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Automação industrial - SENAI - Instrumentação - Automação Básica

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CPM – Programa de Certificação do Pessoal de Manutenção
Instrumentação
Automação Básica
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Departamento Regional do Espírito Santo 1
 
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Departamento Regional do Espírito Santo 2
Automação Básica e Circuitos de Intertravamento e Alarmes
 SENAI – ES, 1999
Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderúrgica de Tubarão)
Coordenação Geral Evandro de Figueiredo Neto (CST)
Robson Santos Cardoso (SENAI)
 Supervisão Rosalvo Marcos Trazzi (CST)
Fernando Tadeu Rios Dias (SENAI)
Elaboração Flavio Morais de Souza (SENAI)
Aprovação Marcos Antônio R. Nogueira (CST)
Wenceslau de Oliveira (CST)
SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
Departamento Regional do Espírito Santo
CTIIAF – Centro Técnico de Instrumentação Industrial Arivaldo Fontes
Av. Marechal Mascarenhas de Moraes, 2235 Bento Ferreira – Vitória – ES
CEP 29052-121
Telefone: (27) 334-5200
Telefax: (27) 334-5211
CST – Companhia Siderúrgica de Tubarão
Departamento de Recursos Humanos
Av. Brigadeiro Eduardo Gomes, s/n, Jardim Limoeiro – Serra – ES
CEP 29160-972
Telefone: (027) 348-1286
Telefax: (027) 348-1077
 
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Índice
1 – NOÇÕES DE CIRCUITOS LÓGICOS
1.1 – Tópicos da álgebra de Boole 4
1.2 – Simplificação de circuitos lógicos 9
1.3 – Montagem de circuitos com condições estabelecidas 14
2 – PRÍNCIPIO DE CONTROLE SEQUENCIAL E CIRCUITOS BÁSICOS
2.1 – Controle sequêncial 16
2.2 – Circuito sequêncial 19
2.3 – Circuitos básicos 24
3 – DIAGRAMAS DE COMANDO
3.1 – Introdução 34
3.2 – Intertravamento de contatores 41
3.3 – Sistemas de partida de motores 43
3.4 – Comando de um contator por botões ou chaves 50
3.5 – Reversão de rotação de motor trifásico com contator 52
3.6 – Reversão de rotação de motor trifásico com contator e chaves fim de curso 54
3.7 – Partida com comutação automática estrela-triângulo de um motor 55
3.8 – Partida automática de motor trifásico com autotransformador 57
3.9 – Partida com motor de rotor bobinado com comutação de resistência 58
3.10 – Partida consecutiva de motores com relés temporizados 60
3.11 – Partida automática e frenagem eletromagnética de motor trifásico 62
4 – O CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL
4.1 – Surgimento do controlador programável 62
4.2 – Introdução da tecnologia de controladores lógico programáveis – PLC’s 65
4.3 – Arquitetura do controlador programável 70
4.4 – Programação do controlador programável 82
5 – ARQUITETURA DIGITAIS E INTERFACE HOMEM-MÁQUINA
5.1 – Introdução 93
5.2 – Sistema de aquisição de dados “DAS” 93
5.3 – Sistema supervisório de controle “SPC” 99
5.4 – Sistema de controle digital direto “DDC” 100
5.5 – Sistema de controle com controladores programáveis 102
5.6 – Sistema de controle digital distribuído – “SDCD” 105
 
