UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS...

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

CAMPUS CURITIBA

CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

ANNA CAROLLINNE RESNAUER

ELABORAÇÃO DE MATERIAL DIDÁTICO PARA GERENCIAMENTO

DE INSTRUMENTOS MICROPROCESSADOS ATRAVÉS DO

SOFTWARE AMS DEVICE MANAGER

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

CURITIBA

2016

ANNA CAROLLINNE RESNAUER

ELABORAÇÃO DE MATERIAL DIDÁTICO PARA GERENCIAMENTO

DE INSTRUMENTOS MICROPROCESSADOS ATRAVÉS DO


Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação, apresentado ao Curso de Engenharia de Controle e Automação, do Departamento Acadêmico de Eletrotécnica, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro. Orientador: Professor Me. Daniel Balieiro Silva Coorientador: Esp. Luiz Santos Resende

CURITIBA

2016

A folha de aprovação assinada encontra-se na Coordenação do Curso de Engenharia de Controle e Automação

Anna Carollinne Resnauer

Elaboração de material didático para gerenciamento de instrumentos microprocessador através do software AMS Device Manager

Este Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação foi julgado e aprovado como requisito parcial para a obtenção do Título de Engenheiro de Controle e Automação, do curso de Engenharia de Controle e Automação do Departamento Acadêmico de Eletrotécnica (DAELT) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR).

Curitiba, 29 de novembro de 2016.

____________________________________ Prof. Paulo Sérgio Walenia, Esp.

Coordenador de Curso Engenharia de Controle e Automação

____________________________________ Prof. Marcelo de Oliveira Rosa, Doutor

Responsável pelos Trabalhos de Conclusão de Curso de Engenharia de Controle e Automação do DAELT

ORIENTAÇÃO BANCA EXAMINADORA ______________________________________ Daniel Balieiro Silva, Me. Universidade Tecnológica Federal do Paraná Orientador ______________________________________ Luiz Santos Resende, Esp. Universidade Tecnológica Federal do Paraná Coorientador

_____________________________________ Jorge Assade Leludak, Dr. Universidade Tecnológica Federal do Paraná _____________________________________ José da Silva Maia, Me. Universidade Tecnológica Federal do Paraná _____________________________________ Vilmair Ermenio Wirmond, Me. Universidade Tecnológica Federal do Paraná

AGRADECIMENTOS

Acredito firmemente que Deus é o dono de toda ciência e sabedoria. Por isto

agradeço pela graça e por essa oportunidade de aprendizado de vida e conhecimento. Sem Ele

nada disto seria possível.

Agraço aos meus pais Wladimir e Valéria, aos meus avós Lena e José, ao meu irmão

Tico e ao meu noivo Maikon por todo amor, carinho e suporte. Estiveram sempre ao meu

lado, mesmo quando foi preciso ficar distante.

Agradeço aos meu orientadores Professor Daniel Balieiro pela confiança de me

entregar um projeto que pode influenciar na formação de tantas pessoas. E especialmente ao

meu coorientador Resende, quem me recebeu e ensinou tudo que podia dentro da área

industrial.

Agradecimentos aos meus amigos de curso e de vida, que de forma direta ou não

fizeram parte desta etapa da minha vida. Especialmente as minhas amigas Fernanda e Danielli

que vivenciaram também todas as dificuldades e que sempre deram opiniões sempre muito

pertinentes.

RESUMO

RESNAUER, Anna Carollinne. Elaboração de material didático para gerenciamento de

instrumentos microprocessados através do software AMS DEVICE MANAGER. 2016.

Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia de Controle e Automação) – Departamento

Acadêmico de Eletrotécnica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2016.

Este trabalho destinou-se a elaboração de material didático sobre gerenciamento de

instrumentos microprocessados através do software AMS Device Manager, utilizando o

protocolo de comunicação HART. Para isso foram analisados conceitos sobre redes

industriais, transmissores de temperatura e vazão, válvulas de controle e o controlador

DVC6200, além de estudar e experimentar as funções e recursos presentes no software da

Emerson. O material gerado inclui roteiros e apostila, e virão a adicionar conhecimento às

práticas realizadas no laboratório de instrumentação industrial da Universidade Tecnológica

Federal do Paraná (UTFPR).

Palavras-chave: Instrumentação industrial. Gerenciamento de Ativos. Diagnósticos. Software

AMS Device Manager. HART.

ABSTRACT

RESNAUER, Anna Carollinne. Elaboration of didatic materials for instruments asset

management by software AMS DEVICE MANAGER. 2016. Trabalho de Conclusão de

Curso (Engenharia de Controle e Automação) – Departamento Acadêmico de Eletrotécnica,

Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2016.

This project aims to prepare a didactic material about asset management instruments

through the software AMS Device Manager using the HART protocol. Basic concepts of

industrial network, temperature and pressure instruments, control valves were analyzed,

besides to study and experiment the software's functions and features. The didactic material

produced consists of laboratory scripts and handout to enhance the laboratory activities at

Federal Technological University of Paraná (UTFPR).

Keywords: Industrial Instrumentation. Asset Management. Diagnostic. Software AMS

Device Manager. HART.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Válvula de Controle com Controlador DVC 6200 ..................................... 13

Figura 2: AMS Device Manager ................................................................................ 14

Figura 3: Instrumentos Microprocessados. ................................................................ 20

Figura 4: Cenário das Redes Industriais. .................................................................... 22

Figura 5: Loop de corrente acrescido o HART. ......................................................... 24

Figura 6: Comunicação Mestre-Escravo de troca de dados no HART ...................... 24

Figura 7: Dois equipamentos Mestres. ....................................................................... 25

Figura 8: Interface USB Comunicação HART........................................................... 26

Figura 9: Conexão Interface de Comunicação ........................................................... 26

Figura 10: Acesso ao software ................................................................................... 28

Figura 11: Device Diagnostics. .................................................................................. 28

Figura 12: Plant Database. ........................................................................................ 29

Figura 13: Calibration Management. ......................................................................... 30

Figura 14: Audit Trail. ................................................................................................ 31

Figura 15: Trasmissor de Temperatura, modelo 3144P. ............................................ 33

Figura 16: Configure Setup Temperatura. .................................................................. 34

Figura 17: Ligação Transmissor de Temperatura....................................................... 35

Figura 18: Transmissor de Pressão, modelo 3051. ..................................................... 38

Figura 19: 4-20 mA HART raiz quadrada.................................................................. 39

Figura 20: Interface AMS padrão. .............................................................................. 41

Figura 21: SNAP-ON ValveLink. ............................................................................... 43

Figura 22: Diagnóstico ValveLink. ............................................................................. 43

Figura 23: Network Configuration ............................................................................. 45

Figura 24: HART Modem. ......................................................................................... 46

Figura 25: Connection. ............................................................................................... 46

Figura 26: Caixa de Terminais Transmissores Conexão HART ................................ 47

Figura 27: Bancada de Comunicação ......................................................................... 48

Figura 28: Conectar ao AMS...................................................................................... 49

Figura 29: Configure Setup Temperatura. ................................................................. 49

Figura 30: Analog output trim. ................................................................................... 50

Figura 31: Local Display Pressão ............................................................................... 55

Figura 32: Alarm/Sat levels ........................................................................................ 56

Figura 33: Range. ....................................................................................................... 57

Figura 34: Sensor Trim. .............................................................................................. 58

Figura 35: Lower Sensor Trim. .................................................................................. 59

Figura 36: Upper Sensor Trim. .................................................................................. 59

Figura 37: Selecionando Loop Test. ........................................................................... 62

Figura 38: Passos para realização do Loop Test. ........................................................ 63

Figura 39: Placa da válvula de controle. .................................................................... 65

Figura 40: Acesso Auto Travel. .................................................................................. 66

Figura 41: Calibração Auto Travel ............................................................................. 66

Figura 42: Etapas do Partial Stroke Cal. ................................................................... 67

Figura 43: Tela de diagnósticos.................................................................................. 68

Figura 44: Configuração Total Scan. ......................................................................... 68

Figura 45: Configuração Partial Stroke. .................................................................... 70

Figura 46: Configuração Stroking Time. .................................................................... 71

Figura 47: Configuração Performance Step Test. ...................................................... 71

Figura 48: Configuração Performance Step Test. ...................................................... 72

Figura 49: Acesso ao Stroke Valve. ............................................................................ 72

Figura 50: Ajuste para 25% e 75% de abertura. ......................................................... 73

Figura 51: Curva de assinatura da válvula. ................................................................ 74

Figura 52: Gráfico do percurso por tempo. ................................................................ 75

Figura 53: Gráfico da pressão por tempo. .................................................................. 75

Figura 54: Gráfico do percurso por tempo: detalhe do atraso de resposta. ................ 76

Figura 55: Gráfico da pressão por percurso. .............................................................. 77

Figura 56: Gráfico do percurso por tempo. ................................................................ 77

Figura 57: Gráfico da pressão por tempo. .................................................................. 78

Figura 58: Gráfico da resposta ao degrau de percurso por tempo. ............................. 78

Figura 59: Gráfico de diagnóstico de performance aos degraus a partir de 50% de

percurso pelo tempo. .................................................................................................. 79

Figura 60: Gráfico de diagnóstico de performance aos degraus de 12.5% de percurso

pelo tempo. ................................................................................................................. 79

LISTA DE SIGLAS

AMS Asset Management System (Sistema de Gestão de Ativos)

DTM Device Type Manager

DVC Digital Valve Controllers (Controlador Digital de Válvula)

FDT Field Device Technology

HART Highway Addressable Remote Transducer (Via de Dados Endereçável por

Transdutor Remoto).

ISA International Society of. Automation

SDCD Sistema Digital de Controle Distribuído

SIS Safety Instrumented System (Sistema de Segurança Instrumentada)

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 11

1.1 DELIMITAÇÃO DO TEMA ...................................................................................................... 15

1.2 PROBLEMAS E PREMISSAS .................................................................................................. 15

1.3 OBJETIVOS ............................................................................................................................... 16

1.4 JUSTIFICATIVA ....................................................................................................................... 16

1.5 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ................................................................................ 17

1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO ............................................................................................... 17

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................................ 19

2.1 GERENCIAMENTO DE ATIVOS ............................................................................................ 19

2.2 REDES INDUSTRIAIS .............................................................................................................. 21

2.3 O PROTOCOLO DIGITAL HART ............................................................................................ 23

2.4 AMS DEVICE MANAGER ....................................................................................................... 27

3 ENSAIO TRANSMISSOR DE TEMPERATURA COM AMS DEVICE MANAGER ...... 45

3.1 NETWORK CONFIGURATION ................................................................................................. 45

3.2 EQUIPAMENTOS ..................................................................................................................... 47

3.3 MONTAGEM ............................................................................................................................. 48

3.4 CONFIGURAÇÃO ..................................................................................................................... 49

3.5 CALIBRAÇÃO........................................................................................................................... 50

3.6 DIAGNÓSTICOS ....................................................................................................................... 53

4 ENSAIO TRANSMISSOR DE PRESSÃO COM AMS DEVICE MANAGER ................... 55

4.1 CONFIGURAÇÃO ..................................................................................................................... 55

4.2 CALIBRAÇÃO........................................................................................................................... 59

4.3 DIAGNÓSTICOS ....................................................................................................................... 62

5 ENSAIO DO CONTROLADOR DVC 6200 COM AMS DEVICE MANAGER ................ 65

5.1 MONTAGEM ............................................................................................................................. 65

5.2 CALIBRAÇÃO........................................................................................................................... 65

5.3 DIAGNÓSTICOS ....................................................................................................................... 67

5.4 RESULTADOS........................................................................................................................... 74

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................................... 81

REFERÊNCIAS ................................................................................................................................ 83

APÊNDICE - Apostila e Roteiros de Atividades Práticas ............................................................. 86

11

1 INTRODUÇÃO

A crescente necessidade de melhorar a produtividade, a qualidade de produtos e a

satisfação dos clientes têm popularizado vários métodos e técnicas que visam melhorar a

confiabilidade e a robustez de produtos e processos (inclusive a automação), ou seja,

aumentar a probabilidade de um dispositivo desempenhar sua função de forma contínua.

(LIMA, R...., 2010).

Nos anos 40, a instrumentação de processo operava com sinais de pressão de 3–15

psi para monitorar os dispositivos de controle no chão-de-fábrica. Já nos anos 60, os sinais

analógicos de 4-20 mA foram introduzidos na indústria para medição e monitoração de

dispositivos. Com o desenvolvimento de processadores nos anos 70, surgiu a ideia de utilizar

computadores para monitoração de processos e fazer o controle de um ponto central. Com a

utilização de computadores, várias etapas do controle puderam ser feitas de diferentes formas,

de modo a se adaptarem mais precisamente às necessidades de cada processo. Nos anos 80,

iniciou-se o desenvolvimento dos primeiros sensores inteligentes, bem como os controles

digitais associados a esses sensores. Tendo-se os instrumentos digitais, era necessário algo

que pudesse interligá-los. Então, nasceu a ideia de uma rede que conectasse todos os

dispositivos de campo e disponibilizasse todos os sinais do processo num mesmo meio físico.

A partir daí, a necessidade de uma rede fieldbus era clara, assim como um padrão que pudesse

deixá-lo compatível com o controle de instrumentos inteligentes. (LUGLI, A...., 2012).

O desenvolvimento do protocolo HART nos anos 80 possibilitou que além de buscar

as informações de medição dos instrumentos de campo, outras variáveis destes também

pudessem fazer parte da base de dados utilizada para a tomada de decisão nas plantas

industriais. Porém, foi com a difusão das redes de campo, que o gerenciamento de ativos

passou a um novo patamar tecnológico de qualidade com a possibilidade de integração dos

vários instrumentos gerenciados através destas redes. Desta forma, as informações disponíveis

nos instrumentos podem ser acessadas através das estações remotas onde os mesmos estão

instalados. (LIMA, R...., 2010).

Com o passar dos anos, a quantidade de informações de diagnóstico e de

configuração aumentaram consideravelmente, havendo a necessidade da criação de sistemas

inteligentes para realizar o gerenciamento e controle desse tipo de informação em um

12

barramento industrial. O sucesso e a segurança das informações de configuração dos

instrumentos de campo permitem aumentar o retorno financeiro sobre os investimentos nas

tecnologias aplicadas e garantir um bom resultado pretendido pelos usuários de automação

industrial. (LUGLI, A...., 2012).

Os protocolos industriais surgiram com a finalidade de aperfeiçoar o controle dos

instrumentos de campo, aumentar a capacidade de tráfego de informações e prover mensagens

de diagnósticos e de configuração remotamente entre os elementos. Com o passar dos anos, a

quantidade de informações de diagnóstico e de configuração aumentaram consideravelmente,

havendo a necessidade da criação de sistemas inteligentes para realizar o gerenciamento e

controle desse tipo de informação em um barramento industrial.

Nos últimos anos temos acompanhado que os mercados de instrumentação e

automação vêm demandando transmissores de pressão e temperatura, conversores,

configuradores, atuadores, etc. com alto desempenho, confiabilidade, disponibilidade,

recursividade, com a intenção de minimizar consumos, reduzir a variabilidade dos processos,

proporcionar a redução de custos operacionais e de manutenção, assim como garantir a

otimização e melhoria contínua dos processos. (CASSIOLATO..., 2014).

Existem quatro grandes grupos de profissionais em uma planta que precisam ter

acesso à informação, diretamente relacionados ao processo de produção e cada grupo vê o

processo conforme a sua perspectiva. (CASSIOLATO..., 2014).

• Manutenção: sempre estão preocupados com o processo no sentido de como está

trabalhando o processo produtivo e se é necessária manutenção em algum equipamento;

• Produção: preocupados com o rendimento, matéria-prima e os estoques.

• Controle de qualidade: preocupados com a qualidade do que está sendo produzido e

com a percentagem de produtos rejeitados;

• Gerenciamento: sempre atentos à demanda do mercado e procurando maximizar as

margens de lucro via processos produtivos e atualmente, guiados por premissas de criação de

processos sustentáveis.

A necessidade do gerenciamento de ativos ocorre na operação da planta industrial e é

realizada por meio de ajustes finos, calibrações, alteração de configurações e manutenções,

com o objetivo de se evitar paradas indesejadas. (CARRIJO, R. 2011).

13

Os processos e sistemas estão cada vez mais complexos e com mais inteligência

envolvida; é preciso a utilização de ferramentas adequadas e a disponibilidade de

profissionais preparados para se desenvolver e crescer com essas tecnologias. "Estamos em

uma fase de formação de novos perfis de profissional com uma capacitação diferenciada para

atender aos avanços de tecnologia na área de automação”. (Revista Controle &

Instrumentação, 2010).

