Objetos de simulação
Os blocos funcionais de controle (PID), processo e cálculo são os objetos responsáveis pelos resultados da simulação. Podem ser instanciados até 10 controladores, 24 processos e 24 blocos de cálculo. Além disso estão disponíveis 10 objetos registradores para geração de gráficos de tendência e arquivamento de dados.
Mais detalhes sobre os blocos abaixo:
A saída de cada bloco é armazenada em endereços de memória, conforme especificado na tabela abaixo.
Inclusão de elementos de simulação
Acesse menu “Configuração”. Nas abas correspondentes, marcar os objetos a serem instanciados para simulação. O botão para acesso a faceplate de cada irá aparecer no canto superior esquerdo da tela principal.
Bloco de Processo
Usado para simular Sistemas SISO (uma entrada-uma saída) lineares ou não lineares. O valor de entrada é lido da variável com endereço indicado no campo “Entrada”. A saída é armazenada na variável com endereço fixo indicado em frente ao texto “Saída”.
A dinâmica linear do sistema é representada por funções de transferência padrão, que podem ser do tipo:
Além do tempo morto, outras não-linearidades podem ser acrescentadas opcionalmente:
- agarramento (ver nota de aula 6);
- histerese (ver nota de aula 6);
- rate, limitador de taxa (ver nota de aula 6);
- LAG: constante de tempo acrescentada ao atuador (resposta de primeira ordem);
- ganho estático não-linear. Aplica-se a saída do Sistema uma das curvas abaixo:
A saída do bloco de processo é limitada a faixa de 0 a 100%. Este limite pode ser eliminado habilitando a opção “Desativar Saturador”
Controlador PID
Executa o cálculo da ação de controle a partir da diferença entre o valor do setpoint e o da variável controlada (erro).
O controlador possui duas chaves para definir seus modos de operação: “L/R” (local e remoto) e “A/M” (automático e manual). A chave L/R define a origem do Setpoint. Em LOCAL seu valor é informado pelo usuário no campo SP da janela. Em REMOTO o valor do setpoint é copiado de uma variável externa cujo endereço é escolhido na lista SPR (no exemplo acima o setpoint é remoto e copiado da variável M15. Caso a chave seja mudada para LOCAL então o valor deste setpoint passa a ser 400,0 graus). A chave A/M define a origem do valor da saída do controlador (CO). Em MANUAL o valor é informado pelo usuário no campo CO. Enquanto que em AUTOMÁTICO o valor da CO é gerado automaticamente pelo algoritmo do controlador. No TDPS, o algoritmo do controlador é do tipo PID (Proporcional-Integral-Derivativo). A intensidade das ações corretivas são ajustadas pelos parâmetros Kc, Ti e Td. As demais configurações são descritas abaixo:
- Escala: Internamente todas as variáveis do TDPS são normalizadas de 0 a 100. Este campo possibilita a inclusão de escala de engenharia apenas para exibição;
- Fator SP(a): Pode assumir valores de 0 a 1 para o grau de pertinência do setpoint no cálculo do erro usado na ação proporcional (Erro = SP*a – PV). Se a=0 então o controlador ignora o SP, se a=1 o erro é calculado da forma tradicional;
- Banda Morta: Se o módulo do erro for menor que o valor indicado (em %) então o controlador ficará com sua saída congelada, até que o erro volte a ficar maior que a banda morta;
- Bias: Valor constante somado a saída do controlador;
- Tipo processo: Selecionar resposta direta quando o processo responde na mesma direção da ação de controle e reverso quando ocorre o oposto;
- Estrutura: no algoritmo ISA o ganho Kc fica em evidência na equação, multiplica todas as ações. Já no algoritmo Paralelo ele influencia apenas o termo da ação proporcional;
- Derivada sobre a PV: nesta opção o cálculo da ação derivativa é aplicado ao sinal da PV, apenas. Soluciona o problema do cálculo da derivada durante mudança abrupta no SP e consequentemente no Erro (outra opção).;
- CO min e max: limitadores para a saída do controlador;
- PV: endereço de memória da variável controlada;
- End. para realimentação de MV: endereço da saída do controlador escravo (aplica-se ao controlador mestre em estrutura mestre-escravo) e trata o efeito windup;
- FF: endereço para compensador feedforward. O valor deste campo é avaliado e somado a saída do controlador.
“Algoritmo PID” Clique aqui para ver o código do algoritmo
Bloco de Cálculo
Calcula o resultado de uma equação definida pelo usuário. O resultador é armazenado na variável indicada em frente ao campo Tag.
- Tag: Identificação do objeto”
- Desc.: Descrição do objeto”
- Função: termos da equação.”
Símbolos permitidos:
+ adição
– subtração
* multiplicação
/ divisão
^ exponenciação
( abre parêntese
) fecha parêntese
E+ E- para notação científica (ex.: 3.000E+0003 = 3000)
> Retorna o maior entre os argumentos informados antes e depois do operador
< Retorna o menor entre os argumentos informados antes e depois do operador
>> Retorna “1” se o argumento anterior for maior que o argumento após o operador e “0” caso contrário
<< Retorna “1” se o argumento anterior for menor que o argumento após o operador e “0” caso contrário
M?? letra M seguida de dois dígitos para referencial variáveis internas sinais de “maior” e “menor” transformam o bloco em um comparador. O bloco interpreta o valor antes e após o símbolo e envia para a saída o maior (ou menor) entre os valores. Exemplo: “125>35” dará como resultado “125” que é o maior entre os valores.
A ordem de execução será, a partir do interior dos parênteses, a exponenciação, a divisão, a multiplicação, soma e a subtração. Exemplos válidos:
Registradores
O registrador está disponível para monitorar tendência de até três variáveis (geralmente os sinais da PV, SP e MV de uma malha de controle). Também possui opção de gravar os dados em arquivo CSV. Este bloco é útil para modelagem matemática, tanto para exibir a curva de resposta como para exportar dados para uma ferramenta externa de processamento de sinais.
Existe também um registrador do tipo XY, que é usado para gerar gráficos de espalhamento. No exemplo abaixo, é exibida a curva característica de um atuador.
