BR112019020931A2

BR112019020931A2 - sistema de análise de estado operacional de planta

Info

Publication number: BR112019020931A2
Application number: BR112019020931A
Authority: BR
Inventors: Fujieda Hiroyuki; Saito Shotaro
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Elec Ind
Priority date: 2017-05-15
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2020-04-28
Also published as: JPWO2018211564A1; TW201901431A; WO2018211564A1; US20200068177A1; US10785455B2; CN110612491B; TWI635389B; JP6662492B2; CN110612491A

Abstract

um sistema de análise de estado operacional de planta inclui um coletor de dados (1) que é conectado a ambas uma rede de controle (10) e uma rede de monitoramento (20) e que coleta ambos os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento. o coletor de dados (1) inclui uma unidade de processamento de sincronização (59) e uma unidade de processamento de exibição de dados (60). a unidade de processamento de sincronização (59) sincroniza os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento pela adição de um tempo de retardo decorrente da transmissão através da rede de monitoramento (20), que inclui um tempo de codificação gasto por um dispositivo de captura de vídeo (4), no momento no qual os dados de rede de controle foram coletados. a unidade de processamento de exibição de dados (60) reproduz e exibe, em uma tela, os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento que são sincronizados pela unidade de processamento de sincronização (59).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA DE ANÁLISE DE ESTADO OPERACIONAL DE PLANTA.

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de análise de estado operacional de uma planta (instalação de fábrica).

Fundamentos [002] Uma planta inclui um dispositivo de campo (incluindo um acionador e um sensor) constituindo a planta e um PLC de controle (Programmable Logic Controller) para controlar o dispositivo de campo. O PLC de controle recebe a entrada de um sinal de retorno do dispositivo de campo e envia um sinal de controle para controlar o dispositivo de campo. O dispositivo de campo opera de acordo com o sinal de controle. Um sinal de entrada/saída (dados de rede de controle) do PLC de controle é coletado por um coletor de dados.

[003] A condição operacional do dispositivo de campo e a condição operacional de uma instalação mecânica, incluindo o dispositivo de campo, são fotografadas por câmeras em alguns casos. Por exemplo, em PTL 1, um sistema de monitoramento de planta que inclui uma câmera de monitoramento para fotografar a condição operacional de uma instalação mecânica e que pode armazenar informação de vídeo obtida a partir da câmera de monitor é descrito.

[004] O monitoramento de toda a instalação de planta é realizado por um monitor. Um estado operacional de planta, que inclui a informação de posição dos materiais, o estado operacional de um operador, e a informação mecânica, tal como a velocidade mecânica e posição, é exibido no sumário em uma tela de monitoramento do monitor. O operador realiza a operação de acordo com ambas a informação na tela do monitor e na confirmação visual.

Lista de Citação

Literatura de Patente [005] PTL 1

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2/27 [006] JPH5-34181a

Sumário

Problema Técnico [007] Uma rede de monitoramento à qual o monitor é conectado e uma rede de controle à qual o dispositivo de campo, o PLC de controle, e o coletor de dados são conectados, são redes diferentes. Portanto, um coletor de dados convencional pode coletar os dados de rede de controle, mas não pode coletar a informação de tela no monitor. Dessa forma, quando um fator de anomalia é analisado no coletor de dados, é necessário se determinar o estado operacional da planta, que inclui a informação de posição dos materiais, o estado de operação de um operador, e a informação mecânica, tal como uma velocidade mecânica e posição, a partir dos dados de rede de controle. Cada vez que ocorre uma anomalia, uma pessoa verifica os dados de rede de controle necessários em detalhes, e isso pode causar a falha na obtenção da informação correta. Adicionalmente, exige um longo tempo para realizar uma operação de análise de um fator de anomalia.

[008] Adicionalmente, no coletor de dados convencional, mesmo quando os dados de vídeo capturados, quando se fotografa a condição operacional de uma instalação mecânica por uma câmera, são coletados, a operação mecânica em uma faixa que não é fotografada pela câmera não pode ser verificada. Portanto, não se pode afirmar que seja suficiente para gravar o estado de informação no momento da ocorrência da anomalia e do ajuste mecânico.

[009] A presente invenção foi criada para solucionar os problemas descritos acima, e é um objetivo da presente invenção fornecer um sistema de análise de estado operacional de planta que possa suportar a análise de estado operacional da planta em um coletor de dados pela exibição sincronizada de ambos os dados de rede de controle e informação de tela em um monitor.

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Solução do Problema [010] Para alcançar o objetivo acima, um sistema de análise de estado operacional de planta, de acordo com a modalidade da presente descrição, é configurado como segue.

[011] O sistema de análise de estado operacional de planta inclui, pelo menos, um controlador, uma rede de controle, um monitor, um dispositivo de captura de vídeo, uma rede de monitoramento e um coletor de dados.

[012] O controlador controla um dispositivo de campo que constitui uma planta. O dispositivo de campo inclui um acionador e um sensor. O controlador, por exemplo, é um PLC de controle.

[013] A rede de controle é conectada ao controlador e transmite os dados de rede de controle que entram/saem no/do controlador. Os dados de rede de controle incluem uma saída de sinal de retorno pelo dispositivo de campo e um sinal de controle enviado pelo controlador.

[014] O monitor possui uma tela de monitoramento e exibe a informação de operação para toda a instalação de planta além dos dados de rede de controle, na tela de monitoramento. A informação operacional inclui informação relacionada com a operação da planta incluindo: o estado operacional de um operador; e informação mecânica, tal como velocidade mecânica e posição.

[015] O dispositivo de captura de vídeo é conectado para monitorar e envia dados de vídeo de tela de monitoramento obtidos pela codificação do vídeo exibido na tela de monitoramento.

[016] A rede de monitoramento é conectada ao dispositivo de captura de vídeo e transmite os dados de vídeo de tela de monitoramento.

[017] O coletor de dados é conectado a ambas a rede de controle e a rede de monitoramento e coleta ambos os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento. O coletor de dados inclui

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4/27 uma unidade de processamento de sincronização e uma unidade de processamento de exibição de dados.

