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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
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
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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.
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Datasheet → 690588
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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.
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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.
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Datasheet → BE.EL.0162
6
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.
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Datasheet → 691383
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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
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Datasheet → BE.SI.0193
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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
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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
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January 28, 2009
Sou
rce:
En
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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
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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
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January 28, 2009
quando as pressões locais caem perto ou abaixo da pressão do vapor do líquido..
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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
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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
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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
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1 Parafuso de fixação
2 Tubo selado
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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
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
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January 28, 2009
Atuador
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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
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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
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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
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January 28, 2009
p
Controlador industrial
Siemens Sipart DR19
Micrologix 1500
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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
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Estação com os cabos Syslink crossover digital e analógico
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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
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Conectar EasyPort digital / analógicoConectar EasyPort digital / analógico
PC
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January 28, 2009 28
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.
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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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