WEB4_ CONTROLE E AUTOMAÇÃO DA PRODUÇÃO_GUSTAVO LUNA_23 1

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CONTROLE E AUTOMAÇÃO DA PRODUÇÃO
Webconferência IV
Professor:
MsC GUSTAVO LUNA
Conteúdo Programático
Instrumentação Analógica e Digital;
Transdutores e Atuadores;
Automação Industrial;
Sistemas Discretos;
Redes Petri.
Instrumentação Analógica e Digital
Circuitos analógicos
Eletrônica analógica é o estudo de circuitos eletrônicos, em que as entradas e saídas variamcontinuamente.
Sinais provenientes de sensores normalmente correspondem a sinais CC com níveis reduzidos, os quais devem ser amplificados antes que possam ser transmitidos a uma unidade de controle central ou utilizados para operar indicadores ou atuadores.
Circuitos com AmpOp
INVERSOR
NÃO INVERSOR
Amplificadores de corrente
Amplificadores diferenciais
Um amplificador diferencial é um dispositivo com entrada dupla que ampliafica a diferença entre dois sinais, de modo que a saída é o ganho multiplicado pela diferença entre os doissinais.
Amplificadores não lineares
	Muitos sensores têm uma característica de transferência logarítmica ou não linear, e esses dispositivos requerem a linearização do sinal. Você̂ pode fazer essa implementação por meio da utilização de amplificadores com características não lineares, que são obtidos com a utilização de elementos como diodos ou transistores inseridos na malha de realimentação.
LOGARITMICO	ANTI LOGARITMICO
Circuitos digitais
Eletrônica digital é o estudo dos circuitos eletrônicos em que as entradas e saídas são limitadas a dois níveis lógicos.
Os	circuitos	digitais
analógicos.	Os	sinais
apresentam		muitas	vantagens	sobre	os	circuitos analógicos	são	facilmente
convertidos	em	sinais
digitais	utilizando	conversores
analógicos-digitais	(A/D)	comercialmente
disponíveis.
Vantagens dos circuitos digitais
menor consumo deenergia;
melhor relação custo-benefício;
capacidade de transmitir sinais ao longo de distâncias longas, sem perda de precisão e com eliminação doruído;
transmissão de sinais em altavelocidade;
capacidade de memória para armazenamento de dados;
compatibilidadecom controladores e displays alfanuméricos.
Sinais digitais
Os sinais digitais são níveis lógicos baixos ou altos.
Grande parte dos circuitos digitais utiliza uma tensãode alimentação de 5V.
O nível lógico baixo (dígito binário 0) varia de 0 a 1 V;
o nível lógico alto (dígito binário 1) varia de2V a5V.
A tensãode 1V a2V encontra-se em	definida,isto é, qualquer tensãomenor que 1 V é considerada um nível 0 e qualquer tensão maior que 2 V é considerada um nível 1.
Transmissão Analógica
Sinais de tensão
Sinais de Corrente
Sinais de tensão
Os sinais detensãosãonormalmente padronizados nas faixas de tensão de 0V a5V, 0V a10V,ou 0V a12V,sendo aprimeira faixa a mais comum.
Os requisitos do transmissorsão:
baixa impedânciade saída para permitir que o amplificador seja capaz de acionar uma ampla variedade de cargas sem que ocorra variação da tensão de saída;
pequena variação das grandezas em função da temperatura;
pequena variação do nível deoff-set;
nível de ruído reduzido.
Sinais de corrente
Os sinais de corrente são padronizados em duas faixas: de 4 mA a 20 mA e 10 mA a 50 mA; em que 0 mA indica uma condição de falha. Atualmente, a primeira faixa éo padrão aceitável.
Os requisitos do transmissorsão:
impedância de saída elevada, de modo que a corrente de saída não varie com a carga;
temperatura reduzida;
pequena variação do nível deoffset;
nível de ruído reduzido.
Termopares
Os sinais de termopares podem ser amplificados por meio de uma junção fria de referência próxima ao amplificador, transmitindo para um controlador o sinal na forma analógica ou digital.
Transmissão digital
Os sinais digitais podem ser transmitidos por meio de cabos em paralelo ou barramento serial, transmissão de rádio ou fibra óptica, mantendo a integridade.