Neste sentido, é importante que as Instituições de Ensino, disponibilizem aos alunos

os meios adequados para uma capacitação que atenda à demanda do mercado profissional e

venha ao encontro das necessidades da indústria. A Universidade Tecnológica Federal do

Paraná dispõe de recursos que possibilitam ir ao encontro de tais objetivos, uma vez que

investiu na aquisição de equipamentos que fazem uso das tecnologias mais avançadas e

presentes no mercado. A Figura 1 apresenta uma válvula de controle tipo borboleta com

Controlador DVC 6200 adquirida para o laboratório de Instrumentação Industrial.

Figura 1: Válvula de Controle com Controlador DVC 6200

Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

AMS Device Manager, Figura 2, é uma ferramenta para configuração,

documentação, gerenciamento da calibração e diagnósticos de dispositivos. Todas as

características de operação e funcionamento das válvulas podem ser obtidas através deste

software. Trata-se de um software Modular que pode ter sua funcionalidade expandida através

14

do que chamamos de SNAP-ONs. SNAP-ONs são módulos com diferentes finalidades que

podem ser acrescentados ao software em qualquer momento oferecendo flexibilidade na

composição do pacote que melhor se aplica na sua planta. (EMERSON PROCESS

MANAGEMENT, 2009).

A utilização do AMS Device Manager apresenta uma melhor visibilidade para os

instrumentos na planta, resultando na inicialização mais rápida, menor custo real de

manutenção e melhor desempenho do dispositivo. Seu conjunto abrangente de ferramentas de

análises e relatórios propicia uma série de diagnósticos preditivos, documentação,

gerenciamento de calibração e configuração do dispositivo. (RESENDE, 2009).

Figura 2: AMS Device Manager


Neste projeto ele é operado com protocolo aberto HART. Esse protocolo aberto

facilita a integração de dispositivos, sistemas e aplicativos, incluindo produtos de diferentes

fabricantes. Essa é uma vantagem significativa sobre outros softwares que requerem sistemas

ou interfaces separadas para esses padrões.

O SNAP-ON ValveLink é um ferramenta com recursos importantes no diagnóstico de

válvulas de controle e configuradores. Os testes de diagnósticos incluem: acesso a relação

entre o sinal de entrada e o percentual de curso da válvula; resposta ao degrau; plotagem do

15

sinal do instrumento versus o sinal de entrada do sistema de controle; teste do sinal de entrada

e curva de assinatura.

A UTFPR, sempre com intuito de formar bons profissionais, propicia a conviver com

vários equipamentos de instrumentação avançados. Dentre estes equipamentos serão

utilizados para realização do relatório: válvula borboleta com atuador DVC-6200 da Fisher,

software AMS Device Manager e transmissores de temperatura, série 3144P e de pressão

série 3051, ambos da Emerson Rosemount. Portanto, este material trabalhará com os

equipamentos citados com o objetivo de criar um material didático para complementar o curso

de Engenharia de Controle e Automação.

1.1 DELIMITAÇÃO DO TEMA

O trabalho será desenvolvido considerando apenas as atividades que envolvam o

software de Gerenciamento de ativos AMS Device Manager com controladores de Válvulas

DVC 6200 (HART) e transmissores de temperatura e pressão da Emerson Rosemount, séries

3144P e 3051, respectivamente. Sendo assim, não serão abordadas atividades com

configurador de campo, assim como configuradores de outros fabricantes.

1.2 PROBLEMAS E PREMISSAS

No estudo teórico, o diagnóstico de válvulas de controle não é um tópico de vasta

pesquisa aberta, mas catálogos, assistência técnica do fornecedor e dos colaboradores serão

utilizados como fonte para a realização deste trabalho e torná-lo mais prático. No exercício

desta prática surgem algumas dificuldades. O software AMS Device Manager precisa de

licença paga, portanto, para o usuário comum este software não está acessível.

Os dispositivos de software e hardware utilizados neste trabalho são de custo

elevado, o que impossibilita a sua disponibilização na grande maioria das Instituições de

Ensino e isto acarreta uma lacuna na formação profissional dos alunos, podendo dificultar, até

mesmo, a sua atuação enquanto profissional em grandes empresas do segmento industrial.

16

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 Objetivo Geral

Elaborar material didático para diagnósticos de transmissores e válvulas de controle

com configuradores DVC 6200 HART, através do software de Gerenciamento de Ativos

AMS Device Manager Versão 11.5 da empresa Emerson Rosemount.

1.3.2 Objetivos Específicos

• Elaborar um guia de ensaios passo a passo das atividades que possam ser

desenvolvidas com o AMS Device Manager utilizando os controladores de válvula

DVC 6200

• Elaborar um guia de ensaios passo a passo das atividades que possam ser

desenvolvidas com o AMS Device Manager utilizando transmissores inteligentes de

temperatura e pressão, séries 3144P e 3051, respectivamente.

• Desenvolver material didático para as aulas práticas da disciplina de Instrumentação.

1.4 JUSTIFICATIVA

As indústrias que utilizam os instrumentos de medição e de controle do processo, de

modo intensivo e extensivo são: química, petroquímica, refinaria de petróleo, têxtil, borracha,

fertilizantes, etc. Qualquer planta nova, bem projetada para produzir determinado produto,

sempre requer sistemas de instrumentação para fazer a medição, controle, monitoração e

alarme das variáveis. A escolha correta dos sistemas pode ser a diferença entre sucesso e

fracasso para uma unidade, planta ou toda a companhia. (RIBEIRO, 2005).

Neste contexto, os profissionais necessitam cada vez mais se especializar, buscando

competências para o desenvolvimento de suas atividades. Sendo assim, será elaborado um

material didático para acompanhar o desenvolvimento de atividades correntes na indústria,

que vieram com o advento das tecnologias de gerenciamento de ativos.

17

No presente momento, as disciplinas de Instrumentação dos cursos de Tecnologia em

Automação industrial e Engenharia de Controle e Automação, caracterizam-se por uma

abordagem essencialmente teórica, a partir da contribuição deste TCC, a UTFPR

proporcionará aos seus alunos a oportunidade de trabalharem com ferramentas modernas e

importantes no mundo da indústria, contribuindo para a consolidação de fundamentos

teóricos, não apenas em práticas laboratoriais, mas no exercício diário da engenharia.

1.5 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

A metodologia de trabalho a ser utilizada para a elaboração desse material didático se

caracteriza por um estudo aplicado e de campo. Este será realizada em parceria com o

Laboratório de Instrumentação da UTFPR, que oferecerá suporte na execução dos ensaios

com o software AMS Device Manager, disponibilizando válvula controle tipo borboleta com

controlador Fieldvue Série DVC6000 e transmissores de pressão e temperatura da Emerson

Rosemount, nos modelos 3051 e 3144P, respectivamente.

No segundo estágio, as atividades serão colocadas em prática através da realização

de ensaios comumente realizados na indústria como teste funções, diagnósticos e

configurações via software.

1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO

O presente trabalho divide-se como segue:

• Capítulo 1 - Introdução, apresentação do tema, problemas, objetivos principais e

metodologia da pesquisa.

• Capítulo 2 - Fundamentação Teórica

• Capítulo 3 - Ensaio Transmissor de Temperatura com AMS Device Manager

• Capítulo 4 - Ensaio Transmissor de Pressão com AMS Device Manager Manager

• Capítulo 5 - Ensaio do Controlador DCV 6200 com AMS Device Manager

• Capítulo 6 - Considerações Finais

• Apêndice A - Apostila e Roteiros de Atividades Práticas

19

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 GERENCIAMENTO DE ATIVOS

As recentes tecnologias de gerenciamento de ativos admitem de forma simples e

acessível aos usuários a integração de diversos tipos de redes em distintos níveis, de forma

que toda a planta possa ser atingida através de uma central. A base instalada atualmente de

redes de campo pode sofrer atualização, para facilmente acessar os dados dos instrumentos

nos níveis mais baixos da planta. (LIMA, 2009).

Os presentes sistemas de diagnóstico e manutenção, conhecidos como sistemas de

gerenciamento de ativos, AMS, trabalham conectados à rede de instrumentos, monitorando

continuamente suas condições e seus autodiagnostico. Eles estão preparados para notificar o

técnico sobre qualquer possibilidade de falha nos instrumentos da planta ou quando a

manutenção programada é necessária.

Contando com a evolução dos softwares de gerenciamento de ativos de modo a

elevar ao máximo as características das distintas redes e explorando a velocidade e a

complexidade de algoritmos disponíveis nestes, a integração entre instrumentos, redes de

campo e programas comportam funções como configuração remota, informações para

comissionamento, manutenção preventiva e preditiva, agendamento de funções e otimização

de processo, como nos casos em que os instrumentos têm controle, malha fechada, integrado.

(LIMA, 2009)

De acordo com Mueller e Schulz (2001), uma maneira simples de apresentar os

benefícios de um software de Gerenciamento de Ativos é feita “verificando a disponibilidade

dos equipamentos para suportar uma produtividade ótima, considerando qualidade,

desempenho e custo”.

Com essa ferramenta, podemos prever uma falha futura devido a informações

armazenadas em um histórico dos ativos. Isso significa que a equipe de manutenção vai atuar

na causa e não somente no efeito. Isso é extremamente importante, pois se poderá planejar

uma manutenção sem que haja a parada do subsistema, o que acarretará em expressiva queda

nas perdas de produção devido a horas de manutenção. (LIMA, 2009).

20

Contudo, gerenciamento de ativos pode ser dividido em três estados: gerenciamento

de ativos, monitoramento de condição e monitoramento de desempenho. Para melhor

aproveitamento do recurso se precisa de todos os níveis, quando se vai fazer uma planta nova

já se pensa em tudo isso. Outra ocasião é quando se decidem os padrões de comunicação

visando interoperabilidade, intercambiabilidade e gerenciamento de ativos.

Quando se analisam as redes de comunicação padrão na indústria existe algo

chamado perfil de dispositivo que define a classe daquele objeto. (Revista Controle &

Instrumentação, 2008).

Figura 3: Instrumentos Microprocessados. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

No que se refere a instrumentos, Figura, 3, este projeto empregou o gerenciamento

de ativos em dois transmissores, sendo um transmissor de pressão diferencial e um

transmissor de temperatura e também uma válvula de controle tipo borboleta.

Para fazer o gerenciamento foi escolhida a utilização de um software gerenciador de

ativos na versão com suporte a hardware das remotas utilizadas na arquitetura. Foi necessária

a instalação de um driver de comunicação do VIATOR USB HART.

Outra vantagem na utilização deste software é a capacidade de detecção de todos os

dispositivos da rede conhecidos por ele e desconhecidos, HART genérico. Isso facilita, pois

21

não é necessário conhecer a rede construí-la. É interessante para com vários instrumentos

gerenciáveis.

2.1.1 Tecnologias para Gestão de Ativos

Para Lima, os programas de gerenciamento de ativos tem evoluído e usam dois

padrões internacionais de descrição de ativos. São elas: DTM e EDD. Para protocolo HART o

padrão utilizado é o DTM. (Lima, 2008).

O DTM, Device Type Manager, usado pela tecnologia FDT (Field Device

Technology), padroniza a interface de comunicação entre instrumentos e sistemas. O atributo

mais importante é sua autonomia entre o protocolo de comunicação e o ambiente de software

e do equipamento e o sistema host, além de aceitar que múltiplos equipamentos estejam

acessados de diferentes hosts por meio de qualquer protocolo. (Pantoni, 2009).

Estes dois padrões funcionam com os próprios conceitos. Neles todos os instrumentos

conectados a uma rede devem ter um arquivo que apresenta o funcionamento deste. O

arquivo, ou driver, pode ser um texto estruturado em formato conhecido. Nele estão descritos

os dados acessíveis ou comandos tolerados por um dispositivo. Os fabricantes dos

dispositivos normalmente disponibilizam os arquivos para que seus equipamentos possam ser

conectados às redes.

2.2 REDES INDUSTRIAIS

As redes de campo são sistemas de comunicação industrial que usam uma ampla

variedade de meios físicos, como cabos de cobre, fibras ópticas ou sem fio, para acoplar os

dispositivos de campo a um sistema de controle ou um sistema de gerenciamento. Na Figura 4

entenderemos o cenário das redes industriais.

A rede HART apesar de deficiente em velocidade comparada com FOUNDATION

FILELDBUS, tem grande importância na configuração e no diagnóstico de instrumentos.

22

Figura 4: Cenário das Redes Industriais.

Fonte: SMAR, 2012.

Visando a minimização de custos e aumentar a operacionalidade de uma aplicação

introduziu-se o conceito de rede industrial para interligar os vários equipamentos de uma

aplicação. (SMAR, 2012). A utilização de redes e protocolos digitais prevê um significativo

avanço nas seguintes áreas:

• Custos de instalação, operação e manutenção;

• Procedimentos de manutenção com gerenciamento de ativos;

• Fácil expansão e upgrades;

• Informação de controle e qualidade;

• Determinismo (Permite determinar com precisão o tempo necessário para a

transferência de informações entre os integrantes da rede);

• Baixos tempos de ciclos;

• Várias topologias;

• Padrões abertos;

• Redundância em diversos níveis;

• Menor variabilidade nas medições com a melhoria das exatidões;

23

• Medições multivariáveis;

2.3 O PROTOCOLO DIGITAL HART

Atualmente muitas aplicações em HART, tendo vantagens com os equipamentos

inteligentes e utilizando-se da comunicação digital de forma flexível sob o sinal 4-20mA para

a parametrização e monitoração das informações. (SMAR, 2011).

Introduzido em 1989, tinha a intenção inicial de permitir fácil calibração, ajustes de

range e damping de equipamentos analógicos. Foi o primeiro protocolo digital de

comunicação bidirecional que não afetava o sinal analógico de controle. (SMAR, 2011).

Este protocolo tem sido testado com sucesso em milhares de aplicações, em vários

segmentos, mesmo em ambientes perigosos. O HART permite o uso de mestres: um console

de engenharia na sala de controle e um segundo mestre no campo, por exemplo, um laptop ou

software de gerenciamento de ativos, não operados simultaneamente. (SMAR, 2011).

Em termos de desempenho, podemos citar como características do HART:

• Comprovado na prática, projeto simples, fácil operação e manutenção.

• Compatível com a instrumentação analógica, através de conversores;

• Sinal analógico e comunicação digital;

• Opção de comunicação ponto-a-ponto ou multidrop;

• Flexível acesso de dados usando-se até dois mestres, não operando simultaneamente;

• Suporta equipamentos multivariáveis;

• Totalmente aberto com vários fornecedores;

A Figura 5 nos mostra como entender o HART facilmente. Temos um loop de

corrente analógica, onde os sinais de um transmissor variam a corrente que passa por ele de

acordo com o processo de medição. O controlador detecta a variação de corrente através da

tensão sob um resistor sensor de corrente. A corrente de loop varia de 4 a 20mA para

frequências usualmente menores que 10 Hz. (SMAR, 2011).

24

Figura 5: Loop de corrente acrescido o HART. Fonte: SMAR, 2011.

Para enviar uma mensagem, o transmissor ao ligar sua fonte de corrente, fará com

que se sobreponha um sinal de corrente de 1 mA pico-a-pico de alta frequência sobre o sinal

analógico da corrente de saída. (SMAR, 2011).

Do mesmo modo, para enviar uma mensagem ao transmissor, o controlador fecha

sua chave, conectando sua fonte de tensão que sobrepõe uma tensão de aproximadamente 500

mV pico-a-pico através do loop. Esta é vista nos terminais do transmissor e encaminhada ao

amplificador demodulador. (SMAR, 2011).

A Figura 6 mostra detalhes do sinal HART, sendo que as amplitudes podem variar de

acordo com as impedâncias e capacitâncias de cada equipamento e perdas causadas por outros

elementos no loop. (SMAR, 2011).

Figura 6: Comunicação Mestre-Escravo de troca de dados no HART

Fonte: SMAR, 2011.

25

O protocolo HART opera segundo o padrão Mestre-Escravo, onde o escravo somente

transmitirá uma mensagem se houver uma requisição do mestre. A Figura 6 mostra de

maneira simples o modelo de troca de dados entre mestre e escravo. Toda comunicação é

iniciada pelo mestre e o escravo só responde algo na linha se houve um pedido para ele.

Existe todo um controle de tempo entre envios de comandos pelo mestre. Inclusive existe um

controle de tempo entre mestres quando se tem dois mestres no barramento. (SMAR, 2011).

Figura 7: Dois equipamentos Mestres. Fonte: SMAR, 2011.

Os mestres secundários, como os terminais portáteis de configuração, podem ser

conectados normalmente em qualquer ponto da rede e se comunicar com os instrumentos de

campo sem provocar distúrbios na comunicação com o mestre primário. O mestre primário é

tipicamente um SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído), um CLP (Controlador

Lógico Programável), um controle central baseado em computador ou um sistema de

monitoração. Uma instalação típica com dois mestres é mostrada na Figura 7. (SMAR, 2011).

