Exercícios de Automação Industrial

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1a Lista de Exerc´ıcios de Automac¸a˜o Industrial
Departamento de Engenharia Ele´trica
Centro de Cieˆncias Exatas e Tecnolo´gicas, Universidade Federal de Vic¸osa
Prof. M.Sc. Alexandre Santos Branda˜o
Prof. Dr. Tarc´ısio de Assunc¸a˜o Pizziolo
1. Defina PLC e descreva seu processo de operac¸a˜o atrave´s de suas func¸o˜es ba´sicas de controle.
2. Sabendo que um PLC pode ser utilizado em sistemas que se deseja automatizar (torna´-lo “inte-
ligente”), cite alguns de seus campos de aplicac¸a˜o comuns.
3. Defina Mo´dulos de Entrada e de Sa´ıda e descreva o que se entende por Memo´ria Imagem das
Entradas e das Sa´ıdas em um PLC?
4. Qual a finalidade das baterias em um PLC, se o mesmo necessita de uma fonte de alimentac¸a˜o
ligada a` rede para funcionar?
5. Escreva uma lista de instruc¸o˜es que represente o processo a seguir: uma bomba hidra´ulica pode
ser ligada se o sensor de n´ıvel baixo na˜o estiver acionado ou manualmente por um bota˜o de liga.
6. Para abrir a caixa de um cofre, sa˜o necessa´rias as chaves do proprieta´rio da conta e de um
gerente. O diretor, por sua vez, pode abrir qualquer cofre sem o consentimento dos demais.
Esboce o diagrama de blocos deste fato.
7. Os diagramas LADDER a seguir indicam duas representac¸o˜es de contatos de selo normalmente
encontradas em sistemas de partida e desligamento de ma´quinas. Analise e discuta a diferenc¸a
entre ambas representac¸o˜es. Represente tais diagramas em Diagrama de Blocos.
Figura 1: Exerc´ıcio 7.
8. Um reator qu´ımico pode receber quatro produtos qu´ımicos A, B, C e D. A natureza dos produtos
e´ tal que e´ perigoso misturar B e C, a na˜o ser que A tambe´m esteja junto. Tambe´m e´ perigoso
misturar C e D na auseˆncia de A. B e D em hipo´tese alguma podem ser misturados. As demais
condic¸o˜es na˜o sa˜o consideradas perigosas. Escreva uma expressa˜o lo´gica e o diagrama LADDER,
que permita que um misturador L somente seja acionado se a composic¸a˜o qu´ımica for segura.
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9. Um alarme contra inceˆndio possui treˆs entradas, uma em cada andar de um pre´dio. Se qualquer
um deles for acionado, o alarme deve ser disparado e assim permanecer ate´ que um bota˜o de
desarme seja ativado. Esboce o diagrama LADDER deste sistema.
10. Uma laˆmpada sinalizadora (L) deve ser ligada se uma bomba (A) estiver ligada e a pressa˜o
for satisfato´ria (representada por um pressostato B que abre um contato quando a pressa˜o esta´
abaixo do ma´ximo permitido) ou se um bota˜o de contato momentaˆneo (C) para teste da laˆmpada
e´ pressionado. Fac¸a o diagrama LADDER deste sistema.
11. Uma linha de montagem trabalha segundo um sistema sequ¨encial, isto e´, o in´ıcio de uma ativi-
dade depende do fim da outra. Esta linha e´ dividida em treˆs fases e cada fase tem um sensor
de entrada de mate´ria-prima e um de sa´ıda de produto final, que indicam, respectivamente, o
in´ıcio e o fim de uma dada etapa de produc¸a˜o.
Em cada fase do processo, ha´ um sensor que indica o status do produto final daquela fase. Se
positivo, o produto segue para a fase seguinte, caso contra´rio todas as fase sa˜o interrompidas e
o processo de produc¸a˜o para.
Vale comentar que o ligamento e desligamento de todo o processo e´ realizado por botoeiras.
Considerando que todos os sensores e chaves sa˜o fisicamente do tipo NA, esboce o processo de
produc¸a˜o supracitado e fac¸a o diagrama LADDER correspondente.
12. Dado o fluxograma de um processo X qualquer, proponha o diagrama LADDER equivalente e o
simplificado.
Figura 2: Exerc´ıcio 12.
