CTT Controlador e Indicador de Temp. com Auto

Controlador e Indicador de Temp. com Auto-tune e ModBus CT T
Descrição: O Controlador e Indicador de Temperatura CTT é um
equipamento microcontrolado que possui alto grau de precisão sobre o
ponto selecionado, apresentando resultados rápidos e confiáveis. É dotado
de dois sistemas de controle: ON-OFF e PID, desenvolvidos para automação
de sistemas de aquecimento/resfriamento industrial. No controle PID possui
função de auto-ajuste (Auto-tune) para obter os parâmetros de ajuste da
curva de temperatura de forma mais dinâmica e precisa. A indicação da
temperatura do processo e do ponto desejado é feita através de dois displays
a led com quatro dígitos. A seleção das variáveis é digital, feita via teclado.
Possui, ainda, duas saídas para alarme. Abrange grande variedade de escala
de temperatura e opera com cinco tipos de entrada: J, K, Pt-100, 0 a 20mA e
4 a 20mA. Todos os modelos estão disponíveis em caixas plug-in
PV(48x96mm), norma DIN, para montagens em painéis.
Controle ON-OFF: Enquanto a temperatura do processo estiver em
elevação e for inferior à selecionada na escala (set point) acrescida
do valor da histerese será aplicado 100% de potência na carga (saída
permanentemente ligada). Ultrapassado esse valor (set point)
acrescido do valor da histerese, ficará 0% de potência na carga (saída
permanentemente desenergizada), só voltando a energizar quando
a temperatura se tornar inferior à selecionada na escala subtraída do
valor da histerese.
*Histerese do controle (ON-OFF): Define-se a histerese do controle
como sendo a diferença de temperatura entre a energização e
desenergização da saída do controle (P1). A faixa de valores de ajuste
é de 0 a 100ºC e é feita através do teclado frontal do aparelho.
Controle PID ajustável: No sistema de controle PID, a saída passará
a comutar (variando a potência aplicada na carga de 0 a 100%,
conforme a proporção do erro do controle) dentro de uma faixa do
valor selecionado (set point). Nesta faixa, conhecida como Banda
Proporcional "BP", a diferença entre os intervalos de tempo
acionado e desacionado será proporcional à diferença entre o valor
selecionado e o valor lido do processo (sinal de erro atuante). A ação
diferencial antecipa a inércia térmica do processo, reduzindo a
extrapolação em relação ao valor selecionado (over-shoot). Para
temperaturas abaixo da Banda Proporcional, será aplicado 100% de
potência à carga e, acima desta, 0% de potência aplicada à carga.
O CTT possui dois modos de controle PID: o PID Slow (lento) é
usado quando se quer um controle menos agressivo, com uma
rampa de subida menos inclinada proporcionando menos overshoot
no sistema, por outro lado o PID Fast (rápido) alcança mais rápido o
valor de setpont porém acaba dando um overshoot maior no
sistema.
Controle On-Off
ºC
Histerese ( h)
Set-Point
T amb.
Relé
Saída
On
Off
T
T
Controle PID
ºC
Set-Point
Banda
Proporcional
T amb.
Relé
Saída
On
Off
T
T
*Componentes do Controle PID:
- Banda Proporcional: É o elemento que faz o "ajuste de sensibilidade" e o principal responsável pela estabilização da temperatura, afetando
diretamente no desempenho do controle da temperatura. A faixa de ajuste da Banda Proporcional é dada em percentual dos limites inferior e
superior da escala selecionada (Escala Low e Escala High) e pode variar de 0 a 100%.
- Tempo Integral: É a ação de controle que permite a correção dos erros na estabilização da temperatura, evitando a sobre-elevação da temperatura
inicial "over-shoot”, proporcionando melhor precisão no resultado final do controle. A faixa de ajuste é de 0 a 3600 segundos.
- Tempo de Derivada: É a ação de controle que permite uma resposta mais rápida na estabilização da temperatura, principalmente quando o
sistema apresenta variações mais bruscas de temperatura. A faixa de ajuste é de 0 a 900 segundos.
- Tempo de Ciclo: O controle PID estabelece constantemente potências diferentes na carga. A maneira mais simples foi estabelecer um tempo de
ciclo, o qual simula potência média na carga através de um tempo de ciclo com período ajustável (4, 8, 16, 32, 64, 128 e 256 seg. - tempo do relé
energizado e do relé desenergizado).
