apostila smar controle de processo

apostila smar controle de processo

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8.1- INTRODUÇÃO

8.2- CONTROLE EM MALHA FECHADA E ABERTA

8.2.1) Sistema de Controle em Malha-Fechada 8.2.2) Sistema de Controle em Malha-Aberta

8.5- MODOSDECONTROLE

8.5.1) SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DESCoNTíNUO a) Duas Posições a) Da Largurade Pulso c) Três Posições 8.5.2) SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO CONTíNUO

a) A Ação Proporcional b) AAçãolntegral(Reset) c) A AçãoDerivativa

d) As Ações Proprocional, IntegraleOerivativa (PIO)

8.6- SINTONIA DOSCONTROLADORES

8.6.1) Critérios de Estabilidade 8.6.2) Métodos deAjuste dos Controládores

8.6.3) Como adaptarum controladorao processÔdêéÓhtrole 8.6.4) Auto-Sintonia

8.7- SISTEMA DE CONTROLE

8.7.2) Faixa Dividida:o"SplitRange" 8.7.3) Controle em Cascata

8.7.4) Controle de Razão

8.7.5) Controle "Override"(Seletivo)

8.7.6) Controle "Feedforward"(Antecipatório) 8.7.7) Controle de Limites Cruzados

8.78) Controle de Nívelà3 Elementos (Caldeiras)

8.8- EXERcíCIOS PROPOSTOS

CAPíTULO 8 tn W

O o:: a.

w Q

O o::

CONTROLE DE PROCESSO 8

8.1- INTRODUÇÃO

A utilização de sistemas de controle automático se encontra difundida no dia a dia de todas as sociedades desenvolvidas. Tais sistemas agem como elemento catalisador na promoção de progresso e desenvolvimento.A torradeiraautomática,o termostato, a máquina de lavar e a secadora automática, o computador,o micro-processador,os veiculos espaciais e os sistemas de controleque aceleram a produçãoe a qualidade de bens manufaturados, todos, tem influenciado nosso modode viver.

constituição do pão ou a alguma outra razão, esta condição não pode de modo algum modificar automaticamentea duração do tempo de aquecimento esperado.Assim,pode-sedizer que a grandeza de saída não possui nenhuma influência sobre a grandeza de excitação. A porção responsável pelo aquecimento, excluídootempodzador,representaa partedinâmicade todo o sistema.

8.2 CONTROLE EM MALHA-FECHADA E EM MALHA ABERTA

Fig.1 - AJUSTE DO GRAU DE ESCURECIMENTO DESEJADO

Considereque atorradeiradafigo1seja ajustadaparase obterum desejado escurecimentodo pãotorrado 8.2.1 - Sistema de Controle em Malha-Fechada:\

Um sistemade controleem malha-fechada é aquele no qual o sinal_desaída possui um efeito diretona ação de controle. Isto é, sistemas de controle em malha-fechada são sistemas de controle realimentados. O sinal do erro atuante, que é a diferença entre o sinal de entrada e o sinal realimentado(que podeser o sinal de saída ou uma função do sinal de saída e suas derivadas), é alimentadono controladorde modo a reduziro erro e mantera saída do sistema em um valor desejado.

Em outras palavras, o termo "malha-fechada" implica o uso de ação de realimentação com a finalidade de reduzir o erro do sistema. A figo 2

, mostra a relação entrada-saída do sistema de controle em malha-fechada. A representação indicada na figura é denominada diagrama de blocos.

•. r....*~tI ou

Fig. 2 - SISTEMA DE CONTROLE EM MALHA FECHADA

Fig.3 - CONTROLE REALlMENTADO MANUAL DE UM SISTEMA TÉRMICO o ajuste do botão "grau de escurecimento" ou do reguladorde tempo representaa excitação,e o graude escurecimentoda fatia,a grandeza de saída. Se o grau de escurecimento não for satisfatório devido à

Para ilustraro conceito de sistemas de controleem malha-fechada, considere o sistema térmico mostradonafigo3, onde um ser humano atuacomo controlador. Ele deseja manter a temperaturada água quente em um dado valor. O termômetro

SMAR - CENTRO DE TREINAMENTO - 8.1- instalado na tubulação de saída da água quente medeatemperaturareal.Estatemperaturaé a saída do sistema. Se o operadorobserva o termômetroe verifica que a temperatura é maior do que a desejada, ele reduz a quantidadede suprimentode vapor de modo a diminuir estatemperatura.

É bem possível que a temperatura se torne demasiado baixa necessitando repetira sequência de operações no sentido oposto.

Esta ação de controle é baseada na operação de malha-fechada.Desdeque tanto a realimentaçãoda saída (temperaturada água) para comparaçãocom a entradade referência, como a ação de controle ocorrem através de ações do operador, este é um sistema de controle em malha-fechada. Sistemas como este podem ser denominados sistemas em malha-fechada manuais ou com realimentação manual.

nenhuma variação é necessária na abertura da válvula.

Nos sistemas aqui considerados, as variações na temperaturaambiente,a temperaturade água fria na tubulaçãode entrada,etc. podem ser considerados distúrbios externos. Os sistemas de controle com realimentaçãomanual e realimentação automática anteriormentecitadosoperamde maneirasimilar. Os olhos do operadorconstituemo dispositivo análogo ao medidor de erro; seu cérebro, o análogo do controladorautomático;e seus músculos, o análogo do atuador.

O controlede umsistemacomplexoporum operador humano não é suficientedevido às inúmeras inter- relaçõesentreasdiversas variáveis. Podemos notar que mesmo um sistema simples, um controlador automáticoeliminará quaisquer erros humanos de operação. Se for necessária alta precisão de controle,o controledeve ser automático.

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8.2.2 - Sistemas de Controle em Malha-Aberta:

Sistemasdecontroleem malha-abertasão sistemas de controlenosquaisasaída nãotem efeito na ação de controle. Isto é, em um sistema de controle em malha-aberta, a saída nem é medida nem é realimentadapara comparação com a entrada.A figo 5 indicaa relação entrada-saídade um sistema deste tipo. Um exemplo práticoé uma máquinade

lavar roupa. As operações de molhar, lavar e

enxaguar em uma máquina de lavar roupa são efetuadas em uma mesma base de tempo. A máquinanãomedeo sinalde saída,isto é, a limpeza das roupas.

Fig. 4 - CONTROLE REALlMENTADO AUTOMÁTICO DE UM SISTEMA TÉRMICO

Se for utilizado um controlador automático para substituiro operadorhumano, conformeé mostrado nafigo 4, o sistemade controletorna-se automático, istoé, umsistemade controleem malha-fechadaou com realimentaçãoautomática.

SAioA

A posição do dispositivo de seleção de temperatura

(um dial, 'por exemplo) no controlador automático seleciona a temperatura desejada. A saída, a temperaturarealda águaquente,que émedidapelo dispositivode medida de temperatura,é comparada com a temperatura de saída e convertida nas mesmas unidades da entrada (pontode ajuste) por meio de um transdutor (um transdutor é um dispositivoque converteumsinalde uma forma para outra). O sinal de erro produzido no controlador automáticoé amplificado,e a saída do controladoré enviada a uma válvula de controle para variar a abertura da válvula e, consequentemente, o suprimento de vapor de modo a corrigir a temperatura real da água. Se não houver erro,

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