Instrumentos Analógicos e Digitaisfetter/ele00002/instrum.pdf · Instrumentos Analógicos e...
21
Instrumentos Analógicos e Digitais Walter Fetter Lages [email protected] 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 Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.1
Transcript of Instrumentos Analógicos e Digitaisfetter/ele00002/instrum.pdf · Instrumentos Analógicos e...
Instrumentos Analógicos e DigitaisWalter Fetter [email protected]
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
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.1
Sistema de Automação Industrial
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.2
Controle Analógico
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.3
Controle Digital
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.4
Instrumento Inteligente
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.5
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
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.6
Tipos de Dispositivos
• Sensores/Atuadores com capacidade decomunicação via barramento digital (execução deprotocolo)• E/S distribuída
• Sensores/Atuadores com capacidade deprocessamento local• Dispositivos inteligentes
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.7
Conexões Lógicas
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.8
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
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.9
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
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.10
Exemplo
• Processo de fermentação
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.11
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
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.12
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
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.13
Etapa 2
• Definição dos principais sinais trocados entre osistema e outros sistemas• Não existem acoplamentos com outros
sistemas
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.14
Etapa 3
• Definição de todas as interações com o operador,ações de controle e dados de supervisão• Botão de Partir• Botão de Parar• Duração
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.15
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.
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.16
Etapa 5
• Definição dos Blocos Funcionais necessários
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.17
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.
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.18
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
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.20
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
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.21
