Sensores e Sistemas de Controle Automatico

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Automao Industrial

INTRODUO


SISTEMAS MANUAIS

INTRODUO - SENAI -TB

Mquinas Vapor, Elicas e Hidrulicas;Comando feito por Operadores (Maquinismo ou Mecanizao);Ex. Maquinismo (Torneiro Mecnico);

Cadeia de Produo em massa.


SISTEMAS AUTOMATIZADOS

INTRODUO

Evoluo da Eletrnica;Substituio da tomada de deciso;Controles e auto-correes atravs

de sensoriamento e aes similares

a do ser humano.

INTRODUO - SENAI -TB


VANTAGENS

INTRODUO

Repetibilidade (Garante qualidade?);

Flexibilidade;

Aumento da produo;

Valorizao do trabalho do ser humano.


CARACTERIZAO DOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS

INTRODUO


CONTROLE AUTOMTICO X HUMANO

INTRODUO

Maior nmero de aquisies para processamento;

Maior velocidade de processamento e deciso;

Maior confiabilidade.


DESVANTAGEM

INTRODUO

Somente realizam as tarefas para os quais foramProgramados;(Exemplo Sistema de Empacotamento)


AQUISIO DE INFORMAO

SENSORES E TRANSDUTORES

Transformam uma informao fsica em um sinal eletrnico;Praticamente todos os parmetros fsicos podem ser medidos atravs de sensores e transdutores;

Forma pela qual o processo se comunica com o sistema de controle;


Sensor Indutivo


So equipamentos eletrnicos capazes de detectar a aproximao de peas metlicas;


Sensor Indutivo


Com a aproximao de peas metlicas, ocorre uma variao na tenso gerada por um oscilador;

Princpio de Funcionamento:

Um comparador monitora esta tenso e envia um sinal para o transistor caso ocorra variao.


Sensor Indutivo


Aplicaes:


Sensor Capacitivo


Equipamentos eletrnicos capazes de detectar aproximao de materiais orgnicos, plsticos, ps, Iquidos, madeiras, papis, metais, etc.


Sensor Capacitivo


Princpio de Funcionamento:Baseia-se na gerao de um campo eltrico, desenvolvido por um oscilador controlado por capacitor.


Sensor Capacitivo


Tabela de Constantes dieltricas:


Sensor Capacitivo


Exemplo de distncia de deteco (10mm):


Sensor Capacitivo


Aplicaes


Sensores Fotoeltrico


Tambm conhecidos por sensores pticos, manipulam a luz de forma a detectar a presena de objetos.




Baseiam-se na transmisso e recepo de luz infravermelha que pode ser refletida ou interrompida por um objeto a ser detectado.




Principais Tipos:




Aplicaes:


Sensores Ultra-Snicos


Utilizam ondas sonoras de alta freqncia para detectar objetos.




O emisssor envia impulsos ultrasnicos sobre o objeto analisado. As ondas sonoras voltam ao detetor depois de um certo tempo, proporcional a distncia.

Princpio de Funcionamento.




Aplicaes:


Transdutores


0 principio de funcionamento dos transdutores est baseado na variao de um sinal eltrico, gerada devido a variao de um parmetro fsico


Transdutores


Exemplos:Termoresistor(Pt100): Varia sua resistncia de acordo com a temperatura.Termopar:Gera uma tenso eltrica quando submetido a uma temperatura.Tacogerador:Gera uma tenso proporcional a velocidade no qual submetido.Clula de Carga:Varia sua resistncia de acordo com a fora que lhe aplicada .


CONCEITO

ATUADORES

Os atuadores so responsveis pela variao de parmetros do processo a ser controlado. Praticamente todas as aes fsicas realizveis por um operador humano sobre um processo podem ser realizadas (com maior preciso) por um atuador controlado eletronicamente


Principais Atuadores

ATUADORES

Motores eltricos - Controle de movimentos de rotao e deslocamentos;Cilindros Hidrulicos e Pneumticos - Controle de deslocamentos;Eletrovlvulas - Controle de fluxo;Bombas - Controle de fluxo e de nvel;Resistncias eltricas - Controle de aquecimento;Compressores - Controle de refrigerao/climatizao


Introduo

NOES DE CONTROLE DE PROCESSO

0 controle automtico tem representado um papel vital no avano da engenharia e da cincia, alm de sua estrema importncia em sistemas de veculos espaciais, msseis guiados. pilotagem de avies robticos e outros mais. o controle automtico tornou-se uma parte importante e integral dos modernos processos industriais e de fabricao.


Conceitos utilizados em controle


Sistemas: Um sistema uma combinao de componentes que atuam conjuntamente e realizam um certo objetivo.Perturbaes (ou distrbios): Uma perturbao um sinal que tende a afetar adversamente o valor da sada do sistema.Sistemas de controle realimentados: Um sistema que mantm uma relao prescrita entre a sada e alguma entrada de referncia comparando-as e utilizando a diferena como um meio de controle.


Exemplo





Servossistemas: Um servossistema (ou servomecanismo) um sistema de controle realimentado que controla, alguma posio mecnica, velocidade ou acelerao. Portanto, os termos servossistema e sistema de controle de posio (ou de velocidade. ou de acelerao) so sinnimos.




Sistemas de controle em malha fechada: Em um sistema de controle em malha fechada o sinal de erro atuante, que a diferena entre o sinal de entrada e o sinal realimentado (sada). introduzido no controlador de modo a reduzir o erro e trazer a sada do sistema a um valor desejado. 0 termo controle de malha fechada sempre implica o uso de ao de controle realimentado a fim de reduzir o erro do sistema.



