Controle e Automação Industrial - Senai-SP

Controle e Automação Industrial - Senai-SP

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Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini” Campinas/SP

Controle e Automação Industrial

Controle e Automação Industrial SENAI, Departamento Regional de São Paulo, 2002

Trabalho elaborado pela Escola Senai “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini”

Coordenação Geral Magno Diaz Gomes

Equipe responsável

Coordenação Geraldo Machado Barbosa Elaboração Luciano Marcelo Lucena da Silva

Equipe responsável pela formatação

Coordenação Luciano Marcelo Lucena da Silva

Formatação David Tadeu Cassini Manzoti Edmar Fernando Camargo

Versão Preliminar

SENAI - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini” Avenida da Saudade, 125, Bairro Ponte Preta CEP 13041-670 - Campinas, SP senaizerbini@sp.senai.br

Sumário

Métodos de

Determinação de

Parâmetros de Processo

Introdução

Variável Dinâmica
Processo Típico
Trocador de Calor
Condições de Equilíbrio
Auto-Regulação
Variáveis do Processo
Propriedades do Processo
Resistência
Capacitância
Tempo Morto

Definições do Controle Automático do Processo Indutância

Tipos de Distúrbios no Processo
Distúrbio de Alimentação
Distúrbio de Demanda
Distúrbio de Set-Point
Curvas de Reação do Processo
Resposta Ideal do Controle

Processo Monocapacitivo ou 1a ordem Processo Multicapacitivo ou 2 a ordem Efeito do Tempo Morto nos Processos Efeitos do Tempo Morto em Processos Multicapacitivos

Ações de Controle

Construção de um Diagrama de Blocos

Transformada de Laplace

Controle Automático Descontínuo

Exercícios

Sem Histerese
Por Largura de Pulsos
De Três Posições
Controle Automático Contínuo

Sistemas de Controle Descontínuo de Duas Posições Com Histerese Característica de um Controlador Contínuo

Controle Proporcional
Banda Proporcional

Cálculo de Saída do Controlador P

Controle Proporcional + Integral

Cálculo de Saída do Controlador P+I

Controle Proporcional + Derivativo

Cálculo de Saída do Controlador P+D

Exercícios

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Métodos de Determinação de Parâmetros de Processos 5

Métodos de Determinação de Parâmetros de Processos

Introdução

O rápido desenvolvimento do controle automático industrial requer um pessoal de operação, manutenção e projeto, que tenham uma firme compreensão das implicações físico-matemáticas da teoria de controle. O uso de controladores microprocessados e computadores aplicados ao controle automático, aumentam a necessidade do conhecimento prático em relação ao comportamento do sistema controlado e aos métodos para alcançar o funcionamento perfeito do sistema.

As unidades de ensino aqui organizadas, teoria mais prática, ensinarão ao aluno como obter os parâmetros de estado estáveis e transitórios requeridos para a análise de um sistema controlado automaticamente e usar estes mesmos parâmetros para ajustar e otimizar o sistema obtendo assim melhores resultados do processo.

Definições do Controle Automático de Processos

O termo atual controle automático de processo foi definido quando os procedimentos do controle automático foram aplicados para tornar mais eficiente e seguro a manufatura de produtos. O controle automático de processo é em grande parte responsável pelo progresso que vem acontecendo nas últimas décadas. O principal objetivo do controle automático de processo é conseguir que uma variável dinâmica se mantenha constante em um valor específico.

Basicamente, as estratégias de controle instaladas nas indústrias se dividem em duas: Controle Realimentado (Feedback) e Controle Antecipatório (Feedforward).

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É possível também a combinação das duas estratégias de controle para resolver problemas de estabilidade do controle.

O controle realimentado é a técnica dominante usada no controle de processos. O valor da variável controlada é medido com um sensor, e é comparado com o valor desejado (setpoint) . A diferença entre o setpoint e a variável controlada é conhecida como erro (ou desvio). A saída do controlador é determinada em função deste erro, e é usada para ajustar a variável manipulada.

Uma variedade de funções de erro surgem, e a seleção de uma variável do processo mais adequada para ser eleita como variável manipulada é determinada pelas características do processo, por fatores econômicos e também de produção.

O controle realimentado tem uma fraqueza inerente na medida que responde somente se houver desvios de variável controlada em relação ao setpoint. Um controlador feedback sempre responde depois de um evento, através de erros que tenham surgido. Idealmente, gostaríamos de evitar que erros ocorressem. Uma estratégia de controle alternativa é baseada nesta filosofia, e é conhecida como controle antecipatório.

Se for possível medir as variações de carga e predizer seus efeitos sobre a variável controlada, pode ser possível modificar a variável manipulada para compensar as mudanças de carga e prevenir, ou pelo menos minimizar, erros surgidos na variável controlada . O controle realimentado tem de ser projetado sob base do cliente para cada aplicação, por causa da relação entre as variáveis de carga e as mudanças na variável controlada refletidas no sistema de controle, e deve haver um modelo matemático implícito do processo em qualquer esquema de controle antecipatório.

A deficiência do controle antecipatório é o fato dele não medir a variável controlada, dependendo exclusivamente da precisão da relação estabelecida entre as variáveis de carga medidas para modificar o valor da variável manipulada.

É desta forma que em alguns casos surge a combinação das duas estratégias de controle, unindo a estratégia do controle realimentado e a do antecipatório, aumentando sensivelmente o custo da implantação mas também a melhoria do controle.

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Para o caso do controle realimentado, é necessário que exista uma malha de controle fechada, que opere sem intervenção do elemento humano, medindo continuamente o valor atual da variável, comparando com o valor desejado e utilizando a possível diferença para corrigir ou eliminar a diferença existente.

A variável do processo que é mantida dentro de limites é chamada de variável controlada que sofre as correções da ação de controle é chamada de variável manipulada.

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