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MANUFATURA INTEGRADA POR COMPUTADO II UNIDADE JÚLIA TOMÉ DE SOUSA
Professora: Suzana
Livro: Groover, Automação Industrial e Sistemas de Manufatura 
 Morais C, Costrucci, Engenharia de Automação Industrial
Unid I: cap 1,2,4,5,13,19 Groover
Unid II: cap 6,8,9 Groover, cap 2,3,5,6 Morais Linguagem Ladder não cai na prova, cap 4
14º AULA - CAP 06: COMPONENTES DE HARDWARE PARA AUTOMAÇÃO E CONTROLE DE PROCESSOS
SENSORES (6.1) (slides em http://www.ebah.com.br/content/ABAAAemPgAB/sensores) 
Automação discreta
- Variáveis mecânicos (posição velocidade)
Processos
- Variáveis (ph, temperatura, composição química, etc)
SENSORES DISCRETOS 
RELÉS
Dispositivo que é alimentado eletricamente (corrente baixa) resulta o chaveamento de um sinal elétrico (corrente alta)
Tipos:
- Eletromecânicos
- Semicondutores
RELÉS ELETROMECÂNICOS 
Uma corrente elétrica passando por uma bonina provoca força mecânica em um núcleo metálico que comutada contatos
SENSORES
Dispositivos amplamente utilizados na automação industrial
Transformam variáveis físicas, tais como posição, velocidade, temperatura, nível, pH, etc em níveis convenientes	
Sensores de medição ou transdutores (um dispositivo que converte uma variável física de uma forma em outra mais útil para a aplicação em questão)
A amplitude do sinal elétrico de saída reproduz a amplitude do sinal de entrada
Saída pode ser digital ou analógica
Dispositivos que podem conter um ou mais transdutores e cujo sinal de saída pode ser um simples contato, uma chave ou um número binário
Categorias
Térmicos
Óticos
Magnéticos
Eletromecânicos
Eletrônicos
SENSORES DISCRETOS
Tipo 0-1 “on-off” (binários)
Há duas classes de sensores discretos:
Sensores de contato mecânico e sem contato
Sensores de proximidade
SENSORES DE CONTATO MECÂNICO
Uma força entre o sensor e o objetivo é necessária para efetuar a detecção do objeto
Exemplo: chave de contato (tem na porta do elevador por exemplo)
Dispositivos eletromecânico 
Quando o objeto entra em contato físico com o atuador, o dispositivo opera os contatos para abrir ou fechar uma conexão elétrica
Esses dispositivos tem um corpo reforçado para suportar forças mecânicas decorrentes do contato com s objetos
Apresentam rodas e amortecedores para diminuir o desgaste do ponto de contato
As chaves de contato apresentam diversas configurações, podendo ser agrupadas pelos seguintes critérios:
Chave de contato elétrico normalmente aberto (NA) ou normalmente fechado (NF)
Contatos que após adicionados podem ser momentâneas ou permanentes
Dois ou quatro pares de contato elétricos
Atuação por pressão 
Abertura e fechamento lento de contatos
Nessa categoria incluímos os micro-switches e chaves de fim de curso
SENSORES DE PROXIMIDADE
Nestes sensores, o objeto é detectado por proximidade ao sensor
Existem 5 princípios de funcionamento para sensores discretos sem contato
Indutivo: detecta alterações em um campo eletromagnético, é o próprio para objetos metálicos
Capacitivo: detecta alterações em um campo eletrostático, é próprio para objetos isolantes
Ultrassónico: usa ondas acústicas e ecos, é próprio para objetos de grandes proporções
Fotoelétrico: detecta variações de luz infravermelha recebida
Efeito hall: detecta alterações de campo magnético
SENSORES DE CONTATO
Chaves eletromecânicas
Chaves manipuladas pelo operador do processo
Chave-limites ou de fim de curso
Chaves de nível
Chaves de fluxo
Chaves de pressão
Chaves e temperatura
CHAVES MANIPULADAS PELO OPERADOR DO PROCESSO
Forma mais simples de iniciar ou interromper o funcionamento de equipamentos
Considerar o uso de botoeiras (chaves push-button)
Existem chaves de pé para operador necessita das mãos para outras atividades
