Controle e Automacao Industrial

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CONTROLE INDUSTRIAL

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  • Controle e Automao

    Industrial

  • ndice Sistemas de Controle ............................................................................................................. 03 Teoria de Erros ..................................................................................................................... 03 Sistemas de Controle Industrial .............................................................................................. 04 Malha Aberta e Malha Fechada .............................................................................................. 04 Transitrios e Indicadores de Performance.............................................................................. 06 Tipos de Controladores ......................................................................................................... 07 Implementaes de Blocos PID ............................................................................................. 14 Controle Analgico ............................................................................................................... 14 Controle Digital .................................................................................................................... 19 Dispositivos de Entrada ......................................................................................................... 21 Tcnicas de Blindagem ......................................................................................................... 25 Transdutores ......................................................................................................................... 26

    Temperatura ............................................................................................................. 26 Fotoeltrico .............................................................................................................. 35 Posio ..................................................................................................................... 37

    Encoder ........................................................................................................ 37 Rgua tica .................................................................................................. 42 Resolver ....................................................................................................... 43 LVDT ........................................................................................................... 44 Capacitivo ..................................................................................................... 46 Indutivo ........................................................................................................ 47 Hall .............................................................................................................. 49

    Tenso Mecnica (StrainGauge) ................................................................................. 50 Piezoltrico ............................................................................................................... 55 Velocidade ............................................................................................................... 55 Presso ..................................................................................................................... 56 Pirmetria tica ........................................................................................................ 56

    Sensores ............................................................................................................................... 67 Nvel ........................................................................................................................ 68 Presso ..................................................................................................................... 68 Indutivo .................................................................................................................... 69 Capacitivo ................................................................................................................ 72 Ultrasnico ............................................................................................................... 73 Fotoeltrico .............................................................................................................. 74

    Atuadores ............................................................................................................................. 77 Eletrovlvulas e Cilindros ................................ .. ....................................................... 77 Servomotores ............................................................................................................ 77 Motores de Passo ...................................................................................................... 81

    Acionamentos Eltricos ......................................................................................................... 87 CLP ..................................................................................................................................... 90

    Princpios de Funcionamento ..................................................................................... 90 Mdulos Bsicos ....................................................................................................... 94 Programao Bsica .................................................................................................. 99

    IHM ..................................................................................................................................... 112 CNC .................................................................................................................................... 117 Interfaces Seriais .................................................................................................................. 123 Redes Digitais ...................................................................................................................... 125 Referncias Bibliogrficas ..................................................................................................... 130

    ___________________________________________________________________________________ Pgina 2

  • 1. Sistemas de controle

    A necessidade de controlar um processo j bastante antig. Nasceu desde o momento em que o homem

    passou a manufaturar bens para suas necessidades. Da manufatura saiu o conceito de se sistematizar os procedimentos envolvidos na manufatura de um bem. Surge assim o conceito de processo de manufatura. Estes procedimentos so ordenadas e podem ser agrupadas em etapas ou fases.

    A principal caracterstica do processo de manufatura que o homem era o responsvel pelo controle e

    pela execuo de todos os procedimentos envolvidos no processo. O problema era que a produtividade era baixa e a qualidade fortemente dependente do ser humano. Com o surgimento da mquina vapor, comea a

    surgir a idia de se usar mquinas para executar etapasdo sistema produtivo. Entretanto as primeiras mquinas a vapor no tinham elementos de controle automtic. Eram ainda dependentes do homem para o

    controle de suas aes, mas j representavam um avano em termos de fora e velocidade em relao ao ser

    humano. Com inveno do regulador mecnico para a presso do vapor, feito por James Watt, a mquina passou

    a ter um uso industrial importante, pois agora a presso do vapor era regulada automaticamente por um dispositivo, podendo a mquina assim efetuar um trabalho ou umaetapa de um processo. Surge o processo

    industrial em substituio ao processo de manufatura, onde mquinas realizam parte do processo de produo.

    Entretanto, ainda no existia o controle automtico no processo, dado que toda ao da mquina

    dependia da superviso e atuao do homem. A idia era fazer com que a mquina ganhasse cada vez mais

    autonomia no processo de fabricao, tal qual o ocorreu com o controle do vapor. Ou seja, buscava-se o

    controle de automtico de processo. Mas o controle de processousando meramente elementos mecnicos era

    algo difcil de se conseguir e o controle automticode processo praticamente no avanou muito at o sculo

    XX. Com o sculo XX, vieram a eletricidade e oscontroles eltricos e eletrnicos, mais versteis e

    dinmicos que os controles mecnicos e assim a automa o de processos adquiriu a dimenso que este at

    os dias de hoje.

    Teoria de Erros:

    O erro caracterizado como algo indesejvel no sistema, ntre em sistemas de controle o estudo dos erros leva a formas mais eficientes e exatas de se efetuar um controle. O erro pode ser definido como um desvio entre um valor real e um valor efetivamente encontrado. Pode Ter vrias origens, mas podem ser classificados de duas formas:

    Erros determinsticos ou sistemticos: aquele erro que decorre de um desvio fixo entre a

    grandeza lida e a esperada por motivo de uma folga ou desajuste. um tipo de erro que sempre

    repetitivo, desde que as condies sejam idnticas. Pode estar relacionada uma grandeza fsica,

    como por exemplo, um erro de um extensmetro em virtude de t emperatura. Pode ser eliminado

    por meio de compensao. Erros aleatrios: aquele que ocorre devido a fatores imponderveis e que no podem ser

    modelados. A dimenso de erro aleatrio s pode ser estabel ecida por meio de anlise estatstica. Na natureza costumam ocorrer os dois tipos de erros simultaneamente. Diante da natureza desta classificao dos erros, cri ou-se dois conceitos bsicos para a

    caracterizao dos desvios. A exatido e a preciso. A exatido d uma idia do desvio mdio de uma medida em relao aovalor real. A baixa

    exatido causada por erros determinsticos. A preciso uma medida da variabilidade de uma medida