aula1 intro automacao 2012

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Introdução à Automação e Controle

Prof. Juliana Andrade

Objetivos

Ø Conhecer o processo de automação industrial e

utilizar meios de automatização e controle de

máquinas e processos

Competências/Habilidades

Ø Conhecer os processos de automação

ØDesenvolver a visão sistêmica entre as interações

de sistemas de automação e os sistemas

mecânicos

Plano de Ensino

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

Ø Dividido em três grandes áreas

ØHistórico, evolução e conceito

ØInstrumentação, medição e atuação

ØModos de controle, PLCs

Aula 1

ØConceito;

ØOrigem da automação;

Ø Histórico;

Ø Evolução dos sistemas de automação;

Ø Hierarquia de sistemas de automação;

Avaliações

1ª Avaliação Peso: 2,0

Prova dissertativa individual: 8,0 pontos

Exercícios em grupo: 2,0 pontos



Trabalho em grupo: 4,0 pontos



Trabalho de pesquisa em grupo: 1,0 pontos

Atividade em grupo: 2,0 pontos

Final Peso: 3,0


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Datas:

1ª Avaliação: 21/03/2011



Avaliações Referências Bibliográficas

Básicas

1. Arivelto Bustamante Fialho, Instrumentação Industrial – Conceitos, Aplicações e Análises, Editora Érica, São Paulo.

2. Luciano Sighieri e Akiyoshi Nishinari, Controle Automático de Processos Industriais: Instrumentação, Editora Edgard Blücher, São Paulo, 1998.

O termo Automação refere-se ao uso de tecnologia para facilitar o trabalho

do ser humano ou estender sua capacidade física e mental.

Este conceito é discutível pois a “mão do homem” sempre será necessária,

pois sem ela não seria possível a construção e implementação dos

processos automáticos.

A palavra automação está diretamente ligada ao controle

automático, ou seja ações que não dependem da intervenção humana.

O que é automação?

• É um conceito amplo que pode ser aplicado em qualquer ambiente, seja predial, comercial ou industrial.

• Baseia-se fundamentalmente na aplicação de dispositivos que visam substituir o trabalho braçal, insalubre ou repetitivo.


• Historicamente, o surgimento da automação está ligado com a mecanização.

• O objetivo era sempre o mesmo: o de simplificar o trabalho do homem.


• Máquinas de Rube Goldberg

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• Dispositivos de automação com disparos mecânicos


• Nos tempos modernos, entende-se por automação qualquer sistema apoiado em microprocessadores que substitua o trabalho humano.

Histórico

• O primeiro dispositivo usado para automação foi o relé, inventado em meados de 1830 por Henry e Faraday (separadamente)

Histórico

• Painel de automação antigo • Painel de automação atual

Histórico

• Centrais telefônicas criadas a partir de 1879 usavam relés para a comutação das linhas telefônicas, possibilitando a comunicação.

Histórico

• A história da automação industrial começa na década de 20 quando Henry Ford cria a linha de produção para a fabricação de automóveis.

• Porém, o grande impulso para a automação se deu com o aparecimento dos transistores na década de 60.

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Histórico

• Funcionamento do transistor

Histórico

• No final da década de 60, surgiu o Controlador Lógico Programável.

• Seu desenvolvimento foi incentivado pela GM, em 1968, que enfrentava problemas com a programação de sua linha de produção

Histórico dos CLPs

• Gerações de CLPs

– 1ª geração: • Programação intimamente ligada ao hardware do

equipamento• Linguagem assembly variando de acordo com o

processador

Histórico dos CLPs


– 2ª geração: • Aparecem as primeiras “Linguagens de Programação”

não tão dependentes do hardware• Inclusão de um “Programa Monitor” no CLP;

Histórico dos CLPs


– 3ª geração: • CLPs passam a ter uma Entrada de Programação

(Teclado ou Programador Portátil)• Estrutura física também sofre alterações sendo a

tendência para os Sistemas Modulares com Bastidores ou Racks;

Histórico dos CLPs


– 4ª geração: • Com a popularização e a diminuição dos preços dos

micro - computadores ( normalmente clones do IBM PC ), os CLPs passaram a incluir uma entrada para a comunicação serial (RS232)

