Portfolio Controle E Automação DE Processos Industriais Tecnico

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Portifólio Controle e Automação de Processos Industriais
Aluno: Igomar Couto
INTRODUÇÃO:
A automação industrial destaca-se como um componente essencial da Quarta Revolução Industrial, pois possibilita a implementação de processos mais eficientes, seguros e adaptáveis às constantes mudanças do mercado. Nesse contexto, o domínio de ferramentas de programação, diagramação e simulação torna-se indispensável para os profissionais que atuam na integração entre sistemas físicos e digitais.
Este portfólio reúne as atividades práticas realizadas na disciplina de Controle e Automação de Processos Industriais, com foco no desenvolvimento de competências técnicas e conceituais necessárias para projetar, programar e simular sistemas automatizados, utilizando softwares especializados e linguagens de programação amplamente reconhecidas na indústria.
A primeira atividade consistiu na elaboração de fluxogramas com o software DIA, permitindo a representação visual da sequência lógica das operações em processos industriais. Essa etapa não apenas favoreceu o contato inicial com ferramentas de diagramação, mas também evidenciou a relevância do planejamento gráfico para identificar gargalos e otimizar fluxos de trabalho.
As atividades seguintes (2 e 3) envolveram a programação de Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) por meio da linguagem LADDER, amplamente
empregada na automação de máquinas e processos industriais. Já a quarta atividade uniu desenvolvimento e simulação de algoritmos, reforçando a capacidade de transformar lógicas abstratas em sistemas operacionais funcionais.
O uso de CLPs é comum em setores como manufatura, energia e logística, onde a precisão e a confiabilidade são indispensáveis. A linguagem LADDER, inspirada em diagramas de relés, facilita a transição entre circuitos eletromecânicos tradicionais e sistemas digitais modernos, tornando-se ideal tanto para fins educacionais quanto para aplicações profissionais.
DESENVOLVIMENTO DA ATIVIDADE:
2.1 ATIVIDADE 1 
O objetivo desta atividade foi elaborar um diagrama de blocos no software DIA, representando a lógica de comando para a partida direta de um motor de indução trifásico, aplicado em um torno industrial. O fluxograma tem como finalidade substituir o circuito de comando convencional por um sistema controlado por Controlador Lógico Programável (CLP), possibilitando a compreensão detalhada da sequência operacional e dos dispositivos de proteção envolvidos no processo.
Componentes lógicos: botoeiras S1 (normalmente abertas) e S0 (normalmente fechadas), contator K1, lâmpada de sinalização e CLP.
Figura 1 – Diagramas de Comando e Potência do Circuito de Partida Direta do Motor Trifásico
Fonte: (Adaptado do material, 2025).
Figura 2 – Diagramas de Comando e de Força de uma Partida Direta
Fonte: (Adaptado do material, 2025).
Procedimentos:
1) Análise do Circuito Tradicional: Identificação dos componentes: botoeiras S1 (para acionamento) e S0 (para parada), contator K1, relé térmico FT1 e fusíveis (F1-F3).
2) Compreensão da lógica de selagem: O contato auxiliar K1 (13/14) mantém o circuito energizado após a ativação da botoeira S1.
Transposição para Diagrama de Blocos:
Uso do software DIA para criar os blocos que representam:
Entradas digitais (S1 e S0)
Saídas (bobina K1 e lâmpada de sinalização)
Dispositivos de proteção (FT1 e fusíveis)
Inserção de conectores lógicos para simular a sequência operacional
Integração com CLP:
Transformação do circuito de comando físico em uma lógica programável, assegurando que a funcionalidade original seja mantida.
Resultados:
Entradas:
Bloco S1 (Botão de Partida): Representado por um símbolo de botão normalmente aberto (NA), que aciona a bobina K1.
Bloco S0 (Botão de Parada): Representado por um símbolo de botão normalmente fechado (NF), que interrompe o circuito ao ser pressionado.
Lógica de Controle:
Bloco K1 (Contator): Inclui o contato auxiliar normalmente aberto (13/14) para permitir a selagem automática.
