Curso de Automação III - Portal do Eletrodomestico
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1. 3 HZ a L Subject to oil contamination rugged Reaction with filament burnout Filament failure lonization hot filament a na ai Thermal Coefficient of Resistivity C7 x 10 7 7 2 3 434 670 LO 70 to 700 70 to 700 22 to 10 10 10 10 10 10 40 10 1072 107 40 o 40 a e d CALLA Bourdon Hot filament Schultz Phalps spinning rater friction ga Hot hlament Bayard Alpert i RR gt Bw j BY e gt y wf 4 10 1 40 10 402 10 8 107 410 40 1074 403 10 2 107 108 40 107 760 Tor 3 6 Medi o de Vaz o A vaz o ou fluxo representa a quantidade de um fluido a se deslocar num determinado intervalo de tempo Pode ser utilizada a vaz o volum trica quantidade em termos de volume m h L min GPM ou a vaz o m ssica gravim trica quantidade em termos de massa kg h Ib min 3 6 1 Baseada em Press o Diferencial Os medidores de press o diferencial caracterizam se por possuir uma restri o na linha de fluxo Junto restri o haver um aumento da velocidade do fluido e conseqiientemente uma queda de press o Esta queda de press o varia com a quantidade de fluido que escoa pelo tubo A vaz o do fluido proporcional raiz quadrada da diferen a de press o medida a Placa de Orif cio A placa de orif cio o dispositivo mais utilizado na medi o de vaz o devido a sua sim2. Inicializa o Leitura das entradas Executa o programa Atualiza o das sa das Figura 3 4 Ciclo de Varredura de um CLP 4 6 Programa o A grande respons vel pela flexibilidade de um CLP a sua capacidade de ser programado seja atrav s de um dispositivo IHM ou de um microcomputador Os softwares atualmente existentes apresentam uma s rie de facilidades no processo de programa o e testes do programa possibilitando 32 inclusive a realiza o de simula es for amento de entradas al m de uma s rie de ferramentas avan adas de edi o 3 6 1 Linguagens de Programa o Com a evolu o dos CLP surgiram ao longo dos anos diversas linguagens de programa o possibilitando a confec o de programas cada vez mais complexos e melhor estruturados A norma internacional EC 11313 define quatro linguagens de programa o para CLP sendo duas textuais e duas gr ficas Textuais e Lista de Instru es IL Instruction List e Texto Estruturado ST Structured Text Gr ficas e Diagrama Ladder LD Ladder Diagram e Diagrama de Blocos Funcionais FBD Function Block Diagram Lista de Instru es Texto Estruturado LD A ANDN B C A AND NOT B ST C Diagrama de Blocos Funcionais Diagrama Ladder A a Figura 3 5 Linguagens de Programa o A figura 3 5 ilustra uma mesma l gica de programa representada pelas quatro linguagens A sele o da linguagem de programa o a ser
3. entre as duas barras atrav s de contatos ou blocos de fun es interligados Entretanto o fluxo de corrente el trica simulado em uma l gica flui somente no sentido da barra da esquerda para a direita diferentemente dos esquemas el tricos reais As c lulas s o processadas em colunas iniciando pela c lula esquerda superior e terminando pela c lula direita Inferior Cada c lula pode ser ocupada por uma conex o fio por um bloco rel de tempo opera o aritm tica etc ou ainda por um contato ou bobina Al m disso existem algumas regras impostas na linguagem Ladder Por exemplo as bobinas devem ocupar somente a ltima coluna a direita Abaixo temos a ordem de execu o das c lulas em uma l gica Ladder Note que o programa aplicativo pode ser composto de v rias l gicas Ladder Al m disso um m dulo de configura o permite especificar par metros do CLP como modelo velocidade de ciclo endere o do CLP na rede de comunica o etc Figura 3 6 C lulas de um L gica Ladder 35 4 7 Aplica es Embora sejam bastante variadas as aplica es dos CLP que podem ser representadas facilmente atrav s da linguagem Ladder as de representa o mais direta s o aquelas relacionadas ao acionamento de m quinas el tricas atrav s de circuitos de comando e for a 3 7 1 Exemplos de Programas Ladder a Partida Direta de um Motor O programa representado na figura 3 7 corresponde ao acionamento de u
4. 3 MEDI O DE VARI VEIS DO PROCESSO A medi o das vari veis envolvidas no processo uma etapa fundamental em qualquer sistema de controle afinal n o se pode controlar aquilo que n o se pode medir mesmo que s vezes esta medi o ocorra de forma indireta A precis o de um sistema de controle nunca ser maior que a de seu sistema de medi o Medir uma vari vel equivale a comparar a quantidade envolvida da grandeza associada a esta vari vel com uma quantidade padr o previamente estabelecida 3 1 Defini es e Faixa de medida range faixa de valores compreendida entre os limites inferior e superior da capacidade de medi o do instrumento e Alcance span diferen a alg brica entre os valores superior e inferior do range e Erro diferen a entre o valor lido pelo instrumento e o valor real da vari vel e Precis o limite de erro de medi o do instrumento e Sensibilidade valor m nimo de mudan a na vari vel detect vel pelo instrumento e Zona morta dead zone faixa de valores da vari vel que n o provoca varia o da indica o ou sinal de sa da do instrumento e Repetibilidade capacidade de reprodu o da indica o ao se medir repetidamente valores id nticos de uma vari vel e Histerese diferen a observada entre a medi o de uma vari vel quando esta percorre a escala no sentido crescente e no decrescente e Eleva o de zero quantidade com que o
5. de massa kg ton Ib 3 4 1 Sonda Normalmente feita de uma vara haste ou fita m trica met lica graduadas que podem ser inseridas no tanque ou reservat rio a verdadeira profundidade altura do material dada pela por o molhada na sonda 3 4 2 Visor de N vel Indicado para uma leitura local do n vel pode n o representar o verdadeiro n vel do fluido quando este for muito baixo Deve ser instalado em local que permita uma boa visibilidade por parte do operador T cnica n o recomendada para fluidos viscosos ou corrosivos ao vidro a Visor de vidro tubular recomendados para press es de at 2 bar e temperaturas de at 100 C b Visor de vidro plano Mais empregado atualmente por quest es de seguran a SUSPIRO TUBO DE ESCALA mm 16 3 4 3 Flutuador Seu funcionamento se baseia no princ pio do empuxo Princ pio de Arquimedes o corpo imerso no fluido recebe uma for a vertical de baixo para cima igual ao peso do fluido deslocado O flutuador pode ser utilizado mesmo na ocorr ncia de grandes varia es de n vel sofrendo pouca influ ncia da varia o de densidade do fluido sua aplica o no entanto n o recomend vel para fluidos sujeitos a grande agita o INDICADOR TRANSMISSOR PNEUM TICO B IA CIL NDRICA Alternative 7 Top mounted device with pressure sensor suspended via cable or rod into vessel H pg H height of liqui