2.3.1 Interface de Comunicação Viator

O hardware utilizado neste trabalho é a interface VIATOR USB HART, da

MACTek. Figura 8. A interface permite a comunicação entre instrumentos HART e o

26

computador, através da porta USB e um programa de comunicação HART, no caso o AMS

Device Manager.

Figura 8: Interface USB Comunicação HART

Fonte: MACTek, 2003.

A interface opera em baixa potência e é isolado. É alimentado através da porta USB,

tensão de 5Vcc e consumo de corrente de 30 mA. O software VIATOR USB HART Interface,

fornece o link entre a porta USB e o programa, gerando uma comunicação virtual.

Figura 9: Conexão Interface de Comunicação

Fonte: MACTek, 2003. Adaptado por Anna Resnauer

27

A interface tem um cabo USB macho para conexão com o computador, um cabo de

dois metros com duas ponteiras de teste na ponta, que percebem a polaridade da ligação.

Sensibilidade de polaridade significa que você pode conectar a ponteira de teste para ambos

os lados do dispositivo HART ou resistência de carga, como na Figura 9. (MACTek, 2003).

2.3.2 Comunicação Multidrop

Multidrop refere-se à ligação de diversos transmissores com uma única comunicação.

A comunicação entre o host e os transmissores ocorre digitalmente com a saída analógica dos

transmissores desativados. Com o protocolo inteligente HART, até dezesseis transmissores

podem ser ligados num único par trançado de fios.

Instalação multiponto requer consideração da taxa necessária de cada atualização

transmissor, a combinação de modelos de transmissores, e o comprimento da linha de

transmissão. A comunicação com os transmissores pode ser realizada com modems HART,

Figura 9, no nosso caso a interface Viator.

Cada transmissor é identificado por um único endereço (0-15) na rede.

Comunicadores de campo e o AMS Device Manager podem testar configurar e formatar um

transmissor multiponto da mesma forma que um transmissor em uma instalação padrão ponto-

a-ponto. (Emerson, 2012).

Os instrumentos deste projeto são ajustados com endereço zero (0) de fábrica, o que

permite a operação ponto-a-ponto com um sinal de saída de 4-20 mA. Como na rede cada

instrumento deve ter endereço único, a mudança do endereço será feita utilizando do

Comunicador de campo 475.

2.4 AMS DEVICE MANAGER

O AMS Device Manager é um software de gerenciamento de instrumentos que opera

em protocolos de redes industriais. Com base em dados da condição em tempo real dos

dispositivos inteligentes de campo, a equipe da planta pode responder rapidamente e tomar

decisões informadas sobre a possibilidade de manter ou substituir os dispositivos de campo.

(EMERSON, 2010).

28

O acesso ao software é realizado através do Menu Iniciar e logo após no ícone do

programa, Figura 10. O username é admin e não é necessário preencher o campo de senha.

Podemos dividir as características do software em cinco partes principais. São elas:

Figura 10: Acesso ao software


2.4.1 Diagnósticos

2.4.1.1 Device Diagnostics

Figura 11: Device Diagnostics. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

29

Oferece uma rápida visualização o status, condição, do equipamento. Na Figura 11

podemos observar a janela de status do transmissor de pressão diferencial. O monitoramento

da condição do equipamento inclui análises do hardware e do software, e também dos

parâmetros de especificação.

2.4.1.2 Alert Monitor

O Alert Monitor complementa o sistema de gerenciamento de alarmes do sistema de

controle da planta. Os alertas também aparecem na barra de ferramentas do Windows, para

facilitar a visualização do operador, mas também estão todos disponíveis no Alert List.

Figura 12: Plant Database. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

2.4.2 Configuração

O AMS permite configurar novos instrumentos, mudar parâmetros de equipamentos,

calibrar e acompanhar o histórico dos instrumentos remotamente. E para a segurança do

processo qualquer alteração é gravada no Audit Trail, que é um histórico de todas as

modificações realizadas por cada usuário “logado”. (EMERSON, 2010)

30

2.4.3 Gerenciamento de Calibração

No menu Plant Database, observamos, Figura 12, a opção calibration. Criação de

teste e procedimentos de calibrações, periodicidadeo de calibração, download e/ou upload dos

dados dos calibradores, histórico dos documentos e certificados.

Selecionado com o botão direito sobre o dispositivo desejado, acessando o item

Calibration Management, pode-se definir o teste, entrar com os dados, observar o status e

gera-se relatório sobre a calibração do instrumento, como escreve a Figura 13.

Figura 13: Calibration Management. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

2.4.4 Documentação

A documentação de um instrumento é de importância fundamental dentro do processo.

Nela podemos observar cada modificação, calibração, histórico de alarmes desde a ligação até

31

a desativação do instrumento. Inclusive podemos observar a data de alteração, horário e o

usuário logado.

2.4.5 Aplicações Avançadas – SNAP-ON

As aplicações avançadas do AMS são onze. Dentre elas uma especifica para

instrumento tipo Coriolis, a Meter Verification, para manutenção de instrumentos de vazão, a

Engeneering Assistant e para instrumentos HART Wireless, o AMS HART Wireless SNAP-

ON. Mas neste trabalho focaremos nossos esforços em cinco destas aplicações, são elas:

Figura 14: Audit Trail. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

2.4.5.1 Audit Trail

Configuração Audit Trail, Figura 14, é uma ferramenta poderosa que controla as

alterações e gerencia informações de revisão no DeltaV, banco de dados de configuração,

incluindo sistema de segurança instrumentada. Este aplicativo cria e mantém um histórico de

alterações de configuração para itens de configuração, tais como módulos, os módulos do SIS,

fases, operações, processos unitários, contas de usuário, operador gráficos, etc. (EMERSON,

2013).

32

O sistema de segurança DeltaV fornece bloqueios de função, que permite o

administrador do sistema controlar os privilégios concedido a usuários individuais. Os itens

podem ser retirados para edição apenas por usuários autorizados. Quando uma alteração foi

feita, a versão de um item de configuração é atualizado automaticamente, a nova versão é com

data e hora e um comentário a história pode ser gravado quando o item é verificado

novamente. (EMERSON, 2013).

2.4.5.2 Calibration Assistant

A interface Calibration Assistant SNAP-ON documenta calibradores e gerencia as

calibrações de HART, Foundation Fieldbus e dispositivos genéricos. Para HART e

dispositivos genéricos, compara a entrada do transmissor a uma potência esperada medida

pelo calibrador. Para os dispositivos Foundation Fieldbus, compara o entrada de

transmissores para uma saída digital. (EMERSON, 2013).

2.4.5.3 AMS ValveLink

O SNAP-ON AMS ValveLink remotamente comunica controladores HART

FIELDVUE (DVC2000, DVC5000, DVC6000 e DVC6200 Series) sobre o 4-20 mA existente

usando a comunicação HART padrão. O mesmo aplicativo também se comunica remotamente

com Foundation Fieldbus instrumentos FIELDVUE (DVC6200f, DVC5000f, e DVC6000f

Series) sobre o segmento H1 Fieldbus. (EMERSON, 2013).

A aplicação que se sobressai dessa aplicação são os gráficos produzidos em tempo real

pelas entradas e saídas atribuídas cada bloco, segundo o tipo de teste implemetado na válvula

de controle. (Silvestre, 2015).

2.4.5.4 AlertTrack

O Alert Track SNAP-ON dá visibilidade para a saúde dos dispositivos de campo e

documentação de mudanças de parâmetros. A aplicação Alert Track SNAP-ON ajuda a

33

identificar a causa raiz de um problema para que possa corrigir o problema antes que o

equipamento seja danificado.

Através do recurso de notificação Alert Track, você pode receber alertas

imediatamente em seus dispositivos móveis. Determinar onde, quando e para quem esses

alertas são enviados. (EMERSON, 2013).

2.4.5.5 Quick Check

O QuickCheck é um aplicativo pelo qual pode-se agrupar, monitorar e fixar a saída

de transmissores HART da segurança de uma estação de trabalho. Um único banco de dados

permite a criação do grupo e execução da mais servidor. Pode ajudar a verificar todas as

fiação do campo para a sala de controle.

Como as saídas dos dispositivos são fixas e liberadas, o QuickCheck escreve entradas

para o AMS Device Manager Audit Trail, dando-lhe um histórico completo do processo de

checagem da saída. Também pode gerar relatórios específicos para atividades, por exemplo,

criar um relatório sobre o estado do dispositivo, de modo que um dispositivo não é

acidentalmente deixado em um modo de saída fixo. Pode, do mesmo modo, gerar um relatório

mostrando quais dispositivos estão atualmente em modo de proteção contra gravação, assim

pode-se fazer ajustes, se necessário. (EMERSON, 2013).

2.4.6 Transmissor de Temperatura no AMS

Figura 15: Trasmissor de Temperatura, modelo 3144P. Fonte: Emerson Process, 2014.

34

Um transmissor de temperatura, basicamente converte um sinal que está sendo

medido por um sensor, no caso um termopar, termo resistência, em um sinal analógico, 4-20

mA.

O modelo de transmissor utilizado neste trabalho e o 3144P da Rosemount, como a

Figura 15 descreve.

Figura 16: Configure Setup Temperatura. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

2.4.6.1 Configuração

As configurações básicas para o transmissor de temperatura, Figura 16, são tratadas:

2.4.6.2 Unidades de Temperatura

Com a janela Configure/Setup, pode-se escolher a unidade de engenharia para

temperatura.

35

2.4.6.3 Change type and connections

Este comando permite que o usuário selecione o tipo de sensor e o número de fios

dos sensores que serão ligadas:

• Pt-100 á 2 fios.

2.4.6.4 Unidades de Saída

As unidades de saída dos sensores 1 e sensores 2 podem ser:

• Graus Celsius

• Graus Fahrenheit

• Graus Rankine

• Kelvin

• Ohms

• Milivolts

Figura 17: Ligação Transmissor de Temperatura. Fonte: Emerson, 2014.

2.4.6.5 Sensor Serial Number

O modelo de transmissor de temperatura 3144P vem com a possibilidade da

instalação de até dois sensores separadamente ou ainda calcular a temperatura diferencial

entre eles. A ligação realizada neste projeto é o de Pt-100 a 2 fios. O esquema dos bornes está

descrito na Figura 17.

36

Neste trabalho não nos aprofundaremos nos tipos de ligações, pois este tópico já foi

trabalhado no trabalho do QUINALHA, 2013.

2.4.6.6 Identification

A tag do instrumento é a maneira mais fácil de identificar e distinguir os

transmissores. O tag definido é exibido automaticamente quando o transmissor é ligado.

2.4.6.7 Descrição

A variável Descriptor fornece uma etiqueta eletrônica definida pelo usuário para

ajudar na identificação. Pode possuir até 16 caracteres e não possui impacto na operação ou

na comunicação do transmissor.

2.4.6.8 Alarme

Podemos configurar os níveis alto e baixo do alarme. Este comando pode alterar os

valores de alarme e saturação. Para altera-los selecione o valor a ser modificado, seja ele 1

Low Alarm, 2 High Alarm, 3 Low Sat, 4 High Sat, ou 5 Preset Alarms e digite o valor

desejado.

O nível de saturação baixo deve estar entre o valor mínimo de alarme 0,1 mA e 3,9

mA. Para o transmissor com certificado de segurança, a configuração mais baixa é 3,7 mA e a

mais alta é de 20,9 mA.

O nível de saturação deve estar entre 20,5 mA e a mais alta será 20,9 mA. Use o

interruptor do modo de falha na parte da frente da eletrônica para definir se a saída do

transmissor vai para nível alto ou baixo quando em falha.

2.4.6.9 Range e LCD Display

37

O Range Permite ao usuário definir valores inferiores e superiores de alcance do

transmissor usando limites de leituras esperadas.

Já o LCD Display define as opções, das unidades de engenharia e as casas decimais

que serão expostas na tela do transmissor. O intervalo das leituras esperados é definida pelos

o Lower Range Value (LRV) e Upper Range Value (URV). Os valores dos ranges podem ser

reposto quantas vezes for necessário para refletir mudanças nas condições do processo. O

desempenho do transmissor é mais preciso quando operado dentro do intervalo de

temperatura prevista para a aplicação.

A função range não deve ser confundida com a função trim. Embora variando a

primeira, no transmissor corresponde a uma entrada do sensor para uma saída de 4-20 mA,

como na calibração convencional, que faz não afeta a interpretação do transmissor da entrada.

2.4.7 Diagnósticos

As funções de são principalmente para uso após a instalação de campo. O recurso de

teste do transmissor é projetado para verificar se o transmissor está operando corretamente, e

pode ser realizada quer na bancada ou no campo. O recurso Loop Teste é projetado para

verificar os fios do circuito de saída do transmissor, e só deve ser realizado após a instalação

do transmissor.

As funções de calibração são principalmente para uso após a instalação de campo. O

recurso de teste do transmissor é projetado para verificar se o transmissor está operando

corretamente, e pode ser realizada quer na bancada ou no campo. O recurso Loop Teste é

projetado para verificar os fios do circuito de saída do transmissor, e só deve ser realizado

após a instalação do transmissor.

2.4.7.1.1 Loop Test

O comando de teste de loop verifica a saída do transmissor, a integridade do circuito,

e as operações de quaisquer registadores ou dispositivos semelhantes instalados no circuito. É

importante para teste de malha em CLP/SDCD.

38

2.4.7.2 Calibração

Calibração de um dispositivo consiste em testar o mesmo e comparar os resultados

do teste com um padrão estabelecido. Se os resultados do teste indicarem um nível inaceitável

de erros, ajustes para colocá-lo como padrão. (EMERSON, 2016).

Esta ferramenta possibilita criar um esquema de teste; criar, executar uma rota de

calibração. Entrar com os dados padrões de calibração; acessar o status, o histórico de

calibração e acessar o relatório de agendamento de calibração.

Figura 18: Transmissor de Pressão, modelo 3051. Fonte: Emerson Process, 2014.

2.4.8 Transmissor de Pressão no AMS

O transmissor utilizado neste trabalho é o transmissor de pressão diferencial da

Emerson, como na Figura 18.

2.4.8.1 Configuração

2.4.8.1.1 Unidades de Entrada

39

Com a janela Configure/Setup, pode-se escolher a unidade de engenharia. São elas:

inH2O, bar, torr, inHg, mbar, atm, ftH2O, g/cm2, inH2O at 4 °C, mmH2O, kg/cm2, mmH2O

at 4 °C, mmHg, Pa, psi, kPa.

2.4.8.1.2 Set output (Transfer function)

Figura 19: 4-20 mA HART raiz quadrada.

Fonte: Emerson, 2012.

O 3051 possui duas configurações de saída: linear e raiz quadrada, como é possível

observar na Figura 19. Como entrada se aproxima de zero, o 3051 comuta automaticamente a

saída linear, a fim de assegurar uma saída mais suave e estável, perto zero.

Para a saída de 4-20 mA HART, a inclinação da curva é unitária de 0 a 0,6 por cento

da entrada. Isto permite uma calibração precisa perto de zero. A partir de 0,6 por cento a 0,8

por cento, a inclinação da curva é igual a 42 para alcançar a transição de linear para raiz

quadrada no ponto de transição.

2.4.8.1.3 Range

O comando valores de range define cada um dos valores analógicos do range

inferior e superior (4 e 20 mA e 1 e 5 Vdc) para uma pressão. O range inferior equivale a 0%

da faixa e o range superior representa 100% da faixa.

40

2.4.8.2 Damping

O comando "Damp" introduz um atraso no micro-processamento, que aumenta o

tempo de resposta do transmissor; suavizando as variações nas leituras de saída causadas por

alterações rápidas de entrada.

O amortecimento padrão é 0,4 segundos e pode ser configurado para qualquer um

dos dez valores pré-configurados de amortecimento entre 0 e 30 segundos.

No AMS, é configurado ainda da aba Basic Setup.

2.4.8.2.1 Clonando os Dados de Configuração

O recurso de clonagem do AMS Device Manager pode ser utilizado para configurar

vários transmissores 3051 da mesma forma. A clonagem envolve a configuração de um

transmissor, salvando os dados de configuração, em seguida, enviar uma cópia dos dados para

um transmissor separado, sendo importante que os transmissores “clonados” tenham a mesma

versão do software do transmissor original.

2.4.8.3 Diagnósticos

O diagnóstico com o AMS verifica a condição de qualquer instrumento conectado,

observando o status e se estendendo a diagnósticos preditivos.

2.4.8.3.1 Loop Test

O comando de loop test verifica a saída do transmissor, a integridade da malha, e a

operações de quaisquer registadores ou dispositivos semelhantes instalados no circuito.

2.4.9 Válvula com Controlador DVC 6200 no AMS

41

O AMS e ValveLink na versão 11.5 fornecem ao usuário duas formas distintas de

comunicação com o Controlador de Válvula Digital 6200. Através da interface AMS padrão

ou do ValveLink SNAP-ON. (EMERSON, 2010).