Bloco FT1 (Relé Térmico): Interrompe o circuito em caso de sobrecarga, representado por um símbolo que indica proteção.
Saídas:
Bobina K1: Ativação do contator para fornecer energia ao motor.
Lâmpada de Sinalização: Oferece uma indicação visual sobre o estado do motor (ligado ou desligado).
Figura 3 – Diagrama Desenvolvido
Fonte: (Adaptado do material, 2025).
Funcionamento do Circuito:
Partida do motor:
O acionamento da botoeira S1 energiza a bobina K1, fechando os contatos principais (potência) e auxiliares (para selagem).
Isso resulta na ativação da lâmpada de sinalização.
Parada do motor:
Acionamento da botoeira S0 desenergiza K1, cortando a alimentação do motor.
A lâmpada de sinalização se apaga.
A utilização do software DIA possibilitou a visualização da relação entre os componentes físicos e a lógica programável do CLP. A Figura 1 ilustra a transição do circuito tradicional para o diagrama de blocos, enfatizando:
Proteções: Os fusíveis (F1-F3) e o relé térmico (FT1) asseguram a proteção contra curtos-circuitos e sobrecargas.
Selo Elétrico: O contato auxiliar K1 garante a continuidade do circuito sem a necessidade de manter a botoeira S1 pressionada.
Integração com CLP: O diagrama serve como base para a programação em linguagem LADDER, substituindo relés físicos por lógica digital.
2.2 ATIVIDADE 2
A automação de uma Furadeira de Bancada, o objetivo desta atividade foi desenvolver e simular um algoritmo em linguagem LADDER para automatizar o ciclo operacional de uma furadeira de bancada, integrando sensores de posição (fins de curso) e controle bidirecional de motores. O sistema foi projetado para executar sequências temporizadas e posicionais, garantindo precisão e segurança durante o processo de furação materiais e ferramentas:
Software ZelioSoft (Schneider Eletric) para a programação e simulação do CLP.
Componentes do sistema:
· Motor M1: Responsável pelo acionamento da broca (sentido único);
· Motor M2: Controla o movimento vertical (sentido horário e anti-horário);
· Sensores: FC1 (fim de curso superior) e FC2 (fim de curso inferior);  Botão de Partida (S1): Tipo normalmente aberto (NA).
As conexões nas entradas e saídas do CLP seguem as especificações apresentadas no quadro 1:
Quadro 1 – Ligações das entradas e saídas do CLP
(Adaptado do material, 2025).
A Figura 4 ilustra os elementos e como estão dispostos no sistema, para a furadeira levantada e abaixada:
Figura 4 – Furadeira de bancada automatizada: (a) levantada; (b) abaixada.
Fonte: (Adaptado do material, 2025).
Procedimentos:
1) Elaboração do Fluxograma:
 Definição da sequência lógica: partida → temporização → descida → furação → retorno → desligamento.
2) Programação em LADDER no ZelioSoft:
· Configuração de entradas (S1, FC1, FC2) e saídas (M1, M2 horário, M2 anti-horário).
· Implementação de temporizadores (5 segundos para descida e furação).
3) Simulação e Ajustes:
 Validação do ciclo operacional via interface do ZelioSoft  Correção de falhas (ex: conflito de ativação de motores).
Resultados:
Apresenta-se o fluxograma desenvolvido, estruturado em seis etapas principais:
1. Início: Aguarda acionamento de S1
2. Temporização de 5s: Contagem regressiva após a partida
3. Descida do Motor M2 (horário): Até acionar FC2 (fim de curso inferior)
4. Furação (M1 ligado): Temporização de 5s para perfuração
5. Retorno do Motor M2 (anti-horário): Até acionar FC1 (fim de curso superior)
6. Desligamento: M1 e M2 desativados.
Algoritmo LADDER no ZelioSoft:
A Figura 5 apresenta o algoritmo implementado, com os seguintes elementos-chave:
· Entradas:
· I1: Botão S1 (partida)
· I2: FC1 (fim de curso superior)
· I3: FC2 (fim de curso inferior)
· Saídas:
· Q1: Motor M1 (broca)
· Q2: Motor M2 horário (descida)  Q3: Motor M2 anti-horário (subida)
· Temporizadores:
· T1: 5s para início do movimento de descida
· T2: 5s para operação de furação
Figura 5 – Algoritmo Implementado
Fonte: (Adaptado do material, 2025).
