Atividade_03 sistemas automatizados

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ATIVIDADE 03 
Curso: 
ENGENHARIA ELÉTRICA 
Disciplina: 
SISTEMAS AUTOMATIZADOS 
NA INDÚSTRIA 4.0 
 
Aluno: 
FELIPE MARTINS DUARTE 
Matrícula: 
2020203431 
 
 
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Um Controlador Lógico Programável (CLP) atua como um instrumento eficaz na implementação de 
controle discreto em equipamentos utilizados nas indústrias. O CLP tem sua utilização amplamente 
consolidada, sobretudo, quando há a possibilidade de adição de novos recursos, o que o torna 
cada vez mais prático e efetivo nas tarefas a que se destina. 
Sendo assim, observa-se que há uma gama de práticas e técnicas direcionadas ao controle de 
sistemas, podendo ser utilizada em diversos campos de atuação. Logo, a forma encontrada com 
frequência na indústria e utilizada para controlar os sistemas é o algoritmo Proporcional, Integral e 
Derivativo (PID). 
O PID, que é uma abordagem empregada para fins de controle clássico, é aplicado em sistemas 
cuja configuração e arquitetura permitem uma entrada e uma saída, Single Input Single 
Output (SISO). O PID tornou-se popular em virtude da sua facilidade de ajuste e disposição no 
mercado, possuindo uma ampla variedade de ferramentas que permitem e tornam viáveis sua 
aplicação. 
Neste sentido, elabore um texto dissertativo explicando a relação entre PID e CLP, e como 
podemos integrá-los de modo que sua aplicação seja viável no contexto industrial. 
 
Relação entre CLP e o PID 
Controlador Lógico Programável ou PLC do inglês, Programmable Logic Controller, 
basicamente um CLP é um equipamento que se assemelha a um computador (hardware) 
onde é possível inserir um programa (software) para controlar e monitorar cargas 
(dispositivos de saídas) de acordo com parâmetros enviados ao CLP (dispositivos de 
entradas). O programa desenvolvido para um CLP é totalmente personalizável, composto por 
uma série de instruções ou funções específicas como lógica, sequenciamento, temporização, 
contagem e aritmética o que o torna o CLP um equipamento muito dinâmico que pode ser 
usado em qualquer processo automático de acionamento e ou monitoramento de máquinas e 
processos. 
Segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) um CLP, é um equipamento 
eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais. Apesar 
desta definição hoje existem CLP’s com características e utilizações em automações 
residenciais e sistemas de segurança. 
 
 
ATIVIDADE 03 
Curso: 
ENGENHARIA ELÉTRICA 
Disciplina: 
SISTEMAS AUTOMATIZADOS 
NA INDÚSTRIA 4.0 
 
Aluno: 
FELIPE MARTINS DUARTE 
Matrícula: 
2020203431 
 
 
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Os componentes de um CLP basicamente são: 
CPU 
Central de processamento de dados é o elemento responsável por ler os valores das 
entradas, executar as funções do programa e e transferir para as saídas as ordens de acordo 
com as funções. 
Processador 
O processador tem a função básica que é a responsabilidade por ler e executar o programa 
desenvolvido pelo usuário, para isso é composto de um sistema operacional. O processador 
também tem função de analisar falhas do programa que está sendo executado e falhas 
internas do próprio CLP (auto diagnóstico) e gerenciar a comunicação de dados. 
Memória 
As memórias de um CLP (volátil e não volátil) são as responsáveis por armazenar todas as 
informações necessárias para que um CLP possa funcionar e executar suas funções, o sistema 
operacional por exemplo é armazenado em memórias não voláteis, ou seja não podem ser 
acessadas e alteradas pelo usuário, assim como as informações de fábrica e outros que não 
podem ou devem ser alterados. O programa que será executado e é feito pelo usuário é 
armazenado em memórias voláteis, ou seja, podem ser modificadas e apagadas. 
Fonte de alimentação 
A fonte de alimentação é responsável por regular as tensões para os níveis adequados de 
cada CLP. Geralmente os CLP são alimentados com 24VCC e ligados em redes de 220VAC, a 
fonte faz as devidas transformações e alimentam os módulos com suas tensões específicas 
como por exemplo os processadores que geralmente trabalham com 5VCC. 
Módulos de entradas / saídas 
Esta parte do CLP é a responsável por fazer a conexão entre as entradas: sensores, boias, 
botões, dispositivos em geral e as saídas: cargas diversas de um processo ou equipamento. 
A entradas e saídas podem ser tanto digitais como analógicas de acordo com as 
características dos CLP’s. 
 
