A3 REVOLUÇÃO INDUSTRIAL 4 0

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UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI
MARCELO RIBEIRO GRECCO
ATIVIDADE A3: SISTEMAS AUTOMATIZADOS NA INDÚSTRIA 4.0
BARRETOS
2022
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. 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. 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 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.
paralelo umas com as outras. De modo geral, as cargas, em uma residência, são todas 
conectadas em paralelo, pois elas devem ser alimentadas com a mesma tensão. 
Argumente sobre as características da tensão e corrente na associação de elementos em 
circuitos em série, circuitos em paralelo e circuitos em série-paralelo, descrevendo o 
comportamento destes e um nó.