Funcionamento do Sistema:
	1.	AcionamentoInicial:
Pressionamento de S1 (I1) inicia o ciclo  Temporizador T1 conta 5s.
	2.	Descida e Furação:
· Após T1, Q2 (M2 horário) é ativado até FC2 (I3) ser acionado
· Q1 (M1) e T2 são ligados simultaneamente para furação
	3.	Retorno e Desligamento:
· Após T2, Q3 (M2 anti-horário) é ativado até FC1 (I2)
· Todos os motores são desligados ao final
A lógica de intertravamento para evitar conflitos entre Q2 e Q3 (sentidos opostos do M2), garantindo que apenas uma saída seja ativada por vez. Durante a simulação, foram identificados e corrigidos os seguintes desafios:
· Sincronização Temporal: Ajuste fino dos temporizadores para evitar sobreposição de etapas
· Leitura de Sensores: Configuração de FC1 e FC2 como prioridades para interromper movimentos.
A atividade permitiu dominar a programação de CLPs em linguagem LADDER para aplicações industriais, além de reforçar a importância de fluxogramas na representação de processos complexos. O sistema desenvolvido atende os requisitos de automação da furadeira, garantindo precisão e segurança. A simulação no ZelioSoft validou a funcionalidade do algoritmo, preparando o estudante para desafios reais em ambientes de automação.
2.3 ATIVIDADE 3 – Automação de um Semáforo
Esta atividade dispõe do objetivo desenvolver e simular um algoritmo em linguagem LADDER para controlar o funcionamento cíclico de um semáforo de via único, seguindo temporizações pré-definidos (vermelho: 20s; verde: 15s; amarelo: 5s). O sistema inclui entradas para iniciar e interromper a operação, garantindo segurança e sincronização entre os estágios luminosos.
 Materiais e Ferramentas:
· Software ZelioSoft (Schneider Eletric) para programação e simulação do CLP.
Entradas:
· I1: Botão de partida (NA)  I2: Botão de parada (NF).
Saídas:
· Q1: Luz vermelha
· Q2: Luz amarela
· Q3: Luz verde
Temporizadores:
· T1 (20s), T2 (15s), T3 (5s).
Procedimentos:
	1.	Elaboração do Fluxograma:
 Definição da sequência cíclica: vermelho → verde → amarelo → vermelho  Inserção de condições de parada e reinício.
	2.	Programação em Ladder no ZelioSoft: 
 Configuração de intertravamentos para evitar conflitos entre saídas  Uso de temporizadores encadeados para controlar as transições entre cores.
	3.	Simulação e Ajustes:
 Validação da ciclicidade e temporizações via interface do ZelioSoft  Correção de falhas (ex: sobreposição de sinais).
Resultados:
A Figura 6 ilustra o fluxograma desenvolvido, estruturado em quatro etapas principais:
1. Inicialização: Aguarda acionamento de I1 (botão de partida);
2. Estágio Vermelho (Q1): Ativado por 20s (T1);
3. Estágio Verde (Q3): Ativado por 15s (T2);
4. Estágio Amarelo (Q2): Ativado por 5s (T3), retomando ao vermelho.
Figura 6 – Fluxograma Desenvolvido
Fonte: (Autoria própria, 2025).
Algoritmo Ladder no ZelioSoft:
A Figura 7 apresenta o algoritmo implementado, com os seguintes elementos-chave:
· Lógica de partida/parada:  Acionamento de I1 inicia o ciclo  I2 interrompe imediatamente.
