Estudo e implementação de um protótipo didático para automação no controle de temperatura em máquinas extrusoras

Abstract

O controle preciso de temperatura em máquinas extrusoras industriais é crucial para garantir a qualidade e a consistência dos produtos fabricados, além de otimizar a eficiência energética e a durabilidade dos equipamentos. O presente trabalho teve como objetivo principal desenvolver um protótipo didático para automação do controle de temperatura, utilizando o sistema de controle PI (Proporcional e Integral). O projeto inclui uma comparação detalhada entre o controle PI e o método de controle ON/OFF, com o propósito de avaliar e destacar as vantagens e limitações de cada abordagem no contexto da operação de máquinas extrusoras industriais. A implementação do protótipo envolve a integração de um CLP (Controlador Lógico Programável) para o gerenciamento lógico e de processos, bem como uma IHM (Interface Homem-Máquina) para interação intuitiva e visual com o sistema. Este trabalho busca proporcionar uma solução ampla e eficaz para o controle térmico automatizado em máquinas extrusoras, oferecendo uma plataforma didática para o estudo e a aplicação prática de técnicas de controle de temperatura. Além dos testes realizados no protótipo físico, foram conduzidas simulações em softwares matemáticos para avaliar o desempenho do sistema de controle projetado. Os resultados esperados incluem a validação do protótipo e a demonstração de sua maior eficiência em comparação com o controle ON/OFF tradicional, destacando as melhorias em termos de exatidão, estabilidade e eficiência energética proporcionadas pelo sistema de controle PI.

Precise temperature control in industrial extrusion machines is crucial to ensure the quality and consistency of manufactured products, in addition to optimizing energy efficiency and equipment durability. The main objective of this work was to develop a didactic prototype for temperature control automation, using the PI (Proportional and Integral) control system. The project includes a detailed comparison between the PI control and the ON/OFF control method, with the purpose of evaluating and highlighting the advantages and limitations of each approach in the context of the operation of industrial extrusion machines. The implementation of the prototype involves the integration of a PLC (Programmable Logic Controller) for logical and process management, as well as an HMI (Human-Machine Interface) for intuitive and visual interaction with the system. This work seeks to provide a comprehensive and effective solution for automated thermal control in extrusion machines, offering a didactic platform for the study and practical application of temperature control techniques. In addition to the tests performed on the physical prototype, simulations were conducted in mathematical software to evaluate the performance of the control system. Expected results include validation of the prototype and demonstration of its greater efficiency compared to traditional ON/OFF control, highlighting the improvements in terms of accuracy, stability and energy efficiency provided by the PI control system.