Lista de exercícios Automação de Sistemas

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Lista de exercícios Automação de Sistemas 
 
1) No tanque esquematizado na figura abaixo, deseja-se controlar o nível de líquido por 
meio de um arranjo de chaves e elementos de comutação. 
 
A tabela verdade abaixo estabelece a lógica de funcionamento do sistema. 
 
Considere como nível lógico 
 Eletroválvula de entrada: 0 para a válvula fechada e 1 para válvula aberta 
 Sensor de nível: 0 para ausência de líquido e 1 para presença de líquido 
 Botão: 0 liberado e 1 pressionado 
Questões: 
a) Identifique as linhas que são irrelevantes para o processo e justifique os critérios 
considerados para estabelecer tais condições. 
b) Elabore o diagrama de blocos que implemente a lógica obtida em tabela. 
 
2) Considere o seguinte diagrama elétrico. 
 
a) Analise o circuito acima e sugira uma possível aplicação para o mesmo. 
b) Elabore uma tabela verdade que explique todo o funcionamento desse sistema. 
c) Elabore um diagrama de blocos de funções para o sistema acima. 
 
3) Na Figura abaixo é representado o esquema de uma aplicacã̧o para o controle de 
abertura de uma vaĺvula que, por sua vez, controla a temperatura de um forno. Nesse 
caso, um sensor detecta a temperatura do forno e fornece um sinal analógico a um 
transdutor, que envia novamente um sinal analógico variav́el de (0 – 10) V ao CLP de 
controle. O CLP, por sua vez, podera ́enviar um sinal de (0 – 20) mA, que permitira ́ a 
variacã̧o da abertura da vaĺvula e, portanto, a dosagem gradativa da quantidade de 
combustiv́el enviado ao forno. Variando a quantidade de combustiv́el sera ́ possiv́el 
modificar a temperatura do forno conforme a necessidade. 
 
Considere os seguintes termos: 
 Unidade A/D: unidade de conversão analógico para digital. 
 Unidade D/A: unidade de conversão digital para analógico. 
Assuma que: 
 Não haverá problemas com este sinal elétrico enviado a válvula de manipulação do 
combustível. 
 A precisão do A/D é de 8 bits e do D/A é de 8 bits. 
 
a) Encontre o valor de tensão elétrica do transdutor para um valor digitalizado de 37. 
b) Encontre o valor convertido na unidade A/D para um sinal de tensão de 5 V. 
c) Encontre o valor de corrente elétrica passado para a válvula abrir a 24,70% de sua 
capacidade, sabendo que a mesma opera em uma faixa de (0-100)%. 
 
4) Analise agora o que ocorre internamente na unidade A/D. Considere a figura abaixo e 
converta de binário para decimal o código ilustrado. Assuma que formação do código é 
01010101. 
 
 
5) Considere a figura abaixo e converta de binário para decimal o código ilustrado. Assuma 
que formação do código agora é 10101010. 
 
 
 
6) A Figura abaixo está mostrando uma instrumentação em um reservatório que composta 
por um transmissor de nível (leitura contínua de nível proporcional a altura da coluna 
líquida) e por dois sensores discretos de nível alto e de nível baixo. O objetivo é fazer 
com que o nível desse reservatório seja controlado dentro dos limites dos sensores 
digitais. Logo, desenvolva uma lógica em diagrama de blocos capaz de aplicar um 
sistema liga/desliga com essas chaves digitais de modo a fazer com que a chave de nível 
alto desenergize a válvula de entrada e também impeça sua energização, caso este nível 
esteja alto. 
Assuma que o reservatório está totalmente vazio como condição inicial. 
 
 
7) Estude o diagrama de blocos abaixo e monte uma tabela verdade capaz de fazer o 
alarme (AL) soar. 
 
 
 
 
8) A empresa Lypsic comprou um novo equipamento e necessita de um programador. A 
máquina é uma transportadora de peças e sua programação funciona da seguinte 
forma: 
● Ao pressionar a botoeira de START o motor M1 aguarda existir peça no sensor 
S1, então a esteira é tracionada. 
● Quando a peça chegar no sensor S2 o motor M1 desliga e, ao mesmo tempo, 
liga o motor M2 tracionando a esteira até que a peça passe pelo sensor S3 desligando o 
motor M2 finalizando o ciclo. 
 
Atenção: após iniciado o sistema funciona em ciclo contínuo. 
 
