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Apresentação affonso/PET0303/  · PDF file · 2007-10-25Símbolos: LG, LI, LR, LSL, LSH, LSLL, LSHH Luiz Affonso Guedes 44 Medidores de Nível

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    Luiz Affonso Guedes 1

    Automao da Medio na Indstria do Petrleo

    Luiz Affonso Guedeswww.dca.ufrn.br/~affonso

    [email protected]

    Luiz Affonso Guedes 2

    ApresentaoDisciplina da nfase de AutomaoCarga-horria: 60h tericas

    Automao da Medio (affonso)Processamento e transmisso de sinais (Adrio)Teoria de Controle (Maitelli)

    Horrio e Local:23456M1234LAMP - Auditrio

    Avaliao:A definir

    Luiz Affonso Guedes 3

    Objetivo da Disciplina

    Apresentar os conceitos associados com os procedimentos de automao na indstria de petrleo e gs

    Luiz Affonso Guedes 4

    Ementa da DisciplinaDefinio de automao.Sensores e Atuadores.

    Condicionamento e transmisso de sinaisTeoria de controleRedes IndustriaisGerncia de Informao

    Luiz Affonso Guedes 5

    Referncias Bibliogrfica

    Instrumentao Industrial, Egdio Alberto Bega e Alli, Eitora Intercincia, 2003.

    Luiz Affonso Guedes 6

    Contedo desta FaseDefinio de automaoInstrumentao industrial

    Sensores e atuadoresHardware e software de controle

    Redes IndustriasInter-travamento e Sistema de SeguranaGerncia de Informao

    Automao da Medio

  • 2

    Luiz Affonso Guedes 7

    Automao Viso GeralEstudo sistmico de sistemas de automao industrial.Caracterizao dos elementos constituintes da automao industrial.Evoluo da automao industrial.Caracterizar os requisitos demandados pelas aplicaes em Automao Industrial.

    Luiz Affonso Guedes 8

    Desafio de integraode informao

    Viso Geral da Automao Industrial

    Luiz Affonso Guedes 9

    Objetivos da Automao Industrial

    Aumento da segurana Diminuio dos custos operacionaisMelhoria das condies de operaoSimplificao das instalaes Aumento dos nveis de controleAumento dos nveis de acompanhamento

    Luiz Affonso Guedes 10

    Vantagens da Automao

    Qualidade do Produto

    Qualidade do produto

    Tolerncia de suas propriedade

    Necessidade de Instrumentos mais precisos

    Teste em diferentes pontos da linha

    Luiz Affonso Guedes 11

    Vantagens da Automao

    Qualidade do Produto

    Processo

    Quantidade de matria prima

    Material de Produtos finais

    Determinao de custo de rendimento

    Luiz Affonso Guedes 12

    Vantagens da Automao

    Economia do Processo

    Controlando a temperatura de fornos e secadores

    Utilizando sensores de temperatura tais como Termopares ou Termistores

  • 3

    Luiz Affonso Guedes 13

    Vantagens da Automao

    Ecologia

    A maioria de processos industriais geram produtosNocivos ao mdio ambiente.Devem ser utilizados agentes que neutralizem estes Produtos. Para isto so utilizados controladores e Medidores de PH

    Luiz Affonso Guedes 14

    Proteo do ProcessoSo utilizados alarmes e procedimentos de seguranaInstrumentos com contatos acionando alarmesAntigamente eram utilizados rels, controladores, Temporizadores e integradores.Atualmente so utilizados CLPs microprocessados.

    Vantagens da Automao

    Luiz Affonso Guedes 15

    Nveis de Automao Industrial

    Processo ComputadorManual

    Manual

    Modo off-line, coleta manual de dados

    Processo ComputadorManual

    Manual

    Off-line, coleta automtica de dados

    Processo ComputadorManual

    Manual

    Modo in-line

    Processo Computador

    Manual

    Modo on-line, malha aberta

    Processo Computador

    Modo on-line, malha fechada Luiz Affonso Guedes 16

    Nveis de Automao - Exemplo

    Processo no automatizado :Controle de nvel local atravs de vlvula com volanteProcesso semi-automatizado :Controle de nvel atravs de vlvula comatuador para acionamento remoto

    Processo totalmente automatizado :Controle de nvel atravs de vlvula comatuador e controlador automtico

    Luiz Affonso Guedes 17

    reas de Atuao da Automao

    Projetos de novas unidades de operao Modernizao da planta industrialIntegrao de procedimentos e equipamentos em unidades de produo jexistentes

    Luiz Affonso Guedes 18

    Exemplo de Processo Automatizado

    Valvula de controle

    (elemento linear de controle)

    Controle de nvel

    Sensor de nvel

    Transmissor De nvel

    Indicador

    Registrador

    Sistema de alarme

    Sistema de segurana

    ComputadorUsurios da gua do processo

    Ajuste manual de nvel

    Vazo de gua(varivel manipulada)

  • 4

    Luiz Affonso Guedes 19

    Sub-sistema envolvidosElemento sensorCondicionador de sinalTransmissorIndicadorRegistradorComputador de vazoVlvula de controle

    Exemplo de Processo Automatizado

    Luiz Affonso Guedes 20

    Exemplo de Processo Automatizado

    Luiz Affonso Guedes 21

    Disciplinas Envolvidas

    Sistemas de ControleInstrumentaoInformticaProcessoComunicaes

    Luiz Affonso Guedes 22

    Nveis de Abstrao do Problema

    Nvel de Processos Fsicos

    Nvel de Sensores e Atuadores

    Nvel de ControleDireto: PC, CLP

    Nvel de Superviso

    Nvel de Gerncia

    Nvel de Redede Comunicao

    Motores, robs, caldeiras, etc.

