Sistemas de Numeração e Conversão de Bases

Sistema d Conceito É um sistema em que um conjunto de números são representados por numerais de uma forma consistente Pode ser visto como o contexto que permite ao numeral 11 ser interpretado como o numeral romano para dois o numeral binário para três ou o numeral decimal para onze Sistemas de Numeração Sistema d Sistema binário É um sistema de numeração posicional em que todas as quantidades se representam com base em dois número ou seja zero e um 0 e 1 O sistema binário é a base da tecnologia digital qualquer dispositivo que tenha circuitos integrados chips só é possível graças a este sistema numérico Por conta do sistema binário ser o sistema numérico mais simples porque só usa dois dígitos é possível armazenar e manusear os números em forma física por exemplo como a eletricidade que viaja através de um fio ou cabo também como a luz que viaja através de uma fibra ótica como campos magnéticos em um disco rígido ou ainda como sinais eletromagnéticos que viajam através do ar Sistemas de Numeração Conversão de Base Sistema d Conversão de Base DECIMAL X BINÁRIO Sistema d Conversão de Base DECIMAL X OCTAL Sistema d Conversão de Base DECIMAL X HEXADECIMAL Sistema d Conversão de Base BINÁRIO X OCTAL Sistema d Conversão de Base BINÁRIO X HEXADECIMAL Sistema d Conversão de Base OCTAL X HEXADECIMAL Sistema d Conversão de Base Como converter Decimal para Binário Octal Hexadecimal Como converter Binário para Decimal Octal Hexadecimal Como converter Octal para Binário Decimal Hexadecimal Como converter Hexadecimal para Binário Octal Decimal Sistema d Exercícios Conversão de Base 1 Decimal para Binário Octal Hexadecimal a 56 b 547 2 Binário para Decimal Octal Hexadecimal a 1000110 b 1111101 3 Octal para Binário Decimal Hexadecimal a 2322 b 5735 4 Hexadecimal para Binário Octal Decimal a 5A b 356B Aritmética Binária Conversores AD e DA Utilização Conversores AD e DA Conceitos Básicos Número de Bits Resolução Conversores AD e DA Exemplo de conversor AD O Circuito Integrado ADC0804 é um pequeno conversor AD de 8 bits capaz de realizar a conversão de sinais analógicos em sinais digitais importante para serem utilizados em conjuntos com microcontroladores que não tem essa capacidade Conversores AD e DA Exemplo de conversor AD CIRCUITO CONDICIONADOR DE SINAL São dispositivos usados para mudar a forma ou valor do sinal A exatidão das medições dependem das características do conversor usado no sistema de medição CIRCUITO CONDICIONADOR DE SINAL Composição Elementos Ativos Elementos Passivos CIRCUITO CONDICIONADOR DE SINAL Elementos Ativos São elementos capazes de fornecer energia ao sistema e dar ganho no sinal Fontes Amplificadores operacionais CIRCUITO CONDICIONADOR DE SINAL Elementos Passivos São elementos que absorvem energia do sistema Resistores Indutores Capacitores CIRCUITO CONDICIONADOR DE SINAL Conversores mais comuns Tensão em tensão Corrente em tensão Resistência em tensão CIRCUITO CONDICIONADOR DE SINAL Tensão em tensão Pode ser feito através de divisores resistivos Pode ser feito por meio de amplificadores operacionais CIRCUITO CONDICIONADOR DE SINAL Corrente em tensão Pode ser feito por meio da inserção de um resistor de resistência conhecida CIRCUITO CONDICIONADOR DE SINAL Resistência em tensão Pode ser feito aplicandose uma corrente conhecida sobre o resistor Pode ser feito através da ponte de wheatstone CIRCUITO CONDICIONADOR DE SINAL Ponte de wheatstone Instrumentação Sumário Conceitos Básicos Variáveis Pressão Manômetro e Pressostato Vazão Placa de Orifício e Tubo de Venturi Temperatura Termistor RTD PT 100 Termopar e Termostato Nível Régua e Bóia Densidade Flutuador Posição Velocidade Infravermelho Ultrason Sensor resistivo e Tacogerador Força Strain Gage Transdutor Piezoelétrico e Célula de Carga Elementos Finais de Controle Válvulas de Controle Inversores de Frequência controle de velocidade e direção do motor Simbologia Instrumentos com inteligência embarcada instrumentos com microcontroladores Conceitos Objetivos Objetivos Introduzir conceitos em instrumentação Industrial Absorver conceitos de variáveis industriais fundamentais e sua importância Compreender como são medidas em suas diversas opções tecnológicas e como especificar os instrumentos mais comuns Familiarizarse com os elementos que propiciam o controle como válvulas e controladores de velocidade Nivelar o conhecimento das linguagens e terminologia