· Temporizadores encadeados: 
· T1 (20s): Mantém Q1 (vermelho) ativo
· T2 (15s): Ativa Q3 (verde) após T1
· T3 (5s): Ativa Q2 (amarelo) após T2, reiniciando o ciclo.
· Intertravamento: Garantem que apenas uma saída (Q1-Q3) esteja ativa por vez.
Figura 7 – Algoritmo Implementado
Fonte: (Autoria própria, 2025).
Funcionamento do Sistema:
	1.	Início do Ciclo:
· Acionamento de I1 ativa Q1 (vermelho) e inicia T1
	2.	Transição para Verde:
· Após 20s, T1 desativa Q1 e ativa Q3 (verde) com T2
	3.	Transição para Amarelo:
· Após 15s, T2 desativa Q3 e ativa Q2 (amarelo) com T3
	4.	Retorno ao Vermelho:
· Após 5s, T3 reinicia o ciclo, ativando Q1 novamente.
Destaca-se a lógica de temporização e intertravamento, essencial para evitar conflitos entre as saídas. Durante a simulação, foram identificados e corrigidos os seguintes desafios:
· Sincronização de Temporizadores: Ajuste dos contadores para evitar sobreposição de estágios.
· Reset do Sistema: Implementação de uma lógica de parada imediata via I2, independente do estágio atual.
O fluxograma facilitou a visualização da sequência cíclica, enquanto a simulação no ZelioSoft validou a precisão das temporizações. A atividade permitiu consolidar conhecimentos em programação de CLPs para sistemas cíclicos, além de reforçar a importância de temporizadores e intertravamentos em aplicações de automação.
O algoritmo desenvolvido atende rigorosamente às especificações de temporização, garantindo segurança e eficiência na operação do semáforo. A simulação bem-sucedida no ZelioSoft demonstra a viabilidade de implementação em cenários reais, como controle de tráfego urbano.
2.4 ATIVIDADE 4 – Desenvolvimento e Simulação de Algoritmo Ladder
Esta atividade teve como objetivo desenvolver e simular um algoritmo em linguagem LADDER para implementar a partida estrela-triângulo de um motor de indução trifásico, utilizado em uma moenda de cana-de-açúcar. O sistema foi programado para reduzir a corrente de partida do motor, garantindo segurança e eficiência operacional e substituir o circuito de comando tradicional por um CLP.
Materiais e Ferramentas:
Software ZelioSoft (Schneider Eletric) para programação e simulação do CLP
Entradas:
B1 (L1): Botão de partida (NA); B0 (L2): Botão de parada (NF).
Saídas:
Q1: Contator principal (K1);
Q2: Contator estrela (K2);
Q3: Contator triângulo (K3).
Temporizador: T1 (tempo de transição estrela-triângulo).
Um diagrama de potência e comando da partida estrela-triângulo está apresentado na Figura 8.
Figura 8 – 
Um Diagrama de Potência e Comando da Partida
Fonte: (Adaptado do material, 2025).
Procedimentos:
1. Análise do Circuito Tradicional:
Identificação dos componentes: contatores K1, K2, K3, botoeiras B1 e B0.
2. Elaboração do Fluxograma:
Definição da sequência: partida em estrela → temporização → transição para triângulo.
3. Programação em LADDER no ZelioSoft:
Configuração de intertravamentos para evitar ativação simultânea de K2 e K3.
Uso de temporizador T1 para controlar a transição estrela-triângulo.
4. Simulação e Ajustes:
Validação da sequência de partida e transição via interface do ZelioSoft Correção de falhas (ex: conflito entre Q2 e Q3).
Resultados:
A Figura 9 ilustra o fluxograma desenvolvido, estruturado em três etapas principais:
Partida em estrela:
Acionamento de B1 ativa Q1 (K1) E Q2 (k2)
Temporizador T1 inicia contagem
Transição para Triângulo
Após T1, Q2 é desativado Q3 (K3) é ativado Parada:
Acionamento de B0 desativa toda as saídas.
Figura 9 – Fluxograma Desenvolvido
 
Fonte: (Autoria própria, 2025).
