Os instrumentos de controle empregados na indústria de processos (química, siderúrgica, papel etc.) têm sua própria terminologia. Os termos utilizados definem as características próprias de medida e controle dos diversos instrumentos: indicadores, registradores, controladores, transmissores e válvulas de controle. A terminologia empregada é unificada entre os fabricantes, os usuários e os organismos que intervêm direta ou indiretamente no campo da instrumentação industrial. As normas de instrumentação estabelecem símbolos, gráficos e codificação para identificação alfanumérica de instrumentos ou funções programadas que deverão ser utilizadas nos diagramas e malhas de controle de projetos de instrumentação. De acordo com a norma ISA-S5, cada instrumento ou função programada será identificada pôr um conjunto de letras que o classifica funcionalmente e um conjunto de algarismos que indica a malha à qual o instrumento ou função programada pertence. Eventualmente, para completar a identificação, poderá ser acrescido um sufixo. A figura abaixo mostra um exemplo de instrumento identificado de acordo com a norma pré estabelecida. Onde: P - Variável medida - Pressão R - Função passiva ou de informação - Registrador C - Função ativa ou de saída - Controlador 0 - Área de atividade, onde o instrumento atua - Número sequencial da malha A Sufixo De acordo com a tabela da próxima página pode-se obter combinações possíveis de acordo com o funcionamento dos dispositivos automáticos. Exemplos: T - Temperatura F - Vazão R - Registrador C - Controladora C - Controlador V - Válvula P - Pressão L - Nível I - Indicador G Visor
SÍMBOLOS UTILIZADOS NOS FLUXOGRAMAS DE PROCESSO SIMBOLOGIA GERAL EM INSTRUMENTAÇÃO
TABELA DE IDENTIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS INSTRUMENTOS PRINCIPAIS SISTEMAS DE MEDIDA Os sistemas podem ser classificados quanto à natureza de suas unidades fundamentais, quanto ao valor dessas unidades e também quanto às relações escolhidas na determinação dos derivados.
- Quanto à Natureza: Dois são os sistemas principais: L.M.T. e L.F.T. a) L.M.T. - Tem como grandezas fundamentais: comprimento = L massa = M tempo = T b) L.F.T. - Tem como grandezas fundamentais: comprimento = L força = F tempo = T - Quanto ao Valor Atribuído: As unidades fundamentais, temos: a) Tipo L.M.T. 1o) Físico ou Cegesimal (C.G.S.): centímetro, grama, segundo. 2o) Industrial Francês (M.T.S.): metro, tonelada, segundo. 3o) Métrico Decimal (M.K.S.): metro, quilograma, segundo. 4o) Absoluto Inglês (Ft, Pd, S): pé, libra, segundo. b) Tipo L.F.T. 1o) Prático, Terrestre ou Gravitatório (M.Kgf.S.): metro, quilograma força, segundo. 2o) Prático Inglês (Ft, Pd, Sec.): pé, libra-força, segundo. - Quanto às Relações: Se forem escolhidas na derivação, pode haver, às vezes, liberdade de escolha. Citaremos como exemplo, a unidade de volume.
PLANTA PARA OPERAÇÃO DE PROCESSO CONTÍNUO Desenvolvida por profissionais da área e docentes do IFSP-SP, a planta de instrumentação industrial e controle de processos contínuos permite o estudo de sistemas de controle de processo contínuo. Trata-se de um sistema completo que traz consigo uma proposta didática contendo a teoria e sequências de experimentos práticos necessários para o estudo do controle das variáveis de Nível, Vazão, Pressão e Temperatura. CARACTERÍSTICAS GERAIS DA PLANTA DIDÁTICA A Planta Didática foi concebida para permitir facilidade no transporte. Não necessita que nenhum de seus elementos seja retirado ou desmontado para efetuar seu transporte a curtas ou longas distâncias; Possui rodas para deslocamento; Pesa o suficiente para ser deslocada com grande facilidade por duas pessoas de porte médio em um piso plano. Possui um tanque principal de Acrílico com capacidade de 100 litros e um segundo de Aço Inox com capacidade de 120 litros.
