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Redes industriais
Elementos de automação industrialAula 03
Prof. Diovani Milhorim
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Áreas de Atuação da Automação
Projetos de novas unidades de operação Modernização da planta industrial Integração de procedimentos e
equipamentos em unidades de produção já existentes
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Níveis de Automação Industrial
Processo ComputadorManual
Manual
Modo off-line, coleta manual de dados
Processo ComputadorManual
Manual
Off-line, coleta automática de dados
Processo ComputadorManual
Manual
Modo in-line
Processo Computador
Manual
Modo on-line, malha aberta
Processo Computador
Modo on-line, malha fechada
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Níveis de Automação - Exemplo
Processo não automatizado : Controle de nível local através de válvula com
volante Processo semi-automatizado :
Controle de nível através de válvula comatuador para acionamento remoto
Processo totalmente automatizado :Controle de nível através de válvula comatuador e controlador automático
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Processos Sistemas físicos a serem monitorados, controlados,
supervisionados,gerenciados Processos Contínuos
As variáveis manipuladas têm natureza contínua Processos químicos e robótica
Processos Discretos As variáveis manipuladas têm natureza discreta Políticas de inter-travamento e manufatura
Sistemas Híbridos Variáveis contínuas + Variáveis discretas
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Processo Contínuo
LTTT
LC
MISTURADOR
AQUECEDOR
H1
TC
vapor
Produto B
Produto A
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Processos contínuos: variáveis analógicas
nívelnível
mAmA
tt
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Processo Discreto
LSLL SDV
VASO DE PROCESSO
PSLL
CLP
SDV
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Processo Discreto
silo baixo
caixa esquerda
caixa direita
limite direito
limite esquerdocentro
esteira direita
esteira esquerda
válvula silo
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Variáveis Discretas
tt
nívelnível
VdcVdc
altoalto
normalnormal24 Vdc24 Vdc
0 Vdc0 Vdc
Set-Set-pointpoint
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Variáveis Discretasnívelnível
VdcVdc
altoalto
normalnormal
24 Vdc24 Vdc
0 Vdc0 Vdc
tt
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Tipos de Controles
Controle continuo - variáveis analógicas - Controle PID
Controle Discreto - variáveis discretas – Inter-travamento
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Controle de Variáveis Contínuas – Estratégia PID
PID Válvula Processo
SensormA
mAmA Vazão
Ref
Controlador
+
-erro
variável controlada
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Controle de Processos Discretos
A mudança do Estado das variáveis de entrada provoca a mudança das variáveis de saída.
Ex: Pressão alta -> abrir válvula de alívio
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Elementos Básicos de automação
Processos Sensores Atuadores Telemetria – tratamento e envio de sinais Controladores
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Sistemas de medição: Sensores Componentes transdutores de sinais Condicionamento de sinais Calibração de sensores Sistemas de proteção
Valor verdadeiro
Sistema de medição
Processo medido
Saída Entrada
Valor medido
Observador
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Exemplo de Sensores
Termopares ( temperatura) Encoderes (giros, posião angular..) Barômetros (pressão) Potenciômetros Ultra-som
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Sensores de Pressão
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Sensores para Medição de Nível
Baseado em boia Baseado em radar
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Sensores de TemperaturaTermopares
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Sensores de Pressão
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Instrumentos de Leitura
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Telemetria Os sistemas conforme o tipo de energia
podem ser: Transmissão pneumática (3-15PSI) Transmissão eletrônica (4-20mA, 1-5Vcc) Transmissão digital ( RS-485 protocolo modbus,
RS-232 protocolo HART, RS-422, “FoundationTM Fieldbus”.
Transmissão hidráulica
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Sistemas de Comandos: Atuadores Amplificadores de energia Transformadores de energia elétrica (sinal de
controle) em outras formas de energia
Saída Sistema de comando
Sinal de comando
Processo
Atuador
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Exemplos de Atuadores
Válvulas Pistões Inversores (eletrônica de potência) Resistências
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Atuadores - válvulasVálvula de controle (Fisher) Transmissor eletrônico
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Exemplos de válvulas
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Simbologia
TIC 103 Identificação do instrumento ou tag do instrumento
T 103 Identificação da malha (malha de temperatura, número 103)
TIC Identificação funcional (Controlador Indicador de temperatura)
T Primeira letra (variável da malha)
IC Letras subseqüentes (função do
instrumento na malha
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Simbologia
TE-301 sensor de temperaturaTT – 301 transmissor de temperaturaTIC-301 controlador de temperaturaTCV-301 válvula controladora de temperatura
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Simbologia
PIC211
Exemplo de uma malha de controle de Pressão
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Controladores
Controlador Lógico Programável
Segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), é um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais.
