Apostila de Instrumentação Noções de Automacao

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Noes Bsicas sobre Automao Industrial SumrioREDES DE COMUNICAO INDUSTRIAIS SISTEMA DE SUPERVISO CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLP OU PLC INTERFACE HOMEM-MQUINA INSTRUMENTAOSENSOR DE CARGA SENSOR DE DESLOCAMENTO

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SISTEMAS DE CONTROLE DEFINIES PRINCPIOS BSICOS DE PROJETO DE SISTEMAS DE CONTROLE ETAPAS DO PROJETO DE UM SISTEMA DE CONTROLE AES DE CONTROLE BSICAS

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EFEITOS DAS AES DE CONTROLE INTEGRAL E DERIVATIVA SOBRE O DESEMPENHO DO SISTEMA 17 CONTROLADOR AUTOMTICO, ATUADOR E SENSOR CONTROLADORES PNEUMTICOS TIPOS DE ATUADORINDUTOR ELETROMAGNTICO CILINDRO HIDRULICO CILINDRO PNEUMTICO CILINDRO ELTRICO

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SISTEMAS PNEUMTICOS X SISTEMAS HIDRULICOS

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REDES DE COMUNICAO INDUSTRIAISOs sistemas de automao e controle tem se apoiado cada vez mais em redes de comunicao industriais, seja pela crescente complexibilidade dos processos industriais, seja pela distribuio geogrfica que se tem acentuado nas novas instalaes industriais. Assim, praticamente no tem sido implementados sistemas que no incluam alguma forma de comunicao de dados, seja local, atravs de redes industriais, seja remota, implementadas em sistemas SCADA - sistema para aquisio, superviso e controle de processos. Embora essa disseminao de aplicao de comunicao seja recente, j de h muito que tem sido desenvolvidos diferentes esquemas de comunicao de dados em ambientes industriais, buscando sempre estruturas que garantam a segurana na transmisso dos dados, bem como a velocidade de comunicao. Um modelo bastante abrangente para os vrios requisitos de comunicao no ambiente industrial o de trs nveis diferentes de requisito: Nvel de informao: caracterizado por grandes volumes de troca de dados com constantes de tempo da ordem de grandeza de segundos (tempo no crtico). Essencialmente de domnio da informtica; Nvel de automao e controle: caracterizado por volumes moderados de dados com constantes de tempo da ordem de grandeza de centenas de milisegundos. Orientado para integrao entre unidades inteligentes, de natureza diversa. Aplicaes de caracterstica contnua, de baixa velocidade e alta segurana. Mensagens complexas, com razovel nvel de informaes de diferentes propsitos; Nvel de dispositivos de campo: caracterizado por volumes menores de dados com constantes de tempo da ordem de grandeza de dezenas de milisegundos (tempos de resposta muito curtos). Orientada a sensores e atuadores, tipicamente de natureza discreta. Aes executadas no nvel dos dispositivos, sem necessidade de interao com nveis superiores;

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Dificilmente uma nica rede de comunicao local poder atender todos os trs nveis, havendo em geral, uma implementao de diferentes redes para atender cada caracterstica especfica. De forma geral, quando se est analisando o desempenho da rede, usual colocar-se como primeira questo, qual a taxa de transmisso de bits, para depois inquirir sobre o protocolo usado, e finalmente, sobre o mecanismo de troca de dados. Entretanto, o impacto sobre o desempenho de uma rede nesse aspecto exatamente oposto a essa considerao: o efeito maior sobre o desempenho dado pelo modelo, seguido pelo protocolo e finalmente pela taxa de transmisso. Concludo-se, no adianta comunicar a altas velocidades, com informaes mal dispostas ou redundantes. A camada de enlace, responsvel pelo mecanismo de entrega de pacotes, tem sido implementada tradicionalmente em redes industrias com a estrutura origem/destino. Essa implementao agrega a cada mensagem enviada o endereo da estao de destino. Observe-se que esta implementao, em determinadas circunstncias, pode ser ineficiente: suponha-se que um mesmo dado deve ser transmitido a vrios ns de uma mesma rede. O dispositivo que est transmitindo este dado dever emitir uma mensagem com ambos endereos origem/destino para cada n que deva receber tal mensagem. Portanto, aumentando o trfego da rede e constituindo um operao repetitiva em conter sempre o endereo do dispositivo a ser enviado tal mensagem. Alm disso, caso haja necessidade de

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sincronizar vrios dispositivos pertencentes a uma mesma rede, havendo alguma dificuldade em fazer tal sincronismo, uma vez que ao ser necessrio mandar mensagens consecutivas a todos os dispositivos a serem sincronizados, ocorre um deslocamento desse instante de sincronismo. Redes industriais mais recentes usam um modelo diferente para implementar a camada de enlace, chamado produtor/consumidor. Esta implementao est baseada no conceito de que alguns dispositivos so produtores de informaes e outros so consumidores dessas. Nessa implementao, quando um produtor disponibiliza sua informao, esta colocada na rede disponvel para todos os dispositivos que sejam seus consumidores ao mesmo tempo, reduzindo o nmero de mensagens a serem emitidas, bem como reduzindo o prprio comprimento da mensagem, uma vez que no ser necessrio incluir ambos endereos de remetente e destinatrio, sendo necessrio to somente identificar a informao a ser transmitida. Logo, o modelo produtor/consumidor, empregado nas redes de mercado mais recentes como Foundation Fieldbus, WorldFIP, ControlNet e DeviceNet, apresentam um modelo de rede eficiente, quanto a maximizao de troca de dados, alm de se ter um aumento da flexibilidade da rede.