6. P Pressao Conexao para Ponto de Teste Q Quantidade Totaliza o R Radia o Registrador S Velocidade ou Seguran a Chave Frequ ncia T Temperatura Transmissor U Multivariavel Multifun o V Vibra o V lvula W Peso ou For a Ponta de Prova X N o Classificada Eixo dos X N o Classificada N o Classif N o Classif Y Estado Presen a Eixo dos Y Rel ou Sequ ncia de Conversor Eventos Solen ide Z Posi o ou Eixo dos Z Acionador Dimens o Atuador n o Classificado Exemplos a TRC 210 02A T vari vel medida Temperatura R Fun o Passiva Registrador C Fun o Ativa Controlador 210 rea da f brica onde o instrumento atua 02 N mero da malha de controle A Sufixo b LIC 210 02 c TE 110 01B d FT 110 03 Tabela 3 2 Simbologia Geral para Instrumentos ou Fun es Programadas Tipo Loca o principal Montado no Loca o auxiliar Loca o auxiliar Localiza o acess vel ao campo acess vel ao n o acess vel ao operador operador operador e q a discretos Instrumentos MN CN compartilhados NA E NA Computador de processo Controlador program vel Q Q e Q Q Q Q Tabela 3 3 Simbologia e Fun es de Processamento de Sinais S MBOLO FUN O S MBOLO FUN O SOMA MULTIPLICA O M DIA DIVIS O Em PE a aii SUBTRA O EXTRA O RAIZ QUADRADA oul P PROPORCIONAL EXTRACAO DE RAIZ INTEGRAL n EXPONENCIA O D DERIVATIVO FUN O N O LINE
7. TEMPERATURE C Figura 3 9 Compara o entre sensores de temperatura resistivos 14 Tabela 3 5 Resist ncia x temperatura para alguns metais Relative Resistance R Rp at 0 C Resistivity Metal gem 200 100 0 100 200 300 400 500 600 FOO 800 900 Alumel 28 1 1 000 1 239 1428 1 537 1 637 1726 1 814 1 899 1 982 2 066 Copper 1 56 0 117 0 557 1 000 1 43 0862 2200 2 747 3 210 3 695 4 208 4 752 5 354 Iron 8 57 1 000 1 650 2464 3485 4 716 6 162 7 839 9790 12000 12 790 Nickel 6 38 1 000 1 663 2 501 3 611 4 847 5 308 5882 6 327 6 751 7 156 Platinum 9 83 0 177 0 599 1 000 1 392 1 773 2 142 2499 3 178 3 178 3 500 3 810 4 109 Silver 1 50 0 176 0 596 1 000 1 408 1 827 2 256 2 698 3 616 3 616 4 094 5 586 5 091 3 3 7 Termopar um dos dispositivos mais simples de medi o el trica de temperatura Basicamente consiste em um par de condutores met licos diferentes ligados em uma extremidade formando a jun o quente ou de detec o e na outra extremidade formando a chamada jun o fria ou jun o de refer ncia conectada a um instrumento de medi o el trica como um milivolt metro ou a um circuito f e m medida normalmente comparada a alguma refer ncia tal como o ponto de congelamento S o utilizados para medi es em processos de altas temperaturas 200 C a 1000 C e que exigem respostas r pidas Efeito Seebeck Em um circuito fechado formado por dois condutores diferentes A e B ocorre uma circul
8. do corpo mais quente ao corpo mais frio 3 3 2 Escalas Termom tricas a Celsius C divide o intervalo de temperatura em 100 partes ou graus sendo o 0 C o ponto de congelamento da gua e 100 C o ponto de ebuli o b Fahrenheit F divide o intervalo de temperatura em 180 partes ou graus sendo 32 F o ponto de congelamento da gua e 212 F o ponto de ebuli o c Kelvin K define uma escala absoluta de temperatura sendo o zero absoluto OK a temperatura te rica mais baixa ou seja aquela em que cessa todo o movimento molecular e portanto n o existe mais calor d Rankine R divide a escala de temperatura semelhante a Fahrenheit e 491 7R equivale temperatura de congelamento da gua e 671 7R a temperatura de ebuli o da gua escalas absolutas escalas relativas n NG oe OF Ponto de E Br 373 15 100 a pe ebuli o da aqua Ponto de 491 67 2ra 15 o Je fus o do gelo 21315 459 67 Zero absoluto Figura 3 4 Equival ncia entre as Escalas To _T 32 Te 213 Tp 49 Se 5 9 5 9 11 3 3 3 Term metro de L quido com Bulbo de Vidro Este term metro possui um bulbo com um l quido que ao submeter se a varia es de temperatura desloca se em um tubo capilar graduado Caracter sticas e Compartimentos cobertos ou fechados e nos quais a leitura local e Apresenta erros de at 1 de escala e Possui tempo de resposta elevado e Aplicados na faixa de 150 C a 350 C A
9. O rotor acionado pela passagem dos fluidos sobre as palhetas em ngulo a velocidade angular do rotor proporcional velocidade do fluido que por sua vez proporcional vaz o do volume Uma bobina sensora na parte externa do corpo do medidor detecta o movimento do rotor Em raz o de seu alto desempenho os medidores DP s o muito usados na medi o de vaz o de leo combust vel e outros produtos base de hidrocarbonetos em tubos de pequenos di metros Por zo dispensar uma fonte de energia auxiliar adequado para aplica es em ve culos tanque A limita o b sica de um medidor de deslocamento positivo s o suas pe as m veis com folgas restritas limitando seu uso aos l quidos limpos e necessitando manuten o constante Tamb m limitada a escolha de materiais adequados restringindo a sua resist ncia corros o e limita o quanto temperatura e press o elevadas Signal pickeff col Output frequency proportional to flow SENSOR DE CAPTA O DE SINAL Frequ ncia de saida To digital receiver Te PARA RECEPTOR DIGITAL proporcional ao fluxo 1 a EL T qe ca Sa aoe Quiet rotar Support SUPORTE DO ROTOR DE SAIDA Infor fow conditioner amd rotor support CONDUTOR DO FLUXO DE ENTRADA E SUPORTE DE ENTRADA c Rotor 3 6 4 Instrumento Eletromagn tico Esses medidores s o os nicos que n o t m obstru es de qualquer esp cie no percurso do l quido Po
10. e por um transdutor receptor TR A onda ultra s nica enviada em pulsa es atravessa o fluido duas vezes ap s reflex o na parede M TODO DE MEDI O DE DENSIDADE POR soio NUCLEAR oposta Como a onda arrastada pelo movimento do EET SLICES E P ere l quido o percurso total e a atenua o da onda dependem da velocidade do fluido Este tipo de medidor tem uma precis o melhor que a placa de orif cios e n o introduz qualquer obstru o identicamente ao medidor eletromagn tico Serve pois para l quidos viscosos e pastosos ou perigosos alta press o corrosivos radioativos Necessita de uma corre o autom tica de temperatura por meio de um termistor porque a velocidade do som alterada em fun o da temperatura 4 CONTROLADORES L GICOS PROGRAM VEIS C L P Um controlador l gico program vel um dispositivo f sico eletr nico baseado num microprocessador dotado de mem ria program vel capaz de armazenar programas implementados por um usu rio com o objetivo de baseado no estado de suas entradas determinar o estado das sa das de forma a controlar um determinado processo Controlador L gico Program vel ABNT Associa o Brasileira de Normas T cnicas um equipamento eletr nico digital com hardware e software compat veis com aplica es industriais NEMA National Electrical Manufactures Association um aparelho eletr nico digital que utiliza uma mem ria program vel para armazenar interna
