15262097 Apostila Automacao Industrial I

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  • Joo Clio Floriano, tel: 71-8802-7351, e-mail:jcrfloriano@hotmail.com

    FTC - FACULDADE DE TECNOLOGIA E CINCIAS CURSO: ENGENHARIA ELTRICA COM NFASE EM AUTOMAO Professor: Joo Clio Floriano Qual deve ser o papel do engenheiro de Automao na Industria? Formao: Instrumentao; Controle; Gerenciamento de informao; Processos e aplicao. Escopo de atividades: Definir diagramas lgicos de sistemas de controle, fazendo interface com os engenheiros de processo e com os fornecedores de equipamento. Definir a instrumentao necessria ao monitoramento de parmetros de interesse do processo. Dimensionar e especificar elementos primrios (sensores) e elementos finais (vlvulas e posicionadores) de controle. Participar de anlise de segurana e definio do Sistema Instrumentado de Segurana (SIS) e realizar auditoria. Elaborar diagramas de Processo e Instrumentao (P&I); Definir arquitetura de Redes Industriais; Definir diagrama de malhas de controle; Programar as lgicas de controle; Executar a sintonia de malhas de controle; Elaborar estratgias de controle avanado; Definir sistemas SCADAs e IHMs. O que Automao? A palavra Automao um neologismo oriundo da lngua inglesa, inventado pelo marketing da industria de equipamentos na dcada de 60. Entende-se por automao qualquer sistema, apoiado em computadores (microprocessadores), que substitua o trabalho humano e que vise a solues rpidas e econmicas para atingir os complexos objetivos da industria e dos servios. Decorre da necessidade de garantir as especificaes tcnicas de produo visando a qualidade intrnseca do produto, reduzir os custos de produo e maior controle e qualidade das informaes de processo facilitando o planejamento e controle da produo. Podendo implica na implantao de sistemas interligados e assistidos por redes de comunicao ou no. Contextualizando a Automao Industrial dentro da Automao. A Automao Industrial apenas uma das variedades dos sistemas de automao. Essas variedades decorrem dos diferentes graus de complexidade, diferentes meios de realizao fsica e programao. Podemos definir 03 grandes grupos: -Os de menor complexidade implementados com microprocessadores dedicados, pouca memria, programados em assembly e dedicados a equipamentos. -Os de mdia complexidade implementados com controladores programveis isolados ou em rede, programveis com linguagens especficas. -Os de maior complexidade implementados com muitos computadores de vrios tipos e capacidades, programados com linguagens de alto ou altssimo nvel e dedicados a integrar grandes regies. A Automao Industrial e de servios se insere no grupo intermedirio.. A Pirmide de Automao. Visando definir os componentes essenciais da Automao, podemos dividir o empreendimento corporativo em camadas ou nveis, que se sobrepem em funcionalidade, agregando recursos de automao. A essa composio chamamos de Pirmide de Automao, que possui os seguintes 05 nveis: -Nvel 1: o nvel de mquinas, dispositivos e componentes (controladores, sensores, transmissores, atuadores, vlvulas, inversores de frequncia, partidas suaves, rels de proteo, botoeiras, sinaleiras). As tecnologias inerentes a esse nvel buscam solucionar as necessidades bsicas do controle. -Nvel 2: sua caracterstica ter algum tipo de soluo para a supervi so associada ao processo e tambm busca solucionar as necessidades de controle avanado. o nvel onde as informaes necessrias para operar o nvel 1 so concentradas. Envolve a aplicao de tecnologias do tipo: SCADA (Supervision Control And Data Acquisition), IHM (Interface Homem Mquina) e otimizao de processo. -Nvel 3: propicia solues para o controle do processo de produtivo da planta industrial, trata basicamente da manipulao e tratamento da informao da rea industrial da industria. Normalmente constitudo de bancos de dados com informaes dos ndices de qualidade da produo, relatrios e estatsticas de processo, ndice de

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    produtividade, algoritmos de otimizao da operao produtiva e gesto de produo utilizando tecnologias de MES (Manufacturing Execution System) PIMS (Process Information Management System). -Nvel 4: neste nvel extrapolamos os limites da rea industrial e partimos para solucionar as necessidades da automao da informao no contexto coorporativo. Trata de tecnologias voltadas para a programao e planejamento da produo e a cadeia de suprimentos (Logstica), gesto financeira e administrativa e controle de vendas. Agrupamos a tecnologia destinada a esse tipo de soluo sobe a denominao de ERPs (Enterprise Resource Planning). -Nvel 5: responsvel pela administrao dos recursos da empresa em sua totalidade, onde so tomadas as decises estratgicas, chamamos essas solues de EIS (Executive Information Systems).