• Utilização de várias representações das linguagens• Possibilidade de simulações e testes• Treinamento e ajuda por parte do software de

programação• Possibilidade de armazenamento de vários

programas no micro

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Histórico dos CLPs


– 5ª geração: • Preocupação em padronizar protocolos de

comunicação para os CLPs com CLPs de outros fabricantes, Controladores de Processos, Sistemas Supervisórios, Redes Internas de Comunicação

Hierarquia de Sistemas de Automação

Gestão

LogísticaProgramação /Planejamento

Controle de Suprimentos

Controle do Processo Produtivo

Supervisão e Interface Homem – Máquina

Controladores Programáveis, Comandos, Máquinas, Motores, Inversores

Nível 5

Nível 4

Nível 3

Nível 2

Nível 1


• Nível 1: Chão de fábrica– Máquinas, CLPs, Sensores, Atuadores


• Nível 2: Supervisão e IHM– Informações dos nível 1– IHM – Interface Homem Máquina


• Nível 3: controle do processo produtivo– Banco de dados, Índices, Relatórios


• Nível 4: Planejamento do processo– Controle de estoques, Controle de suprimentos, Logística

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• Nível 5: Gestão– Administração dos recursos financeiros, vendas e RH

Tipos de instrumentos

§ Sensores

§ Transmissores

§ Indicadores

§ Registradores

§ Controladores

§ Transdutores

§ Atuadores

Sensores

§ Instrumento utilizado para determinar uma grandeza ou estado.

§ Principais variáveis medidas:§ Pressão;

§ Nível;

§ Vazão;

§ Posição;

§ Velocidade.

Pressão

§ É a mais importante das variáveis pois diversas outras variáveis são medidas utilizando-se indiretamente da pressão:

§ Ex. de unidades de medida: bar, PSI, Kgf/cm². § Temperaturas (a bulbo de pressão);

§ Vazões;

§ Níveis

Pressão

§ Pressão é a relação entre uma força e a superfície sobre a qual ela atua.

Pressão

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Princípios de Medição

§ Por equilíbrio de uma pressão desconhecida contra uma pressão conhecida§ Por meio de deformação de um material

elástico§ Por meio de variação de uma propriedade

física (base dos transmissores eletrônicos de pressão)

Pressão: Equilíbrio de pressão

• Colunas de líquido

Em “U”Coluna Vertical

Coluna Inclinada

Pressão:Deformação

• Bourdon

MANÔMETRO DE BOURDON TIPO “C”

Strain Gauge

A deformação do material sob pressão alterasua resistência. A medição da resistênciafornece a indicação da pressão. São aplicadospara medir pressões muito elevadas. Outrossão usados como células de carga em balançaseletrônicas.

Pressão

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Nível

§ MEDIÇÃO DIRETA: Efetuada sob a superfície do líquido geralmente com o emprego de flutuadores, ou através de visores de nível.

§ MEDIÇÃO INDIRETA: Neste tipo de medição são usadas propriedades físicas ao nível, como: pressão, empuxo e radiação §Unidades de medida: m,cm, ft, pol, %

Nível

§ RÉGUA OU GABARITO

Nível: visor de nível Nível

§Medição direta por bóia

Voltar

Nível: Boia Nível empuxo

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Nível medição indireta

0%

100%

§ Pressão da coluna d’agua

Nível: ultra-som, Radar e Microondas

§ Indicadas para aplicações corrosivas e sujas,bem como para líquidos,lamas e sólidos a granel.

§ Não confiáveis na presença de espuma na superfície.

§ Sólidos a granel diminuem a precisão dos transmissores

Medição de Nível por Radar Medição de Nível por Radar

Medição de Nível por Radar

TQ = V

Vazão : Conceitos

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Vazão : Principais tipos

§ Pressão diferencial.§ Turbina – fluidos limpos§ Medidor magnético de vazão - fluidos

corrosivos e sujos.§ Deslocamento positivo - totalização direta da

vazão.§ Área variável - para a indicação local e barata

da vazão com baixa precisão de fluido sob baixa pressão.