Instrumentação Conceitos Básicos Finalidade A Instrumentação é a base para o controle de processos na indústria É a área responsável por sustentar toda a Pirâmide da Automação Industrial O controle de processos industriais é usado para detectar um grande número de variáveis Instrumentação O termo instrumentação está relacionado a qualquer dispositivo ou conjunto de dispositivos utilizados para medir indicar e registrar o valor das variáveis de processo Instrumentos dispositivo utilizado para medir eou controlar uma variável ou fazer as duas coisas Tipos de Instrumentos Instrumento cego Instrumento indicador Instrumento registrador Instrumento controlador Instalação Local ou Remoto Instrumentação Caracteristicadd e s Sensibilidade Também conhecida como ganho é a razão entre o sinal de saída e o sinal de entrada Para os sensores analógicos é a relação entre uma variação na grandeza em questão e a medida fornecida pelo instrumento Sensibilidade é maior se uma pequena variação no sinal de entrada provoca uma variação no sinal de saída Exatidão Erro da medida realizada por um transdutor em relação a um medidor padrão Precisão é a característica relativa ao grau de repetibilidade do valor medido por um transdutor Linearidade é a curva obtida plotando os valores medidos por um transdutor sob teste contra os valores de um padrão Comportamento ideal seria uma reta Alcance também chamado de range Representa toda faixa de valores de entrada de um transdutor Estabilidade relacionada com a flutuação no sinal de saída de um transdutor Velocidade de resposta Velocidade com que a medida fornecida alcança o valor real do processo Características importantes OUTRAS CARACTERISTICAS Facilidade de manutenção Custo Calibração Dimensões Faixa de trabalho Grau de proteção Encapsulamento Vida útil Sinal de saída Número de contatos Etc Características importantes Precisão x Exatidão INCERTEZA TIPO A OBTIDA POR MEIOS ESTATÍSTICOS x x x 2 x Total 0001720 Média7014 0000016 0004 701 70 0000036 0006 702 70 0001156 0034 698 70 0000256 0016 703 70 0000256 0016 703 70 Valor Verdadeiro Indicação do Manômetro 0 021 4 001720 0 1 n x x s n 1 i 2 i Incerteza da Medição Metrologia INCERTEZA TIPO B OBTIDA POR OUTROS MEIOS INSTUMENTAL EVIDENCIADA NAS CALIBRAÇÕES DE INSTRUMENTOS PADRÃO OU AVALIADAS DE FORMA DOCUMENTADA OBSERVACIONAL AVALIADA PELO OPERADOR COMO CONSEQUÊNCIA DAS DIFICULDADES DE OBSERVAÇÃO AMBIENTAL INFLUÊNCIAS NÃO SISTEMÁTICAS ATRIBUÍVEIS À INCERTEZA DE PARÂMETROS COMO TEMPERATURA AMBIENTE ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE PRESÃO ATMOSFÉRICA ETC Incerteza da Medição OS SISTEMAS DE QUALIDADE ISO9000 pex EXIGE EM SEUS REQUISITOS O CONTROLE DAS MEDIDAS MUITOS DOS INSTRUMENTOS DE UMA PLANTA ESTARÃO SOB ESSA VIGILÂNCIA E DEVEM SER CALIBRADOS CALIBRAÇÃO É UM PROCEDIMENTO QUE VERIFICA NÃO AJUSTA AS CONDIÇÕES DE CONFIABILIDADE DE UM INSTRUMENTO DE MEDIDA O RESULTADO DA CALIBRAÇÃO É UM RELATÓRIO QUE EVIDENCIA OS ERROS ENCONTRADOS NO INSTRUMENTO A INCERTEZA ASSOCIADA E SUA ADEQUAÇÃO AO USO PADRÕES UTILIZADOS PARA CALIBRAÇÃO DEVEM SER CALIBRADOS CERTIFICADOS E CONTROLADOS COM A DEVIDA RASTREABILIDADE Calibração MetrologDe a Sistema Internacional de Unidades Tabela de Grau de Proteção Pressão PressãoFolha de Dados Pressão Simbologia Norma ANSIISA S51 1992 Instrumentation Symbols and Identification A representação dos instrumentos suas interligações e funções em fluxograma PI constitui um documento de engenharia básica fundamental para orientação do projeto e manutenção de um sistema de controle Uma simbologia de compreensão universal deve ser buscada Simbologia Simbologia A simbologia disponível mais utilizada é indicada pela ISA Sua aplicação é recomendada mas não obrigatória Cada aplicação poderá resumila ou adaptála à sua necessidade Simbologia Simbologia Linhas de Sinal Simbologia Identificação de Instrumentos Simbologia Simbologia T RC 210 2 A VARIÁVEL FUNÇÃO ÁREA DE ATIVIDADES Nº SEQUENCIAL DA MALHA S U F I X O IDENTIFICAÇÃO FUNCIONAL IDENTIFICAÇÃO DA MALHA IDENTIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS Exemplo de identificação de instrumento T variável medida ou iniciadora temperatura R função passiva ou de informação registrador C função ativa ou de saída controlador 210 área de atividades onde o instrumento ou função programada atua 02 número seqüencial da malha A sufixo Simbologia Simbologia Critério de Numeração Simbologia PI Simbologia TRABALHO Pesquisar sobre