2.4.9.1 Interface AMS Padrão

Figura 20: Interface AMS padrão. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

A interface AMS, Figura 20, oferece um menu de fácil leitura e identificação para

que o usuário possa acessar a maioria das funções e características do DVC. O AMS é um

software baseado em DD (dispositivo de descrição), desta forma, encontram-se disponíveis

todas as características e métodos e podem ser utilizada nos dispositivos. As configurações

possíveis com um configurador HART de campo são as mesmas disponíveis nas telas do

AMS. (EMERSON, 2010). Fornece um acesso mais rápido ao DVC e atividades de rotina,

42

calibração e assuntos de gerenciamento de tag. Para configurações mais minuciosas, tal como,

caracterização de um cliente e configuração mais precisa de definição do usuário, a interface

do ValveLink oferece mais opções detalhadas.

Utilizar o AMS, para calibração, envolve o gerenciamento da informação necessário

para configurar um calibrador de criar definições de teste para os dispositivos, a realização de

testes, a gravação do resultados e introduzi-los no banco de dados, e analisar os resultados.

A comparação com testes anteriores, com registros técnicos dos os resultados dos

testes para cada dispositivo, compara com a definição de teste do dispositivo. Se os resultados

do teste, comparado com os anteriores, estiverem fora da precisão requerida, o técnico faz os

ajustes necessários, executa o teste novamente, e grava o novo padrão dos resultados do teste.

Os resultados finais do ensaio são inseridos no banco de dados e se tornaram uma parte do

dispositivo como histórico de calibração. (EMERSON, 2011)

2.4.10 ValveLink SNAP-ON

O ValveLink SNAP-ON, Figura 21, fornece ao usuário uma interface útil e de fácil

utilização, e ainda fornece acesso a diversas rotinas poderosas de diagnóstico que não estão

disponíveis diretamente pelo AMS.

Este SNAP-ON foi programado especificamente para o DVC, portanto ele pode

comunicar, resultando em características ilimitadas. (EMERSON, 2010). Permite:

• Interface com um Configurador de Campo, permitindo a transferência

automática de dados de calibragem entre o Configurador e AMS Device

Manager.

• Rotas de calibração, para estabelecer grupos ordenados de dispositivos para a

calibração.

• Pesquisa de tag para identificar dispositivos que necessitam de calibração e

adicioná-los a uma rota

• Imprimir um certificado documentando calibração de um dispositivo, para

aprovação

• Histórico de calibração e imprimir um relatório de resumo mostrando eventos

de calibração de um dispositivo ao longo do tempo.

43

Figura 21: SNAP-ON ValveLink. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

Quando os diagnósticos do ValveLink forem executados, uma grande quantidade de

dados é enviada para o computador. A integridade e a velocidade dos dados são elementos

fundamentais e a capacidade do ValveLink em se comunicar diretamente com o DVC ajuda na

velocidade da comunicação. (EMERSON, 2010).

É importante salientar que sempre que o ValveLink estiver aberto e em comunicação,

não será possível ver os alertas do AMS ou executar outras funções do programa. Portanto,

ele não deve ficar aberto desnecessariamente. Quando terminar com as funções do SNAP-ON,

feche-o, para maximizar a comunicação do AMS. (EMERSON, 2010).

Figura 22: Diagnóstico ValveLink.


44

É o método mais recomendado, para realizar tarefas de configuração mais minuciosa,

e ele é necessário também para executar Diagnósticos de Escaneamento Dinâmico: assinatura

de válvula, diagnósticos off-line e Diagnósticos de Desempenho: diagnósticos online, em

tempo real e diagnósticos de desempenho. (EMERSON, 2010). Na Figura 22, observamos

alguns dos diagnósticos mais importantes disponíveis no Configurador de Campo 475 e

também no AMS.

45

3 ENSAIO TRANSMISSOR DE TEMPERATURA COM AMS DEVICE

MANAGER

3.1 NETWORK CONFIGURATION

Para conseguir acessar os instrumentos no programa, é necessário configurar a

Network que e que os transmissores estão conectados. O AMS é capaz de encontrar

automaticamente os instrumentos, mas a network deve ser configurada manualmente.

Para o ajuste no AMS, clique no Menu Iniciar, AMS Device Manager, Network

Configuration, Figura 23.

Figura 23: Network Configuration Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

Logo após irá abrir uma janela com a opção HART Modem, Figura 24. Nesta

aplicação será escolhida esta opção pois é o nosso meio de acessar a rede HART, utilizando o

Viator.

E por fim a janela Connection, onde a velocidade deve ser escolhida para 38400. A

COM Port deve ser selecionada de acordo com a porta USB que foi conectado o Viator. Ela

está disponível no Painel de Controle do Windows, Gerenciador de Dispositivos e

Controladores USB, Figura 25.

46

Figura 24: HART Modem. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

Figura 25: Connection. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

47

3.2 EQUIPAMENTOS

Para a prática do ensaio em laboratório foram imprescindíveis os seguintes

equipamentos:

• Transmissor de Pressão Rosemount, modelo 3051;

• Transmissor de Temperatura Rosemount, modelo 3144;

• Válvula de Controle do tipo borboleta da FISHER, modelo CL 150-600/1200 psi,

837CV;

• Configurador HART FIELDVUE DVC6200 SIS da FISHER;

• Regulador de pressão FISHER 67CFR – 600 com alimentação máxima de 250 psi.

• Viator USB Hart;

• Fonte de tensão contínua;

• Fonte de ar comprimido;

• Cabos banana-jacaré;

• Mangueiras pneumáticas.

Figura 26: Caixa de Terminais Transmissores Conexão HART Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

48

3.3 MONTAGEM

Primeiramente a fonte de tensão deve estar regulada em 24Vcc. Para ter acesso a

todos os instrumentos, é necessário conectá-los em paralelo, ligação chamada de multidrop.

Os terminais – do LOOP na caixa de terminais dos transmissores e do controlador devem ser

interligados e conectados no terminal negativo da fonte. Os terminais + do LOOP devem estar

em série com um resistor de 250 ohms e por fim conectado na saída positiva da fonte, como

na Figura 26.

Os terminais do Viator deve ser conectado em paralelo com o resistor. Aqui a

polaridade não influencia na comunicação. Por fim, o Viator deve ser conectado no USB do

computador.

É importante enfatizar que a conexão pneumática da válvula deve ser feita para que a

prática funcione corretamente.

A bancada montada para o teste é representada na Figura 27.

Com a conexão devidamente funcionando, acessar o AMS Device Manager. A

Figura 28 apresenta a tela inicial do software.

Figura 27: Bancada de Comunicação Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

49

Figura 28: Conectar ao AMS Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

3.4 CONFIGURAÇÃO

As configurações básicas para o transmissor de temperatura, Figura 29, são:

Figura 29: Configure Setup Temperatura. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

3.4.1 Unidades de Temperatura

Seleciona a unidade degC, que significa graus Celcius.

50

3.4.2 Tipo e Conexões

Para nossa aplicação a entrada é o sensor 2 fios, Pt-100.

3.4.3 Unidades de Saída

A unidade de saída é 4-20 mA.

3.5 CALIBRAÇÃO

Figura 30: Analog output trim. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

Calibração de um dispositivo consiste em testar o mesmo e comparar os resultados

do teste com um padrão estabelecido. Se os resultados do teste indicarem um nível inaceitável

de erros, ajustes para colocá-lo como padrão. (EMERSON, 2015).

51

Esta ferramenta possibilita criar um esquema de teste; criar, executar uma rota de

calibração. Entrar com os dados padrões de calibração; acessar o status, o histórico de

calibração e acessar o relatório de agendamento de calibração.

3.5.1 Analog Output Trim

A Analog output trim permite que você ajuste a saída de corrente do transmissor no 4

a 20 mA. Este comando ajusta a conversão do digital para analógico, Figura 30.

3.5.2 Digital to Analog Trim

Para o ajuste no AMS, clique com o botão direito no dispositivo e selecione

Calibrate e em seguida D/A Trim no menu.

1. Mude o controle da malha para manual.

2. Conecte a referência e clique em Next.

3. Clique em Next na tela Setting fld dev output to 4 mA (1 Vdc).

4. Coloque o valor de leitura do medidor de referência na tela Enter meter value.

5. Selecione Yes, se o valor de referência for igual ao valor ao valor mostrado no

transmissor. Se não for clique em NO. Se Yes, vai para o Passo 6, se não, para o Passo

4.

6. Avance na tela Setting fld dev output to 20 mA (5 Vdc).

7. Repita o Passo 4 e 5 até que o valor medido na referência seja igual ao valor do

transmissor.

3.5.3 Ajuste Digital

Clique com o direito sobre o dispositivo e selecione Calibrate.

1. Mude o controle para manual.

2. Selecione Change para modificar a escala.

3. Ajuste o valor de saída do range inferior.

4. Ajuste o valor de saída do range superior.

52

5. Clique em Next para continuar com o ajuste.

6. Conecte o medidor de referência.

7. Prossiga na tela Setting fld dev output to 4 mA.

8. Grave o valor atual do medidor de referência e use-o na tela Enter meter value.

9. Clique em Yes se o valor for do medidor de referência for igual a saída. Se não for,

clique em No. Se clicou em Yes, siga pra o Passo 10, se em No, repita o passo 8.

10. Prossiga pela tela Setting fld dev output to 20 mA.

11. Repita Os passos 8 e 9 até que os valores de saída estejam iguais ao do medidor de

referência.

3.5.4 Restaurar o Ajuste de Fábrica

O comando Recall Factory Trim - Analog Output permite a restauração das

configurações de fábrica do Output Trim. Este comando só está disponível com 4-20 mA.

Clique com o botão direito no dispositivo e selecione Calibrate, no Recall Factory Trim.

1. Coloque o controle da malha para manual.

2. Selecione ajuste de saída analógica no menu Trim to recall e clique Next.

3. Confirme que a restauração dos valores de ajuste.

3.5.5 Sensor Trim

A configuração do sensor deve ser feita apenas nos valores de range máximo e

mínimo, sendo o zero trim apenas para instrumentos em que o sensor foi modificado.

3.5.6 Zero Trim

A configuração do zero trim volta o transmissor para os valores de fábrica. Ele deve

ser realizado apenas quando o sensor for trocado do instrumento. (EMERSON, 2012)

Ajuste do sensor usando o sensor padrão. As duas funções do ajuste alteram a

interpretação do sinal de entrada do transmissor.

1. Transfira a controle da malha para manual.

53

2. Clique em Next para reconhecer o aviso.

3. Clique em Next após escolher o sensor de pressão apropriado.

4. Volte o controle da malha para automático.

Use uma fonte de pressão que seja pelo menos quatro vezes mais precisa que o

transmissor, e permitir eu a pressão se estabilize por 10 segundos antes de entrar com

qualquer outro valor. (EMERSON, 2012).

3.5.7 Mensagem de Segurança

Os procedimentos e instruções desta seção podem exigir precauções especiais para

garantir a segurança dos profissionais que efetuam as operações. As mensagens de segurança

são indicadas por um símbolo de atenção.

3.6 DIAGNÓSTICOS

Nessa seção serão explicados os passos para realizar alguns dos diagnósticos

disponíveis para transmissores de temperatura.

As funções de são principalmente para uso após a instalação de campo. O recurso de

teste do transmissor é projetado para verificar se o transmissor está operando corretamente, e

pode ser realizada quer na bancada ou no campo. O recurso Loop Teste é projetado para

verificar os fios do circuito de saída do transmissor, e só deve ser realizado após a instalação

do transmissor.

3.6.1 Loop Test


e A operações de quaisquer registadores ou dispositivos semelhantes instalados no circuito.

Clique com o botão direito no dispositivo e selecione Diagnostics and Test, em

seguida, o Loop Test do menu:

54

1. Para a saída de 4-20 mA HART, conecte um medidor de referência ao transmissor por

um ou outro conectando o medidor aos terminais de teste no bloco de terminais, ou

manobras a potência do transmissor através do medidor em algum ponto no circuito.

2. Clique em Next depois de definir a malha para manual.

3. Selecione o nível de saída analógica desejado. Clique em Next.

4. Clique em Next para verificar se a saída está sendo definido para o nível desejado.

5. Verifique se o medidor de referência exibe o valor de saída comandada: se os valores

coincidirem, o transmissor e o loop são configurados e funcionando adequadamente.

Se os valores não coincidem, o contador pode estar ligado ao circuito errado, pode

haver uma falha na fiação ou da fonte de alimentação, o transmissor pode precisar a

que a medição da saída seja fixada no zero correspondente à altitude, ou o medidor de

referência pode estar com defeito.

6. Depois de completar o procedimento de teste, o visor retorna à tela Loop Test para

escolher outro valor de saída ou para terminar.

7. Selecione End e clique em Avançar para finalizar o teste.

8. Selecione Avançar para confirmar o loop pode ser devolvido ao controle automático.

9. Clique em Concluir para confirmar o método é completa

55

4 ENSAIO TRANSMISSOR DE PRESSÃO COM AMS DEVICE

MANAGER

4.1 CONFIGURAÇÃO

4.1.1 Identification

Clique com o botão direito no dispositivo e selecione Configuration Properties do

menu, como na Figura 31.

1. Na guia Local Display, localize Meter Type. Selecione as opções desejadas para

atender às suas necessidades de aplicativos, clique em Apply.

2. Uma Aplicar tela de modificação dos parâmetros aparecer digite informações

desejadas e clique em OK.

Figura 31: Local Display Pressão Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

56

4.1.2 Alarm/Sat Levels

O nível de saturação foi configurado para 20,8 mA e 3,90 mA. O interruptor do

modo de falha na parte da frente da eletrônica foi definida para a saída do transmissor ir para

nível alto quando em falha, Figura 32.

Figura 32: Alarm/Sat levels Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

4.1.3 Range

Para configurar o Range, Figura 33, clique com o botão direito no dispositivo e

selecione Configurar no menu. Na aba Configuração básica, localize o caixa Analog Output e

execute o seguinte procedimento:

1. Digite o valor inferior da faixa (LRV) e o valor de gama superior (URV) nos domínios

forneceu. Clique em Apply.

2. Depois de ler cuidadosamente a advertência fornecida, selecione OK.

3. Para modificar o range com uma fonte de entrada de pressão, faça: botão direito no

instrumento, selecione Calibrar, em seguida, uma Apply valores a partir do menu.

4. Selecione Next após o loop de seleção estar definido para manual.

57

5. Aplique Valores no menu, siga as instruções on-line para configurar o range inferior e

superior.

6. Selecione Sair para sair da tela de aplicar valores.

7. Selecione Next para confirmar o loop pode ser devolvido ao controle automático.

8. Clique em Concluir para confirmar

Figura 33: Range. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

4.1.4 Clonando os Dados de Configuração

O recurso de clonagem do AMS Device Manager pode ser utilizado para configurar

vários transmissores 3051 da mesma forma. A clonagem envolve a configuração de um

transmissor, salvando os dados de configuração, em seguida, enviar uma cópia dos dados para

um transmissor separado, sendo importante que os transmissores “clonados” tenham a mesma

versão do software do transmissor original.

Para criar uma cópia reutilizável das configurações deve-se:

1. Configurar completamente o primeiro transmissor.

2. Selecione View, em seguida, User Configuration View, a partir da barra de menu.

3. Na janela User Configuration View, clique com o botão direito e selecione New a

partir do menu.

58

4. Na janela New, selecione um dispositivo na lista de modelos mostrados e clique em

OK.

5. O modelo é copiado para User Configuration window, com o nome em destaque;

renomeie apropriadamente e pressione Enter.

6. Os valores da transferência da configuração atual para a configuração do usuário

conforme apropriado ou inserir valores digitando os valores para os campos

disponíveis.

Para usar a configuração:

1. Selecione a configuração do usuário desejado na janela User Configurations.

2. Arraste o ícone para um dispositivo no AMS Device Manager Explorer ou Device

Connection View. A janela Compare Configurations abrirá, mostrando os parâmetros

do dispositivo de destino, de um lado e os parâmetros de configuração do utilizador na

outra.

3. Transfira os parâmetros da configuração do usuário para o dispositivo de destino, se o

desejar. Clique OK para aplicar a configuração e fechar a janela.

Figura 34: Sensor Trim. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

59

4.2 CALIBRAÇÃO

Assim como o transmissor de temperatura, segue a calibração do transmissor de

pressão:

4.2.1 Sensor Trim

Figura 35: Lower Sensor Trim. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

Figura 36: Upper Sensor Trim. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

A Analog output trim permite que você ajuste a saída de corrente do transmissor no 4

a 20 mA. Este comando ajusta a conversão do digital para analógico, Figura 34.

60

As Figuras 35 e 36 descrevem como fazer o Lower e Upper Sensor Trim.