 
ATIVIDADE 03 
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Disciplina: 
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NA INDÚSTRIA 4.0 
 
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2020203431 
 
 
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Em relação ao PID (Proporcional-Integral-Derivativo) é o algoritmo de controle mais usado na 
indústria e tem sido utilizado em todo o mundo para sistemas de controle industrial. A 
popularidade de controladores PID pode ser atribuída em parte ao seu desempenho robusto 
em uma ampla gama de condições de funcionamento e em parte à sua simplicidade 
funcional, que permite aos engenheiros operá-los de uma forma simples e direta. 
A ideia básica por trás de um controlador PID é ler um sensor, calcular a resposta de saída do 
atuador através do cálculo proporcional, integral e derivativo e então somar os três 
componentes para calcular a saída. 
Resposta Proporcional 
A componente proporcional depende apenas da diferença entre o ponto de ajuste e a variável 
de processo. Esta diferença é referida como o termo de erro. O ganho proporcional (Kc) 
determina a taxa de resposta de saída para o sinal de erro. Por exemplo, se o termo de erro 
tem uma magnitude de 10, um ganho proporcional de 5 produziria uma resposta proporcional 
de 50. Em geral, aumentando o ganho proporcional irá aumentar a velocidade da resposta do 
sistema de controle. No entanto, se o ganho proporcional é muito grande, a variável de 
processo começará a oscilar. Se Kc é aumentado ainda mais, as oscilações ficarão maior e o 
sistema ficará instável e poderá oscilar até mesmo fora de controle. 
Resposta Integral 
 
A componente integral soma o termo de erro ao longo do tempo. O resultado é que mesmo 
um pequeno erro fará com que a componente integral aumente lentamente. A resposta 
integral irá aumentando ao longo do tempo a menos que o erro seja zero, portanto, o efeito é 
o de conduzir o erro de estado estacionário para zero. O Steady-State de erro é a diferença 
final entre as variáveis do processo e do set point. Um fenômeno chamado windup integral 
ocorre quando a ação integral satura um controlador, sem que o controlador ajuste o sinal dê 
erro para zero. 
Derivada de Resposta 
A componente derivada faz com que a saída diminua se a variável de processo está 
aumentando rapidamente. A derivada de resposta é proporcional à taxa de variação da 
variável de processo. Aumentar o parâmetro do tempo derivativo (Td) fará com que o 
sistema de controle reaja mais fortemente à mudanças no parâmetro de erro aumentando a 
 
 
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velocidade da resposta global de controle do sistema. Na prática, a maioria dos sistemas de 
controle utilizam o tempo derivativo (Td) muito pequeno, pois a derivada de resposta é muito 
sensível ao ruído no sinal da variável de processo. Se o sinal de feedback do sensor é ruidoso 
ou se a taxa de malha de controle é muito lenta, a derivada de resposta pode tornar o 
sistema de controle instável. 
A maioria dos CLP´s já possuem blocos avançados com o algoritmo de controle PID 
disponível para diversas aplicações, como malhas de aquecimento, controle de vazão, 
abertura e fechamento de válvulas de controle etc. PID é um algoritmo robusto e simples, 
que é amplamente utilizado na indústria. O algoritmo tem a flexibilidade suficiente para 
produzir excelentes resultados em uma ampla variedade de aplicações e tem sido uma das 
principais razões para o uso continuado ao longo dos anos. 
 
 
 
Referencias: 
 
ANDRADE, W. Uso do ControladorLógico Programável, nov, 2013. Disponível em: 
http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/2409/1/CT_CEAUT_IV_2014_12.pdf 
acesso em:24 de nov. 2021 
 
MATTEDE, H. CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMAVEL, março, 2017. Disponível em: 
https://www.automacaoindustrial.info/industria-4-0-uma-visao-da-automacao-industrial/ 
acesso em: 24 de nov. 2021 
 
Explicando a teoria PID, março, 2020. Disponível em: 
https://www.ni.com/pt-br/innovations/white-papers/06/pid-theory-explained.html 
acesso em: 24 de nov. 2021