ATUADORES_ANALÓGICOS_E_ELÉTRICOS.pptx

Automação Industrial

AULA: 26/04/16

Sensores e atuadores

mais

OBJETIVO:

Apresentar os sensores eatuadores utilizados nos projetos de automação..


A pirâmide de automação

Nível 1:

Nível 2:

Nível 3:

Nível 4:

Nível 5:

Dispositivos de campo, sensores e atuadores

Controle

Gerenciamento de “planta”

Gerenciamento corporativo

Supervisão

Sensores digitais e analógicos Atuadores (válvulas, cilindros,

inversores de frenquência, servo motores )

• 3 a 15 P.S.I

• 0 a 20 mA

•4 a 20 mA

•Protocolo Hart

•Profibus PA

•Fieldbus Foundation


Sensores analógicos: padrões de comunicação

Um psi equivale a 1/14,5 avos de um bar ( psi x 14.50368) = 1 bar 1 psi = 0.068948 bar)1 psi = aproximadamente igual a 6894,801 Pa1 bar = 100.000 Pa ( 100.000/14.50368) = 6894,801 psi's).

https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Bar_(medida)&action=edit&redlink=1

https://pt.wikipedia.org/wiki/Pascal_(unidade)


Padrões de comunicação: Protocolo Hart Hart não define apenas um protocolo de comunicação digital. Define também meio físico, categorias de equipamentos, linguagem de descrição de equipamentos para integração nos sistemas de software e até mesmo técnicas de aplicação. A versão mais utilizada do protocolo Hart usa o padrão Bell 202 FSK para comunicar a uma taxa de 1200 bps. Um sinal modulado em corrente é superimposto ao sinal de 4-20 mA que corresponde em geral à variável primária do equipamento. Isto é, em um transmissor de temperatura o sinal de 4-20 mA corresponde à temperatura do processo.


Padrões de comunicação: Profibus PA

O PROFIBUS é um padrão de rede de campo aberto e independente de fornecedores, onde a interface entre eles permite uma ampla aplicação em processos, manufatura e automação predial.

No nível de atuadores/sensores o AS-Interface é o sistema de comunicação de dados ideal, pois os sinais binários de dados são transmitidos via um barramento extremamente simples e de baixo custo, juntamente com a alimentação 24Vdc necessária para alimentar estes mesmos sensores e atuadores.



No nível de campo, a periferia distribuída, tais como: módulos de E/S, transdutores, acionamentos (drives), válvulas e painéis de operação, trabalham em sistemas de automação, via um eficiente sistema de comunicação em tempo real, o PROFIBUS DP ou PA.

No nível de célula, os controladores programáveis, como os CLPs e os PCs, comunicam-se entre si, requerendo, dessa maneira, que grandes pacotes de dados sejam transferidas em inúmeras e poderosas funções de comunicação. Além disso, a integração eficiente aos sistemas de comunicação corporativos existentes, tais como: Intranet, Internet e Ethernet, são requisito absolutamente obrigatório. Essa necessidade é suprida pelos protocolos PROFIBUS FMS e PROFINet.



O PROFIBUS PA é a 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.


Padrões de comunicação: Fieldbus FoundationFoundation Fieldbus (FF) é uma arquitetura aberta para integrar informação, cujo objetivo principal é interconectar equipamentos de controle e automação industrial, distribuindo as funções de controle pela rede e fornecendo informação a todas as camadas do sistema. A tecnologia FF substitui com vantagens a tradicional tecnologia 4-20mA + Hart, possibilitando a comunicação bidirecional entre os equipamentos de forma mais eficiente.

Posição do diafragma quando P1 = P2

Diafragma sensor

Placas fixas dos capacitores CH e CL

LH


Sensores analógicos: célula capacitiva

Capacitância variável com a pressão.

Transmissores são instrumentos que tem a função de condicionar o sinal medido por um transdutor a um sinal padrão para transmissão.

O transdutor pode ou não estar incluso no transmissor.


Sensores analógicos: o transmissor


Sensores analógicos: transmissor com célula capacitiva

Instrumento de leitura


Sensores analógicos: ligação elétrica do transmissor


Sensores analógicos: configuração e calibração do transmissor


Sensores analógicos: transmissor de pressão diferencial


Sensores analógicos: aplicação do transmissor de pressão diferencial

2.4.1 Monitoração 2.4.2 Controle de bomba De filtro

1 – Ponto demedição

Transmissor

Pressão em 1 é mínima

Nível = 0 %

60%

Pressão atmosférica

Medição de nível utilizando um transmissor de pressão diferencial

Pressão atmosférica

Pressão em 1 é máxima

Nível = 100 %


Sensores analógicos: medição de nível

fluido

fluido

A pressãomanométrica medida é

a diferença entre a pressão P1 e P2.