Vazão: Pressão diferencial

Placa de Orifício

Vazão: Pressão diferencial Placa de Orifício

Placa Instalada na Linha

Flange Taps

Cone de Entrada

GargantaCone de Saída


Tubo de venturi

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P1P2

Tubo de Venturi

Vazão: Pressão diferencial Tubo de Venturi

Bocal de Vazão


Bocal de Vazão



Tubo de Pitot

Vazão: Turbina

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Medidor de Velocidade

Turbina

Vazão: Medidor magnético

Vazão: Medidor magnético Vazão: Medidor magnético

Vazão: Deslocamento positivo Medidor de Deslocamento Positivo

Engrenagens ovais

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Medidor de Deslocamento Positivo

Engrenagens ovais

Vazão: Área Variável (rotâmetro)

Rotâmetro Temperatura

§ Princípios e medição:

§ Variação da resistência elétrica

§ Dilatação térmica dos materiais

§ Tensão gerada no condutor

§ Radiação emitida

§ Unidades de medida: K, °F, ºC

Variação da resistência elétrica

§ Os materiais tem sua resistência elétrica modificada em função da temperatura. Neste princípio enquadram-se as: § Metais – Termômetros de resistência§ Semicondutores - Termistores

Medição de temperatura por variação da resistência elétrica

Metal Coeficiente de variação

Ω/oC

Platina 0,00392

Níquel 0,00672

Cobre 0,0038

Tungstênio 0,0045

Ouro 0,0040

Prata 0,0041

§ Variação da resistência elétrica em função da temperatura

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Medição de temperatura por variação da resistência elétrica

Tampa do

cabeçote

Conexão do

cabeçote

Poço

Extensão

Tampa Unidade da mola de carga

Bloco de ligação

Mola

Conexão do

cabeçote

Extensão

Poço

Ponta sensora

Cabeçote

Termistores

§ Grande variação da resistência em função da temperatura, mas com coeficiente de temperatura (K), não constante.§ Usados , em sua maioria, como proteção de circuitos eletrônicos , como compensadores de temperatura ambiente, e muito poucas vezes usado no ambiente industrial como elemento primário.

Termistores

§ Tipos:§ NTC – Coeficiente negativo de temperatura§ PTC– Coeficiente positivo de temperatura

Dilatação térmica

§ Utilizam a expansão volumétrica dos materiais, que é proporcional à temperatura.

Dilatação térmica (termômetros bimetálicos) Tensão gerada no condutor

§ Baseia-se principalmente no efeito Seebeck :§ Quando as extremidades de um material

encontram-se em temperaturas diferentes. A diferença de energia térmica dos átomos faz com que os localizados no lado mais quente tendam a se dirigir para o lado mais frio (criação de força eletromotriz)

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Tensão gerada no condutor

Conexão

Ponto de medição

Instrumento

§ Esquema de um termopar.

Tensão gerada no condutor

Tipo Materiais Faixa (oC)

J Ferro-constantan -190 a 760

T Cobre-constantan -200 a 371

K Cromel-alumel -190 a 1260

E Cromel-constantan -100 a 1260

S Pt-90% Pt +10% Rh 0 a 1482

R Pt-87% Pt +13% Rh 0 a 1482

Radiação emitida Sensores de posição

§ Monitoração da posição de peças, contagem de produtos, ou verificar a posição de um dado equipamento.§ Os sensores se dividem em:§ Posição linear ou angular§ Detectores de passagem ou de fim-de-curso

Sensores de posição

§ Sensores Potenciométricos§ Sensores Magnéticos§ Sensores Indutivos§ Sensores Capacitivos§ Sensores Óticos§ Sensores Mecânicos

Sensores Potenciométricos

§ Obtida através da leitura de tensão entre o extremo inferior e o centro (eixo) de um (potenciômetro deslizante) ou angular (rotativo).

Ponto Móvel

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Sensores Indutivos

§ Comutam eletronicamente de estado lógico quando um objeto metálico entra em sua área de detecção.

Sensores capacitivos

§ Comutam eletronicamente de estado lógico quando qualqer objeto entra em sua área de detecção.

Sensores Óticos

§ Reflexão

§ Barreira

§ Difusão

Sensores Óticos

Sensores Mecânicos

§ São comutadores elétricos, acionados mecanicamente.

