SISTEMAS CONTROLE I Modos Op.

1. SISTEMASCONTROLE IModos Op. Prof. ArnaldoI. T. ConsultantI. A. I. Consultant

2. Sistemas de Controle em Malha Aberta Conjuntos de Processos aonde as Ações de Controle são Totalmente Independentes dos Valores de Saída(s) obtido(s), sendo que estes Não Produzirão QuaisquerEfeitos nosRegimes de Controle Op.aplicados ; Assim sendo, Pode-se Perceber que NÃO HAVERÁQualquer Tipo de Realimentação de Valores Op.nosProcessos Originais& Q.Q. DistúrbiosCAUSARÃOProblemas & Erros Técnicos que Devem Ser Resolvidos pelo Sistema de Controle / Operador;

3. Sistemas de Controle em Malha Aberta Medidor de Nível Tipo Régua

4. Controle Op. em Malha Aberta tb. Consiste na AplicaçãodeSinais E. E. Pré-Programados, que ApósDeterminados Instantes de Tempo, Deverão Poder FazerVariáveis Controladas AtingiremValores&/ou Comportamentos Op. Mais Adequados & Coerentes com Etapas do Processo IndustrialSobMonitoramento; Os Sinais&/ou Valoresobtidos nos Processos sob Sensoriamento & Medição, bem como a partir de seus Níveis de Evolução Funcional & tb. na(s) Saída(s) da Malha Controladora, Não Serão Utilizadospara Determinaçãode Sinais de Correção & Nem Para a Definição dos Instantes em que Deverão Ser Aplicados;

5. Nos Sistemas de Controle em Malha Aberta, as Referências de EntradaDeverão Corresponder às Condições Op. Fixas até aonde os Índices de Precisão dos Processos estiverem Dependentes das Técnicas de Calibração & AjustesAplicadas; Na Presença de Distúrbios, as Malhas Abertasde ControleDificilmente Desempenham Bemsuas Funcionalidades Reguladoras, Dependendo, Quase Exclusivamente, do Pleno Conhecimento das Relações Op. entre as Entrada(s) & Saída(s), bem como das Técnicas Iniciais de Calibração Implementadas na Configuração dos Processos;

6. Sistemas de Controle em Malha Aberta são Caracterizados Tecnicamente por : ▲Níveis Inerentes de Imprecisão Op. ; ▲Sem Adaptações às Variações Externas, Interferências,Perturbações&Erros ; ▲Dependência Técnica do Julgamento, Bom Senso & Estimativa do Operador ; ▲Simplicidade,Baixos Custos,Sem Que se Envolvam Elementos Sofisticados nas Etapas de Sensoriamento,Medição,Quantificação, Ajustes,Calibrações dos Sinais de Controle& Atuação Funcional ;

7. Operador ( Início ) Sistema Controle Atuadores Funcionais Sistemas de Controle em Malha Aberta Processos Produtivos Contínuos Ações Op. Correções Set Points Comandos Funcionais Técnicas Controle &/ou Ajustes Op. T R A N S M I S S O R T R A N S D U T O R S E N S O R Processos Produtivos Medição Produtos Indicação Memória Matérias Primas

8. Sistemas de Controle Op.em Malha Aberta são Caracterizados pela Incapacidade Técnica de Auto-Correção Funcional diante das Diferenças entre Valores Reais & Valores Desejados para as Grandezas envolvidas nos Processos Produtivos, Apresentando ainda Várias Dificuldades para a Obtenção de Modelos & Simulações Confiáveis realmente capazes de Regerem Adequadamente os Eventos Produtivos & de Monitoramento Op. das Malhas de Controle, pelo Grande Número de Variações & Ajustes Funcionais que poderão sofrer já nos Testes Iniciais, o que os Inviabiliza & os Descredencia Tecnicamente para Diversos TiposdeAplicações Op.&/ouProcessos ;

9. Controle Antecipatório(Feed Forward Ctrl.) Em casos onde os Processos Produtivos permitem Estimar, com Bons Níveis de Precisão, Possíveis Variações Bruscas & Perturbações Op. ou então Predizer Consistentementeseus Efeitos sobre a(s) Variável(is) Controlada(s) envolvidas, pode-se ImplementarAlgoritmosparaControle Téc. Op. capazes de AlteraremVariável(is) Manipulada(s) visando-se Compensar as Ocorrências Funcionais que podem Causar várias Alterações Op. Errôneas, Prevenindo-se ou Minimizando-se Sensivelmente os Níveis de Distúrbios & Erros na(s) Variável(is) Controlada(s) dos Eventos Op. &/ou Processos; ( Muito Aplicado em Controle deMalhas Abertas)

