Aula Instrumentação

Prévia do material em texto

Instrumentação e Automação
Aula 01
Prof. Me. Anderson Rocha
Disciplina
• Sexta-feira - 19h
– WYF0954/5494650
Apresentação
• Disciplinas em ECA, EE, EC, EM
• Orientação Estágio ECA
• Orientação TCC de ECA
Apresentação
• Projeto BAJA - Eletrônica Embarcada
• Minicursos PEX
• Núcleo Docente Estruturante
Ementa
• Ao final desta disciplina o aluno deverá ser capaz de analisar
e executar projetos de instrumentação e automação
industrial. Conseguirá aplicar os fundamentos teóricos
e práticos de instrumentação e automação de processos
industriais, tais como critérios de instalação e seleção de
instrumentos de medição de nível, temperatura, pressão e
vazão, dimensionamento e especificação de válvulas de
controle e atuadores. Além disso, serão abordadas as
tecnologias de hardware e software empregadas nos
sistemas de controle de processos industriais.
Objetivos
• 1. Empregar elementos de automação como:
sensores, atuadores e
controladores, avaliando o fluxograma
operacional do sistema de automação e seus
respectivos intertravamentos.
Objetivos
• 2. Implementar soluções de comunicações em
sistemas de automação, garantindo uma troca
rápida e precisa de informações entre todos
componentes da malha de controle.
Objetivos
• 3. Projetar sistemas para soluções de
problemas de automação em controladores
lógicos programáveis, empregando a
linguagem de programação Ladder da norma
Européia IEC 61131.
Objetivos
• 4. Elaborar soluções de supervisão e controle
através de softwares industriais, viabilizando o
acesso remoto de todas as variáveis de
processo do sistema de automação.
Objetivos
• 5. Desenvolver projetos de Instrumentação e
automação Industrial, aplicando a simbologia
internacional e padronizada da norma técnica
ISA 5. 1 para plantas industriais.
Cronograma
• 20/08/2021 Aula 01
• 27/08/2021 Aula 02
• 03/09/2021 Aula 03
• 10/09/2021 Aula 04
• 17/09/2021 Aula 05
• 24/09/2021 Aula 06
Cronograma
• 01/10/2021 Simulado
• 08/10/2021 AV1
• 15/10/2021 Vista - PEX
• 22/10/2021 Aula 10
• 29/10/2021 Aula 11
• 05/11/2021 Aula 12
Cronograma
• 12/11/2021 Simulado
• 19/11/2021 AV2
• 26/11/2021 Vista - PEX
• 03/12/2021 AV3
• 10/12/2021 Bancas?
• 17/12/2021 FIM
Avaliações
• AV1 (≥ 4.0), formato a definir
• AV2 (≥ 4.0), formato a definir
• AV3 (SUB), formato a definir
Automação x Instrumentação
• Automação Industrial
– A automação, por essência, estuda técnicas
e maneiras de diminuir a mão-de-obra em
um processo, ou seja, uma forma eficaz de
substituir o manual pela máquina ou
robótica. Um exemplo seria a exploração de
outro planeta
Automação x Instrumentação
• Automação Industrial
– Ainda é muito arriscado enviar um homem
para fazê-la, então com a automação é
possível enviar um robô que fará tal
exploração no lugar dos homens, os quais
ficam em um ambiente seguro apenas
controlando as máquinas
Automação x Instrumentação
• Instrumentação Industrial
– A instrumentação, por outro lado, estuda
como aperfeiçoar o controle/desempenho
de processos industriais, como o aumento
de segurança de máquinas e pessoas
Instrumentação Industrial
• Indispensável quando o especialista deseja ter 
alguns resultados em suas máquinas
Instrumentação Industrial
• Objetivos
– a incrementação e o controle do produto;
– o aumento da produção e do rendimento;
– o fornecimento de dados a respeito da 
matéria-prima, da quantidade produzida e 
da economia dos processos;
Instrumentação Industrial
• Objetivos
– a execução de funções de inspeção e 
ensaios com maior rapidez;
– a simplificação de projetos de pesquisa;
– e o fornecimento de sistemas de segurança
para os operários, as fábricas e os 
processos.
Instrumentação Industrial
• Historicamente
– Essa ciência surgiu na década de 1940, junto
com a otimização do uso de instrumentos
pneumáticos de transmissão e controle
Instrumentação Industrial
• Necessidade
– Especialistas desejavam realizar a
monitoração e controle de forma
automatizada, para que o operador não
precisasse abrir e fechar as válvulas
manualmente, reduzindo assim o tempo de
monitoramento do processo.
