Utilização de Gás. Módulo: Válvulas e Sistemas de Controle

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1 Utilização de Gás Módulo: Válvulas e Sistemas de Controle

2 PROCESSO INDUSTRIAL Variável Controlada: Temperatura Meio Controlado: Fluido Variável Manipulada: Vazão Agente de Controle: Vapor

3 Malha de Controle Aberta Registro Indicação Alarme Medida e transmissão Saída do produto Processo Entrada do produto Variável regulada Perturbações

4 Malha de Controle Fechada Ponto de Ajuste - SP E Controlador Medida e transmissão Elemento final de controle Fluido de Controle Saída do produto Processo Entrada do produto Variável regulada Perturbações

5 Malha de Controle LIQUIDO ENTRANDO MISTURADOR LIQUIDO SAINDO SP CONTROLADOR VAPOR SENSOR DE TEMPERATURA VALVULA SINAL DE TEMPERATURA PARA O CONTROLADOR ABERTA: FECHADA: Sistema sem realimentação (ou Feedback ) Sistema com realimentação "

6 CONTROLE DE PROCESSO Sistema de Controle em Malha Fechada VAPOR TERMÔMETRO CONTROLADOR AUTOMÁTICO DISPOSITIVO DE MEDIDA DA TEMPERATURA ÁGUA QUENTE VÁLVULA DE CONTROLE ÁGUA QUENTE VAPOR ÁGUA FRIA DRENO ÁGUA FRIA DRENO Controle realimentado manualmente Controle realimentado automaticamente

7 CONTROLADOR

8 Definições Desvio (Erro), Realimentação, Variável de processo, Controlador, Variável manipulada, Elemento Final de Controle e Perturbações. TIC TT ÁGUA FRIA VAPOR ÁGUA QUENTE CONDENSADO Malha de Controle

9 Tipos de Controle CONTROLE MANUAL CONTROLE AUTOMÁTICO

10 PROCESSO SAIDA DE ÁGUA QUENTE ENTRADA MEDIÇÃO DE VAPOR VÁLVULA DE CONTROLE CORREÇÃO CONTROLE

11 Característica Controle Manual DESVIO + VALOR DESEJADO (SET-POINT) VALOR OBTIDO 0 - ERRO TEMPO O controle manual não permite a eliminação do erro, resultando em uma amplitude de variação excessiva do valor da variável que se deseja controlar

12 PROCESSO Controle Automático ENTRADA DE ÁGUA FRIA SAIDA DE ÁGUA QUENTE ENTRADA DE SENSOR MEDIÇÃO VAPOR CORREÇÃO VÁLVULA DE CONTROLE COMPARAÇÃO SET POINT CONTROLADOR AUTOMÁTICO DE CAMPO

13 Característica Controle Automático DESVIO + VALOR OBTIDO VALOR DESEJADO (SET-POINT) 0 - ERRO TEMPO O controle automático permite através de sua ação a redução do erro, com um tempo de atuação igualar o SP a VC, praticamente impossíveis de se obter no controle manual.

14 Ações de Controle (quanto sinal saída/sinal entrada) Ação Direta Quando o sinal da variável controlada aumentar de intensidade, a saída de controle atuará no mesmo sentido, aumentando o sinal de saída para o E.F.Ce vice versa. Ação Inversa ou Reversa Quando o sinal da variável controlada aumentar de intensidade, a saída de controle atuará no sentido inverso, diminuindo o sinal de saída para o E.F.C e vice versa.

15 4m ATRASOS DE TEMPO DO PROCESSO 1. - Capacitância / Capacidade (volume) TANQUE A TANQUE B tanque A: vol.= 100 m³ capac.=100/8=12,5 m³ tanque B: vol.=100 m³ capac.=100/4=25 m³

16 Resistência (Atrasos de Tempo) 100 % 50 % 0 % sem interação ENTRADA 100 % 50 % 0 % com interação 100 % 50 % 0 % SAÍDA ENTRADA 100 % 50 % 0 % SAÍDA

17 Tempo de Transporte (Tempo Morto) ENTRADA 0 % 100 % VELOCIDADE d WT 100 % SAÍDA 0 %

18 Controle Automático Controle Automático Descontínuo Duas Posições (com ou sem histerese) Três Posições Largura de Pulso. Controle Automático Contínuo Controlador

19 ÁGUA FRIA MODOS DE CONTROLE Sistemas de C.A. Descontínuo - ( 2 posições - Tudo ou Nada ) ÁGUA QUENTE 100 TEMPERATURA VÁLVULA 0 FECHADA PARAFUSO DE REAJUSTE DO VALOR DESEJADO 120 V 50 Hz VALOR DESEJADO TEMPO Controle liga - desliga (sem histerese)

