Automação Industrial

Prévia do material em texto

ESTUDO DIRIGIDO 
 
DISCIPLINA: Tecnologia da Automação PROFESSOR: Armando Souza Guedes 
ALUNO: Isabella Borges Santos 
_______________________________________________________________________ 
CURSO: MBA em Industria 4.0 
 
1- Defina o que é uma malha de controle. Cite os principais componentes e suas funções. 
R: Conjunto de instrumentos, sistemas e equipamentos projetados e ajustados a fim de manter 
uma varável de processo dentro de ponto de operação pré-estabelecido. 
Variável manipulada: qualquer variável do processo que causa uma variação rápida na 
variável controlada e que seja fácil de manipular; 
Variável do processo: qualquer grandeza ou condição de um processo que é passível de 
variação; 
Controle de processo: técnica de manter variáveis de um processo em valores 
predeterminados a partir de um procedimento que calcula correções proporcionais a uma ou 
mais variáveis que são medidas em tempo real por um determinado equipamento; 
Valor desejado: sinal de entrada que estabelece o valor desejado da variável controlada. 
 
2 - Diferencie os tipos de problemas de controle regulatório e servomecanismo. Use gráficos para 
exemplificar sua resposta. 
R: O controle regulatório tem como objetivo compensar os efeitos de perturbações externas a 
fim de manter a saída no seu ponto de ajuste constante. Já o servomecanismo é um controle 
de malha fechada cuja saída deve seguir o valor de entrada de referência, ou seja, valor de Set 
Point. 
Regulatório 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Servomecanismo 
 
 
3 - Explique o conceito de “realimentação negativa” utilizada em sistemas de controle automáticos. 
Elabore um diagrama em blocos para exemplificar sua resposta. 
R: É quando um sistema de controle em malha fechada usa uma medida da saída do sistema 
e uma realimentação deste sinal para uma comparação com um sinal de referência. E o sinal 
de erro é utilizado pelo controlador para o cálculo do sinal de atuação. 
 
 
 
4 - Em termos de arquitetura de automação, como pode ser dividido o sistema apresentado na 
Figura 1. Cite os principais componentes e características de cada um. 
 
 
 
Figura 1 – Exemplo de um sistema de automação (exercício 4). 
 
 
 
 
 
 
R: Supervisão: Informações de produção, otimização, histórico de dados, gestão de ativos, etc. 
Controle: Módulos remotos como CLP’s, IHM’s, supervisórios, etc. 
Campo: Dispositivos e instrumentação em geral como sensores, atuadores, etc. 
 
5 - Sobre tecnologias disponíveis a “Nível de Campo” marque V (verdadeiro) e F (Falso) para as 
afirmativas abaixo: 
(V) A nível de campo, a automação tem como principais dispositivos os sensores, os transmissores 
e os atuadores 
(F) Atuadores são dispositivos que estão conectados diretamente ao processo e são sensibilizados 
para medir a variável de processo. 
(V) Transmissores também são dispositivos que convertem um sinal físico de uma variável em um 
sinal elétrico, como num sensor, a diferença é que seu sinal de saída elétrico tem um padrão definido. 
O mais comum é o de corrente em 4 a 20mA. 
(F) Atuadores digitais recebem da saída do CLP um sinal variável para alterar a demanda de energia 
para o sistema ou processo industrial conforme a amplitude desse sinal. 
(V) Sensores são dispositivos que convertem um sinal físico de uma variável em um sinal elétrico. 
Podem ser digitais, como botões, sensores capacitivos, indutivos, ou analógicos como termopares, 
células de carga, pressão, etc. 
 
6 - Sobre tecnologias de automação a “Nível de Controle”, cite as principais e caracterize as quanto 
as suas diferenças e campos de aplicação (Dica: CLP, SDCD, SCADA, etc.). 
R: Têm-se controladores digitais dedicados, que são pequenos dispositivos eletrônicos que são 
dedicados a controlar uma determinada variável; 
PLC que são utilizados para automatizar pequenos e médios sistemas; 
SCADA, SDCD ou DCS que são utilizados para controle e automação em larga escala de 
processos e sistemas. 
 
7 - Sobre “Tecnologias de Conexão” empregadas em sistemas de automação marque V (verdadeiro) 
e F (Falso) para as afirmativas abaixo: 
(V) Para a comunicação dos CLPs, ou controladores, com os sistemas de supervisão, o padrão mais 
utilizado é a rede Ethernet utilizando o padrão OPC para troca de dados. 
(F) Para conexão entre CLPs, ou CLPs e IHMs, utiliza-se rede fiadas ponto a ponto. 
(V) A forma tradicional de conexão de dispositivos de campo é através da conexão ponto a ponto, 
ou fiada, onde cada dispositivo de IO ocupa um canal do CLP. Outra forma de conexão é através de 
redes de campo. 
(V) Empregando o protocolo Industrial Ethernet nas redes de supervisão e controle, é possível a 
integração do sistema na arquitetura Cliente-Servidor utilizando o padrão OPC. 
(V) Um servidor OPC concentra todas as informações de variáveis dos controladores para acesso 
dos clientes (estações de operação, estações de engenharia, servidores de históricos, de otimização, 
etc.). 
 