#nem o comando remoto aciona a máquina nem o comando local aciona a máquina quando tem certa proteção nela, como com cargas muito grandes em que o dano é muito alto: posição de proteção
CHAVES-LIMITE OU FIM DE CURSO
Detectam posição de objetos ou materiais
Estabelece ou interrompe um contato elétrico
Micro-switch 
CHAVES DE NÍVEL
Monitora o nível de tanques ou depósitos (Condutiva, capacitiva, magnéticas, etc)
A alteração do nível o dispositivo de flutuação se descola, acionando um contato
# dá uma informação discreta
CHAVES DE FLUXO
Detectar vazão de fluidos (ex: ar, água, óleo, gás)
Ativa um contato elétrico com a passagem do fluido (um rotor se movimenta com vazão do fluido e ativa um contato)
Faixa de regulagem
#medidor de vazão estão associados a algo contínuo
CHAVES DE PRESSÃO - PRESSOSTATOS
Detecção nível de pressão de um fluido ou recipiente
Ocorrência de pressão excessivas ou insuficientes
Faz uso de um fole que aciona contatos elétricos- quando a pressão no fole ultrapassa a tensão predeterminada em mola, o contato é ativado
#saída discreta
CHAVES DE TEMPERATURA - TERMOSTATOS
Biometálicos e bulbo capilar para contatos de chaveamentos
Fornecem um contato quando uma determinada temperatura é ultrapassada
SENSORES DE PROXIMIDADE
Opera eletronicamente sem contato físico, por aproximação
Insensível a vibrações
Procura detectar objetos metálicos por perto
Fazem uso de bobina para gerar um campo magnético de alta frequência
Ponto de acionamento constante
Indutivos
Capacitivos
Fotoelétricos ou óticos
Sensor ótico de flexão difusa
Ótico de barreira
Ótico retro reflexão
Fibra ótica
Magnéticos
Ultrassônicos
Pneumáticos 
INDUTIVOS
Princípio: variação de campo magnético 
Material de condução elétrica
CA ou CC
Esse tipo de sensor é composto por:
Bobina, oscilador, circuito de disparo, circuito de saída
São equipamento eletrônicos capazes de detectar aproximações de peças, componentes, elementos de máquinas,etc
Gera sinal elétrico quando um elemento metálico (aço, alumínio, cobre, latão, etc) entra na sua área de detecção
Aplicações: detecção de cames, geração de pulsos, seleção de furos, detecção de fim de curso, contagem, detecção de posição
SENSOR CAPACITIVO
Descrição: nos sensores capacitivos as armaduras planas são colocadas uma ao lado da outra e não uma sobre a outra como nos capacitores
Princípio de funcionamento: o dielétrico é o ar. Quando algum objeto é aproximado do sensor, há a alteração da constante dielétrica, havendo o aumento da capacitância 
Os sensores de proximidade capacitivos registram a presença de qualquer ripo de material. A distância de detecção varia de 0 a 20 mm, dependendo da massa do material a ser detectado e das características determinada pelo fabricante
Exemplo: detecção de ruptura, detecção de nível em grânulos, monitoração de tensão, detecção de líquidos, detecção de produtos, detecção de nível
CAPACITIVOS
Dois eletrodos e um circuito oscilante
Circuito R-C
Materiais metálicos e não metálicos
Pequena distância sensora
SENSORES FOTOELETRICOS
Emitem um feixe de luz e reagem a presença de objetos
1mm a 10m
Sem contato com o objeto
Detecta por refração
REFLEXÃO DIFUSA
Emissor e receptor em uma mesma peça estão em lados opostos
ÓTICO RETRO REFLEXIVO
Emissor e receptor do mesmo lado, pois tem um objeto que reflete a luz
BARREIRA
ÓTICOS APLICAÇÕES
Foto sensor detectando produtos, reflexivo detectando caixas, barreira detectando automóvel, reflexivo para garrafas transparentes, fotosensor selecionado pela cor, fotosensor detectando nível
ÓTICO- FIBRA ÓTICA
Grande sensibilidade
MAGNÉTICOS
 MAGNÉTICOS-PNEUMÁTICOS 					 SENSOR PNEUMÁTICO
SENSORES ULTRA-SÔNICOS
Emissão e reflexão de ondas acústicas
O tempo de reflexão é avaliado
Vários materiais
Não depende de cor ou do material
