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Controle de Processos Controle de Processos Sistema de Controle de Processos MPS-PA – Estação Compacta DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2 January 28, 2009 1 Sistemas de Controle de Processos MPS-PA Estação Compacta Sistemas de Controle de Processos MPS-PA Estação Compacta A tecnologia do Controle de Processos envolve não somente processos simples como os princípios básicos de um simples,como os princípios básicos de um processo de produção de alimentos ou do tratamento de água. Pode ser um processo altamente complexo e técnico. Não importa quão complexo é o processo, a primeira etapa é sempre aprender os conceitos da tecnologia de controle em malha aberta e fechada controle a tecnologia. DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2 January 28, 2009 Por esse motivo é que o MPS-PA Estação Compacta é um grande salto no aprendizado do Controle de Processos. 2

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Controle de ProcessosControle de Processos

Sistema de Controle de Processos

MPS-PA – Estação Compacta

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009 1

Sistemas de Controle de Processos – MPS-PA Estação CompactaSistemas de Controle de Processos – MPS-PA Estação Compacta

A tecnologia do Controle de Processos

envolve não somente processos

simples como os princípios básicos de umsimples,como os princípios básicos de um

processo de produção de alimentos ou do

tratamento de água.

Pode ser um processo altamente complexo e

técnico. Não importa quão complexo é o

processo, a primeira etapa é sempre p , p p p

aprender os conceitos da tecnologia de

controle em malha aberta e fechada controle

a tecnologia.

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Por esse motivo é que o MPS-PA Estação

Compacta é um grande salto no aprendizado

do Controle de Processos.2

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Componentes EasyportComponentes Easyport

SensorUltrasonico

I/O b dTanque

I/O board

Válvula de

Sensorde Pressão

Válvula

Válvula de esfera 2/2 vias Aquecedor

Sensor deTemperatura

Sensor de Vazão

Trolley

Proporcional Temperatura

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Bomba Perfil de alumínio

3

Sensor capacitivo de monitoramento do nívelSensor capacitivo de monitoramento do nível

• Dois sensores capacitivos montados no ao

lado do reservatório inferior fazem o

monitoramento do nível de água Osmonitoramento do nível de água. Os

sensores podem ser ajustados

mecanicamente de acordo com o nível

desejado.j

• A detecção do nível da água é feita pelo

lado externo do reservatório.

• Sensor com alimentação 24VDC e sinal deSensor com alimentação 24VDC, e sinal de

saída digital, conectado no terminal de I/O.

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Datasheet → 690588

4

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Sensor de nível tipo flutuadorSensor de nível tipo flutuador

• O sensor flutuador pode ser montado de

forma a monitorar o aumento ou

descréscimo do níveldescréscimo do nível.

• Sensor com alimentação 24VDC, e sinal de

saída digital, conectado no terminal de I/O.

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Datasheet → 691282

5

Sensor de nível tipo flutuador de segurança

• O sensor de nível flutuador funciona como

minitorador de nível mínimo, garantindo que

o aquecedor só funcione se estiver

Sensor de nível tipo flutuador de segurança

o aquecedor só funcione se estiver

completamente imerso, ou seja, como

segurança no funcionamento do aquecedor.

• Neste caso a ligação elétrica do aquecedor• Neste caso a ligação elétrica do aquecedor

está conectado em série com o sensor.

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Datasheet → BE.EL.0162

6

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Sensor de nível tipo flutuador de segurança

• Sensor de nível flutuador posicionado na

parte superior do reservatório,

monitorando o nível máximo do

Sensor de nível tipo flutuador de segurança

monitorando o nível máximo do

reservatório. Montado em invólucro de

acrílico transparente, permite a

visualização do funcionamento do sensor.ç

• O sensor pode ser utilizado como

segurança contra vazamentos por excesso

de água no reservatório.

• Sensor com alimentação 24VDC, e sinal

de saída digital, conectado no terminal de

I/O.

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Datasheet → 691383

7

Sensor ultrassônico para detecção de nívelSensor ultrassônico para detecção de nível

• Sensor Ultrassonico, com distância útil de 50 – 300 mm / sinal de saída analógico de 4 – 20 mA

• Sensor detecta a distância da superfície da água até o sensor.

• Zona morta de detecção < 50 mm, faixa sem medição de valores.

• O sinal de saída passa por um conversor de corrente em tensão na faixa de:

• 4 – 20 mA → 0 – 10 V DC

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Datasheet → BE.SI.0193

8

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Sensor ultrassônico para detecção de nívelSensor ultrassônico para detecção de nível

Sensor Ultrassonico com característica de sinal em redução conforme a distância do objeto

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009 9

Sensor ultrassônico para detecção de nível

D = • vst 2

Sensor

Ultrassonico Conversor

de sinal

Sensor ultrassônico para detecção de nível

L = E - D

D

BD

de sinal

t = tempo da onda sonicavs = velocidade do somBD = Zona morta de sinalE

E = Distância totalD = Distância da superfícieL = Nível

L

ndre

ss+

Hau

ser

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Sou

rce:

En

10

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Sensor de VazãoSensor de Vazão

• A vazão é determinada por um sensor

de turbina optoeletrônico.

