Apostila Automacao e Controle - 10

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Universidade do Sul de Santa Catarina UNISUL Curso: Tecnlogo em Eletroeletrnica Disciplina: Instrumentao Industrial Semestre curricular: 2004/A Professor: Edcarlo da Conceio

Apostila de Automao e Controle

Tubaro, fevereiro de 2004.

Automao e Controle_____________________________________________________ 1 - INTRODUO DA AUTOMAO Voc j reparou que a automao faz parte do dia-a-dia do homem moderno? Pela manh, o rdio-relgio automaticamente dispara o alarme para acord-lo e comea a dar as notcias do dia. Nessa mesma hora, algum esquenta o po para o caf da manh numa torradeira eltrica, ajustando o tempo de aquecimento. Na sala, uma criana liga o videocassete, que havia sido programado para gravar seu programa infantil predileto da semana anterior. Quando a casa esquenta pela incidncia dos raios solares, o ar condicionado insufla mais ar frio, mantendo a temperatura agradvel. Esses simples fatos evidenciam como a automao faz parte da vida cotidiana.

1.1 - CONCEITO Automao um sistema de equipamentos eletrnicos e/ou mecnicos que Controlam seu prprio funcionamento, quase sem a interveno do homem. Automao diferente de mecanizao. A mecanizao consiste simplesmente no uso de mquinas para realizar um trabalho, substituindo assim o esforo fsico do homem. J a automao possibilita fazer um trabalho por meio de mquinas controladas automaticamente, capazes de se regularem sozinhas.

1.2 - DESENVOLVIMENTO DA AUTOMAO As primeiras iniciativas do homem para mecanizar atividades manuais ocorreram na pr-histria. Invenes como a roda, o moinho movido por vento ou fora animal e as rodas dgua demonstram a criatividade do homem para poupar esforo. Porm, a automao s ganhou destaque na sociedade quando o sistema de produo agrrio e artesanal transformou-se em industrial, a partir da segunda

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Automao e Controle_____________________________________________________ metade do sculo XVIII, inicialmente na Inglaterra. Os sistemas inteiramente automticos surgiram no incio do sculo XX. Entretanto, bem antes disso foram inventados dispositivos simples e semi-automticos.

1.3 - COMPONENTES DA AUTOMAO A maioria dos sistemas modernos de automao, como os utilizados nas indstrias automobilstica e petroqumica e nos supermercados, extremamente complexa e requer muitos ciclos de realimentao. Cada sistema de automao compe-se de cinco elementos: acionamento: prov o sistema de energia para atingir determinado objetivo. o caso dos motores eltricos, pistes hidrulicos etc.; sensoriamento: mede o desempenho do sistema de automao ou uma propriedade particular de algum de seus componentes. Exemplos: termopares para medio de temperatura e encoders para medio de velocidade; controle: utiliza a informao dos sensores para regular o acionamento. Por exemplo, para manter o nvel de gua num reservatrio, usamos um controlador de fluxo que abre ou fecha uma vlvula, de acordo com o consumo. Mesmo um rob requer um controlador, para acionar o motor eltrico que o movimenta; comparador ou elemento de deciso: compara os valores medidos com valores preestabelecidos e toma a deciso de quando atuar no sistema. Como exemplos, podemos citar os termostatos e os programas de computadores; programas: contm informaes de processo e permitem controlar as interaes entre os diversos componentes.

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1.4 - CLASSIFICAO A automao pode ser classificada de acordo com suas diversas reas de aplicao. Por exemplo: automaes bancrias, comerciais, industriais, agrcolas, de comunicaes, transportes. A automao industrial pode ser desdobrada em automao de planejamento, de projeto, de produo. Essa automao pode ser classificada tambm quanto ao grau de flexibilidade. A flexibilidade de um sistema de automao depende do tipo e da quantidade do produto desejado. Isto significa que quanto mais variados forem os produtos e menor a sua quantidade, mais flexvel ser o sistema de automao. O quadro a seguir apresenta uma classificao de tipos de processo e de produo e respectivos sistemas de produo.