Presença ou nível
SENSOR DE POSIÇÃO E ORIENTAÇÃO
Associado a feixe de luz e mede 
Tipo: incremental e absoluto
Vantagens: alta resolução, sem contatos mecânicos, alta repetibilidade
Desvantagens: frágil, necessita de circuitos para contar os pulsos
 
15º AULA
HARDWARE: ATUADORES
#sensores: coletam informações
#atuador: modificaralgum tipo de grandeza
DENIFIÇÃO DE ATUADOR (6.2)
O atuador é definido como o elemento capaz atuar sobre (modificar) grandezas físicas do sistema no qual está inserido, em resposta a um comando manual ou automático. Esse processo envolve a conversão entre diferentes tipos de energia
Exemplo de atuadores: músculos, motores, lâmpadas, aquecedores 
ATUADOR- ENERGIA ELÉTRICA
Transdutor: elemento que converte uma forma de energia em outra
Sensor: elemento que converte uma grandeza física qualquer em sinal elétrico
Atuador: elemento que converte um sinal elétrico em uma grandeza física qualquer 
AUTOMAÇÃO E CONTROLE 
CLASSIFICAÇÃO DOS ATUADORES
Existem diversas classificações para os atuadores, dependendo do critério adotado
Possíveis classificações
Energia de saída: mecânica, térmica, ótica, etc
Principio de funcionamento: mecânico, pneumático, hidráulico, eletromagnético, piezoeléctrico, etc
Se for um atuador que gera movimento, pelo tipo de movimento: linear ou rotacional
É possível combinar alguns dos critérios de classificação citados acima
PELO PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO
Hidráulico 
Pneumático
Elétrico
ATUADORES HIDRÁULICOS
Os atuadores hidráulicos se caracterizam por terem como fonte de energia um liquido que se desloca por um conduto com uma pressão adequada (utiliza como fonte de energia a pressão da água ou óleo)
Este líquido é geralmente “óleo” ou “agua”
A menor compressibilidade em relação ao ar o torna mais adequado aos movimentos lentos e de maior precisão 
Os atuadores hidráulicos são os mais antigos os foram os primeiros a serem usados 
VANTAGENS HIDRÁULICOS
Momento alto e constante sob uma grande faixa de variação de velocidade
Precisão de operação (menor que o elétrico e maior que o pneumático)
O óleo não é compressível e não há variação de seu volume quando se varia a pressão
Pode manter um alto momento para um longo período de tempo, quando parado (#pode aguentar um carro no alto durante muito tempo)
Geralmente associado a robôs de maior porte
Possuem maior força (torque) e velocidade
Maior precisão
Acionam juntas: rotacionais: acionadores de pás
		 rotatórias lineares: cilindros hidráulicos 
#maior precisão: atuador elétrico
#menor precisão: pneumático 
#para carga pesada: fluído e pneumático 
DESVANTAGENS HIDRAULICAS
Requer uma fonte de energia cara
Requer uma manutenção cara e intensa
Requer válvulas de precisão caras
Está sujeito a vazamento de óleo
Requerem instalações especiais
Requerem grandes espaços úteis
Mais caros
Resumindo: o driver hidráulico trabalha melhor em situações envolvendo: transferência de cargas pesadas, de média para alta precisão na localização e velocidade
ATUADORES PNEUMÁTICOS
O atuador pneumático tem como fonte de energia um gás pressurizado, geralmente ar comprimido (utiliza como fonte de energia a pressão do ar)
Os atuadores pneumáticos funcionam com a energia pneumática (ar comprimido) e executam movimento lineares, rotativos e semi-rotativos ou angulares
Os atuadores pneumáticos são normalmente empregados em sistemas onde se requer altas velocidade nos movimentos, com pouco controle sobre o posicionamento final, em aplicações onde o momento exigido é relativamente baixo
Dado que o ar é um fluido altamente compressível, um controle preciso tanto da velocidade como da posição é muito difícil
Este tipo de atuador é bastante resistente aos danos provocados por uma sobrecarga 
