EQE-594 Controle e Instrumentação de Processos Profa. Ofélia de Q.F. Araújo EQ/UFRJ CONTROLE SELETIVO e OVERRIDE

Transcrição

1 CONTROLE SELETIVO e OVERRIDE Nas estratégias de controle, pode surgir a necessidade de aplicar lógica seletora de sinais. Define-se, para tal, chaves seletoras de sinais: (1) Chave Seletora de Valor Alto (HS), e (2) Chave Seletora de Valor Baixo (LS), ilustradas a seguir: Para cada controlador, deve haver pelo menos uma variável manipulada. Contudo, em alguns processos, há uma deficiência de variáveis manipuladas em relação ao número de variáveis de saída que se deseja controlar, N N. Nesta situação, apresentamse dois esquemas de controle que, utilizando controlador do tipo SISO, e chaves seletoras, gerenciam o conflito de interesses criado pela multiplicidade de sinais controlados: C M 1. Controle OVERRIDE 2. Controle SELETIVO Controle Seletivo Neste esquema, existe uma malha fixa de controle (um controlador e uma variável manipulada). Contudo, o sinal alimentado ao controlador (variável controlada medida) é obtido por uma seleção entre múltiplas leituras de sensores, através de uma chave seletora.

2 As chaves seletoras se aplicam a situações onde uma seleção é necessária, definindo um Controle Seletivo. Como exemplo, utiliza-se o controle de ponto quente em reatores exotérmicos: múltiplas medições, único controlador e único elemento final de controle, esquematizado a seguir. Controle Override Neste esquema, em condições normais de operação, uma variável de saída determina as mudanças na variável manipulada (SISO). As demais saídas ficam sem controle mas são monitoradas. Ocorrendo situação extrema em uma destas variáveis, esta assume o comando sobre a única variável manipulada disponível. Nestas situações, utilizam-se as chaves seletoras para a seleção de sinal de controle entre dois controladores, como no esquema a seguir ilustrado, definido como controle override. Neste, tem-se duas medições, 2 controladores e 1 elemento final de controle. Ressaltase que, em sistemas digitais, estas chaves são substituídas por lógica digital.

3 Considere um próximo exemplo: forno de pré-aquecimento de óleo. O TC1 (cujo setpoint é a temperatura limite metalúrgico do material da serpentina), recebe sinal do sensor abaixo do valor máximo permitido, requerendo mais combustível para anular o erro. Contudo, o TC2 (cujo setpoint é inferior ao limite metalúrgico dos tubos, controlado por TC1) requer menos combustível. Assim, em condições normais, o sinal selecionado pela chave LS é aquele proveniente do TC2. Na eventualidade dos tubos se aproximarem do limite, TC1 reduzirá o seu sinal de saída (já que houve redução no erro), assumindo, conseqüentemente o controle sobre a válvula. As variáveis de saída teriam o seguinte comportamento, na ocorrência desta anomalia: Anormal T1-setpoint T1 T2-setpoint T2 tempo Exemplo de controle override, implementado no SIMULINK:

4 Se y2 máximo for ultrapassado, a saída do controlador PID2 supera a do controlador PID1, tornando a entrada i2 do seletor negativa, fazendo que este passe como sinal de saída a saída do PID2 (funcionando como uma chave seletora de valor máximo).. - HSa Gráf. y1 R1 - E1 PID PID s1 y1 TM1 y1 vetor y1 Tempo tempo vetor tempo R2 - E2 PID PID 2 u=i1 se i2>=0 2 s1 y2 TM2 Load y2 vetor y2 L2 Gráf. y2 No gráfico seguinte, em t=0, R1 sofreu perturbação unitária. Verifica-se que a variável manipulada rastreia o degrau do setpoint. Em t=10, há uma perturbação de carga em y2, que ultrapassa o seu valor máximo (5) obtendo do seletor a posse do seu sinal de saída. No gráfico, isto se reflete por sinal flutuante de y1 e offset em y1 para t>10. Os dois controladores estão com sintonia puramente proporcional para evitar windup do controlador que não atua na variável manipulada do processo.

5 No exemplo do forno anterior, existem vários tubos sendo mais adequado acompanhar a temperatura de todos os tubos e selecionar aquela que apresentar maior valor (mais próximo do limite metalúrgico): esta deverá ser utilizada para controle no TC1, combinado, assim, um controle seletivo com um controle override.

6 Controle Split Range Quando a atuação sobre o processo é conduzida através de duas variáveis manipuladas, coordenadas por um único controlador, que utiliza uma única medição, a estratégia de controle adotada é de partir a saída do controlador entre estes dois atuadores, como mostrado na figura a seguir. As atuações nas duas válvulas (V 1 e V 2 ) são coordenadas pelo controlador de pressão do reator. Em operação normal, a V 2 está totalmente aberta. Sob elevação de setpoint, V 2 é comandada na direção de redução de abertura. Para redução de setpoint, V 1 tem sua abertura reduzida, com V 2 totalmente aberta. Como um segundo exemplo, considere o controle de pressão de uma coluna de destilação (variáveis manipuladas: admissão de N 2 e purga de produto):

7 Se a pressão estiver acima do seu setpoint, o controlador (PC) reduzirá a admissão de N 2. Quando v1 (AC) estiver totalmente fechada, a pressão será reduzida pela abertura da válvula de purga, v2 (AO). Esta ação sobre as válvulas é obtida dividindo-se a faixa do sinal de saída do controlador. Por exemplo, o sinal pneumático representado atuará em v1de 3 a 9 psig, e em v2 de 9 a 15 psig, como apresentado no gráfico a seguir: 1 v1 v2 0 3 psig 9 psig 15 psig Saída do Controlador