Sistemas digitais de controle - sdcd

Sistemas digitais de controle - sdcd

(Parte 1 de 7)

Rua Santo Agostinho 1717 - Horto - Belo Horizonte - MG - CEP 31035-490 Tel.: (031) 482-5576 - FAX (031) 482-57 email: cetel@fiemg.com.br - home page: w.senai-mg.org.br/cetel

Sistemas Digitais de Controle

Sistemas Digitais de Controle

Sistemas Digitais de Controle

O desenvolvimento do controle industrial tem sido fortemente influenciado pela tecnologia dos microprocessadores que tende a tornar o controle de processo totalmente distribuído. Mesmo antes da revolução da eletrônica, o controle automático de processos contínuos já era verdadeiramente distribuído.

A diferença fundamental é que estes não tinham um funcionamento integrado, muito pelo contrario, funcionavam de forma desorganizada através de um conjunto de malhas de controle independentes.

As primeiras aplicações do computador no controle de processos foram forçosamente centralizadas devido ao alto custo do mesmo.

A tendência atual é integrar todo o sistema, permitindo um controle hierarquizado através da introdução de níveis de controle.

Evolução

O controle automático de processos basicamente desde seus primórdios atravessou algumas modalidades de como o operador iria atuar no processo. Passamos a fazer um resumo histórico dessas fases.

Antes da segunda Guerra Mundial o controle automático era verdadeiramente distribuído. Um fluxo poderia ser controlado tal como mostra na ilustração.

O controlador era fixado próximo à unidade que ele controlava, ao alcance do medidor de fluxo e da válvula de controle de fluxo. Um registrador permitia ao operador conhecer o comportamento do fluxo durante sua ausência, bem como estimar a eficiência do processo, pela comparação com outros dados também registrados em outros pontos da planta.

Embora razoavelmente sofisticados, os controladores de então não solucionavam três grandes dificuldades:

Sistemas Digitais de Controle

O operador estando em um ponto de controle não tinha informações do que estava ocorrendo no resto da planta industrial;

Alguns controles dependiam do inter-relacionamento de medidas diversas, em pontos diversos, para maior eficiência do processo; o ajuste dos controladores exigia deslocamentos constantes dos operadores ate a área;

Assim sendo esse modo de controle foi ultrapassado, porem cabe salientar que ainda hoje existem malhas de controle de pequena influencia na produção de uma fabrica onde esse modo de controle é encontrado.

Com o desenvolvimento dos transmissores, foi possível levar os sinais da variável de processo ate uma sala de controle central onde os controladores/indicadores realizariam as devidas correções e os sinais retornariam ao campo para atuar os elementos finais de controle.

Quando do uso da instrumentação pneumática isso representa um fator negativo para o controle de processos, devido ao tempo de resposta que o sistema agora teria. Isso porque aumentava-se consideravelmente a distancia entre sensor-controlador e controlador-atuador.

Esse inconveniente limitava essas distancias em aproximadamente 50 metros, sem prejuízo significativo para a malha de controle.

Sistemas Digitais de Controle

Com o advento da instrumentação eletrônica esse inconveniente foi ultrapassado visto que a velocidade de propagação dos sinais eletrônicos é muito rápida, sendo então a distancia entre campo e sala de controle quase que desprezível no que se refere ao tempo de resposta.

Essa evolução que se faz presente ate hoje, tem ainda um inconveniente:

Numa unidade fabril não existe somente uma sala de controle, mas varias. Cada uma concentra informações sobre determinada área da planta industrial. Outra sala de controle outra área e assim pôr diante. Podemos perceber que não existe uma integração de todas as informações das variáveis da planta industrial.

A não existência de uma única sala de controle se deve a fatores técnicos, custos mas principalmente os operacionais.

Os fatores técnicos se justificam basicamente que mesmo utilizando instrumentação eletrônica, o tempo de resposta praticamente é nulo, mas grandes distancias irão fazer os sinais percorrem diversos pontos da fabrica ate a chegada na sala de controle. Isso poderá gerar degradação dos sinais devidos a ruídos induzidos, resistência e capacitâncias elevadas nos cabos de sinais, etc.

Outro fator que pesa é o custo de implementação de uma sa la de controle pois o material, equipamentos e mão de obra envolvidos numa instalação desse instalação tipo é muito mais onerosa quanto maior for a distancia envolvida.

O fator operacional que pesa é que mesmo na sala de controle tendo somente os controladores, indicadores e registradores o tamanho desses painéis começa a ficar muito grande o que dificulta enormemente o trabalho do operador, podendo o mesmo incorrer em erros de operação pela atuação em um controlador errado pôr exemplo, devido ao fato dos instrumentos ficarem alinhados um ao lado do outro.