11. empregada depende e da forma o do programador e do problema a resolver e do n vel da descri o do problema e da estrutura do sistema de controle e da interface com outras pessoas departamentos Ladder tem sua origem nos EUA baseada na representa o gr fica da l gica de rel s Lista de Instru es de origem europ ia uma linguagem textual se assemelha ao assembler 33 Blocos Funcionais muito usada na ind stria de processos Expressa o comportamento de fun es blocos funcionais e programas como um conjunto de blocos gr ficos interligados como nos diagramas de circuitos eletr nicos Se parece com um sistema em termos do fluxo de sinais entre elementos de processamento Texto Estruturado uma linguagem de alto n vel muito poderosa com origem em Ada Pascal e C Cont m todos os elementos essenciais de uma linguagem de programa o moderna incluindo condicionais IF THEN ELSE e CASE OF e itera es FOR WHILE e REPEAT Estes elementos tamb m podem ser aninhados Esta linguagem excelente para a defini o de blocos funcionais complexos os quais podem ser usados em qualquer outra linguagem IEC 3 6 2 Linguagem de Diagramas de Contados ladder Esta a linguagem favorita dos t cnicos com forma o na rea industrial por mais se assemelhar aos circuitos de rel s consiste numa linguagem bastante intuitiva de f cil interpreta o apresentando no entanto limita es para sua uti
12. AR SELETOR DE SINAL ALTO LIMITE SUPERIOR SELETOR DE SINAL BAIXO LIMITE INFERIOR POLARIZA O E LIMITADOR DE SINAL FUN O TEMPO CONVERS O DE SINAL Ed gt Soul eel Tabela 3 4 Simbologia de Linhas para Instrumentos SUPRIMENTO SINAL BIN RIO PNEUM TICO SINAL ELETRICO SINAL PNEUMATICS SINAL HIDR ULICO TUBO CAPILAR SINAL ELETROMAGN TICO SINAL ELETROMAGN TICO OU SNI OU SONICG TRANSMISS O GUIADA TRANSMISS O N O GUIADA LIGA O CONFIGURADA INTERNAMENTE AU SISTEMA LIGA O MEC NICA LIGALAQ POR SOFTVWARE SINAL FIELDAUS SINAL BIN RIO EL TRICO Exemplos Figura 3 1 Exemplo 1 de Simbologia Control Roam Engine Room Plant Flow Line Preumatic Eletricos Eccles esl Alarm Annunciator Puno Controls go Cooler Chents Starters po ee toca Pump Controls JACKET COOLING SYSTEM Figura 3 2 Exemplo 2 de Simbologia Analisador de Combust vel Combust vel Vapor Ar Oxig nio Prefer ncial 1 Prefer ncial 2 mA Le E A O eee E 2 Jem o Point gt r Point 0000 O X Combustivel Combustivel Az Prefer ncial 1 Prefer ncial 2 Figura 3 3 Exemplo 3 de Simbologia 10 3 3 Medi o de Temperatura 3 3 1 Conceitos Temperatura E o grau de agita o molecular de um corpo Energia T rmica E o somat rio de energia cin tica das mol culas do corpo Calor Energia t rmica em tr nsito desloca se normalmente
13. AUTOMA O 1 INTRODU O Atualmente a automa o tornou se parte do cotidiano com diversas aplica es na rea dom stica comercial e principalmente industrial Entende se por autom tico todo processo que se desenvolve sem a necessidade de interven o humana medi o decis o e a o corretiva Tabela 1 1 Aplica es da Automa o APLICA ES DOM STICA COMERCIAL INDUSTRIAL e Climatiza o e Caixas autom ticos e Controle autom tico de e Eletrodom sticos banc rios processos industriais Inteligentes lavadoras e Centrais telef nicas e Intertravamento aspiradores etc e Controle de tr fego e e Gerenciamento de e Monitoramento de estacionamento energia alarmes e Sistema de cobran a e Sistemas de Transporte e Pr dios inteligentes etiqueta inteligente e Sistemas de seguran a Al m das aplica es listadas na tabela 1 1 a automa o tem como na agricultura um setor emergente com controle de umidade e temperatura em estufas e controle de irriga o e aplica o de herbicidas 1 1 Hist rico Em toda a hist ria da humanidade est o presentes as tentativas de substituir a for a humana E z o l pela de animais a o dos ventos e quedas d gua embora isto quase sempre tenha sido feito com o emprego de m quinas rudimentares Este processo denominado mecaniza o apresentou uma forte evolu o a partir da revolu o industrial s c X VIII com o uso de m quinas a vapor e mais ad
14. CAPILAR FLUIDO ag EXPANSIVO amp S o classificados pela SA em quatro classes b sicas BULBO TUBO CAPILAR ou Bulb SOLDAGEM f Fube Capillary Classe I cheio de l quido vol til 100 C a 300 C Filled System Thermometer Classe II cheio de vapor 200 C a 300 C Classe III cheio de g s 260 C a 760 C Classe V cheio de mercurio 40 C a 600 C 12 Al m da indica o complementar da faixa de opera o em rela o temperatura ambiente A apenas temperaturas acima da faixa ambiente B apenas temperaturas abaixo da faixa ambiente C Temperaturas acima e abaixo da faixa ambiente D Temperaturas acima e abaixo da faixa ambiente incluindo a mesma Caracter sticas Baixo custo Robustez Pode ser facilmente acoplado a um transmissor A deflex o proporcional press o e esta temperatura resultando numa rela o linear Varia es na temperatura ambiente devem ser compensadas atrav s de uma l mina bimet lica 3 3 6 Term metros de Resist ncia Materiais condutores possuem resist ncia el trica que variam em fun o da temperatura possibilitando o seu uso como sensor a Bulbo de Resist ncia de Fio Met lico S o conhecidos como RTD Resistance Temperature Detector podendo ser constitu dos de Platina N quel Cobre Balco 70 Ni 30 Fe Isolador Condutores Isola o Mineral Bainha Bulbo de Resist ncia Figura 3 8 Constru o t
15. CRETO LINEAR NAO LINEAR CONDICIONAL SEQUENCIAL Ex PID Ex Fuzzy BOOLEANO SISTEMAS TEMPORAL BASEADOS EM ESPECIALISTAS EVENTOS Ex Timers Ex Contadores Figura 2 1 Classifica o dos Sistemas de Controle 2 3 Realimentacao O controle de um processo baseado em realimenta o alcan ado pela realiza o de tr s opera es b sicas medi o da vari vel controlada compara o da vari vel controlada com o valor desejado e a o corretiva vari vel 1 COME O manipulada y i i vari vel S desvio l controlada X CONTROLADOR ATUADOR PROCESSO ae CS pe e re ea ati aan O ta T R di a a I TRANSMISSOR SENSOR realimenta o Figura 2 2 Sistema de Controle com Realimenta o V rios sistemas de controle n o possuem a etapa de realimenta o estes s o denominados controle em malha aberta neste caso o controlador n o recebe a informa o da vari vel controlada e 4 portanto n o pode corrigir automaticamente eventuais desvios em rela o ao valor desejado O seu desempenho depende de uma pr sintonia Num sistema de controle em malha fechada Fig 2 3 2 4 o controlador dever ser capaz de realizar a compara o do valor medido da vari vel controlada com o valor desejado os c lculos necess rios para corrigir este desvio e a a o corretiva no processo para que a sa da volte ao setpoint FLS DO i dim i EP a Figura 2 4 Sistema de Controle de Nivel
