Lista 2 Instrumentação (NP2 UNIP)

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Universidade Paulista – UNIP 
Campus – Limeira/SP 
Lista 2- Instrumentação 
Prof. Lucas Tavares Selegatto 
 
1) Cite uma desvantagem do controle por lógica de relés (interruptores 
eletromecânicos) em relação aos controladores lógicos programáveis. 
 
2) É comum, na composição de CLPs, o uso de arquiteturas redundantes, em que 
utilizam-se duas unidades de processamento central. Explique a funcionalidade da CPU 
atuante. 
 
3) É comum, na composição de CLPs, o uso de arquiteturas redundantes, em que 
utilizam-se duas unidades de processamento central. Explique a funcionalidade da CPU 
reserva. 
 
4) O que define um Sistema Digital de Controle Distribuído (SDCD)? 
 
5) Quais os três componentes principais de um SDCD? 
 
6) Como procede o controle por um SDCD? 
 
7) Cite e explique uma desvantagem comum à maioria dos SDCDs. 
 
8) Além da abertura de sistemas dos SDCDs, permitindo a comunicação de elementos 
de diferentes fabricantes, cite e explique outra tendência que tem surgido nesse 
contexto? 
 
9) Quais os três tipos mais comuns de redes industriais? 
 
10) Quais as principais características das redes do tipo Sensorbus? 
 
11) Quais as principais características das redes do tipo Devicebus? 
 
12) Quais as principais características das redes do tipo Fieldbus? 
 
13) Dentre as redes industriais do tipo Fieldbus, destacam-se as do tipo HART (Highway 
Adressable Remote Transducer). Qual a principal característica deste tipo de 
comunicação, que a torna atrativa no ambiente industrial? 
14) Dentre as redes industriais do tipo Fieldbus, destacam-se as do tipo Profibus, a qual 
oferece três protocolos de comunicação (Profibus DP, Profibus FMS e Profibus PA). Qual 
a principal característica deste tipo de comunicação, que a torna atrativa no ambiente 
industrial? 
 
15) Dentre os diversos riscos no processo industrial, a explosão aparece como um dos 
maiores causadores de danos à vida humana e às instalações de empresas. Nesse 
contexto, quais as três ocorrências que devem ocorrer simultaneamente para que haja 
risco de explosão? 
 
16) Cite e explique os três métodos de prevenção de explosões. 
 
 
GABARITO 
 
1) Em virtude do acionamento constante dos relés no processo de controle, estes 
podem apresentar vida-útil reduzida, aumentando a frequência de reparos e, 
consequentemente, o custo de manutenção. Outra desvantagem que pode ser citada 
na resposta é a dificuldade de reprogramação, a qual deve ser feita manualmente, pela 
reconfiguração das ligações dos interruptores. Pelo fato de realizarem controle via 
software, os CLPs são mais facilmente reprogramáveis, além de terem maior vida útil. 
 
2) A CPU (ou UCP) atuante é ligada diretamente às entradas e saídas do CLP, 
realizando o processamento convencional de controle. 
 
3) A CPU reserva tem como função substituir a atuante em caso de falha, além de 
manter atualizadas as informações de processo, funcionando como um backup em 
tempo real, denominado hot-stand-by-backup. 
 
4) Sistemas Digitais de Controle Distribuído são definidos por apresentarem tanto 
processamento de controle do processo quanto interface com operadores. Assim, 
permitem que haja uma sala de controle e supervisão global micrprocessada em rede 
com controladores locais. 
 
5) Interface com o processo, sendo composta por instrumentos de medida, 
unidades de controle e aquisição de dados. Interface homem-máquina (IHM), 
permitindo a supervisão e controle das variáveis de processo por um operador, 
normalmente por indicadores gráficos e painéis digitais. Via de dados (data highway) 
para interligação das duas interfaces. 
 
6) Os SDCDs apresentam modos de controle intrínsecos, atuando na sintonia dos 
controladores, de modo que cabe ao operador apenas reagir a diferentes situações, por 
meio da alteração de set points das variáveis de processo, partida ou parada de 
equipamentos. O próprio sistema define a melhor lógica de controle para a ação, bem 
como os valores de ganhos do controlador para cálculo dos esforços sobre a planta. 
 