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1 - NOÇÕES DE CIRCUITOS LÓGICOS
1.1 - TÓPICOS DA ALGEBRA DE BOOLE
É uma técnica matemática que é usada quando consideramos problemas de natureza lógica.
Em 1847, o matemático inglês George Boole desenvolveu leis básicas aplicadas em
problemas de lógica dedutiva. Até 1938, isto se restringia ao estudo de matemática, quando
então um cientista do Bell Laboratories, Claude Shammon, começou a utilizar tais leis no
equacionamento e análise de redes com multicontatos. Paralelamente ao desenvolvimento dos
computadores, a álgebra de Boole foi ampliada, sendo hoje ferramenta fundamental no estudo
de automação.
A álgebra de Boole utiliza-se de dois estados lógicos, que são 0 (zero) e 1(um), os quais,
como se vê, mantém relação íntima com o sistema binário de numeração. As variáveis
booleanas, representadas por letras, só poderão assumir estes dois estados: 0 ou 1 , que aqui
não significam quantidades.
O estado lógico “0” representa um contato aberto, uma bobina desenergizada, uma transistor
que não está em condução, etc.; ao passo que o estado lógico 1 representa um contato
fechado, uma bobina energizada, um transistor em condução, etc.
1.1.1 – Postulados e Teoremas
Toda a teoria de Boole está fundamentada nos postulados e teoremas representados a seguir:
a) 
0;A ,1A se
1;A ,0A se
==
==
b)
00.0
111
=
=+
c)
11.1
000
=
=+ d)
00.11.0
11001
==
=+=+
e)
A1.A
A0A
=
=+ f)
00.A
11A
=
=+
g)
AA.A
AAA
=
=+ h)
0A.A
1AA
=
=+
 
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i) AA = j) 
A.BB.A
ABBA
=
+=+
k)
C).B.A()C.B.(A
C)BA()CB(A
=
++=++
l)
A)BA.(A
AB.AA
=+
=+
m)
C.AAB)CB.(A
)CA).(BA(C.BA
+=+
++=+
n)
B.A)BA.(A
BAB.AA
=+
+=+
o) 
BAB.A
B.ABA
+=
=+
1.1.2 - Circuitos Sequenciais
a) Circuito Liga
Na figura 1.1, temos a chave A e a lâmpada X. Quando a chave A está aberta ( estado “0” ), a
lâmpada X está apagada ( estado “0”). Quando a chave A está fechada ( estado “1” ), a
lâmpada X está acesa ( estado “1”).
A equação deste circuito é A=X. Os possíveis estados de A e X são mostrados na tabela
verdade 1.1.
Figura 1.1 Tabela 1.1
b) Circuito Desliga ( NOT)
Na figura 1.2a, temos a chave A e a lâmpada X. Quando a chave A está aberta ( estado “0”), a
lâmpada X está acesa ( estado “1”). Quando a chave A está fechada ( estado “1”), a lâmpada
X está apagada ( estado “0”).
 
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A equação deste circuito é XA = . Os possíveis estados de A e X são mostrados na tabela 1.2.
Esta lógica é, geralmente, realizada com contato normalmente fechado, como mostrado na
figura 1.2b.
Figura 1.2a
Figura 1.2b Tabela 1.2
c) Circuito E (AND)
Na figura 1.3 temos as chaves A e B em série e a lâmpada X. Somente quando ambas as
chaves, A e B, estão ligadas ( estado “1”) , a lâmpada X está acesa ( estado “1”).
A equação deste circuito é XB.A = . Os possíveis estados de A, B e X são mostrados na
tabela 1.3.
Figura 1.3 Tabela 1.3
d) Circuito ou (OR)
Na figura 1.4 temos as chaves A e B em paralelo e a lâmpada X. Quando uma das chaves, A
ou B, ou ambas, estão fechadas ( estado “1”), a lâmpada X está acesa (estado ”1”).
A equação deste circuito é XBA =+ . Os possíveis estados de A, B e X são mostrados na
tabela 1.4.
 
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Figura 1.4 Tabela 1.4
Apresenta-se no quadro abaixo um resumo de bloco lógicos básicos e algumas combinações
comuns:
 
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1.2 - SIMPLIFICAÇÃO DE CIRCUITO LÓGICOS
1.2.1 – Simplificação Utilizando a Álgebra de Boole
Aplicando os postulados e teoremas da álgebra de Boole, podemos simplificar expressões, o
que implica em simplificação de circuitos.
Exemplo 01 :
Simplificar o circuito da figura 1.5.
Figura 1.5
Solução :
A equação deste circuito é : )BA).(BA(AL +++=
 BA 
A.BA 
A.BB.AA