Algoritmo LADDER no ZelioSoft:
A Figura 10 apresenta o algoritmo implementado, com os seguintes elementos-chave:
Lógica de Partida/Parada:
Acionamento de B1 inicia o ciclo
B0 interrompe imediatamente
Temporizador T1:
Controla o tempo de partida em estrela (ex: 5s) Intertravamentos:
Garantem que Q2 e Q3 não sejam ativados simultaneamente
Figura 10 – Algoritmo Implementado
Fonte: (Autoria própria, 2025).
Funcionamento do Sistema:
1. Partida em Estrela:
Acionamento de B1 ativa Q1 e Q2, reduzindo a corrente de partida 
Temporizador T1 inicia contagem
2. Transição para Triângulo:
Após T1, Q2 é desativado e Q3 é ativado, colocando o motor em operação normal
3. Parada:
Acionamento de B0 desativa Q1, Q2 e Q3 interrompendo o motor.
Destaca-se a lógica de intertravamento e temporização, essencial para evitar danos ao motor por ativação simultânea de K2 e K3. Durante a simulação, foram identificados e corrigidos os seguintes desafios:
Sincronização de Temporizador: Ajuste do tempo de T1 para garantir transição suave.
Segurança Operacional: Implementação de intertravamentos para proteger o motor e os contatores. 
O fluxograma facilitou a visualização da sequência operacional, enquanto a simulação no ZelioSoft validou a funcionalidade do algoritmo.
A atividade permitiu consolidar conhecimentos em programação de CLPs para sistemas de partidas de motores, além de reforçar a importância de temporizadores e intertravamentos em aplicações industriais. O algoritmo desenvolvido atende rigorosamente às especificações da partida estrela-triângulo,garantindo segurança e eficiência na operação do motor. A simulação bem-sucedida no ZelioSoft demonstra a viabilidade de implementação em cenários reais, como moendas e outras máquinas pesadas.
3 CONCLUSÃO
O desenvolvimento do portfólio possibilitou a compreensão dos estágios de funcionamento do motor, assegurando tanto a eficiência energética quanto a proteção do equipamento. Entre os resultados alcançados, destacam-se:
· Domínio de ferramentas gráficas: elaboração de fluxogramas e diagramas de blocos para representar processos industriais de forma objetiva;
· Programação em LADDER: criação de algoritmos com uso de temporizadores, intertravamentos e sequências lógicas;
· Simulação e validação de sistemas: realização de testes em ambientes virtuais, garantindo a confiabilidade antes da implementação prática;
· Integração teórica e prática: aplicação dos conhecimentos adquiridos em situações reais, especialmente no controle de motores e automação industrial.
As competências desenvolvidas neste trabalho são fundamentais para atuação em setores como indústria, energia e logística, nos quais a automação é indispensável para o aumento da produtividade, a redução de custos e a segurança operacional. O uso de softwares como DIA e ZelioSoft prepara o futuro profissional para os desafios da Indústria 4.0, principalmente na integração entre sistemas físicos e digitais e na aplicação de soluções baseadas em IoT (Internet das Coisas).
Conclui-se, portanto, que os objetivos propostos foram plenamente alcançados. Além de reforçar o valor estratégico da automação para o avanço da indústria, o portfólio demonstrou que a combinação entre planejamento gráfico, programação em LADDER e simulação virtual constitui uma abordagem eficaz para capacitar profissionais na resolução de problemas e na implementação de sistemas inteligentes e inovadores.
REFERÊNCIAS
DIA DIAGRAM EDITOR. Disponível em: http://dia-installer.de/download/index.html. Acesso em: 18 ago. 2025.
ROGGIA, L.; FUENTES, R. C. Automação industrial. Santa Maria: UFSM, 2018. 
Disponível em: 
https://www.ufsm.br/app/uploads/sites/413/2018/12/06_automacao_industrial.pdf. Acesso em: 18 ago. 2025.
ZELIO SOFT. Disponível em: 
https://www.se.com/br/pt/product-range/542-zelio-soft/#overvie. Acesso em: 18 ago. 2025.
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