Teoria De Controle

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

ESCOLA DE MINAS - EM

COLEGIADO DO CURSO DE ENGENHARIA DE

CONTROLE E AUTOMAÇÃO - CECAU

AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE MALHAS DE CONTROLE

MONOGRAFGIA DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE CONTROLE E

AUTOMAÇÃO

BEN-HUR SALLES RODRIGUES

Ouro Preto, 2010

BEN-HUR SALLES RODRIGUES

AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE MALHAS DE CONTROLE

Monografia apresentada ao Curso de Engenharia de Controle e Automação da Universidade Federal de Ouro Preto como parte dos requisitos para a obtenção do Grau de Engenheiro de Controle e Automação.

Orientador: Ronílson Rocha

Ouro Preto

Escola de Minas – UFOP

Agosto/2010

Catalogação: [e-mail]

R696a Rodrigues, Ben-Hur Salles.

Análise de desempenho de malhas de controle [manuscrito] / Ben-Hur

Salles Rodrigues. – 2010.

74 f. : il., color., tabs.

Orientador: Prof. Dr. Ronilson Rocha.

Monografia (Graduação) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de

Minas. Colegiado de Engenharia de Controle e Automação.

1. Malhas de controle. 2. Controle de processo. I. Universidade Federal de

Ouro Preto. II. Título.

CDU: 67.02

CDU: 669.162.16

EPÍGRAFE

“You can't know it all. No matter how smart you are, no matter how comprehensive your education, no matter how wide ranging your experience, there is simply no way to acquire all the wisdom you need to make your business thrive.” (Donald Trump)

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho, símbolo da caminhada árdua chamada Graduação aos meus pais, a toda a minha família, e a todos que me apoiaram durante essa fase da minha vida.

AGRADECIMENTOS

Agradeço aos professores presentes, não somente durante a graduação, mas também em todas as etapas que foram necessárias para chegar até aqui.

Aos meus irmãos Luciano e Luana por todo conhecimento e apoio, não somente na esfera acadêmica.

Aos profissionais da Escola de Minas pelo crescimento profissional enquanto bolsista e pela amizade incondicional.

A VALE, em especial os integrantes da GAUAS e GAKAS das minas de Alegria e Timbopeba, pelo apoio e ensinamentos, tanto pessoal quanto profissionalmente.

RESUMO

Atualmente a maioria das malhas de controle presentes nas indústrias tem o desempenho muito abaixo do esperado para as mesmas, o que torna necessário uma política de monitoramento de desempenho de tais sistemas. Para realizar este monitoramento online e de forma passiva, um dos softwares mais utilizados é o PlantTriage, que possui vários indicadores de desempenho das malhas de controle e possibilidade de execução de sintonia das mesmas através de diversos métodos descritos neste trabalho. São demonstradas também, algumas das funções do PlantTriage e como estas podem influenciar tanto no diagnóstico de desvios no desempenho das malhas de controle quanto na tomada de ações para a correção destes desvios. Além disso, é apresentado um estudo de caso sobre a sintonia de uma malha de controle de pressão em uma bomba de vácuo, onde pode ser observado a motivação, metodologia e resultados da sintonia.

Palavras-Chave: Malhas de controle; PlantTriage; sintonia; monitoramento de desempenho; controle PID.

ABSTRACT

Nowadays, most of control loops present in industries have a performance lower than expected, wich makes necessary a policy of performance monitor of such systems. In order to make this monitoring online and passive, one of the most used softwares is PlantTriage, that calculates many performance assessment values for each control loop and brings the possibility of tunning this loops through many methods explained in this work. Some functions of PlantTriage and how they can affect both diagnosis of deviations in the performance of the control loops and in actions to correct these deviations are also shown. Furthermore, it’s presented a case study on the tunning of a pressure control loop of a vacuum pump, where can be seen the motivation, methodology and results of tunnning.

Keywords: Control loops; PlantTriage; tunning; performance monitor; PID control.

Lista de Figuras

Figura 2.1 – Sistema de controle em malha aberta...................................................................19

Figura 2.2 – Sistema de controle em malha fechada.................................................................21

Figura 2.3 – Curva de resposta a uma entrada em degrau unitário...........................................23

Figura 3.1 – Estrutura de um bloco PID do software RSLogix5000 da Rockwell....................27

Figura 3.2 – Exemplo de oscilações sustentadas para aplicação do Método ZN......................33 Figura 3.3 – Parâmetros do sistema sugeridos pelo PID Tuner................................................38

Figura 4.1 – Hierarquia do PlantTriage....................................................................................40

Figura 4.2 – Exemplo de Arquitetura Clássica de uma comunicação OPC..............................41

Figura 4.3 – Exemplo de seleção de pesos econômicos das malhas.........................................43

Figura 4.4 – Exemplo de leitura de limites da saída do controlador via OPC..........................46

Figura 4.5 – Diagnóstico de oscilações pelo