automação industrial -...

Automação IndustrialUnidade 2 –

Controle Automático

Prof. Rodrigo Cardoso [email protected]

Prof. Rafael Concatto [email protected]

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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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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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ElementoControlador

Malha de Controle

ElementoAtuador

Variáveis doProcesso

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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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ElementoControlador

Sinais deEntrada

Sinais deControle

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• 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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• 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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• 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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• 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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• 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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• 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

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