os instrumentos citados anteriormente Manômetro Pressostato Placa de Orifício Tubo de Venturi Termistor RTD PT 100 Termopar Termostato Régua Bóia Flutuador Infravermelho Ultrason Sensor resistivo Tacogerador Strain Gage Transdutor Piezoelétrico e Célula de Carga Imagem Função Faixa de medição range Vantagens e desvantagens Citar exemplos de utilização prática Grupo de até 5 pessoas Valor 5 pontos Data de entrega 0911 CLP ou PLC DEFINIÇÃO DE CLP A norma NEMA National Electrical Manufacturers Association define formalmente um CLP como Suporte eletrônico digital capaz de armazenar instruções de funções específicas como de lógica seqüencialização contagem e aritméticas todas dedicadas ao controle de máquinas e processos Basicamente a designação de Controlador Programável hoje seja mais correta pois esta máquina além de realizar controles de lógica combinacional e seqüencial atuam também em controles analógicos ou seja as malhas PID DEFINIÇÃO DE CLP A ABNT cita que O Controlador Programável é um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com as aplicações industriais FILOSOFIA BÁSICA Projetado para substituir antigos quadros de comando de relês o controlador deve Ocupar pequeno espaço físico Apresentar flexibilidade para possíveis mudanças na lógica de controle Ser resistente ao ambiente Ser imune a toda natureza de ruídos COMPONENTES DE UM CLP CPU Unidade Central de Processamento Processador Memória Sinais digitais e analógicos Entradas Módulos de IO Saídas Módulos de IO Sinais digitais e analógicos Comunicação VANTAGENS DA APLICAÇÃO DE CLPS Menor espaço Menor consumo de energia elétrica Reutilizáveis Programáveis Maior confiabilidade Maior flexibilidade Maior rapidez na elaboração dos projetos Interfaces de comunicação com outros CLPs e computadores Vantagens dos PLCs sobre os sistemas antigos EXEMPLOS DE CLPs FEC Compact Festo MicroLogix 1000 Allan Bradley MELSEC AQ Mitsubishi S7300 Siemens P7C HI Tecnologia ORGANIZAÇÃO DE UM CLP DESCRIÇÃO FUNCIONAL DE UM CLP Controlador Programável Sensores Dispositivos de monitoração e comando IHM Atuadores Sistema Supervisório Planta Unidades remotas de IO Sensores Atuadores Planta ORGANIZAÇÃO DE UM CLP SUPERVISÓRIOS CLP Norma IEC 611313 CLP Linguagem de Programação Textual Lista de Instruções IL Instruction List Esse modo de programação é basicamente a linguagem de máquina que usa diretamente as instruções do microcontrolador Alguns CLPs não disponibilizam o uso desta linguagem mas é recomendada para se usar plenamente a potencialidade de um CLP Texto Estruturado ST Structured Text Essa linguagem de programação é de alto nível como as linguagens Pascal Basic ou C Nessa linguagem aparecem estruturas o tipo IF THEN DO ELSE e outras típicas da programação de alto nível CLP Linguagem de Programação Gráfica Diagrama Ladder LD Ladder Diagram Esta é a linguagem de programação mais utilizada no meio industrial assemelhase a um esquema elétrico funcional A linguagem Ladder é utilizada para programar CLP substituindo os antigos circuitos controladores a relés com similar simbologia Diagrama de Blocos Funcionais FBD Function Block Diagram É uma linguagem de programação que permite desenhar um esquema clássico de eletrônica digital É também muito utilizado no meio industrial Sequenciamento Gráfico de Funções SFC Sequential Function Chart Representa o funcionamento de um processo automático de modo similar aos diagramas de blocos já estudados A única diferença é que cada bloco representa um estado do processo de trabalho da máquina automática Circuitos Elétricos CLP e Linguagens de Programação A linha vertical representa um condutor energizado Os elementos de saída ou instruções representam o caminho neutro ou de retorno Os diagramas são lidos da esquerda para direita Cada travessão são referidos como redes Uma rede pode ter vários elementos de controle mas somente uma bobina d EQUIVALÊNCIA bobina bateria entradas saídas CARR Retirando óleo e um tanque EXEMPLO 2 CARR EXEMPLO 2 1 Para ligar um motor as seguintes condições devem ser satisfeitas Pressionar o botão de ligar Sensor S1 detectar uma peça Sensor de emergência não estar ativado Botão de desligar interrompe o processo imediatamente 2 Em uma câmara escura local usado para revelar fotografias existe um sensor binário de presença que age como um interruptor indicando chave fechada quando alguém está na sala Para evitar que alguém entre na sala durante o processo de revelação