SISTEMA DE SUPERVISOO software de superviso, localizado no nvel de controle do processo das redes de comunicao, o responsvel pela aquisio de dados diretamente dos controladores lgico programveis - CLP para o computador, pela sua organizao, utilizao e gerenciamento dos dados. Poder ser configurado para taxas de varredura diferentes entre CLP's e inclusive, entre pontos de um mesmo CLP. Os dados adquiridos devem ser condicionados e convertidos em unidades de engenharia adequadas, em formato simples ou de ponto flutuante, armazenando-os em um banco de dados operacional. A configurao individual de cada ponto supervisionado ou controlado, permite ao usurio definir limites para alarmes, condies e textos para cada estado diferente de um ponto, valores para converso em unidade de engenharia, etc.. O software deve permitir que estratgias de controle possam ser desenvolvidas utilizandose de funes avanadas, atravs de mdulos dedicados para implementao de funes matemticas e booleanas, por exemplo. Atravs destes mdulos, poder ser feito no software aplicativo de superviso, o controle das funes do processo. Os dados adquiridos podem ser manipulados de modo a gerar valores para parmetros de controle como "set-point's". Os dados so armazenados em arquivos de dados padronizados. Estes arquivos podero ser acessados por programas de usurios para realizao de clculos, alterao de parmetros e dos seus prprios valores. O software supervisrio visto como o conjunto de programas gerado e configurado no software bsico de superviso, implementando as estratgias de controle e superviso, as telas grficas de interfaceamento homem-mquina, a aquisio e tratamento de dados do processo, a gerncia de relatrios e alarmes. Este software deve ter entrada de dados manual, atravs de teclado. Os dados sero requisitados atravs de telas com campos prformatados que o operador dever preencher. Estes dados devero ser auto-explicativos e possurem limites para as faixas vlidas. A entrada dos dados deve ser realizada por telas individuais, seqencialmente, com seleo automtica da prxima entrada. Aps todos os

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dados de um grupo ser inserido, esses podero ser alterados ou adicionados pelo operador, que ser o responsvel pela validao das alteraes. A estratgia de superviso e controle desenvolvida com o software bsico de superviso que cria um banco de dados operacional com todos os dados de configurao do sistema. Os dados podem ser referentes a configurao da prpria estratgia ou referentes aos pontos supervisionados (ou controlados). Em ambos os casos, o mtodo e recursos utilizados para entrada de dados deve ser composta por ferramentas do tipo "Windows", com menus dirigidos, preenchimento de campos pr-formatados e mltiplas janelas. Os dados da estratgia so gerais, afetando todo o banco, como por exemplo, a configurao de impressoras, os tipos de equipamentos conectados, as senhas, etc.. Os dados referentes aos pontos so individuais e abrangem os "TAG" (variveis de entrada/sada - I/O - ou internas), as descries, os limites de alarme, a taxa de varredura, etc.. Alteraes podem ser realizadas com o sistema "on-line" (ligado ou quente). Aps a estratgia configurada, o software bsico deve executar, gerenciar e armazenar o resultado de clculos e operaes realizadas, o estado dos pontos e todas as informaes necessrias neste banco de dados. O conjunto de telas do software de superviso deve permitir os operadores, controlar e supervisionar completamente toda a planta. As telas devero ser organizadas em estrutura hierrquica do tipo rvore, permitindo um acesso seqencial e rpido. A seguir, descrito as principais telas que o aplicativo deve conter: Telas de viso geral: so telas que apresentaro ao operador uma viso global de um processo, sob visualizao imediata na operao da planta. Nestas telas so apresentados os dados mais significantes operao e objetos que representam o processo. Os objetivos devem ser dotados de caractersticas dinmicas, representando o estado de grupos de equipamentos e reas do processos apresentado. Os dados devem procurar resumir de forma significativa os principais parmetros a serem controlados (ou monitorados) do processo especfico; Telas de grupo: so telas representativas de cada processo ou unidade, apresentando objetos e dados de uma determinada rea de modo a relacionar funes estanques dos processos. Os objetos devem ser dotados de caractersticas dinmicas representado o estado e/ou condio dos equipamentos da rea apresentada. Os dados apresentados devem representar valores quantitativos dos parmetros supervisionados (ou controlados). As telas de grupo tambm possibilita ao operador, acionar os equipamentos da re