[018] A unidade de processamento de sincronização sincroniza os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento pela adição de um tempo de retardo decorrente da transmissão através da rede de monitoramento, que inclui um tempo de codificação gasto pelo dispositivo de captura de vídeo, com um tempo no qual os dados de rede de controle foram coletados.

[019] A unidade de processamento de exibição de dados reproduz e exibe, em uma tela, os dados de rede de controle e dados de vídeo de tela de monitoramento que são sincronizados pela unidade de processamento de sincronização.

[020] Preferivelmente, o sistema de análise de estado operacional de planta inclui adicionalmente uma câmera de rede. A câmera de rede é conectada à rede de monitoramento e fotografa a aparência do dispositivo de campo e envia os dados de vídeo de dispositivo de campo. A unidade de processamento de sincronização sincroniza os dados de rede de controle, os dados de vídeo de tela de monitoramento, e os dados de vídeo de dispositivo de campo. A unidade de processamento de exibição de dados reproduz e exibe, em uma tela, os dados de rede de controle, os dados de vídeo de tela de monitoramento, e os dados de vídeo de dispositivo de campo que são sincronizados pela unidade de processamento de sincronização.

[021] Adicionalmente, o sistema de análise de estado operacional de planta, de acordo com outra modalidade da presente descrição inclui, em vez do dispositivo de captura de vídeo descrito acima, um dispositivo de captura de vídeo que envia os dados de vídeo de tela de monitoramento, que são obtidos pela codificação do vídeo exibido em uma tela de monitoramento, com o momento de entrada no qual o vídeo foi registrado é adicionado. Adicionalmente, o sistema de análise de

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5/27 estado operacional de planta inclui, em vez da unidade de processamento de sincronização descrita acima, uma unidade de processamento de sincronização que sincroniza os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento pela associação de ambas as partes de dados uma com a outra, de modo que coincidam com relação ao momento no qual os dados de rede de controle foram coletados e o momento de entrada que foi adicionado aos dados de vídeo de tela de monitoramento.

Efeitos Vantajosos da Invenção [022] De acordo com uma modalidade da presente descrição, no coletor de dados, os dados de rede de controle referentes ao controle do dispositivo de campo que constitui a planta e os dados de vídeo de tela de monitoramento incluindo a informação de operação para toda a instalação da planta, além dos dados de rede de controle, podem ser reproduzidos de forma sincronizada. Esse coletor de dados permite a análise de estado operacional da planta a ser suportado. No coletor de dados, o estado operacional da planta pode ser prontamente percebido e, de acordo, a velocidade de análise de um fator de anomalia é aperfeiçoada; dessa forma, um tempo de recuperação, no momento da ocorrência da anomalia, pode ser reduzida. Devido a uma redução no tempo de recuperação, uma redução nos custos trabalhistas referentes à solução de problemas e um aumento no volume de produção podem ser esperados.

Breve Descrição dos Desenhos [023] A Figura 1 é um diagrama de configuração de sistema de um sistema de análise de estado operacional de planta, de acordo com a primeira modalidade da presente descrição;

[024] a Figura 2 é um diagrama de configuração de uma tela de confirmação de dados em um coletor de dados.

[025] a Figura 3 é um diagrama em bloco ilustrando um exemplo

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6/27 de configuração de hardware de um circuito de processamento incluído no coletor de dados;

[026] a Figura 4 é um diagrama em bloco de função do coletor de dados;

[027] a Figura 5 é um diagrama em bloco de função de uma unidade de processamento de reprodução de dados do coletor de dados;

[028] a Figura 6 é um diagrama em bloco de função de uma unidade de processamento de imagem estática do coletor de dados;

[029] a Figura 7 é um diagrama de configuração de sistema de um sistema de análise de estado operacional de planta, de acordo com a segunda modalidade da presente descrição;

[030] a Figura 8 é um diagrama em bloco de função de um coletor de dados, de acordo com a segunda modalidade da presente descrição. Descrição das Modalidades [031] Doravante, as modalidades da presente descrição serão descritas em detalhes com referência aos desenhos. É notado que elementos comuns nos desenhos são denotados pelos mesmos sinais de referência, omitindo, assim, as descrições redundantes dos mesmos. Primeira Modalidade

Configuração do Sistema [032] A Figura 1 é um diagrama de configuração de sistema de um sistema de análise de estado operacional de planta, de acordo com a primeira modalidade da presente descrição.

[033] O sistema de análise de estado operacional de planta inclui um coletor de dados 1, um PLC de controle 2, uma câmera de rede 3, um dispositivo de captura de vídeo 4, um monitor 5, uma rede de controle 10, e uma rede de monitoramento 20.

[034] O coletor de dados 1 é conectado a ambas a rede de controle 10 e a rede de monitoramento 20. O coletor de dados 1 é conectado ao

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PLC de controle 2 através da rede de controle 10. O coletor de dados 1 é conectado à câmera de rede 3 e ao dispositivo de captura de vídeo 4 através da rede de monitoramento 20. O dispositivo de captura de vídeo 4 é conectado ao monitor 5.

[035] A rede de controle 10 é constituída de uma pluralidade de dispositivos de rede. No exemplo na Figura 1, os cabos de rede de controle 12 e 13 são conectados ao dispositivo de concentração de linha de rede de controle 11.0 cabo de rede de controle 12 é conectado ao coletor de dados 1. O cabo de rede de controle 13 é conectado ao PLC de controle 2. Isso é, no exemplo da Figura 1, o coletor de dados 1 é conectado ao PLC de controle 2 através do cabo de rede de controle 12, do dispositivo de concentração de linha de rede de controle 11 e do cabo de rede de controle 13.

[036] A rede de monitoramento 20 é constituída de uma pluralidade de dispositivos de rede. No exemplo na Figura 1, os cabos de rede de monitoramento 22 a 24 são conectados ao dispositivo de concentração de linha de rede de monitoramento 21. O cabo de rede de monitoramento 22 é conectado ao coletor de dados 1. O cabo de rede de monitoramento 23 é conectado à câmera de rede 3. O cabo de rede de monitoramento 24 é conectado ao dispositivo de captura de vídeo 4. Isso é, no exemplo da Figura 1, o coletor de dados 1 é conectado à câmera de rede 3 através do cabo de rede de monitoramento 22, do dispositivo de concentração de linha de rede de monitoramento 21 e do cabo de rede de monitoramento 23. Adicionalmente, o coletor de dados 1 é conectado ao dispositivo de captura de vídeo 4 através do cabo de rede de monitoramento 22, o dispositivo de concentração de linha de rede de monitoramento 21, e do cabo de rede de monitoramento 24. O dispositivo de captura de vídeo 4 é conectado ao monitor 5 por um cabo de vídeo 6 (por exemplo, cabo HDMI (R)).