7) Ainda hoje, muitos SDCDs apresentam sistemas fechados, ou seja, permitindo 
que apenas componentes de um mesmo fabricante sejam incorporados ao sistema de 
controle. Nesse contexto, costumam ser vendidos em pacotes fechados, contendo tanto 
a instrumentação do processo (interface com o processo), incluindo sensores, 
controladores e transmissores, quanto a via de dados e elementos de interface homem-
máquina. Esta prática costuma fazer com que os clientes tornem-se “reféns” de um 
fornecedor para eventuais serviços de manutenção e/ou substituição de componentes. 
Vale destacar que há uma tendência atual de abertura dos SDCD, permitindo a 
comunicação de equipamentos de diferentes fabricantes por meio de protocolos 
padronizados. 
 
8) Interconectividade com outros softwares, tais como os do tipo MES 
(Manufacturing Execution System) ou ERP (Enterprise Resource Planing); inclusão em 
redes industriais para visualização, supervisão e programação remotas; instrumentação 
virtual pela simulação de painéis físicos em computadores. 
 
9) Sensorbus (redes de sensores), Devicebus (redes de dispositivos) e Fieldbus 
(redes de instrumentação). 
 
10) Aplicação em sensores digitais e instrumentos de medida. Dados em formato 
de bits. Restrita a poucos equipamentos simples, com ligação direta. Comunicação 
direta em níveis discretos, baixo custo e indicado para pequenas distâncias. Principal 
atrativo é o custo. 
 
11) Transmissão de sinais analógicos e digitais do chão de fábrica até o CLP. Dados 
em formato de bytes, podendo cobrir distâncias de até 500m. Apresentam velocidade 
semelhante às redes Sensorbus, mas podem manipular mais equipamentos e dados. 
12) Integram instrumentos analógicos no ambiente industrial, tais como 
medidores de vazão, pressão e temperatura, além de válvulas de controle. São redes 
mais inteligentes e podem conectar mais equipamentos a distâncias mais longas. Tais 
equipamentos conectados podem executar tanto funções de sensor, como atuador ou 
controle. Tem velocidade inferior às redes Sensorbus e Devicebus, porém são capazes 
de comunicar vários tipos de dados. 
 
13) Este protocolo possibilita a comunicação digital bidirecional em instrumentos 
de campo inteligentes sem interferir no sinal analógico 4-20mA. Tanto o sinal analógico 
quanto o sinal digital de comunicação põem ser transmitidos simultaneamente na 
mesma fiação. 
 
14) As redes do tipo Profibus consistem de um padrão aberto de comunicação 
industrial, característica esta que gera independência de fabricantes, uma vez que sua 
padronização é garantida por normas técnicas. Assim apresenta vantagem comercial aos 
clientes, que não se veem obrigados e negociar com apenas um fornecedor. 
 
15) Presença de material inflamável, e condições normais ou anormais e em 
estado e quantidade potencialmente causadores de atmosfera explosiva. Presença de 
fonte de ignição (energia térmica ou elétrica) com capacidade de iniciar a combustão da 
atmosfera explosiva. Possibilidade de a atmosfera explosiva alcançar a fonte de ignição. 
 
16) Confinamento, que evita a detonação da atmosfera, restringindo a explosão 
em um local capaz de suportar o aumento repentino de pressão causado pela ignição 
do material inflamável e, assim, impedindo a propagação para áreas vizinhas. Ex: Porta 
corta-fogo e tanques de armazenamento de combustível projetados para rompimento 
da parte superior, mantendo as laterais intactas. 
Segregação: a técnica visa separar fisicamente a atmosfera potencialmente 
explosiva da fonte de ignição. Ex: Equipamentos pressurizados, vedadosou imersos. 
Prevenção: controla-se a fonte de ignição para que não tenha energia suficiente 
para detonar a atmosfera explosiva. Ex: Resfriamento.