Introdução à Planta Didática MPS-PA Estação Compacta da Festo

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1 Introdução à Planta Didática MPS-PA Estação Compacta da Festo Objetivos: Estudo dirigido da estação compacta da Festo para experimentos em controle de processos. Além da familiarização com os componentes e a configuração da estação, o principal objetivo a ser alcançado é equipar o aluno com ferramentas que lhe permitam analisar e controlar os processos ali implantados. 1. Introdução Em variados processos industriais, é comum haver a necessidade de se controlar diversos aspectos da produção, como o nível de um reservatório, a temperatura de um ambiente, a vazão de uma tubulação ou ainda a pressão em um cilindro, entre muitas outras situações. Normalmente, não são sistemas de controle isolados, mas interligados, formando complexas plantas industriais. Entretanto, não importa quão complexo seja o sistema, ele é sempre composto de subsistemas mais simples. Nesse sentido, a assimilação dos conceitos básicos de controle e da tecnologia de aquisição de dados em uma estação compacta como esta da Festo é um importante passo para a compreensão, a análise e o projeto de sistemas de controle mais sofisticados. 1

2 1.1. Descrição dos Componentes do Processo UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC Nesta seção, a bancada MPS-PA Estação Compacta (Figura 1) é apresentada; seus principais componentes (Tabela 1) e outros dispositivos importantes (Tabela 2) são brevemente descritos Figura 1 Bancada didática MPS-PA Estação Compacta. 2

3 Tabela 1 - Descrição dos componentes da bancada didática. 01 B101 - Sensor Ultrassônico Saída Analógica 02 Tanque de 10 litros 03 V102 - Válvula de esfera com atuador pneumático Controle Digital 04 V106 - Válvula 2/2 vias proporcional Controle Analógico 05 B102 - Sensor de vazão optoeletrônico 06 E104 Aquecedor Leitura Analógica Controle Digital 07 M101 - Bomba Centrífuga Controle Digital ou Analógico 08 Fonte de alimentação da bancada em 24V CC 09 CLP Siemens S Botoeiras NA, NC e comandado por chave. Entradas digitais do CLP 11 I/O Board com conversores de sinal e controlador do motor 12 B103 - Sensor de Pressão com célula cerâmica Saída Analógica 13 B104 - Sensor de temperatura tipo PT Trolley Saída Analógica 3

4 Tabela 2 - Outros dispositivos importantes. B113 e B114 Sensor Capacitivo de Monitoramento do Nível Saída Digital S112 Sensor de nível do tipo flutuador para detectar o aumento ou decréscimo de nível. S117 e S111 Sensor de nível do tipo flutuador de segurança para que o aquecedor só ligue se imerso totalmente e para que não exceda o volume do tanque 101. Saída Digital Manômetro Analógico Leitura até 1 bar Válvula Manual Controle do circuito do fluído Easyport: Placa de aquisição de dados Festo Simulation Box. Emulador de sinais de entrada e saída analógica Software Fluidlab O Fluidlab (Figura 2) é um aplicativo que permite obter leituras dos sensores, controlar atuadores e realizar diversos ensaios e estudos envolvendo os processos da estação. Através deste software, as ações de controle mais utilizadas podem ser aplicadas em processos reais, seus efeitos investigados e os ganhos dos respectivos controladores podem ser ajustados, observando os resultados por eles produzidos. A ativação do Fluidlab pode ser feita pelo atalho FluidLab-PA (CWS or EduKitPA) disponível na área de trabalho. É necessário aguardar até que o software identifique o EasyPort USB; caso ele não identifique, desconecte o cabo USB do computador e conecte-o novamente. 4

5 Figura 2 Tela inicial do FluidLab (Supervisório desenvolvido para a estação MPS-PA). Roteiro de Trabalho 1. Identifique na planta didática todos os elementos descritos na Tabela Conecte o EasyPort conforme indicado na Figura 3, execute o FluidLab e entre na janela de configuração (Setup). Figura 3 Esquema de conexão do EasyPort 3. Na janela de configuração do FluidLab, realize as seguintes atividades: a) Conferência do mapeamento de entradas e saídas; b) Leitura do valor máximo do nível em litros (use a água disponível nos tanques); c) Obtenção do valor máximo da vazão em litros/minuto; d) Leitura do valor máximo da pressão em bar; e) Obtenção do valor ambiente da temperatura em C. 4. Obtenção das respostas ao degrau. Entre na janela Measuring and Control e explore os recursos ali disponíveis. Neste ambiente, obtenha a resposta ao degrau para o processo de nível mostrado na Figura 4. O nível do tanque 2 (B102) estabilizará em diferentes valores, 5

6 dependendo da tensão de entrada no motor cc, cujo eixo está acoplado à bomba P101. A vazão da bomba é proporcional à velocidade do motor cc, que é proporcional à tensão de armadura do motor. A válvula manual V110 será utilizada como perturbação do sistema. Figura 4 Processo de Nível. 5. Obtenha uma função de transferência de primeira ordem que se ajuste bem à resposta ao degrau do processo de nível. 6