cervejaria automação

Prévia do material em texto

Automação em uma Cervejaria
 O consumo de cerveja vem numa crescente há anos e umas das suas dificuldades que se encontra na produção é o controle de tempo e temperatura. A aplicação da automação em uma cervejaria faz com que essas dificuldades diminuam trazendo vários benefícios para a produção.
Figura 1: Fluxograma do processo cervejeiro
1.Sistema de Instrumentação
	O Sistema de Instrumentação é a primeira e mais importante camada de um sistema da Tecnologia da Automação, como afirmou Connvell em 1988: "Todo controle começa com a medição e a qualidade do controle não será maior que a qualidade da medição". Ela é composta pelos sensores, transdutores e atuadores.
	Para uma cervejaria, temos, para alguns equipamentos e etapas do processo, os seguintes instrumentos:
FIQ – Indicador de Vazão
TE – Sensor de Temperatura
LSH – Chave de Nível Alto
LSHH – Chave de Nível Muito Alto
LT – Transmissor de Nível
LSL – Chave de Nível Baixo
MV – Válvula de Umidade
ZSH – Chave de Posição Alto
PT – Transmissor de Pressão
FIQ – Indicador de Vazão
TE – Sensor de Temperatura
ZSH – Chave de Posição Alto
PT – Transmissor de Pressão
MV – Válvula de Umidade
EBC – Controlador de Tensão Elétrica
DIT – Indicador Transmissor de Densidade
FIQ – Indicador de Vazão
ZSH – Chave de Posição Alto
LSL – Chave de Nível Baixo
LSH – Chave de Nível Alto
DIT – Indicador Transmissor de Densidade
LT – Transmissor de Nível
MV – Válvula de Umidade
LSHH – Chave de Nível Muito Alto
TE – Sensor de Temperatura
PT - Transmissor de Pressão
TE – Sensor de Temperatura
ZSH – Chave de Posição Alto
LSHH – Chave de Nível Muito Alto
LSH – Chave de Nível Alto
LSL – Chave de Nível Baixo
MV – Válvula de Umidade
FIQ – Indicador de Vazão
TE – Sensor de Temperatura
PT - Transmissor de Pressão
TE - Sensor de Temperatura
LT - Transmissor de Nível
LSL - Chave de Nível Baixo
MV - Válvula de Umidade
FIQ - Indicador de Vazão
DTI - Indicador Transmissor de Densidade
EBC - Controlador de Tensão Elétrica
TE- Sensor de Temperatura
PT- Transmissor de Pressão
LSH- Chave de Nível Alto
LSL- Chave de Nível Baixo
2.Sistema de controle
 Sistemas de controles são constituídos, essencialmente por equipamentos capazes de desempenhar tarefas importantes para o processo, através da utilização de microprocessadores.
 Existem no mercado três sistemas de controles e o escolhido para uma micro cervejaria é o sistema CLP (Controlador de Lógico Programável).
2.1 CLP
 O Controlador Lógico Programável ou CLP é um computador que executa funções específicas através de um programa criado por um ser humano.
 O sistema para uma cervejaria é capaz de prover o controle dos tempos e temperaturas do processo. Além disso, o sistema permite que o processo como um todo seja direcionado, mesmo que uma determinada etapa não tenha viabilidade de ser controlada ou monitorada.
As funcionalidades por etapa da produção da cerveja serão:
Moagem: Controle do tempo da moagem do malte.
Mosturação: Sistema controlará temperatura, entrada de água e sinais do início e fim do processo.
Filtração: Sistema indicará o início e fim do processo. Controle de abertura e fechamento de válvulas.
Fervura: Sistema indicará início e fim do processo. Controle da temperatura.
Whirlpool: Controle de abertura e fechamento de válvulas.
Resfriamento: Controle da temperatura. Sistema indicará a temperatura ideal para finalizar o processo.
Fermentação: Controle de abertura e fechamento de válvulas, controle da vazão, controle de nível, controle do tempo do processo e indicar início e fim do processo.
Maturação: Controle de tempo e temperatura e indicador de início e fim do processo.
Envase: Controle de abertura e fechamento de válvulas, controle de vazão e controle de nível.
 O software a ser executado além dos aspectos feitos a cima segue as normas de padronização da Norma IEC61131-3.
 Para realizar a programação dos softwares aplicativos, foi utilizada a ferramenta disponibilizada pelo fabricante do controlador lógico programável (CLP), o software TwinCAT da fabricante alemã Beckhoff. Essa ferramenta é um ambiente de desenvolvimento que implementa as funcionalidades padronizadas pela Norma 61131-3.
3.Sistema de supervisão
 O sistema supervisório implementado no software TwinCAT tem como principal objetivo estabelecer uma interface visual para monitoramento e atuação na planta. Este sistema recebe dados de temperatura e envia comandos de atuação do relé para a placa Arduino.
 A interface visual foi desenvolvida para monitorar os termômetros de cada tanque e gerenciar o tempo de cada teste. Botões foram adicionados para o acionamento do relé e o início da cronometragem de cada teste.
 A configuração dos parâmetros do protocolo ModBus dentro do software é feita com base nos padrões estabelecidos pela biblioteca de ModBus utilizada na programação da placa Arduino. O software TwinCAT dispõe de um componente, denominado MB1, que implementa o driver desta comunicação e permite a configuração da mesma. Os parâmetros indicam endereços de registradores que contemplam dados que podem ser acessados por ambas as partes. Endereços são listados baseados nos seus tipos (tendo como referência o dispositivo slave – no caso a placa arduino).
 Após os parâmetros estarem configurados e a comunicação testada e estabelecida, os endereços dos registradores da placa Arduino são adicionados na lista de variáveis contempladas pela rotina do programa com seus respectivos nomes e funções. Esta listagem serve para designar os nomes utilizados para cada endereço de comunicação, de forma que as variáveis podem ser utilizadas em outros componentes do software (como por exemplo no desenvolvimento das interfaces gráficas).
 O software TwinCAT implementa também um banco de dados que guarda todo o histórico de variáveis selecionadas pelo usuário. Estes dados podem ser posteriormente exportado em formatos compatíveis com outros softwares de processamento de dados (como por exemplo o Microsoft Excel ou o MatLab).