Automacao e Instrumentação Industrial

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Automao e Instrumentao Industrial

Oswaldo Fernandes JuniorSetembro/2004

Curso de Instrumentao Industrial

PG. 01 DE 0115

ndice

Captulo 01 Introduo Captulo 02 Histrico Captulo 03 Fundamentos bsicos Captulo 04 Simbologias Captulo 05 Sensores de posicionamento Captulo 06 Varivel temperatura Captulo 07 Varivel presso Captulo 08 Varivel nvel Captulo 09 Varivel vazo Captulo 10 Varivel Peso/Carga Captulo 11 Variveis analticas Captulo 12 Atuadores Eletromagnticos Captulo 13 Vlvulas de controle Captulo 14 Posicionadores Captulo 15 Sistemas de Controle Captulo 16 Aes de controle Captulo 17 Modelos de malhas de controles Captulo 18 Controlador Lgico Programvel Captulo 19 Interface Homem Mquina Captulo 20 Sistema de Superviso Captulo 21 Redes Industriais Captulo 22 Sistema de comunicao Fieldbus Captulo 23 Sistema de comunicao Profibus Captulo 24 Tabela de protocolos de comunicao

Captulo 01 - IntroduoCurso de Instrumentao Industrial PG. 02 DE 0115

O segmento denominado AUTOMAO E INSTRUMENTAO por demais heterogneo em termos dos produtos nele englobados e que, muitas vezes se complementam. Por razes de um melhor entendimento deste segmento, cabe dividi-lo: - Instrumentao; - Automao de Processos Industriais e No Industriais ( Controle de Processos); - Automao da Manufatura. A seguir, daremos uma idia da abrangncia de cada uma destas reas: Instrumentao: Instrumentao a cincia da adaptao de dispositivos e tcnicas de medio, de indicao, de ajuste e controle nos equipamentos e processos de fabricao . A instrumentao e os sistemas de controle visam a otimizao na eficincia dos processos de fabricao e a obteno de um produto de melhor qualidade a um custo mais baixo e em menor tempo. A instrumentao indispensvel para: 1. Incrementar e controlar a qualidade do produto; 2. Aumentar a produo e o rendimento; 3. Fornecer dados a respeito da matria-prima, a quantidade produzida e dados relativos a economia dos processos; 4. A execuo de funes de inspeo e ensaios, com maior rapidez e confiabilidade; 5. Simplificar projetos de pesquisa, desenvolvimento e sistemas de obteno de dados complexos e ; 6. Fornecer sistemas de segurana para os operrios, as fbricas e os processos. Esta rea pode ser dividida em grandes subgrupos; - Instrumentos de teste e medio - abrangem a gerao e a medio de grandezas eletrnicas; - Instrumentos para controle de processos - abrangem os instrumentos para painel e campo, teis na medida e no controle de grandezas fsicas nos processos da Indstria de transformao; - Instrumentos para anlises fsicas, qumicas e ensaios mecnicos - ( Analtica ) abrangem os instrumentos utilizados em laboratrios de pesquisas e controle de qualidade , - Instrumentos de aplicao odonto-mdico-hospitalar. Automao de Processo Industrial e No Industrial ( Controle de Processo ): A Automao de Processos subdivide-se em dois setores: - Processos Industriais: * Siderrgica; * Qumica e petroqumica; * Gerao de energia, etc. - Processos no Industriais: * Sistemas de transporte; * Distribuio de energia; * Sistemas de servios urbanos, etc. Automao da Manufatura: Este segmento, evidenciam-se as seguintes sub-reas: - Comando numrico por computador; - Projetos assistidos por computador ( CAD-CAM); - Robtica.

Captulo 02 - HistricoCurso de Instrumentao Industrial PG. 03 DE 0115

Como sabemos, os instrumentos de hoje utilizados so frutos de pesquisas e desenvolvimento de longas datas. A ttulo de curiosidade, vamos analisar um instrumento utilizado na China Antiga ( Sculo XII D.C.). Trata-se de um regulador de canudo de palha para, beber. O relato histrico o seguinte: Eles bebem o vinho atravs de um tubo de bambu de dois ou mais ps de comprimento, em cujo interior h um obturador mvel, parecido com um peixinho feito de prata. Conviva e anfitrio compartilham o mesmo tubo. Se a bia em formato de peixe se aproxima do furo, o vinho no vir. Assim, se algum sugar muito lento ou muito rpido, os furos fechar-se-o e no se poder beber. Em outras palavras, o dispositivo tem a funo de manter uma vazo de vinho pelos participantes de uma bebedeira. Aps esse perodo, outros inventos foram surgindo, at chegarmos na Revoluo Industrial. Foi apenas mediante uma passagem pelo campo da mquina a vapor que, no fins do sculo XIX, o concito alcanou a conscincia do mundo da engenharia. A mquina de BOULTON-WATT, admirada como sensao, rapidamente disseminou-se pela Europa. Nela a ateno focalizou-se no Governador Centrfugo com seus volantes giratrios, a demonstrar impressionante, a ao da realimentao. Por meio de elementos mecnicos adequados, este movimento transmitido para a vlvula de admisso de modo que, ao estrangular o fluxo de vapor, a velocidade reduzida. Como nosso o estudo da Instrumentao, vamos dar um salto histrico para o sculo XX, na dcada de 40, onde a Instrumentao Pneumtica teve seu grande desenvolvimento, surgindo pela primeira vez a filosofia dos sistemas de transmisso e sala de controle centralizado. J na dcada de 50, sugiram os primeiros sinais da Instrumentao Eletrnica, paralelamente a processos e sistemas de controle cada dia mais complexos. Durante a dcada de 60, surgem os primeiros sistemas de controle automtico por computador, no meio a uma tecnologia de circuitos integrados.Instrum entao

