DESENVOLVIMENTO DE INTERFACE GRÁFICA PARA UM SISTEMA DIDÁTICO EM CONTROLE DE PROCESSOS

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1 DESENVOLVIMENTO DE INTERFACE GRÁFICA PARA UM SISTEMA DIDÁTICO EM CONTROLE DE PROCESSOS Ronaldo da Costa Freitas 1 Ágio Gonçalves de Moraes Felipe 2 1 Introdução/ Desenvolvimento O uso da automação nos sistemas de controle é de fundamental importância nos estudos da engenharia e da ciência. Podem-se observar os avanços dos meios automáticos no controle de veículos espaciais, guiamento de mísseis, sistemas robóticos e semelhantes, tornando-se assim um ponto positivo para o controle de processos industriais e produtivos. A automação dos sistemas nas indústrias aeroespacial e automotiva foi essencial no controle, por exemplo, de pressão, temperatura, umidade e vazão (OGATA, 2006). Automatizar significa aplicar mecanismos que exerça uma determinada função no sistema sem o esforço braçal humano. Dessa forma entram os componentes de processamento para atuar sobre o controle das operações a serem realizadas. O controle automático trabalha com precisões enormes, como por exemplo, o controle de uma nave espacial. Essa operação utiliza um sistema de controle computadorizado com aplicações de softwares que representam graficamente o andamento e alguma previsão que seja útil para quem esteja monitorando. Os computadores estão sempre presentes na maioria dos processos automáticos utilizando programas desenvolvidos em linguagem de alto nível, que são o caso das interfaces aplicadas em controles de processos e em outras áreas. Onde essas interfaces são formas de representação gráfica do controle exercido sobre determinado sistema, ou seja, o andamento da componente controlada atuando em relação ao tempo, como também pode exercer domínio sobre o sistema através de botões, menus entre outros que estejam contidos em uma janela. No controle automático o projeto em si disponibiliza meios para acompanhamento do sistema e análise das operações realizadas através de interfaces gráficas. Com essas vantagens o sistema didático além de controlar, também envia o estado que se encontra a grandeza controlada para um software localizado em um computador. Através do software de análise em comunicação com o hardware de aquisição é possível obter a resposta temporal, optar pela estratégia de controle a ser adotada e efetuar tarefas de modelagem de um determinado sistema. O programa localizado em um computador padrão também é responsável pela comunicação com o processo, monitoramento e acionamento. Além disso, com a realização deste trabalho aumenta-se o contato com outras áreas de conhecimento, como por exemplo: programação de interfaces, microcontroladores, desenvolvimento de hardware e comunicação serial e USB, já que o circuito de controle desenvolvido suporta esses dois tipos de comunicação. 1 Aluno, IFCE, Juazeiro do Norte, Ceará, ronaldodacostafreitas@ymail.com 2 Professor, IFCE, Juazeiro do Norte, Ceará, agiofelipe@yahoo.com.br

2 A utilização intensiva de laboratórios esbarra em problemas como questões operacionais práticas, custos envolvidos com aquisição, manutenção, operação e atualização dos equipamentos, realidades estas comuns atualmente e que remetem à busca de soluções alternativas ou complementares às atividades laboratoriais, sem perda ou alteração de seus conteúdos e objetivos (Gomes et al., 2011). Porém tendo em mente que kits didáticos comerciais para estudos sobre controle de processo têm um elevado custo financeiro, esse trabalho visa minimizar esse problema de modo que aplique métodos simples e que resulte em um grau similar de conhecimentos para os alunos de cursos de engenharia e automação industrial. Segundo Filho (2010) existem possibilidades diversas para implementação e simulação de sinais de controle. Os softwares empregados no controle digital são, em geral, compostos de ambientes gráficos que facilitam a construção de modelos de sistemas simbolicamente. O trabalho com interfaces gráficas ajuda a compreender o estudo das diversas estratégias de controle de tal modo que se possa visualizar através de um software instalado no computador, a evolução das variáveis do processo atuando sobre uma determinada componente controlada. E segundo Rebelato et al (2006) os gráficos de controle são ferramentas mais recomendadas para o controle de processos em sistemas, pois permitem avaliar se a variável controlada está sob controle ao longo do tempo. O desenvolvimento de uma interface gráfica tem como objetivo mostrar por meio de um aplicativo o controle exercido pelo sistema didático sobre determinada componente controlada. Ajudando dessa forma, a obter uma melhor compreensão do controle realizado. 2 Metodologia/ Resultados Para atingir o objetivo do trabalho no desenvolvimento de uma interface gráfica, foi necessário conhecer o sistema didático e fazer um levantamento das características de funcionamento do mesmo, buscando assim encontrar quais informações seriam importantes para serem visualizadas por meio da interface. A figura 1 mostra a imagem do sistema a ser controlado. Figura 1. Sistema Didático de Controle de Temperatura.

