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Yan Domingues Varejão
1 Interfaces - PID nalógico Interfaces com o Romeu Reginatto 2014 Interfaces - Interfaces - Transmissão de sinais PV e MV Transmissão de sinais PV e MV Sensores / tuadores mplificação de sinais Conversão de sinais Tratamento de sinais Interfaces - Conteúdo Transmissão de sinais PV e MV Transmissão analógica Transmissores Sensores/tuadores Funções auxilidares / Conversores Sensores / tuadores Conversão de sinais Operação sobre sinais mplificação de sinais Conversão de sinais Tratamento de sinais 1
2 Transmissão nalógica Pneumática 3 a 15 psi (libra por polegada quadrada) 20 a 100 kpa (Pascal) 0.2 a 1.0 Kgf/cm2 Eletrônica 4 a 20m (DC). Padrão mais comum. 1 a 5V (DC) 0 a 20m (DC). inda usado na lemanha e alguns outros países. Zero Vivo 4 a 20m (DC) x 0 a 20m (DC) 0/4m = valor mínimo medido pelo sensor/transmissor 20m = valor máximo medido pelo sensor/transmissor Valores intermediários relação linear ou fornecida pelo fabricante 4m pode indicar o valor zero mínimo do sensor/transmissor 0m pode ser confundido entre o valor zero do sensor e um defeito na transmissão Transmissão em Corrente x Tensão Laço de Transmissão em Corrente Fator Corrente Tensão Resistência dos condutores Não afeta a transmissão ltera o sinal transmitido Influência de ruídos Menos sensível Mais sensível 1 transmissor e 1 receptor 1 transmissor e vários receptores Número de instrumentos Não afeta o sinal feta o sinal Instrumentos passivos e ativos Equipamentos compatíveis com o padrão 4-20m podem ser passivos ou ativos: Passivos: não possuem fonte de alimentação interna para o laço de corrente. tivos: possuem fonte de alimentação interna para fornecer tensão ao laço de corrente. Estruturação de laços de corrente Laço de corrente em geral operado com tensão de 24V. soma de todas quedas de tensão ao longo dos instrumentos e cabeamento do laço deve ser inferior a máxima tensão de alimentação do laço. Fonte incluída em 1 ou mais dos instrumentos do laço de corrente. 2
3 Elementos de uma malha de controle. Realiza a função de controle na malha (ex. PID). Sensor ou transdutor (instrumento primário). Transforma a variável que se deseja controlar em uma variável elétrica para uso da malha de controle. Transmissor. Em geral associado aos sensores/transdutores, convertendo o seu sinal em outro que é padronizado e pode ser transmitido à distância. Elementos de uma malha de controle Conversores. Realizam funções auxiliares dentro da malha de controle, permitindo adequação de níveis, tipos e realização de determinadas operações sobre os sinais. Receptores. Nome genérico dado ao dispositivo que recebe um sinal padrão enviado por um transmissor. Cabeamento. Conexões elétricas da malha de controle. Elementos de uma malha de controle Indicadores. Equipamentos cuja função é mostrar o valor de uma determina variável do processo. Registradores. Equipamentos destinados a realizar o registro de uma variável do processo em geral em papel. Transmissores Eletrônicos Transmissores Eletrônicos Transmissores implementados com eletrônica analógica e/ou digital e que possuem interfaces analógicas com os sinais externos. Funções Estrutura física Características elétricas Transmissores inteligentes Funções dequação do nível/potência do sinal de sensores / transdutores. Realização de operações de linearização, filtragem, tratamento do sinal. Conversão para um sinal padrão que pode ser transmitido a distância,em geral 4-20m. 3
4 Estrutura Física Montado próximo ao sensor/transdutor. Invólucro adequado ao ambiente industrial (blindagens, isolamentos, robustez, etc). Estrutura adequada à aplicação (acoplamento, formas de montagem, etc) Indicação ou não da variável transmitida (LED; cristal líquido; bar graph; galvanômetro, etc). Características Elétricas Tipo 4 fios (ativo) limentação independente do sinal. limentação em 110/220V (2 fios). 2 fios para o sinal 4-20m (tensão 24V). Tipo 2 fios (passivo) limentação obtida do próprio sinal. Em geral de baixo consumo ou ambientes perigosos. Isolação galvânica para o sinal padrão. Entrada compatível com o sensor/transdutor. Transmissores inteligentes Transmissores Baseados em sistemas microprocessados Possuem funções mais elaboradas de tratamento do sinal Possibilitam transmissão analógica e digital Capacidade de comunicação digital e interligação em rede Características Fundamentais Sensores / Transdutores Faixa de medida / operação (Range). Valores mínimo e máximo da variável medida que são mensuráveis pelo sensor em questão. Expressa nas unidades da variável medida. lcance (Span). É a diferença entre o valor máximo e mínimo da faixa de medida. Expresso na unidade da variável medida. 4
5 Características Fundamentais Precisão. Tolerância de medição ou transmissão do instrumento. Erro máximo cometido em condições normais de uso. Expressa em: Valor absoluto (unidades da variável medida) Percentual do alcance (span) Percentual do valor máximo Características Fundamentais Sensibilidade. Variação mínima da variável medida necessária para modificar o valor apresentado. Em geral expressa em percentual do span. Repetibilidade. Capacidade de reproduzir a indicação quando repetida a mesma medição nas mesmas condições. Expressa em percentual do span. Classificação Funções uxiliares / Conversores Conversores de grandezas destinados a interfacear sinais de natureza distinta em uma mesma malha de controle. Relés que realizam determinadas operações matemáticas de interesse em malhas de controle simples. Conversores de grandezas Conversor de corrente para pressão (I/P) 4 a 20 m para 0.2 a 1 kgf/cm2 Sinal de atuação em válvulas de controle Conversor de pressão para corrente (P/I) 3 a 15 psi para 4 a 20 m Transmissão de sinal pneumático para monitoração à distância Uso de transmissores pneumáticos antigos em malhas de controle já integrando controladores eletrônicos Conversores de grandezas Conversor de tensão para pressão (E/P) Similar ao conversor I/P, porém com entrada em tensão Conversor de tensão para corrente (E/I) Entrada em tensão de sensores, em geral. Saída em corrente padronizada (4-20m) 5
6 Conversores de grandezas Conversor de corrente para corrente (I/I) Interface entre diferentes padrões de transmissão em corrente, especialmente processos envolvendo equipamentos e padrões mais antigos. Entradas típicas: 4 a 20 m; 10 a 50 m; 0 a 5 (transformador de corrente). Saída típica em 4 a 20 m. Relés de multiplicação e divisão B C ( x B) / C plicação em linearização de sensores, atuadores ou fenômenos não lineares do processo. Relés de adição e subtração Extratores de Raíz Quadrada B + B - C C plicação em combinação de sensores, associação entre malhas de controle, etc. plicação em linearização de sensores / atuadores em malhas simples de controle. Relés de seleção de sinal Exemplo Transmissor de vazão Extrator de raíz quadrada C Max(,B) Min(,B) limitado a C Conversor de escala Relé seletor de máximo Operações especiais sobre ou entre malhas de controle. Exemplo: atuação sobre um aquecedor ou resfriador, conforme o valor do sinal de controle. Fonte. Bega, Relé seletor de mínimo de vazão 6