71
TEMPERATURA
Modos de Operação
Diagrama Temporal
Aplicação: Utilizados como controladores de temperatura de processos em
máquinas injetoras, hot stamping, fogões industriais, estufas, máquinas de
solda, fornos, etc.
Apresentação do Frontal
1. Display de LED's Vermelho c/ 4 Dígitos - Indicação da temperatura controlada e na
programação mostra os itens de parâmetro;
2. Display de LED's Verde c/ 4 Dígitos - Indicação da temperatura setada e na
Programação mostra o valor do parâmetro. Quando o valor do parâmetro é alterado esse
display pisca indicando que algum valor foi alterado.
3 2 5.5
1
3. Led OUT - Aceso, indica que a saída de controle principal está energizada;
4. Led AL1 - Aceso, indica relé de saída do alarme 1 energizado;
4 6 0.0
2
5. Led AL2 - Aceso, indica relé de saída do alarme 2 energizado;
6. Led AT - Aceso, indica que o aparelho está em modo Auto-tune;
OUT
AL1
AL2
PRG
7. Led PRG - Aceso, indica que está em modo de programação.
AT
3
6
4
7
8. Tecla P - Pressionando por 3 segundos, entra no menu de programação. Um novo
pressionamento promove a saída do menu;
9
9. Tecla S - Pressionando, o valor ajustado será validado e armazenado na memória;
5
P
8
S
10
- Pressionando, altera o status do menu ou promove incremento do valor
10. Tecla
ajustado;
11
CT T
11. Tecla - Pressionando, altera o status do menu de programação ou promove um
decremento do valor ajustado;
Procedimento de Ajuste do Aparelho
Ajuste Manual do controle PID
O aparelho originalmente vem com ajuste padrão de fábrica. Caso não obtenha bom resultado quanto à precisão e estabilização da temperatura,
deve-se alterar manualmente os parâmetros. Para sintonizar o controlador com o processo, deve-se utilizar os conhecimentos prévios do
processo ou aplicar o procedimento conhecido como "algoritmo de Ziegler Nichols".
Procedimento do método da malha fechada (Ziegler Nichols): O método induz oscilações de temperatura no processo e estas deverão ser
registradas através de um registrador gráfico ou anotados seus pontos de temperatura em função do tempo e deve-se evitar quaisquer distúrbios
do processo.
1. Realizar todas as conexões necessárias ao aparelho e levantar o gráfico (Temperatura x Tempo) manualmente, anotando os pontos das
variações da temperatura do processo ou utilizar um registrador gráfico;
2. Setar os parâmetros básicos como: tipo de controle (PID), tipo de sensor, limite inferior e superior da escala, lógica reversa para aquecimento;
3. Setar a Banda Proporcional no valor máximo, ou seja, 100%;
4. Setar o Tempo de Integral em zero segundos;
5. Setar a Temperatura a ser controlada;
6. Iniciar o processo de aquecimento e aguardar a estabilização;
7. Fazer com que a temperatura do processo oscile continuamente, diminuindo a Banda Proporcional; alterar ligeiramente o valor da
temperatura a ser controlada para permitir estímulos das oscilações; aguardar as manifestações dos estímulos e acompanhar as oscilações pelo
registrador gráfico ou pela tabela gerada para confecção do gráfico. Se as oscilações surgirem para baixo, aumentar a Banda Proporcional, caso
contrário, diminuir até que as oscilações fiquem estáveis;
8. Após estabilização das oscilações, verificar e anotar o valor máximo e mínimo da amplitude do ciclo. Este valor entre máximo e mínimo
chamaremos de "DT" (ºC) e o período desta oscilação, chamaremos de "tc" (segundos);
9. Utilizar estas anotações de "DT" e "tc" na tabela abaixo para determinar os valores de Banda Proporcional (ºC), Tempo de Integral (seg.) e
Tempo. Derivativo (seg.)
Resposta
Parâmetro
Banda Proporcional (ºC)
Tempo Integral (seg.)
Tempo Derivativo (seg.)
ºC
Lenta
Média
Rápida
6x T
3x T
0,25 x tc
4x T
2x T
0,25 x tc
2x T
1x T
0,20 x tc
T
tc
T
Ajuste automático do controle PID (Auto-tune)
A função de ajuste automático mede automaticamente as características térmicas e respostas do sistema de controle para executar o controle da
maneira mais eficiente e estável possível. Existem dois modos de funcionamento do ajuste automático. O primeiro eleva a temperatura até seu
SetPoint e estuda as características após dois ciclos. O segundo faz o mesmo só que em 70% do Set Point e deve ser usado quando não se pode
ultrapassar o SetPoint durante o auto ajuste. O led PRG ficará piscando enquanto estiver no modo automático, desligando em seguida.