§ São, geralmente posicionadas no decorrer de percursos de cabeçotes móveis de máquinas e equipamentos, hastes de cilindros hidráulicos ou pneumáticos

Sensores Mecânicos: tipo rolete

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Tipo rolete escamuteável ou gatilho Sensores magnéticos

§ São atuados quando entram em um campo magnético

Encoders

§ Usados em robôs, máquinas-ferramenta, CNC entre outros, determinam a posição através de um disco ou trilho marcado. § Se dividem em:§ Relativos ou incrementais§ Absolutos

Encoders

§ Incremental§ Envia pulsos em série correspondendo

ao ângulo de rotação do eixo. É conectado a um dispositivo capaz de contar os pulsos e convertê-los em uma medida do movimento do eixo.§ O número de fendas determina o

número de pulsos por revolução do encoder, ou seja, a sua resolução

Encoders Encoders

§ Absoluto§ Envia um código exclusivo para cada posição do

eixo. O disco interno possui várias trilhas concêntricas. Cada trilha tem uma fonte de luz independente. As saídas de cada uma das trilhas formam um sinal binário exclusivo para cada posição do eixo

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Encoders Resolvers

Resolvers

• Princípio de funcionamento– Indução eletromagnética

• Características:– barato;– alta resolução;– simples;– eletrônica sofisticada.

Disposição dos instrumentos

Tipos de instrumentos:

§ Transmissores: elemento responsável em transmitir o valores medidos pelos sensores em um sinal entendível pelos demais instrumentos.

§ Ou seja, lê a variável do processo e gera na SAÍDA um SINAL PADRÃO proporcional ao valor da variável medida.

Tipos de Instrumentos

• Transmissores - Exemplos

Transmissão de Temperatura

Foxboro

Transmissão de Pressão

KIMO

Transmissão de Vazão

INSTRUTEMP

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• Sinais padrão para Transmissores– Pneumático: 3 a 15 psi, 20 a 100kPa– Eletrônico: 4 a 20 mA, -10 a 10 V– Digital: HART, Fieldbus, Profibus PA

• Característica geral– Possuem zero vivo para detecção de erros

Conversão entre sinais

§ Ao longo do sistema de controle, um sinal pode trocar de forma várias vezes, por exemplo:

20 mA

4 mA

12 mA

15PSI

3PSI

X

20-4 15 - 3

=

12-4 X – 3

16.(X-3) = 8.12

16 X = 96+48

16 X = 144

X = 9 PSI


• Protocolo HART– Criado em 1980– Sinal HART é sobreposto ao sinal analógico de

4 a 20 mA– Para transmitir o sinal digital 1, utiliza-se um

sinal de 1 mA à 1200 Hz– Para transmitir o sinal digital 0, utiliza-se um

sinal de 1 mA à 2200 Hz– A comunicação é bidirecional


• Protocolo HART


• Protocolo Fieldbus– O fieldbus é uma rede local (LAN) para

automação e instrumentação de controle de processos, com capacidade de distribuir o controle no campo.

– Transmissão digital sem necessidade de conversores AD/DA


• Protocolo Fieldbus– Benefício de diminuição do uso de cabos de

transmissão

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• Protocolo Profibus PA– Solução PROFIBUS que atende os requisitos da

automação de processos, onde se tem a conexão de sistemas de automação e sistemas de controle de processo com equipamentos de campo, tais como: transmissores de pressão, temperatura, conversores, posicionadores, etc. Pode ser usada em substituição ao padrão 4 a 20 mA


• Protocolo Profibus PA– Vantagens: transmissão de informações

confiáveis, tratamento de status das variáveis, sistema de segurança em caso de falha, equipamentos com capacidades de autodiagnose, rangeabilidade dos equipamentos, alta resolução nas medições, integração com controle discreto em alta velocidade


§ Indicadores: elementos responsáveis em mostrar o valor de uma variável.

Indicador Analógico Indicador Digital



§ Registrador: Instrumentos que registram informações históricas do processo com traço contínuo ou com pontos em um gráfico


§ Transdutores: instrumentos que transformam um tipo de energia em outro.

Transdutores

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§ Atuadores:elemento responsável em intervir na variável controlada, modificando-a se necessário.

Atuadores exemplos

§ Válvulas§ Cilindros hidráulicos e pneumáticos§ Resistências Elétricas§ Motores§ Braço Mecânico

Válvulas

§ Dispositivo com finalidade de provocar obstrução na tubulação para permitir maior ou menor passagem de fluido.

Válvulas - classificação

§ Segundo a operaçãoa) Manual - A operação da abertura e fechamento a

ser realizada é feita pelo homem. Ex.: Globo


§ Segundo a operaçãob) Auto-reguladora - A operação de abertura e

fechamento é realizada utilizando a energia contida no fluido.