[037] O PLC de controle 2 é um controlador que controla um

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8/27 dispositivo de campo (não ilustrado) que constitui uma planta. O dispositivo de campo é conectado à rede de controle 10. O dispositivo de campo inclui um acionador e um sensor. O PLC de controle 2 recebe o registro de um sinal de retorno que é enviado para a rede de controle 10 pelo dispositivo de campo; e envia um sinal de controle para controlar o dispositivo de campo para a rede de controle 10. O dispositivo de campo opera com base no sinal de controle.

[038] A rede de controle 10 transmite os dados de rede de controle que entram/saem no/do PLC de controle 2. Os dados de rede de controle incluem um sinal de retorno que é enviado pelo dispositivo de campo e um sinal de controle que é enviado pelo controlador.

[039] A câmera de rede 3 fotografa a aparência do dispositivo de campo que é um objeto de controle do PLC de controle 2. A câmera de rede 3 envia sequencialmente os dados de vídeo do dispositivo de campo fotografado (dados de vídeo de dispositivo de campo) para a rede de monitoramento 20 (por exemplo, em unidades de um quadro).

[040] A rede de monitoramento 20 transmite os dados de vídeo de dispositivo de campo que são enviados a partir da câmera de rede 3, para o coletor de dados 1.

[041] O monitor 5 possui uma tela de monitoramento e exibe a informação operacional para toda a instalação da planta além dos dados de rede de controle, na tela de monitoramento. A informação operacional inclui informação relacionada com a operação da planta (a informação de posição dos materiais, o estado operacional de um operador, a velocidade mecânica e posição, a programação de operação, etc.) que não podem ser obtidos da rede de controle 10. Informação parcial ou resumida dos dados de rede de controle também pode ser exibida.

[042] O dispositivo de captura de vídeo 4 envia sequencialmente dados de vídeo de tela de monitoramento que são obtidos pela

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9/27 codificação de vídeo exibida na tela de monitoramento do monitor 5 para a rede de monitoramento 20 (por exemplo, em unidades de um quadro). [043] A rede de monitoramento 20 transmite dados de vídeo de tela de monitoramento que são enviados do dispositivo de captura de vídeo 4 para o coletor de dados 1. A velocidade de transmissão da rede de monitoramento 20 é inferior à velocidade de transmissão da rede de controle 10.

Coletor de Dados [044] O coletor de dados 1 é conectado a ambas a rede de controle e rede de monitoramento e coleta sequencialmente os dados de rede de controle da rede de controle 10, e os dados de vídeo de dispositivo de campo e dados de vídeo de tela de monitoramento da rede de monitoramento 20. O coletor de dados 1 exibe de forma sincronizada as partes de dados coletadas das diferentes redes em uma tela de configuração de dados. Portanto, em um caso no qual, por exemplo, uma anomalia ocorre, a análise de estado operacional da planta pode ser suportada no coletor de dados que estiver mais próximo de um local de trabalho do que o monitor.

Configuração da tela de confirmação de dados [045] A Figura 2 é um diagrama de configuração de uma tela de confirmação de dados 30 no coletor de dados 1. A tela de confirmação de dados 30 do coletor de dados 1 inclui uma parte de exibição de imagem 31, uma parte de exibição de entrada/saída de dados PLC 32, uma parte de operação de reprodução de dados 33, e uma parte de exibição de imagem estática 34.

[046] A parte de exibição de imagem 31 inclui uma área de exibição de vídeo de tela de monitoramento 35 e uma área de exibição de vídeo de câmera 36. Na área de exibição de vídeo de tela de monitoramento 35, os dados de vídeo de tela de monitoramento coletados a partir do dispositivo de captura e vídeo 4 são exibidos. Na

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10/27 área de exibição de vídeo de câmera 36, os dados de vídeo de dispositivo de campo coletados da câmera de rede 3 são exibidos. Através dessas exibições, a informação operacional e a informação sobre a aparência do dispositivo de campo podem ser verificadas.

[047] Na parte de exibição de entrada/saída de dados PLC 32, os dados de rede de controle coletados a partir da rede de controle 10 são exibidos em um gráfico de série de tempo. Adicionalmente, na parte de exibição de entrada/saída de dados PLC 32, um indicador de posição de reprodução 37, indicando uma posição de reprodução atual no eixo geométrico de tempo do gráfico de série de tempo, é exibido. O indicador de posição de reprodução 37 indica a posição de reprodução dos dados de vídeo de tela de monitoramento exibidos na área de exibição de vídeo de tela de monitoramento 35; e os dados de vídeo de dispositivo de campo exibidos na área de exibição de vídeo de câmera 36. O indicador de posição de reprodução 37 também indica uma posição de reprodução atual quando cada botão na parte de operação de reprodução de dados 33 funciona.

[048] A parte de operação de reprodução de dados 33 inclui um botão de reprodução 38, um botão de parar 39, um botão de reprodução lenta 40, um botão de reprodução inversa 41, um botão de avanço 42, um botão de reverso rápido 43, um botão de alimentação de quadro 44, um botão de retorno de quadro 45, um botão de exibição final 46, um botão de exibição inicial 47, um botão de reprodução contínua 48 e um botão de captura de imagem estática 49.

[049] O botão de reprodução 38 é um botão para iniciar ambos o movimento do indicador de posição de reprodução 37 e a reprodução de dados de vídeo na parte de exibição de imagem 31, a partir de uma posição indicada pelo indicador de posição de reprodução 37.

[050] O botão de parar 39 é um botão para parar a reprodução da parte de exibição de imagem 31 quando os dados de vídeo estão sendo

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11/27 reproduzidos na parte de exibição de imagem 31 pelo botão de reprodução 38, botão de reprodução lenta 40, botão de reprodução reversa 41, botão de avanço rápido 42, ou um botão de reverso rápido 43.

[051] O botão de reprodução lenta 40 é um botão para iniciar ambos o movimento do indicador de posição de reprodução 37 e a reprodução lenta dos dados de vídeo na parte de exibição de imagem 31, de uma posição indicada pelo indicador de posição de reprodução 37.

[052] O botão de reprodução reversa 41 é um botão para iniciar ambos o movimento do indicador de posição de reprodução 37 e a reprodução reversa dos dados de vídeo na parte de exibição de imagem 31, a partir de uma posição indicada pelo indicador de posição de reprodução 37.

[053] O botão de avanço rápido 42 é um botão para iniciar ambos o movimento do indicador de posição de reprodução 37 e a reprodução de avanço rápido de dados de vídeo na parte de exibição de imagem 31, a partir de uma posição indicada pelo indicador de posição de reprodução 37.

[054] O botão reverso rápido 43 é um botão para iniciar ambos o movimento do indicador de posição de reprodução 37 e a reprodução reversa rápida dos dados de vídeo na parte de exibição de imagem 31, a partir de uma posição indicada pelo indicador de posição de reprodução 37.

[055] O botão de alimentação de quadro 44 é um botão para realizar ambos o movimento do indicador de posição de reprodução 37 e o quadro alimentando os dados de vídeo na parte de exibição de imagem 31, de uma posição indicada pelo indicador de posição de reprodução 37. Na alimentação de quadro, um tempo de quadro, que depende da taxa de quadros de uma câmera é, por exemplo, de 33,33

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12/27 mseg., com uma câmera possuindo uma taxa de quadro de 30 fps e dados sendo exibidos podem ser alterados a cada 33,33 mseg.

[056] O botão de retorno de quadro 45 é um botão para realizar ambos o movimento do indicador de posição de reprodução 37 e do retorno de quadro de dados de vídeo na parte de exibição de imagem 31, de uma posição indicada pelo indicador de posição de reprodução 37. A descrição da taxa de quadro é omitida visto que é igual à descrição do botão de alimentação de quadro 44.

[057] O botão de exibição final 46 é um botão para mover o indicador de posição de reprodução 37 da posição de reprodução atual para a posição de reprodução para o final dos dados de rede de controle e exibir o final dos dados de vídeo na parte de exibição de imagem 31.

[058] O botão de exibição inicial 47 é um botão para mover o indicador de posição de reprodução 37 da posição de reprodução atual para a posição de reprodução para a frente dos dados de rede de controle e exibindo a parte inicial dos dados de vídeo na parte de exibição de imagem 31.

[059] O botão de reprodução contínua 48 é um botão para mover automaticamente, quando o indicador de posição de reprodução 37 tiver movido para o final dos dados, o indicador de posição de reprodução 37 para a parte dianteira dos dados de rede de controle; e reiniciando o movimento do indicador de posição de reprodução 37 e reprodução de dados de vídeo na parte de exibição de imagem 31 a partir da parte dianteira dos dados de rede de controle.

[060] O botão de captura de imagem estática 49 é um botão para criar uma imagem estática a partir de dados de vídeo sendo exibidos na parte de exibição de imagem 31 em uma posição de reprodução atual indicada pelo indicador de posição de reprodução 37.

[061] A parte de exibição de imagem estática 34 exibe uma imagem estática que é criada quando o botão de captura de imagem

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13/27 estática 49 é pressionado. A parte de exibição de imagem estática 34 inclui um botão de nova reprodução 50 para uma posição de criação de imagem estática. O botão de nova reprodução 50 para uma posição de criação de imagem estática é um botão para mover o indicador de posição de reprodução 37 para uma posição de reprodução no momento da criação de uma imagem estática; e exibir, na parte de exibição de imagem 31, dados de vídeo no momento da criação da imagem estática.

Configuração de hardware de coletor de dados [062] A Figura 3 é um diagrama em bloco ilustrando um exemplo de configuração de hardware de um circuito de processamento incluindo no coletor de dados 1. Cada unidade ilustrada nas Figuras de 4 a 6, que serão descritas posteriormente, representa parte das funções incluídas no coletor de dados 1 e cada uma das funções é implementada por um circuito de processamento. Por exemplo, o circuito de processamento é um computador incluindo um processador

101, uma memória 102, uma interface de entrada/saída 103, um barramento de sistema 104, um dispositivo de entrada 105, um dispositivo de saída 106, um monitor 107, um armazenador 108, e um dispositivo de comunicação 109.

[063] O processador 101 é um dispositivo de processamento que realiza o processamento aritmético para implementar cada função pela utilização de programas e dados que são armazenados na memória

102. A memória 102 armazena os programas executados pelo processador 101 e os dados necessários para executar cada um dos programas. A interface de entrada/saída 103 é um dispositivo para interfacear entre vários tipos de hardware e um barramento de sistema 104. O barramento de sistema 104 é um percurso de transmissão de informação compartilhado pelo processador 101, memória 102 e interface de entrada/saída 103.

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14/27 [064] Para a interface de entrada/saida 103, hardware, tal como o dispositivo de entrada 105, o dispositivo de saída 106, o monitor 107, o armazenador 108, e o dispositivo de comunicação 109 são conectados. O dispositivo de entrada 105 é um teclado, um mouse, ou similar operado por um operador. O dispositivo de saída 106 é um terminal de armazenamento externo. O monitor 107 exibe a tela de confirmação de dados ilustrada na Figura 2. O armazenador 108 é um dispositivo de armazenamento auxiliar de grande capacidade que armazena os programas e dados: por exemplo, um dispositivo de disco rígido e uma memória semicondutora não volátil. O dispositivo de comunicação 109 inclui um conector para conectar com a rede de controle 10 e um conector para conectar com a rede de monitoramento 20 e pode comunicar com os dispositivos que são conectados às redes.