4.2.2 Digital to Analog Trim

Para o ajuste no AMS, clique com o botão direito no dispositivo e selecione

Calibrate e em seguida D/A Trim no menu.



3. Clique em Next na tela Setting fld dev output to 4 mA (1 Vdc).




4.

6. Avance na tela Setting fld dev output to 20 mA (5 Vdc).

7. Repita o Passo 4 e 5 até que o valor medido na referência seja igual ao valor do

transmissor.

8. Confirme o loop para automático.

9. Conclua o processo.

4.2.3 Ajuste Digital

Clique com o direito sobre o dispositivo e selecione Calibrate.

1. Mude o controle para manual.





6. Conecte o medidor de referência.


8. Grave o valor atual do medidor de referência e use-o na tela Enter meter value.

61

9. Clique em Yes se o valor for do medidor de referência for igual a saída. Se não for,

clique em No. Se clicou em Yes, siga pra o Passo 10, se em No, repita o passo 8.

10. Prossiga pela tela Setting fld dev output to 20 mA.

11. Repita Os passos 8 e 9 até que os valores de saída estejam iguais ao do medidor de

referência.

12. Retorne o controle para a automático.

13. Selecione Finish para terminar.

4.2.4 Restaurar o Ajuste de Fábrica

O comando Recall Factory Trim - Analog Output permite a restauração das

configurações de fábrica do Output Trim. Este comando só está disponível com 4-20 mA.

Clique com o botão direito no dispositivo e selecione Calibrate, no Recall Factory Trim.

1. Coloque o controle da malha para manual.

2. Selecione ajuste de saída analógica no menu Trim to recall e clique Next.

3. Confirme que a restauração dos valores de ajuste.

4. Retorne o malha para controle automático.

5. Finalize.

4.2.5 Sensor Trim

A configuração do sensor deve ser feita apenas nos valores de range máximo e

mínimo, sendo o zero trim apenas para instrumentos em que o sensor foi modificado.

4.2.6 Zero Trim

A configuração do zero trim volta o transmissor para os valores de fábrica. Ele deve

ser realizado apenas quando o sensor for trocado do instrumento. (EMERSON, 2012)

Ajuste do sensor usando o sensor padrão. As duas funções do ajuste alteram a

interpretação do sinal de entrada do transmissor.

1. Transfira a controle da malha para manual.

62

2. Clique em Next para reconhecer o aviso.

3. Clique em Next após escolher o sensor de pressão apropriado.

4. Volte o controle da malha para automático.

4.3 DIAGNÓSTICOS

Nessa seção serão explicados os passos para realizar alguns dos diagnósticos

disponíveis para transmissores de pressão, assim como transmissores de temperatura descritos

no item 5.6.

Figura 37: Selecionando Loop Test. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

63

4.3.1 Loop Test


e A operações de quaisquer registadores ou dispositivos semelhantes instalados no circuito.

Clique com o botão direito no dispositivo e selecione Diagnostics and Test, em

seguida, o Loop Test do menu, Figura 37:

Figura 38: Passos para realização do Loop Test. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.







64











9. Clique em Concluir para confirmar o método é completa, Figura 38.

65

5 ENSAIO DO CONTROLADOR DVC 6200 COM AMS DEVICE

MANAGER

5.1 MONTAGEM

A montagem ainda é a mesma de todos os outros ensaios. Ressalvando que o

suprimento de ar comprimido precisa ter uma pressão máxima de 250 psi, que é verificado na

placa da válvula, por causa da capacidade do regulador de pressão, Figura 39.

Figura 39: Placa da válvula de controle. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

5.2 CALIBRAÇÃO

Como a montagem dos dois ensaios é a mesma, acessar o ValveLink SNAP-ON.

5.2.1 Auto Travel

Para efetuar a calibração Auto Travel é necessário seguir os passos:

66

1. Colocar a válvula no modo Out of Service: fora de serviço;

2. Selecionar Calibration do menu ValveLink;

3. Selecionar Auto Travel.

A Figura 40 mostra os passos para a calibração Auto Travel.

Figura 40: Acesso Auto Travel. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba, 2016.

Com os ajustes realizados a calibração começa, Figura 41. Primeiro o atuador da

válvula vai para 100%, que no nosso caso é totalmente aberta pois ela é normal fechada. Em

seguida em 0% e por último se acomoda em 50%.

Por fim o atuador da válvula retorna para a posição inicial.

Figura 41: Calibração Auto Travel Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

67

5.2.2 Partial Stroke Cal

Para efetuar a calibração Partial Stroke Cal é necessário seguir os passos:

1. No menu Calibration, selecionar Partial Stroke Cal;

2. Selecionar Start;

3. Escolher a taxa de velocidade do teste, e selecionar OK;

4. O teste se inicia primeiro de 1.0% a 30.0%, e depois de 30.0% a 1.0%;

As Figuras 42 mostram os passos para a calibração.

Figura 42: Etapas do Partial Stroke Cal. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

5.3 DIAGNÓSTICOS

O diagnóstico online de válvulas de controle permite avaliar condições de operação

de válvulas sem retira-las do processo ou desmontá-la. Permite também analisar a

performance ao longo da vida útil do instrumento. Outra importante informação que é

possível conseguir através do diagnóstico são as assinaturas da válvula. Com estes gráficos é

possível verificar agarramento da válvula, tempo de resposta, setpoint, linearidade de

abertura, entre várias outras informações.

68

Nessa seção serão esclarecidos os passos para conseguir alguns dos diagnósticos

disponíveis no ValveLink SNAP-ON. Os diagnósticos se encontram na tela inicial do SNAP-

ON, Figura 43.

Figura 43: Tela de diagnósticos. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

Figura 44: Configuração Total Scan. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

69

5.3.1 Total Scan

Para efetuar o diagnósticos Total Scan é necessário seguir os passos:

1. Selecionar Diagnostics do menu ValveLink;

2. Total Scan;

3. Colocar a válvula no modo Out of Service:

A Figura 44 mostra os passos para o diagnóstico.

5.3.2 Partial Stroke

Para efetuar o diagnósticos Partial Stroke é necessário seguir os passos:

1. Alimentar o controlador HART com corrente de 7mA;


3. Selecionar Partial Stroke;

4. Colocar a válvula no modo In Service: em serviço;

5. Selecionar Options e configurar o limite de percurso;


5.3.3 Stroking Time

Para efetuar o diagnósticos Stroking Time é necessário seguir os passos:



3. Selecionar Step Response;


5. Configurar os limites de percurso;

70

A Figura 46 demostra os passos para o diagnóstico.

Figura 45: Configuração Partial Stroke. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

5.3.4 Performance Step Test

Para efetuar o diagnósticos Performance Step Test é necessário seguir os passos:



3. Configurar de acordo com a Figura 47;


5. Configurar as características do degrau desejado;

71

As Figuras 47 e 48 mostram os passos para o diagnóstico.

Figura 46: Configuração Stroking Time. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

Figura 47: Configuração Performance Step Test. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

72

Figura 48: Configuração Performance Step Test. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

Figura 49: Acesso ao Stroke Valve. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

73

5.3.5 Stroke Valve

Para realizar o teste Stroke Valve segue-se os seguintes passos:

1. No menu principal do ValveLink, selecionar o item Stroke Valve;

2. Selecionar o percentual de abertura da válvula;

3. Seguir a resposta do sinal de curso da válvula.

Os passos estão ilustrados nas Figuras 49 e 50.

Figura 50: Ajuste para 25% e 75% de abertura. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

74

5.4 RESULTADOS

Com a realização do diagnóstico Total Scan, obteve-se: curva de assinatura da

válvula, gráficos de pressão por percurso desta válvula, percurso por tempo e pressão por

tempo que se localizam nas Figuras 51, 52, 53 e 54.

É possível observar a curva de abertura em vermelho e a de fechamento em azul. A

curva em verde é o comportamento ideal da válvula. Nota-se no início de abertura uma grande

variação de pressão sem influenciar na abertura da válvula. Isto acontece devido a inércia das

partes construtivas. De igual modo na curva de fechamento há esta variação de pressão sem

movimento do obturador, mas em menor proporção.

Figura 51: Curva de assinatura da válvula. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

Os gráficos ilustram o comportamento de abertura e fechamento da válvula com

maior detalhe. Com cada um deles é possível identificar as particularidades de

comportamento em diferentes ensaios, setpoints, sendo possível verificar a influência da

mecânica da válvula em relação a resposta ideal.

75

Figura 52: Gráfico do percurso por tempo. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

Figura 53: Gráfico da pressão por tempo. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

76

O gráfico de pressão por tempo apresentamos a curva de abertura em vermelho e a

azul a curva de fechamento. Nele é possível observar a assimetria do suprimento de ar

comprimido necessário para abrir e fechar a válvula devido, possivelmente, ao retorno por

mola do atuador da válvula.

Figura 54: Gráfico do percurso por tempo: detalhe do atraso de resposta. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

Para o ensaio do diagnóstico Partial Stroke, foram obtidos os gráficos de pressão por

percurso desta válvula, percurso por tempo e pressão por tempo que se encontram nas Figuras

55, 56 e 57. O percurso configurado foi até 10% de abertura.

No gráfico de pressão por percurso podemos observar a maior variação de pressão na

curva de abertura. Isso se deve à necessidade de romper a força da mola do atuador. A curva

de fechamento é mais suave, sem muitas variações de pressão, por justamente a força da mola

estar a favor do movimento.

O gráfico percurso por tempo acompanha a curva do comportamento ideal, e nem é

possível observar a curva verde. A válvula possui maior ondulação para um setpoint de 10%,

Figura 59, no gráfico de pressão por tempo.

77

Figura 55: Gráfico da pressão por percurso. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

Figura 56: Gráfico do percurso por tempo. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

78

Figura 57: Gráfico da pressão por tempo. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

Para o ensaio do diagnóstico Stroking Time, foi obtido o gráfico da resposta ao

degrau de percurso pelo tempo, Figura 58.

Figura 58: Gráfico da resposta ao degrau de percurso por tempo. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

79

Figura 59: Gráfico de diagnóstico de performance aos degraus a partir de 50% de percurso pelo tempo. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

Figura 60: Gráfico de diagnóstico de performance aos degraus de 12.5% de percurso pelo tempo. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. Adaptado por Anna Resnauer

80

Para este ensaio, diferentemente do ensaio com o configurador de campo 475, é

possível configurar o valor final, o tempo de subida para o valor final e o tempo dos steps.

Esse recurso é muito interessante pois é possível configurar qualquer tipo de ensaio, não se

contendo apenas aos tradicionais disponíveis no configurador.

O diagnóstico de Performance Step Test, foi obtido o gráfico da resposta os degraus

de 0,25%, 0,50%, 1%, 2%, 5% e 10% de percurso pelo tempo, a partir da posição de 50%,

Figura 59.

Foi realizado, também, o diagnóstico com sucessivos degraus de 12,5%, que se

encontra demonstrado na Figura 60.

Com estes gráficos, Figuras 59 e 60, podemos notar que as curvas de respostas

acompanharam os degraus por todo os setpoint estabelecidos com leves amortecimentos,

mostrando a constância válvula por toda a faixa de controle.

81

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS

A instrumentação industrial abrange uma gama muito grande de vantagens, de estudo

e técnicas, sendo assim a aplicação é encontrada em vários tipos de processos. Por causa dessa

variedade de aplicações, existe um grande investimento para criar instrumentos cada vez mais

eficientes e avançados. Assim sendo, formas de gerenciar estes instrumentos crescem juntos

com estes avanços.

No cenário nacional, a assimilação de novas tecnologias é dada de forma mais lenta.

Apesar disto, a UTFPR possibilita aos alunos conviver com elas antes mesmo de encontra-las

na indústria. Ao propor criar um material didático para ser guia de como operar e entender os

resultados de calibrações e diagnósticos de instrumentos, a Universidade proporciona ao

aluno uma experiência que certamente ele encontrará no mercado de trabalho.

O desenvolvimento do material se apresenta em três etapas: Apostila Didática, Vídeo

Didático e Roteiro de Atividade Laboratoriais. A apostila contempla conceitos básicos acerca

de transmissores de temperatura e pressão e válvulas de controle, como também realizar a

calibração e diagnósticos via protocolo HART. O roteiro é um guia passo a passo das

atividades a serem desenvolvidas durante a disciplina, todos os tipos de ensaios expostos

nesse trabalho constam no roteiro, apostila e nos vídeos. Todos os materiais desenvolvidos

estão anexados em formato de DVD.

O desenvolvimento dos ensaios a princípio foi executado apenas por protocolo

HART como foi anunciado nas etapas de metodologia e revisão bibliográficas, pois o acesso

ao modem Fieldbus foi possível apenas depois da conclusão do desenvolvimento deste

trabalho.

No decorrer do desenvolvimento deste material a equipe obteve sucesso apesar dos

contratempos. O principal obstáculo foi a licença do software AMS. Este programa possui um

prazo de expiração de um ano, este tempo não foi suficiente pra conclusão deste trabalho. O

aprofundamento deste trabalho, a instalação, execução e funcionamento do programa foi

fundamental para o andamento do projeto. Por fim a questão sobre expiração da licença foi

resolvida a tempo de finalizar o trabalho.

Outra limitação que foi superada, foi o conhecimento nesta área da automação. O

estágio na Peróxidos do Brasil e a co-orientação foi fundamental para familiarização com os

82

instrumentos e o software utilizados. Com o entendimento e orientação a conclusão do projeto

foi possível.

Uma das grande vantagem do AMS Device Manager é a possibilidade de

personalizar os ensaios de acordo com o que se deseja analisar dos transmissores e

principalmente da válvulas. Por exemplo os diagnósticos step, que foram configurados de

acordo com os steps disponíveis no configurador para se fazer uma comparação com os

recursos disponíveis nos dois.

Outra vantagem é poder gerenciar os ativos de dentro da sala de controle e ter acesso

a vários instrumentos ao mesmo tempo. A rapidez que o software possibilita interagir com os

instrumentos, que muitas vezes não estão próximos um do outro em campo, é de fundamental

importância para saber o que está acontecendo e agir com precisão no problema.

Finalmente o projeto finalizou como esperado. Para o desenvolvimento de trabalhos

futuros é imprescindível a aquisição de modems e barreiras de segurança de entrada e saída

analógicas Fieldbus, proporcionando a implementação de simulações com os blocos PID e

verificar como os blocos de controle realizam o controle.

83

REFERÊNCIAS

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CASSIOLATO, CÉSAR; TORRES, LEANDRO. Gerenciamento de Ativos e Auto Diagnose. SMAR Equipamentos. 10 jan. 2014. 1 e 2 p.

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_____, Configuration Audit Trail. Chanhassen, Minnesota: Emerson, 2013.

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_____, QuickCheck SNAP-ON™ Application. Chanhassen, Minnesota: Emerson, 2013.

_____, Rosemount 3051 Pressure Transmitter. Chanhassen, Minnesota: Emerson, 2012.

_____, Rosemount 3144P Temperature Transmitter. Chanhassen, Minnesota: Emerson, 2015.

_____, Rosemount 3144P Temperature Transmitter. Chanhassen, Minnesota: Emerson, 2015.

_____, Transmissor de Temperatura Rosemount 3144P. Folha de dados do produto. Emerson, 2014.

_____, Treinamento/Overview AMS Device Manager. Curitiba, Brasil: Emerson, 2010.

Gerenciamento de Ativo caso Braskem. Revista Controle & Instrumentação. 2010. Edição

162. 1 p.

Gerenciamento de Ativos para todos os bolsos. Revista Controle & Instrumentação. 2008.

Edição 134.

84

INAMASU, Ricardo Yassushi. Porto, Arthur José Vieira. Godoy, Eduardo Paciência. Sistemas de controle via redes: uma nova abordagem para utilização de redes industriais. Revista Controle & Instrumentação. Edição nº 139, 2008.

LIMA, Rafael, Arquiteturas de Gerenciamento de Ativos para o Setor Sucroalcooleiro

Utilizando Instrumentação Inteligente HART. LABSOFT. 2009.

LIMA, Rafael; SEBAJE, Leonardo; INGRASSIA, Alexandre; MORELLO, Rafael; Gestão De Ativos Aplicada Em Plataforma De Petróleo. ALTUS.

LUGLI, ALEXANDRE BARATELLA; LEMES, DIEGO APARECIDO. Estudo de Padrões para Configuração de Instrumentos Remotos em Redes Industriais. Instituto Nacional de Telecomunicações – Inatel. 2012.

MACTEK CORPORATION, USB HART INTERFACE. Twinsburg, Otah: Mactek, 2003.

MULLER, Tom. SCHULZ, Thoralf. The Basic Components of an Effective Asset Management Program. ISA. 2001.

