Faculdade Fucapi Pós-graduação em Engenharia de Automação Industrial Introdução à Automação Industrial Parte 5, M.Sc. Doutorando em Informática (UFAM) Mestre em Engenharia Elétrica (UFAM) Engenheiro de Telecomunicações (FUCAPI)
Referências GROOVER, Mikell P., Automação Industrial e Sistemas de Manufatura. São Paulo, Pearson Education do Brasil, 2011. 582 p. ISBN: 978-85-7605-871-7. MORAES, Cícero Couto; CASTRUCCI, Plínio de Lauro, Engenharia de Automação Industrial. Editora LTC, 2007. 347 p. ISBN 978-85-216-1532-3. ROSÁRIO, João Maurício, Automação Industrial. Baraúna SE Ltda, São Paulo, 515 p. ISBN 978-97-7923-000-4. BOLTON, William. Mecatrônica uma abordagem multidisciplinar. 4º. Ed. Porto Alegre, Bookman, 2010. KARRIS Steven T. Introduction to Simulink with Engineering Applications. Orchard Publications. 2006. LUCENA, Vicente Slides das aulas de introdução a automação industrial, Manaus: UFAM, 2013. 2
Simulação de Sistema de Tempo Real no MATLAB 3
O que é MATLAB? Introdução à Automação Industrial MATLAB MATLAB é uma ferramenta baseada em matriz para computação numérica. É muito poderoso e fácil de usar. Tanto linguagem de programação quanto ambiente interativo Funções nativas muito rápidas; muito lento ao processar loops Muitas caixas de ferramentas disponíveis https://www.mathworks.com/ 4
MATLAB 5
O que é SIMULINK? Introdução à Automação Industrial SIMULINK SIMULINK é uma extensão para MATLAB que usa uma interface orientada a ícones para a construção de uma representação em diagrama de blocos de um processo. Um diagrama de blocos é simplesmente uma representação gráfica de um processo (que é composto por uma entrada, o sistema e uma saída). Entrada SISTEMA Saída 6
SIMULINK SIMULINK usa uma interface gráfica de usuário (GUI) para resolver simulações de processo. SIMULINK permite ao usuário simular facilmente sistemas de equações diferenciais comuns lineares e não-lineares. Os pacotes de simulação dinâmica (como MATLAB, SIMULINK, etc.) estão sendo usados cada vez mais frequentemente nas indústrias, como a processos químicos, para a simulação de processos e o projeto do sistema de controle. 7
SIMULINK Exemplo de modelagem de sistemas no SIMULINK 8
SIMULINK Exemplo de modelagem de sistemas no SIMULINK 9
SIMULINK Exemplo de modelagem de sistemas no SIMULINK 10
SIMULINK Exemplo de modelagem de sistemas no SIMULINK 11
Simulação de Sistema de Controle de Temperatura no SIMULINK 12
Sistema de Controle de Temperatura O objetivo é simular um sistema de controle de temperatura, onde é lido o valor de um sensor de temperatura que será comparado com o valor de referência (set point). Se a temperatura do sistema (Ex.: Forno) estiver fora do valor referência, o controle ajusta a diferença (erro), modificando o valor para o atuador (aumentando ou diminuindo a temperatura). Para o exemplo será utilizado o controlador PID. 13
Sistema de Controle de Temperatura Controlador proporcional integral derivativo (PID): técnica de controle de processos que une as ações derivativa, integral e proporcional, fazendo assim com que o sinal de erro seja minimizado pela ação proporcional, zerado pela ação integral e obtido com uma velocidade antecipada pela ação derivativa. Os PID são implementados em microprocessadores, e também através de software em controladores programáveis e outros equipamentos de controle. Os controladores contínuos podem controlar os processos de quatro formas distintas: Controle Proporcional (P); Controle Integral (PI); Controle Derivativo (PD); Controle Proporcional Integral Derivativo (PID). 14
Sistema de Controle de Temperatura Sistema de controle de temperatura, utilizando PID 15
Sistema de Controle de Temperatura Resposta típica de um sistema de controle de temperatura, utilizando PID 16
Simulação de Controle de Temperatura no SIMULINK Para simular um Sistema de Controle de Temperatura no SIMULINK, serão necessários os seguintes blocos constant sum scope PID Controller simulink-ps Converter PS-Simulink Converter Ideal Temperature Source Ideal Temperature Sensor Thermal Reference Solver Configuration 17
Simulação de Controle de Temperatura no SIMULINK Montagem do Sistema de Controle de Temperatura 18
Simulação de Controle de Temperatura no SIMULINK Configuração do valor do bloco Constant para 8 19
Simulação de Controle de Temperatura no SIMULINK Configuração dos símbolos do bloco Sum para + 20
Simulação de Controle de Temperatura no SIMULINK Configuração dos valores P = 0.9 (proporcional) e I = 0.7 (integral) do bloco PID 21
Simulação de Controle de Temperatura no SIMULINK Painel do bloco Scope 22
Simulação de Controle de Temperatura no SIMULINK Resultado da simulação 23