Controle de processos industriais

Equipam entos de processos industriais

At 1950 m anual

Autom tico

Variveis fsicas

Instrum entos

Eletrnicos Digital

Pneum ticos

Analgico

Revoluo industrial - Sc. XVIII - Artesanato. Todas as fases da produo eram feitas pela mesma pessoa. - Manufatura. Especializao do trabalho. - Maquinofatura. Transformao da matria-prima pelas mquinas em substituio as ferramentas usadas pelo homem.. Estamos na era da automao.

Curso de Instrumentao Industrial

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A primeira revoluo industrial, no fim do sculo passado, foi caracterizada pela substituio do trabalho muscular do homem por mquinas motrizes, ou seja, a mecanizao. A automao a introduo da mecanizao no s desses trabalhos, mas tambm dos trabalhos mentais. Na automao, o dispositivo automtico observa sempre o resultado do seu trabalho e d essa informao ao dispositivo principal ( essa ao reflexiva chama-se realimentao ou feedback). Este ltimo compara a informao com um objetivo desejado, e, se existir diferena entre os dois, atua no sentido de diminu-la para o mnimo valor possvel. Pode-se dizer, portanto, que a noo fundamental da automao radicada no feedback. Automao Conceito: um conjunto de tcnicas atravs das quais se constrem sistemas ativos capazes de atuar com uma eficincia tima pelo uso de informaes recebidas do meio sobre o qual atuam, com base nas informaes o sistema calcula a ao corretiva mais apropriada. Um sistema de automao comporta-se exatamente como um operador humano o qual, utilizando as informaes sensorias, pensa e executa a ao mais apropriada. As grandes funes da automao podem se resumir como se v na tabela abaixo: As analogias com as funes de um operador humano podem esquematizar-se assim: Sistema de Automao Informao ou comunicao Computao Controle Operador Humano Impresso sensorial Raciocnio Ao

No campo industrial e, em particular, nas indstrias petroqumicas, o operrio, operador de processo, tinha por funo, vigiar leituras de um grande nmero de instrumentos de medida. As presses, as temperaturas, as vazes, os nveis, as composies qumicas, deveriam ser conhecidas a todos os instantes pelo operador, o qual deveria detectar, de entre essa grande massa de dados, as variveis que se desviavam de certos valores prefixados e atuar sobre o complexo fabril de modo a reconduzi-lo a um funcionamento mais estvel ou mais econmico. Porm as limitaes intrnsecas do homem oferecem a este processo de integrao uma lentido incompatvel com as grandes produes das unidades fabris modernas. A ateno a dois fatores simultneos praticamente impossvel. Um esforo no sentido de uma maior rapidez acarreta um aumento dos erros e falsas manobras. Nas ltimas dcadas, as tcnicas do controle automtico permitiram liberar os operadores fabris de funes enfadonhas e que exigiam grande esforo nervoso permitindo, simultaneamente, que essas funes fossem cumpridas com maior preciso, rapidez e segurana. O controle automtico verdadeiramente a primeira fase da automao. Trata-se porem de uma automao no integrada e ao nvel de subsistemas fabris relativamente simples. Ao passo que primitivamente era o operrio quem, guiando-se, pr exemplo, pela leitura de um manmetro, tentava regular uma presso, abrindo ou fechando vlvulas, agora uma cadeia de controle ( ou malha de controle ) que faz a mesma coisa com muitas vantagens. Encontraram-se numa cadeia de controle, as funes bsicas de medida, computao e controle que j referimos serem caractersticas da automao. O clculo da ao de controle est a cargo de pequenos computadores pneumticos e eletrnicos: Os controladores. Isto no quer dizer, diga-se de passagem, que o homem se torna intil. Pelo contrrio, como supervisor do autmato e sem estar agora sujeito enorme tenso nervosa e muscular de mltiplas tarefas, isto , liberto dos meios, o piloto humano tem sempre a possibilidade de alterar as ordens dadas ao sistema e poda dedicar-se aos verdadeiros fins a atingir: A investigao, a procura de novos aspectos do real, a superviso geral.

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Captulo 03 Fundamentos bsicosINSTRUMENTAO INDUSTRIAL FUNES DE INSTRUMENTOS atravs da instrumentao, principalmente, que um operador faz o acompanhamento do processo. Definies: Instrumento: equipamento industrial responsvel em controlar, medir, registrar ou indicar as variveis de um processo produtivo. Controle: verificao de uma varivel para possveis correes fazendo com que a mesma permanea dentro de uma tolerncia de trabalho pr-determinada. Medir: determinar ou verifica