Exemplo




Sistemas de controle em malha aberta: Aqueles sistemas em que a sada no tem nenhum efeito sobre a ao de controle so chamados sistemas de controle em malha aberta. Em outras palavras, em um sistema de controle em malha aberta a sada no medida nem realimentada para comparao com a entrada.

Ex: Mquina de Lavar Roupa



Malha Fechada x Malha Aberta

Nos sistemas em malha fechada, o fato de que o uso da realimentao torna a resposta do sistema relativamente insensvel a distrbios externos;Deve ser enfatizado que. para sistemas nos quais as entradas so conhecidas antecipadamente e nas quais no h distrbios. aconselhvel usar controle em malha abertaOs sistemas de controle em malha fechada possuem vantagens somente quando distrbios imprevisveis e/ou variaes imprevisveis nos componentes do sistema esto presentes



Malha Fechada x Malha Aberta

O nmero de componentes usados em um sistema de controle em malha fechada maior do que o de um correspondente sistema de controle em malha aberta

O sistema de controle em malha fechada geralmente de custo e potncia mais altos



Regulador de WATT



Regulador de WATT

O Sistema Controlado o motor e a varivel controlada a velocidade do motor. A diferena entre a velocidade desejada e a velocidade real o sinal de erro. O sinal de controle (a quantidade de combustvel) a ser aplicado ao motor o sinal atuante. A entrada externa para perturbar a varivel controlada a perturbao (distrbio). Uma mudana inesperada na carga uma perturbao.



Controle de Nvel

MALHA ABERTA MALHA FECHADA



Aes Bsicas de Controle

Controladores de duas Posies ou Liga-Desliga (ON-OFF)



Aes Bsicas de Controle

Controladores Proporcionais;

Controladores Proporcional, Integral e Derivativo;

Utilizam o valor de erro e tentam compensar este valor com um valor proporcional ao mesmo;

Ao Integral: A ao integral resumidamente atua no sistema de forma a anular o erro em regime permanente.

Ao Derivativa: A ao derivativa atua no sistema de forma a obter um controlador com alta sensibilidade. Este controle antecipa o erro atuante e inicia uma ao corretiva.


CONTROLADORES LGICOS PROGRAMVEIS

HISTRICOEm 1968 cientes das dificuldades encontradas na poca para se implementar controles lgicos industriais. David Emmett e William Stone da General Motors Corporation solicitaram aos fabricantes de instrumentos de controle que desenvolvessem um novo tipo de controlador lgico que incorporasse as seguintes caractersticas: Ser facilmente programado e reprogramado para permitir que a seqncia de operao por ele executada pudesse ser alterada, mesmo depois de sua instalao;Ser de fcil manuteno, preferencialmente constitudo de mdulos interconectveis;



HISTRICO

Ter condies de operarem ambientes industriais com maior confiabilidade que os painis de rels;

Ser fisicamente menor que os sistemas de rels;

Ter condies de ser interligado a um sistema central de coleta de dados;

Ter um preo competitivo com os sistemas de rels e de estado-slido usados at ento.



HISTRICO

Esse equipamento recebeu o nome de "Controlador Lgico Programvel CLP ou PLC.O primeiro prottipo desenvolvido dentro da General Motors funcionava satisfatoriamente, porm foi utilizado somente dentro da empresaA primeira empresa que o desenvolveu, iniciando sua comercializao foi a MODICON (Indstria Norte- Americana)

Os primeiros Controladores Programveis eram grandes e caros. s se tornando competitivos para aplicaes que eqivalessem a peio menos 150 rels.



PRINCIPAIS FABRICANTES

Klocner MoellerAutos

Atos

Allen Bradley



PRINCIPAIS FABRICANTES

WEGAromat

Siemens



Conceitos Bsicos

Ponto de Entrada: Considera-se cada sinal recebido pelo CLP, a partir de dispositivos ou componentes externos como um ponto de entrada. Ex: Micro-Chaves, Botes, termopares, rels etc.



Conceitos Bsicos

Entradas Digitais: Somente possuem dois estados



Conceitos Bsicos

Entradas Analgicas: Possuem um valor que varia dentro de uma determinada faixa. (0 10V, -10 10V, 0 20mA e 4 a 20mA)



Conceitos Bsicos

Ponto de Sada: Considera-se cada sinal Produzido pelo CLP, para acionar dispositivos ou componentes do sistema de controle constitui um ponto de sada. Ex: Lmpadas, Solenides, Motores.



Conceitos Bsicos

Sadas Digitais: Somente possuem dois estados



Conceitos Bsicos

Sadas Analgicas: Possuem um valor que varia dentro de uma determinada faixa. (0 10V, -10 10V, 0 20mA e 4 a 20mA)



Conceitos Bsicos

Programa: a Lgica existente entre os pontos de entrada e sada e que executa as funes desejadas de acordo com o estado das mesmas.



Conceitos Bsicos

EEPROM: Memria que no perde seu contedo quando desligada a alimentao. Normalmente contm o programa do usurio.

BIT: a unidade para o sistema de numerao binrio. Um bit a unidade bsica de informao e pode assumir 0 ou 1.



Conceitos Bsicos

Byte: Byte uma unidade constituda de 8 bits consecutivos. O estado das entradas de um mdulo digital de 08 pontos pode ser armazenado em um Byte. Word: Uma word constituda de dois Bytes. O Valor das entradas e sadas analgicas podem ser indicados por words. CPU: a unidade inteligente do CLP. Na CPU so tomadas as decises para o controle do processo.



Conceitos Bsicos

Princpio de Funcionamento:

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