Os dados digitais podem ser enviados mais rapidamente que os dados analógicos devido à maior velocidade de transmissão.
Outra vantagem é que os transmissores e receptores digitais requerem uma quantidade de energia muito menor do que os dispositivos de transmissão analógica.
A fibra óptica hoje é amplamente utilizada, com ela é possível obter ve- locidades de transmissão muito altas a longas distâncias, não vulnerável a ruídos de origemeletromagnética
Foundation Fieldbus e Profibus
Foundation Fieldbus (FF) e Profibus são os formatos universais de barra- mento serial de dados mais utilizados, desenvolvidos para estabelecer a inter- face entre um processador central e dispositivos sensores inteligentes em um sistema de controle de processo.
Transdutores e Atuadores
Atuadores
Atuador é um elemento que produz movimento, atendendo a comandos que podem ser manuais, eléctricos ou mecânicos;
	os	dispositivos	de	controle	são	utilizados	para	regular	a	pressão,
	temperatura,	controle	do	líquido	e	fluxo	de	gás	no	processamento
	industrial;			
Os dispositivos podem ser autorregulados ou estar sob o controle de um sistema de processamento central, que monitora e controla muitas variáveis;
Os sinais elétricos de um controlador apresentam níveis reduzidos que pedem a utilização de relés para o controle de potência.
Atuadores de controle de vazão
A função da válvula controladora de vazão é a de reduzir o fluxo da bomba em uma linha do circuito.
Ela desempenha a sua função por ser uma restrição maior que a normal no sistema.
Para vencer a restrição, uma bomba de deslocamento positivo aplica uma pressão maior ao líquido, o que provoca um desvio de parte deste fluxo para outro caminho. Este caminho é geralmente para uma válvula limitadora de pressão, mas pode também ser para outra parte do sistema.
	As válvulas controladoras de vazão são aplicadas em sistemas hidráulicos quando se deseja obter um controle de velocidade em determinados atuadores, o que é possível através da diminuição do fluxo que passa por um orifício.
Controle de Potência
Você pode controlar a energia elétrica para operação do atuador por sinais analógicos e digitais com níveis reduzidos por meio do uso de dispositivos eletrônicos de potência oucontadores magnéticos.
Os contadores magné- ticos possuem menor resistência de condução que os dispositivos eletrônicos, porém exigem potências maiores.
Motores
Os motores são utilizados no bombeamento de fluidos, compressores, aciona- mento de correias transportadoras e qualquer forma de posicionamento exi- gida na indústria. Para aplicações de controle ou posicionamento, são usados servomotores ou motores de passo.
Servomotores
Os servomotores podem girar até uma posição definida e, também, sofrer interrupções e mudanças no sentido de rotação.
No caso de um servomotor, a posição angular e a velocidade podem ser controladas com precisão por meio de uma malha do tipo servo.
O controle da posição do eixo de saída é feito por um potenciômetro que fornece uma tensão de realimentação analógica para o sistema eletrônico de controle.
Em um sistema digital, poderia ser empregado um disco de codificação.
A informação gerada pode ser usada pelo controle eletrônico para alimentar o motor de saída fazendo ele parar na posição desejada.
Servomotores
Motores de passo
	Os motores de passo giram em um ângulo fixo a cada pulso de entrada. O rotor normalmente é formado por um imã fixo com vários polos e um estator com diversosenrolamentos.
Transdutores
Os transdutores são aquelas partes duma cadeia de medição que transformam uma magnitude física num sinal elétrico.
Os transdutores são especialmente importantes para que os medidores possam detectar magnitudes físicas.
Normalmente, estas magnitudes como, por exemplo, temperatura, pressão, umidade do ar, pressão sonora, caudal, ou luz, convertem-se num sinal normalizado (4 ... 20mA).
Automação Industrial
Automação
Dá-se o nome de automação ao uso de comandos lógicos programáveis e de equipamentos mecanizados na substituição das atividades manuais que envolvem tomadas dedecisão e comandos-resposta de seres humanos.
A automação, contudo, vai além da mecanização, porque reduz a necessi- dade de envolvimento sensorial e mental humano. Sobretudo, é essencial na otimização da produtividade.
