Controle Automatico

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Automação Industrial
Unidade 2 –
 
Controle Automático
Prof. Rodrigo Cardoso Fuentes
diretor.ctism@gmail.com
Prof. Rafael Concatto Beltrame
beltrame@mail.ufsm.br
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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 operário
Medição
 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
Elemento
Controlador
Malha de Controle
Elemento
Atuador
Variáveis do
Processo
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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
Elemento
Controlador
Sinais de
Entrada
Sinais de
Controle
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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 de
Entrada
Sinal de
Controle
Processo
Sinal de
Saída
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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 foi
realmente 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
Valor
desejado
“Set-Point”
Sinal de
Controle
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
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