PANTONI, Rodrigo Palucci; BRANDÃO, Dennis. Integração de uma descrição de

dispositivos aberta e não-proprietária em sistemas fieldbus reais e simulados. Sba

Controle & Automação. Volume 20, N° 1. Natal, 2009.

QUINALHA, Eduardo; GRANDO, Rafael. Elaboração de Material Didático para as Atividades de Laboratório da Disciplina de Instrumentação Industrial da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Curitiba, Brasil, 2013.

RESENDE, L.S; Do VALE; M. R. Validação do Software AMS Device Manager para Gestão de Instrumentos Microprocessados com Protocolo HART. Peróxidos do Brasil LTDA. Curitiba. 2009.

RIBEIRO, Marco Antonio. Automação – 6ª ed. – Salvador, 2010.

_____, Marco Antonio. Controle de Processo – 8ª ed. – Salvador, 2005.

_____, Marco Antonio. Instrumentação – 14ª ed. – Salvador, 2010.

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SILVESTRE, Fernanda Isé; MAURÍCIO, Lara de Castro. Elaboração de Material Didático para Diagnóstico de Válvula de Controle com Controlador Através do Configurador 475. Curitiba, Brasil, 2015.

85

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SMAR Equipamentos Industriais, O protocolo digital HART. Sertãozinho, São Paulo: Smar, 2011.

86

APÊNDICE - Apostila e Roteiros de Atividades Práticas

Anna Resnauer

CONTROLE E AUTOMAÇÃO

GERENCIAMENTO DE

INSTRUMENTOS

MICROPROCESSADOS ATRAVÉS DO


2016

2

Sumário INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 3

CONCEITOS .................................................................................................................................... 4

PROTOCOLO HART .................................................................................................................... 4

TRANSMISSOR DE TEMPERATURA ............................................................................................ 5

TRANSMISSOR DE PRESSÃO DIFERENCIAL ................................................................................ 6

VÁLVULA DE CONTROLE ............................................................................................................ 7

CONTROLADOR DVC6200 .......................................................................................................... 8

SOFTWARE AMS DEVICE MANAGER ......................................................................................... 9

MONTAGEM ............................................................................................................................ 10

CONFIGURAÇÕES .................................................................................................................... 12

ENSAIOS TRANSMISSOR DE TEMPERATURA ............................................................................... 15

CONFIGURAÇÃO ...................................................................................................................... 16

CALIBRAÇÃO ............................................................................................................................ 19

DIAGNÓSTICO .......................................................................................................................... 23

ENSAIOS TRANSMISSOR DE PRESSÃO ......................................................................................... 25

CONFIGURAÇÃO ...................................................................................................................... 26

CALIBRAÇÃO ............................................................................................................................ 28

DIAGNÓSTICO .......................................................................................................................... 31

ENSAIOS VÁLVULA DE CONTROLE ............................................................................................... 33

CALIBRAÇÃO AUTO TRAVEL .................................................................................................... 34

CALIBRAÇÃO PARTIAL STROKE CAL ......................................................................................... 35

DIAGNÓSTICO TOTAL SCAN..................................................................................................... 36

DIAGNÓSTICO PARTIAL STROKE .............................................................................................. 38

DIAGNÓSTICO STEP RESPONSE ............................................................................................... 40

DIAGNÓSTICO STEP TEST ........................................................................................................ 41

DIAGNÓSTICO STROKE VALVE ................................................................................................. 42

REFERÊNCIAS ............................................................................................................................... 43

3

INTRODUÇÃO

Acrescente necessidade de melhorar a produtividade, a qualidade de produtos e a satisfação

dos clientes têm popularizado vários métodos e técnicas que visam melhorar a confiabilidade e

a robustez de produtos e processos (inclusive a automação), ou seja, aumentar a probabilidade

de um dispositivo desempenhar sua função de forma contínua. (LIMA, R; SEBAJE, L;

INGRASSIA, A da SILVA; MORELLO, R. 2010).

Nos últimos anos temos acompanhado que os mercados de instrumentação e automação vêm

demandando transmissores de pressão e temperatura, conversores, configuradores,

atuadores, etc. com alto desempenho, confiabilidade, disponibilidade, recursividade, com a

intenção de minimizar consumos, reduzir a variabilidade dos processos, proporcionar a

redução de custos operacionais e de manutenção, assim como garantir a otimização e

melhoria continua dos processos. (CASSIOLATO, CÉSAR; TORRES, LEANDRO. 2014).

No decorrer deste trabalho proporcionará ao aluno ter conhecimento sobre os procedimentos,

técnicas e equipamentos comumente utilizados no chão de fábrica, no que diz respeito à

manutenção e diagnósticos em transmissores de temperatura e pressão, e válvulas de

controle. Isto permitirá uma formação mais completa, promovendo uma atuação profissional

mais eficaz e bem-sucedida para as empresas.

4

CONCEITOS

PROTOCOLO HART

O protocolo HART (do inglês, Via de Dados Endereçável por Transdutor Remoto) foi inventado

pela Rosemount mas logo se tornou aberto, com a constituição de uma corporação chamada

HART Communication Foundation. Seu padrão é global para envio e recebimento de

informações digitais através de cabos analógicos, entre dispositivos inteligentes e sistemas de

controle ou monitoramento.

Atualmente muitas aplicações em HART, tendo vantagens com os equipamentos inteligentes e

utilizando-se da comunicação digital de forma flexível sob o sinal 4-20mA para a

parametrização e monitoração das informações. (SMAR, 2011).

No protocolo HART, Figura 1, temos um loop de corrente analógica, onde os sinais de um

transmissor variam a corrente que passa por ele de acordo com o processo de medição. O

controlador detecta a variação de corrente através da tensão sob um resistor sensor de

corrente. A corrente de loop varia de 4 a 20mA para frequências usualmente menores que 10

Hz. (SMAR, 2011).

Figura 1 - Loop de corrente acrescido o HART.

5

TRANSMISSOR DE TEMPERATURA

Transmissor é um equipamento capaz de converter uma grandeza elétrica proveniente de um

sensor ou transdutor, em um sinal padronizado, normalmente 4 a 20 mA, comunicação digital

ou ambos associados (BEGA, 2011).

O transmissor 3144, ilustrado pela Figura 2, provê a medição de temperatura por meio de

termopares, termorresistores e termistores, com ou sem redundância. Permite a leitura

localmente, através de visor local ou remotamente, na sala de controle. Sua comunicação se

dá pelos protocolos HART ou FOUNDATION Fieldbus, sendo que esta especificação deve ser

levada em consideração no momento da aquisição do instrumento (ROSEMOUNT, 2012a).

Figura 2: Transmissor de Temperatura 3144.

Termorresistores de platina são chamados Pt-100, por apresentarem uma resistência

padronizada de 100Ω a uma temperatura de 0 ºC. Em termos de utilização, o Pt-100

normalmente é conectado a transmissores eletrônicos de sinal, que farão a conversão da

resistência para outra forma de sinal padronizado de tensão.

Figura 3: Ligação Termoressitência a 2 fios.

Neste trabalho o sensor utilizado será o Pt-100. E a conexão com o transmissor deve ser feita

conforme a Figura 3.

6

TRANSMISSOR DE PRESSÃO DIFERENCIAL

O transmissor de pressão 3051, Figura 4, possibilita a medição de pressão diferencial,

manométrica e absoluta no mesmo dispositivo, podendo ser utilizado também em aplicações

de medição de nível e vazão. Dispõe de uma célula capacitiva diferencial, sendo que suas

câmaras são assim representadas: H, câmara de alta pressão e L, câmara de baixa pressão.

Figura 4: Transmissor de Pressão 3051

Estes instrumentos são constituídos de uma célula capacitiva diferencial ligada a um circuito

eletrônico responsável por medir a capacitância resultante das pressões aplicadas,

convertendo-a em um sinal padronizado, possível de ser transmitido até um controlador ou

centro de controle.

Para a medição de pressão manométrica, a tomada de alta pressão do transmissor deve ser

conectada ao vaso e a tomada de baixa pressão deve ficar aberta para a atmosfera. Já para

medição de pressão diferencial a pressão exercida pela coluna líquida presente no tanque ou

vaso é medida por uma das tomadas da célula capacitiva do instrumento medidor de pressão,

e a outra tomada conectada ao topo do tanque ou vaso.

7

VÁLVULA DE CONTROLE

Uma válvula de controle é um instrumento projetado para operar modulando de modo

contínuo e confiável, com o mínimo de histerese e atrito no engaxetamento da haste (RIBEIRO,

2003).

Basicamente a válvula de controle compreende dois conjuntos: o conjunto do corpo, que

sustenta a peça móvel, e o conjunto do atuador, que promove a movimentação da peça

móvel, Figura 5. (CHARLES, 2002).

Figura 5: Válvula Borboleta

A vazão de uma válvula de controle é caracterizada de acordo com a proporção da vazão em

relação à sua abertura. As válvulas mais comuns são de abertura rápida, a linear e de igual

porcentagem. Nas quais, a de abertura rápida permite uma grande vazão com um pequeno

deslocamento da haste, a de característica linear a vazão é diretamente proporcional a

abertura da válvula e na característica de igual porcentagem o percentual de abertura da

válvula proporcionará o mesmo aumento no percentual de fluxo do fluido.

8

CONTROLADOR DVC6200

O controlador digital da série FIELDVUE DVC6200, Figura 6, diferencia-se por realizar sua

operação por meio de um dispositivo microprocessado, que converte um sinal de corrente de

4 a 20 mA em um sinal pneumático de 3 a 15 psi, conforme a modulação requerida pelo

atuador em resposta a um sinal elétrico. A comunicação poder ser realizada com os protocolos

HART e FOUNDATION Fieldbus

Figura 6: Válvula Borboleta

Em seu funcionamento, primeiramente o sinal de entrada passa pela caixa de terminais

através de um par trançado único, esse segue para o microprocessador, que por algoritmo

digital converte em sinal analógico para o acionamento do conversor I/P. Conforme o aumento

desse sinal de entrada observa-se um aumento do sinal de acionamento do conversor I/P e

consequentemente eleva a pressão de saída desse transdutor.

A pressão de saída A aumentada leva a haste do atuador a se mover para abaixo. A posição da

haste é detectada pelo sensor de retorno de deslocamento sem contato, devido ao seu

princípio de funcionamento pelo efeito Hall, a qual continua a mover-se para baixo, até

alcançar sua posição correta. À medida que o sinal de entrada diminui, o sinal de acionamento

para o conversor de I/P diminui, reduzindo a pressão de saída do I/P. A haste se move para

cima até conseguir a posição correta. Neste ponto, o conjunto da placa de circuitos impressos

estabiliza o sinal de acionamento do I/P.

9


O AMS Device Manager, ilustrado na Figura 7, é um software de gerenciamento de

instrumentos que opera em protocolos de redes industriais. Com base em dados da condição

em tempo real dos dispositivos inteligentes de campo, a equipe da planta pode responder

rapidamente e tomar decisões informadas sobre a possibilidade de manter ou substituir os

dispositivos de campo. (EMERSON, 2010).


É uma ferramenta para configuração, documentação, gerenciamento da calibração e

diagnósticos de dispositivos. Todas as características de operação e funcionamento das

válvulas podem ser obtidas através deste software. Trata-se de um software Modular que

pode ter sua funcionalidade expandida através do que chamamos de SNAP-ONs. SNAP-ONs

são módulos com diferentes finalidades que podem ser acrescentados ao software em

qualquer momento oferecendo flexibilidade na composição do pacote que melhor se aplica na

sua planta. (EMERSON PROCESS MANAGEMENT, 2009).

10

MONTAGEM

a) A montagem/conexão dos equipamentos segue rigorosamente as recomendações dos

fabricantes, para que não ocorram danos aos instrumentos;

b) Nunca toque ou mexa no obturador da válvula pois estará sujeito ao risco de severos à

saúde podendo levar até a amputação de pequenos membros. Esta válvula é

normalmente fechada e se, por algum motivo, a alimentação falhar o obturador irá

fechar.

c) A montagem deste experimento é utilizada no diagnóstico dos três instrumentos.

Para este ensaio você irá precisar dos seguintes equipamentos:

Transmissor de Pressão Rosemount, modelo 3051;

Transmissor de Temperatura Rosemount, modelo 3144;

Válvula de Controle do tipo borboleta da FISHER, modelo CL 150-600/1200 psi, 837CV;

Configurador HART FIELDVUE DVC6200 SIS da FISHER;

Regulador de pressão FISHER 67CFR – 600 com alimentação máxima de 250 psi.

Viator USB Hart;

Fonte de tensão contínua;

Fonte de ar comprimido;

Cabos banana-jacaré;

Mangueiras pneumáticas.

Figura 8 : Regulador de Pressão

11

Primeiramente a válvula deve ser conectada a uma fonte de ar comprimido. O ponto de

conexão será o regulador de pressão, Figura 8.

Ressalvando que o suprimento de ar comprimido precisa ter uma pressão máxima de 250 psi,

que é verificado na placa da válvula, por causa da capacidade do regulador de pressão, Figura

9.

Figura 9: Placa da válvula de controle

Após terminar as conexões pneumáticas, o próximo passo é a conexão da fonte de tensão

contínua. A fonte deve ser aferida em 24Vcc e a conexão com os instrumentos deve ser feita

como na Figura 10.

Figura 10: Conexão interface de comunicação

Os terminais negativos e positivos dos instrumentos devem estar conectados em paralelo. Da

saída negativa da fonte, um resistor de 250 ohms em série e conectado ao terminal negativo.

O terminal positivo dos instrumentos devem ser conectados na saída positiva da fonte.

12

CONFIGURAÇÕES

Antes de conectar os instrumentos à interface, algumas configurações no software e nos

instrumentos são necessárias.

A segunda é a Network Configuration. Clique no Menu Iniciar, AMS Device Manager, Network

Configuration, Figura 11. Logo após irá abrir uma janela com a opção HART Modem, Figura 12.

Nesta aplicação será escolhida esta opção pois é o nosso meio de acessar a rede HART,

utilizando o Viator.

Figura 11: Network Configuration

13

Figura 12: HART Modem.

E por fim a janela Connection, onde a velocidade deve ser escolhida para 38400. A COM Port

deve ser selecionada de acordo com a porta USB que foi conectado o Viator. Ela está

disponível no Painel de Controle do Windows, Gerenciador de Dispositivos e Controladores

USB, Figura 13.

Feito isso, conectar as ponteiras do Viator em paralelo com o resistor. E por fim o Viator deve

ser conectado no USB do computador.

Figura 13: Connection.

O acesso ao software é realizado através do Menu Iniciar e logo após no ícone do programa,

Figura 14. O username é admin e não é necessário preencher o campo de senha.

Figura 14: Login

14

A tela inicial do software está descrita na Figura 15. Para aparecer a árvore HART é necessário

escolher a opção Device Connection View, no menu View, Figura 16.

Figura 15: Device Connection View


15

ENSAIOS TRANSMISSOR DE TEMPERATURA

Os ensaios com o transmissor de temperatura serão realizados através do menu Methods com

o Diagnostics and Test, Calibrate e Configure/Setup. O acesso é feito como demonstra a Figura

17. Com o mouse sobre o ícone do transmissor, clique com o botão direito.

Figura 17: Acesso ao transmissor de temperatura.

16

CONFIGURAÇÃO

Nas configurações do transmissor de temperatura é possível mudar as unidades de

temperatura, unidades de saída, range. Na aba Basic Setup a tag, os valores do range, o

damping e as unidades de medidas, como demostra a Figura 18.

Figura 18: Basic Setup

No local Display é possível configurar o texto que está disponível no display do transmissor,

Figura 19.

Figura 19: Local Display

17

Na Analog Output as unidades de engenharia, a função de transferência e o damping, descrito

na Figura 20.

Figura 20: Analog Output

Figura 21: Sensor

18

Na aba Sensor são possíveis configurar as propriedades do sensor de medição de temperatura,

Figura 21.

Como o transmissor de temperatura tem a possibilidade de medir a temperatura com dois

sensores, na aba Diferential existe a possibilidade de disponibilizar a diferença das duas

temperaturas, Figura 22.

Figura 22: Diferencial de temperatura.

19

CALIBRAÇÃO

Para a calibração o circuito deve ser montado de acordo com a Figura 23. O transmissor está

configurado para medir uma faixa desde -20ºC até 200 ºC.

Figura 23: Ciruito calibração temperatura

A calibração do transmissor de pressão é realizado através do menu Calibrate, Figura 24.

Figura 24: Calibrate

20

Analog Output Trim

Para a calibração o primeiro ajuste no AMS é o Trim da Saída Analógica. Clique com o botão

direito no dispositivo e selecione Calibrate e em seguida Analog Output Trim no menu. Em

seguida:






4.


Repita os passos de 1 a 5 para 4 mA, como na Figura 25 e para 20 mA, Figura 26.