    Eletrnica de potncia, transdutores, acio. pneumtico, etc

    Algoritmos PID, fuzzy, lgica de rel,etc

    Tecnologias e protocolos de comunicao

    Visualizao, configurao e armazenamento e variveis

    Gerao de informao estratgica

    Luiz Affonso Guedes 23

    Nveis de Tecnologias do Problema

    Luiz Affonso Guedes 24

    Automao: Industrial + Gerencial

    VENDASVENDAS

    PLANEJAMENTOPLANEJAMENTO

    BANCO DE DADOS CORPORATIVOSBANCO DE DADOS CORPORATIVOS

    INFORMAINFORMAO E SIMULAO E SIMULAOO

    INTEGRAINTEGRAO DE CAMPOO DE CAMPO

    OPERAOPERAO E SUPERVISOO E SUPERVISO(OTIMIZA(OTIMIZAO)O)

    CONTROLE E SEGURANCONTROLE E SEGURANAA

    CAMPOCAMPO

    Sistema GerencialSistema Gerencial

    AUTOMAAUTOMAO INDUSTRIALO INDUSTRIAL

    Elementos Sensores e Atuadores

    PLCs Controladores

    Estaes de Trabalho

    Servidores

    Estaes deTrabalho

  • 5

    Luiz Affonso Guedes 25

    O Nvel de Processos Fsicos

    Nvel de Processos Fsicos

    Nvel de Sensores e Atuadores

    Nvel de ControleDireto: PC, CLP

    Nvel de Superviso

    Nvel de Gerncia

    Luiz Affonso Guedes 26

    Elementos BsicosProcessosSensoresAtuadores

    CalibraoSeguranaEconomia de energia

    Condicionamento de sinaisConverso de sinaisHardware computacionalSistemas operacionaisLinguagem de programaoEstratgias de controleEstratgias de segurana: inter-travamentoEstratgias de superviso

    Luiz Affonso Guedes 27

    Processos

    Sistemas fsicos a serem monitorados, controlados, supervisionados,gerenciadosProcessos Contnuos

    As variveis manipuladas tm natureza contnuaProcessos qumicos e robtica

    Processos Discretos As variveis manipuladas tm natureza discretaPolticas de inter-travamento e manufatura

    Sistemas HbridosVariveis contnuas + Variveis discretas

    Luiz Affonso Guedes 28

    Processo Contnuo

    LTTT

    LC

    MISTURADOR

    AQUECEDOR

    H1

    TC

    vapor

    Produto B

    Produto A

    Luiz Affonso Guedes 29

    Processos contnuos: variveis analgicas

    nnvelvel

    mAmA

    ttLuiz Affonso Guedes 30

    Processo Discreto

    LSLL SDV

    VASO DE PROCESSO

    PSLL

    CLP

    SDV

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    Luiz Affonso Guedes 31

    Variveis Discretas

    tt

    nnvelvel

    VdcVdc

    altoalto

    normalnormal24 Vdc24 Vdc

    0 Vdc0 Vdc

    SetSet--pointpoint

    Luiz Affonso Guedes 32

    Variveis Discretas

    nnvelvel

    VdcVdc

    altoalto

    normalnormal

    24 24 VdcVdc

    0 0 VdcVdc

    tt

    Luiz Affonso Guedes 33

    O Nvel de Sensores e Atuadores

    Nvel de Processos Fsicos

    Nvel de Sensores e Atuadores

    Nvel de ControleDireto: PC, CLP

    Nvel de Superviso

    Nvel de Gerncia

    Luiz Affonso Guedes 34

    Sistemas de medio: Sensores

    Componentes transdutores de sinaisCondicionamento de sinaisCalibrao de sensoresSistemas de proteo

    Valor verdadeiro

    Sistema de medio

    Processo medido

    Sada Entrada

    Valor medido

    Observador

    Luiz Affonso Guedes 35

    Exemplo de Sensores Tpicos

    TermoparesEncoderesBarmetrosPotencimetrosFibras pticasUltra-som

    Luiz Affonso Guedes 36

    Elemento SensorO elemento sensor no um instrumento, mas faz parte

    integrante da maioria absoluta dos instrumentos.

    O elemento sensor o componente do instrumento que converte a varivel fsica de entrada para outra forma mais usvel.

    A grandeza fsica da entrada geralmente diferente grandeza da sada. O elemento sensor depende fundamentalmente da varivel sendo medida.O elemento sensor geralmente est em contato direto com o processo e d a sada que depende da varivel a ser medida.

    Se h mais de um elemento sensor no sistema, o elemento em contato com o processo chamado de elemento sensor primrio, os outros, de elementos sensores secundrios.

  • 7

    Luiz Affonso Guedes 37

    Terminologias de SensoresA norma ISA 37.1 (1982): Electrical Transducer Nomenclature andTerminology padroniza a terminologia e recomenda o seguinte:

    elemento sensor ou elemento transdutor para o dispositivo onde a entrada e a sada so ambas no-padronizadas e de naturezas iguais ou diferentes.

    transmissor para o instrumento onde a entrada no-padronizada e a sada padronizada e de naturezas iguais ou diferentes.

    transdutor para o instrumento onde a entrada e a sada so ambas padronizadas e de naturezas diferentes.

    conversor para o instrumento onde a entrada e a sada so ambas de natureza eltrica, mas com caractersticas diferentes, como o conversor A/D (analgico para digital), D/A (digital para analgico), conversor I/F (corrente para freqncia), conversor i/v (corrente para voltagem).

    Luiz Affonso Guedes 3