10. Sistemas Antecipatórios para Controle Op.devem ser Projetados Especificamente visando Atenderem Bem Cada Tipode Aplicação Funcional para que possam, na Prática, Reproduzir Adequadamente,TODASas Modelagens Matemáticas do(s) Processo(s) sob Monitoramento & Regulação, até mesmo Em Função de suas Relações Op. Estreitascom os Distúrbios & Alterações na(s) Variável(is) Controlada(s), bem como os seusReflexos Técnicos nos Processos Produtivos; Assim, a Maior Deficiência do Controle Antecipatório está em Não Medir Constantemente as Variáveis Op. & isso o faz Depender Exclusivamente dos Níveis de Precisão Pré-Estabelecidos nas Variáveis de Carga para que, então, possam ImplementarModificações Técnicas Funcionais nas Variáveis Manipuladas;

11. No Controle Antecipatório, Distúrbios devem ser Previstos Convenientemente& Baseando-se em Set Points das Variável(is) Programada(s) serão Calculados os Melhores Valores para Toda(s) Variável(is) Manipuladas(s), de forma a se Evitar que Variável(is) Controlada(s) SoframAlterações Imprevistas ou Indevidasem suas Amplitudes; Em Projetos de Controle Antecipatório é Usual o Amplo Domínio Técnico dos Processos Op.& isto é o Principal Requisito Técnico para Aplicação deste Tipo de Controle, pois Deverão SerBem Conhecidos os Ganhosobtidos pelos Regimes Op. Como Tambémpelas suasConstantes de Tempo, Além de Tempos Mortos inseridosem Comandos, Tarefas, Eventos & nos Processos Completos;

12. Malha Aberta de Controle(Feed Forward Mode) paraCorreção Rápidana Vazão de Combustível ( Qc), EvitandoPossíveis Perturbações em Ts:

13. Técnicas de Controle Op. Automático Supervisão,Monitoramento,Regulagem & Manutenção de Situações, Condições &/ou Valores de Variáveis Op. envolvidas em Processos Produtivos implantados sob Métodos, Especificações & Parâmetros, a partir de Critérios Pré-Definidos&/ou Programados, com intuito de Atingir os Maiores Níveis de E. P. Q. F. dentro das Dinâmicas Op. das Plantas Industriais;

14. Sistemas de Controle em Malha Fechada Neste Tipo de Modo Funcional, asAções de ControleDependerão, de algum modo, dos Valores obtidos na(s) Saída(s) Op. & assim, possuirão Efeito(s) Direto(s) nos Eventos & Regimes Funcionaisdos Processos; Assim, as Saídas serão SempreSensoriadas, Medidas, Quantificadas & Comparadas com as Entrada(s) a fim de Reduzirem-seErros &/ou AuxiliaremProcessos aManterem os Valores FuncionaisDesejados&Corretos;

15. Controlador de Processo irá Receber a Sinalização do Sensor, Medir os Valores da Saída Op., Compará-los com o Valor Desejado de Pré-Ajuste (Set Point), Parametrizar & Quantificar os Erros Técnicos, enquanto Calcula o Tipo Adequado de Sinal Corretor que será capaz de Modificar a Posição da Válvula de Controle até que os Desvios de Valores da Variável Controlada sejam Eliminados ou PermaneçamDentro dos Limites Permitidospela Tolerância de Erros Op. ;

16. Realimentação Op.ouRetroação Op. (Feedback Loop Op. Mode) Recurso Funcionaldos Sistemas de Controle por Malha Fechada que ComparaCondições &/ou Valores da(s) Saída(s) com Resultado(s) obtido(s) na(s) Entrada(s), a partir de Relações Causa – Efeito(Distúrbios)entre as mesmas, Viabilizando, as Ações Técnicas Automáticas de Controlecapazes de Orientar &/ou Alterar Regulagens Op.das Variáveisde Processos nos Sistemas de Controle, Depurando &/ou Melhorando a Eficácia, Precisão & Exatidão;