Instrumentação Industrial
• Problemas
– Os instrumentos utilizados nas malhas de
controle, porém, todos pneumáticos,
apresentavam um problema: trincas ou
corrosão nas tubulações de cobre ou aço
carbono provocavam vazamentos
Instrumentação Industrial
• Resultados
– Acarretavam em uma falha na malha de
controle e, em casos mais severos, na
paralização de toda a produção
Instrumentação Industrial
• Evolução
– O sistema pneumático, porém, logo foi
substituído e, já na década de 1950, com o
avanço da tecnologia, deu-se início às
pesquisas com instrumentos eletrônicos
Instrumentação Industrial
• Utilização
– No entanto, eles só começaram a ser
produzidos em meados dos anos 1970. Aos
poucos, houve a migração do sistema
pneumático para o eletrônico, fato que
retrata um resultado da instrumentação.
Instrumentação Industrial
• Consequências
– Como vantagem, esse último não possuía
partes mecânicas e era mais robusto, o que
levou à grande diminuição nos vazamentos.
A evolução não parou por aí.
Instrumentação Industrial
• Expansão
– Com a constante elevação da complexidade
dos processos industriais, havia a
necessidade de processar cada vez mais
malhas de controle.
Instrumentação Industrial
• Inovação
– Os instrumentos tinham que ser mais
discretos, pois cada um deles estava sujeito
a falhas e, consequentemente,
manutenção. Isso foi possível com o
surgimento da computação
Instrumentação Industrial
• Controle
– Essa fase da instrumentação teve início com
o Sistema de Controle Distribuído, que
permite reunir várias malhas em uma
estação de controle
Instrumentação Industrial
• Gerência
– As salas de controle podem ser
comandadas mesmo que a quilômetros de
distância ou até, em alguns casos, a partir
de comunicação sem fio. E tudo o que o
operador faz é comandar todas essas
malhas em uma tela de computador
Instrumentação Industrial
• Sala de controle ou supervisão
Pirâmide da Automação
Pirâmide da Automação
• Nível 1 – Também conhecido como "chão de
fábrica", é composto por máquinas e
dispositivos de campo com pouca inteligência
e representa o nível de aquisição de dados e
controle manual
Pirâmide da Automação
• Nível 2 – Contém equipamentos com alto
nível de inteligência, responsáveis por
controlar as atividades da planta de forma
automatizada, como CLP’s (Controlador Lógico
Programável), SDCD’s (Sistema Digital de
Controle Distribuído) e relés (chaves
eletromecânicas)
Pirâmide da Automação
• Nível 3 – É dedicado à supervisão dos
processos produtivos – tendo como base
índices de produtividade, algoritmos de
otimização e demais informações. Neste nível
é comum encontrar conversores de protocolo
que utilizam a tecnologia OPC para garantir a
operabilidade dos sistemas
Estrutura da Automação
• Todos os sistemas de controle podem ser
divididos em três partes: transdutores,
controladores e atuadores.
Estrutura da Automação
• Transdutor x Atuador
– Enquanto os transdutores convertem de
grandezas físicas em sinais elétricos
correspondentes, os atuadores realizam a
conversão da energia elétrica, hidráulica,
pneumática em energia mecânica.
Estrutura da Automação
• Controlador
– São responsáveis pelo gerenciamento e
monitoramento dos parâmetros
operacionais requeridos para realizar as
tarefas do sistema.
Estrutura da Automação
• Controlador
– O controlador utiliza os transdutores para
monitorar processos e, com base nos estados
das suas entradas, aplica um algoritmo de
controle embutido para calcular os estados
das suas saídas, manipulando tanto controles
digitais quanto malhas analógicas
Estrutura da Automação
• Processo
– Os processos industriais podem ser
divididos nas subcategorias de
monitoração, sequenciamento e malha de
controle
Estrutura da Automação
• Monitoração
– Mostra os estados do processo para o
operador e destaca as condições anormais
em que algumaação deva ser tomada
Estrutura da Automação
• Sequenciamento
– Diferentemente da lógica combinacional
usual, é baseado em uma sequência pré-
definida de ações que devem ser
executadas em uma determinada ordem.
Para tanto, funções do tipo memória
(estados e eventos) são utilizadas
Estrutura da Automação
• Malha
– Útil para manipulação contínua de
variáveis analógicas, as quais devem ser
mantidas, automaticamente, em um
determinado valor ou seguir o valor de
outro sinal.
Exercícios
• .
https://forms.office.com/r/yAkDHPhthq
anderson.rocha@professores.unimetrocamp.edu.br