Possui um painel elétrico que é composto externamente por controladores PID digital, indicador digital, Interface Homem Máquina (IHM), botoeiras, botão de emergência e chave seletora. Internamente é composto por inversor de frequência, controlador de potência, controlador lógico programável (PLC), disjuntores, fusíveis etc. EXPERIMENTOS As estratégias que podem ser implementadas, apenas por modificações no software de configuração do CLP, são muitas, porém, a planta já vem com uma configuração básica instalada e configurada para realimentação negativa de nível, de vazão e de pressão, entre outras. IRA-ESTRUTURA BÁSICA A Infra-estrutura básica para a adequada instalação da Planta Didática é a seguinte: Alimentação Elétrica: 220 Vca, 60 Hz; Suprimento de ar: 6 kgf/cm2; Ligação para entrada de água; Ligação para entrada de ar; Ligação para saída de água para escoamento. Software de programação do CLP chamado WINSUP de fornecimento da empresa ATOS.
FLUXOGRAMA SIMPLIFICADO Dreno TQ - RESERVATÓRIO SUPERIOR WT LSH LT AQ TQ - RESERVATÓRIO IERIOR LIT TE TIC I CJ TSH FSL FI PSH PIT FIC B - ABASTECIMENTO TC - M LV FV WI FAL PAH PIC LI LI I I XV LIT 03 LI 03 TT XV Dreno LSH TI FIT FE PI PI LAH LAH TAH PI M V-1 V-2 V-5 V-3 V-6 V-7 V-4 ATM. 1 3 2 Dreno TQ - RESERVATÓRIO SUPERIOR WT LSH LT AQ TQ - RESERVATÓRIO IERIOR LIT TE TIC I CJ TSH FSL FI PSH PIT FIC B - ABASTECIMENTO TC - M LV FV WI FAL PAH PIC LI LI I I XV LIT 03 LI 03 TT XV Dreno LSH TI FIT FE PI PI LAH LAH TAH PI M V-1 V-2 V-5 V-3 V-6 V-7 V-4 ATM. 1 3 2
DETALHAMENTO DOS COMPONENTES Especificação dos componentes da planta didática. LOCALIZAÇÃO E DESCRIÇÃO DOS DISPOSITIVOS INSTRUMENTOS DE CAMPO PESO Célula de Carga (WT-) WT - WT - WT -
Célula de Carga (WT-) Localização: Tanque TQ- Faixa de medição: 0 a 200 kgf Instalação: apoiada na parte inferior do tanque (reservatório) Sinal de saída 4 a 20 ma com ligação a 2 fios Alimentação: 24 Vcc com indicação digital no painel para medição do peso bruto e líquido Serviço: Medição de Nível através de peso NÍVEL Chave de Nível - Tipo Mini-Bóia (LSH- e LSH-) LSH - LSH - Chaves de Nível Tipo Bóia Localização: TQ- e TQ- Descrição: lateral, saída a reed switch. Serviço: Segurança de nível do TQ- Transmissor de Nível Tipo Bóia Magnética (LT-) LT - LT -
Transmissor de Nível Tipo Bóia Magnética (LT-) Localização: Instalado no TQ- Faixa de medição: 600 mm Instalação: Topo do TQ- Sinal de saída: 4 a 20 ma com ligação à 2 fios Alimentação: 24 Vcc. Serviço: Medição de Nível Transmissor Inteligente de Pressão Diferencial, tipo capacitivo, para Medição de Nível (LIT-) LIT - LIT - Transmissor Inteligente de Pressão Diferencial, tipo capacitivo para Medição de Nível (LIT-) Localização: Instalado no TQ- Comunicação Digital: Protocolo HART Alcance: 0 a 600 mmh2o Calibração: 0 a 415 mmh2o Sinal de Saída: 4 a 20 ma a 2 fios com alimentação de 12 a 45 Vcc Indicador: Digital local Serviço: Medição de Nível do TQ- Transmissor Inteligente de Pressão Diferencial Capacitivo para Medição de Pressão (LIT-03) LIT - 03
Transmissor Inteligente de Pressão Diferencial Capacitivo para Medição de Pressão (LIT-03) Localização: Instalado no TQ- Comunicação Digital: Protocolo HART Alcance: 0 a 1.000 mmh2o Calibração de 0 a 600 mmh2o Sinal de Saída: 4 a 20 ma a 2 fios com alimentação de 12 a 45 Vcc Indicador: Digital local Conexão: Processo 1/2", suporte 2" e dreno Serviço: Medição de Nível do TQ- PRESSÃO Pressostato de Segurança (PSH-) PSH - Pressostato de Segurança (PSH-) Localização: Instalado no TQ- Conexão: ½ BSP Tipo do Sensor: Diafragma em buna, teflon ou aço inox; Diferencial Ajustável: Entre 10 e 30% da faixa; Faixa de ajuste 0 a 8 Kgf/cm2 Serviço: Segurança da Pressão do TQ- Manômetro tipo Petroquímico (PI-) PI -