Diagrama de bloco de função do coletor de dados [065] A Figura 4 é um diagrama em bloco de função do coletor de dados 1. O coletor de dados 1 inclui uma rede de monitoramento l/F 51, uma rede de controle l/F 52, uma primeira unidade de armazenamento de dados 53, uma unidade de monitoramento de dados de rede de controle 54, uma segunda unidade de armazenamento de dados 55, uma unidade de processamento de dados de imagem 56, uma unidade de processamento gráfico 57, uma unidade de indicação de posição de reprodução 58, uma unidade de processamento de sincronização 59, uma unidade de processamento de exibição de dados 60, uma unidade de processamento de reprodução de dados 70, e uma unidade de processamento de imagem estática 90.

[066] A rede de monitoramento l/F 51 obtém os dados de vídeo de dispositivo de campo e os dados de vídeo de tela de monitoramento da rede de monitoramento 20 através do dispositivo de comunicação 109 ilustrado na Figura 3.

[067] A rede de controle l/F 52 obtém os dados de rede de controle

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15/27 a partir da rede de controle 10 através do dispositivo de comunicação 109 ilustrado na Figura 3.

[068] A primeira unidade de armazenamento de dados 53 armazena, na memória 102 ou armazenador 108 ilustrados na Figura 3, os dados de vídeo de dispositivo de campo, os dados de vídeo de tela de monitoramento e os dados de rede de controle, que são obtidos pela rede de monitoramento l/F 51 e a rede de controle l/F 52. Um momento de coleta é associado a cada parte de dados.

[069] A unidade de monitoramento de dados de rede de controle 54 monitora uma mudança de estado dos dados de rede de controle obtidos pela rede de controle l/F 52. Por exemplo, quando um valor de parâmetro predeterminado incluído nos dados de rede de controle excede um valor determinado, ou quando a taxa de mudança do valor de parâmetros predeterminado exceder a taxa de mudança de conjunto, pode ser determinado que uma mudança de estado ocorreu.

[070] A segunda unidade de armazenamento de dados 55 armazena, quando for determinado que uma mudança de estado ocorreu, os primeiros dados de vídeo de dispositivo de campo, dados de vídeo de tela de monitoramento, e dados de rede de controle em um período predeterminado antes ou depois de uma temporização da ocorrência da mudança de estado. Por exemplo, os dados são armazenados na memória 102 ou armazenador 108 ilustrado na Figura

3. Um momento de coleta é associado a cada parte dos dados.

[071] A unidade de processamento de dados de imagem 56 realiza o processamento para reproduzir como vídeo cada um dos dados de vídeo de dispositivo de campo e dados de vídeo de tela de monitoramento que são armazenados na segunda unidade de armazenamento de dados 55, na parte de exibição de imagem 31 ilustrada na Figura 2.

[072] A unidade de processamento gráfico 57 realiza o

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16/27 processamento, para exibir como um gráfico de série de tempo, dados de rede de controle armazenados na segunda unidade de armazenamento de dados 55, na parte de exibição de dados de entrada/saída PLC 32 ilustrada na Figura 2.

[073] A unidade de indicação de posição de reprodução 58 configura o indicador de posição de reprodução 37 que é exibido na parte de exibição de dados de entrada/saída PLC 32 ilustrada na Figura

2. O indicador de posição de reprodução 37 é controlado pela unidade de processamento de reprodução de dados 70 descrita posteriormente. O indicador de posição de reprodução 37 indica a posição de reprodução atual dos dados de rede de controle e também indica a posição de reprodução atual dos dados de vídeo de dispositivo de campo e dados de vídeo de tela de monitoramento que são exibidos como vídeo na parte de exibição de imagem 31.

[074] A unidade de processamento de sincronização 59 sincroniza os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento pela adição de um tempo de retardo decorrente da transmissão através da rede de monitoramento 20, que inclui um tempo de codificação gasto pelo dispositivo de captura de vídeo 4, para o momento no qual os dados de rede de controle foram coletados. Concretamente, depois de um tempo de retardo ter passado desde o momento em que os dados de rede de controle foram coletados, os dados de vídeo de tela de monitoramento, correspondendo aos dados de rede de controle no momento de coleta, são coletados. De acordo, os dados de vídeo de tela de monitoramento, que são coletados atrás do momento no qual os dados de rede de controle foram coletados, pelo tempo de retardo, são associados com os dados de rede de controle, permitindo, assim, que essas partes de dados sejam sincronizadas.

[075] De forma similar, a unidade de processamento de sincronização 59 sincroniza os dados de rede de controle e os dados de

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17/27 vídeo de dispositivo de campo pela adição de um tempo de retardo decorrente da transmissão através da rede de monitoramento 20 até o momento no qual os dados de rede de controle foram coletados.

[076] A unidade de processamento de exibição de dados 60 reproduz e exibe, na tela de confirmação de dados 30, os dados de rede de controle, os dados de vídeo de tela de monitoramento, e os dados de vídeo de dispositivo de campo que são sincronizados pela unidade de processamento de sincronização 59. Concretamente, na parte de exibição de dados de entrada/saída PLC 32 ilustrada na Figura 2, os dados de rede de controle são exibidos como um gráfico de série temporal (unidade de processamento gráfico 57). A unidade de processamento de exibição de dados 60 obtém sequencialmente indicador de posição de reprodução 37 da unidade de indicação de posição de reprodução 58 e exibe o indicador de posição de reprodução 37, indicando a posição de reprodução atual, no gráfico em série temporal. Adicionalmente, na parte de exibição de imagem 31 ilustrada na Figura 2, os dados de vídeo de tela de monitoramento e os dados de vídeo de dispositivo de campo, que correspondem à posição de reprodução atual, são exibidos como vídeo (unidade de processamento de dados de imagem 56). Nesse momento, os dados de rede de controle, os dados de vídeo de tela de monitoramento, e os dados de vídeo de dispositivo de campo são exibidos de forma sincronizada pela unidade de processamento de sincronização 59. Isso é, cada parte dos dados de vídeo exibida na parte de exibição de imagem 31, ilustrada na Figura 2, são dados de vídeo no momento de coleta que são obtidos pela adição do tempo de retardo descrito acima ao momento no qual os dados de rede de controle, indicados pelo indicador de posição de reprodução 37, foram coletados.