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Automao e Controle_____________________________________________________ 1.5 - APLICAES DA AUTOMAO Para fixar os conceitos at aqui explicados, damos a seguir o exemplo de um sistema automtico de controle de fluxo de pessoas em academias de ginstica. Este sistema tem um leitor ptico laser e um computador digital de alto desempenho. Quando um associado quer utilizar a academia, passa um carto pessoal, com um cdigo de barras, pelo leitor ptico (elemento sensor). O dado de entrada convertido em sinais eltricos e enviado ao computador. O cliente identificado (programa). Caso sua situao esteja em ordem (pagamento de mensalidades, exame mdico etc.), o computador envia um sinal para liberao da catraca (elemento de acionamento) e em seguida registra a ocorrncia num banco de dados, para consultas posteriores. 1.5.1 - OUTRAS APLICAES O desenvolvimento de elementos sensores cada vez mais poderosos e o baixo custo do hardware computacional vm possibilitando aplicar a automao numa vasta gama de equipamentos e sistemas. Por exemplo: 1.6 - PRODUTOS DE CONSUMO Eletroeletrnicos, como videocassetes, televisores e microcomputadores. Carros com sistemas de injeo microprocessada, que aumentam o desempenho e reduzem o consumo de combustvel. Indstrias mecnicas Robs controlados por computador. CAD/CAM, que integra ambientes de projeto e manufatura. CNC. Bancos Caixas automticos.

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Automao e Controle_____________________________________________________ Comunicaes Chaveamento de chamadas telefnicas. Comunicaes via satlite. Telefonia celular. Correios. Transportes Controle de trfego de veculos. Sistemas de radar. Pilotos automticos. Sistemas automticos de segurana. Medicina Diagnstico e exames. 1.7 - O IMPACTO DA AUTOMAO NA SOCIEDADE O processo de automao em diversos setores da atividade humana trouxe uma srie de benefcios sociedade. A automao geralmente reduz custos e aumenta a produtividade do trabalho. Este aumento possibilita mais tempo livre e melhor salrio para a maioria dos trabalhadores. Alm disso, a automao pode livrar os trabalhadores de atividades montonas, repetitivas ou mesmo perigosas. O esquadro antibomba da polcia americana, por exemplo, dispe de robs para detectar e desarmar bombas e reduzir riscos de acidentes com exploses inesperadas. Apesar dos benefcios, o aumento da automao vem causando tambm srios problemas para os trabalhadores: aumento do nvel de desemprego, principalmente nas reas em que atuam profissionais de baixo nvel de qualificao; a experincia de um trabalhador se torna rapidamente obsoleta; muitos empregos que eram importantes esto se extinguindo: o que vem ocorrendo com as telefonistas, perfeitamente substituvel por centrais de telefonia automticas;

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Automao e Controle_____________________________________________________ aumento das ausncias no trabalho, falta de coleguismo, alcoolismo ou consumo de drogas, que alteram o comportamento dos indivduos no ambiente de trabalho. De certa forma, esse processo de alienao deriva do sentimento de submisso do trabalhador mquina, da falta de desafios. Esses problemas, no entanto, podem ser solucionados com programas contnuos de aprendizagem e reciclagem de trabalhadores para novas funes. Alm disso, as indstrias de computadores, mquinas automatizadas e servios vm criando um nmero de empregos igual ou superior queles que foram eliminados no setor produtivo. 1.8 - NOES DE CONTROLE DE PROCESSO Introduo O 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. Ele tambm essencial em operaes industriais tais como controle de posio, velocidade, presso, temperatura, umidade, viscosidade e fluxo em processos industriais. 1.8.1 - 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 afetaradversamente o valor da sada do sistema.

Sistemas de controle realimentados: Um sistema que mantm uma relaoprescrita entre a sada e alguma entrada de referncia comparando-as e utilizando a diferena como um meio de controle.

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Automao e Controle_____________________________________________________ Exemplo:

Conceitos utilizados em controle

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 malhafechada, 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. O termo controle de malha fechada sempre implica o uso de ao de controle realimentado a fim de reduzir o erro do sistema. Exemplo

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