Figura 25: Analog Trim 4mA

Figura 26: Analog Trim 20mA

21

Digital to Analog Trim

Para o ajuste no AMS, clique com o botão direito no dispositivo e selecione Calibrate e em

seguida D/A Trim no menu, Figura 27.


2. Selecione entre Proceed e Change.




4.


Figura 27: Analog Output Trim

22

Sensor Trim

Clique com o direito sobre o dispositivo e selecione Calibrate e Sensor Trim:

A calibração deve ser inicializada pela leitura de zero. Para isto, clicar sobre a opção ZERO e

seguir os seguintes passos:

1. Selecionar o método Lower Trim e clicar em ENTER;

2. Uma mensagem será exibida, alertando sobre a interferência nos pontos da curva;

3. Uma segunda tela alertará sobre os limites do sensor. Digitar o valor inicial da faixa

medida, -20ºC, no padrão TC-502 e pressionar ENTER. No AMS, clicar em OK;

4. Verificar a indicação fornecida no AMS, quando estiver estabilizada, clicar em OK;

5. Digitar no AMS o valor de temperatura que foi fornecido no TC-502 e pressionar

ENTER;

6. Aguardar que o ajuste seja executado pelo transmissor.

O próximo passo é a calibração de um segundo ponto da faixa de medição, normalmente

escolhe-se o valor referente a 100% da escala. No nosso caso, 200 ºC.

7. Selecionar o método Upper Trim e clicar em ENTER;

8. Uma mensagem será exibida, alertando sobre a interferência nos pontos da curva;

9. Uma segunda tela alertará sobre os limites do sensor. Digitar o valor inicial da faixa

medida, 200ºC, no padrão TC-502 e pressionar ENTER. No AMS, clicar em OK;

10. Verificar a indicação fornecida no AMS, quando estiver estabilizada, clicar em OK;

11. Digitar no AMS o valor de temperatura que foi fornecido no TC-502 e pressionar

ENTER;


23

DIAGNÓSTICO

O diagnóstico de Loop Test verifica a saída do transmissor, a integridade da malha, e a

operações de quaisquer registadores ou dispositivos semelhantes instalados no circuito. É

importante para teste de malha em CLP/SDCD.

O acesso é feito através do menu Methods, Diagnotics and Test e por fim Loop Test, Figura 28.

Figura 28: Acesso ao diagnóstico Loop Test

Para a realização do diagnóstico, segue os passos a seguir:







24












Figura 29: Loop Test

25

ENSAIOS TRANSMISSOR DE PRESSÃO

Os ensaios com o transmissor de pressão serão realizados através do menu Methods com o

Diagnostics and Test, Calibrate e Configure/Setup. O acesso é feito como demonstra a Figura

29. Com o mouse sobre o ícone do transmissor, clique com o botão direito.

Figura 30: Acesso ao transmissor de pressão

26

CONFIGURAÇÃO

Nas configurações do transmissor de pressão é possível mudar as unidades de pressão,

unidades de saída, range. Na aba Basic Setup a tag, os valores do range, o damping e as

unidades de medidas,como demostra a Figura 30.

Figura 31: Basic Setup

Na aba Sensor são possíveis configurar as propriedades do sensor de medição de pressão,

Figura 31.

Figura 32: Sensor

27

Na Analog Output as unidades de engenharia, a função de transferência e o damping, Figura

32.

Figura 33: Analog Output

No local Display é possível configurar o texto que está disponível no display do transmissor,

Figura 33.

Figura 34: Local Display

28

CALIBRAÇÃO

Para a calibração o circuito deve ser montado de acordo com a Figura 35. O transmissor está

configurado para medir uma faixa desde 0 bar até 0,05 bar.

Figura 35: Circuito calibração pressão

A calibração do transmissor de pressão é realizado através do menu Calibrate, Figura 36.

Figura 36: Calibrate

29

Sensor Trim

Figura 37: Lower Sensor Trim

Primeiramente o Sensor Trim deve ser calibrada. O Lower Sensor Trim deve ser calibrado de

acordo com a Figura 37 e o Upper Sensor Trim de acordo com a Figura 38.

Figura 38: Upper Sensor Trim

30

Digital to Analog Trim


seguida D/A Trim no menu.






4.


Ajuste Digital

Clique com o direito sobre o dispositivo e selecione Calibrate:






31

DIAGNÓSTICO

Do mesmo modo que o transmissor de temperatura, o de Loop Test para o transmissor de

pressão verifica a saída do transmissor, a integridade da malha, e a operações de quaisquer

registadores ou dispositivos semelhantes instalados no circuito. É importante para teste de

malha em CLP/SDCD.

O acesso é feito através do menu Methods, Diagnotics and Test e por fim Loop Test, Figura 39.

Figura 39: Acesso ao diagnóstico Loop Test







32













Figura 40: Loop Test

33

ENSAIOS VÁLVULA DE CONTROLE

Os ensaios com a válvula de controle serão realizados através do SNAP-ON Valvelink. O acesso

ao aplicativo é feito como demonstra a Figura 41. Com o mouse sobre o ícone da válvula,

clique com o botão direito. No índice SNAP-ON, selecionar Valvelink.

Figura 41: Valvelink

34

CALIBRAÇÃO AUTO TRAVEL

Este procedimento seleciona automaticamente os parâmetros apropriados de ajuste

dependendo do tipo e tamanho especificado do atuador.

Durante a Calibração Auto Travel, o instrumento procura por pontos extremos máximo e

mínimo, e a partir desses pontos o instrumento estabelece os limites físicos do curso da

válvula.

A configuração do Auto Travel é composta pelos seguintes passos:


2. Selecionar Calibration do menu ValveLink;

3. Selecionar Auto Travel.

A Figura 42 mostra os passos para a calibração Auto Travel.

Figura 42: Acesso Auto Travel

Com os ajustes realizados a calibração começa. Primeiro o atuador da válvula vai para 100%,

que no nosso caso é totalmente aberta pois ela é normal fechada. Em seguida em 0% e por

último se acomoda em 50%.

Por fim o atuador da válvula retorna para a posição inicial.

35

CALIBRAÇÃO PARTIAL STROKE CAL

Para efetuar a calibração Partial Stroke Cal é necessário seguir os passos.

1. No menu Calibration, selecionar Partial Stroke Cal:

2. Selecionar Start;

3. Escolher a taxa de velocidade do teste, e selecionar OK;

4. O teste se inicia primeiro de 1.0% a 30.0%, e depois de 30.0% a 1.0%;

A Figura 43 demostra os passos para a calibração.

Figura 43: Partial Stroke

36

DIAGNÓSTICO TOTAL SCAN

O diagnóstico Total Scan do ValveLink nos fornece três gráficos para análise da válvula: pressão

por percurso; percurso por tempo; e pressão por tempo. Estes gráficos permitem a análise de

alguns aspectos mecânicos da válvula, como o ajuste de bancada, que é o termo utilizado para

determinar a quantidade de força de restauração que a mola fornece quando o atuador estiver

acoplado à válvula.

Outros parâmetros que esta função nos ajuda a determinar é a carga do obturador que é a

força que se exerce sobre o obturador pelo atuador, e o atrito no engaxetamento da haste,

além da histerese que representa a folga existente da mudança de direção de atuação da

válvula.

O gráfico de pressão por percurso corresponde a curva de assinatura da válvula analisada.

Os gráficos são compostos por três curvas, que por sua vez é composta de três partes, a curva

de avanço do atuador apresentada em vermelho, a curva de recuo do atuador apresentada em

azul, e a curva ideal da válvula em questão apresentada em verde.

Figura 44: Configuração Total Scan.

37

Para efetuar o diagnósticos Total Scan é necessário seguir os passos:


2. Total Scan;

3. Colocar a válvula no modo Out of Service:


38

DIAGNÓSTICO PARTIAL STROKE

Do mesmo modo ao diagnóstico Total Scan, o diagnóstico Partial Stroke, retorna os gráficos de

pressão por percurso desta válvula, percurso por tempo e pressão por tempo. O percurso

configurado foi até 10% de abertura.

No gráfico de pressão por percurso podemos observar a maior variação de pressão na curva de

abertura. Isso se deve à necessidade de romper a força da mola do atuador. A curva de

fechamento é mais suave, sem muitas variações de pressão, por justamente a força da mola

estar a favor do movimento.

O gráfico percurso por tempo acompanha a curva do comportamento ideal, e nem é possível

observar a curva verde. A válvula possui maior ondulação para um setpoint de 10%, no gráfico

de pressão por tempo.

Figura 45: Partial Stroke

39

Para efetuar o diagnósticos Partial Stroke é necessário seguir os passos:



3. Selecionar Partial Stroke;


5. Selecionar Options e configurar o limite de percurso;


40

DIAGNÓSTICO STEP RESPONSE

Os diagnósticos Step Response, Figura 45, são testes baseados na resposta ao degrau. Essa

seção do ValveLink é possível configurar o tipo de teste ao degrau desejado. Configuramos o

Stroking Time e o Perfomance Step Study, que também estão disponíveis no configurador de

campo 475.

Para efetuar o diagnósticos Stroking Time é necessário seguir os passos:





5. Configurar os limites de percurso;


Figura 46: Stroking Time

41

DIAGNÓSTICO STEP TEST

Para efetuar o diagnósticos Performance Step Test é necessário seguir os passos:



3. Selecionar Performance Step Test;


5. Configurar as características do degrau desejado;

As Figuras 47 e 48 mostram os passos para o diagnóstico.

Figura 47: Step Response

Figura 48: Step Time

42

DIAGNÓSTICO STROKE VALVE


1. No menu principal do ValveLink, selecionar o item Stroke Valve



Os passos estão ilustrados nas Figuras 49 e 50.

Figura 49: Stroke Valve

Figura 50: Ajuste para 25% e 75% de abertura.

43

REFERÊNCIAS

BEGA, E. A. Instrumentação Industrial. 3. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2011.

CASSIOLATO, CÉSAR; TORRES, LEANDRO. Gerenciamento de Ativos e Auto Diagnose.

SMAR Equipamentos. 10 jan. 2014. 1 e 2 p.

CHARLES, Roberto. Instrumentação Básica. PETROBRAS 2002. Disponível em:

<http://www.tecnicodepetroleo.ufpr.br/apostilas/petrobras/instrumentacao_basica.pdf >.

Acesso em: 2 nov. 2016.

EMERSON PROCESS MANAGEMENT. Controlador digital de válvula FIELDVUE DVC6200 da

Fisher: Manual de instruções. Sorocaba, 2014

_____, Calibration Assistant SNAP-ON™ Application. Chanhassen, Minnesota: Emerson,

2013.

_____, Treinamento/Overview AMS Device Manager. Curitiba, Brasil: Emerson, 2010.

LIMA, Rafael; SEBAJE, Leonardo; INGRASSIA, Alexandre; MORELLO, Rafael; Gestão De

Ativos Aplicada Em Plataforma De Petróleo. ALTUS.

MATHIAS, Artur Cardozo. Válvulas – 2ª ed. – São Paulo: Artliber, 2014.

RIBEIRO, Marco Antônio. Automação – 6ª ed. – Salvador, 2010.

RIBEIRO, Marco Antônio. Válvulas de Controle e Segurança – 5ª ed. – Salvador, 2003.

ROSEMOUNT. Rosemount 3144P Temperature Transmitter. 2012a. Disponível em Acesso em

03 nov. 2016.

SMAR Equipamentos Industriais, O protocolo digital HART. Sertãozinho, São Paulo: Smar,

2011.

VENCESLAU, Allan. Detecção e Diagnóstico de Agarramento em Válvulas Posicionadoras.

UFRN. Natal, 2012.

Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Departamento Acadêmico de Eletrotécnica

Disciplina de Instrumentação Industrial

ATIVIDADE PRÁTICA DE LABORATÓRIO

PRÁTICA 1: CONFIGURAÇÃO TRANSMISSOR DE TEMPERATURA Pág. 1 Aluno: Código: Data:

Configurar o software AMS Device Manager da Emerson para atender aos seguintes dados de processo:

• Medição de temperatura utilizando um termopar tipo K;

• Temperatura mínima de processo -20 ºC;

• Temperatura máxima de processo: 200 ºC;

• Exibir a temperatura atual do processo e a porcentagem da faixa no visor local.

Lista de materiais:

a) 1 (uma) Transmissor de temperatura 3144P HART (Figura 1);

b) 1 (um) AMS Device Manager (Figura 2);

c) 1 (um) Fonte de tensão (Figura 3);

d) 1 (um) Viator USB HART (Figura 4);

e) 1 (um) Sensor de Temperatura Termopar tipo K (Figura 5);

Figura 1 – Transmissor de Temperatura 3144P. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. (2016)

Figura 2 – AMS Device Manager. UTFPR, Campus Curitiba. (2016).

Figura 3 – Calibrador Presys TC-502. Fonte: Presys (2008).

Figura 4 - Viator USB HART. Fonte: Autoria própria.




PRÁTICA 1: CONFIGURAÇÃO TRANSMISSOR DE TEMPERATURA Pág. 2

Figura 5 – Termopar Tipo K.

Fonte: Autoria própria.

Figura 6 - Montagem da prática para configuração.


OBSERVAÇÕES:

a) A montagem/conexão dos equipamentos para realização da prática, representada na Figura 5, segue

rigorosamente as recomendações dos fabricantes, para que não ocorram danos aos instrumentos;

b) A geração de RTD, Ohm, TC ou mV, com a medição simultânea de mA do TC-502 da Presys é

utilizada quando se deseja fazer a calibração de transmissores de temperatura. Para esta prática

será utilizada a função TC, de geração de sinal de saída em °C (termopar), com medição simultânea

de mA;




PRÁTICA 1: CONFIGURAÇÃO TRANSMISSOR DE TEMPERATURA Pág. 3 Configuração do Calibrador de Temperatura Presys TC-502:

A configuração do calibrador de temperatura para uso durante este experimento é feita da seguinte forma:

1. Ligar o calibrador (Tecla ON/OFF), selecionar na tela a opção ON e pressionar ENTER;

2. No menu inicial, selecionar a opção IN e pressionar ENTER;

3. Selecione a opção mA e pressionar ENTER;

4. Pressione a tecla C/CE

5. Selecione a opção OUT e pressionar ENTER;

6. Selecione a opção TC e pressionar ENTER;

7. Selecione a opção K, referente ao tipo de termopar e pressionar ENTER;

8. Selecione INTERNAL (compensação de junta de termopar) e pressionar ENTER;

Iniciar a comunicação HART através do AMS Device Manager:

a) Conecte o Viator ao circuito do experimento conforme a Figura 6.

b) No AMS, pressione na tela do menu principal seja exibida, conforme a Figura 7;

Selecione Configure/Setup.

Figura 7 – Configure/Setup.





1 CONFIGURAÇÕES BÁSICAS

Os parâmetros configurados na aba Basic Setup e Configure Sensor 1, Figura 8, estão no quadro abaixo.

Figura 8 – Sensor.

Fonte: UTFPR, Campus Curitiba.

Parâmetro Descrição Valor

Sensor 1 Type Permite selecionar o tipo de sensor utilizado

dentre uma lista de sensores suportados. T/C typ K

Sensor 1 Connection Tipo de ligação do sensor (2, 3 ou 4 fios) 2 Wire

URV Valor máximo da faixa de madição 200

LRV Valor mínimo da faixa de madição -20

Pressure Units Unidade de engenharia para medição da pressão. degC

Sensor 1 Damping Tempo de amortecimento. 0

Após configurados os parâmetros, clicar no botão SEND para que o instrumento assuma os novos valores.





2 CONFIGURAÇÃO DO VISOR LOCAL

Os parâmetros configurados na aba LCD, Figura 9, estão no quadro abaixo.

Figura 8 – LCD.



Displayed Variables

Seleciona qual variável do transmissor será exibida

no

display.

Primary Variable

Decimal Places Precisão do valor exibido no display. Pode-se

selecionar desde nenhuma até quatro casas

decimais

2

Bar Graph Possibilita habilitar (ON) ou desabilitar (OFF) a

exibição de uma barra gráfica no visor local do

dispositivo.

ON





PRÁTICA 2: CALIBRAÇÃO TRANSMISSOR DE TEMPERATURA Pág. 1

Aluno: Código: Data:


Medição de temperatura utilizando um termopar tipo K;

Temperatura mínima de processo -20 ºC;

Temperatura máxima de processo: 200 ºC;

Exibir a temperatura atual do processo e a porcentagem da faixa no visor local.

Lista de materiais:

a) 1 (um) Transmissor de temperatura 3144 HART da Rosemount (Figura 1);


c) 1 (um) Calibrador de temperatura com fonte 23 Vcc incorporada, TC-502 da Presys (Figura 3);


e) 1 (um) Sensor de Temperatura Termopar tipo K (Figura 5);

Figura 1 – Transmissor de Temperatura 3144P Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. (2016)







Figura 4 - Viator USB HART.