Controle PID - Auto-tune a 100% (AT1)
ºC
Controle PID - Auto-tune a 70% (AT2)
ºC
Set-Point
Set-Point
70% Set-Point
T amb.
T amb.
T
Auto-tune
72
T
Auto-tune
Navegação no Menu de Setup - Controlador de Temperatura
Tecla de
Programação
S
S
1. Pressionar da tecla de programação
o led PRG permanecerá aceso
S
por 3 segundos. Enquanto estiver no menu,
2. Tipo de controle (On-Off / PID Slow / PID Fast ). Em PID Slow o controle é menos agressivo
proporcionando menor overshoot no sistema, enquanto o PID Fast é o oposto porém mais rápido.
S
3. Histerese do controlador (0 a 100ºC). Obs: Apenas no modo On-Off.
S
4. Banda proporcional BP (0 a 100% relativo ao limite inferior e superior)
S
5. Tempo integral Ti (0 a 3600 seg.)
S
6. Tempo derivativo Td (0 a 900 seg.)
S
7. Tempo de Ciclo (período de controle da potência aplicada à carga)
S
8. Modo de funcionamento da saída de processo principal. Modos são "direto" ou "reverso".
S
9. Tipo de entrada ( J, K, Pt-100, 0 a 20mA ou 4 a 20mA)
S
10. Ajuste de offset do sensor (valor, em ºC, somado ou subtraído da leitura do sensor)
S
S
11. Ponto decimal ("0.0" indica o controle com uso de ponto decimal. Para uso sem casa decimal,
deve-se escolher o valor "0")
12. Limite inferior da escala (escala low)
S
13. Limite superior da escala (escala high)
S
14. Set-point de alarme 1
S
15. Histerese de alarme 1(0 a 100ºC)
S
Apenas para Modelos
com 2 Alarmes
16. Modo de funcionamento do relé de alarme 1
S
17. Set-point de alarme 2
S
18. Histerese de alarme 2 (0 a 100ºC)
S
19. Modo de funcionamento do relé de alarme 2
S
S
S
20. Tempo do filtro de entrada (determina o intervalo, em segundos, de amostragem para
diminuir distúrbios na leitura do sensor)
21. Auto-tune (AT1 - 100%; AT2 - 70%; Off - Desligado).
Obs: Apenas para controle PID.
22. Password (senha de proteção para modificação dos parâmetros do controlador, varia de 1 a 999.
Para desabilitar o recurso, deve-se colocar o valor 0 (zero).
Obs.1: O usuário pode sair do menu a partir de qualquer passo, bastando pressionar a tecla
e as configurações serão salvas automaticamente.
Se a intensão é sair sem salvar as alterações feitas, deve-se esperar 15 segundos sem apertar nenhuma tecla;
Comunicação Serial (opcional)
Este aparelho possui configuração opcional para comunicação serial com protocolo de comunicação MODBUS nas configurações RS-485. As
informações referente a este protocolo está na ficha técnica Comunicação Serial Linha Temperatura( MODBUS) que acompanha o produto caso o
modelo adquirido possua esta funcionalidade.
Dados Técnicos
Tensão Nominal: (Us)
110, 220 Vca ; (-15%, +10%) conf. IEC 255-3 e ANSI C37.90a
Freqüência:
50/60Hz (±5%)
Consumo Máximo:
5VA
Precisão de Controle:
±2% F.E. (a 25ºC)
Sensor de Entrada:
J : 0 a 850ºC
K : 0 a 1200ºC
Pt-100(3 Fios) : -100 a 600ºC
73
TEMPERATURA
Atenção: As configurações e a senha de fábrica podem ser restauradas. Deve-se pressionar as teclas
e S simultaneamente por 15 segundos.
Aparecerá
no display, solicitando a senha mestre "33". Após este procedimento todos os valores de configuração serão resetados e a senha
de proteção será nula.
Dados Técnicos (cont.)