17. µCt Controle Funcional para Misturador Industrial

18. Controle Realimentado(Feedback Ctrl.) Uma das Técnicas de ControleMais Empregadas nos Processos Industriais, aonde Valores das Variáveis a serem Reguladas são obtidos através de Sensores, sendo, Comparados com Valor(es) Pré-Ajustado(s) ( Set Points) para as Grandezas sob Controle Op. ; Diferenças entre os Set Points& as Amplitudes das Variáveis a serem Controladas são Conhecidas como Erros ( Desvios), sendo que as Saídas do Controlador serão Sempre Definidas em Função destes Erros, PermitindoMaiores NíveisdeAjustes Funcionais, Melhorando os Índicesde Desempenho Técnico das VariáveisManipuladasdentro dos Processos que estarão Vinculados às Plantas Industriais;

19. Controle Funcional Básico para Caldeira Industrial

20. Sist. Automáticos CTRL – Malhas Fechadas Metodologia Básica Funcional ▲ ObtençãoValores de MedidadasVariáveis ; ▲ ConsultaValores-ReferênciaPré-Definidos; ▲ ComparaçãoValores-ReferênciaxMedidos ; ▲ Determinação Erros, Diferenças & Desvios; ▲ Uso de Desvios para GeraçãoSinais Correção ; ▲ Aplicação Sinais Correção nos Pontos Op. da(s) Malha(s) Automática(s) por “Loop Control”; ▲ Verificação Op. das Variáveis Modificadas: Não OK Repetição SistêmicadeAções Op. ; OK  EstabilizaçãodoProcesso de Controle ;

21. Sistema de Controle por Malha Fechada

22. Malha Fechada para Controle de Temperatura Temperatura Desejada Set Point Contator Acionador Chaves Digi Switches Resfriador Ventilador Válvula Técnicas de Controle Automático Termômetro Termistor Termoacoplador Pirômetro IR Elementos Finais de Controle Técnicas de Sensoriamento & Medição Feedback Op. Loop Processo Operacional Variável Manipulada Variável Controlada Temperatura Ar, Gases, Água, Líquidos, Óleos, Metais, Tubulação, ...

23. Atualmente, mesmo com os Avanços Tecnológicos característicos das Soluções Op. de Automação, Sistemas de Controle & Instrumentação Industrial ainda ExistemParadoxos TécnicosInerentes às Técnicas de Controle Realimentado, pois estas APENAS se Sensibilizam & AtuamCASOOcorram Desvios Operacionais em 1 Variável Controlada em relação aos seus Set Points Pré-Ajustados; Assim sendo, tais Técnicas de ControleAPENAS ResponderãoSE & APÓSexistirem Ocorrências de Distúrbios & Perturbações nos Eventos Funcionais bem como suas Conseqüentes Margens de Erros, de forma que o Modo Ideal de Atuação Op.das mesmas seria Prevenir & Evitar as Situaçõesque pudessem levar aQuaisquer Erros Funcionais;

24. Tecnologias Mais Avançadas para Controle de Processos Op. Industriais, tais como os Algoritmos & Técnicas Difusas (“Fuzzy”), Redes de Petri,Teoria dos Grafos ou até a Lógica Paraconsistente possuem Elementos & Características TécnicasMais Indicadas para Predição de Ações, Tarefas, Eventos, Distúrbios, Erros & Comportamentos Op. Muito Mais Condizentes com as Realidades & Necessidades de Controle de Produção das Plantas Industriais Atuais;

25. Controle Aplicativo Técnicas

26. Técnicas Controle Aplicativo Contexto Técnico de Estudo Processos Contínuos Processos Descontínuos Por Projeto Em Massa Em Lotes

27. Processos Produtivos Descontínuos ProcessoProcedimento Funcional envolvendo Sucessões de Eventos, Tarefas, Ações, Estados & Alterações Operacionais, conforme determinadas Normatizações Técnicas & que se Desenvolvem em Âmbitos Industriais, podendo Representar 1 Parte ou 1 Elemento da Unidade Produtiva; Processo Industrial Descontínuo se caracteriza pelo fato do Produto Final ser Obtido Apenas em Certa QuantidadeApós1 Ciclo Op. Completo, EnquantoNovas Entradas de Matéria PrimaSÓ Ocorrerão Depois do Encerramento Total do Mesmo Ciclo Funcional (“Batelada” / “Batch”) ;

