Instrumentos Analógicos e DigitaisWalter Fetter Lagesw.fetter@ieee.org

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Escola de Engenharia

Departamento de Engenharia Elétrica

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

ELE00002 Sistemas de Automação

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Sistema de Automação Industrial

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Controle Analógico

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Controle Digital

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Instrumento Inteligente

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Barramentos Industriais

• Barramento• Digital• Serial• Multidrop• Bi-direcional• Para a comunicação com o nível mais baixo

de controle e dispositivos de instrumentação.• Barramento para chão-de-fábrica

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Tipos de Dispositivos

• Sensores/Atuadores com capacidade decomunicação via barramento digital (execução deprotocolo)• E/S distribuída

• Sensores/Atuadores com capacidade deprocessamento local• Dispositivos inteligentes

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Conexões Lógicas

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Blocos Funcionais• Representam uma função especializada• Contém dados e algoritmos• Possuem uma interface bem definida• Escondem o seu conteúdo (tal como CIs)

• Encapsulamento• Information Hidding

• Separam a funcionalidade da implementação• Podem ser reutilizados em outros sistemas• Podem ser compostos por outros blocos

funcionais• Blocos funcionais executam em paralelo• Implementados emhardware ou software

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Programação Estruturada

• Identificação das interfaces do sistema de controle

• Definição dos sinais trocados entre o sistema e outros sistemas

• Definição de todas as interações com o operador, ações de controle e

dados de supervisão

• Análise do problema de controle de cima para baixo, quebrando o

mesmo em partições lógicas

• Definição dos blocos funcionais necessários

• Definição dos tempos de ciclo exigidos pelas diferentes partes da

aplicação

• Configuração do sistema através da definição dos recursos, conexão dos

programas com as entradas e saídas físicas e associação dos programas

e blocos funcionais com as tarefas

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Exemplo

• Processo de fermentação

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Processo de Fermentação

• Grande vaso que pode ser enchido (Válvula deAlimentação) com líquido

• Pode ser aquecido com a Camisa de Aquecimento• A refrigeração ocorre por convecção• Pode ser agitado através do motor• Fluidos ácido e alcalino podem ser adicionados

no mesmo• É usada a Válvula de Dreno para obtenção do

produto

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Etapa 1

• Identificação das interfaces do sistema decontrole• Sensor de temperatura• Sensor de pH• Sensor das posições da válvula• Sensor de funcionamento do motor• Atuação das válvulas• Atuação do motor• Atuação da camisa de aquecimento

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Etapa 2

• Definição dos principais sinais trocados entre osistema e outros sistemas• Não existem acoplamentos com outros

sistemas

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Etapa 3

• Definição de todas as interações com o operador,ações de controle e dados de supervisão• Botão de Partir• Botão de Parar• Duração

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Etapa 4

• Análise do problema de controle de cima parabaixo, quebrando o mesmo em partições lógicas• Seqüência Principal, por exemplo, etapas macros do processo

enchimento, aquecimento, agitação, fermentação, drenagem,

limpeza.

• Controle da Válvula, por exemplo, válvulas usadas na operação

para encher e esvaziar o vaso.

• Controle de Temperatura para monitoração da temperatura do

vaso: modulação do aquecedor.

• Controle do Agitador para acionamento do motor do agitador pela

seqüência principal do processo.

• Controle de pH para monitoração da acidez da fermentação,

adicionando reagente ácido ou alcalino quando necessário.

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Etapa 5

• Definição dos Blocos Funcionais necessários

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Etapa 6

• Definição dos tempos de ciclo exigidos pelasdiferentes partes da aplicação• Neste exemplo tem-se um único ciclo, de por

exemplo 20ms• O tempo restante poderia ser usado para

seqüências adicionais, como o controle emonitoração do sistema de transporte/envaseda drenagem, por exemplo, ou mesmo amonitoração de quaisquer condições de falhae proteção.

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Etapa 7• Configuração do sistema através da definição dos

recursos, conexão dos programas com as entradase saídas físicas e associação dos programas eblocos funcionais com as tarefas• Mapeamento das entradas e saídas simbólicas

para o endereçamento físico dos cartões• Através da representação simbólica é

possível criar uma alta independência dohardware

• Mapeamento dos recursos, indicando quaispartes irão ser executadas em quaisprocessadores do sistema

• Mapeamento das tarefas para os ciclos devarredura e eventos, conforme definido nopasso 6. Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.19

Instrumento Inteligente

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Instrumento Inteligente

• Hardware• Processador• Memória• Dispositivos de I/O

• Interfaces com sensores e/ou atuadores• Software

• Sistema de tempo-real• Comunicação (protocolos)• Driver para os dispositios• Registradores de configuração• Blocos funcionais

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