[077] Adicionalmente, visto que a unidade de processamento de exibição de dados 60 exibe, na tela de configuração de dados 30, cada

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18/27 tipo de dados correspondentes ao indicador de posição de reprodução 37, o conteúdo de exibição na tela de configuração de dados 30 também é atualizado cada vez que o indicador de posição de reprodução 37 é atualizado pela unidade de indicação de posição de reprodução 58.

[078] A Figura 5 é um diagrama em bloco de função da unidade de processamento de reprodução de dados 70 do coletor de dados 1. A unidade de processamento de reprodução de dados 70 inclui uma unidade de processamento de reprodução 71, uma unidade de processamento de parada 72, uma unidade de processamento de reprodução lenta 73, uma unidade de processamento de reprodução reversa 74, uma unidade de processamento de avanço rápido 75, uma unidade de processamento reverso rápido 76, uma unidade de processamento de alimentação de quadro 77, uma unidade de processamento de retorno de quadro 78, uma unidade de processamento de exibição inicial 79, uma unidade de processamento de exibição final 80 e uma unidade de processamento de reprodução contínua 81. Por essas unidades de processamento, o indicador de posição de reprodução 37 na unidade de indicação de posição de reprodução 58 é controlado.

[079] A unidade de processamento de reprodução 71 avança, em resposta ao pressionamento do botão de reprodução 38 ilustrado na Figura 2, o indicador de posição de reprodução 37 na direção de reprodução com o tempo.

[080] A unidade de processamento de interrupção 72 interrompe, em resposta ao pressionamento do botão de interrupção 39, ilustrado na Figura 2, o indicador de posição de reprodução 37 durante a reprodução.

[081] A unidade de processamento de reprodução lenta 73 avança, em resposta ao pressionamento do botão de reprodução lenta 40, ilustrado na Figura 2 o indicador de posição de reprodução 37 na

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19/27 direção de reprodução em uma velocidade inferior à da unidade de processamento de reprodução 71.

[082] A unidade de processamento de reprodução reversa 74 avança, em resposta ao pressionamento do botão de reprodução reversa 41 ilustrado na Figura 2, o indicador de posição de reprodução 37 na direção de reprodução reversa.

[083] A unidade de processamento de avanço rápido 75 avança, em resposta ao pressionamento do botão de avanço rápido 42 ilustrado na Figura 2, o indicador de posição de reprodução 37 na direção de reprodução em uma velocidade mais alta do que a da unidade de processamento de reprodução 71.

[084] A unidade de processamento reverso rápido 76 avança, em resposta ao pressionamento do botão reverso rápido 43 ilustrado na Figura 2, o indicador de posição de reprodução 37 na direção de reprodução reversa em uma velocidade mais alta do que a da unidade de processamento de reprodução reversa 74.

[085] A unidade de processamento de alimentação de quadro 77 avança, em resposta ao pressionamento do botão de alimentação de quadro 44 ilustrado na Figura 2, o indicador de posição de reprodução 37 na direção de reprodução, quadro por quadro.

[086] A unidade de processamento de retorno de quadro 78 avança, em resposta ao pressionamento do botão de retorno de quadro 45 ilustrado na Figura 2, o indicador de posição de reprodução 37 na direção de reprodução reversa, quadro por quadro.

[087] A unidade de processamento de exibição dianteira 79 move, em resposta ao pressionamento do botão de exibição dianteira 47 ilustrado na Figura 2, o indicador de posição de reprodução 37 para a parte dianteira dos dados.

[088] A unidade de processamento de exibição final 80 move, em resposta ao pressionamento do botão de exibição final 46 ilustrado na

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20/27

Figura 2, o indicador de posição de reprodução 37 para o final dos dados.

[089] A unidade de processamento de reprodução contínua 81 move automaticamente, em resposta ao pressionamento do botão de reprodução contínua 48 ilustrado na Figura 2, o indicador de posição de reprodução 37 para a parte dianteira dos dados quando o indicador de posição de reprodução 37 tiver movido para o final dos dados, e avança o mesmo da parte dianteira dos dados na direção de reprodução.

[090] A Figura 6 é um diagrama em bloco de função da unidade de processamento de imagem estática 90 do coletor de dados 1. A unidade de processamento de imagem estática 90 inclui uma unidade de processamento de captura de imagem estática 91, uma unidade de processamento de exportação de imagem estática 92, e uma unidade de conversão de formato de imagem 93.

[091] A unidade de processamento de captura de imagem estática 91 captura o vídeo sendo reproduzido no momento na tela de confirmação de dados 30 e cria uma imagem estática.

[092] A unidade de processamento de exportação de imagem estática 92 exporta a imagem estática criada pela unidade de processamento de captura de imagem estática 91 para um terminal de armazenamento externo (dispositivo de saída 106).

[093] A unidade de conversão de formato de imagem 93 converte, na exportação da imagem estática para o terminal de armazenamento externo pela unidade de processamento de exportação de imagem estática 92, o formato de imagem da imagem estática para um formato predeterminado (por exemplo, JPEG).

Efeitos [094] Como descrito acima, o coletor de dados de acordo com a presente modalidade permite que os dados de rede de controle referentes ao controle do dispositivo de campo que constituam a planta

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21/27 e os dados de vídeo de tela de monitoramento, incluindo informação operacional para toda a instalação da planta em vez dos dados de rede de controle reproduzidos sincronizadamente. Adicionalmente, também inclui as funções de parar, reprodução lenta, reprodução reversa, reprodução repetitiva, alimentação de quadro, retorno de quadro, reverso rápido, avanço rápido, exibição inicial e exibição final. Portanto, quando uma anomalia ocorre ou um ajuste mecânico é realizado, a análise de estado operacional da planta pode ser suportada pela utilização do coletor de dados que está mais próximo de um local de trabalho do que o monitor. Facilitar o entendimento de estado operacional da planta aperfeiçoa a velocidade de análise de um fator de anomalia, permitindo, assim, um tempo de recuperação no momento da ocorrência da anomalia, reduzido. Devido a uma redução no tempo de recuperação, uma redução nos custos com o trabalho referentes ao assentamento problemático e um aumento no volume de produção, podem ser esperados.