Uma forma para tentar se contornar esse inconveniente foi o uso de painéis graficos, onde os instrumentos eram montados diretamente num painel sinóptico da planta. Isso era excelente do ponto de vista operacional, pois o operador ao atuar num controlador pelo sinótico já percebia suas consequencias no processo.

A grande desvantagem desse sistema é justamente o enorme espaço que esse painel ocuparia tornando-o inviável em processos com portes consideráveis.

Sistemas Digitais de Controle

Hoje em dia existe o que chamamos de painel semi-gráfico onde temos em sua parte inferior os instrumentos alinhados e em sua parte superior o painel sinóptico do mesmo. Convém ressaltar que o nível de animação do sinóptico é bem reduzida devido ao fator espaço.

Sistemas Digitais de Controle

Pode-se perceber que toda vez que desejamos concentrar informações estamos esbarrando no problema de espaço e confiabilidade de opera›ção.

Com a chegada dos instrumentos microprocessados o problema de espaço foi atenuado, visto que com a instrumentação convencional cada instrumento tinha uma função definida.

Pôr exemplo numa malha de controle e totalização de vazão com transmissor de ∆p, teríamos no painel os instrumentos: extrator de raiz quadrada, controlador de vazão, estação automanual, totalizador de vazão.

Já a mesma malha de controle com instrumentos microprocessados ficaria reduzida a um único instrumento no painel: o controlador de vazão que incorpora os demais instrumentos.

E ainda mais, um único controlador com o poder de realizar o controle de diversas malhas (controladores multi-loop).

Porem agora temos informações concentradas demais, fazendo com que o operador tenha que ter atenção redobrada, pois um único instrumento controla varias malhas, ou seja antes o mesmo poderia se enganar no instrumento e agora pode se enganar no ajuste especifico do instrumento o que é muito mais fácil de ocorrer.

Veremos mais adiante que o que parece ser uma desvantagem nesse sistema será uma vantagem nos sistemas digitais.

Sistemas Digitais de Controle

System”), SPC ( Sistemas de Controle Supervisório “Set-Point Control) eDDC

Com a evolução de sistemas eletrônicos de controle, naturalmente surgiram oportunidade de uso dos computadores eletrônicos digitais e trabalhando inicialmente com os conceitos de sistemas centralizados do tipo:DAS (Sistemas de Aquisição de dados “Data Aquisition (Controle Digital Direto “Direct Digital Control”) e os atuais sistemas distribuídos do tipo SDCD.

Com a evolução de sistemas eletrônicos de controle, naturalmente surgiram oportunidade de uso dos computadores eletrônicos digitais e trabalhando inicialmente com os conceitos de sistemas centralizados do tipo: DAS, SPC e DDC e os atuais sistemas distribuídos do tipo SDCD. Veremos agora os conceitos dessas duas fases dos sistemas digitais:

Antes de executar uma tarefa de controle é necessário medir as variáveis do processo e, por isto, uma das primeiras aplicações de computadores digitais em processo foi a de aquisição ou coleta de dados.

Os valores das variáveis analógicas são multiplexados e convertidas para valores digitais. Os valores destas variáveis sofrem um tratamento no qual são comparados com valores limites para validação, transformados em unidades de engenharia, comparados com limites de alarme alto e baixo e armazenados para posterior processamento, que pode envolver calculo de performance, balanços materiais e de energia, acumulações, médias, processamento estatístico e outros.

Sistemas Digitais de Controle

Estes sistemas apresentam inumeras vantagens para o pessoal de operação e de engenharia de produção, mas pôr serem pouco mensu ráveis, na maioria dos casos torna-se difícil justificar investimentos em tais sistemas.

Suas importantes vantagens: Coleta de dados do processo com precisão, periodicidade e confiabilidade apuradas. Informação dos valores das variáveis de processo em unidades de engenharia. Informação de valores de variáveis calculadas em função de outras. Informação de calculo de performance de equipamentos e do processo. Relatórios de produção e calculo de rendimento de produtos. Supervisão de variáveis gerando alarmes quando detectadas condições anormais. Envio de mensagens de alerta para o operador.

Armazenamento de dados históricos para verificação de tendências e realização de estatísticas.

Todas estas vantagens irão proporcionar aos operadores um acompanhamento mais apurado do processo tornando as ações de controle mais eficientes. Pôr outro lado, a engenharia de processo e de produção disporão de um maior volume de informações, permitindo conhecer melhor o processo e facilitando assim a sua modelagem e, como consequencia, seu melhor controle e otimização.

(Parte 1 de 7)

Comentários