UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA DEM Sistemas de Controle (CON) Aula Prática 11 (22/05/2012) Prof. Eduardo Bonci Cavalca PLANTA DE NÍVEL 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 implementados. 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.
Descrição dos Componentes do Processo Nesta seção, apresenta-se a bancada MPS-PA Estação Compacta (Figura 1); seus principais componentes (Tabela 1) e outros dispositivos importantes (Tabela 2) são brevemente descritos. 01 08 02 09 03 10 04 11 05 12 06 13 07 14 Figura 1 Bancada didática MPS-PA (Estação Compacta Festo)
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 Leitura Analógica 06 E104 Aquecedor Controle Digital 07 M101 - Bomba centrífuga Controle Digital ou Analógico 08 Fonte de alimentação da bancada em 24V corrente contínua 09 CLP Siemens S7-300 10 Botoeiras NA, NC e comando 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 PT100 Saída Analógica 14 Trolley
Tabela 2 - Outros dispositivos importantes B113 e B114 Sensor capacitivo de monitoramento de 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 Festo Simulation Box O Simulation Box é utilizado para comissionamento da estação e verificação das entradas e saídas digitais e analógicas. Para utilizá-lo, basta conectá-lo diretamente à estação com os cabos syslink crossover digital e analógico. Figura 2 Simulation Box
Experiência: 1. Identifique na planta didática todos os elementos descritos na Tabela 1. 2. Conecte o dispositivo Festo Simulation Box conforme mostra a Figura 3. Figura 3 Esquema de conexão do Simulation box. 3. Configure a direção das válvulas da bancada de tal forma a permitir um fluxo de água circulando entre os dois tanques. 4. Utilizando o Simulation Box, ative as saídas e entradas analógicas e digitais de tal forma a realizar as seguintes atividades: Questões: a) Determine e anote abaixo o mapeamento das entradas e saídas da planta. Tabela de Entradas Digitais do Simulation Box BIT 0 BIT 1 BIT 2 BIT 3 BIT 4 BIT 5 BIT 6 BIT 7 Entrada não utilizada. Dica: São entradas digitais S111, S112, S115, S116, B102, B113, B114.
BIT 0 BIT 1 BIT 2 BIT 3 BIT 4 BIT 5 BIT 6 BIT 7 Tabela de Saídas Digitais do Simulation Box Modo Bomba 0 digital / 1 analógico Saída não utilizada. Saída não utilizada. Saída não utilizada. Dica: São saídas digitais V102, V106, modo bomba, acionamento digital da bomba e o acionamento do aquecedor. U A1 Tabela de Entradas Analógicas do Simulation Box U A2 Dica: São entradas analógicas a vazão e nível do tanque 1. U I1 Tabela de Saídas Analógicas do Simulation Box U I2 Dica: São saídas analógicas o modo bomba analógica e a válvula proporcional. b) Leia os valores máximo e mínimo fornecidos pelo sensor de nível e indique a correspondência (em tensão) de tanque 1 cheio e vazio: Tanque Cheio: Tanque Vazio: c) Leia os valores máximo e mínimo fornecidos pelo sensor de vazão e indique a correspondência (em tensão) de vazão mínima e máxima: Vazão Mínima: Vazão Máxima: