Automação Industrial Parte 2

Transcrição

1 Automação Industrial Parte 2 Prof. Ms. Getúlio Teruo Tateoki

2 Perspectiva Histórica Os primeiros sistemas de controle foram desenvolvidos durante a Revolução Industrial no final do século XIX. As funções de controle eram implementadas por engenhosos dispositivos mecânicos, os quais atuomatizavam algumas tarefas críticas e repetitivas da linha de montagem da época. Os dispositivos precisavam ser desenvolvidos para cada tarefa e devido a natureza mecânica eles tinham pequena vida útil. -Na década de 1920, os dispositivos mecânicos foram substituídos pelos relés e contadores. -O desenvolvimento da tecnologia dos Circuitos Integrados(Cis) possibilitou uma nova geração de sistemas de controle. -No início de 1970, os primeiros computadores comerciais começaram a ser utilizados como controladores em sistemas de grande porte. - O Programmable Logic Controller (PLC) ou Controlador Lógico Programável (CLP) foi desenvolvido a partir de uma demanda existente na indústria automobilística norte-americana.

3 Perspectiva Histórica -Suas primeiras aplicações foram na Hydronic Division da General Motors, em 1968, devido à grande dificuldade de mudar a lógica de controle de painéis de comando a cada mudança da linha de montagem. Tais mudanças implicavam em altos gastos de tempo e dinheiro. -Sob a liderança do Eng. Richard Morley foi elaborada uma especificação que refletia as necessidades de muitos circuitos de relés, não só da indústria automobilística, como de toda indústria manufatureira. Para a aplicação industrial era necessário um controlador com as seguintes características: Facilidade de programação e reprogramação, preferivelmente na planta, para ser possível de alterar a sequência de operações na linha de montagem; Possibilidade de manutenção e reparo com blocos de entrada e saída modulares; Confiabilidade para que possa ser utilizado em um ambiente industrial; Redução de tamanho em comparação do sistema tradicional que utilizava relés;

4 Perspectiva Histórica Ser competitivo em custo com relação a painéis de relés e eletrônicos equivalentes; Possibilitar entradas de 115V e saídas de 115V com capacidade mínima de 2ª para operar com válvulas solenoides e contatores; Possibilitar expansões sem grandes alterações no sistema; Memória programável com mínimo 4kBytes e possibilidade de expansão; Estações de operação com interface mais amigável; Possibilidade de integração de dados de processo do CLP em bancos de dados gerenciais, para tornar disponíveis informações sobre chão de fábrica para os departamentos envolvidos com planejamento de produção. No final da década de 1960, uma companhia americana chamada Bedford Associated lançou um dispositivo de computação denominado MODICON (Modular Digital Controller) que posteriormente se tornou o nome de uma divisão da companhia destinada ao projeto, produção e venda destes computadores de uso específico.

5 Perspectiva Histórica Evolução dos sistemas de controle desde o final do século XIX.

6 Controladores Lógicos Programáveis -Pode-se considerar o CLP um computador projetado para trabalhar no ambiente industrial. Os transdutores e os atuadores são conectados a robustos cartões de interface. Um CLP é definido pelo IEC (Internacional Electrotechnical Commission) como: Sistema eletrônico operando digitalmente, projetado para uso em um ambiente industrial, que usa memória programável para armazenagem interna de instruções orientadas para o usuário implementar funções específicas, tais como lógica, sequencial, temporização, contagem e aritmética, para controlar, através de entradas e saídas digitais ou analógicas, vários tipos de máquinas ou processos. O controlador programável e seus periféricos associados são projetados para serem facilmente integráveis em um sistema de controle industrial e facilmente usados em todas suas aplicações previstas.

7 Controladores Lógicos Programáveis -De acordo com a definição da NEMA (National Electrical Manufacturers Association): Um equipamento eletrônico que funciona digitalmente e que utiliza uma memória programável para o armazenamento interno de instruções para implementar funções específicas, tais como lógica, sequenciamento, registro e controles de tempos, contadores e operações aritméticas para controlar através de módulos de entrada/saída digitais (LIGA/DESLIGA) ou analógicos (1-5Vcc, 4-20mA, etc) vários tipos de máquinas ou processos. -Em outras palavras, controladr lógico programável pode ser visto como um equipamento eletrônico de processamento que possui uma interface amigável com o usuário que tem como função executar controle de vários tipos e níveis de complexidade.

8 Utilização de CLPs -Toda planta industrial necessita de algum tipo de controlador para garantir uma operação segura e economicamente viável. -Desde o nível mais simples, em que pode ser utilizado para controlar o motor elétrico de um ventilador para regular a temperatura de uma sala, até um grau de complexidade elevado, controlando a planta de um reator nuclear para produção de energia elétrica. -Embora existam tamanhos e complexidades diferentes, todos os sistemas de controle podem ser divididos em três partes com funções bem definidas: Transdutores (sensores) Controladores Atuadores

9 Utilização de CLPs Sensores/Transdutores -Transdutores são dispositivos que converte uma condição física do elemento sensor em um sinal elétrico para ser utilizado pelo CLP através da conexão às entradas do CLP. Um exemplo típico é um botão de pressão momentânea, em que um sinal elétrico é enviado do botão de pressão ao CLP, indicando sua condição atual (pressionado OU liberado). Atuadores -Sua função é converter o sinal elétrico oriundo do CLP em uma condição física, normalmente ligando ou desligando algum elemento. Os atuadores são conectados às saídas do CLP. Um exemplo típico é fazer o controle do acionamento de um motor através do CLP. Neste caso a saída do CLP vai ligar ou desligar a bobina do contator que o comanda.

10 Utilização de CLPs Controladores -De acordo com os estados das suas entradas, o controlador utiliza um programa de controle para calcular os estados das suas saídas. Os sinais elétricos das saídas são convertidos no processo através de atuadores. Muitos atuadores geram movimentos, tais como válvulas, motores, bombas; outros utilizam energia elétrica ou pneumática. O operador pode interagir com o controlador por meio dos parâmetros de controle. Alguns controladores podem mostrar o estado do processo em uma tela ou em um display.

11 Utilização de CLPs Um sistema de controle típico pode ser mostrado na figura:

12 Utilização de CLPs Etapas de supervisão e controle utilizando CLPs

13 Utilização de CLPs -Comparação do CLP com outros sistemas de controle: Facilidade e flexibilidade para alterar os programas. O CLP pode ser reprogramado e operar com uma lógica distinta. O programa pode ser armazenado em memória para replicação em um outro sistema ou ser guardado como sistema reserva (backup). No caso de defeito, sinalizadores visuais no CLP informam ao operador a parte do sistema que está defeituosa.

14 Utilização de CLPs -Os CLPs apresentam as seguintes desvantagens em relação aos relés: Custo mais elevado. Uso de algum tipo de programação ou álgebra booleana no projeto, técnicas que são desconhecidas de uma boa parte dos eletricistas. Sensibilidade à interferência e ruídos elétricos, comuns em instalações industriais. Necessidade de maior qualificação da equipe de manutenção.

15 - Lógica com relés