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12/05/2014
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Elementos de Automao
Sistemas de
Controle
Cursos Tcnicos em Automao Industrial
e em Eletrotcnica
Marco Aurlio Suriani
[email protected]
www.profsuriani.wordpress.com
Comando: trata apenas do acionamento/desligamento de
equipamentos. Exs. boto liga/desliga; recuo com sensor de fim de
curso
Controle: trata do monitoramento e correo contnuos do
funcionamento de equipamentos
Controle manual vs automtico
Controle em malha aberta vs malha fechada
Definies bsicas
Manual: feito pela ao direta do homem
Automtico: realizado pela mquina (PC ou CLP)
Por ao, entende-se a atividade de regular o funcionamento do
atuador. Exs.: controlar a abertura de uma vlvula ou regular a
velocidade de giro de um motor.
A ao manual nem sempre malha aberta e a ao automtica nem sempre
malha fechada!
Manual vs Automtico
Na malha aberta, o sistema no consegue lidar com erros e nem com
perturbaes porque no monitora o erro.
O controle em malha fechada aquele que possui realimentao.
Os sensores informam o status do processo para que o erro seja
calculado e a sada seja corrigida em tempo real e
automaticamente.
Malha Aberta vs Malha Fechada
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Malha Aberta vs Malha Fechada
Na malha aberta,o processo controlado sem quese saiba
exatamenteo seu estado atual.
No exemplo ao lado,a vlvula acionadasem saber qual o nveldo
reservatrio.
Malha Aberta vs Malha Fechada
Na malha fechada,o estado atual conhecido.
Apesar do exemplo usarum humano, em sistemasautomticos o comum
que seusem sensores parafechar a malha.
Varivel Controlada: aquela que desejamos efetivamente controlar.
Ex.: rotao, presso, temperatura, fora, concentrao etc.
Malha de Controle
Realimentao: a leitura da varivel controlada feita atravs de um
sensor e enviada ao controlador.
Malha de Controle
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Sinal de Referncia: Setpoint. o valor no qual desejamos que a
varivel controlada se mantenha ao longo da operao do sistema.
Malha de Controle
Erro ou diferena: a diferena entre o Setpoint e a realimentao.
ERRO = SP - RA
Malha de Controle
Ao de Controle: Expresso matemtica que usa o erro para calcular
o sinal de controle.
Malha de Controle
Sinal (ou ao) de Controle: Sinal enviado pelo controlador ao
atuador. Ateno: no est na gravura do livro!
Malha de Controle
Sinal de Controle
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Varivel Manipulada: a grandeza fsica que estamos efetivamente
modificando para manter a var. controlada no setpoint.
Malha de Controle
Varivel Controlada aquela que desejamos manter em um determinado
nvel constante (que o Setpoint ou valor de referncia).
Varivel Manipulada aquela que usamos para manter a primeira sob
controle. Ela pode ser alterada com facilidade e sua alterao gera
mudanas na varivel controlada.
Varivel Controlada vs Varivel Manipulada
Exemplo 1: Um motor eltrico que deve girar a rotao constante.VC
= rotao (ou velocidade de giro)VM = corrente eltrica
Exemplo 2: Um sistema de aquecimento baseado no uso de
caldeira.VC = temperaturaVM = vazo de gua quente oriunda da
caldeira e manipulada atravs de uma vlvula
Varivel Controlada vs Varivel Manipulada
Exemplo 3: A vazo de uma vlvula.VC = vazo (Litros/min)VM =
abertura da vlvula
Exemplo 4: O pH de uma reao qumica.VC = pHVM = vazo de reagente
/ temperatura / outro (depende do processo)
Varivel Controlada vs Varivel Manipulada
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Processo: a realizao da tarefa em si. O comportamento do
processo pode ser medido, resultando na varivel controlada...
Malha de Controle
Distrbio: qualquer alterao no sistema que gere a necessidade de
correo para que a varivel controlada retorne ao setpoint.
Malha de Controle
Distrbio de alimentao: ocorre no valor de carga da varivel
controlada, ou seja, antes dela ser controlada. Ex.: gua do
chuveiro
Distrbio de demanda: ocorre quando alguma varivel externa est
influenciando o processo. Ex.: aumento da carga na esteira
Distrbio da referncia: mudana no setpoint
Tipos de Distrbios Exemplos Gerais
Varivel Controlada(nvel)
Varivel Manipulada(vazo da vlvula)
Sensor
Atuador
Controlador
Dist. Alimentao
Dist. de Demanda
SETPOINT(nvel)
Dist. De Referncia
Sada
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A.O.
CLP i (corrente)
Exemplos Gerais
Varivel Controlada(rotao)
Varivel Manipulada(corrente)
Sensor
Atuador
Controlador
Dist. Alimentao
Dist. de Demanda
SETPOINT(nvel)
Dist. De Referncia
Sada
Suprimento
Entra matria-prima, que processada e sai como produtos.
Podem existir processos dentro de outros processos! O produto de
um subprocesso a matria-prima do prximo.
Tipos de Processo Industrial
Processo Industrial
Energia, mo-de-obra, operaes
Matrias-primas(insumos)
Produtos
Processo Contnuo: matrias-primas entram continuamente e o
produto final sempre o mesmo. Usa estratgias de controle fechado.
Ex. indstrias qumicas, siderrgicas, petroleiras etc. A automao fixa
ideal aqui.
Processo em batelada: a indstria produz lotes de diferentes
produtos, mas que so semelhantes entre si. Ex. fbrica de balas, de
refrigerantes etc. Automao programvel a mais adequada para este
tipo de processo.
Tipos de Processo Industrial
Processo discreto: baseado apenas em operaes do tipo
liga/desliga. Usado apenas localmente (em subprocessos), para
operao de certos tipos de motores, pistes e vlvulas. No utiliza
controle, apenas comando.
Processo de manufatura: o processo quase que totalmente baseado
em montagem, j que a matria-prima so componentes pr-fabricados, ou
mesmo fabricados em outros locais. Ex. indstria de automveis e de
eletrnicos. Comum uso de robs.
Tipos de Processo Industrial