16. STONE Dummy strain gage Wheatstone bridge circuit DIAFR GMA Strain gage Diaphragm m Nem DO PRESS O Section scheme with cable compression fitting Ii yellow 21 Vire Element Strain Gage Bonded Cicth Patch K S g ey o ll Yes ple f T E alaf se D EJElo D Qualified Yes a JAHE L Cc i Qualified No E 5 8 5 Le Fj p m E No 5 8 3355 Dm SIm c E OO F 2 1 Composition independent E MN EERS 2 Continuous indicating ENS 3 Remote indication and interfacing INNNES 1 N 4 Corrosion resistance O MENNT amp 5 Accuracy better than 10 ETIT 6 Approximate cost alfe sji sf 7 e sf HE HZ 2 100 1997 3 200 299 4 300 399 5 400 599 Comments Common version inexpensive Barometric compensation normal Mercury vapor Mercury vapor Widest useful pressure range Superior corrosion resistance Convenient inexpensive Properties of Strain Gage Materials Material Constantan Advance Isoelastic Karma Manganin Alloy 479 Nickel Nichrome V Silicon Silicon Composition Gage Factor Ni 45 Cu 55 2 1 Ni 36 Cr 8 Mn Si Mo 4 Fe 52 3 52 to 3 6 Ni 74 Cr 20 Fe 3 Cu 3 2 1 Cu Sd Mn 12 Ni 4 0 3 to 0 47 Pt o2 W 8 3 6 to 4 4 Pure 12 te 20 Ni 80 Cr 20 2 1 to 2 63 p Type LOO to 170 n Type 100 to 140 1 A L Ex os EE o A7 KA lonization Schultz
17. a o de corrente enquanto existir uma diferen a de temperatura AT entre as suas jun es Funcionamento meg PTE od E Peijustos ALi e O sistema de medi o consiste em manter a temperatura Te ra da jun o de refer ncia constante resultando na n o varia o da voltagem grado he fan nad Edet byrg e Alterando a temperatura da jun o quente do termopar Lesa See haver uma diferen a de temperatura entre as jun es que 7 ceai de provocar uma corrente fluir no circuito devido s duas F f e m geradas nas jun es ou seja aumentar a voltagem e f e m resultante medida em um milivolt metro ou num potenci metro e convertido em graus de temperatura es Capa e Em aplica es nas quais s o usadas grandes press es os Ponteira de tubos de prote o s o geralmente constru dos em pe a fonrem a jun o de nadi gka nica perfurada ou s o montados soldando se um tubo uma bucha e uma cabe a sextavada e Quando um termopar usado em conjunto com um milivoltimetro ou potenci metro que mede a f e m gerada e indica ou registra esta f e m em termos de temperatura temos um pir metro a termopar 15 3 3 8 Pir metros tico infra vermelho 3 4 Medi o de N vel A medi o de n vel na ind stria pode ser feita tanto de l quidos como s lidos e pode ser feita em unidade de comprimento linear cm m em unidade de volume L gal o ou ainda em unidades
18. amento Central of Processing Unit CPU al m de m dulos de entrada e sa da A CPU onde s o realizados todos os c lculos necess rios obten o dos valores necess rios s sa das com base nas entradas lida determinados pelo programa armazenado na mem ria Fig 3 1 29 Program ador Modulos de Entrada Saida Entradas Saidas Analogicas Digitais Analogicas Digitais Figura 3 1 Estrutura Basica de um CLP O CLP possui eventualmente um dispositivo programador que em geral pode ser substituido por um computador ou ainda podendo ser integrado ao controlador atrav s de uma IHM Interface Homem M quina que possibilita o envio ou edi o de programas modifica o de par metros de sintonia ou mesmo consulta aos valores de vari veis do processo A CPU o elemento principal do controlador respons vel tanto pela execu o dos programas do usu rio quanto pelas fun es associadas ao endere amento de mem ria opera es aritm ticas e l gicas e rel gio A mem ria o dispositivo respons vel pela armazenagem de dados e programas utilizados durante o funcionamento do CLP O modulo de Entrada Sa da O Input Output corresponde conex o do controlador aos sensores e atuadores do processo As entradas podem ser do tipo digitais vari veis discretas rel s bot es ou anal gicas vari veis cont nuas velocidade temperatura As sa das da mesma forma podem ser digitai
19. ando no controle de climatiza o alarmes ilumina o As atuais gera es de controladores possuem fun es avan adas de controle disponibilidade de grande n mero de entradas e sa das al m de uma grande facilidade de comunica o com sistemas supervis rios e sensores e atuadores inteligentes 4 2 Caracter sticas Os CLP surgiram em substitui o de sistemas convencionais baseados em rel s e em rela o a estes sistemas apresenta as seguistes caracter sticas e Ocupa menor espa o e Requer menor pot ncia el trica e Permite sua f cil reutiliza o e program vel permitindo a altera o dos par metros de controle e Apresenta maior confiabilidade e Sua manuten o mais f cil e r pida e Oferece maior flexibilidade e Apresenta interface de comunica o com outros CLP e computadores e Permite maior rapidez na elabora o do projeto do sistema 4 3 Principais Fabricantes Atualmente um grande n mero de fabricantes atua na confec o de CLP disponibilizando ao usu rio softwares avan ados de programa o al m de simuladores 28 Tabela 3 1 Fabricantes de CLP Principais Fabricantes de Controladores em Rockuvell Automation AR Allen Bradley AB S i E M E N S MoELLER TOSHIBA YOROGAWA J DAKOL Honeywell atos a ii E o RA E 4 4 Constitui o Os CLP s o constitu dos basicamente por uma fonte de alimenta o uma Unidade Central de Process
20. as 1 Encher o tanque com o ingrediente 1 2 Encher o tanque com o ingrediente 2 3 controlar o n vel do tanque para o acionamento da chave High Level 4 Manter o status da bomba se a chave Start est aberta 5 Come ar a mistura e o per odo de aquecimento 6 Ligar o motor do misturador e a v lvula de vapor 7 Drenar o tanque da mistura 8 Contar cada per odo 39 Pump 1 Controls Pump 1 Pump 2 Pump 2 Controls 00 0 Q0 1 Valve Figura 3 15 Sistema de Mistura de Tintas 3 7 3 CLP Piccolo Os controladores program veis da s rie Piccolo foram desenvolvidos pela empresa ALTUS Sistemas de Inform tica S A para a automa o e controle de processos de pequeno e m dio porte apresentando dimens es compactas integram em um nico gabinete pl stico CPU pontos de entrada e sa da digitais anal gicos entradas de contagem r pida e canal serial para carga de programas e conex o rede ALNET I Os modelos presentes no laborat rio de automa o do Col gio T cnico Industrial Prof M rio Alquati s o o 102 R sa das a rel e o 102 T sa das a transistor que possuem 14 entradas digitais 24 Vdc 10 sa das digitais canal serial RS 232 Fig 3 16 PoE waww 1 euro Ei J E E a oy le w re ras o altus a PICCOLO TUBAR j E E j a O ER BWA HEBER S Figura 3 16 Painel Frontal do PL102 R A tabela 3 3 apresenta a d
