Instr Controle

Utilização de Gás Módulo: Válvulas e Sistemas de Controle

PROCESSO INDUSTRIAL

Variável Controlada: Temperatura Meio Controlado: Fluido Variável Manipulada: Vazão Agente de Controle: Vapor

Malha de Controle Aberta

Perturbações

Indicação

Entrada do produto

Processo

Medida e

transmissão

Saída do

produto

Variável regulada

Registro

Alarme

Malha de Controle Fechada

E

Controlador

Elemento

final de controle

Fluido de Controle

Entrada do

produto

Processo

Medida e

transmissão

Saída do

produto

Variável regulada

Ponto de Ajuste - SP

Perturbações

Malha de Controle

LIQUIDO ENTRANDO

MISTURADOR LIQUIDO

SAINDO

VAPOR

VALVULA

CONTROLADOR SP

SENSOR DE TEMPERATURA

SINAL DE TEMPERATURA PARA O CONTROLADOR

ABERTA:

FECHADA:

Sistema sem realimentação (ou Feedback )

Sistema com realimentação "

CONTROLE DE PROCESSO Sistema de Controle em Malha Fechada

DRENO

ÁGUA

QUENTE

VAPOR

ÁGUA FRIA

VÁLVULA DE

CONTROLE

CONTROLADOR

AUTOMÁTICO

DISPOSITIVO DE

MEDIDA DA

TEMPERATURA

DRENO

ÁGUA

QUENTE

TERMÔMETRO

VAPOR

ÁGUA FRIA

Controle realimentado manualmente

Controle realimentado automaticamente

CONTROLADOR

Definições

Desvio (Erro), Realimentação, Variável de processo,

Controlador, Variável manipulada, Elemento Final de

Controle e Perturbações.

ÁGUA

FRIA

TIC

TT

VAPOR

ÁGUA

QUENTE

CONDENSADO Malha de Controle

Tipos de Controle

CONTROLE MANUAL CONTROLE AUTOMÁTICO

SAIDA DE ÁGUA QUENTE

ENTRADA

DE VAPOR

VÁLVULA DE CONTROLE

MEDIÇÃO

PROCESSO

CORREÇÃO

CONTROLE

Característica Controle Manual

VALOR DESEJADO

(SET-POINT)

TEMPO

DESVIO

0

+

-

VALOR OBTIDO

ERRO

O controle manual não permite a eliminação do erro, resultando em uma

amplitude de variação excessiva do valor da variável que se deseja

controlar

Controle Automático

VÁLVULA DE CONTROLE

MEDIÇÃO

ENTRADA DE ÁGUA FRIA

SAIDA DE ÁGUA QUENTE

ENTRADA DE

VAPOR

PROCESSO

COMPARAÇÃO

CORREÇÃO

CONTROLADOR AUTOMÁTICO DE CAMPO

SET POINT

SENSOR

Característica Controle Automático

O controle automático permite através de sua ação a redução do erro, com um

tempo de atuação igualar o SP a VC, praticamente impossíveis de se obter no

controle manual.

TEMPO

0

+

-

VALOR OBTIDO

VALOR DESEJADO

(SET-POINT)

ERRO

DESVIO

Ações de Controle (quanto sinal saída/sinal entrada)

Ação Direta Quando o sinal da variável controlada aumentar de intensidade, a saída de controle atuará no mesmo sentido, aumentando o sinal de saída para o E.F.Ce vice versa.

Ação Inversa ou Reversa Quando o sinal da variável controlada aumentar de intensidade, a saída de controle atuará no sentido inverso, diminuindo o sinal de saída para o E.F.C e vice versa.

TANQUE A

TANQUE B

1. - Capacitância / Capacidade (volume)

tanque A: vol.= 100 m³ capac.=100/8=12,5 m³

tanque B: vol.=100 m³ capac.=100/4=25 m³

4m

ATRASOS DE TEMPO DO PROCESSO

Resistência (Atrasos de Tempo)

ENTRADA

SAÍDA

100 %

100 %

50 %

50 %

0 %

0 %

ENTRADA

SAÍDA

100 %

100 %

50 %

50 %

0 %

0 %

sem interação

com interação

Tempo de Transporte (Tempo Morto)

VELOCIDADE

SAÍDA

ENTRADA

WT

0 %

100 %

0 % 100 %

d

Controle Automático

Controle Automático Descontínuo

Duas Posições (com ou sem histerese)

Três Posições

Largura de Pulso.

Controle Automático Contínuo

Controlador

ÁGUA FRIA

ÁGUA QUENTE

120 V 50 Hz

PARAFUSO DE REAJUSTE DO VALOR DESEJADO

100

TEMPO

FECHADA

VALOR DESEJADO

0

Controle liga - desliga (sem histerese)

MODOS DE CONTROLE Sistemas de C.A. Descontínuo - ( 2 posições - Tudo ou Nada )