Comunicação Serial:
RS-485, protocolo MODBUS
Entradas:
J, K, Pt-100, 0 a 20mA(1) e 4 a 20mA(1)
Saídas:
OUT (Relé 1SPDT) / AL1 (Relé 1NA) / AL2 (Opcional: Relé 1NA)
OUT (4 a 20mA)(2) / AL1 (Relé 1NA) / AL2 (Opcional: Relé 1NA)
OUT (0 a 12/24Vcc)(3) / AL1 (Relé 1NA) / AL2 (Opcional: Relé 1NA)
Corrente Máxima nos Contatos:
Vca = 5A - 250Vca (coso = 1), carga indutiva (Ver gráfico Relé de Saída)
Vcc = Ver gráfico Relé de Saída
Vida Útil dos Contatos:
Mecânica : 10E7 (10.000.000) operações na condição sem carga,
Elétrica : 10E5 (100.000) operações na condição com carga resistiva.
Temperatura de Oper. e Armaz.:
0 a + 50ºC
Umidade Relativa:
45 a 85% (sem condensação)
Material da Caixa:
ABS auto-extinguível
Resistência de Isolação:
> 50M
Tensão de Isolação:
1.500Vrms / 1minuto
Grau de Proteção:
Invólucro = IP-51; Terminais = IP-10, conforme IEC-144 e DIN 40.050
/ 500Vcc
(1)
Impedância de Entrada 0 a 20mA e 4 a 20mA: 220 .
Impedância resistiva da carga nos contatos de saída de 4 a 20mA: 50 <R<500 .
(3)
Corrente máxima: 20mA.
(2)
Gráficos Relé de Saída
10
7
10
8
7
6
5
4
3
4
2
Imáx. de comutação (A)
2
6
Fator de redução
N° de operações
10
8
6
4
2
5
10
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0,8
0,6
0,4
0,3
1 1,2KVA
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0,7
0,5
0,4
0,3
0,1
20
1
Vida Útil dos Contatos em “Vca”
100
200
Tensão de comutação (Vcc)
Coso
Potência chaveada
L/R=0
L / R = 30ms
0,2
Fator de Red. da Imáx para Cargas Indutivas
Utilização em “Vcc”
Esquema de Ligação
CTT 1SPDT + 2NA (AL1 e AL2)
NF
A1
mA
+
-
J/K
-
+
-
Pt100
+
8
9
17
1
NA
6
7
NA
4
NA
A1
10
mA
+
-
AL1
16
15
CTT (4 a 20mA) + 2NA (AL1 e AL2)
J/K
AL2
-
+
-
2
A2
5
C
3
Pt100
11
C
+
C
8
9
17
5
1
16
15
NA
4
CTT (0 a 12/24Vcc) + 2NA (AL1 e AL2)
NA
10
A1
mA
+
-
mA
AL1
J/K
AL2
-
+
-
2
A2
Funcion.
Modelos
-
6
+
3
11
C
Pt100
+
8
9
17
5
4
Vcc
15
C
Tipo de Saídas
2
A2
7
+12V
6
Caixas
ON-OFF/ PID (c/ Auto-tune)
1SPDT+1NA(AL1)
PV
CTT-02
ON-OFF/ PID (c/ Auto-tune)
(4 a 20mA) + 1NA (AL1)
PV
CTT-03
ON-OFF/ PID (c/ Auto-tune)
(0 a 12/24Vcc) + 1NA (AL1)
PV
CTT-11
ON-OFF/ PID (c/ Auto-tune)
1SPDT + 1NA(AL1) + 1NA (AL2)
PV
CTT-12
ON-OFF/ PID (c/ Auto-tune)
PV
CTT-13
ON-OFF/ PID (c/ Auto-tune)
(4 a 20mA) + 1NA(AL1) + 1NA (AL2)
(0 a 12/24Vcc) + 1NA(AL1) + 1NA (AL2)
CTT-21
ON-OFF/ PID (c/ Auto-tune)
1SPDT + 1NA(AL1) + 1NA (AL2) + Serial
PV
CTT-22
ON-OFF/ PID (c/ Auto-tune)
(4 a 20mA) + 1NA(AL1) + 1NA (AL2) + Serial
PV
CTT-23
ON-OFF/ PID (c/ Auto-tune)
(0 a 12/24Vcc) + 1NA(AL1) + 1NA (AL2) + Serial
PV
01
Caixa
PV
Alimentação 220
Tipo Alim. Vca
11
C
CTT-01
CTT - Modelo
AL2
3
+24V
PV
NA
10
AL1
16
Exemplo do Código de Especificação do Produto (CTT)
74
NA
-
1
C