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Automação IndustrialUnidade 2 –
Controle Automático
Prof. Rodrigo Cardoso [email protected]
Prof. Rafael Concatto [email protected]
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2Prof. Rodrigo Cardozo Fuentes, Me. Eng. | Prof. Rafael Concatto Beltrame, Me. Eng.
1.
Conceituar– Malha de controle– Elemento atuador– Controlador analógico– Controlador digital– Sistema de controle em Malha Aberta– Sistema de controle em Malha Fechada
Objetivos da Aula
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• Planta industrial
• Processo industrial
• Variável de processo
Revisão
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Introdução
• Controle manual– Exige a presença de um operário no processo
• Funções do operárioMedição Tomada de decisão Atuação
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Introdução
• Controle automático– Substitui o operador, porém requer uma malha de controlemalha de controle
• Funções do operário Definição da
referência Supervisão
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Controle Automático
ÉÉ
o conjunto formado pelo o conjunto formado pelo elemento controladorelemento controlador
e e atuadores do processoatuadores do processo, cujo objetivo , cujo objetivo éé
manter uma manter uma
determinada determinada varivariáável de processovel de processo
reguladaregulada
Malha de controle
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Controle Automático
ElementoControlador
Malha de Controle
ElementoAtuador
Variáveis doProcesso
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Controle Automático
Conjunto de Conjunto de circuitoscircuitos
eletroeletro‐‐eletrônicos ou mecânicos que eletrônicos ou mecânicos que recebem informarecebem informaçções atravões atravéés de s de sinais de entradasinais de entrada
e, ape, apóós s
processamento, os converte em processamento, os converte em sinais de controlesinais de controle, os quais , os quais atuam diretamente no comando do processoatuam diretamente no comando do processo
Elemento controlador
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Controle Automático
ElementoControlador
Sinais deEntrada
Sinais deControle
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Controle Automático
• Sinais de Entrada– Sinais elétricos– Sensores, conversores, interruptores, referências, etc.
• Sinais de controle– Sinais elétricos– Aplicados aos elementos atuadores
• Elementos atuadores– Válvulas, motores, compressores, conversores, etc.
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Controle Automático
• Exemplo:
Controlador de Temperatura
• PV Process‐value Valor atual
• SV ou SP Set‐value Set‐point Valor desejado
• Sinais de Entrada?• Sinais de Saída?
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Controle Automático
• Controlador analógico– Baseados em amplificadores operacionais
(Amp‐Op)
• Elementos passivos (resistores, indutores, capacitores)• Filtros• Ganhos• Comparadores
• Controladores digitais– Baseados em processadores
• Hardware
(circuito eletrônico) D/As• Software
(programa de controle)
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Exercício
• Representar em diagrama de blocos– Entrada (Set‐point
‐
SP)
– Controlador (Termostado)– Saída (Temperatura Ambiente ‐
PV)
– Atuador (Sistema de aquecimento/refrigeração)
• Representar– Fonte de energia– Perturbações Podem afetar o resultado– Gráfico temperatura x tempo
Controle de Temperatura de uma Sala
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Sistemas de Controle
• Simples de baixo custo• Podem ser imprecisos (não compensam perturbações)• Não possuem informações da variável de saída
Sistema em Malha Aberta
Controlador
Sinal deEntrada
Sinal deControle
Processo
Sinal deSaída
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Sistemas de Controle
• Exemplos– Sistemas que empregam controladores sequenciais
• Timer mecânico• Timer digital
• Aplicações– Semáforos– Sinais sonoros
• Observação– Não verificam
se a carga foirealmente acionada
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Sistemas de Controle
• Complexos e de custo mais elevado• Possuem informações da variável de saída Medição
Sistema em Malha Fechada
Controlador
Valordesejado
“Set-Point”Sinal deControle
Sinal de Saída(Processo)
Atuador
Medição
Erro
Comparador
+–
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Sistemas de Controle
• Exemplos– Controladores de temperatura– Controladores de velocidade de motores CC ou CA
Motor e Tacômetro Inversor de Frequência
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Exercício
• Refazer empregando sistema de controle em Malha Fechada
• Representar em diagrama de blocos– Entrada (Set‐point
‐
SP)
– Controlador (Termostado)– Saída (Temperatura Ambiente ‐
PV)
– Atuador (Sistema de aquecimento/refrigeração)– Sensor de temperatura (feedback
ou realimentação)
– Comparador
• Analisar o efeito da perturbação
Controle de Temperatura de uma Sala
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Revisão
• Malha de controle– Elemento controlador e atuadores do processo
• Elemento controlador– Circuitos recebem informações através de sinais de entrada e os
convertem em sinais de controle
• Controlador analógico Amplificadores operacionais• Controlador digital Processadores (Software)
• Sistema em malha aberta– Podem ser imprecisos (não compensam perturbações)– Não possuem informações da variável de saída
• Sistema em malha fechada– Complexos e de custo mais elevado– Possuem informações da variável de saída Medição