SEU FUNCIONAMENTO- ATUADORES PNEUMÁTICOS
Em processos contínuos, a válvula de controle é um atuador capaz de regular a vazo de um fluido (liquido, gás ou vapor) que escoa através de uma tubulação, por meio do posicionamento relativo de um obturador que obstrui a área 
VANTAGENS- ATUADORES PNEUMÁTICOS
Podem operar em velocidade extremamente altas
Custo relativamente pequeno
Fácil manutenção
Podem manter um momento constante em uma grande faixa de velocidade
Pode manter alto o momento por longos períodos de tempo sem dados quando parado
Geralmente associado a robôs de pequeno porte com 2 a 4 juntas
Utilizado em operação simples do tipo “pick-and-place” com ciclos rápidos
Menor precisão devido a compressibilidade do ar
Em geral não requerem instalações especiais
Não requerem grandes espaços uteis
Acionam juntas: rotativas: acionadores de pás rotatórias
		 Lineares: cilindros pneumáticos 
DESVANTAGENS- ATUADORES PNEUMÁTICOS
Não possui alta precisão
Está sujeito a vibrações quando o motor ou cilindro pneumático é parado
Resumindo, o driver pneumático é preferível em aplicações envolvendo: baixa precisa, baixo custo, transferência de pequenas e médias cargas, alta velocidade 
ATUADORES ELÉTRICOS
Usam energia elétrica
São os atuadores mais comuns e utilizados em robótica móvel
Apresentam ótimas características de controle, precisão e confiabilidade
São motores para o uso em robótica são agrupados em 3 categorias:
Motores de corrente alternada (AC)
Motores de corrente contínua (DC)
Motores de passo
VANTAGENS- ATUADORES ELÉTRICOS
Eficiência calculada, controle preciso
Envolve uma estrutura simples e fácil manutenção
Não requer uma fonte de energia cara
Custo relativamente pequeno
Melhor precisão e repetibilidade
Não requerem grandes espaços uteis
Utilizam servomotores de corrente continua, de corrente alternada ou motores de passo
Acionam juntas: 
	 Rotativas: com ou sem mecanismo de eixos e engrenagens
	 Lineares: através de mecanismo translacionais 
DESVANTAGENS- ATUADORES ELÉTRICOS
Não pode manter um momento constante nas mudanças de velocidade de rotação
Sujeitos a danos para cargas pesadas suficientes para o motor
Baixa razão de potencia de saída do motor e seu preso, necessitando um motor grande no braço
Maior velocidade e menor potência do que o hidráulico
Resumindo, o driver elétrico é melhor em aplicações envolvendo: alta precisão de posição, transferência de carga de tamanho pequeno e médio, pequenos ambientes para sistemas de compressores de óleo e ar 
CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MOVIMENTO
Lineares 
Rotativos
ATUADORES MECÂNICOS
Esses atuadores são aqueles cuja energia de saída é a mecânica, ou seja, produzem movimento
Lineares: o movimento produzido é de translação
Rotativos: o movimento produzido é de rotação
ATUADORES LINEARES
Mecânico: Geralmente convertem o movimento e rotação de um braço de controle em movimento linear através das engrenagens e parafusos
Fluidos sob pressão (cilindros): utilizam fluidos sob pressão para empurrar um pistão dentro do cilindro e gerar seu movimento linear
Para controlar a passagem do fluido para o atuador são utilizadas válvulas:
Manuais: controle do braço de um trator
Elétricos: um solenoide formado por um carretel (onde são enrolados os fios) e um núcleo que se movimenta devido a ação do campo eletromagnético
Essas válvulas são muito utilizadas em sistemas de automação, pois permitem que o computador controle a válvula (e, consequentemente, o atuador controlado pela válvula) através de sinais elétricos 
Piezoeléctricos: o efeito piezoeléctrico é a capacidade que certos materiais apresentam de se deformar quando uma tensão é aplicada sobre esses materiais
