Sensores e Atuadores Inteligentes em Sistemas de Supervisão e Controle

Tendência de distribuição das funções de sistemas de supervisão e controle com sensores e atuadores inteligentes.

Funções de sensores na indústria

Tarefas de sensores na produção

1. Aquisição de dados de qualidade
2. Aquisição de dados de estado
3. Identificação
   1. Verificação do material
      • Força/Dilatação/Estrutura
   2. Verificação da geometria
      • Comprimento/Ângulo/Diâmetro/Superfície/Forma
   3. Verificação da função
      • Potência/Rotação/Força/Pressão/Temperatura
4. Controle de sistemas
   • Ângulo/Força/Rotação/Torque/Dilatação/Pressão/Temperatura/Corrente
5. Supervisão de sistemas
   • Ângulo/Força/Rotação/Torque/Dilatação/Pressão/Temperatura/Corrente
6. De peças
   • Forma/Cor/Código/Massa/Dimensão
7. De ferramentas
   • Forma/Cor/Código/Massa/Dimensão

Pré-processamento em sensores inteligentes

• Aquisição de dados utilizando transdutores já disponíveis
• Digitalização e codificação dos dados
• Filtragem digital de sinais
• Compactação de informações e eliminação de redundâncias
• Calibração do sensor
• Supervisão de valores limite
• Correção automática de erros sistemáticos (não linearidade, dependências de temperatura
• Cálculo de grandezas derivadas do valor medido (Valor médio, desvio padrão, FFT)
• Programação de sensor inteligente: uso de EPROM ou através de carregamento de programa via interface de comunicação

Sistema operacional para sensores

Funções básicas

• Controle de hardware: comando das entradas, conversores, temporização
• Administração e processamento de dados: armazenamento local, conversão de formato, acesso às funções de uma biblioteca
• Comunicação com o mundo exterior: interface para rede com protocolo de comunicação padronizado (rede tipo Fieldbus)

Atuadores inteligentes

• Atuadores convertem sinais elétricos de corrente ou tensão em outras grandezas físicas:
  • velocidade
  • força
  • torque
  • pressão
  • vazão
  • rotação/translação
  • temperatura
• Os sinais convertidos são utilizados para afetar o comportamento de um dado sistema, como:
  • aumentar ou diminuir a vazão em uma tubulação (válvulas automáticas ON/OFF e servo-válvulas)
  • aumentar ou diminuir a temperatura em um forno industrial
  • aumentar ou diminuir a pressão em uma caldeira (válvulas)
  • aumentar ou diminuir a velocidade de avanço ou de corte de uma máquina-ferramenta (motores, servo-motores)
  • ligar ou desligar um dispositivo (relés)

Sinais típicos para atuadores

• A maioria dos atuadores podem ser comandados com um dos seguintes sinais elétricos:
  • saídas digitais: TTL, 0-12V, 0-24V (relés)
  • saídas analógicas (com conversor D/A): 0-20mA, 4-20mA, 0 a 5V, +-5V, 0 a 10V, +-10V (servo-válvulas, motores DC)
  • saídas PWM (Pulse Width Modulation): motores AC, motores de passo