TEM

PER

AT

UR

A

VÁ

LV

ULA

Sistema de C. A Descontínuo - 2 posições com histerese

Bourdom

Ajustes do Diferencial

24 Vcc

Processo

SV

Relé

Sistema de C. A Descontínuo - Largura de Pulso

Erro

50%

0%

50%

EFC

100%

0%

Sistemas de Controle Automático Contínuo

G Sp

Sc

Spv

B

E

TIC

Características de Controlador Contínuo

Otimização do Controle

SET POINT

SET POINT

SET POINT

DESVIO VARIÁVEL

DESVIO

DESVIO

AÇÃO PROPORCIONAL

OFF-SET

POSIÇÃO DA VÁLVULA

TEMPERATURA

CARGA

110 °C

100 °C

90 °C

t

"A amplitude de correção é proporcional a amplitude do desvio (erro)." A

BR

E

AU

ME

NTA

Sc = ( G.E )+B Sc=Saida de Controle G=Ganho E=Erro (VC-SP) B=Saida modo manual

Banda Proporcional e Ganho

% de variação da VC necessária para provocar o percurso total do E.F.C

G Sp Sc

Spv

E

G=Kp=Ganho Proporcional

BP = 500% BP = 200% BP = 100%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

ABERTURA DA VÁLVULA EM %

BP = 50%

0%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Ganho= Mudança Saída Mudança Entrada

BP= 100 G.

BP=Banda Proporcional

100 l/h

ÁGUA A 80 °C

100 l/h

ÁGUA A 20 °C

TIC

ÁGUA

SISTEMA DE CONTROLE Curvas de reação

Pv (°C)

TEMPO SP

55

45

Pv (°C)

TEMPO

SP

55

45

G >

G <

fo

SET-POINT 2

SET-POINT 1

3 ESTÁVEL – SUBAMORTECIDA BANDA PROPORCIONAL PRÓXIMA DO IDEAL

SET-POINT 2

SET-POINT 1

2

fo

CONTINUAMENTE OSCILANTE BANDA PROPORCIONAL MUITO PEQUENA

fo

VARIÁVEL

CONTROLADA

SET-POINT 2

SET-POINT 1

1

INSTÁVEL BANDA PROPORCIONAL MUITO PEQUENA (ALTO GANHO)

RESPOSTAS DO

CONTROLADOR

fo

SET-POINT 2

SET-POINT 1

5

fo

ESTÁVEL - SUPER AMORTECIDA BANDA PROPORCIONAL MUITO GRANDE (PEQUENO GANHO)

SET-POINT 2

SET-POINT 1

4 ESTÁVEL - CRITICAMENTE AMORTECIDA BANDA PROPORCIONAL IDEAL RESPOSTAS DO

CONTROLADOR

“Ação Proporcional

boa estabilização, ...

carac. indesejável

no off-set

AÇÃO INTEGRAL (RESET)

VARIÁVEL MEDIDA

ERRO

SET-POINT

TEMPO

SAÍDA DO CONTROLADOR

Pv

Sc

100 %

50 %

RPM =Repetição/Minuto (Ti)

MPR =Minutos/Repetição (1/Ti)

Pv

Mv

50 % SET-POINT

VARIÁVEL MEDIDA

TEMPO

TEMPO

50 %

SAÍDA DO CONTROLADOR

Respostas do

Controlador

AÇÃO DERIVATIVA Sc=Td.de/dt + B

Td=tempo derivativo de/dt=derivada do erro em rel. ao tempo

Características das

ações (P+D)

PO

SIÇ

ÃO

DA

VÁLVU

LA

(mv)

TEM

PERATU

RA

(Pv)

Td

AÇÃO PROPORCIONAL

AÇÃO PROPORCIONAL MAIS DERIVATIVA

VARIÁVEL CONTROLADA

TEMPO

0 1 2 3 AU

ME

NTA

A

BR

E

SINTONIA DOS CONTROLADORES

TEMPO Critérios e Estabilidade

VA

RIÁ

VEL

ÁREA MÍNIMA

PERTURBAÇÃO MÍNIMA

AMPLITUDE MÍNIMA

CLP - Controlador Lógico Programável

MÁQUINA OU

PROCESSO INDUSTRIAL

SENSORES,

CHAVES,

BOTOEIRAS,

ETC.

ATUADORES

CLP

INÍCIO

CONDIÇÕES DE INICIALIZAÇÃO

LEITURA DAS ENTRADAS ATUALIZAÇÃO DAS MEMÓRIAS

IMAGENS DAS ENTRADAS

PROCESSAMENTO E INSTRUÇÕES DE USUÁRIOS

ACIONAMENTO DAS SAÍDAS ATUALIZAÇÃO DAS MEMÓRIAS

IMAGENS DAS SAÍDAS

Rotina CLP

CLP= Cartões Fonte e CPU

RACK

SLOT

CPU

PC

MEMÓRIA

ENTRADAS

SAIDAS

PLC - Componentes Hardware

CLP - Componentes Hardware

ENTRADAS

Digitais/Discretas

24 Vcc

110 Vac

220 Vac

Contagem Baixa Freqüência

Contagem Alta Freqüência

ENTRADAS

Analógicas RTD - PT100

Termopares 4 - 20 mA

0 - 20 mA

1 - 5 Vcc

0 - 10 Vcc

CLP - Componentes Hardware

SAIDAS

Digitais

Eletrônica

Relé

Analógicas

4 - 20 mA

0 - 20 mA

1 - 5 Vcc

0 - 10 Vcc

CLP - Componentes Hardware

CLP - Programação

Memory

RAM - Randon Acess Memory.

EPROM- Erasable Programmable Memory.

EEPROM- Electrically Erasable Memory.

Instructions List

Ladder Diagram

Extrutured Programation

( )

( )

( ) ( )

contato aberto

contato fechado

ativar saída

Funções Básicas do Diagrama de Relés

Exemplo de Diagrama de Relés

Programação Ladder