Engenharia de controle e automação
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Engenharia de controle e automação PB ou Engenharia de controlo e automaçãoPE, é a área dentro da engenharia voltada ao controle de processos industriais utilizando-se para isso de elementos sensores, elementos atuadores, sistemas de controle, Sistemas de Supervisão e Aquisição de Dados e outros métodos que utilizem os recursos da eletrônica, da mecânica e da informática.
A engenharia de controle se baseia na modelagem matemática de sistemas de diversas naturezas, analisando o seu comportamento dinâmico, e usando a teoria de controle para calcular os parâmetros de um controlador que faça o sistema evoluir da forma desejada.
A Engenharia de Controle e Automação se concentra, acima de tudo, na automação, que nada mais é do que fazer um processo manual se tornar um processo semi-automático ou totalmente automático. A automação se dá por completa quando toda uma linha de produção funciona do começo ao fim sem a intervenção humana, agindo apenas pelo controle das próprias máquinas e controladores.
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[editar] Aplicações
A engenharia de controle eletrico e eletronico tem na indústria química, petroquímica, alimentícia, têxtil, papeleira e empresas de saneamento as suas aplicações mais freqüentes, uma vez que nos processos químicos que decorrem ao longo do percurso produtivo numa planta industrial, é necessário controlar o comportamento das variáveis que interferem na qualidade dos produtos de acordo com padrões pré-estabelecidos.
Todos os ramos da manufatura também podem se beneficiar das técnicas de controle. Entre as aplicações neste ramo da indústria está a robótica industrial, usinagem de peças, controle de motores, entre outras.
Este ramo da engenharia está intimamente relacionado com a engenharia elétrica, uma vez que os circuitos eletrônicos podem ser facilmente descritos utilizando métodos da teoria de controle.
Várias outras áreas da engenharia estão também relacionadas com a engenharia de controle, pois suas técnicas e métodos podem ser aplicados em qualquer sistema.
[editar] Elementos sensores
São os elementos responsáveis pela leitura do estado em que o processo se encontra. Os sensores (ou transdutores) medem grandezas mecânicas como de posição, de velocidade e aceleração; grandezas físicas como de temperatura, de fluxo, de nível e de pressão; grandezas químicas como de concentração, entre outras. Eles enviam para o controlador a atual situação do processo para que este possa tomar as medidas necessárias.
A obtenção de algumas dessas variáveis pode ser impossibilitada por razões operacionais ou ecônomicas. Para contornar essa limitação as grandezas de interesse podem ser estimadas através da medição de outras. Isso pode ser feito utilizando-se um estimador de estados ou através de inferência.
[editar] Elementos atuadores
São os elementos ativos que atuam sobre uma grandeza física do processo, atendendo a comandos que podem ser manuais ou automáticos. São exemplos de atuadores: cilindros pneumáticos (pneumática), cilindros hidráulicos (Hidráulica), motores,válvulas e aquecedores elétricos.
[editar] Sistemas de Controle
São aqueles que unem o resultado da leitura dos elementos sensores com a ação dos elementos atuadores. Eles recebem as informações lidas dos sensores para saber o atual estado do processo, executa cálculos e lógicas pré-definidas (também chamadas de lei de controle) e envia o resultado para os atuadores, de modo que a situação atual do processo seja modificada para que se atinja um ponto de operação próximo do desejado.
Para projetar um controlador são utilizadas diversas ferramentas computacionais, técnicas e teorias de controle. As ferramentas computacionais permitem que o processo seja simulado em um computador para que os parâmetros do controlador possam ser projetados sem a necessidade de utilizar o processo real. Uma vez projetado o controlador o mesmo é implementado e validado no processo real.
Para implementar sistemas de controle, são utilizados dispositivos como microcontroladores, CLP's e microprocessadores, entre outros. Estes dispositivos possuem em comum entradas e saídas (Portas de I/O), que servem para realizar a comunicação com os dispositivos periféricos (sensores e atuadores).
Estas portas de I/O também podem ser destinadas a realizar a comunicação com outros sistemas, a fim de fornecer dados de leitura dos sensores ou até receber instruções externas para os atuadores.
[editar] Técnicas de controle
As técnicas de controle podem ser classificadas em 2 grandes grupos. O primeiro grupo é o de Controle clássico e utilizada os seguintes controladores:
- Controle On/Off
- Controle auto-operado
- Controle proporcional
- Controle proporcional derivativo
- Controle proporcional integral
- Controle proporcional integral derivativo
- Avanço de fase
- Atraso de fase
- Avanço e atraso de fase
O segundo grupo é composto pelo Controle moderno, o qual engloba os seguintes ramos:
- Controle multivariável
- Controle adaptativo
- Controle ótimo
- Controle não linear
- Controle preditivo
- Controle robusto
- Controle inteligente