existem duas lâmpadas uma verde e uma vermelha na entrada da sala Faça a lógica que acenda a lâmpada vermelha quando houver alguém na sala e acenda a lâmpada verde quando não houver ninguém na sala 3 Implementar o acionamento de um sistema threeway para acionamento de lâmpadas de um corredor de uma casa O threeway corresponde ao modelo onde o acionamentodesligamento de uma lâmpada pode ocorrer em dois pontos distintos de um cômodo EXEMPLO 2 4 Uma prensa deve ter um comando de forma que o estampo baixe se forem satisfeitas as condições a seguir i A grade de proteção B6 B7 1 ii Se nas condições iniciais o estampo estiver em cima B8 1 iii Ambos os botões manuais acionados B1 B2 1 Se a grade de proteção for aberta ou um dos botões manuais solto o estampo deve parar B1 B2 Botão manual B6 B7 Sensores grade B8 Sensor de fim de curso superior B3 Sensor de fim de curso inferior 5 Explique o acionamento do motor M100 apresentado a seguir EXEMPLO 2 6 Explique o funcionamento das esteiras apresentado a seguir 7 Explique o diagrama ladder apresentado abaixo 8 Pense e responda Como a lógica ladder é construída O controle PID é a ferramenta mais utilizada no controle automático de processos industriais sua função é manter o valor de uma variável de um processo no valor desejado Por exemplo manter a temperatura de um forno de tratamento térmico alimentado a óleo diesel onde o controlador PID controla a temperatura ajustando continuamente a abertura da válvula de óleo diesel a partir das leituras do sensor de temperatura compensando automaticamente as perturbações no processo causadas por exemplo pela abertura da porta do forno para a carga e descarga das peças A função PID compara o valor desejado SV da variável temperatura com o seu valor atual PV e se existir uma diferença entre eles chamada de erro E a saída do controlador MV vai agir sobre o atuador da válvula de controle do óleo para corrigir este erro O que é sintonia d Proporcional Quanto maior o erro maior a ação Integral Integra o erro até que o mesmo desapareça Derivativo Vê a taxa de variação do erro ou PV quanto maior a variação maior será a ação derivativa Acelera a resposta Neste tipo de ação o sinal de controle aplicado a cada instante à planta é proporcional à amplitude do valor do sinal de erro Quanto maior Kp Controlador mais rápido Menor o erro em estado estacionário Maior a oscilação Se o controlador for só proporcional o sistema sempre terá um erro Elimina o erro em estado estacionário Ki 1Ti O tempo integral é o tempo que a ação integral irá repetir a ação proporcional O ganho integral é o número de vezes que a ação integral irá repetir a proporcional em uma unidade de tempo Introduz overshoot o valor da saída ultrapassa o valor da referência O controle derivativo ajusta a variável de controle tendo como base a taxa de variação do erro e acelera a resposta do sistema Observações sobre a ação derivativa A saída derivativa será zero se o erro for estacionário O sistema fica sensível a ruídos de alta freqüência Com ela é possível aumentar a ação proporcional e a integral A palavra Supervisionar significa dirigir orientar ou inspecionar em plano superior Na figura seguinte terseá uma ilustração do mencionado Conhecido como Sistema SCADA Sistema de Controle e Aquisição de Dados Supervisory Control and Data Acquisition Um sistema automatizado completo é composto dos seguintes elementos Parte Operativa Sistema que executa a operação física por exemplo manipulador robótico Parte de Comando ou Controle Equipamento que recebe as informações provenientes do operador ou do processo a ser controlado etc e emitindo ordens a parte Operativa UM SISTEMA AUTOMATIZADO COMPLETO É COMPOSTO DOS SEGUINTES ELEMENTOS Parte Operativa Sistema que executa a operação física por exemplo manipulador robótico Parte de Comando ou Controle Equipamento que recebe as informações provenientes do operador ou do processo a ser controlado etc e emitindo ordens a parte Operativa SISTEMA AUTOMATIZADO SISTEMA MONITORADO E CONTROLADO Atuadores Sensores Computador Controles Display OPERADOR HUMANO Sistemas Supervisórios ERP Planejamento de Recursos Empresariais ERP Enterprise Resource Planning Planejamento de Recursos do Empreendimento é uma arquitetura de software que facilita o fluxo de informações entre todos os departamentos da empresa e suas atividades tais como fabricação logística finanças e recursos humanos FIM DA MATÉRIA DA SEGUNDA PROVA