Exemplos de materiais piezelétricos: tendões, ossos, cerâmicas, cristais, polímeros, 
Exemplos: alto-falantes, em sua maioria para aplicações de frequência única (beeper) ou aplicações não criticas devido sua resposta em frequência inferior as outras tecnologias. Porém, são resistentes a sobrecargas que destribu
Vantagens do motor piezoeléctrico:
	Passos muito precisos (na ordem de nanômetros de acordo com alguns fabricantes)
Por exemplo: a cerâmica PZT5H apresenta constante de transmissão 
Passos feitos em alta frequência (ate 5Mhz) devido a característica de resposta em alta frequência dos materiais
Pequenos: aplicações microscópios, alinhamento de espelhos em telescópios, focalização automática
ATUADORES ROTATIVOS
Angulares: quando giram apenas num ângulo limitado que pode em alguns casos ser maior que 360º. Ex: braço mecânicoContínuos: quando tem possibilidade de realizar um número indeterminado de rotações. Ex: motores elétricos, pneumáticos ou hidráulicos 
OSCILADORES HIDRAULICOS
Transformam a força hidráulica ou pneumática em força mecânica rotacional, em escala de giro continuo 
ATUADORES HIDRÁULICOS ROTATIVOS
Aplicações: bate estaca para fazer a fundação dos prédios
Esteira: há um motor hidráulico m uma ponta, uma roda dentada livre na outra, e finalmente um conjunto de cilindros para a esteira se mover
Perfuratriz hidráulica
Bristrol HB
ATUADORES ELETRICOS ROTATIVOS (6.2.1)
Motor elétrico continuo:
O motor elétrico é composto de duas estruturas magnéticas
(1) Estator: componente fixo em forma de anel (enrolamento de campo ou ima permanente)
(2) Rotor: parte cilíndrica que gira dentro do estator, e pode ser acoplado a outros elementos de máquina.
MOTORES ELETRICOS (6.2.1)
Motores CC: Esses motores são alimentados por corrente e tensão constantes. O campo magnético em deslocamento constante é criado por meio de um dispositivo de movimento rotativo chamado comutador, que gira com o rotor e toma corrente de uma série de escovas de carbono componentes da montagem do estator.
Servomotor: uma malha(loop) de realimentação é usada no alcance da velocidade de controle
O rotor é chamado de armadura em um motor CC
Vantagens:
(1) Conveniência da utilização de corrente contínua com fonte de energia
(2) Sua relação torque/velocidade é atraente para muitas aplicações se comparada aos motores CA
Desvantagens:
(1) o comutador e as escovas utilizadas na condução da corrente da montagem do estator para o rotor causam problemas de manutenção nesses motores
(2) A fonte de energia mais comum no setor é a corrente alternada, não a contínua, e por isso os motores CA são largamente utilizados nas aplicações industriais
Motores CA: Operam por meio da geração de um campo magnético rotativo no estator, em que a velocidade de rotação depende da frequência da tensão elétrica do campo magnético. O rotor é forçado a girar na mesma velocidade do campo magnético. Classificados em duas categorias:
(1) Motores CA de indução: os mais utilizados, devido à construção relativamente simples e ao baixo custo de manufatura. A rotação do rotor através do campo magnético do reator induz a formação de outro campo magnético, então na maioria dos motores de indução, não precisa de uma fonte externa dos motores de energia elétrica
(2) Motores CA síncronos: operam por meio da energização do rotor com corrente alternada, o que gera um campo magnético no espaço que separa o rotor do estator. Esse campo magnético cria um torque que gira o rotor na mesma velocidade de rotação das forças magnéticas no estator. Excitatriz: dispositivo para iniciar a rotação do rotor quando a energia chega ao motor, para sincronizá-la com o campo magnético do rotativo do estator
Inversores: acionadores de frequência ajustáveis que controlam a frequência de CA para o motor.
