Projeto de uma bancada de testes para aplicações de controle em rede.

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma bancada de emulação para sistemas de controle em rede aplicada a redes de comunicação industriais baseadas no padrão RS-485, amplamente empregado devido à sua robustez e à capacidade de operação em longas distâncias. Para a implementação da bancada, foram desenvolvidos e fabricados três protótipos de placas de circuito impresso compostos por microcontroladores, sensores, circuitos eletrônicos de acionamento e transceptores compatíveis com o padrão RS-485. Essas placas foram empregadas na implementação de um sistema de controle em rede com arquitetura distribuída do tipo master-worker. A planta piloto utilizada neste trabalho é constituída por um motor CC de 12 V, com velocidade nominal de 1360 RPM. A medição da velocidade angular do eixo do motor foi realizada por meio de um encoder, enquanto o acionamento foi efetuado por intermédio de uma ponte H. Ao longo do desenvolvimento do trabalho, foram realizados ensaios experimentais para a caracterização tanto da planta piloto quanto da rede de comunicação. Os resultados referentes à caracterização da rede indicaram uma latência de aproximadamente 3,6 µs entre a transmissão e a recepção dos dados, mantendo-se a comunicação estável durante toda a etapa experimental. Para identificar um modelo discreto capaz de representar adequadamente o comportamento dinâmico da planta piloto, foram conduzidos ensaios em malha aberta utilizando sinais de excitação do tipo PRBS (do inglês, Pseudo-Random Binary Sequence). A identifica ção do sistema foi realizada por meio de técnicas de modelagem caixa-preta, resultando em modelos com coeficientes de determinação R2 da ordem de 0,86. Por fim, foram re alizados ensaios comparativos visando avaliar a qualidade do modelo identificado. Para isso, foi projetado um controlador PI (proporcional-integral) com base no modelo discreto obtido experimentalmente. Em seguida, o controlador foi embarcado em um dos micro controladores da bancada, permitindo a comparação entre os resultados experimentais e aqueles obtidos nas etapas de modelagem e simulação. Os resultados obtidos evidenciam uma diferença aproximada de 5 % entre os dois cenários analisados, indicando que a ban cada de emulação proposta constitui uma plataforma viável para aplicações didáticas e experimentais nas áreas de controle e automação.