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Sistemas de Sistemas de ControleControle

ProcessoProcesso

ControleControle

MediçãoMediçãoAtuaçãoAtuação

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DefiniçõesDefinições

Medição Medição Responsável pela transformação da Responsável pela transformação da grandeza que se deseja controlar num sinal que grandeza que se deseja controlar num sinal que possa ser manipulado pelo sistema de controle.possa ser manipulado pelo sistema de controle.

Atuação Atuação Responsável pela transformação do Responsável pela transformação do sinal de saída do controlador no sinal que possa sinal de saída do controlador no sinal que possa comandar a variável de entrada do sistema que comandar a variável de entrada do sistema que está sob controle.está sob controle.

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Processo Processo Operação que evolui Operação que evolui progressivamente e que se constitui por uma progressivamente e que se constitui por uma série de ações controladas objetivando um série de ações controladas objetivando um particular resultado.particular resultado.

Controle realimentado Controle realimentado É uma operação que É uma operação que na presença de distúrbios , tende a reduzir a na presença de distúrbios , tende a reduzir a diferença entre a saída de um sistema e a entrada diferença entre a saída de um sistema e a entrada de referência.de referência.

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Realimentação ManualRealimentação Manual

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Interfaces

CPU

Memórias

En

tradas

Saíd

as

Processo

MediçãoAtuador

Controle AutomáticoControle Automático

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Automação IndustrialAutomação Industrial

Conjunto de técnicas destinadas a Conjunto de técnicas destinadas a tornar automáticos vários processos tornar automáticos vários processos

numa indústria.numa indústria.

• Comando NuméricoComando Numérico• Controlador ProgramávelControlador Programável

• Sistemas CAD/CAMSistemas CAD/CAM

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Contatores e RelésContatores e Reléscontatos eletromecânicoscontatos eletromecânicos

DesvantagensDesvantagens

Fadiga e desgaste dos contatos eletromecânicosFadiga e desgaste dos contatos eletromecânicos

• Velocidade limitada Velocidade limitada

•Grandes Gabinetes e painéis de lógicaGrandes Gabinetes e painéis de lógica

• Pouco flexível à alterações de lógicaPouco flexível à alterações de lógica

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ProcessadoresProcessadoresConceitos Básicos

Tem como função, coletar os dados dos Tem como função, coletar os dados dos cartões de entrada de um CP, efetuar o cartões de entrada de um CP, efetuar o processamento conforme o programa processamento conforme o programa

armazenado na memória, e enviar ao cartões armazenado na memória, e enviar ao cartões de saída como resposta ao processamentode saída como resposta ao processamento

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Unidade Central Unidade Central de Processamentode Processamento

Os fabricantes de CP utilizam dois tipos de Os fabricantes de CP utilizam dois tipos de componentes para o papel de UCP:componentes para o papel de UCP:MicroprocessadorMicroprocessador

Necessita de componentes periféricos para a sua Necessita de componentes periféricos para a sua operacionalização.operacionalização.

MicrocontroladorMicrocontroladorContém incorporado a UCP, memória RAM, Contém incorporado a UCP, memória RAM, ROM, interface serial, paralela, contador, ROM, interface serial, paralela, contador, temporizador, circuito oscilador, etc.temporizador, circuito oscilador, etc.

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Controlador Controlador ProgramávelProgramável

Equipamentos Equipamentos eletrônicos eletrônicos programáveis programáveis destinados a destinados a substituir sistemas substituir sistemas controlados por controlados por dispositivos dispositivos eletromecânicoseletromecânicos

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Características básicas de um Características básicas de um Controlador ProgramávelControlador Programável

• Hardware de controle de fácil e rápida Hardware de controle de fácil e rápida programação ou reprogramação, com a mínima programação ou reprogramação, com a mínima interrupção da produção;interrupção da produção;• Capacidade de operação em ambiente industrial;Capacidade de operação em ambiente industrial;• Sinalizadores de estado e módulos do tipo plug-in Sinalizadores de estado e módulos do tipo plug-in de fácil manutenção e substituição;de fácil manutenção e substituição;• Hardware ocupando espaço reduzido e Hardware ocupando espaço reduzido e apresentando baixo consumo de energia;apresentando baixo consumo de energia;

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Características básicas de um CPCaracterísticas básicas de um CP

Possibilidade de monitoração do estado e Possibilidade de monitoração do estado e operação do processo ou sistema;operação do processo ou sistema;Compatibilidade com diferentes tipos de sinais Compatibilidade com diferentes tipos de sinais de entrada e saída;de entrada e saída;Capacidade de alimentar, de forma contínua ou Capacidade de alimentar, de forma contínua ou chaveada, cargas que consomem correntes de até chaveada, cargas que consomem correntes de até 2A;2A;Hardware de controle que permite a expansão Hardware de controle que permite a expansão dos diversos tipos de módulos, de acordo com a dos diversos tipos de módulos, de acordo com a necessidade;necessidade;