Pressão Atmosféric

a P2

Pressão Interna

P1


Sensores analógicos: medição de pressão

Placa de orifício concêntrica

PH PL

fluido


Sensores analógicos: medição de vazão

V = k √(PH – PL)

PH PL

fluido


Sensores analógicos: medição de vazão

V = k √(PH – PL)

jusantemontante

Placa de orifício concêntrica

Consideremos dois metais denominados genericamente "A" e "B" submetidos à mesma diferença de temperatura entre suas extremidades. Em cada um deles surgirá uma força eletromotriz.

Quando os metais são unidos em uma das suas extremidades, uma força eletromotriz entre as extremidades separadas cujo valor corresponde à diferença entre os valores da f.e.m. que surge em cada um dos metais.

O termopar é formado por termoelementos homogêneos, em que o valor da força eletromotriz gerada depende somente da diferença de temperatura.


Sensores analógicos: termopar Efeito Seebeck

Analógico

Digital


Sensores analógicos: termopar

poço

cabeçote

Haste do sensor


Sensores analógicos: termopar


Sensores analógicos: termopar, código de cores


Sensores analógicos: termopar, tabela de conversão

Saídado fluido

Vapor

O sinal de temperatura medido pelo termopar é convertido pelo transmissor e enviado ao controlador que atua sobre o processo por meio de uma válvula de controle.

Entradado fluido


Sensores analógicos: termopar, aplicação


Sensores analógicos: termoresistência

O princípio de medição de temperatura utilizando termômetros de resistência se baseia na variação do valor da resistência elétrica de um condutor metálico em função da temperatura.

R = ρ lA


Sensores analógicos: termoresistência, tabela de conversão

Fluido

Medição de temperatura de fluído.


Sensores analógicos: termoresistência, aplicação

Os transmissorestemperaturasinais do termopar (mV)

deconvertem os

edas termoresistências (Ω) em um sinal padrão, por exemplo: 4 a 20 mA.

Este sinal então, pode ser enviado a um controlador, indicador ou registrador.


Sensores analógicos: transmissores de temperatura


ATIVIDADE Levantar 4 tipos de sensores analógicos utilizados na automaçãoindustrial que não foram apresentados na listagem da aula de hoje. Preencher a tabela abaixo com os mesmos.

Dispositivo Fabricante Site Aplicação

Nome: Matrícula

Os atuadores são os elementos responsáveis por movimentar válvulas e damper`s.

Os atuadores elétricos movimento o elementofinalde acordo recebido

de

controle decom o sinal

umcontrolador utilizando o movimento rotacional do eixo do motor elétrico.


Atuadores: elétricos

Os atuadores pneumáticos produzem movimento linear ou rotativo utilizando ar pressurizado.


Atuadores: pneumático


Atuadores: pneumático com cilindro

Posição normal Posição acionada


Atuadores: válvula carretel


Atuadores: eletro-pneumático

O posionador é o instrumento que converte o sinal de controle (pneumático ou elétrico) em um valor de posição por meio do atuador.


Atuadores: eletro-pneumático com posicionador


Atuadores: pneumático linear com válvula globo


Atuadores: pneumático rotativo acionando uma válvula borboleta


Atuadores: pneumático de dupla ação

Válvulas são elementos finais de controle utilizados para manipular alguma variável física do processo .


Atuadores: válvulas

Ar para Abrir

-Normal fechada

Ar para Fechar

-Normalaberta


Atuadores: válvulas e tipo de abertura


Atuadores: válvula esfera


Atuadores: válvula borboleta


Atuadores: inversor de frequência

Os inversores de frequência são utilizados para controle de velocidade de máquinas de indução através da variação da frequência.


Atuadores: inversor de frequênciaDiagrama esquemático do circuito de potência


Atuadores: inversor de frequênciaDiagrama esquemático do circuito de potência

Automação IndustrialInversor de frequênciaAplicação


Referências de sites nacionais:www.sense.com.br www.sick.com.br www.metaltex.com.br www.siemens.com.br www.smar.com.br www.schneider.com.br www.yokogawa.com.br www.emersonprocess.com.br www.rockwellautomation.com.br www.weg.com.br www.novus.com.br www.elipse.com.br www.softbrasil.com.br www.ecil.com.br www.consistec.com.br www.iope.com.br www.altus.com.br http://www.contemp.com.br/

http://www.sense.com.br/

http://www.sick.com.br/

http://www.metaltex.com.br/

http://www.siemens.com.br/

http://www.smar.com.br/

http://www.schneider.com.br/

http://www.yokogawa.com.br/

http://www.emersonprocess.com.br/

http://www.rockwellautomation.com.br/





















http://www.weg.com.br/

http://www.novus.com.br/

http://www.elipse.com.br/

http://www.softbrasil.com.br/

http://www.ecil.com.br/

http://www.consistec.com.br/

http://www.iope.com.br/

http://www.altus.com.br/

http://www.contemp.com.br/


Obrigado!

Pv. 4:18

“Entretanto, a vereda dos justos é como a luz da aurora, que vai brilhando cada vez mais até a plena iluminação do dia.”

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