Figura 5 – Termopar Tipo K.


Figura 6 - Montagem da prática de Calibração.


OBSERVAÇÕES:



b) A geração de RTD, Ohm, TC ou mV, com a medição simultânea de mA do TC-502 da Presys é utilizada

quando se deseja fazer a calibração de transmissores de temperatura. Para esta prática será utilizada a

função TC, de geração de sinal de saída em °C (termopar), com medição simultânea de mA.





Configuração do Calibrador de Pressão Presys PC-507:

A configuração do calibrador de temperatura para uso durante este experimento é feita da seguinte forma:


2. No menu inicial, selecionar a opção IN e pressionar ENTER;

3. Selecione a opção mA e pressionar ENTER;

4. Pressione a tecla C/CE

5. Selecione a opção OUT e pressionar ENTER;

6. Selecione a opção TC e pressionar ENTER;

7. Selecione a opção K, referente ao tipo de termopar e pressionar ENTER;

8. Selecione INTERNAL (compensação de junta de termopar) e pressionar ENTER.

Iniciar a comunicação HART através do AMS Davice Manager:



Selecione no ícone do instrumento a opção Methods, Calibrate.

Figura 7 – Calibrate.






1 SENSOR TRIM

Recomenda-se que o Trim seja realizado sempre com dois pontos de referência. As opções

Lower Trim e Upper Trim correspondem às calibrações feitas no ponto inicial e final da faixa

medida, respectivamente. Como o transmissor já está configurado para medir uma faixa desde -

20ºC até 200ºC, o método ideal é a calibração em dois pontos (Lower and Upper Trim).

Os seguintes passos devem ser seguidos:

1. Escolher a opção Lower and Upper Trim;

2. Uma tela alertará sobre os limites do sensor. No padrão TC-502, pressionar o

3. botão 0 (+/-) para deixar o valor com sinal negativo e digitar o valor inicial da faixa medida:

-20ºC, e pressionar ENTER. No AMS, pressionar OK;

4. Verificar a indicação fornecida no AMS e quando estiver estabilizada, pressionar OK;

5. Digitar no AMS o valor de temperatura que foi fornecido no TC-502 e pressionar ENTER;


Para o Upper Trim:

1. Uma tela alertará sobre os limites do sensor. No padrão TC-502, pressionar o

2. Digitar o valor final da faixa medida: 200ºC, e pressionar ENTER. No AMS, pressionar OK;

3. Verificar a indicação fornecida no AMS e quando estiver estabilizada, pressionar OK;

4. Digitar no AMS o valor de temperatura que foi fornecido no TC-502 e pressionar ENTER;






2 DIGITAL TO ANALOG TRIM






4. Selecione Yes, se o valor de referência for igual ao valor ao valor mostrado no transmissor.

Se não for clique em NO. Se Yes, vai para o Passo 6, se não, para o Passo 4.





PRÁTICA 3: DIAGNÓSTICO TRANSMISSOR DE TEMPERATURA – LOOP TEST Pág. 1 Aluno: Código: Data:


• Loop Teste do transmissor de Temperatura 3144P;

Lista de materiais:

a) 1 (uma) Transmissor de Temperatura 3144P (Figura 1);




Figura 1 – Transmissor de Temperatura 3144P. Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. (2016)







PRÁTICA 3: DIAGNÓSTICO TRANSMISSOR DE TEMPERATURA – LOOP TEST Pág. 2



OBSERVAÇÕES:

a) A montagem/conexão dos equipamentos para realização da prática, representada na Figura 5, segue rigorosamente as recomendações dos fabricantes, para que não ocorram danos aos instrumentos;

Configuração da fonte de tensão:

A configuração da fonte para uso durante este experimento é feita da seguinte forma:

1. Ligar a fonte (Tecla ON/OFF);

2. Com o multímetro verificar de a fonte está com 24Vcc na saída;



b) No AMS, pressione na tela do menu principal seja exibida, conforme a Figura 6. Selecione no ícone do aplicativo Methods no menu principal do software.





Figura 6 – Acesso ao diagnóstico Loop Teste.





1 CONFIGURAÇÃO DO LOOP TEST


1. Para a saída de 4-20 mA HART, conecte um medidor de referência ao transmissor por um

ou outro conectando o medidor aos terminais de teste no bloco de terminais, ou manobras

a potência do transmissor através do medidor em algum ponto no circuito.





coincidirem, o transmissor e o loop são configurados e funcionando adequadamente. Se os

valores não coincidem, o contador pode estar ligado ao circuito errado, pode haver uma falha

na fiação ou da fonte de alimentação, o transmissor pode precisar a que a medição da saída

seja fixada no zero correspondente à altitude, ou o medidor de referência pode estar com

defeito.

6. Depois de completar o procedimento de teste, o visor retorna à tela Loop Test para escolher

outro valor de saída ou para terminar.




Figura 7 – Loop Test.




PRÁTICA 1: CONFIGURAÇÃO TRANSMISSOR DE PRESSÃO Pág. 1 Aluno: Código: Data:


• Medição de pressão manométrica em um recipiente fechado;

• Pressão mínima de processo: 0 bar (balanço atmosférico);

• Pressão máxima de processo: 0,05 bar;

• Exibir a pressão e a porcentagem atual da faixa no visor local.

Lista de materiais:

a) 1 (uma) Transmissor de Pressão 3051 (Figura 1);




Figura 1 – Transmissor de Pressão 3051 Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. (2016)


Figura 3 – Fonte de tensão contítua. Fonte: Minipa (2016).





PRÁTICA 1: CONFIGURAÇÃO TRANSMISSOR DE PRESSÃO Pág. 2

Figura 5 - Montagem da prática para configuração.


OBSERVAÇÕES:


b) Nunca toque ou mexa no obturador da válvula pois estará sujeito ao risco de severos à saúde podendo levar até a amputação de pequenos membros. Esta válvula é normalmente fechada e se, por algum motivo, a alimentação falhar o obturador irá fechar.








Selecione Configure/Setup.





Figura 6 – Configure/Setup






1 CONFIGURAÇÕES BÁSICAS

Os parâmetros configurados na aba Basic Setup, Figura 7, estão no quadro abaixo.

Figura 7 – Basic Setup.



Pressure Units Unidade de engenharia para medição da pressão. Bar

Transfer Function

Função de transferência do sinal de entrada pra o

sinal de saída. Pode-se escolher: Linear ou Raíz

quadrada.

Linear

Damping Tempo de amortecimento. 0

URV Valor máximo da faixa de madição 0,05

LRV Valor mínimo da faixa de madição 0






2 CONFIGURAÇÃO DO VISOR LOCAL

Os parâmetros configurados na aba Local Display, Figura 8, estão no quadro abaixo.

Figura 8 – Local Display



Display Options

Escolhe qual variável será exibida no visor. Quando

selecionado Eng

Units, o valor da pressão é exibido.

Eng

Units





PRÁTICA 2: CALIBRAÇÃO TRANSMISSOR DE PRESSÃO Pág. 1 Aluno: Código: Data:


• Medição de pressão manométrica em um recipiente fechado;

• Pressão mínima de processo: 0 bar (balanço atmosférico);

• Pressão máxima de processo: 0,05 bar;

• Exibir a pressão e a porcentagem atual da faixa no visor local.

Lista de materiais:



c) 1 (um) Calibrador Presys PC-507 (Figura 3);


e) 3 (três) Mangueiras pneumáticas (Figura 5).



Figura 3 – Calibrador Presys PC-507. Fonte: Presys (2008).





PRÁTICA 2: CALIBRAÇÃO TRANSMISSOR DE PRESSÃO Pág. 2

Figura 5 – Bomba de calibração.

Fonte: SALCAS (2013)



OBSERVAÇÕES:



b) A calibração de pressão é realizada com o auxílio do calibrador de pressão PC-507 e da bomba de

calibração MVP-600. O PC-507 fornece a alimentação 24Vcc ao transmissor pelos terminais IN+ (-) e

OUT+ (+) quando se deseja realizar a medição simultânea de corrente em mA.

Configuração do Calibrador de Pressão Presys PC-507:




PRÁTICA 2: CALIBRAÇÃO TRANSMISSOR DE PRESSÃO Pág. 3 A configuração do calibrador de pressão para uso durante este experimento deve ser realizada para exibir

os valores de pressão na mesma unidade em que o transmissor está trabalhando. Os seguintes passos

devem ser seguidos:


2. No menu inicial, selecionar a opção CONF e pressionar ENTER;

3. Em seguida, selecionar a opção P e pressionar ENTER;

4. Selecionar a opção UNITOUT e pressionar ENTER;




Selecione no ícone do instrumento a opção Methods, Calibrate.

Figura 7 – Calibrate.






1 SENSOR TRIM

Para a calibração do transmissor são necessários pelo menos dois pontos da faixa de medição. Necessário calibrar o zero e o limite superior da faixa.

Figura 8 – Lower Sensor Trim.

Primeiramente o Sensor Trim deve ser calibrada. O Lower Sensor Trim deve ser calibrado de acordo com a Figura 8 e o Upper Sensor Trim de acordo com a Figura 9.

Figura 9 – Upper Sensor Trim.





2 DIGITAL TO ANALOG TRIM






4. Selecione Yes, se o valor de referência for igual ao valor ao valor mostrado no transmissor.

Se não for clique em NO. Se Yes, vai para o Passo 6, se não, para o Passo 4.


3 AJUSTE DIGITAL

Clique com o direito sobre o dispositivo e selecione Calibrate:









PRÁTICA 3: DIAGNÓSTICO TRANSMISSOR DE PRESSÃO – LOOP TEST Pág. 1 Aluno: Código: Data:


• Loop Teste do transmissor de pressão 3051;

Lista de materiais:












PRÁTICA 3 DIAGNÓSTICO TRANSMISSOR DE PRESSÃO – LOOP TEST Pág. 2

Figura 5 - Montagem da prática de Loop Teste.


OBSERVAÇÕES:








b) No AMS, pressione na tela do menu principal seja exibida, conforme a Figura 6. Selecione no ícone do aplicativo Methods no menu principal do software.





Figura 6 – Acesso ao diagnóstico Loop Teste.





1 CONFIGURAÇÃO DO LOOP TEST


1. Para a saída de 4-20 mA HART, conecte um medidor de referência ao transmissor por um

ou outro conectando o medidor aos terminais de teste no bloco de terminais, ou manobras

a potência do transmissor através do medidor em algum ponto no circuito.





coincidirem, o transmissor e o loop são configurados e funcionando adequadamente. Se os

valores não coincidem, o contador pode estar ligado ao circuito errado, pode haver uma falha

na fiação ou da fonte de alimentação, o transmissor pode precisar a que a medição da saída

seja fixada no zero correspondente à altitude, ou o medidor de referência pode estar com

defeito.

6. Depois de completar o procedimento de teste, o visor retorna à tela Loop Test para escolher

outro valor de saída ou para terminar.




Figura 7 – Loop Test.




PRÁTICA 1: CALIBRAÇÃO – AUTO TRAVEL Pág. 1



Calibração do controlador DVC 6200 SIS HART

Lista de materiais:

a) 1 (uma) Válvula de controle e controlador DVC 6200 SIS HART (Figura 1);





Figura 1 – Válvula e DVC 6200 Fonte: UTFPR, Campus Curitiba. (2016)








Figura 5 – Mangueira pneumática.

Fonte: Indústria direta URL: http://www.industriadireta.com.br/index.php?route=product/product&product_id=202

Figura 6 - Montagem da prática de calibração.


OBSERVAÇÕES:









http://www.industriadireta.com.br/index.php?route=product/product&product_id=202






Selecione no ícone do aplicativo ValveLink SNAP-ON no menu principal do software. Se um dispositivo HART alimentado estiver conectado ao AMS, aparece automaticamente na árvore HART.

c) Acessando a tela inicial do AMS para conectar-se ao DVC 6200, conforme a Figura 7.

Figura 7 - Conectar ao ValveLink






1 CONFIGURAÇÃO DO AUTO TRAVEL

Figura 8 – Auto Travel


A partir da tela ilustrada na Figura 8, executar a seguinte sequência, chegando até a tela de configurações

do sensor: Calibration Auto Travel Out of Service Yes Done Após esses ajustes, o processo de calibração começa. Primeiramente o curso atinge seu ponto máximo 100%, em seguida acerta em 0% e por fim o curso se acomoda em 50%.




PRÁTICA 2: CALIBRAÇÃO – PARTIAL STROKE CAL Pág. 1


Configurar o software AMS da Emerson para atender aos seguintes dados de processo:


Lista de materiais:





e) 3 (três) Mangueiras pneumáticas (Figura 5)


Figura 2 – Configurador 475.

Fonte: Emerson (2013).


Figura 4 – Viator USB HART. Fonte: Autoria própria.









OBSERVAÇÕES:













1 CONFIGURAÇÃO DO PARTIAL STROKE CAL

Figura 8 – Configuração Partial Stroke Cal.



do sensor: Calibration Partial Stroke Cal Start. Escolher a taxa de velocidade do teste, e selecionar OK. O teste se inicia primeiro de 0.0% a 30.0%, e depois de 30.0% a 0.0%.




PRÁTICA 3: DIAGNÓSTICO – TOTAL SCAN Pág. 1




Lista de materiais:


















OBSERVAÇÕES:















1 CONFIGURAÇÃO DO DIAGNÓSTICO TOTAL SCAN

Figura 8 – Configuração Total Scan.



do sensor: Diagnostics Total Scan Out of Service Yes Done Start. Em options é possível selecionar os parâmetros de teste (antes de começar o teste) e os três gráficos disponíveis (durante todo o teste). Responda algumas perguntas sobre a prática realizada:

1. O que pode-se dizer sobre a curva de assinatura da válvula (pressão x percurso)?

2. Esta válvula apresenta histerese? Se sim, de quanto?

3. O que se pode concluir sobre a curva (pressão x tempo) obtida?

4. O que se pode concluir sobre a curva (percurso x tempo) obtida?




PRÁTICA 4: DIAGNÓSTICO – PARTIAL STROKE Pág. 1




Lista de materiais:
















Figura 6 - Montagem da prática de diagnóstico.


OBSERVAÇÕES:













1 CONFIGURAÇÃO DO DIAGNÓSTICO PARTIAL STROKE

Figura 8 – Configuração Partial Stroke.


Para realizar este diagnóstico o controlador deve estar alimentado com corrente acima de 6mA. A partir da tela ilustrada na Figura 8, executar a seguinte sequência, chegando até a tela de configurações

do sensor: Diagnostics Partial Stroke In Service Yes Done Start. Em options é possível selecionar os parâmetros de teste (antes de começar o teste) e os três gráficos disponíveis (durante todo o teste). Responda algumas perguntas sobre a prática realizada:

1. O que pode-se dizer sobre a curva (pressão x percurso) obtida?

2. Qual o valor de histerese da válvula nesse caso?

3. O que se pode concluir sobre a curva (pressão x tempo) obtida?

4. O que se pode concluir sobre a curva (percurso x tempo) obtida?




PRÁTICA 5: DIAGNÓSTICO – STROKING TIME Pág. 1




Lista de materiais:


















OBSERVAÇÕES:













1 CONFIGURAÇÃO DO DIAGNÓSTICO STROKING TIME

Figura 8 – Configuração Stroking Time.



do sensor: Diagnostics Step Response Out of Service Yes Done Start. Em options é possível selecionar os parâmetros de teste (antes de começar o teste). Responda algumas perguntas sobre a prática realizada:

1. Quanto tempo a válvula demorou para abrir totalmente?

2. Quanto tempo a válvula demorou para fechar totalmente?




PRÁTICA 6: DIAGNÓSTICO – PERFORMANCE STEP TEST Pág. 1




Lista de materiais:


















OBSERVAÇÕES:













1 CONFIGURAÇÃO DO DIAGNÓSTICO PERFORMANCE STEP TEST

Figura 8 – Configuração Performance Step Test.



do sensor: Diagnostics Step Response Out of Service Yes Done Start Em options é possível selecionar os parâmetros de teste (antes de começar o teste). Responda a pergunta sobre a prática realizada:

1. O que se pode avaliar sobre a válvula com a curva obtida?




PRÁTICA 7: DIAGNÓTICO – STROKE VALVE Pág. 1




Lista de materiais:


















OBSERVAÇÕES:














1 CONFIGURAÇÃO DO STROKE VALVE

Figura 8 – Configuração Stroke Valve.



1. No menu principal do ValveLink, selecionar o item Stroke Valve



Preencha a Tabela 1 com os valores obtidos para os setpoints pedidos através do Stroke Valve.





Setpoint de

percurso (%) Valor real de percurso (%)

Setpoint de percurso (%)

Valor real de percurso (%)

0% 100%

25% 79%

50% 27%

75% 4%

Tabela 1 - Valores de percurso obtidos com o Stroke Valve. Fonte: Autoria própria.

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