    Os focos da Automao Industrial: Controle e Informao. A Automao Industrial trata de sistemas dinmicos e seu foco so o Controle e na Informao. O controle de processo e a coleta, tratamento e anlise da informao so atividades corriqueiras dentro da industrial. Quando esses processos no so automatizados, sendo tratados manualmente, elas ficam dependentes da interferncia e deciso humana e so ditos processos manuais. O Controle e a Informao quando tratadas manualmente sofrem o impacto da diferena na perspectiva, idia e interpretao das pessoas responsveis pela operao do processo. Sendo visvel o impacto dessas diferenas tanto na qualidade quanto na produtividade de vrias plantas. Esta inconsistncia um impulsionador crtico dos investimentos em automao pelas companhias, j que a Automao reduz os pontos de deciso humana, que podem ser a fonte de substancial inconsistncia na produo. medida que o papel da automao cresce na operao da planta, o papel do operador na sala de controle muda. Sem automao, os operadores dedicam uma quantidade significativa de tempo em manobras e ajustes de controle. Com automao, o operador primariamente monitora performance e busca por oportunidades de maximizar a performance da planta. Com a eliminao da necessidade frequente de manobras pelo operador, os operadores dedicam-se mais ao entendimento do processo. Como dito pelos especialistas: o entendimento do processo muito mais crtico para operadores, pois conforme eles aprendem mais sobre o processo de produo mais encontram oportunidades de empurrar a planta para seu potencial mximo. Contudo, isso no ir acontecer se os operadores dedicam boa parte de seu tempo a manobras e ajuste ou no tm um forte entendimento dos fundamentos do processo de controle e como eles podem associ-los a produtividade total da planta. Razes para utilizao da Automao Industrial: -Garantia de repetibilidade (preciso e confiabilidade) assegurando a qualidade na produo; -Realizao de tarefas impossveis ou agressivas ao ser humano; -Rapidez de resposta ao atendimento da produo;

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    -Reduo de custos de produo; -Restabelecimento mais rpido do sistema produtivo. Os tipos de industrias e os segmentos industriais. A industria normalmente classificadas em Manufatura ou Processo de acordo com as caractersticas de produo, da mesma forma, so agrupadas em segmentos de acordo com o que produzem. Os principais segmentos industriais so: Petrleo e Gs Qumicos e Petroqumicos, Minerao, Siderurgia, automobilstica, Alimentos e Bebidas, Cimento, Txtil, Papel e Celulose, Couro e vesturio entre outros. Manufatura geralmente uma industria de bens de consumo ou de montagem e pode ser do tipo job-shop ou flow-shop. Processo geralmente uma industria de base, ou de transformao a exemplo de qumicas, petroqumicas, cimenteiras. Est associada transformao fsico-qumica. Sistemas Dinmicos. Entendemos por Sistemas Dinmicos aqueles cujo fenmeno evolui no tempo. So sistemas regidos por equaes diferencias ou de diferenas, em que o tempo a varivel independente. Por analogia, estende-se o termo dinmico a todos os fenmenos trmicos, qumicos, fisiolgicos, ecolgicos, etc, que tambm sejam regidos por equaes do mesmo tipo. Um segundo significado, mais amplo para sistemas dinmicos, tornou-se essencial nas ltimas dcadas, devido aos inmeros e importantssimos sistemas artificiais que no se podem descrever por equaes diferenciais ou de diferenas. So as filas de servio, os computadores, as manufaturas os sistemas de chaveamento manual ou automtico. So estruturas que impe principalmente regras lgicas, de causa e efeito, e seus sinais so nmeros naturais representantes de quantidades de recursos ou entidades. So sistemas acionados por eventos, tambm poderiam ser chamados de logsticos. Os sistemas de maior interesse em Controle so os dinmicos acionados pelo tempo. Em automao so os acionados a evento, especialmente a evento discreto. Um evento por natureza discreto no tempo, mas justifica-se o nome de sistemas a evento discreto para salientar a idia de evento de amplitude pertencentes a um conjunto discreto. Em ingls: Discrete Event Systems DES. O engenheiro de automao precisa, antes de tudo, garantir consequncias bem definidas, seguras em presena de eventos externos, sejam eles raros ou frequentes. Garantidas essas consequncias, analisado o desempenho econmico e de confiabilidade por meio de estatstica e simulaes.

    Controle Dinmico O controle dinmico o uso deliberado de medidas das sadas do sistema a fim de melhorar o seu desempenho operacional, num esquema de realimentao ou feedback em torno do sistema original para o aperfeioamento do processo, seja em velocidade e preciso, seja em custo.

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    Chama-se de realimentao negativa aquela em que, pelo menos numa faixa de frequncia, o erro da sada do processo em relao ao seu valor ideal passa por uma inverso intencional de sinal algbrico antes de ser aplicado entrada de forma a servir para controle. Quando o valor ideal fixo o controle dito regulatrio. Realimenta