UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA -UDESC
CURSO: GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA: INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE CONTROLE
PROFESSORES: ANTÔNIO SILVEIRA/MARIANA CAVALCA
Laboratório 2: Introdução à Planta didática “MPS-PA – Estação Compacta” da Festo
Objetivos: Estudo dirigido da estação compacta da Festo para experimentos em controle de
processos. Além da familiarização com os componentes e a configuração da estação, o principal
objetivo a ser alcançado é equipar o aluno com ferramentas que lhe permitam analisar e
controlar os processos ali implementados.
1. Introdução
Em variados processos industriais, é comum haver a necessidade de se controlar diversos
aspectos da produção, como o nível de um reservatório, a temperatura de um ambiente, a vazão
de uma tubulação ou ainda a pressão em um cilindro, entre muitas outras situações.
Normalmente, não são sistemas de controle isolados, mas interligados, formando complexas
plantas industriais.
Entretanto, não importa quão complexo seja o sistema, ele é sempre composto de
subsistemas mais simples. Nesse sentido, a assimilação dos conceitos básicos de controle e da
tecnologia de aquisição de dados em uma estação compacta como esta da Festo é um importante
passo para a compreensão, a análise e o projeto de sistemas de controle mais sofisticados.
1
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA -UDESC
CURSO: GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA: INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE CONTROLE
PROFESSORES: ANTÔNIO SILVEIRA/MARIANA CAVALCA
1.1. Descrição dos Componentes do Processo
Nesta seção, a bancada “MPS-PA – Estação Compacta” (Figura 1) é apresentada; seus
principais componentes (Tabela 1) e outros dispositivos importantes (Tabela 2) são brevemente
descritos.
01
08
02
09
03
10
04
11
05
12
06
13
07
14
Figura 1 – Bancada didática MPS-PA – Estação Compacta.
2
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA -UDESC
CURSO: GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA: INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE CONTROLE
PROFESSORES: ANTÔNIO SILVEIRA/MARIANA CAVALCA
Tabela 1 - Descrição dos componentes da bancada didática.
01
B101 - Sensor
Ultrassônico 02
Tanque de
10 litros
Saída Analógica
03
V102 Válvula de
esfera com
atuador
pneumático
04
Controle
Analógico
Controle Digital
05
B102 - Sensor
de vazão
optoeletrônico 06
E104
Aquecedor
Leitura
Analógica
Controle Digital
M101 - Bomba
Centrífuga
08
Fonte de
alimentação da
bancada em
24V CC
10
Botoeiras NA,
NC e
comandado
por chave.
Entradas
digitais do
CLP
07
Controle Digital
ou Analógico
09
CLP Siemens
S7-300
11
I/O Board com
conversores de
sinal e
12
controlador do
motor
13
V106 Válvula 2/2
vias
proporcional
B104 - Sensor
de temperatura
tipo PT100
14
B103 - Sensor
de Pressão
com célula
cerâmica
Saída Analógica
Trolley
Saída Analógica
3
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA -UDESC
CURSO: GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA: INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE CONTROLE
PROFESSORES: ANTÔNIO SILVEIRA/MARIANA CAVALCA
Tabela 2 - Outros dispositivos importantes.
B113 e B114
Sensor Capacitivo
de Monitoramento
do Nível
Saída Digital
S112 – Sensor de nível do tipo flutuador para
detectar o aumento ou decréscimo de nível.
S117 e S111 – Sensor de nível do tipo flutuador
de segurança para que o aquecedor só ligue se
imerso totalmente e para que não exceda o
volume do tanque 101.
Saída Digital
Manômetro
Analógico
Leitura até 1 bar
Válvula Manual
Controle do circuito
do fluído
Easyport:
Placa de aquisição
de dados
Festo Simulation Box.
Emulador de sinais de
entrada e saída
analógica.
1.2. Software Fluidlab
O Fluidlab (Figura 2) é um aplicativo que permite obter leituras dos sensores, controlar
atuadores e realizar diversos ensaios e estudos envolvendo os processos da estação. Através
deste software, as ações de controle mais utilizadas podem ser aplicadas em processos reais,
seus efeitos investigados e os ganhos dos respectivos controladores podem ser ajustados,
observando os resultados por eles produzidos.
A ativação do Fluidlab pode ser feita pelo atalho FluidLab-PA (CWS or EduKitPA)
disponível na área de trabalho. É necessário aguardar até que o software identifique o EasyPort
USB; caso ele não identifique, desconecte o cabo USB do computador e conecte-o novamente.
4
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA -UDESC
CURSO: GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA: INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE CONTROLE
PROFESSORES: ANTÔNIO SILVEIRA/MARIANA CAVALCA
Figura 2 – Tela inicial do FluidLab (Supervisório desenvolvido para a estação MPS-PA).
Roteiro de Trabalho
1. Identifique na planta didática todos os elementos descritos na Tabela 1.
2. Conecte o EasyPort conforme indicado na Figura 3, execute o FluidLab e entre na janela de
configuração (Setup).
Figura 3 – Esquema de conexão do EasyPort
3. Na janela de configuração do FluidLab, realize as seguintes atividades:
a) Conferência do mapeamento de entradas e saídas;
b) Leitura do valor máximo do nível em litros (use a água disponível nos tanques);
c) Obtenção do valor máximo da vazão em litros/minuto;
d) Leitura do valor máximo da pressão em bar;
e) Obtenção do valor ambiente da temperatura em °C.
4. Obtenção das respostas ao degrau. Entre na janela Measuring and Control e explore os
recursos ali disponíveis. Neste ambiente, obtenha a respostas ao degrau para o processo de nível
mostrado na Figura 4. O objetivo é controlar o nível do tanque 2 (B102), tendo como atuador a
5
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA -UDESC
CURSO: GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA: INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE CONTROLE
PROFESSORES: ANTÔNIO SILVEIRA/MARIANA CAVALCA
bomba P101 com velocidade variável. No circuito hidráulico, a válvula manual V110 será
utilizada como perturbação do sistema.
Figura 4 – Processo de Nível.
5. (Trabalho extra) Pesquise e descreva brevemente o funcionamento dos seguintes elementos
da presente malha de controle:
a) Sensor de nível ultrassônico;
b) Sensor de temperatura do tipo PT100;
c) Manômetro de Bourdon;
d) Bomba Centrífuga.
Bom trabalho!
6