Automação industrial em ambiente virtual: estudo de caso do controle de nível de um tanque

Abstract

Este Trabalho de Conclusão de Curso tem como objetivo desenvolver um sistema de automação industrial em ambiente virtual voltado para o controle de nível de um tanque. Para isso, foram utilizados três softwares principais: FACTORY IO para a simulação da planta industrial, CODESYS para a implementação do controlador PID em um CLP virtual e Elipse E3 como plataforma de supervisão e interface homem-máquina (IHM). A metodologia adotada compreendeu a modelagem matemática da planta com base em dados extraídos da simulação, permitindo a obtenção de uma função de transferência de primeira ordem com atraso. Com base nesse modelo, foi aplicada a metodologia de Ziegler-Nichols para a sintonização dos parâmetros do controlador PID. A lógica de controle foi implementada em linguagem Ladder no CODESYS e integrada à cena 12 simulada do FACTORY IO por meio do protocolo OPC UA. O Elipse E3 foi utilizado para monitoramento em tempo real, registro de dados em banco de dados e geração de relatórios exportáveis ao Excel. Os testes realizados incluíram variações de setpoint (48, 109 e 158 litros), cujos resultados mostraram um bom desempenho do sistema quanto à estabilidade, tempo de acomodação, tempo de subida e overshoot. Foi possível observar que o overshoot diminui à medida que o setpoint aumenta, ao passo que o tempo de acomodação cresce, sugerindo uma dinâmica mais lenta para valores altos de referência. Os resultados indicam que a abordagem utilizada é eficaz para validar o desempenho de controladores PID em ambiente simulado, permitindo análise segura e econômica antes e uma eventual aplicação em planta física. Conclui-se que o sistema de controle projetado apresentou um comportamento estável e coerente com as expectativas teóricas, demonstrando a viabilidade da utilização de simulações integradas para o desenvolvimento e teste de sistemas de automação industrial.