Motores de passo: o controle deste motor é feito através de um trem de pulsos que atuam rotativamente sobre uma série de eletroímãs dispostos sobre o estator
Um motor de passo é um tipo de motor elétrico que é usado quando algo tem que ser posicionamento muito precisamente ou girado em um ângulo exato
E um motor de passo, um ima permanente é 
16º AULA - CONVERSORES ANALÓGIOS-DIGITAL DIGITAL-ANALÓGICOS (6.3)
INTRODUÇÃO
Diversas grandezas físicas com as quais lidamos, são grandezas analógicas por natureza
Valores analógicos não podem ser diretamente processados por sistemas digitais 
Precisamos ser convertidos para uma cadeia de bits
Esta conversão é conhecida como Conversão Analógica-Digital
#analógico: saber os níveis 
#discreto ou pode ser digital também: como ON ou OFF
GRANDEZA DIGITAL
Terá sempre um entre dois valores. Tais valores são especificados como 0 ou 1 alto ou baixo
Na prática, uma grandeza digital pode ser representada, por exemplo, por uma tensão, que deverá situa-se dentro de limites especificados, de maneira a representar corretamente tal grandeza
Por exemplo:
De 0V a 0,8V teremos a representação do valor lógico 0
De 2V a 5V temos a representação do valor lógico1
GRANDEZA ANALÓGICA
Pode assumir qualquer valor dentro de um intervalo continuo de valores, e, mais importante o seu valor exato neste intervalo é insignificante
Por exemplo:
Se a saída de um conversor de temperatura para tensão apresenta um valor de 2,76V, tal valor deve ser tomado exatamente como foi obtido, pois deve representar uma temperatura de, por exemplo, 27,6ºC
Se a tensão medida fosse de 2,34V ou de 3,78V, ela estaria representando uma temperatura completamente diversa 
#O controlador só entende tensão elétrica/corrente, de alguma maneira precisa de uma grandeza que transforme temperatura... em tensão/corrente
POR QUE USAR SISTEMAS DIGITAIS?
Facilmente programáveis
Maior precisão e exatidão (imunidade a ruídos)
Maior reprodutibilidade
Facilitam o armazenamento (apenas dois valores, 0 ou 1)
São compactos 
ELEMENTOS
Sensor e transdutor #dispositivos de medição que geram o sinal analógico
Condicionamento do sinal #adequa o sinal ao sistema
Multiplexador
Amplificador
Conversos analógico-digital 
ETAPAS DE TRATAMENTO DE GRANDEZAS FÍSICAS
Transdutores são equipamentos que convertem grandezas físicas em sinais elétricos (correntes ou tensões proporcionais)
Muitas vezes é necessário realizar o condicionamento do sinal analógico (para assumir uma forma mais apropriada)
Tipos de condicionamento:
1. Ajuste de níveis máximo e mínimo de amplitude
2. Filtragem em uma banda adequada de frequência, etc (para remoção de ruídos)
3. Conversão de uma forma de sinal para outra (por exemplo: conversão de corrente para tensão)
Conversão do sinal por um conversor A/D, resultando no sinal digitalizado 
ELEMENTOS
Multiplexador:
É um dispositivo de interrupção conectado em serie a cada um dos canais de entrada do processo 
E utilizado para compartilhar o tempo do conversor analógico digital entre os canais de entrada
Amplificador:
É utilizado para escalar o sinal de entrada para mais ou para menos de forma a torná-lo compatível com a faixa do conversor analógico-digital
ESCOLHA DE UM CONVERSOR AD
A escolha de um conversor AD para uma aplicação, os seguintes fatores são relevantes
Taxa de amostragem
Tempo e conversão
Resolução
Método de conversão
ELEMENTOS
A conversão analógico-digital ocorre em 3 fases:
