ATPS Controle Automacao Processo - Parte 1

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FACULDADE ANHANGUERA DE MATO

ATIVIDADES PRTICASSUPERVISIONADAS

Controle Automao Processo8 serie

Trabalho acadmico apresentado como exigncia da disciplina Controle Automao Processo, do curso de Engenharia Mecnica, da Faculdade Anhanguera de Mato. Prof. Jose Claudio Pinto de Azevedo

Ricardo Lucio DonadonFlavio Shin Iti TsumotoMarcelo Marcussi MiquelinLucas da Silva RatuchinskiFrancs Douglas Proettirldonadon@gmail.comflavio@quinelatofreios.com.brmmmiquelin@ig.com.brlucas_rato_10@hotmail.comfrances_proetti@hotmail.comR.A. 1008778215R.A. 1008780343R.A. 1072131299R.A. 1023767487R.A. 1009758878

MATO SPDESAFIO Neste desafio voc aplicar conhecimentos desenvolvidos durante as aulas de Automao e Controle de Processos. Assim, o reservatrio de gua B deve permanecer cheio, permitindo a vazo contnua pela vlvula V1 quando necessrio. medida que o nvel do reservatrio B tende a diminuir, o motor deve acionar a bomba, captando gua a partir do reservatrio A. Ao iniciar o processo de uso da gua do reservatrio B, a vlvula V2 deve estar aberta, permitindo a captao de gua pela bomba. Para fins didticos, ao mesmo tempo em que evitamos o desperdcio valioso de gua, a vazo do reservatrio B ser depositada no reservatrio A. Esse processo abre a possibilidade, de executarmos quantos testes forem necessrios para o sistema proposto, com o mesmo volume de gua. O sistema no deve acionar o motor/bomba, caso no haja gua presente no reservatrio A, ou mesmo se o fluxo de gua estiver interrompido, significando vlvula V2 fechada. Um indicador luminoso, ou audvel deve alarmar tal condio. Um prottipo dever ser construdo e apresentado para o professor, junto com os relatrios que sero solicitados em cada etapa. Figura 1. No final do projeto os alunos tero aplicado tpicos, estudados na sala de aula, consolidando os conhecimentos adquiridos. Aperfeioar tcnicas para gesto e desenvolvimento de projetos, ensaios em laboratrio, simulao, observao e comparao entre dados reais, tericos e simulados, bem como, a elaborao de relatrios sobre cada etapa vencida, permitem uma consistente oportunidade, para a equipe desenvolver habilidades e competncias, constantemente cobradas dos profissionais da rea de Engenharia. Objetivo do desafio Um prottipo funcional que atenda as premissas do projeto para apresentao ao professor e convidados. ETAPA 1

Aula-tema: Medio de Vazo e noes de metrologia. Controle e Sintonia de Controladores PID. Esta atividade importante para que toda a equipe entenda quais conhecimentos so necessrios para o projeto. Entender o processo a ser controlado, como medir grandezas fsicas, enviando essas informaes para o mundo digital; processar informaes, para finalmente, atuar no processo, mostrar quantos conhecimentos vitais devero ser estudados, para o sucesso desta atividade prtica. Para realiz-la, devem ser seguidos os passos descritos. PASSOS Passo 1 Pesquisar sobre os temas abaixo: 1 Instrumentos para controle de processos; R: Elemento primrio ou sensor Parte de uma malha ou de um instrumento que primeiro sente o valor a varivel de processo.

IndicadorDispositivo que apenas indica o valor de uma determinada varivel de processo, sem interferir no processo.

TransmissorDispositivo que sente uma varivel de processo por meio de um elemento primrio e que produz uma sada cujo valor geralmente proporcional ao valor da varivel de processo. O elemento primrio pode ser ou no parte integrante do transmissor.

ControladorDispositivo que por finalidade manter em um valor pr-determinado uma varivel de processo.

RegistradorDispositivo destinado ao armazenamento de valores (dados) de uma determinada varivel de controle. Esta funo anteriormente era realizada por meio do traado de grficos sobre o papel de forma contnua. Atualmente o armazenamento de tais informaes feito de modo digital.

ConversorDispositivo que emite um sinal de sada padronizado modificado em relao natureza do correspondente sinal de entrada.

2 Medio de vazo e noes de metrologia; R: A medio de vazo inclui no seu sentido mais amplo, a determinao da quantidade de lquidos, gases e slidos que passa por um determinado local na unidade de tempo; podem tambm ser includos os instrumentos que indicam a quantidade total movimentada, num intervalo de tempo.A quantidade total movimentada pode ser medida em unidades de volume (litros, mm3, cm3, m3, gales, ps cbicos) ou em unidades de massa (g, Kg, toneladas, libras). A vazo instantnea dada por uma das unidades acima, dividida por uma unidade de tempo (litros/min, m3/hora, gales/min). No caso de gases e vapores, a vazo instantnea pode ser expressa, em Kg/h ou em m3/h. Quando se mede a vazo em unidades de volume, devem ser especificadas as "condies base" consideradas. Assim no caso de lquidos, importante indicar que a vazo se considera "nas condies de operao", ou a 0 C, 20 C, ou a outra temperatura qualquer. Na medio de gases, comum indicar a vazo em Nm3/h.