[095] Adicionalmente, o coletor de dados, de acordo com a presente modalidade, permite que a informação de tela (dados de vídeo de tela de monitoramento) do monitor seja armazenada como uma imagem estática. A imagem estática pode ser utilizada como uma evidência de um resultado de análise. Adicionalmente, também quando um problema similar ocorre ou um ajuste mecânico é realizado, o aperfeiçoamento na produtividade e qualidade pode ser esperado com referência a essas evidências.

[096] O sistema de análise de estado operacional de planta, de acordo com a presente modalidade, permite uma relação entre a operação e o controle a serem entendidos em um coletor de dados em um local de trabalho e, portanto, pode aperfeiçoar a eficiência na solução de problemas e procedimentos de ajuste mecânico quando uma anomalia ocorre ou um ajuste mecânico é realizado; permitindo, assim,

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22/27 que o aperfeiçoamento na qualidade e o aperfeiçoamento na produtividade sejam esperados.

Exemplo Modificado [097] O sistema da primeira modalidade descrita acima possui uma configuração que inclui a câmera de rede 3; no entanto, o sistema pode possuir uma configuração que não inclui a câmera de rede 3. Adicionalmente, a rede de controle 10 não está limitada ao exemplo concreto ilustrado na Figura 1 e pode ser uma rede à qual outros dispositivos de concentração de linha e cabos devem ser conectados. O mesmo se aplica à rede de monitoramento 20. Adicionalmente, o coletor de dados 1 pode ter uma configuração que não inclui a unidade de processamento de imagem estática 90. A esse respeito, o mesmo se aplica à segunda modalidade.

Segunda Modalidade [098] A seguir, com referência às Figuras 7 e 8, a segunda modalidade da presente descrição será descrita.

[099] De acordo com a primeira modalidade descrita acima, no coletor de dados 1, um tempo de retardo devido à transmissão através da rede de monitoramento 20, que inclui um tempo de codificação gasto pelo dispositivo de captura de vídeo 4, é adicionado ao tempo no qual os dados de rede de controle foram coletados, sincronizando, assim, os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento. No entanto, um método para sincronizar os dados de rede de controle e os dados de vídeo de monitoramento de tela não está limitado a isso. Dessa forma, na segunda modalidade, os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento são sincronizados pela utilização de outro método.

[100] A Figura 7 é um diagrama de configuração de sistema de um sistema de análise de estado operacional de planta, de acordo com a segunda modalidade da presente descrição. A Figura 8 é um diagrama

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23/27 em bloco de função de um coletor de dados, de acordo com a segunda modalidade da presente descrição. A configuração de sistema ilustrada na Figura 7 é igual à configuração de sistema ilustrada na Figura 1, exceto que o dispositivo de captura de vídeo 4 é substituído por um dispositivo de captura de vídeo 4a. Adicionalmente, a configuração ilustrada na Figura 8 é igual à configuração ilustrada na Figura 4, exceto que a unidade de processamento de sincronização 59 é substituída por uma unidade de processamento de sincronização 59a. Portanto, o mesmo sinal de referência é utilizado para as mesmas configurações, e a descrição disso é omitida.

Dispositivo de Captura de Vídeo [101] O dispositivo de captura de vídeo 4a é conectado ao monitor 5 por um cabo de vídeo 6 (por exemplo, cabo HDMI (R)) e possui uma função de obtenção de um tempo de entrada no qual o vídeo foi registrado a partir do monitor 5. O dispositivo de captura de vídeo 4a envia, sequencialmente, dados de vídeo de tela de monitoramento, que são obtidos pela codificação do vídeo exibido na tela de monitoramento do monitor 5, com o tempo de entrada no qual o vídeo foi registrado sendo adicionado (por exemplo, em unidades de um quadro), para a rede de monitoramento 20.

[102] Quando TCP/IP é utilizado como um protocolo de comunicação da rede de monitoramento 20, o tempo de entrada pode ser incluído em uma parte de dados de um pacote juntamente com os dados de vídeo de tela de monitoramento, ou o tempo de entrada pode ser incluído em uma parte opcional de um cabeçalho de IP de pacote. O mesmo se aplica aos dados de vídeo de dispositivo de campo que são enviados pela câmera de rede 3.

Coletor de Dados [103] A unidade de processamento de sincronização 59a do coletor de dados 1 sincroniza os dados de rede de controle e os dados

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24/27 de vídeo de tela de monitoramento pela associação de ambas as partes de dados uma à outra de modo a coincidir o momento no qual os dados de rede de controle 10 foram coletados e o tempo de entrada que foi adicionado aos dados de vídeo de tela de monitoramento. O tempo de entrada que foi adicionado aos dados de vídeo de tela de monitoramento representa o tempo no qual o vídeo foi exibido na tela de monitoramento do monitor 5; e é um tempo que não foi afetado por um retardo decorrente da codificação e transmissão através da rede de monitoramento 20. Dessa forma, os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento podem ser sincronizados pela associação dessas partes de dados uma à outra, de modo a combinar esse tempo de entrada e o momento no qual os dados de rede de controle 10 foram coletados.

[104] Como descrito acima, no sistema de análise de estado operacional de planta, de acordo com a segunda modalidade, efeitos similares aos no sistema, de acordo com a primeira modalidade, podem ser obtidos. Isso é, no coletor de dados 1 em um local de trabalho, os dados de rede de controle referentes ao controle do dispositivo de campo constituindo a planta e os dados de vídeo de tela de monitoramento incluindo a informação de operação para toda a instalação de planta, além dos dados de rede de controle, podem ser reproduzidos de forma sincronizada. Dessa forma, a análise de estado operacional da planta pode ser suportada no local de trabalho.