Vantagens da Automação Industrial
Diminui o tempo deprodução
Menos erros humanos
Menos custos com mão deobra
Maior segurança no chão defábrica
Maior volume de produção
Flexibilidade da linha de produção
Maior qualidade de processo eproduto
Manufatura operando 24 horas pordia
Possibilidade de medir e controlarprocessos
Mais precisão e repetibilidade
Desvantagens da Automação Industrial
A tecnologia atual ainda não é capaz de automatizar todas as tarefas,
Valor	e	quando	uma	máquina	estraga	o	valor	para	arrumá-la	pode	ser extremamente alto;
o número de profissionais que sabem trabalhar com a automação industrial é muito pequeno no Brasil;
o aumento da	desigualdade	social,	muitas	pessoas perdem o emprego e são substituídas por essasmáquinas.
Controladores Lógicos Programáveis
O controlador lógico programável (CLP) é um equipamento eletrônico que usa uma memória programável para armazenar instruções e implementar fun- ções de lógica, sequenciamento, temporização, contagem e aritméticas para o controle de máquinas e processos;
Dispositivos de entrada, como chaves, e dispositivos de saída, como mo- tores, por exemplo, são controlados e conectados no CLP. O controlador monitora entradas e saídas de acordo com o programa que o operador armazenou no CLP para controlar as máquinas ou processos.
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Légico
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Engenhelros
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Robôs e robótica
	Robô é a máquina eletromecânica que consegue realizar tarefas de forma autônoma ou com algum tipo de orientação;
Os robôs industriais apresentam diferentes configurações e tamanhos, sendo muito utilizados em todo o setor de manufatura. Os robôs são acio- nados por servomotores de engrenagem sincronizada movendo-se direta- mente sobre eixos.
Robôs
a• Urtmicroublôaadrtiocuslado utiliza articulações rotativaspara percorrer seu espaço de trabalho.
Osrobôsarticuladostambémsãochamadosde“braçorobótico”,poistêm de três a seiseixos.
ectos meet
"ins/estruturais
/ititt‹c2
Elo 1
Elo
Robôs
SEsCseAs rRobAôs têm quatroeixos;
Os robôs do tipo SCARA sãomais baratos emrelação ao custo dos robôs do mesmo tamanho. Além de serem totalmente articulados, são também muito mais rápidos e compactos que os de sistemas pórticos cartesianos,
Robôs
c• Uamrterosbiôancaortsesiano, também chamado de robô linear ou robô gantry, possui três eixos lineares de controle nas direções X, Y e Z. Não tem juntas rotativas: em geral, o eixo X é montado em ambas as extremidades, e o eixo Y montado nele.
Aplicados em Máquinas CNC
ANATO
'
Base: Fixa
em
cliâo defâbrica
mpoJe;
: Formam una cadeia cinemâtica;
: Movimento dos elos;
Efetuador	: Formadopelo
gaxra	femanenta;
Atuadores: Motores eléRicos,
hiASulicos
pneumsticos;
Sensores: Encoders, TacfimeRos,
Lasers,	ameras etc.
Sistemas Discretos
	Umsistemaprogramável permiteque as suas funções sejam alteradas em software e não em hardware, o que é uma grande vantagem já que, de um modo geral, modificar o software é mais fácil e leva menos tempo que efetuar alterações nohardware;
São modelados por diagramas de blocos e usam equações diferenciais;
	utiliza componentes eletrônicos digitais que modificam o estado do sistema apenas em instantes discretos de tempo;
	Os três componentes essenciais em um sistema discreto são: o amplificador, a junção somadora e o atraso;
Redes de Petri
As	redes	de	Petri	destacam-se	na	engenharia	atual	pelas	seguintes características:
capturam	as	relações	de	precedência	e	os	vínculos	estruturais	dos	sis- temas reais;
são graficamente expressivas;
modelam conflitos e filas;
tem̂	fundamento matemático eprático;
	admitem	várias	especializações	(RPs	temporizadas,	coloridas,	esto- cásticas, de confiabilidade etc.).
BONS ESTUDOS!!!
FACVDAOE MAUOOO bE
NASSA
DD TAP/\| S
educacional
lNASSAU