Manômetro tipo Petroquímico (PI-) Localização: Instalado no TQ- Diâmetro: 4 ½ Conexão: ½ BSP Indicação: mmh2o Faixa: 0 a 1000 mmh2o Classe de Precisão: 1% Serviço: Medição da Pressão do TQ- Manômetro tipo Petroquímico (PI-) PI - Manômetro tipo Petroquímico (PI-) Localização: Instalado na Saída da B- Diâmetro: 4 ½ Conexão: ½ BSP Indicação: PSI e Kgf/cm2 Faixa: 0 a 2,5 Kgf/cm2 e 0 a 35 PSI Classe de Precisão: 1% Serviço: Medição da Pressão na Saída da B- Transmissor Inteligente de Pressão Manométrico, tipo capacitivo (PIT-) PIT -
Transmissor Inteligente de Pressão Manométrico, tipo capacitivo (PIT-) Localização: Instalado na saída do TC- Comunicação Digital: Protocolo HART Sinal de Saída: 4 a 20 ma a 2 fios com alimentação de 12 a 45 Vcc Faixa: 0 a 4 kgf/cm2 Calibração: 0 a 2 Kgf/cm2 Indicador: Digital local Serviço: Medição de Pressão da rede na saída do TC- TEMPERATURA Termostato de Segurança (TSH-) TSH - Termostato de Segurança (TSH-) Localização: Instalado no TQ- Conexão ao Processo: ½ BSP Descrição: Haste rígida com comprimento de 150 mm e faixa de ajuste de 0 a 220ºC Serviço: Segurança de Temperatura alta no TC- Set Point 40ºC Sensor de Temperatura tipo PT-100 (TE-) com Transmissor Incorporado (TT-) TE/TT -
Sensor de Temperatura tipo PT-100 (TE-) com Transmissor Incorporado (TT-) Localização: Instalado no TQ- Tipo: Inserção com cabeçote em alumínio Comprimento: 150 mm Sinal de Saída: 4 a 20 ma (ligação à 2 fios) Serviço: Medição da Temperatura do TQ- Termômetro tipo Capela Angular (TI-) TI - TI - Termômetro tipo Capela Angular (TI-) Localização: Instalado na saída do Trocador de Calor (TC-) Tipo: Haste de latão de 40 mm Conexão ao processo: ½ BSP, Escala: 0 a 100ºC Serviço: Medição da Temperatura após do TC- VAZÃO Rotâmetro para Medição de Vazão de Água (FI-) FI -
Rotâmetro para Medição de Vazão de Água (FI-) Localização: Instalado na saída do trocador de calor após válvula de controle Faixa de Trabalho: 3.000 l/h Temperatura Máx: 100ºC Serviço: Medição da vazão na rede na saída do TC- Placa de Orifício (FE-) FE - Placa de Orifício (FE-) Localização: Instalado na saída do trocador de calor após válvula de 3 vias Tubulação: ½ Material: aço inox 316 Faixa: 0 a 3000 l/h Serviço: Medição da vazão na rede na saída do TC- Transmissor Inteligente de Pressão Diferencial, tipo capacitivo, para Medição de Vazão (FIT-) FIT - FIT -
Transmissor Inteligente de Pressão Diferencial, tipo capacitivo, para Medição de Vazão (FIT-) Localização: Instalado na saída do TC- Comunicação Digital: Protocolo HART Sinal de Saída: 4 a 20 ma a 2 fios com alimentação de 12 a 45 Vcc Range: 0 a 10.000 mmh2o Faixa: 0 a 3.000 l/h Indicador: Digital local Serviço: Medição da vazão na rede na saída do TC- Chave de Fluxo (FSL-) FSL - Chave de Fluxo (FSL-) Localização: Instalado na saída do trocador de calor após válvula de controle Características Elétricas: contato reversível SPDT 10 A Ajuste: Vazão de 300 l/h Serviço: Chave de Vazão VÁLVULAS Válvulas Solenóide - Tipo Diafragma (XV- e XV-) XV - XV - Válvulas Solenóide - Tipo Diafragma (XV- e XV-) Instalação: Entrada (XV-) e saída do TQ- (XV-) Descrição: Diâmetro de ½, normalmente fechada, alimentação 220 Vca Serviço: XV- drenagem do tanque TQ- e XV- alimentação do tanque TQ-
Válvula de Controle (LV-) LV - Válvula de Controle (LV-) Localização: Instalado na saída do TQ- Diâmetro: 1/2" BSP Classe: 150 lbs Tipo de Atuador: Diafragma Corpo: Aço carbono e internos em aço inox 316 Sinal de Entrada: 4 a 20 ma Sinal de Saída: 3 a 15 PSI Serviço: Controle de nível do TQ- Válvula de Controle (FV-) FV -