20 Sistema de C. A Descontínuo - 2 posições com histerese SV Processo Relé Bourdom Ajustes do Diferencial 24 Vcc

21 Sistema de C. A Descontínuo - Largura de Pulso Erro 50% 0% 50% EFC 100% 0%

22 Sistemas de Controle Automático Contínuo TIC B Sp E G Sc Características de Controlador Contínuo Spv

23 Otimização do Controle DESVIO VARIÁVEL SET POINT DESVIO SET POINT SET POINT DESVIO

24 AUMENTA ABRE AÇÃO PROPORCIONAL "A amplitude de correção é proporcional a amplitude do desvio (erro)." POSIÇÃO DA VÁLVULA TEMPERATURA 110 C 100 C 90 C OFF-SET Sc = ( G.E )+B Sc=Saida de Controle G=Ganho E=Erro (VC-SP) B=Saida modo manual CARGA t

25 Banda Proporcional e Ganho 100 BP = 500% BP = 200% BP = 100% Sp E G Sc BP = 50% 0% Spv Ganho= Mudança Saída Mudança Entrada G=Kp=Ganho Proporcional ABERTURA DA VÁLVULA EM % BP= 100 G. BP=Banda Proporcional % de variação da VC necessária para provocar o percurso total do E.F.C

26 SISTEMA DE CONTROLE Curvas de reação 100 l/h 100 l/h Pv ( C) 55 ÁGUA A 80 C TIC ÁGUA A 20 C SP 45 G > TEMPO ÁGUA 55 Pv ( C) SP TEMPO 45 G <

27 fo fo RESPOSTAS DO CONTROLADOR 2 CONTINUAMENTE OSCILANTE BANDA PROPORCIONAL MUITO PEQUENA SET-POINT 2 1 INSTÁVEL BANDA PROPORCIONAL MUITO PEQUENA (ALTO GANHO) VARIÁVEL CONTROLADA fo SET-POINT 1 3 ESTÁVEL SUBAMORTECIDA BANDA PROPORCIONAL PRÓXIMA DO IDEAL SET-POINT 2 SET-POINT 2 SET-POINT 1 SET-POINT 1

28 RESPOSTAS DO CONTROLADOR 4 ESTÁVEL - CRITICAMENTE AMORTECIDA BANDA PROPORCIONAL IDEAL SET-POINT 2 Ação Proporcional boa estabilização,... carac. indesejável no off-set 5 fo ESTÁVEL - SUPER AMORTECIDA BANDA PROPORCIONAL MUITO GRANDE (PEQUENO GANHO) SET-POINT 1 SET-POINT 2 SET-POINT 1 fo

29 AÇÃO INTEGRAL (RESET) RPM =Repetição/Minuto (Ti) MPR =Minutos/Repetição (1/Ti) Pv VARIÁVEL MEDIDA ERRO SET-POINT Sc 100 % SAÍDA DO CONTROLADOR 50 % TEMPO

30 TEMPERATURA (Pv) POSIÇÃO DA VÁLVULA (mv) AÇÃO DERIVATIVA Sc=Td.de/dt + B Td=tempo derivativo de/dt=derivada do erro em rel. ao tempo Respostas do Controlador Características das ações (P+D) Td Pv 50 % Mv 50 % VARIÁVEL MEDIDA TEMPO SET-POINT SAÍDA DO CONTROLADOR AUMENTA ABRE AÇÃO PROPORCIONAL AÇÃO PROPORCIONAL MAIS DERIVATIVA VARIÁVEL CONTROLADA TEMPO TEMPO

31 VARIÁVEL SINTONIA DOS CONTROLADORES ÁREA MÍNIMA PERTURBAÇÃO MÍNIMA AMPLITUDE MÍNIMA Critérios e Estabilidade TEMPO

32 CLP - Controlador Lógico Programável

33 CLP MÁQUINA OU PROCESSO INDUSTRIAL SENSORES, CHAVES, BOTOEIRAS, ETC. ATUADORES

34 Rotina CLP INÍCIO CONDIÇÕES DE INICIALIZAÇÃO LEITURA DAS ENTRADAS ATUALIZAÇÃO DAS MEMÓRIAS IMAGENS DAS ENTRADAS PROCESSAMENTO E INSTRUÇÕES DE USUÁRIOS ACIONAMENTO DAS SAÍDAS ATUALIZAÇÃO DAS MEMÓRIAS IMAGENS DAS SAÍDAS

35 CLP= Cartões Fonte e CPU

36 PLC - Componentes Hardware RACK SLOT CPU PC MEMÓRIA ENTRADAS SAIDAS

37 CLP - Componentes Hardware Digitais/Discretas 24 Vcc 110 Vac 220 Vac ENTRADAS Contagem Baixa Freqüência Contagem Alta Freqüência

38 CLP - Componentes Hardware ENTRADAS Analógicas RTD - PT100 Termopares 4-20 ma 0-20 ma 1-5 Vcc 0-10 Vcc

39 CLP - Componentes Hardware SAIDAS Digitais Eletrônica Relé Analógicas 4-20 ma 0-20 ma 1-5 Vcc 0-10 Vcc

40 CLP - Programação Memory RAM - Randon Acess Memory. EPROM- Erasable Programmable Memory. EEPROM- Electrically Erasable Memory. Instructions List Ladder Diagram

41 Programação Ladder Funções Básicas do Diagrama de Relés Exemplo de Diagrama de Relés contato aberto ( ) ( ) contato fechado ativar saída ( ) ( )