Sistemas de Controle de Processos

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1 Alunos: Nota: Data: Sistemas de Controle de Processos 1.1 Introdução Na Estação Compacta MPS-PA, apresentada na Figura 1, estão implantados quatro processos comumente encontrados em plantas industriais: o de nível, o de vazão, o de pressão e o de temperatura. Nesta experiência, são iniciados os estudos destes processos, começando por suas respostas ao degrau, que permitirão conhecer seus respectivos comportamentos dinâmicos. Figura 1 Bancada didática MPS-PA Estação Compacta 1

2 1.2 Descrição dos Processos da MPS-PA Estação Compacta Os diagramas dos processos, identificando o circuito hidráulico e os dispositivos e instrumentos utilizados, são descritos nesta seção. Processo de Nível A Figura 2 mostra o diagrama do processo de nível, cujo objetivo é controlar o nível da água no tanque 2 (B102), tendo como atuador a bomba P101 com velocidade variável. No circuito hidráulico, a válvula manual V110 será utilizada como perturbação do sistema. Figura 2 Processo de Nível Processo de Pressão O controle da pressão de ar no tanque metálico B103 é objetivo deste processo (diagrama da Figura 3), tendo como atuador a válvula proporcional V106 com a bomba configurada no modo digital. A pressão será gerada fechando a válvula manual V107 e lida por meio do sensor B103. A válvula V107 também será usada neste processo para introduzir uma perturbação no sistema. 2

3 Figura 3 Processo de Pressão Processo de Vazão O diagrama da Figura 4 mostra a configuração de um sistema de controle de vazão, que usa a bomba P101 ou a válvula proporcional V106 como atuador e a informação do sensor de vazão B102 como realimentação. Além disso, perturbações poderão ser introduzidas no sistema através das válvulas manuais V104 e V109. Figura 4 Processo de Vazão 3

4 1.3 Software Fluidlab O Fluidlab (Figura 5) 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 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. Figura 5 FluidLab (Supervisório desenvolvido pela FESTO) 4

5 1.4 Trabalho em Laboratório UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA -UDESC Tarefa 1: Conexão do EasyPort e uso do FluidLab para leituras e acionamentos Conecte o EasyPort conforme indicado na Figura 6, execute o FluidLab e entre na janela de configuração (Setup), que é exibida na Figura 7. Figura 6 Esquema de conexão do EasyPort Figura 7 Janela de configuração do FluidLab Na janela de configuração do FluidLab, realize as seguintes atividades: 1. Confira o mapeamento de entradas e saídas; 2. Leia o valor máximo do volume em litros (use a água disponível nos tanques); 3. Leia os valores máximos de vazão (em litros/minuto) para o registro V101 aberto (entrada de água pela tubulação inferior) e para os registros V101 fechado e V104 aberto (entrada de água pela tubulação superior); 4. Obtenha o valor máximo de pressão (em bar). 5

6 Tarefa 2: Obtenção das Respostas ao Degrau Usando o FluidLab Com o EasyPort conectado, execute o FluidLab e entre na janela Measuring and Control, que é exibida na Figura 8. Figura 8 Janela de configuração do FluidLab Neste ambiente, realize as seguintes atividades: 1. Com a bomba ajustada para 50% da sua capacidade, obtenha as respostas ao degrau para os seguintes processos: a. de nível, onde a entrada é a tensão [V] e a saída é o nível [l]; b. de vazão, onde a entrada é a tensão [V] e a saída é a vazão [l/min]; c. de pressão, onde a entrada é a tensão [V] e a saída é a pressão [bar]; 2. Grave os resultados e exporte-os para o Matlab; 3. Gere os mesmos gráficos no Matlab. 6