V i ã d i l d f üê i• Variação do sinal de freqüência

0.3 – 9.0 l/min / 40 – 1,200Hz;

• Alimentação 24VDC , o sinal de saída

pode ser lido numa entrada rápida dopode ser lido numa entrada rápida do

CLP.

• Conversor de freqüência em tensão

0 – 1 000 Hz → 0 – 10 V DC0 1,000 Hz → 0 10 V DC

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Datasheet → 170711170711

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Sensor de Vazão

• O fluido sofre um impacto no ângulo de ataque das lâminas do rotor.

É formada uma área de baixa pressão entre a câmara de

Sensor de Vazão

• É formada uma área de baixa pressão entre a câmara de pressão e o distribuidor do rotor.

• O líquido que corre através do medidor dá a velocidade angular às lâminas de rotor da turbina.

• A velocidade angular ou o número de rotações por minuto do rotor de turbina são proporcional à vazão.

• O rotor de turbina é hidraulicamente equilibrado no seu eixo.

• A vazão mínima do medidor de fluxo da turbina é o fator da viscosidade versus a precisão.

• A cavitação em um medidor de fluxo de turbina ocorre quando as pressões locais caem perto ou abaixo da

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

quando as pressões locais caem perto ou abaixo da pressão do vapor do líquido..

12

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Sensor de PressãoSensor de Pressão

• Sensor de pressão com célula de medição

cerâmica.

F i d di ã 0 400 b• Faixa de medição: 0 – 400 mbar

• Sinal de saída: 0 – 10 V DC

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Datasheet → BE.EL.0600

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Célula de cerâmicaCélula de cerâmica

Pode ser utilizado com:

• Ar comprimido, oxigênio.

Á

sCorpo• Água natural e do mar.

• Óleo combustível, diesel, gasolina.

• Fluido hidraulico, fluido de freio

urce

: BD

Sen

sorsCorpo

• Fluidos agressivosSo

Circuito elétricoPonte de Wheadstone

Diafragma Cerâmico

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009 14

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Sensor de temperaturaSensor de temperatura

• Sensor tipo PT100

Termometro de resistência de platina comTermometro de resistência de platina com

elemento de resistência intercambiável.

• Faixa de medição -50 °C to +150 °C

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Datasheet → 170709

15

Sensor de temperatura

3

Sensor de temperatura

1

3

1

22

1 Parafuso de fixação

2 Tubo selado

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

2 Tubo selado

3 Termo elemento

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Bomba CentrifugaBomba Centrifuga

• Bomba centrifuga com vazão da ordem de

5 l/min garante um fluxo contínuo de água.

• A velocidade de rotação da bomba pode ser

controlada de forma analógica por um

controlador que recebe um sinal de entrada

de 0 – 10 VDC com sinal de saída linear dede 0 – 10 VDC, com sinal de saída linear de

0 – 24 VDC.

• A bomba também pode funcionar em modo

ON/OFF através de circuito elétricoON/OFF através de circuito elétrico

comandado por relê.

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Datasheet → 170712

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Bomba CentrifugaBomba Centrifuga

1 Rotor

2 Eixo do

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

2 Eixo do Rotor

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Válvula ProporcionalVálvula Proporcional

• Controle de vazão com a válvula 2/2 vias

proporcional diretamente atuada. A corrente que

passa pela bobina do solenóide aciona o carretelpassa pela bobina do solenóide aciona o carretel

da válvula continuamente abrindo e fechando a

passagem de fluido.

• O sinal externo é convertido internamente em um• O sinal externo é convertido internamente em um

sinal (PWM) pulse-width-module e desta forma é

possível ajustar a abertura da válvula

proporcionalmente.

• A freqüência do sinal de PWM pode ser

modificada. Faixa do sinal de entrada de 0 -

10VDC (também: 0 - 20mA e 4 - 20mA)

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Datasheet → 170714

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Válvula ProporcionalVálvula Proporcional

1 Mola de reposição

2 Assento da válvula

3 Carretel de fechamento

4 Canal de passagem

5 Corpo da válvula

6 Canal de redução6 Canal de redução

Flow

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January 28, 2009 20

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Válvula de esfera com atuador rotativo pneumáticoVálvula de esfera com atuador rotativo pneumático

Válvula de esfera utilizada em processos

contínuos com as seguintes características:

• Atuador rotativo quarto de volta modelo SYPAR,

com dispositivo de alto torque de acionamento

(scotch yoke).