Válvula de Controle (FV-) Localização: instalado na saída do trocador de calor após válvula de 3 vias Diâmetro: 1/2" BSP Classe: 150 lbs Tipo de Atuador: Diafragma Corpo: Aço carbono e internos em aço inox 316 Sinal de Entrada: 4 a 20 ma Sinal de Saída: 3 a 15 PSI Vazão Máxima: Na ordem de 5000 l/h na linha de entrada do reservatório Serviço: Controle da Vazão INSTRUMENTOS DE PAINEL Controlador Digital de Processo Microprocessado PID para controle da Temperatura e Vazão (TIC- e FIC-) Controlador Digital de Processo Microprocessador PID Instalação: Frontal do Painel de Controle Tamanho: 48x48 mm (altura x largura) Sinais: Entrada 4 a 20 ma e saída 4 a 20 ma Display: 4 ½ dígitos Alimentação: 220 Vca Indicação: Variável de Processo e Set-Point Serviço: TIC - Controle da temperatura do TC- e FIC- Controle da Vazão na saída do TC-
Indicador Digital de Processo Microprocessador para Pressão (PI-) Indicador Digital de Processo Microprocessador Instalação: Frontal do Painel de Controle Tamanho: 48x48 mm (altura x largura) Sinais: Entrada 4 a 20 ma Display: 4 ½ dígitos Alimentação: 220 Vc Indicação: Variável de Processo Serviço: Indicação da Pressão na saída da B- Controlador de Potência tipo PWM (CJ-) Controlador de Potência tipo PWM (CJ-) Instalação: Interno ao Painel de Controle Alimentação: 110/220 Vac Sinal de Entrada: Entrada de controle de 4 a 20 ma Sinal de Saída: Pulso Potência: 40A
Controlador Lógico Programável (CLP) Controlador Lógico Programável (CLP) Localização: Interno ao Painel de Controle Entrada Analógica: 8 entradas configuráveis de 0 a 10V e 4 a 20 ma Saída Analógica: 2 saídas configuráveis de 0 a 10 V e 4 a 20 ma para controle das malhas envolvidas no processo Entrada Digital: 8 entradas de 24 Vdc Saída Digital: 8 saídas digitais a relê Alimentação: 110/220 Vac Inversor de Frequência Inversor de Frequência Localização: Interno ao Painel de Controle Alimentação: 220 Vac Monofásico Potência: ¼ CV Serviço: Acionamento do motor da B-
IHM (Interface Humano Maquina) Construída em um gabinete de plástico injetado de alto impacto (grau de proteção IP65) e dotada de um display de cristal líquido, a IHM da série Interactive possibilita leitura, sinalização e mudança de parâmetros de uma forma amigável. Todas as mensagens, teclas de função, alarmes, edição e visualização de campos de dados são gerenciadas pelo processador principal, sem usar instruções de Ladder. Sua programação fica a cargo do A1 / WinSUP, que através do editor de telas da IHM disponibiliza todas as ferramentas para a configuração e confecção das telas. A interface do editor de telas é orientada a objetos, ou seja, campos de edição, visualização, bargraphs, seletoras de estados e outras mais são posicionados e configurados na tela com o mouse. Em aplicações onde existe a necessidade de se carregar um conjunto de parâmetros diferentes várias vezes em uma mesma máquina ou processo, utiliza-se a função Receita que, através das teclas de função da IHM, permite alterar um conjunto de parâmetros (definidos durante sua programação) sempre que necessário, dispensando assim a utilização de instruções Ladder para este fim. A função Alarmes da IHM série Interactive permite ao programador alertar, através de mensagens em seu display, a ocorrência de alarmes/alertas ocorridos na máquina ou processo. Sua programação, da mesma forma que a função Receita, é feita sem utilizar instruções Ladder, através da configuração de hardware dos aplicativos A1 / WinSUP.
ENTER ESTAMPA DA MÃO IHM Localização: Externo ao Painel de Controle Display: 2 linhas com 20 caracteres