21. d P hydrostatic pressure o specific gravity of medium g acceleration due to gravity Thus P Pa Po Paray hydrostatic pressure j of liquid column P surface gas pressure 0 for ventilated tanks Side or bottom mounted prassure transmitter 3 4 4 Medidor de N vel Baseado na Press o Seu funcionamento se baseia que a press o no fundo do reservat rio proporcional quantidade de l quido no seu interior Este sistema recomendado para l quidos limpos pouco VISCOSOS pouco COITOSIVOS 17 a Medidor de Diafragma Este medidor se baseia na press o hidrost tica apresenta uma constru o simples sendo recomendado para tanques abertos Apresenta limita es na faixa de n vel e temperatura b Medidor por Press o Diferencial E empregado para medir n vel em tanques fechados Neste caso a press o acima do l quido deve ser compensada O instrumento diferencial de press o conectado nos pontos de n vel m ximo e m nimo do tanque O instrumento mede a diferen a de press o entre estes pontos que representa aquela produzida pela quantidade de fluido presente TOMADA DE ALTA PRESS O FOLE DE ALTA PRESS O TOMADA DE BAIXA PRESS O FOLE DE BAIXA PRESS O BRA O DO TUB DE TORQUE MOLA DE FAIXA CONJUNTO DO TUBO DE TORQUE HASTE DE CONEX O MEDIDOR DE VAZ O TIPO PRESS O DIFERENCIAL COM FOLES c Por Borbulhamento Neste sistema o n vel determinado em fun
22. escri o dos principias elementos do painel do CLP PL102 ilustrados na figura 3 16 40 Tabela 3 3 Partes Principais do Painel do PL102 N DESCRI O l Sa das digitais a rel transistor conforme o modelo 2 Conector de alimenta o 3 Interface Serial 4 LEDs de estado da CPU 5 Entradas digitais 24 Vdc Manual Anexo 3 7 4 Mastertool Utiliza o 3 7 5 Exemplos de Aplica es controle discreto anal gico exerc cios implementa es BIBLIOGRAFIA 1 ALTUS Manual de Utiliza o S rie PICCOLO Ver D 2003 C d Doc MU299014 2003 2 ALTUS MASTERTOOL Manual de Utiliza o Ref 6203 012 4 Rev A 05 95 1995 3 ALTUS S rie PICCOLO Manual de Utiliza o Ref 6299 014 4 Rev A 12 95 1995 4 ANTONELLI P L CLP B sico 1998 5 Jack H Automating Manufacturing Systems with PLCs vers o 4 6 dispon vel em http claymore engineer gvsu edu jackh books html 2004 6 KILIAN Modern Control Technology Components and Systems 2 edi o 2003 7 MCMILLAN G K e CONSIDINE D M Process Industrial Instruments and Controls Handbook 5 Edi o Ed McGraw Hill New York 1999 8 NATALE F Automa o Industrial Ed rica S o Paulo 2000 9 RABELO F Apostila do Micrologix 1000 CIBA 2004 10 RICHTER C Controladores Program veis Curso de Automa o Industrial DEXTER 2001 11 SILVA FILHO B S Curso de Cont
23. for desenergizada a contagem interrompida e se Ativa for desenergizada Opl zerado Quando a contagem de Opl atingir o limite de Op2 a sa da energizada Libera Opl sa da 34 TED Temporizador na Desenergiza o TED Semelhante ao TEE realiza contagem de tempo por m com a energiza o de sua entrada Bloqueia Se Bloqueia for energizada a contagem interrompida e se Ativa for Op2 desenergizada Op zerado Ativa sa da Bloqueia Opl sa da CON Contador Simples CON Realiza contagens simples uma unidade a cada acionamento O operando Op1 a mem ria acumuladora unidades e Op2 o n mero limite Sempre que as entradas Incrementa e Ativa Op2 estiverem energizadas come a a contagem Se Ativa for desenergizada Ativa sa da Opl zerado Quando Op1 Op2 a sa da acionada Increm Opl sa da Na representa o ladder existe uma linha vertical de energiza o a esquerda e outra linha a direita Entre estas duas linhas existe a matriz de programa o formada por xy c lulas dispostas em x linhas e y colunas Cada conjunto de c lulas chamado de uma l gica do programa aplicativo As duas linhas laterais da l gica representam barras de energia entre as quais s o colocadas as instru es a serem executadas As instru es podem ser contatos bobinas temporizadores etc A l gica deve ser programada de forma que as instru es sejam energizadas a partir de um caminho de corrente
24. i vel controlada propriedade que se deseja controlar corresponde a sa da do processo Vari vel manipulada propriedade que pode ser modificada diretamente pela a o do controlador e cuja varia o ira afetar a vari vel controlada corresponde a entrada do processo Valor desejado setpoint valor de refer ncia para a vari vel controlada Em geral determinado por um operador baseado nas necessidades do processo Elemento prim rio sensor dispositivo que utiliza a energia do processo para proporcionar uma medida da vari vel controlada Transmissor elemento que transforma a medida do sensor em um sinal padronizado que pode ser transmitido e interpretado pelo controlador Elemento Final de Controle atuador dispositivo que recebe o sinal do controlador e desta forma altera a vari vel manipulada ex v lvulas rel s etc Controlador dispositivo que compara o valor da vari vel controlada com o valor desejado calcula a a o corretiva necess ria e emite o sinal de corre o para o atuador 2 2 Classifica o O controle de processos normalmente considerado de dois tipos distintos controle de vari veis cont nuas n vel temperatura vaz o press o etc ou controle de vari veis discretas controle da manufatura posi o tempo n mero etc Uma poss vel classifica o est ilustrada na figura 2 1 CONTROLE a oe CONTINUO 3 lt 44 s204224en2 H BRIDO 2s2s2eees2see82 DIS
25. iante com o aparecimento do motor a explos o e de aplica es bem sucedidas da energia el trica O desenvolvimento por James Watt do regulador centr fugo de velocidade para m quinas a vapor Fig 1 1 em 1769 aparece como um dos primeiro dispositivos autom ticos pois permitia o controle da velocidade sem necessidade de um operador M guina Figura 1 1 Regulador de Velocidade de Watt No in cio do s culo XX surgiram v rios dispositivos capazes de controlar alguns processos simples como termostatos e chaves de n vel Ap s o surgimento dos primeiros controladores nos anos 30 e com a evolu o da instrumenta o todo processo tornou se virtualmente pass vel de ser automatizado Nos anos 60 apareceram as primeiras aplica es de controle baseadas em computador e aquisi o de dados a partir dos anos 80 o aparecimento de sensores e atuadores inteligentes rob s tornos CNC eficientes sistemas de supervis o al m do uso de protocolos redes que permitem a Integra o destes dispositivos Hoje impulsionado pela evolu o da eletr nica com o aumento da capacidade de processamento e de mem ria dos dispositivos de controle dispomos de uma grande variedade de elementos que permitem o controle autom tico de plantas industriais de elevada complexidade possibilitando disponibilidade de dados para supervis o e controle inclusive atrav s de redes sem fio wireless Internet ou telefone celular Instrumenta o corresponde
