PLANEJAMENTO DO SISTEMA DE AUTOMAÇÃO, CONTROLE DE NÍVEL E SUPERVISÃO DE UM RESERVATÓRIO DE 1m 3 PARA UMA VAZÃO CONSTANTE DE ALIMENTAÇÃO

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1 PLANEJAMENTO DO SISTEMA DE AUTOMAÇÃO, CONTROLE DE NÍVEL E SUPERVISÃO DE UM RESERVATÓRIO DE 1m 3 PARA UMA VAZÃO CONSTANTE DE ALIMENTAÇÃO MEMORIAL DESCRITIVO 1. DESCRIÇÃO GERAL DO PROCESSO O sistema destina-se a armazenar e alimentar por gravidade, água em circulação para um processo de produção a uma vazão constante de 8,57 l/s (litros por segundo), através de uma tubulação de escoamento de PVC rígido classe B, de diâmetro Ø100mm. Essa tubulação deverá ter uma vazão permanente e o nível do reservatório (R1) deve ser controlado para que mantenha um volume a fim de garantir a vazão de saída constante de 8,57 l/s. O reservatório (R1) de armazenamento é construído em concreto impermeabilizado, possui capacidade para armazenar litros de água e possui uma altura de 100 cm. Esse reservatório dever ser instalado em local estratégico, a fim de atender o processo ao qual se destina a fornecer água de maneira constante. Para a alimentação do reservatório será utilizada uma bomba de sucção de 10CV/220volts com vazão máxima de sucção de 17,14 l/s, alimentada por uma tubulação de ferro dúctil de diâmetro Ø150mm. Esse motor de sucção retira água de outra fonte através de um inversor de frequência dimensionado para a sua capacidade de tensão e corrente, que possibilita controlar a rotação do eixo motor em Hertz, assim como possibilita ligar e desligar o motor na sua rotação máxima ou mínima. Duas técnicas de controle serão utilizadas para o controle do nível. A técnica de controle ON_OFF e do PID (proporcional, integral e derivativo). O erro (ou diferencial do nível para o Setpoint) deverá ser calculado e apresentado na tela do supervisório, assim como, todas as informações relevantes sobre o sistema de controle, tais como: vazão de entrada, vazão de saída, nível, rotação da bomba, status das variáveis discretas, etc... Chaves de posicionamento deverão possibilitar a troca dos estados de operação manual / automático, possibilitar ligar e desligar a bomba a qualquer momento e alterar as formas de controle de ON_OFF para PID ou vice-versa. O processo exige uma situação inicial para operação que é descrita a

2 seguir: - Ao ligar o sistema de controle, o mesmo deverá assumir inicialmente o estado de controle ON_OFF com os limites máximo e mínimo ajustados; a operação automática e com a bomba ligada, possibilitando assim o enchimento do reservatório com a vazão máxima da bomba de 17,14 l/s a 60 Hz. O sistema deverá manter essa situação inicial até que o operador deseje modificar o estado de operação (AUTO ou MANUAL), a forma de controle (ON_OFF ou PID) ou ligar ou desligar a bomba, assim como ajustar os limites mínimos e máximos para o controle ON_OFF ou o tunning de Proporcional, Integral ou Derivativo para o controle PID. Gráficos e tabelas de acompanhamento deverão ser apresentados para que se possa visualizar os estados e escalas das variáveis enquanto o sistema é controlado. 2. FUNCIONAMENTO ESTADO INICIAL 1. Ao ligar o sistema a bomba B1 será ligada em sua rotação máxima (60Hz) que possibilita o enchimento do reservatório a uma vazão de 17,14 l/s; 2. Imediatamente ao inicio do enchimento a tubulação de saída proporcionara o escoamento, por gravidade, de uma vazão nominal de 8,57 l/s que não deverá diminuir em nenhum momento enquanto o processo que ela alimenta estiver em atividade; 3. Juntamente com o acionamento da bomba a forma de controle deverá ser setada para ON_OFF com uma faixa de 20 cm de operação, sendo os limites iniciais configurados em mínimo e máximo para 30 cm e 50 cm, respectivamente. 4. O estado de operação inicial deve ser configurado em AUTO (automático), ou seja, a bomba irá acionar quando o nível estiver abaixo do limite mínimo e desligar quando estiver acima do limite máximo; 5. Mesmo em AUTO a bomba B1 poderá ser desligada, porém quando atingir o nível menor que o limite mínimo deverá ser acionada novamente, fechando o ciclo de operação com controle ON_OFF. OUTROS MODOS DE OPERAÇÃO 6. Após o sistema ser iniciado com a configuração de partida outras configuração poderão ser escolhidas e ajustadas;

3 7. Operação Manual: Nesta configuração escolhida o operador poderá ligar e desligar a bomba B1 até que o reservatório se esvazie ou encha totalmente. Porém vale ressaltar que no momento que o reservatório esvaziar totalmente a bomba B1 volta a ser acionada para garantir a vazão constante. Similarmente quando o reservatório estiver totalmente cheio a bomba B1 será desligada para não ocorrer extravasamento; 8. Operação Automática (AUTO): neste modo de operação será possível alterar os limites mínimos e máximos do controle ON_OFF manualmente e o sistema obedecerá a nova configuração se comportando de maneira automática ao assumir os novos valores ajustados; 9. As principais variáveis do sistema são: Abreviatura Descrição Sugestão Nome do TAG Tipo de TAG B1 Bomba de Sucção 10 CV Fix32.Fix.B1.F_CV Entrada Digital AUTO_MAN Operação Automática / Manual Fix32.Fix.A_M.A_CV Entrada Digital ON_PID Controle ON_OFF ou PID Fix32.Fix.ON_PID.F_CV Entrada Digital NIV Nível de agua no reservatório Fix32.Fix.NIV.F_CV Entrada Analógica SPMAX Limite máx. controle ON_OFF Fix32.Fix.SP.F_CV Entrada Analógica SPMIN Limite min. controle ON_OFF Fix32.Fix.SP1.F_CV Entrada Analógica SET-POINT Set-point PID Fix32.Fix.PID_1.F_TV1 Entrada Analógica PID Correção do controle PID Fix32.Fix.PID_1.F_CV Entrada Analógica PID_P Correção do ganho P-PID Fix32.Fix.PID_1.A_DBAND Entrada Analógica PID_I Correção do Integral I-PID Fix32.Fix. PID_1.F_RESET Entrada Analógica PID_D Correção do Derivativo D-PID Fix32.Fix. PID_1.F_RATE Entrada Analógica

4 Figura 1: Croqui de funcionamento geral e detalhado das fases do processo 3. TOMADA DE DADOS: SIMULAÇÃO (TABELA DE VARIÁVEIS E LIMITES DE ESCALA) Descrição Mínimo Máximo Unidade Observação Nível cm Reservatório de Entrada de Água Status B1 lig=1 deslig=0 - Motor de Alimentação do reservatório 4. PLANEJAMENTO DO BANCO DE DADOS: LISTA DE ENDEREÇOS, LISTA DE ALARMES NOME BD DESCRIÇÃO ENDEREÇO ALARME

5 O registro de dados deverá ser executado a cada 30 segundos por uma rotina inserida no schedule do ifix que registrará os dados acima. 5. PLANEJAMENTO E GERENCIAMENTO DE ALARMES ALARME CONSEQUÊNCIA 6. HIERARQUIA DE NAVEGAÇÃO ENTRE TELAS Para o planejamento da Hierarquia entre telas foi idealizado como se segue: Tela Geral: Figura 2: Tela Geral

6 Tela Grafcet: Figura 3: Tela Grafcet 7. DESENHO DE TELAS Os elementos gráficos utilizados foram desenhados. Não se utilizou da biblioteca pronta pelos desenhos nela inseridos já estar com algum scrip embutido. Os motores e válvulas estão padronizadas as cores: verde para ligado ou aberto e amarelo para desligado ou fechado. Seu acionamento e desligamento é feito através de um botão localizado próximo ao elemento. Os motores e válvulas são representados como na figura a seguir. Figura 4: Motores e Válvulas Os níveis críticos alto e baixo dos reservatórios é dado por sensores. Os sensores quando acionados piscam intermitentemente em vermelho e amarelo e quando não acionados permanecem em verde.

7 8. GRÁFICOS DENTRO DAS TELAS 9. PROGRAMAÇÃO EM LINGUAGEM LADDER ON_OFF_PID_ESPEC\PID_ONOFF.pdf 10. INTEGRAÇÃO CLP SCADA Driver OPC Server 11. INTEGRAÇÃO CLP SCADA Driver OPC Client