Controle de Automação Elétrica: Termos de Controle Industrial, Termos de Instrumentação e Medição
Controle de Automação Elétrica: Termos de Controle Industrial, Termos de Instrumentação e Medição
Controle Industrial
Fechado - Controle de Loop
Um conceito fundamental na teoria de controle, o controle de malha fechada difere do controle de malha aberta, pois alimenta a saída controlada de volta à extremidade de entrada para influenciar o controle. Este mecanismo de feedback permite que a saída retorne à entrada através de uma “cadeia lateral”, permitindo que a entrada exerça controle sobre a saída. O objetivo principal do controle de malha fechada é obter regulação baseada em feedback.
Pontos de E/S
Um termo frequentemente usado em sistemas de controle, pontos de E/S referem-se a pontos de entrada/saída. As entradas são parâmetros de medição dos instrumentos que entram no sistema de controle, enquanto as saídas são parâmetros de controle enviados do sistema para os atuadores. A escala de um sistema de controle é frequentemente definida pelo número máximo de pontos de E/S que ele pode acomodar.
Quantidades analógicas e de comutação
Em sistemas de controle, os parâmetros podem ser grandezas analógicas ou de comutação. Grandezas analógicas são valores que variam continuamente dentro de uma faixa específica, como temperatura ou pressão. As grandezas de comutação, entretanto, têm apenas dois estados, como os estados ligado/desligado de uma chave ou relé.
Circuito de controle
Para controle analógico, um controlador ajusta uma saída com base em uma entrada usando regras e algoritmos específicos, formando uma malha de controle. As malhas de controle podem ser de malha aberta ou fechada. O controle de malha fechada, ou controle de feedback, é o tipo mais comum, onde a saída é realimentada para a entrada para comparação com o valor definido.
Dois - Controle de Posição
A forma mais simples de controle de feedback, também conhecido como controle de chaveamento. Ele aciona um sinal de comutação quando o valor medido atinge um máximo ou um mínimo. Embora o valor medido possa ser analógico, a saída de controle é digital. Este método é comumente usado em termorreguladores industriais e chaves de nível.
Controle Proporcional
A saída do controlador é proporcional ao desvio entre o valor medido e o valor definido ou ponto de referência. O controle proporcional fornece uma regulação mais suave do que o controle de duas posições e elimina os problemas de oscilação associados ao controle de duas posições.
Controle Integral
No controle integral, a mudança na variável controlada está relacionada ao tempo que leva para a saída do sistema de controle se tornar efetiva. A saída do atuador atinge gradualmente o valor definido. Este método de controle é comumente usado em sistemas de controle de temperatura.
Controle Derivativo
O controle derivativo é normalmente usado em combinação com o controle proporcional e integral. Permite que o sistema de controle responda aos desvios mais rapidamente, evitando respostas lentas do sistema. Juntamente com o controle proporcional e integral, ajuda a variável controlada a atingir um estado estável mais rapidamente, sem oscilação.
Controle PID
Dependendo dos requisitos específicos do sistema de controle, os métodos de controle podem ser controle P (Proporcional), PI (Proporcional - Integral), PD (Proporcional - Derivativo) ou PID (Proporcional - Integral - Derivativo). O controle PID é o modo de controle mais comum em sistemas de controle.
Controle de atraso
* Comumente usado em aplicações de controle de comutação, o controle de atraso introduz um atraso de tempo entre uma mudança de estado da chave e a ação de saída do controlador. Por exemplo, em linhas de produção, os interruptores de proximidade geralmente requerem um atraso de vários segundos antes que o próximo rolo comece a operar após o posicionamento de uma peça de trabalho.
Controle de intertravamento
* Frequentemente usado em cenários de controle de comutação, o controle de intertravamento estabelece relacionamentos entre interruptores. Por exemplo, a chave C só pode ser ativada quando as chaves A e B estão ambas abertas, ou a chave C deve abrir quando a chave A abre. O controle de intertravamento é comum em aplicações críticas de segurança, como a válvula de ventilação em um reator, que deve abrir imediatamente quando a pressão atinge um determinado nível.
Controle Elétrico
* Refere-se a sistemas de controle onde a saída é obtida por meio de grandezas elétricas ou sinais eletrônicos, visando componentes acionados eletricamente, como relés, válvulas solenóides e servo-drivers. A maioria dos sistemas de controle automático incorpora elementos de controle elétrico.