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Características básicas de um CPCaracterísticas básicas de um CP

Custo de compra e instalação competitivo Custo de compra e instalação competitivo em relação aos sistemas de controle em relação aos sistemas de controle convencionais;convencionais;Possibilidade de expansão da capacidade de Possibilidade de expansão da capacidade de memória;memória;Conexão com outros CPs através de rede de Conexão com outros CPs através de rede de comunicação.comunicação.

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Histórico dos CP’sHistórico dos CP’sDécada de 60 - surgimento na indústria automobilistica americana para Década de 60 - surgimento na indústria automobilistica americana para substituição de painéis de relés.substituição de painéis de relés.

Necessidades:Necessidades:Menor espaçoMenor espaçoMaior confiabilidadeMaior confiabilidadeMaior flexibilidadeMaior flexibilidade

Década de 70 - surgimento do microprocessador.Década de 70 - surgimento do microprocessador.Aumento das capacidadesAumento das capacidades

Variáveis analógicasVariáveis analógicasInstruções aritméticasInstruções aritméticasArmazenamento de dados (controle de produção)Armazenamento de dados (controle de produção)

Década de 80/90- avanços na microeletrônica.Década de 80/90- avanços na microeletrônica.Processadores mais velozes:Processadores mais velozes:

Capacidade de comunicação (redes de Alta Velocidade)Capacidade de comunicação (redes de Alta Velocidade)Linguagens EstruturadasLinguagens EstruturadasMultiprocessamentoMultiprocessamento

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Vantagens do uso do CPVantagens do uso do CPMenor espaço ocupadoMenor espaço ocupadoMenor potência elétrica Menor potência elétrica requeridarequeridaReutilizaçãoReutilizaçãoProgramabilidadeProgramabilidadeConfiabilidadeConfiabilidadeManutenção simplificada Manutenção simplificada (autodiagnose)(autodiagnose)FlexibilidadeFlexibilidadeProjeto de sistemas mais Projeto de sistemas mais rápidorápidoConexão com sistemas de Conexão com sistemas de supervisão e controlesupervisão e controle

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Conceitos Básicos de CPConceitos Básicos de CP Ponto de EntradaPonto de Entrada

Sinal recebido pelo CP, a partir de dispositivos ou Sinal recebido pelo CP, a partir de dispositivos ou componentes externos (sensores) como micro chaves, componentes externos (sensores) como micro chaves, botões, termopares, etc.botões, termopares, etc.

Ponto de SaídaPonto de SaídaSinal produzido pelo CP para acionar dispositivos ou Sinal produzido pelo CP para acionar dispositivos ou componentes externos (atuadores) como lâmpadas, componentes externos (atuadores) como lâmpadas, motores, solenóides, etc.motores, solenóides, etc.

ProgramaProgramaLógica existente entre os pontos de entrada e de saída que Lógica existente entre os pontos de entrada e de saída que executa as funções desejadas.executa as funções desejadas.

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+

_

Acoplamento MecânicoEixo do Potenciômetro e

engrenagem

Sistema Controlador de PosiçãoServo Posicionador

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Amplificador OperacionalAmplificador Operacional++

__

v1v1

v2v2

vovo

vo = A (v+ - v-)vo = A (v+ - v-)

v1= Tensão Aplicada à Entrada Não Inversora

v2 = Tensão Aplicada à Entrada Inversora

A = Ganho de Tensão em Malha Aberta

vo = Tensão de Saída

v1= Tensão Aplicada à Entrada Não Inversora

v2 = Tensão Aplicada à Entrada Inversora

A = Ganho de Tensão em Malha Aberta

vo = Tensão de Saída

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Fonte SimétricaFonte Simétrica

++

__

v+v+

v-v-

vovo

V+

V-

V+ = Tensão de Alimentação PositivaV+ = Tensão de Alimentação PositivaV- = Tensão de Alimentação NegativaV- = Tensão de Alimentação Negativa

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Amplificador InversorAmplificador Inversor

++

__

RR11

RR22

VVoo

VVii

VVo o = - ( R= - ( R2 2 / R/ R1 1 ) V) Vii

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++

__

R2

R1

Amplificador Não-inversorAmplificador Não-inversorAmplificador Não-inversorAmplificador Não-inversor

VVo o = (1 + R= (1 + R2 2 / R/ R1 1 ) V) Vii