8 - Sobre “Tecnologias de Supervisão” empregadas em sistemas de automação, cite e caracterize as 
“telas” ou interfaces gráficas tipicamente utilizadas. 
R: IHM que são painéis gráficos para uma visualização e operação local do processo, 
equipamento ou máquina e tem-se também o console de operação que são computadores 
dedicados para visualização e operação do processo. No console há telas para uma visualização 
geral da planta, uma tela de operação que permite a interação do operador com o processo, 
uma tela que permite alteração de sintonia, alarmes, estratégicas de controle, dentre outras. 
 
 
 
Há também telas de visualização de alarmes e reconhecimento, visualização de gráficos de 
tendência e históricos. 
 
 
 
 
 
 
9 - Para o diagrama P&I apresentado na Figura 2, responda: 
a) Liste os pontos de entrada digitais; 
R: LSH1, LSL1, BL2, BD2, BL1, BD1. 
b) Liste os pontos de saída digitais; 
R:XV1, BOMBA 1, BOMBA 2. 
c) Liste os pontos de entrada analógicos; 
R:LT1, PT1, LT2 
d) Faça o diagrama de IO (Entrada e Saídas) para a automação desse processo via CLP. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 - Exemplo de um equipamento industrial (exercício 9). 
 
10 - A respeito da terminologia empregada em “Instrumentação Industrial”, marque V (verdadeiro) 
e F (Falso) para as afirmativas abaixo: 
(F) A exatidão de instrumento demonstra a sua aptidão em fornecer indicações muito próximas, 
quando se mede o mesmo mensurando, sob as mesmas condições. 
(F) Faixa de medição ou “Range” define a capacidade mínima (zero) e máxima (fundo de escala) 
de medição de um instrumento. 
(V) O Alcance ou “Span” de um instrumento é definido com a diferença dos valores superior e 
inferior da faixa de medida pelo instrumento (range). 
(F) A repetibilidade de um instrumento define o seu erro em relação ao valor real do mensurando. 
(V) A “Sensibilidade” é o valor mínimo que a variável deve mudar para causar uma variação na 
medição. 
 
11 - Para o diagrama de Processo e Instrumentação (P&I) visto abaixo, coloque os TAGs dos 
instrumentos de acordo com a norma ISA 5.1. No vaso há um indicador local de pressão 
(manômetro), uma válvula de bloqueio automática (XV) e uma malha de controle de nível. Tanto o 
indicador, a válvula de bloqueio e a malha de nível devem ser numeradas com 0001. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vaso: 0101-V-0001 
 
 
 
 
U0101 - PI - 0001 
U0101 - PIC - 0001 
U0101 - XV - 0001 
U0101 - LP - 0001 
 
12 - Sobre “Redes de Campo” empregadas em sistemas de automação, marque V (verdadeiro) e F 
(Falso) para as afirmativas abaixo: 
(V) As redes industriais de campo foram concebidas para atender a demanda cada vez maior de 
dispositivos de campo integrados aos sistemas de automação, uma vez que a conexão fiada ponto a 
ponto passou a se tornar inviável do ponto de vista econômico. 
(V) Redes industriais de campo podem ser utilizadas em aplicações de Sistemas deSegurança, uma 
vez que, as taxas de falhas das interfaces e dispositivos de qualquer rede, sempre atendem aos 
critérios de certificação da IEC61508. 
(V) As redes de campo devem cumprir requisitos como: velocidade de comunicação adequadas a 
aplicação em função do número de dispositivos conectados, imunidade a ruídos (interferência 
eletromagnética) e confiabilidade na comunicação (baixa taxa de falha ou erro). 
(V) Com o emprego de redes industriais de campo, é possível a integração do sistema de automação 
com dispositivos inteligentes, onde, não só a variável de processo é enviada, mas qualquer 
informação adicional como diagnósticos, status e configuração do dispositivo. 
(F) Para acesso de diagnósticos, status e configuração de dispositivos inteligentes de campo, é 
necessário a implementação de uma rede secundária alternativa para obtenção desses dados. 
 
13 - O que é o OPC? Mostre através de um diagrama de blocos simplificado como é a arquitetura 
“Cliente Servidor” empregada nessa tecnologia. 
R: É um conjunto comum de interfaces, métodos e propriedades de comunicação, agregados 
dentro de uma especificação padronizada e aberta para acesso público. Ele é responsável em 
traduzir de forma única e padronizada os dados de campo para os servidores de aplicação de 
automação. 
 
 
 
14 - Para o diagrama de Processo e Instrumentação P&I da Figura 3, faça o que se pede: 
a) Para os instrumentos de campo transmissores e válvulas, elabore um diagrama simplificado para 
conexão desses pontos numa rede de campo com uso de remotas. 
b) Repita o item “a” considerando a conexão dos instrumentos em rede do tipo Fieldbus. 
OBS.: Para os pontos digitais de entrada e saída, considere que será adotada a ligação ponto a ponto 
numa estação remota de IOs. 
 
 
 
 
 
Figura 3 - Exemplo de um equipamento industrial (exercício 14). 
 
A) 
 
 
 
B) 
 
 
 
 
 
 
 
15 - Sobre “Controle de Processos” cite as principais desvantagens do uso do controle manual frente 
ao controle automático em malha fechada. 
R: A identificação tardia de diversos distúrbios no sistema, não podendo efetuar uma correção imediata, baixa 
segurança operacional apresentada se comparado com o controle automático e atuações e interpretações 
incorretas do operador impactando a qualidade e comprometendo a segurança operacional.