1. Amostragem #conversão do sinal contínuo em uma série de sinais analógicos discretos em intervalos periódicos.
2. Quantização #cada sinal analógico discreto é atribuído a um dos números finitos dos níveis de amplitude previamente definidos. Esses níveis são valores discretos de tensão elétrica que variam conforme a faixa de trabalho do ADC
3. Codificação # os níveis de amplitude discretos obtidos durante a quantização são convertidos em código digital, representando os níveis de amplitude discretos por meio de uma sequência de dígitos binários
DIGITALIZAÇÃO DE SINAIS ANALÓGICOS 
#mais amostras: mais processamento, mais memória, se aproxima mais fielmente do sinal real
#menos amostras: menor taxa de processamento, menos memória, maior taxa de canal livre, mais distante esta do sinal real 
TAXA DE AMOSTRAGEM
Taxa na qual os sinais analógicos contínuos são tomados
Taxas mais altas: se aproxima da forma de onda original
Se fizer o uso de multiplexadores: a taxa máxima de amostragem= a taxa de máxima de amostragem do AD dividida pelo número de canais processados pelo multiplexador
	Ex: se a taxa máxima de amostragem do ADC é 1000amostras/s e existem 10 canais de entrada no multiplexador, então a taxa máxima de amostragem para cada linha de entrada é 1000/10=100amostras/s
A taxa de amostragem mais alta possível de um conversor AD é limitada pelo tempo de conversão
Tempo de conversão: intervalor de tempo decorrido entre a aplicação de um sinal de entrada e a determinação do valor digital pelas fases de quantização e codificaçãodo procedimento de conversão. Esse intervalo depende:
a. do tipo de procedimento de conversão utilizado pelo ADC
b. do número de bits n utilizados par definir o valor digitado convertido
↑n ↓tempo de conversão (o que é ruim ser menor) ↑resolução do ADC (o que é top)
RESOLUÇÃO
É a precisão com a qual o sinal analógico é avaliado. Como o sinal é representado na forma binária, a precisão é determinada pelo número de níveis de quantização, o que, em contrapartida, é determinado peça capacidade de bits do ADC e do computador.
O número de níveis de quantização é definido por: 
= número de níveis de quantização; n = número de bits
A resolução é escrita na forma por: 
= resolução do ADC, espaço entre níveis de quantização; L= limite da faixa de trabalho do ADC
Erro de quantização: 
Step 1: quantificação
You have 0-10V signals. Separate them into a set of discrete states with 1.25V increments. (How did we get 1.25V? see next slide…)
	Output states
	
	0
	0.00-1.25
	1
	1.25-2.50
	2
	2.50-3.75
	3
	3.75-5.00
	4
	5.00-6.25
	5
	6.25-7.25
	6
	7.50-8.75
	7
	8.75-10.00
DIGITOS BINÁRIOS
Não deu tempo de anotar
QUANTIZAÇÃO
The number of possible states that the converter can output is:
 (n= níveis de quantização)
Where n is the number of bits in the AD converter
Example: for a 3 bit AD converter, N= 2^3=8
Analog quantization size: 
Q=(Vmax-Vmin)/N= (10V-0V)/8=1.25V
Resolution (number of discrete values the converter can produce)= analog quatization size (Q)
(Q)
METODO DE APROXIMAÇÃO SUCESSIVA
Série de tensões de referência sucessivamente comparadas ao sinal de entrada cujo valor é desconhecido
O número de tenso e de referência corresponde ao número de bits usados na codificação do sinal
- 1ª tensão de referência= metade da faixa de trabalho
- 2ª tensão de referência= metade da faixa de trabalho
- etc...
#Como achar um número em binário (na base 10, pra base 2): vai dividindo por 2, e seus restos de forma decrescente (em relação as etapas de divisão) é o número binário
#E da base 2 pra base 10? 