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ControladoresControlador Lógico Programável
Segundo a NEMA (National Electrical Manufacturers Association), é um aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para armazenar internamente instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica, seqüenciamento, temporização, contagem e aritmética, controlando, por meio de módulos de entradas e saídas, vários tipos de máquinas ou processos.
![Page 33: Redes industriais Elementos de automação industrial Aula 03 Prof. Diovani Milhorim](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062400/5706384c1a28abb8238f6191/html5/thumbnails/33.jpg)
ControladoresControlador Lógico Programável
•Sistema digital (1969) introduzido para substituir relés eletromecânicos •Sistema programável.•Aplicado a controle lógico ou discreto•Grande capacidade de coletar dados e condicionar sinais
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ControladoresControlador lógico programável
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Controle Automático
O controle se diz automático quando se faz uso de controladores programáveis para gerenciamento dos processos que se deseja monitorar e controlar.
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Controle Automático
Processo FísicoSensores
Atuadores
A/DD/D
D/AD/D
Relógio Externo
ControleDireto
RegistroDe Dados
Gerência deInformação
InterfaceHomem/Máquina
Base de Dados
. . .Terminais, impressoras, etc.
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Esquema de Controle Automático
Alarmes e guias para operador
Processo
Sistema de controle com computador
material
energiaproduto
Informação do produtoSinais de
controleInformação do processo
Registros e relatórios
Informação de entrada
Objetivos e informação de gerenciamento
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PLC na estrutura de automação
COM
COM
COM
COM
COM
COM
CPU
CPU
FONTE
FONTE
PSH
RE M
RE M
RE M
ESC ESC Manutenção
SDV
BOMBAMÓDULOS REMOTOS DO PLC
CPU’s DO PLCSALA DE CONTROLE
REDE ETHERNET
REDE PROPRIETÁRIA DO PLC
VASO SEPARADOR
CHAVE
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Controle Automático
Aquisição de dados:
Primeira aplicação usada pelo computador, ainda usada (e combinada com controle supervisório)
Coleta de dados analógicos e digitais, em tempo real, para armazenagem e uso posterior: análise, indicação, registro, totalização, alar-me, intertravamento e controle
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Computador no processo
Aquisição de dados:
Primeira aplicação usada pelo computador, ainda usada (e combinada com controle supervisório)
Coleta de dados analógicos e digitais, em tempo real, para armazenagem e uso posterior: análise, indicação, registro, totalização, alar-me, intertravamento e controle
![Page 41: Redes industriais Elementos de automação industrial Aula 03 Prof. Diovani Milhorim](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062400/5706384c1a28abb8238f6191/html5/thumbnails/41.jpg)
Computador no processo
![Page 42: Redes industriais Elementos de automação industrial Aula 03 Prof. Diovani Milhorim](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062400/5706384c1a28abb8238f6191/html5/thumbnails/42.jpg)
Computador no processo
Sistema digital de controle distribuído
![Page 43: Redes industriais Elementos de automação industrial Aula 03 Prof. Diovani Milhorim](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062400/5706384c1a28abb8238f6191/html5/thumbnails/43.jpg)
Sistema digital de controle distribuído
Sistema digital de controle distribuído
Sistema introduzido para substituir painéis de controle convencionais, centralizando tarefas e distribuindo funções
Sistema configurável. Aplicado a controle contínuo Possui IHM poderosa e amigável
![Page 44: Redes industriais Elementos de automação industrial Aula 03 Prof. Diovani Milhorim](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062400/5706384c1a28abb8238f6191/html5/thumbnails/44.jpg)
Sistemas SCADA
Os sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) começaram a ser idealizados desde a primeira metade do século passado, com a necessidade de obtenção de dados meteorológicos em grande volume
Atualmente eles estão sendo largamente utilizados na indústria, principalmente aquelas cujos processos são geograficamente muito distribuídos
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Sistemas SCADA Elementos básicos:
Centro de Operações (CO) com uma Unidade Mestre (UM), que interage com as URs e uma Interface Homem-Máquina (IHM) baseada em computador
Uma ou mais Unidades Remotas (URs) que interagem diretamente com os processos
Sistema de comunicação que permite a troca de informações entre o CO e as URs
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Sistemas SCADA
Sistemas SCADA
RÁDIO
RÁDIO
MODEM
MODEM MODEM
MODEMUR-01 UR-02
UR-03
UM
IHM
CENTRODE
OPERAÇÕES(CO)
MODEM
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Sistemas supervisórios
Permitem uma visualização gráfica com informações do processo por cores e animações
Dão ao projetista um ampla gama de comunicação com os mais diversos tipos de marcas e modelos de equipamentos disponíveis no mercado
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Sistemas supervisórios