§ Segundo a operaçãoc) Controle - Utiliza-se uma força auxiliar para

operação e, o acionamento é feito de acordo com os sinais provenientes dos controladores. Ex. Modulante

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§ Segundo a relação entre a posição da haste e a aberturaa) ON- OFF: Válvulas de abertura e

fechamento rápido. Trabalham apenas nas posições totalmente aberta ou totalmente fechadas. Ex.: Esfera e gaveta.


Válvulas - classificação Válvulas - classificação

§ Segundo a relação entre a posição da haste e a aberturab) Proporcionais: Válvulas onde a abertura e

proporcional ao sinal vindo do controlador.

Válvulas - classificação Cilindros hidráulicos e pneumáticos

§ Dispositivo utilizado para transmitir energia contida em um fluido.

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Cilindros hidráulicos e pneumáticos

§ Tipos:

§ De simples ação, que realizam trabalho em uma direção, possuindo uma única conexão de ar/água, sendo que o retorno à posição inicial pode se dar por ação de mola ou de outra força externa. § De dupla ação ou duplo efeito, quando

realizam trabalho em ambas direções de avanço e de retorno, possuindo duas conexões de ar/água.

Resistências Elétricas

§ Dispositivo utilizado para transformar energia elétrica em energia térmica.§ Efeito Joule

Motores elétricos

§ O motor elétrico é uma máquina elétrica que transforma energia elétrica em mecânica.

Motores elétricos - tipos

§ Motores de corrente continua. CC§ Excitação em série: O circuito do enrolamento de

campo que produz a excitação está em série com o circuito de armadura, sendo assim necessário apenas uma fonte para alimentar o circuito de campo e da armadura.


§ Motores de corrente continua. CC§ Excitação em paralelo: O circuito do enrolamento

de campo que produz a excitação está em paralelo ou em derivação com o circuito de armadura. Nesta configuração, é necessário apenas uma fonte de corrente contínua para alimentar o circuito de armadura e de campo, pois ambos os circuito estão em paralelo.


§ Motores de corrente continua. CC§ Excitação independente: Nesta configuração o

circuito de excitação da máquina é alimentada por uma fonte adicional independente ou separada da fonte de corrente contínua que alimenta a armadura.

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§ Motores de corrente continua. CC§ Excitação composta: Com dois enrolamentos de

excitação, um em série e outro em derivação, podendo existir o esquema de ligação longo ou curto e composto aditivo ou subtrativo. Neste esquema de ligação utiliza-se uma combinação da excitação série e shunt, de forma a aproveitar os benefícios de ambas as ligações.


§ Motores de corrente alternada. CA§ Síncronos: tem velocidade de rotação

proporcional à frequência de alimentação. Possui rotor magnetizado permanentemente, seja por imã permanente ou por aplicação de corrente continua no embobinado do rotor.


§ Motores de corrente alternada. CA§ Assíncronos: tem velocidade de rotação NÃO

proporcional à frequência de alimentação. Possui rotor magnetizado por indução de corrente gerada pela campo magnético do estator.

Motores acionamentos

§ Inversor de Freqüência: Equipamento utilizado para promover a variação de velocidade em um motor AC. São dispositivos eletrônicos que convertem a tensão da rede alternada senoidal, em tensão contínua e finalmente convertem esta última, em uma tensão de amplitude e frequência variáveis.

Diagrama de Blocos Diagrama

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§ Controladores:instrumentos destinado a realizar o gerenciamento de todas as ações corretoras e pré-determinadas em um processo.

Controlador de pressão pneumático - foxboro(campo)

Tipos de controladores

§ Single loops.

§ Multi-loops.

§ CLP (controlador lógico programável).

Single Loop e Multi Loop

Modelo CD600 – Smar

•Até 4 malhas de controle;

•Até 8 blocos PID;

•Mais de 120 blocos de controle avançado

Modelo CD600 Plus – Smar


Modelo UP 750 – Yokogawa

• Operação em até 3000 segmentos

• 11 tipos de funções de controle

•Alarmes

•Filtro

•Display gráfico de tendência


Controladores Honeywell

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Padrões de Sinais

§ Para transmitir sinais de forma analógica no ambiente industrial utilizam-se padrões, paulatinamente caindo em desuso:§ 4 a 20 mA§ 3 a 15 PSI§ 1 a 5V (curtas distâncias)

Processo

• é uma operação ou uma série de operações realizada em um determinado equipamento, onde varia pelo menos uma característica física ou química de um material.

