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Automação IndustrialUnidade 2 –

Controle Automático

Prof. Rodrigo Cardoso Fuentesdiretor.ctism@gmail.com

Prof. Rafael Concatto Beltramebeltrame@mail.ufsm.br

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2Prof. Rodrigo Cardozo Fuentes, Me. Eng. | Prof. Rafael Concatto Beltrame, Me. Eng.

1.

Conceituar– Malha de controle– Elemento atuador– Controlador analógico– Controlador digital– Sistema de controle em Malha Aberta– Sistema de controle em Malha Fechada

Objetivos da Aula

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• Planta industrial

• Processo industrial

• Variável de processo

Revisão

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Introdução

• Controle manual– Exige a presença de um operário no processo

• Funções do operárioMedição Tomada de decisão Atuação

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Introdução

• Controle automático– Substitui o operador, porém requer uma malha de controlemalha de controle

• Funções do operário Definição da

referência Supervisão

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Controle Automático

ÉÉ

o conjunto formado pelo o conjunto formado pelo elemento controladorelemento controlador

e e  atuadores do processoatuadores do processo, cujo objetivo , cujo objetivo éé

manter uma manter uma 

determinada determinada varivariáável de processovel de processo

reguladaregulada

Malha de controle

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Controle Automático

ElementoControlador

Malha de Controle

ElementoAtuador

Variáveis doProcesso

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Controle Automático

Conjunto de Conjunto de circuitoscircuitos

eletroeletro‐‐eletrônicos ou mecânicos que eletrônicos ou mecânicos que  recebem informarecebem informaçções atravões atravéés de s de sinais de entradasinais de entrada

e, ape, apóós s 

processamento, os converte em processamento, os converte em sinais de controlesinais de controle, os quais , os quais  atuam diretamente no comando do processoatuam diretamente no comando do processo

Elemento controlador

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Controle Automático

ElementoControlador

Sinais deEntrada

Sinais deControle

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Controle Automático

• Sinais de Entrada– Sinais elétricos– Sensores, conversores, interruptores, referências, etc.

• Sinais de controle– Sinais elétricos– Aplicados aos elementos atuadores

• Elementos atuadores– Válvulas, motores, compressores, conversores, etc.

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Controle Automático

• Exemplo:

Controlador de Temperatura

• PV Process‐value Valor atual

• SV ou SP Set‐value Set‐point Valor desejado

• Sinais de Entrada?• Sinais de Saída?

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Controle Automático

• Controlador analógico– Baseados em amplificadores operacionais

(Amp‐Op)

• Elementos passivos (resistores, indutores, capacitores)• Filtros• Ganhos• Comparadores

• Controladores digitais– Baseados em processadores

• Hardware

(circuito eletrônico)  D/As• Software

(programa de controle)

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Exercício

• Representar em diagrama de blocos– Entrada (Set‐point

‐

SP)

– Controlador (Termostado)– Saída (Temperatura Ambiente ‐

PV)

– Atuador (Sistema de aquecimento/refrigeração)

• Representar– Fonte de energia– Perturbações  Podem afetar o resultado– Gráfico temperatura x tempo

Controle de Temperatura de uma Sala

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Sistemas de Controle

• Simples de baixo custo• Podem ser imprecisos (não compensam perturbações)• Não possuem informações da variável de saída

Sistema em Malha Aberta

Controlador

Sinal deEntrada

Sinal deControle

Processo

Sinal deSaída

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Sistemas de Controle

• Exemplos– Sistemas que empregam controladores sequenciais

• Timer mecânico• Timer digital

• Aplicações– Semáforos– Sinais sonoros

• Observação– Não verificam

se a carga foirealmente acionada

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Sistemas de Controle

• Complexos e de custo mais elevado• Possuem informações da variável de saída Medição

Sistema em Malha Fechada

Controlador

Valordesejado

“Set-Point”Sinal deControle

Sinal de Saída(Processo)

Atuador

Medição

Erro

Comparador

+–

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Sistemas de Controle

• Exemplos– Controladores de temperatura– Controladores de velocidade de motores CC ou CA

Motor e Tacômetro Inversor de Frequência

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Exercício

• Refazer empregando sistema de controle em Malha Fechada

• Representar em diagrama de blocos– Entrada (Set‐point

‐

SP)

– Controlador (Termostado)– Saída (Temperatura Ambiente ‐

PV)

– Atuador (Sistema de aquecimento/refrigeração)– Sensor de temperatura (feedback

ou realimentação)

– Comparador

• Analisar o efeito da perturbação

Controle de Temperatura de uma Sala

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Revisão

• Malha de controle– Elemento controlador e atuadores do processo

• Elemento controlador– Circuitos recebem informações através de sinais de entrada e os 

convertem em sinais de controle

• Controlador analógico  Amplificadores operacionais• Controlador digital  Processadores (Software)

• Sistema em malha aberta– Podem ser imprecisos (não compensam perturbações)– Não possuem informações da variável de saída

• Sistema em malha fechada– Complexos e de custo mais elevado– Possuem informações da variável de saída Medição