26. liza o em programas extensos ou com l gicas mais complexas Tabela 3 2 Comandos B sicos da Linguagem Ladder S mbolo Descri o Contato Normalmente Aberto NA pode estar associado a uma entrada digital do controlador ou mesmo a um contato auxiliar no caso de ser uma entrada p ex NA de uma botoeira ser acionado modificando o seu estado sempre que esta entrada for acionada Da mesma forma se for um contato auxiliar ser acionado sempre que a bobina associada a esta vari vel for energizada N Contato Normalmente Fechado NF da mesma forma que o NA pode estar associado a uma entrada digital ou a um contato auxiliar Bobina Simples BOB sempre que for acionada altera o estado de todos os elementos associados a ela abrindo contatos fechados e fechando os abertos atua enquanto for mantida a energiza o L Bobina Liga BBL sempre que for acionada altera o estado de todos os elementos associados a ela abrindo contatos fechados e fechando os abertos D Bobina Desliga BBD sempre que for acionada for a o retorno ao estado original de todos os elementos associados a ela TEE Temporizador na Energizacao TEE Realiza contagem de tempo com a energiza o de suas entradas O operando Opl a mem ria acumuladora de tempo e Op2 o tempo limite d cimos de segundo Op2 Sempre que as entradas Libera e Ativa estiverem energizadas come a a Ativa sa da contagem Se Libera
27. m motor atrav s de uma botoeira a entrada do controlador corresponde aos comandos LIGA contato NA do bot o On da botoeira e DESLIGA contato NF do bot o Off da botoeira A bobina MOTOR corresponde sa da do controlador que acionar um contactor respons vel pela partida direta do motor DESLIGA LIGA MOTOR MOTOR Figura 3 7 Programa Ladder para Partida de um Motor O contato aberto da bobina MOTOR respons vel por realizar a reten o ou seja manter a sua bobina energizada mesmo ap s o operador parar de pressionar o bot o LIGA b Partida Direta e Revers o de um Motor A revers o no sentido de rota o de um motor trif sico poss vel pela troca de duas das fases que alimentam este motor conforme ilustrado pelo esquema de for a da figura 3 8 os Figura 3 8 Circuito de For a para Partida e Revers o 36 O programa representado na figura 3 9 ilustra um circuito de partida direta e revers o de um motor onde o acionamento do contactor C permite a partida direta do motor no sentido hor rio e C2 no sentido anti hor rio DESLIGA LIGA SH SAH SH SH DESLIGA LIGA SAH SH SAH SAH Figura 3 9 Programa Ladder para Partida e Revers o de um Motor A sa da SH do controlador acionar C enquanto que a sa da SAH acionar C2 Neste caso C e C2 nunca poder o ser acionados simultaneamente pois isto provocaria um curto circuito sendo necess rio portanto o intertravamento realizado pel
28. mente instru es e para implementar fun es espec ficas tais como l gica seqiienciamento temporiza o contagem e aritm tica controlando por meio de m dulos de entradas e sa das v rios tipos de m quinas ou processos 27 4 1 Hist rico Concebido originalmente para a linha de montagem da General Motors em 1968 para substituir os pain is de controle a rel estes pain is possu am pouca flexibilidade sendo necess ria sua reconstru o a cada modifica o do projeto Como estas modifica es ocorriam de maneira frequente os CLP foram concebidos com o principal objetivo de facilitar e desonerar e reduzir a manuten o das linhas de produ o O primeiro controlador que atendia a estas especifica es foi constru do em 1969 pela Gould Modicon Modular Digital Controller em 1971 sua aplica o foi ampliada a outras ind strias e em 1973 surgiu o primeiro sistema de comunica o que permitia que os CLP trocassem informa o entre si e j em 1975 passou a Incorporar o controle PID Proporcional Integral Derivativo At 1977 os CLP eram implementados com componentes eletr nicos discretos somente a partir de ent o passando a serem confeccionados a partir de microprocessadores Com a evolu o dos microprocessadores ocorreu o aumento da capacidade de processamento e de mem ria dos CLP que passaram a se tornar atrativos al m de todos os campos de atividade industrial tamb m a rea de automa o predial atu
29. o contato NF de SAH em s rie com a bobina SH e o contato NF SH em s rie com a bobina SAH Tanto a reten o como o intertravamento s o realizados utilizando comandos ladder sem a necessidade do uso dos contatos auxiliares dos contactores c Partida Estrela Tri ngulo Neste caso a partida do motor d se na configura o estrela de forma a minimizar a corrente de partida e ap s determinado tempo comuta se o motor para a configura o tri ngulo que corresponde ao regime normal de trabalho do motor YGA A GIA Figura 3 10 Esquemas de Liga o de um Motor Trif sico 37 S o utilizados tr s contactores C que alimenta as pontas 1 2 e 3 do motor com as tr s fases R S e T respectivamente Cz que alimenta com a mesma sequ ncia as pontas 6 4 e 5 e C3 que interliga as pontas 4 5 e 6 Desta forma a liga o simult nea de C e C3 corresponde a configura o estrela enquanto que a liga o de C e C2 equivale a configura o tri ngulo Fig 3 11 RAR l H Figura 3 11 Circuito de For a da Partida Estrela Tri ngulo O diagrama ladder ilustrado na figura 3 12 representa a partida estrela tri ngulo de um motor onde o tempo ajustado para 5 0 segundos DESLIGA LIGA Cl C2 Cl C2 C3 VA Figura 3 12 Programa Ladder para Partida Estrela Tri ngulo E poss vel observar uma vez mais as a es de reten o C e intertravamento evitando que C2 e C sejam acionado
30. o da press o necess ria para provocar borbulhamento do l quido Utilizado em tanques abertos para l quidos que apresentem densidade constante AR DE CONTROLE RELE PNEUM TICO INDICADOR DE NIVEL 3 4 5 Medidor de N vel Baseado nas Propriedades El tricas a Medidor por Condutividade Aplicado em fluidos condutores apresenta f cil manuten o e baixo custo Funciona baseado no circuito formado entre as paredes do reservat rio e o l quido condutor estes s o interligados por eletrodos de forma a determinar se o n vel atinge determinadas posi es mantendo assim o circuito aberto ou fechado 18 b Medidor Capacitivo Aplicado para materiais isolantes funciona baseado na varia o da capacit ncia do reservat rio onde o fluido ou gr o atua como diel trico 3 4 5 Medidor de N vel Baseado em outras Propriedades Empregados quando o fluido possui caracter sticas que dificultem a aplica o de outros sistemas de menor custo como por exemplo elevadas temperaturas fluidos corrosivos alta viscosidade risco de contamina o etc a Medidor por Ultra som O n vel medido levando em conta a velocidade com que o sinal sonoro atravessa o material no interior do reservat rio Normalmente se utiliza um sinal de 26 5kHz b Medidor por Radia o Este instrumento utiliza raios gama e seu princ pio de funcionamento semelhante ao baseado em ultra som apresentando no entanto maior p
31. pesar de tradicionalmente encontrar aplica o em term metros cl nicos e para laborat rios a sua aplica o industrial poss vel utilizando prote o para aumentar sua robustez 3 3 4 Term metro Bimet lico 4 BAIXA EXPANS O O term metro bimet lico consiste em duas l minas de metais com bow Expansion Material Bima Sina TIRA BIMET LICA B MATERIAL DE ALTA EXPANS O Aigh Expansion Material coeficientes de dilata o diferentes sobrepostas formando uma s pe a Variando se a temperatura do conjunto observa se um encurvamento que proporcional temperatura Na pr tica a l mina bimet lica enrolada em forma de espiral ou h lice o que aumenta bastante a sensibilidade Normalmente utiliza se o invar 64 Fe e 36 Ni com baixo coeficiente de dilata o e o lat o como metal de alto coeficiente de dilata o Caracter sticas e Baixo custo Leitura apenas local Constru o robusta Possui tempo de resposta elevado q Aplicados na faixa de 50 C a 500 C E cxsuento amera TRO HELICOMMAL Al m de sua aplica o na medi o de temperatura elementos bimet licos s o utilizados tamb m na constru o de termostatos e dispositivos de prote o 3 3 5 Term metro Bulbo Capilar Mo ESPIRAL Neste term metro um fluido preenche todo o recipiente e sob o efeito de um aumento de temperatura se dilata deformando um elemento extens vel sensor volum trico l ORIFICIO
32. pica de um RTD As termoresist ncias s o normalmente ligadas a um circuito de medi o tipo Ponte de Wheatstone sendo que o circuito encontra se balanceado quando respeitada a rela o R4 R R3 R neste caso os potenciais nos pontos A e B s o iguais Pt 100 R4 Figura 3 9 Liga o de um RTD em Ponto de Wheatstone 13 Termoresist ncia Pt100 constitu do de Platina e possui uma resist ncia padronizada de 100 ohms a 0 C apresentando boas caracter sticas de estabilidade repetibilidade e precis o al m de uma ampla faixa de medi o 250 C a 850 C 3 5 Accuracy C Pad EA tA in Pa tA eo gs S FF S SF SF F Class A Class B Figura 3 9 Classes de precisao para o Pt100 b Termistores Termistores resistores termicamente sensiveis sao dispositivos semicondutores fabricados a partir de xido de N quel Mangan s Cobalto Ferro e Tit nio apresentando grandes varia es da resist ncia com a temperatura Esta varia o poder ser negativa NTC Negative Thermal Coefficient ou positiva PTC Positive Thermal Coefficient com aplica o entre 100 C e 300 C Podem ser encontrados no mercado modelos de baixa precis o 5 a 10 para uso como prote o ou de alta precis o 0 05 C para uso em medi o as mai RELATIVE RESISTANCE R Hz P E a ale Pa E 50 108 PLAT IN LIN 0 0 20 400 600 BOO TEMPERATURE C
33. plicidade baixo custo de fabrica o e instala o Tamb m produz a mais elevada perda de carga mas na maioria das medi es esta perda n o tem muita import ncia TOMADAS DE PRESS O DIFERENCIAL PLACA DE ORIF CIO LLELLE a h Concentric Eccentric Segmental Na 23 b Pitot d Venturi Low Pressure High Tap Pressure Tap 3 6 2 Dispositivos de rea Vari vel a Rot metro ABERTURA DE LIMPEZA CONEX O DE PRESS O DA CONEX O DE PRESS O pene AN L PIEZOMETRICO DA GARGANTA mi CONE DE MONTANTE CONE DE JUSANTE SE O TRANSVERSAL DO TUBO VENTURI Um rot metro um medidor que possui um flutuador colocado dentro de um tubo vari vel A extremidade de di metro menor est na parte inferior e a entrada do fluido A folga ou o espa o anular que fica entre o di metro interno do tubo e o flutuador e que aumenta na extens o do tubo forma um orif cio de rea vari vel O flutuador alcan a uma posi o de equil brio que proporcional ao escoamento quando a for a ascendente do fluido passando pelo espa o anular torna se igual ao peso do flutuador A vaz o pode ser lida diretamente da posi o do flutuador no fluido em uma escala graduada no pr prio tubo ou ao lado dele O movimento do flutuador pode tamb m ser transferido por meio de uma extens o a um sistema que atua em um ponteiro indicador um registrador ou um transmissor pneum tico ou el trico Os flutuadores
34. recis o sendo por isso recomendado para a medi o cont nua de n vel hi he C 19 3 5 Medi o de Press o 3 5 1 Defini es a Press o Atmosf rica Equivale press o produzida pela camada do ar atmosf rico cerca de 80 km medida em um bar metro Como a camada de ar est em constante movimenta o e sujeita a mudan as de temperaturas esta press o pode apresentar grandes varia es altitude ventos temperatura Seu valor ao n vel do mar equivale aproximadamente a 1 033kg cm 760mmHg Outras unidades de press o 1 bar 10 Pa 1 020 kg cm 750 mmHg 14 50 psi b Press o Manom trica ou Relativa a press o medida em rela o press o atmosf rica tomada como unidade de refer ncia ou seja a press o indicada por um man metro c Press es Absoluta a soma das press es relativa e atmosf rica d V cuo E quando um sistema tem press o relativa menor que a press o atmosf rica O instrumento que indica a press o negativa denominado de vacu metro Press o Press o Atmosf rica era PRESSAO ABSOLUTA AREA DE V CUO Absolute Pressure Evacuated Ares DIFEREN A DE ALTURA Difference in Height gt gt ESCALA Escale DIFEREN A DE ALTURA DE COLUNA MERCURIO MERCURIO Mercury Mercury U tube Manometer 20 Tube Bourdon ZA WE Bourdon tube pressure gage l Pressure Secton YY CIRCUITO PONTE DE WHEAT
35. roladores L gicos Program veis LEE UERJ Rio de Janeiro RJ 1998 12 SOUSA A M e SCHUTTENBERG R M C Apostila de Laborat rio Controle de Processos e PLC Belo Horizonte MG 2 Ed 2000 13 U S Department of Energy Instrumentation and Control Fundamentals Handbook DOE HDBK 1013 1 92 Washington 1992 41
36. rtanto a perda de carga quase nula Por este motivo constituem os elementos prim rios ideais para medidas de vaz es de l quidos viscosos ou com s lidos em suspens o A nica condi o que o l quido tenha uma condutividade el trica acima de um certo m nimo O funcionamento destes medidores baseia se no fen meno da indu o eletromagn tica Um condutor el trico movendo se com a velocidade V perpendicularmente a um campo magn tico de indu o B produz uma f e m O condutor em movimento o pr prio l quido o qual circula num tubo de medida e n o magn tico com o mesmo di metro da tubula o externa O tubo de medida normalmente constitu do por a o inoxid vel Os materiais do forro interior e os eletrodos s o escolhidos em fun o do fluido a medir H dois eletrodos implantados no tubo de medida que fazem 7 contato com o l quido Perpendicularmente a linha dos eletrodos aplicado um campo magn tico produzido por duas bobinas exteriores ao tubo de medida 3 6 5 Instrumento Ultra S nico Um feixe de ondas sonoras estreito na faixa C MARA DE IONIZA O DO SENSOR fonisation chamber type of detector Pipe TUBO ac stica ou na ultra s nica lan ado atrav s de um i Chutter fluido em movimento sofre um efeito de Radioactive SOuFCEe FONTE DE RADIA O arrastamento Na forma mais simples constitu do por um transdutor transmissor de ultra sons TT