28. Processos Produtivos Contínuos Procedimentos Funcionais que se Caracterizam pelo fato do(s) Produto(s) Final(is) ser(em) Obtido(s) por Tarefas de PreparaçãoBem Elaboradas, Fluxo de ProduçãoQuase Sem Interrupções, Uniformidade nos Eventos Funcionais, Altas Taxasde Produção, fazendo Produtos & Processosse tornarem Interdependentes, apresentarem Pouca Flexibilidade nas Tarefas Op. & Baixas Dependências de Mão de Obra Direta, o que Favorece Muitoa Implementação das Técnicaspara Automação & Controle Op. de Processos Produtivos; Ex.:Medições de Peso, Nível, Vazão, ... Produção de Vapor, Energia Elétrica, Petróleo, Gás & Derivados, Produtos Químicos &/ou Farmacêuticos em geral, ...

29. Tipificação Op. dos Processos Produtivos

30. Modo Funcional aonde a Estrutura Técnica da Malha de ControleObtémSinais Op. & às vezes, Até Mesmo os seus Níveis de Energia, DiretamentedoMeio Controlado, Por Intermédio das Conexões de seus Sensores Sistema Malha Fechada Auto-Controlada Malha Funcional Auto-Controlada para Monitoramento da Pressão Mínima de Combustível

31. Controlador Regulador de Pressão Diferencial Piloto-Operado Controlador ReguladorPiloto-Operadoem Aço Carbono para Controledo Fluxo Axial de Gás ( Sistemas Distribuição) com Altos Níveis Op. de Vazão & Pressão; Versões “Falha Abre” & “Falha Fecha” ; Ø:1’’ ; 2” ; 3” ; 4” & 6” Pmáx Entrada:100 bar Regulagem:0,5 a 52 bar

32. Controlador Regulador de Pressão Diferencial Piloto-Operado 1) Válvula Bloqueio Manual 6) Válvula Alívio Parcial 2) Filtro com Dreno 7) Manômetro Pressão Saída 3) Manômetro Pressão Entrada 8) Válvula de Purga 4) Válvula Auto-Bloqueio 9) Válvula Bloqueio Manual 5) Ctrl. Reg. Pressão Diferencial

33. Sistemas de Controle Automático Descontínuo (Controle Binário em Malha Aberta) Também denominados de Sistemas de Controle Op. “On - Off” ou “Tudo ou Nada”, operam Sinais&/ou Funções que Agem Apenas sob 2 Valores Padrões deAjuste( 0% ou 100% ) em relação às Grandezas Variáveis sob Controle, mas, Eventualmente, podem ser Projetados para AssumiremValores Escalonados EntreLimites Mínimos & Máximos≠ 0 a 100% ; Considerado o Mais Simples dos Modos Automáticos de Controle Op. possui Atuação Rápida, mas é Menos Adaptável que outros Métodos Funcionais, embora seja Adequado para Uso Freqüente em Vários Tipos de Processosaonde suas Variáveis sofrerão certas Oscilações Contínuas em torno de seus Set Points;

34. Faixas de Atuação Op. “On - Off” de certos Processos podempossuir Pequenas Extensões &/ou até apresentar Características Repetitivas, fazendo que este Tipo de Metodologia de Regulação Op., também seja conhecida porControle de Intervalo Diferencial(“Differential Gap Control” ou “D. G. C.”), quando a Saída do Controlador se Mantêm em Valor FixoAté que Entrada(s) Sofra(m) Variações &/ou Distúrbios equivalentes aos próprios Níveis de Sensibilização do Intervalo Pré-Ajustado; Sistemas de Controle Bináriosão Geradores de Ações de Chaveamento Op.Usadas para as Aplicações com MúltiplosAcionamentos & DiversasVariáveis, mesmo assim, como Metodologia Técnicasão Considerados 1 Modo Específico de Chaveamento Digital& Não um Sistema Tradicional Controladorde Processos Op.;

35. Controle “On - Off” para Níveis de Fluidos

36. Se duranteProcessossob Controle “On - Off” ocorrerem Eventos com Distúrbios( Desvios, “Off - Sets”, “Droops” ou “Limit Shoots” ) nas Faixas de Ajustes Adotadasou Alteraçõesnas Variáveis ControladasGerandoDificuldades para se Manteremtais Faixas Pré-Ajustadas, Em Especial quando este Sistema de Controle Atuar sobreMais de 1Situação Op., os seus Sinais de Saída se tornarão Dependentes de : 1.Tendências Diretas dos Erros; 2.Ações Pregressasdo Controlador; 3. Experiências PréviasdoOperador ;