Controle Hidráulico
* Os sistemas de controle hidráulico são usados em operações de máquinas e equipamentos, particularmente em aplicações de controle contínuo de velocidade. O controle hidráulico é frequentemente combinado com o servocontrole elétrico para formar atuadores eletro-hidráulicos altamente eficientes e precisos.
Controle Pneumático
* Os sistemas de controle pneumático são empregados em vários cenários. Eles utilizam ar comprimido como fonte de energia para transmissão ou atuação de sinal. O ar comprimido é amplamente utilizado em fábricas devido à sua disponibilidade, limpeza, segurança e funcionalidade de controle simples, tornando as ferramentas pneumáticas comuns em muitas linhas de produção.
Interpolação
* Interpolação é o processo pelo qual um sistema CNC de máquina-ferramenta determina o caminho da ferramenta usando um método específico. Envolve o cálculo de pontos intermediários entre pontos de dados conhecidos em uma curva, também conhecido como “densificação de pontos de dados”. O sistema CNC gera a trajetória de contorno necessária ao densificar os dados entre os pontos inicial e final de um segmento do programa.
Posição, velocidade e loops de corrente
* O conceito de loops envolve o uso de feedback para melhorar a estabilidade e o desempenho dos sistemas aplicativos.
* O controle do circuito de corrente visa regular a tensão usando a transmissão do sinal de corrente para compensar perdas, quedas de tensão e ruído durante a transmissão da tensão.
* A relação entre velocidade e posição é baseada na fórmula: distância = velocidade × tempo. A variação contínua da velocidade ao longo de um intervalo de tempo resulta na integral da velocidade nesse intervalo, que corresponde à distância percorrida (posição).
* A relação entre velocidade e corrente é definida por: velocidade = aceleração × tempo. A aceleração depende da corrente aplicada, e a integral da aceleração ao longo de um intervalo de tempo produz a velocidade instantânea.
* No modo de controle de torque, o servo motor gira a um torque definido, mantendo uma saída constante do circuito de corrente. Se o torque da carga externa for igual ou superior ao torque de saída definido do motor, o torque de saída do motor permanecerá constante e o motor seguirá o movimento da carga. Por outro lado, se o torque da carga externa for menor que o torque de saída definido do motor, o motor continua a acelerar até atingir a velocidade máxima permitida do motor ou inversor, momento em que um alarme é acionado e o motor para.
* No modo de velocidade, a velocidade do motor é definida e o feedback de velocidade do codificador do motor forma um sistema de controle de malha fechada. O objetivo é garantir que a velocidade real do servo motor corresponda à velocidade definida.
* A saída de controle da malha de velocidade serve como ponto de ajuste de torque da malha de corrente no modo de torque. No modo de controle de posição, o ponto de ajuste de posição fornecido pelo computador host e o sinal de feedback de posição do codificador do motor ou o feedback de medição de posição direto do equipamento são comparados para formar um loop de posição. Isso garante que o servo motor se mova para a posição definida. A saída do loop de posição é alimentada no loop de velocidade como o ponto de ajuste do loop de velocidade. Assim, o modo de controle de torque utiliza a malha de controle de corrente como a camada mais fundamental. A malha de controle de velocidade é construída sobre a malha de controle de corrente, e a malha de controle de posição é construída sobre as malhas de controle de velocidade e corrente.
Termos de Instrumentação e Medição
Alcance
Um intervalo contínuo de uma quantidade definida por limites superiores e inferiores.
Faixa de medição
A faixa de valores medidos para os quais o instrumento pode atingir a precisão especificada.
Limite inferior da faixa de medição: O valor mínimo medido para o qual o instrumento pode atingir a precisão especificada.
Limite superior da faixa de medição: O valor máximo medido para o qual o instrumento pode atingir a precisão especificada.
Período
A diferença algébrica entre os limites superior e inferior de um intervalo. Por exemplo, se a faixa for de -20°C a 100°C, a amplitude será de 120°C.
Característica de desempenho
Parâmetros que definem a função e capacidade de um instrumento e suas expressões quantitativas.
Característica de desempenho de referência: A característica de desempenho alcançada sob condições operacionais de referência.