3 O funcionamento do sistema é ilustrado na Figura 2. A placa de controle atua no aquecedor através do TRIAC, controlando a potencia entregue ao aquecedor e por conseqüência a sua temperatura. O sensor informa a temperatura atual para ser mostrada no display LCD, através do cooler pode-se inserir ruído no sistema, testando assim a eficácia da estratégia de controle utilizada. Figura 2. Hardware de controle e comunicação com um computador. Após conhecer o sistema e o modo de funcionamento, foi extraído como informação importante o valor atual da temperatura e o valor desejado, onde o objetivo do sistema é fazer com que os dois valores permaneçam aproximadamente iguais. Então, sendo assim, só resta agora enviar essas informações para um computador, para que possam ser visualizadas por meio de uma interface. Sabendo quais informações serão convertidas do mundo real para o software, basta agora dar início a criação do aplicativo de supervisão, onde é necessário que o projetista tenha um pouco de conhecimento com programação em C orientada a objeto. Nestes estudos foi utilizada a plataforma Framework.NET da Microsoft com a utilização do Visual C# 2010 Express e alguns conceitos de Luz (2012) para programação da interface de supervisão dos dados coletados.

4 Figura 3. Interface gráfica no visual C#. Com a conclusão da interface de monitoramento do sistema finalizado, basta fazer alguns ajustes finais para que o aplicativo interaja com o dispositivo de controle, como por exemplo, conectar o mesmo com uma porta existente instalada na placa do computador e ajustá-la na mesma taxa de transferência do sistema para não haver perdas de dados durante a comunicação. Após essa fase, para que a interface torne essas informações visíveis ao usuário é necessário que o computador esteja conectado ao sistema por meio da porta de comunicação serial RS-232, na qual foi configurada. A figura 3 mostra o resultado final da interface desenvolvida no visual C# para supervisão de um sistema didático que atua no controle de temperatura. 3 Considerações Finais Com a finalização da interface pode ser observado o valor atual da temperatura lida pelo sistema e as suas possíveis variações em função do tempo para atingir o valor desejado. E com isso, o auxílio da interface facilita a compreensão do processo realizado pelo dispositivo de controle. A interface apresentada neste trabalho não é considerada permanente para o sistema didático, pois são possíveis algumas alterações futuras, podendo ser incluso, além de visualização do valor da grandeza que foi determinada, a possibilidade de exercer controle sobre a mesma, via software. Após o desenvolvimento da interface, foi possível implementá-la em conexão com o sistema e visualizar graficamente o valor da temperatura medida, aproximadamente igual ao valor desejado, ocorrendo pequenas variações devido a atuação dos componentes de controle tentando manter uma próxima da outra. Depois de aplicada a interface, surge-se um caminho para novas aplicações diferentes ou similares a esta, podendo também ser complementada com outros recursos ou componentes de controle. Essa mesma tecnologia implementada neste trabalho pode ser reaplicada em outras instituições de ensino, como por exemplo, para

5 monitoramento de pressão, umidade, vazão, entre outras grandezas que permitem o acompanhamento de suas possíveis variações em função do tempo. 4 Referências FILHO, Francisco Lincoln Matos da Costa. Desenvolvimento de Sistema de Controle e Aquisição Microcontrolado. Trabalho de conclusão de curso, UFC, GOMES, Francisco José et al. Módulo Laboratorial de Baixo Custo, Baseado em FOSS, para Educação em Engenharia de Controle de Processos Industriais, the 9th latinamerican congress on electricity generation and transmission CLAGTEE, LUZ, Carlos Eduardo Sandrini. Criação de Sistemas Supervisórios em Microsoft Visual C# 2010 Express, Conceitos básicos visualização e controles, 1º Edição, São Paulo, Érica, OGATA, Katsuhiko. Engenharia de Controle Moderno. Prentice Hall, REBELATO, Marcelo Giroto et al. - Estudo sobre a aplicação de gráficos de controle em processos de saturação de papel XIII SIMPEP,_Bauru,_SP, 2006.