• Válvula eletropneumática 5/2-vias padrão

NAMUR, montada diretamente no atuador

rotativo .

Sinalizador óptico com 02 microswitch• Sinalizador óptico com 02 microswitch

indicadores de posição Aberto/Fechado.

Válvula de esfera Válvula

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Atuador

21

Sinalizador

Atuador de dupla ação - quarto de voltaAtuador de dupla ação - quarto de volta

Abertura da válvula de processosMovimento em direção aos cabeçotes

Fechamento da válvula de processosFechamento da válvula de processosMovimento em direção ao eixo

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009 22

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I/O board com conversores de sinal e controlador do motorI/O board com conversores de sinal e controlador do motor

• Módulo Digital de I/O, conector CentronicsCentronics

• Módulo Analógico de I/O, conector DB15

• Relê com limitador de corrente 2A

• Controlador do motor da bomba0 – 10V DC → 0 – 24 V DC, max. 3.5 A

• Conversores de sinal – corrente/tensão; freqüência/tensão; PT100/tensão

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009 23

Formas de Controle CLP

CLP

Controle por PC

Festo EasyPort,

digital/analógico

Formas de Controle CLP

Siemens Logo

C

Siemens S7-300

CPU 313C

digital/analógico

Commissionamento/teste

Festo simulation box

digital/analógico CLP

Festo CPX-

FECClosed-loop control

Closed-loop control

p

Controlador

industrial

Jumo Imago 500

CLP

Allen-Bradley

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

p

Controlador industrial

Siemens Sipart DR19

Micrologix 1500

24

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Commissionamento e testes utilizando o Simulation box digital/analógCommissionamento e testes utilizando o Simulation box digital/analóg

Treinamento/Comissionamento

C i i t d t ã ifi ãCommissionamento da estação e verificação das entradas e saídas digitais e analógicas.

Display dos valores analógicos

Conectar o Simulation box diretamente na

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Estação com os cabos Syslink crossover digital e analógico

25

Conectando o Simubox digital/analógicoConectando o Simubox digital/analógico

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Conectar Simulation box digital/analógico nos terminais de entradas e saídas digitais e analógicas.

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Controle através de PC e FluidLab-PA

Estação Compacta

Controle através de PC e FluidLab-PA

Com este tipo de controle é possível ministrar treinamentos básicos de medição

PCstudy 1

ministrar treinamentos básicos de medição de variáveis, controle em malha aberta e fechada.

PTP RS232

Conecte o PC com o EasyPort DA e faça o comando com o software FluidLab-PA

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

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Conectar EasyPort digital / analógicoConectar EasyPort digital / analógico

PC

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009 28

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Controle com CLP Simatic S7-300 – CPU313C/CPU314C-2DPControle com CLP Simatic S7-300 CPU313C/CPU314C-2DP

Treinamento em CLPConceitos básicos e avançados no controleConceitos básicos e avançados no controle de malhas abertas e fechadas.

Treinamento avançado para redes de comunicação e visualização Estação Compactacomunicação e visualização.

Programação utilizando o software Step7. Conecte o CLP com a placa Syslink digital e analógica

Estação Compacta

COM1 MPI

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

RS232

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Controle com Festo CPX-FECEstação Compacta

Controle com Festo CPX-FEC

Treinamento em CLPConceitos básicos e avançados no controle

Ethernet

de malhas abertas e fechadas.

Treinamento avançado para redes de comunicação e visualização.

P ã ft STV4 1Programação com software STV4.1 ou superior. Conecte o CLP à Estação utilizando os terminais de entrada e saída digitais e analógicas.

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Visualização com IHM FED120 desenvolvimento das telas com o software FED Designer.

30

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Controle com Controlador industrial– Sipart DR19

Estação Compacta

Controle com Controlador industrial– Sipart DR19

Treinamento em controlador dedicadoConceitos básicos e avançados no controle

Profibus DP

Conceitos básicos e avançados no controle de malhas abertas e fechadas.

Treinamento avançado para redes de comunicação e visualização

C fi ã j t d â t

Profibus-DPcomunicação e visualização.

Configuração e ajustes dos parâmetros utilizando o software Simatic PDM V5.2 ou superior. É recomendado o uso do cartão Siemens CP5611 para Profibus-DP.

DC-I/Jürgen Helmich, Günter Öxler Practical mastery of closed loop controls: Module 2

January 28, 2009

Conecte o controlador dedicado à Estação através dos terminais de entradas e saídas digitais e analógicas.

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Características da Estação Compacta

Dimensões da Estação

• L x C x A = 700 x 700 x 935 mm

Características da Estação Compacta

• Peso da Estação: 45 kg

• Fonte de alimentação 24 VDC, 4.5 A

• Ar comprimido, pressão de trabalho p , p

de aproximadamente 6,0 bar

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