Escala Linear
Uma escala onde o espaçamento entre as divisões da escala e os valores medidos correspondentes têm uma relação proporcional constante.
Escala Não Linear
Uma escala onde o espaçamento entre as divisões da escala e os valores medidos correspondentes têm uma relação proporcional não constante.
Suprimido - Escala Zero
Uma escala em que o intervalo da escala não inclui o valor da escala correspondente ao valor zero da quantidade medida.
Escala Expandida
Uma escala onde uma porção desproporcional do comprimento da escala é ocupada por uma seção expandida da escala.
Escala
Um conjunto de marcas de escala ordenadas e números associados que fazem parte de um dispositivo indicador.
Faixa de escala
* O intervalo definido pelos valores inicial e final da escala.
Marca de escala
* Uma marca no dispositivo indicador correspondente a um ou mais valores medidos específicos.
Marca de escala zero
* A marca ou linha da escala correspondente ao valor zero da grandeza medida.
Divisão de escala
* A parte da escala entre quaisquer duas marcas de escala adjacentes.
Valor da Divisão de Escala
* A diferença entre os valores medidos correspondentes a duas marcas adjacentes da escala.
Espaçamento de Divisão de Escala
* A distância entre as linhas centrais de quaisquer duas marcas de escala adjacentes ao longo do comprimento da escala.
Comprimento da escala
* O comprimento do segmento de linha, real ou imaginário, que passa pelos pontos médios de todas as marcas mais curtas da escala entre as marcas inicial e final da escala.
Valor inicial da escala
* O valor medido correspondente à marca inicial da escala.
Valor final da escala
* O valor medido correspondente à marca final da escala.
Numeração de escala
* O conjunto de números da escala correspondente aos valores medidos definidos pelas marcas da escala ou que indicam a ordem das marcas da escala.
Zero de um instrumento de medição
* A indicação direta de um instrumento de medição quando toda a energia auxiliar necessária ao seu funcionamento é aplicada e o valor medido é zero.
* Nos casos em que o instrumento de medição utiliza energia auxiliar, este termo é geralmente referido como “zero elétrico”.
* Quando o instrumento não está em operação devido à ausência de qualquer energia auxiliar, o termo “zero mecânico” é frequentemente utilizado.
Constante do Instrumento
* Coeficiente pelo qual a indicação direta de um instrumento de medição deve ser multiplicada para obter o valor medido.
Curva Característica
* Uma curva que mostra a relação funcional entre o valor de saída em estado estacionário de um instrumento e uma grandeza de entrada, com todas as outras grandezas de entrada mantidas em valores constantes especificados.
Curva Característica Especificada
* A curva que mostra a relação funcional entre o valor de saída em estado estacionário de um instrumento e uma quantidade de entrada sob condições especificadas.
Ajuste
* Operações realizadas para garantir que o instrumento esteja em condições normais de funcionamento e para eliminar desvios para uso adequado.
* **Ajustes do Usuário**: Ajustes permitidos pelo usuário.
Calibração
* A operação de estabelecer, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento ou sistema de medição e os correspondentes valores conhecidos da grandeza medida.
Curva de calibração
* Uma curva que mostra a relação entre a quantidade medida e o valor real medido do instrumento sob condições especificadas.
Ciclo de calibração
* A combinação da curva de calibração ascendente e da curva de calibração descendente entre os limites da faixa de calibração de um instrumento.
Tabela de calibração
* Uma representação tabular da curva de calibração.
Rastreabilidade
* A propriedade de um resultado de medição que pode ser relacionado a padrões apropriados (normalmente padrões internacionais ou nacionais) através de uma cadeia ininterrupta de comparações.
Sensibilidade
* O quociente entre a alteração na saída do instrumento e a alteração correspondente na quantidade de entrada.
Precisão
* O grau de consistência entre a indicação do instrumento e o valor real da grandeza medida.
Classe de Precisão
* A classificação dos instrumentos de acordo com a sua precisão.
Limites de erro
* O erro máximo permitido de um instrumento conforme especificado por normas ou especificações técnicas.
Erro Básico
* O erro de um instrumento sob condições de referência.
Conformidade
* O grau de consistência entre a curva padrão e a curva característica especificada (como linha reta, curva logarítmica, curva parabólica, etc.).