37. s l mpadas contactores ou anal gicas servov lvula conversor de frequ ncia A figura 3 2 ilustra algumas entradas e sa das t picas de um CLP bem como a utiliza o de uma IHM e de um microcomputador como dispositivo de programa o 30 Sensor Sensor de de N vel Chave Temperatura Fim de Curso Botoeira Entradas Entradas Anal gicas Digitais Programa o CLP Sa das Sa das Anal gicas Digitais gi g Ro L mpada de Sinaliza o E l rp Rel Conversor de V lvula Frequ ncia Figura 3 2 Poss veis Entradas e Sa das de um CLP As entradas e sa das discretas apresentam dois n veis l gicos 0 ou 1 ligado ou desligado enquanto que as entradas e sa das anal gicas apresentam sinais cont nuos que s o padronizados para trabalhar numa faixa normalmente 4 a 20mA corrente ou O a 10V tens o 4 5 Funcionamento Um controlador pode assumir o modo de espera quando est sendo programado ou parametrizado estado de opera o quando est executando um programa ou estado de erro se ocorre alguma falha no controlador Fig 3 3 31 om aa C m gt falha i cd Figura 3 3 Modos de um CLP Quando est no estado de execu o um CLP trabalha em loop executanto a cada ciclo de varredura cuja dura o da ordem de mili segundos uma s rie de instru es referentes aos programas presentes em sua mem ria como ilustra a figura 3 4
38. s o de metais duros e resistentes corros o como a o inoxid vel liga hastelloy ou monel e n quel e apresentam v rios formatos e caracter sticas de vaz o Os rot metros podem medir vaz es entre 0 08 mm min at enormes quantidades como 23 m min A perda de press o constante e pequena 24 b Cilindro e Pist o Measuring Chamber Cylindrical Abutment Control Roller Inlet Cylindrical Abutment c A Oscillating Control Roller E Single Piston Reciprocating 3 6 3 Medidores Volum tricos Estes medidores se baseiam na medi o do volume do fluido que passa atrav s do mesmo a Disco Nutante Nesse tipo de medidor certo volume predeterminado deslocado continuamente pelo movimento rotativo do disco cujo centro uma esfera O n mero de rota es do disco contado por meio de uma s rie de engrenagens e indica a quantidade de l quido deslocada de montante para jusante Trata se pois de um integrador de vaz o sendo apropriado para medir vaz es n o muito grandes de l quidos limpos Emprega se com tubula es de 1 2 at 4 para vaz es de 0 2 at 100m h com a precis o de 19 eo A errr a E E io aa Ti y i Pore contogiro Cs a Ao E DE E E ELE Pa a on b Turbina Um medidor de vaz o de turbina consiste basicamente em um rotor provido de palhetas com seu eixo de rota o paralelo dire o do fluxo
39. s simultaneamente 3 7 2 Exerc cios a Elabore um programa Ladder de partida parada de um motor semelhante ao representado na figura 3 7 por m desta vez sem a necessidade do uso de reten o 38 b Elabore um programa para controlar o n vel no tanque ilustrado na figura 3 13 de maneira que o operador possa ser capaz de selecionar o modo se funcionamento AUTOM TICO ou MANUAL Em MANUAL a bomba poder ser ligada pressionando se o bot o LIGA e desligada pressionando se o bot o DESLIGA Neste modo as chaves de n vel n o t m nenhuma a o Em AUTOM TICO a bomba d gua seja ligada sempre que a chave de N VEL BAIXO for acionada e que seja desligada toda vez que a chave de N VEL ALTO seja acionada Observe o diagrama de estados da bomba d gua representado pela figura 3 14 na elabora o do programa ladder At LIGA DESL E v O BOMBA Figura 3 13 Sistema Controle de Nivel NIVEL ALTO Figura 3 13 Diagrama de Estados da Bomba BOMBA DESLIGADA BOMBA LIGADA c A figura 3 15 mostra um misturador usado para fazer cores personalizadas de tinta Dois encanamentos alimentam o tanque fornecendo dois ingredientes diferentes enquanto que um nico encanamento no fundo do tanque transporta a tinta misturada produto final Nessa aplica o o programa dever controlar a opera o de preenchimento o n vel do tanque o funcionamento do misturador e o per odo de aquecimento conforme as seguintes etap
40. s t cnicas e dispositivos empregados na medi o tratamento e transmiss o das vari veis do processo 1 2 Objetivos da Automa o Basicamente a automa o de um processo produtivo visa a sua otimiza o obtendo produtos com um custo unit rio reduzido em um tempo menor e com uma maior uniformidade Isto conseguido indiretamente quando alcan ados os seguintes objetivos e Aumentar e controlar a qualidade do produto e Incrementar a produtividade e Aumentar a confiabilidade do processo e Disponibilizar dos dados referentes ao processo para an lise e Aumento da seguran a em rela o s pessoas e ao ambiente 1 3 Efeitos da Automa o Considerando que todo processo pode de alguma forma ser automatizado a decis o entre a utiliza o da automa o torna se uma quest o mais de ordem econ mico financeira que propriamente t cnica Ao longo dos anos a automa o tem provocado uma s rie de mudan as no ambiente de trabalho Redu o no n vel de emprego de atividades repetitivas e ou que requerem pouca qualifica o Desaparecimento de algumas profiss es Aumento da qualidade e padroniza o de produtos Redu o de custos de produ o 2 CONTROLE DE PROCESSOS Controlar um processo corresponde a manter uma vari vel deste processo num determinado valor desejado 2 1 Defini es Processo qualquer opera o onde pelo menos uma propriedade f sica ou qu mica possa variar ao longo do tempo Var
41. zero da vari vel supera o valor inferior do range e Supress o de zero quantidade com que o valor inferior do range supera o zero da vari vel e Tempo morto dead time atraso verificado entre a ocorr ncia de uma altera o na vari vel e a sua percep o pelo instrumento tamb m chamado de atraso de transporte 3 2 Simbologia A padroniza o de simbologia segundo a ISA The Instrumentation Systems and Automation Society estabelece atrav s da norma ISA S 5 1 Instrumentation Symbols and Identification que cada instrumento devera ser identificado por um conjunto de letras e algarismos Tabela 3 1 A primeira letra indica a vari vel medida controlada e as subsequentes indicam a fun o desempenhada pelo Instrumento O primeiro conjunto de algarismos indica a rea f brica e o segundo indica a malha ou fun o programada a qual o instrumento pertence Tabela 3 1 Letras de Identifica o da Instrumenta o 1 Grupo de Letras 2 Grupo de Letras Letra Vari vel Medida Fun o 1 Letra Modificadora Passiva Ativa Modificadora A An lise Alarme B Chama C Condutividade Controlador D Densidade Diferencial E Tens o Sensor F Vaz o Raz o G Livre Escolha Vis o Direta H Manual Alto Corrente El trica Indicador J Pot ncia Varredura ou Sele o Manual K Tempo Taxa de Varia o Esta o de Controle L N vel L mpada Piloto Baixo M Umidade Instant neo M dio N Livre Escolha O Livre Escolha Orificio
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