História dos Sistemas de Controle

 Todos sistemas de controle apesar do tamanho e complexidade, podem ser divididos em três partes com funções bem definidas, os transdutores, os controladores e os atuadores. O controlador monitora o estado real do processo de uma planta através de um número de transdutores. Os transdutores convertem as grandezas físicas em sinais normalmente elétricos, os quais são conectados com as entradas dos controladores. Com base nos estados das suas entradas, o controlador utiliza um algoritmo de controle embutido para calcular os estados das suas saídas. Os sinais elétricos das saídas são convertidos para o processo através dos atuadores. Muitos atuadores geram movimentos como válvulas, motores, bombas e outros utilizam energia elétrica e pneumática.

Introdução

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Aplicações de Controle

Os processos industriais podem facilmente impressionar pela sua complexidade. Entretanto, muitos processos podem ser simplificados através da divisão em subprocessos menores:  Monitoração: O subsistema de monitoração mostra os estados do processo para o operador e destaca as condições anormais que necessitam que seja tomada alguma ação por parte dele. Sequenciamento: Nestes sistemas, não é possível definir uma combinação de entradas, resultando em determinadas saídas (lógica combinatória). As saídas são dependentes de uma seqüência de entradas já ocorridas. A monitoração da seqüência de ações é possível através de funções do tipo memória. Malhas de Controle:  Controlador de malha aberta consiste em um sistema que não possui realimentação. Mais detalhadamente o controle em malha aberta consiste em aplicar um sinal de controle na entrada de um sistema, esperando-se que na saída a variável controlada consiga atingir um determinado valor ou apresente um determinado comportamento desejado.  Controlador de malha fechada também chamado de controle retroativo (realimentação ou feedback) necessita de informações da saída do controlador através de elementos sensores ou transdutores, compara o sinal da saída com o  set-point (referência) e corrige a saída caso a mesma esteja desviando-se dos parâmetros programados.

Resumo: História do Controle Automático

1769 ⇒ Máquina a vapor de James Watt1868 ⇒ J. C. Maxwell desenvolve o modelo matemático para o controle de umamáquina a vapor1913 ⇒ Henry Ford desenvolve uma máquina de montagem utilizada na produção deautomóveis1927 ⇒ H. W. Bode analisa amplificadores realimentados1932 ⇒ H. Nyquist desenvolve um método para analisar a estabilidade de sistemas1952 ⇒ Controle numérico desenvolvido pelo MIT1954 ⇒ George Devol desenvolve o primeiro projeto industrial robotizado 1970 ⇒ Teoria de variáveis de estado e controle ótimo é desenvolvida 1980 ⇒ Projeto de sistemas de controle robusto é desenvolvido1990 ⇒ Automação da manufatura é difundida1994 ⇒ Controle automático é largamente utilizado em automóveis. Sistemas robustossão utilizados na manufatura 

Os primeiros computadores foram desenvolvidos nos anos 50, os quais eram muito grandes e de custo elevado. Estes computadores foram utilizados principalmente em tarefas administrativas como folha salarial, contabilidade e operações bancárias. Os microprocessadores foram desenvolvidos nos anos 70, iniciando uma dramática revolução que resultou em computadores menores e mais baratos. Nos anos 70, muitos sistemas de controle foram desenvolvidos utilizando microprocessadores como controladores. Os primeiros sistemas de controle baseados em computadores necessitavam de interfaces especiais para manipular os sinais provenientes dos transdutores e atuadores. Estas interfaces normalmente tinham de ser desenvolvidas especialmente para cada planta industrial. Desde então, diversos fabricantes desenvolveram módulos de interfaces padrões para sinais digitais e analógicos.

Computador para Controle de Processo

Para atender à demanda da indústria, vários fabricantes desenvolveram no início dos anos 70 o Controlador Lógico Programável (CLP). Os primeiros CLPs foram desenvolvidos inicialmente para a substituição dos sistemas de controle baseados em relés. Independentemente do fabricante e do tipo de CLP, a maioria dos CLPs possui três parte principais: CPU, memória e a unidade de Entradas e Saídas (E/S), todas comunicando através de um barramento de comunicação. A CPU coordena todas as tarefas do CLP e executa o programa de controle armazenado na memória. Os estados reais do processo são monitorados e amostrados pela unidade de E/S. Além das instruções lógicas, o CLP atual também possui uma grande capacidade aritmética. Portanto, muitos fabricantes estão adotando o termo Controlador Programável (CP) ao invés de CLP. A programação de CLPs é feita através de um computador externo, o qual é chamado de estação de engenharia. O programa compilado é carregado na CPU e depois armazenado na memória utilizando-se uma porta serial ou uma rede local (LAN). A maioria dos CLPs permitem a monitoração dos estados do processo no modo on-line utilizando-se a estação de engenharia, enquanto o programa está sendo executado.

Controladores Programáveis

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Caption: : Componentes de um controlador programável