13. Considere um sistema de alarme residencial, constitu´ıdo de sensor colocado na janela (SJ) e
sensor de presenc¸a (SP) para indicar a entrada de um invasor. Ale´m desses sensores, o sistema
possui uma chave liga/desliga (CLD) para acionar o alarme. Caso SJ ou SP sejam ativados, o
alarme e´ acionado. Vale dizer que o alarme somente sera´ acionado se CLD estiver na posic¸a˜o
liga. A partir dessas definic¸o˜es monte a tabela verdade, o mapa de Karnaugh e implemente em
linguagem LADDER.
14. Fac¸a o diagrama LADDER de um esquema de um porta˜o de garagem acionado por radio
frequeˆncia.
Os sensores de fim de curso Sop e Scl indicam, respectivamente, que o porta˜o esta´ aberto e
fechado. O sensor Scr indica que houve uma colisa˜o e que o motor deve parar.
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A abertura ou fechamento do porta˜o e´ realizado por um mesmo comando de Srf , fazendo com
que o motor gire em um sentido, Mop, para abrir o porta˜o ou em outro, Mcl para fecha´-lo.
Figura 3: Exerc´ıcio 14.
15. Dado o diagrama LADDER a seguir, analise seu comportamento durante alguns ciclos de um
PLC e deˆ uma aplicac¸a˜o a este trecho de co´digo.
Figura 4: Exerc´ıcio 15.
16. Simplifique o diagrama LADDER utilizando as te´cnicas de A´lgebra de Boole estudadas e escreva
a expressa˜o resultante utilizando a linguagem de Lista de Instruc¸o˜es.
Figura 5: Exerc´ıcio 16.
17. Um sistema para encher garrafas e´ mostrado na Figura abaixo. No painel de controle manual,
ha´ uma botoeira para iniciar o processo e outra para desliga´-lo. Uma vez ligado, as garrafas sa˜o
conduzidas por uma esteira rolante. Quando a garrafa atinge o sensor S1, o motor da esteira
deve ser desligado e a va´lvula soleno´ide V deve ser energizada e assim permanecer ate´ que o
l´ıquido atinja o sensor S2. Neste instante, a va´lvula soleno´ide deve ser desligada e o motor deve
ser ligado novamente. Considere que os sensores apresentam n´ıvel lo´gico alto quando o feixe
na˜o e´ interrompido e que a va´lvula soleno´ide e´ normalmente fechada. Projete um sistema em
linguagem LADDER e lista de instruc¸o˜es.
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Figura 6: Exerc´ıcio 17.
18. A avaliac¸a˜o da disciplina de Automac¸a˜o Industrial e´ constitu´ıda de uma prova P com peso
40%, um trabalho teo´rico TT com peso de 20%, um trabalho pra´tico TP com peso de 20% e a
apresentac¸a˜o de um semina´rio SE. Para a aprovac¸a˜o do aluno, e´ necessa´rio atingir no mı´nimo
60% da nota. A partir dessas informac¸o˜es monte a tabela verdade, encontre a respectiva equac¸a˜o
simplificada pelo mapa de Karnaugh e represente a aprovac¸a˜o do aluno por meio da linguagem
LADDER.
Nota: Afim de discretizar este sistema, sera´ atribu´ıdo “1”, caso o aluno tenha obtido nota
ma´xima no exame e “0”, caso contra´rio. Vale dizer que a nota e´ dada pela soma das porcentagens.
19. Fac¸a a representac¸a˜o LADDER a partir das Listas de Instruc¸o˜es a seguir:
LD I0 LD %I0.1
ANDN I1 OR %I0.2
ST Q0 ANDN %I0.0
OR I3 ST %Q0.0
ORN I4 LD %I0.3
AND I1 ANDN %I0.1
ST Q1 OR(
LDN I3 LDN %I0.2
AND( I4 AND(
OR( I1 LD %I0.5
ANDN I2 ORN %I0.4
) )
) )
ST Q2 ST %Q0.2
20. Para ser considerado light, um alimento precisa conter no ma´ximo 50% das calorias do produto
normal. Os ingredientes opcionais que podem ser adicionados para dar sabor e colorac¸a˜o a um
determinado alimento possuem as seguintes quantidades percentuais de calorias em relac¸a˜o ao
produto normal: A conte´m 40%, B conte´m 30%, C conte´m 20% e D conte´m 10%. Projete um
circuito para acender uma laˆmpada vermelha cada vez que a combinac¸a˜o dos produtos misturados
em um tanque ultrapassar 50% das calorias de um produto normal.