37. Resposta & Sinal Funcional do Controlador “On - Off” cuja SaídaSofreOscilações Significativas em torno do Set Point ( 0,5 ), DemonstrandoLimitações Op. em relação ao Comportamento Dinâmico & no Regime Permanente da Variável Controlada, Reforçando seus Baixos Níveis de Precisão & Ajuste, além dos Altos Níveisde Ruído & Desgaste de seus Componentes Op. : S A Í D A C T R L

38. Controle Automático Descontínuo em 2 Posições Sem Histerese Modo de Controle Op.aonde as Alterações a seremEfetuadasnasVariáveis de Processo são DefinidasAPENASatravés de1 Set Point no Controladorque Efetuará a Função Op. de Comparação entre Valores Medidos no Elemento Sensor / Transmissorcom o Valor Ajustado & HavendoDiferenças, Enviaráos Sinais Op. ao Elemento Final de Controle, durante Tempo Necessário para Diminuição dos Erros no Processo sob Regulação Op.;

39. 1 –Entrada de Vapor ( Variável Manipulada ) 2 –Saída do Líquido Aquecido ( Variável Controlada ) 3 –Saída do Condensado 4 –Entrada do Líquido a ser Aquecido 5 –Serpentina para Aquecimento Op. 6 –Reservatório Aquecido a Vapor ( Processo ) 7 –Medição do Sinal Temperatura ( Sensor ) 8 –Válvula com Servo Motor Elétrico ( E. F. C. ) Válvula Controle Automático Descontínuo 2 Posições Sem Histerese

40. Controle Automático Descontínuo de 2 Posições Com Histerese Modo de Controle Op.aonde a Faixa de Alterações Possíveis a seremEfetuadas nasVariáveis de Processoé Pré-Fixada por 2 Set Points( Mínimo& Máximo) no Controlador,visando-se Permitir as Atuações Mais Rápidas & Precisas nos Eventos Op.dos Processos que estão sendo Regulados Automaticamente;

41. ReservatórioAlimentado comAr ComprimidoàPressão Constantede 1,2 Kgf /cm2,sendo que aDescarga Contínuapoderá serModificada por Válvula de Descarga,visando RegularasVariações de Descarga envolvidas nesteProcesso Op.que estará sendo Controlado ; Elemento de Controle(Pressostato Diferencial)RegularáaVálvula colocadaem SérienaEntradadoReservatório& Registrador Gráfico apontaVariaçõesPressãoxtempoàVelocidade Plotter = 1 mm / s ;

42. Entre tempos1,2&3(0a2,95minutos), oPressostatoAcionou FechamentodaVálvulaquando aPressãoera0,8 Kgf / cm2& a Aberturada mesmaquandoPressão ≤ a0,5 Kgf / cm2, com a DiferençaentrePressãodeAbertura(Pa) & Fechamento (Pf) sendo considerada Zona DiferencialouDiferencial de Pressão ; Nostempos1’, 2’&3’ ( 2,95a5,00min.), Diferencial de Pressão ( Pf– Pa) = 0,1 Kgf / cm2,que estáDentrodaFaixa Op.na qual o Dispositivo Controlador(Pressostato),NÃO Precisou Intervir ;

43. Controle Descontínuo por Largura de Pulsos Controladorapresenta2 Níveis de Saída:Alto&Baixo( On - Off) & os Tempos de PermanêncianestesNíveisirãoDepender DiretamentedosÍndices de Erros Op.,com osPeríodosdosSinais de SaídadoControladorsendoDependentes das Ações de Correção de Erros ;

44. Controle Descontínuo de Três Posições Controladorpoderá FornecerSinal de Saídaem3 Níveis (0, 50&100%), Definidos em FunçãodasAmplitudes &dostemposem que aVariável ControladaseSituará DentrodaZona DiferencialdeAtuação Funcional ;

45. Modo de Controleutilizado quando se deseja Reduzir Comportamentos Cíclicos de Variáveis Controladas, assim como Picos de Erros ( Overshoot & Undershoot ) Inerentes aos Processos sob Controle Funcional Controle Descontínuo de Três Posições ZDC E1 = Erro Máximo Positivo E2 = Erro Máximo Negativo SaídaControlador = 100% quando Ep (%) > E1 SaídaControlador = 50% quando E2 < Ep (%) < E1 SaídaControlador = 0% quando Ep (%) < E2