
- 7. Comunicação Equipamento – Computador: GPIB GPIB = General Purpose Instrument Bus. Barramento desenvolvido pela Hewlett-Packard para a troca de informações entre computadores e equipamentos de automação industrial. A definição elétrica desse barramento foi incorporada a uma norma do IEEE Exemplos: Equipamentos mais complexos – Cromatógrafos, Absorção Atômica, ICPs, etc. 6
- 8. Comunicação Equipamento – Computador: TCP/IP TCP/IP = Acrônimo de Transmission ControlProtocol/Internet Protocol. Um Protocolo desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos para a comunicação entre computadores. O TCP/IP foi projetado para o sistema UNIX e tornou-se o padrão hoje em dia. Exemplos de Equipamentos de Laboratório: Equipamentos mais complexos – Cromatógrafos, Absorção Atômica, ICPs, etc; equipamentos mais simples: Balanças Analíticas, pHmetros. 7
- 9. Como tratar e automatizar: (Unidirecional e Bidirecional) Coletar dados é muito fácil a partir da interface adequada (RS232, TCP/IP); O problema é coletar informações pontuais (peso, etc.) e associá-las a outras informações (que não estão disponíveis pelo equipamento, por exemplo). informações (usuário, etapa analítica), o manuseio e os cálculos (worklists); Duas formas diferentes: - Usar programas comerciais adequados a isso (ELN, SDMS, etc.) - Programar (Escrever programas). 8
- 10. Como tratar e automatizar: (Unidirecional e Bidirecional) Exemplo: Balança Analítica – Só fornece peso. Horário? Usuário? Como fazer médias? Checagem de calibração ou medidas? Peso inicial ou Peso Final? Descarte de medidas? (e a razão do descarte). Por isso, precisamos programar ou contar com uma solução comercial adequada. 9
- 11. Como tratar e automatizar: Programar: Grandes desvantagens = Suporte e validar Softwares comerciais: - Upgrades constantes com diversas inovações e requerimentos; - Suporte; - Validação com protocolos estabelecidos (quando necessário). 10
- 12. Exemplo: Controle de Estoques 11
- 13. Integração de Sistemas 12 LIMS, etc. SAP ? Normalmente, sistemas complexos contemplam ferramentas próprias (SAP: Connector, Módulos, etc)
- 14. 13 Joy Harms +55 11 9393-7673 +55 21 7553-0352 [email_address] Katálysis Instrumentação Científica Ltda ? 15 minutos
Notas do Editor
- RS232 nada mais é que um conjunto de normas que definem comunicação serial ponto a ponto entre dois dispositivos. A norma RS232 define os níveis de tensão, a temporização, o protocolo de troca de dados e a disposição mecânica dos conectores. A interface RS232 tem como principal atrativo a sua implementação simples e barata, sendo disponível como padrão na maioria dos computadores atuais e antigos. As principais limitações da interface RS232 se devem ao fato da mesma operar por níveis de tensão, sendo extremamente suscetível a ruídos, o que inviabiliza a comunicação de maneira confiável em distâncias superiores a 10 ou 15 metros. Outra limitação é que o padrão RS232 foi desenvolvido para ser uma comunicação ponto a ponto, não permitindo que mais de dois dispositivos usem a mesma “linha de dados”. Exemplos: Balanças, pHmetros, instrumentos de laboratórios simples, etc.
- RS422 é uma evolução do padrão RS232 e tem como principal novidade a implementação de linhas de transmissão balanceadas, o que torna a comunicação extremamente imune a ruídos, permitindo o envio de informações à distâncias de até 1200 metros de maneira extremamente confiável. O padrão RS422 é mais utilizado em comunicações ponto a ponto, embora seja possível utilizar o mesmo em pequenas redes. Para operação em rede o número máximo de dispositivos que podem ser conectados é limitado pois cada circuito de saída RS422 pode ser ligado no máximo a 10 entradas. Também não é possível a utilização de um único par de fios para operar como "barramento" ou seja, os dados são transmitidos por uma linha e recebidos por outra. O principal uso do padrão RS422 é para estender a comunicação RS232 a grandes distâncias, de maneira transparente ao usuário sem a necessidade de alterar programação e protocolos.
- RS485 é uma evolução do padrão RS422, tendo como principal enfoque a comunicação em rede, ou seja, com apenas um par de fios é possível se comunicar com diversos equipamentos em rede usando o mesmo barramento. Assim como o RS422, o RS485 utiliza linha de dados balanceada, bastante similar as linhas de dados da interface RS422, logo também permite comunicação em distâncias de até 1200 metros de maneira extremamente confiável. Exemplos: redes de balanças analíticas, etc.
- GPIB = General Purpose Instrument Bus Barramento desenvolvido pela Hewlett-Packard para a troca de informações entre computadores e equipamentos de automação industrial. A definição elétrica desse barramento foi incorporada a uma norma do IEEE
- TCP/IP = Acrônimo de Transmission Control Protocol/Internet Protocol. Um Protocolo desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos para a comunicação entre computadores. O TCP/IP foi projetado para o sistema UNIX e tornou-se o padrão hoje em dia. Exemplos de Equipamentos de Laboratório: Equipamentos mais complexos – Cromatógrafos, Absorção Atômica, ICPs, etc; equipamentos mais simples: Balanças Analíticas, pHmetros.