A lâmpada “Ligada” fica acesa apenas quando o ciclo estiver em funcionamento e a 
botoeira STOP finaliza o ciclo. Atribua a natureza física das chaves e sensores (NA ou NF) 
de acordo com a implementação desse processo. Considere que o funcionamento do 
sensor é conforme a uma chave. 
 
a) Monte um diagrama de blocos de funções capaz de operar a máquina transportadora. 
 
 
 
 
Questão de maior dificuldade*: Na linha de produção de uma petroleira, existe 
uma estação de envasilhamento baseada numa esteira com pallets fixados a 
cada metro e quatro máquinas dispostas em série de acordo com a figura 1. O 
funcionamento da estação de envasilhamento é comandado por um controlador 
lógico programável (CLP) que garante o envasilhamento de cada galão conforme 
a seguinte sequência de passos: 
1. o atuador avança, depositando um galão vazio em P1; 
2. a esteira avança 1 metro; 
3. a bomba enche o galão; 
4. a esteira avança 1 metro; 
5. o galão é vedado; 
6. a esteira avança 1 metro; 
7. robô retira o galão da esteira. 
 
Figura 1 – Processo de envasilhamento de galões de petróleo. 
A esteira foi inicialmente projetada para operar em seqûencia apenas uma galão 
por vez, ou seja, o atuador só pode ser acionado novamente depois que o robô 
retirar o galão da esteira. Esta restrição na lógica de controle evita os problemas 
que podem 
ocorrer na operação de múltiplos galões em paralelo. Entretanto, esse modo de 
funcionamento é pouco eficiente, visto que o atuador, a bomba, o tampador e o 
robô passam a maior parte do tempo parados enquanto poderiam estar operando 
em paralelo. 
Um engenheiro ligado a área de processos é contratado para desenvolver uma 
lógica de controle que garanta uma maior eficiência da estação de 
envasilhamento. O técnico responsável pela manutenção da linha de produção 
tem bastante prática na programação de CLPs. Ele se dispõe a implementar o 
programa de controle caso lhe seja fornecida a lógica de funcionamento da 
estação, baseada nos sinais de entrada e saída do CLP apresentados a seguir: 
• α0: comando que inicia o processo; 
• β0: sinal de final de operação do processo. (Uma vez iniciada a operação, 
não pode 
ser evitado); 
• α1: sinal de comando do atuador pneumático, de início de depósito de um 
galão no pallet da esteira situado na posição P1; 
• β1: sinal de final de operação do atuador pneumático. (Uma vez iniciada a 
operação, não pode ser evitado); 
• α2: comando que inicia o enchimento do galão que estiver na posição P2; 
• β2: sinal de final de operação da bomba automática. (Uma vez iniciada a 
operação, não pode ser evitado); 
• α3: comando que começa a tampar um galão situado na posição P3; 
• β3: sinal de final de operação do tampador automático. (Uma vez iniciada a 
operação, não pode ser evitado); 
• α4: comando que inicia a retirada de uma garrafa do pallet da esteira 
situado na posição P4; 
• β4: Sinal de final de operação do robô. (Uma vez iniciada a operação, não 
pode ser evitado). 
 
O programa deve ser tal que o sistema obedeça às seguintes restrições de 
coordenação: 
 
1. não operar o atuador, a bomba, o tampador ou o robô enquanto a esteira 
estiver avan cando; 
2. não o sobrepor galões em P1; 
3. não avançar a esteira sem que os galões em P2, P3 e P4 tenham sido 
enchidos, tampados ou retirados, respectivamente; 
4. não encher, tampar ou acionar o robô sem galões nas posições P2, P3 e P4, 
respectivamente; 
5. não encher ou tampar duas vezes o mesmo galão; 
6. não avançar a esteira à toa, ou seja, sem galão em alguma das posições. 
 
O problema de controle que se coloca ao engenheiro pode então ser 
especificado como segue: 
 
Problema1 Seja a planta de envasilhamento de galões de petróleo, composta 
de um atuador pneumático, uma esteira, uma bomba, um tampador, e um robô; 
projetar uma lógica de controle a ser implementada em Diagrama de Blocos de 
Funções, de modo a permitir à esteira operar um galão por vez; garantindo que 
o comportamento do sistema controlado obedeça a especificação de 
funcionamento do sistema, restringindo o sistema somente o necessário, e 
garantindo uma produção continuada de galão a cada ciclo.