Auto-regulação

Habilidade própria de um processo para balancear sua saída de energia com a entrada

Controle de Processo

• É um campo da estatística e da engenharia que lida com arquiteturas, mecanismos e algoritmos com o objetivo de manter a saída de um processo específico dentro de uma faixa de valores desejada.

Controle de Processo

• Existem duas formas de aplicar o Controle de Processo:– Malha aberta– Malha fechada

Tipos de controle

• Malha aberta

Entrada Saída

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Tipos de controle

• Malha aberta – Exemplo 1

Tipos de controle

• Malha aberta – Exemplo 2

Tipos de controle

• Malha fechada

Entrada Saída

Tipos de controle

• Malha fechada– Realimentação: É a característica do sistema

de malha fechada que permite a saída ser comparada com a entrada. Geralmente a realimentação é produzida num sistema, quando existe uma sequência fechada de relações de causa e efeito entre variáveis do sistema. Quando a realimentação se processa no sentido de eliminar a defasagem entre o valor desejado e o valor do processo, esta recebe o nome de realimentação negativa.

Tipos de controle

• Malha fechada – Exemplo 1

Tipos de controle

• Malha fechada – Exemplo 2

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Atrasos no processo

• Todo processo possui características que determinam atraso na transferência de energia e/ou massa, o que consequentemente dificulta a ação de controle, visto que elas são inerentes aos processos. Quando, então, vai se definir o sistema mais adequado de controle, deve-se levar em consideração estas características e suas intensidades.

Atrasos no processo

• Ou seja, quando a ação de controle for executada, a saída do sistema não será mais a mesma.

• São 3 as propriedades que podem causar atraso no processo:

Atrasos no processo

• Tempo morto– Pode ser definido como o tempo que transcorre

entre o instante em que é introduzida uma mudança na variável de entrada do processo e o instante em que a saída do mesmo começa a mudar.

Atrasos no processo

• Capacitância– A capacitância é a relação da quantidade de

material ou energia suficiente para incrementar em uma unidade o potencial.

– É uma medida das características próprias do processo para manter ou transferir uma quantidade de energia ou de material com relação a uma quantidade unitária de alguma variável de referência de potencial. Em outras palavras, é uma mudança na quantidade contida, por unidade mudada na variável de referência.

Atrasos no processo

• Resistência– A resistência é a relação da quantidade de

potencial necessário para incrementar em uma unidade a quantidade de fluxo. Estão localizadas nas partes do processo que resistem a uma transferência de energia ou de material entre as capacitâncias.• Exemplos: As paredes das serpentinas no processo

típico: resistência a passagem de um fluído em uma tubulação, resistência a transferência de energia térmica, etc.

Estrutura básica de CLPs

• Funciona de forma sequencial em um ciclo de varredura

• Tempo total pra varredura do ciclo = CLOCK

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Estrutura básica de CLPs Estrutura básica de CLPs

• Início: – Verifica o funcionamento da C.P.U, memórias,

circuitos auxiliares, estado das chaves, existência de um programa de usuário, emite aviso de erro em caso de falha. Desativa todas as as saídas.


• Verifica o estado das entradas: – Lê cada uma das entradas, verificando se houve

acionamento. O processo é chamado de ciclo de varredura.


• Verifica o estado das entradas: – Lê cada uma das entradas, verificando se houve

acionamento. O processo é chamado de ciclo de varredura.


• Compara com o programa do usuário:– Através das instruções do usuário sobre qual

ação tomar em caso de acionamento das entradas o CLP atualiza a memória imagem das saídas.


• Atualiza as saídas: – As saídas são acionadas ou desativadas

conforme a determinação da CPU. Um novo ciclo é iniciado.

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• Componentes básicos– Fonte de alimentação– Unidade de processamento– Bateria– Memória do programa supervisor– Memória do usuário– Memória de dados


• Fonte de alimentação– Converte a tensão da rede de 110 ou 220 VCA

em +5VCC, +12VCC ou +24VCC para alimentar os circuitos eletrônicos, as entradas e as as saídas


• Unidade de processamento– Também conhecida por CPU, é composta por

microcontroladores ou microprocessadores (Intel 80xx, motorola 68xx, PIC 16xx). Endereçamento de memória de até 1Mega Byte, velocidades de clock de 4 a 30 MHz, manipulação de dados decimais, octais e hexadecimais.