3 Dinmica dos processos e os modelos representativos; R: Basicamente a automao de um processo produtivo visa a sua otimizao, obtendo produtos com um custo unitrio reduzido em um tempo menor e com uma maior uniformidade. Isto conseguido indiretamente quando alcanados os seguintes objetivos: Aumentar e controlar a qualidade do produto; Incrementar a produtividade; Aumentar a confiabilidade do processo; Disponibilizar dos dados referente so processo para anlise; Aumento da segurana em relao s pessoas e ao ambiente.

4 O controle PID; R: O controlador PID combina as vantagens do controlador PI e PD. A ao integral est diretamente ligada preciso do sistema sendo responsvel pelo erro nulo em regime permanente. O efeito desestabilizador do controlador PI contrabalanceado pela ao derivativa que tende a aumentar a estabilidade relativa do sistema ao mesmo tempo em que torna a resposta do sistema mais rpida devido ao seu efeito antecipatrio.

5 Sintonia de controle PID; R: A ideia principal utilizar um mtodo baseado em sistemas adaptativos por modelo de referncia para estimar os parmetros do controlador PID. Para avaliar este mtodo ser utilizado o controle de atitude de veculos lanadores. A inteno buscar um melhor desempenho do que obtido com os mtodos convencionais j utilizados: mtodos analtico e linear quadrtico. O veculo lanador considerado um corpo rgido de terceira ordem. Como o modelo de referncia do sistema especificado de acordo com os requisitos de projeto que so considerados como um sistema de segunda ordem e o sistema em malha fechada do controle de atitude PID do veculo lanador de quarta ordem com dois zeros, no h "matching" entre o modelo de referncia e o sistema de controle.

Passo 2 Efetuar uma pesquisa buscando mais conhecimento sobre os seguintes temas: 1. CLPs,R: UmControlador Lgico Programvelou Controlador Programvel, conhecido tambm por suas siglasCLPouCPe pela sigla de expresso inglesaPLC(Programmable logic controller), um computador especializado, baseado em ummicroprocessadorque desempenha funes de controle atravs de softwares desenvolvidos pelo usurio (cada CLP tem seu prprio software)- controlede diversos tipos e nveis de complexidade. Geralmente as famlias de Controladores Lgicos Programveis so definidas pela capacidade de processamento de um determinado nmero de pontos de Entradas e/ou Sadas (E/S).

2. Linguagem de Programao Ladder,R: Alinguagem ladder,diagrama ladderoudiagrama de escada um auxlio grfico para programaoControladores Lgicos Programveis(CLPs) no qual asfuneslgicasso representadas atravs de contatos e bobinas, de modo anlogo a um esquema eltrico com os contatos dostransdutorese atuadores. A linguagem ladder est entre as cinco linguagens de programao de CLPs definidas pelaIEC 1131-3: FBD (Function block diagram), LD (Ladder diagram), ST (Structured text), IL (Instruction list) e SFC (Sequential function chart). O nome (ladder, escada emingls) provem do fato que a disposio dos contatos e bobinas realizada, de maneira geral, na horizontal, que lembra o formato de uma escada.

3. Sensores,R: Umsensor umdispositivoque responde a um estmulo fsico/qumico de maneira especfica e mensurvel analogicamente.O desenho inteligente do sensor, com bordas arredondadas e uma ampla zona activa de imagem maximiza tanto o conforto do paciente como a qualidade de impacto. Alguns sensores respondem comsinal eltricoa um estmulo positivo, isto , convertem a energia recebida em um sinal eltrico. Nesse caso, podem ser chamados detransdutores. O transdutor converte um tipo deenergiaem outro. geralmente composto por umelemento sensor, normalmente pizoeletrico, e uma parte que converte a energia proveniente dele em sinal eltrico. O conjunto formado por um transdutor tensmetro, um condicionador de sinal (amplificador) e umindicador chamado de sistema de medio em malha fechada.Quando o sinal disponibilizado no por um indicador, mas na forma de corrente ou tenso j condicionado - (4 a 20) mA, (0 a 10) V ou (0 a 5) V, geralmente - o dispositivo chamado detransmissoroutransdutor.Entre outras aplicaes, os sensores so largamente usados namedicina, indstria erobtica.

4. Conversores A/D e D/A,R: Os conversores A/D e D/A so usados como interface entre os circuitos analgico e digital. Sero apresentadas, nesse mini-curso, as tcnicas de converso A/D e D/A. As arquiteturas dos conversores D/A abordadas sero: com resistor ponderado, com rede R-2R e com PWM. As arquiteturas de conversores D/A sero divididas em dois grupos: frequncia de Nyquist (paralelo, aproximao sucessiva, rampa dupla e incremental) e sobre-amostrados (delta sigma). Sero mostradas as caractersticas de conversores A/D e D/A e feitas comparaes dos diversos conversores com relao a estas caractersticas. Abordagens de implementao desses con