Lista de Sinais de Referência coletor de dados

PLC de controle câmera de rede

4, 4a dispositivo de captura de vídeo monitor cabo de vídeo

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25/27 rede de controle dispositivo de concentração de linha de rede de controle

12,13 cabo de rede de controle rede de monitoramento dispositivo de concentração de linha de rede de monitoramento

22-24 cabo de rede de monitoramento tela de confirmação de dados parte de exibição de imagem parte de exibição de dados de entrada/saída PLC parte de operação de reprodução de dados parte de exibição de imagem estática área de exibição de vídeo de tela de monitoramento área de exibição de vídeo de câmera indicador de posição de reprodução botão de reprodução botão de parar botão de reprodução lenta botão de reprodução reversa botão de avanço rápido botão de reverso rápido botão de alimentação de quadro botão de retorno de quadro botão de exibição final botão de exibição inicial botão de reprodução contínua botão de captura de imagem estática botão de nova exibição para posição de criação de imagem estática rede de monitoramento l/F

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26/27 rede de controle l/F primeira unidade de armazenamento de dados unidade de monitoramento de dados de rede de controle segunda unidade de armazenamento de dados unidade de processamento de dados de imagem unidade de processamento gráfico unidade de indicação de posição de reprodução unidade de processamento de sincronização unidade de processamento de exibição de dados unidade de processamento de reprodução de dados unidade de processamento de reprodução unidade de processamento de parada unidade de processamento de reprodução lenta unidade de processamento de reprodução reversa unidade de processamento de avanço rápido unidade de processamento reverso rápido unidade de processamento de alimentação de quadro unidade de processamento de retorno de quadro unidade de processamento de exibição dianteira unidade de processamento de exibição traseira unidade de processamento de reprodução contínua unidade de processamento de imagem estática unidade de processamento de captura de imagem estática unidade de processamento de exportação de imagem unidade de conversão de formato de imagem processador memória interface de entrada/saída barramento de sistema

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27/27

105 dispositivo de entrada

106 dispositivo de saída

107 monitor

108 armazenador

109 dispositivo de comunicação

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de análise de estado operacional de planta, caracterizado pelo fato de compreender:

um controlador configurado para controlar um dispositivo de campo constituindo uma planta;

uma rede de controle conectada ao controlador e configurada para transmitir dados de rede de controle, os dados de rede de controle entrando/saindo no/do controlador;

um monitor possuindo uma tela de monitoramento e configurado para exibir informação operacional de toda uma instalação da planta na tela de monitoramento, a informação de operação sendo outra além dos dados de rede de controle;

um dispositivo de captura de vídeo conectado ao monitor e configurado para enviar os dados de vídeo de tela de monitoramento obtidos pela codificação de vídeo exibida na tela de monitoramento;

uma rede de monitoramento conectada ao dispositivo de captura de vídeo e configurada para transmitir os dados de vídeo de tela de monitoramento; e um coletor de dados conectado a ambas a rede de controle e a rede de monitoramento e configurado para coletar ambos os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento, onde o coletor de dados inclui:

uma unidade de processamento de sincronização configurada para sincronizar os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento pela adição de um tempo de retardo decorrente da transmissão através da rede de monitoramento, incluindo um tempo de codificação gasto pelo dispositivo de captura de vídeo, para um tempo no qual os dados de rede de controle foram coletados; e uma unidade de processamento de exibição de dados

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2/4 configurada para reproduzir e exibir, em uma tela, os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento que são sincronizados pela unidade de processamento de sincronização.

2. Sistema de análise de estado operacional de planta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender:

uma câmera de rede conectada à rede de monitoramento e configurada para fotografar uma aparência do dispositivo de campo e dados de vídeo de dispositivo de campo de saída; em que a unidade de processamento de sincronização sincroniza os dados de rede de controle, os dados de vídeo de tela de monitoramento, e os dados de vídeo de dispositivo de campo; e a unidade de processamento de exibição de dados reproduz e exibe, na tela, os dados de rede de controle, os dados de vídeo de tela de monitoramento, e os dados de vídeo de dispositivo de campo que são sincronizados pela unidade de processamento de sincronização.
3. Sistema de análise de estado operacional de planta, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o coletor de dados incluir ainda uma unidade de processamento de captura de imagem estática, a unidade de processamento de captura de imagem estática sendo configurada para capturar o vídeo sendo reproduzido no momento na tela e criar uma imagem estática.
4. Sistema de análise de estado operacional de planta, caracterizado pelo fato de compreender:

um controlador configurado para controlar um dispositivo de campo constituindo uma planta;

uma rede de controle conectada ao controlador e configurada para transmitir os dados de rede de controle, os dados de

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3/4 rede de controle entrando/saindo no/do controlador;

um monitor possuindo uma tela de monitoramento e configurado para exibir informação de operação de toda uma instalação da planta na tela de monitoramento, a informação operacional sendo outra além dos dados de rede de controle;

um dispositivo de captura de vídeo conectado ao monitor e configurado para enviar os dados de vídeo de tela de monitoramento com um tempo de entrada adicionado, os dados de vídeo de tela de monitoramento sendo obtidos pela codificação de vídeo exibida na tela de monitoramento, o tempo de entrada sendo um momento no qual o vídeo foi registrado;

uma rede de monitoramento conectada ao dispositivo de captura de vídeo e configurada para transmitir os dados de vídeo de tela de monitoramento; e um coletor de dados conectado a ambas a rede de controle e a rede de monitoramento e configurada para coletar ambos os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento; em que o coletor de dados inclui:

uma unidade de processamento de sincronização configurada para sincronizar os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento pela associação de ambas as partes de dados uma à outra, de modo a combinarem um momento no qual os dados de rede de controle foram coletados e o tempo de entrada que foi adicionado aos dados de vídeo de tela de monitoramento; e uma unidade de processamento de exibição de dados configurada para reproduzir e exibir, em uma tela, os dados de rede de controle e os dados de vídeo de tela de monitoramento que são sincronizados pela unidade de processamento de sincronização.
5. Sistema de análise de estado operacional de planta, de

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4/4 acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de ainda compreender:

uma câmera de rede conectada à rede de monitoramento e configurada para fotografar uma aparência do dispositivo de campo e enviar os dados de vídeo de dispositivo de campo; em que a unidade de processamento de sincronização sincroniza os dados de rede de controle, os dados de vídeo de tela de monitoramento e os dados de vídeo de dispositivo de campo; e a unidade de processamento de exibição de dados reproduz e exibe, na tela, os dados de rede de controle, os dados de vídeo de tela de monitoramento e os dados de vídeo de dispositivo de campo que são sincronizados pela unidade de processamento de sincronização.
6. Sistema de análise de estado operacional de planta, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de:

o coletor de dados incluir ainda uma unidade de processamento de captura de imagem estática configurada para capturar o vídeo atualmente sendo reproduzido na tela e criar uma imagem estática.