• Bateria– Utilizada para manter o circuito do relógio em

tempo real. Normalmente são utilizadas baterias recarregáveis do tipo Ni - Ca.


• Memória do programa supervisor– O programa supervisor é responsável pelo

gerenciamento de todas as atividades do CLP. Não pode ser modificado pelo usuário e fica normalmente em memórias do tipo PROM, EPROM, EEPROM.


• Memória do usuário: – Espaço reservado ao programa do usuário.

Constituída por memórias do tipo RAM, EEPROM ou FLASH-EPROM. Também pode-se utilizar cartuchos de memória, para proporcionar agilidade e flexibilidade.

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• Memória de dados– Armazena valores do programa do usuário, tais

como valores de temporizadores, contadores, códigos de erros, senhas, etc. Nesta região se encontra também a memória imagem das entradas – a saídas. Esta funciona como uma tabela virtual onde a CPU busca informações para o processo decisório.


• Circuitos auxiliares atuam em caso de falha do CLP: – POWER ON RESET: desliga todas as saídas

assim que o equipamento é ligado, isso evita que possíveis danos venham a acontecer.

– POWER DOWN: monitora a tensão de alimentação salvando o conteúdo das memórias antes que alguma queda de energia possa acontecer.

– WATCH DOG TIMER: o cão de guarda deve ser acionado em intervalos periódicos, isso evita que o programa entre em “loop”.


• Classificação dos CLPs:– Nano e micro CLPs: possuem até 16 entradas e

a saídas. Normalmente são compostos por um único módulo com capacidade de memória máxima de 512 passos.


• Classificação dos CLPs:– CLPs de médio porte: capacidade de entrada e

saída em até 256 pontos, digitais e analógicas. Permitem até 2048 passos de memória.


• Classificação dos CLPs:– CLPs de grande porte: construção modular com

CPU principal e auxiliares. Módulos de entrada e saída digitais e analógicas, módulos especializados, módulos para redes locais. Permitem a utilização de até 4096 pontos. A memória pode ser otimizada para o tamanho requerido pelo usuário.


• Tipos de variáveis

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• Tipos de variáveis– As variáveis analógicas são aquelas que variam

continuamente com o tempo. Elas são comumente encontradas em processos químicos advindas de sensores de pressão, temperatura e outras variáveis físicas


• Tipos de variáveis– As variáveis discretas, ou digitais, são aquelas

que variam discretamente com o tempo


• Entradas discretas – São aquelas que fornecem apenas um pulso ao

controlador, ou seja, elas têm apenas um estado ligado ou desligado, nível alto ou nível baixo, remontando a álgebra boolena que trabalha com uns e zeros.


• Entradas discretas – Alguns exemplos são mostrados na figura 1.2,

dentre elas: as botoeiras (1.2a), válvulas eletro-pneumáticas (1.2b) , os pressostatos (1.2c) e os termostatos (1.2d).


• Entradas analógicas: – Como o próprio nome já diz, elas medem as

grandezas de forma analógica. Para trabalhar com este tipo de entrada os controladores tem conversores analógico-digitais (A/D). Atualmente no mercado os conversores de 10 bits são os mais populares.


• Entradas analógicas: – As principais medidas feitas de forma analógica

são a temperatura e pressão. Na figura 1.3 mostram-se, como exemplo, sensores de pressão ou termopares.

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• Saídas discretas – São aquelas que exigem do controlador apenas

um pulso que determinará o seu acionamento ou desacionamento.


• Saídas discretas – Como exemplo têm-se elementos mostrados na

figura 1.4: Contatores (1.4a) que acionam os Motores de Indução (1.4b) e as Válvulas Eletropneumáticas (1.4c).


• Saídas analógicas – Como dito anteriormente, de forma similar o

controlador necessita de um conversor digital para analógico (D/A), para trabalhar com este tipo de saída. Os exemplos mais comuns são: válvula proporcional, acionamento de motores DC, displays gráficos, entre outros.

Modos de Controle

Modos de Controle

• Controle On-Off

Modos de Controle

• Controle Proporcional

21/04/2013

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Modos de Controle

• Ação Integral

Modos de Controle

• Controlador PI

Modos de Controle

• Ação Derivativa

Modos de Controle

• Controle PID

aula1 intro automacao 2012

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