EXEMPLO: ANALÓGICO PARA DIGITAL 
Suponha que o sinal de entrada é 6,8V. codifique o sinal para um registro de seis bits para um ADC com limite de escala de 10V
Resposta:
O primeiro nó de referencia é a metade da escala no caso 5V
6,8>5 Sim, saída é 1
6,8-5 = 1,8 > 2,5 Não, saída é zero e faz um novo valor de referencia
1,8>1,25? Sim! A saída é 1
0.55 > 0.625 Não, saída é 0
0.55 > 0.312 Sim, saída é 1
0.238 > 0.156 Sim, saída é 1
CONVERSOR DIGITAL-ANALÓGICO 
A conversão D/A é o processo onde um valor representado em determinado código binário (como o binário puro ou o BCD) é convertido para um valor de tensão ou de corrente proporcional ao valor digital
As entradas digitais D, C, B e A são, via de regra, proveniente de um registrador de saída de um sistema digital
2^4= 16 números binários diferentes
Em geral a saída analógica= K x entrada digital
Onde K é o fator de proporcionalidade
A saída pode ser anto uma tensão quanto uma corrente
Quando a saída for uma tensão, K será uma unidade de tensão
Quando a saída for uma corrente, K será uma unidade de corrente
EXEMPLO: 
Um conversor D/A de cinco bits tem saída de corrente. Para uma entrada digital de 10100(2 pequeno), é produzida uma corrente de saída de 10mA. Qual será a corrente Iout para uma entrada digital de 11101)2 pequeno)
1x(2^4) + 0x(2^3) + 1x(2^2) +0x(2^1) +0x(2^0)
=16 + 0 + 4 + 0 + 0= 20
K= 10mA/20= 0,5mA
1x(2^4) + 1x(2^3) + 1x(2^2) +0x(2^1) +1x(2^0)
=16 + 8 + 4 + 0 + 1= 29
Iout= 29x0,5mA= 14,5mA
18º AULA FALTEI PEGUEI COM OS CRUSHES
EXEMPLO
Um sinal contínuo de voltagem deve ser convertido em seu equivalente digital utilizando um conversor analógico digital. A faixa (range ou L) máxima de voltagem é de 30V. O ADC possui 12 bits. Determine
a) O número de níveis de quantização
b) A resolução
c) O espaçamento entre cada nível de quantização
d) O equivalente a 12 V
Resposta:
a) 
b) Resolução = 
c) 
d) quando quer passar um sinal analógico para digital →
CONVERSOR DIGITAL-ANALÓGICO
2 etapas:
Decodificação: na qual a saída digita é convertida em uma série de valores analógicos em momentos discretos de tempo
Exploração de dados (data holding): na qual cada valor sucessivo é transformado em um sinal contínuo (ex: tensão), usado para adicionar o atuador analógico durante o intervalo de amostragem
Feita através de transferência do valor digital do computador ara um registro binário que controla uma fonte de tensão de referencia
- Cada bit sucessivo no registro controla a metade da tensão do bit precedente, de modo que o nível da tensão de saída é determinado pelo estado dos bits no registro
 esse é o modelo de primeira ordem 
Exploração de dados: aproximar o conjunto formado pela série de dados 
EXEMPLO
Um conversor D/A de 5 bits produz Vout=0,2 V para uma entrada digital de 00001(2). Encontre o valor de Vout para a entrada 11111(2)
- 0,2V é o peso do bit menos significativo
- Então, os pesos dos outros bits devem ser 0,4V; 0,8V; 1,6V e 3,2V, respectivamente
- Desta forma, para uma entrada digital 11111(2), o valor de Vout será de 3,2V+1,6V+0,8V+0,4V+0,2V=6,2V
CAP 08: ROBÓTICA INDUSTRIAL 
(slides da aula em http://slideplayer.com.br/slide/395013/)
Robôs na indústria possuem características humanas devido a ficção cientifica (robôs
antropomórficos). Movimentos baseados nas articulações. 
Anatomia:
Articulação (junta): o que permite rotação, translação (linear), perpendicular...
Elo: liga uma parte a outra;
Punho: conecta ao efetuador;
Efetuador: garra, que pode ser substituída para manipular a peça
DEFINIÇÃO DE ROBOT
Derivada de uma peça teatral satírica, escrita por Karel Cpaek em 1921, usada para designar força laboral
Instituto Americano de robótica: um robô é manipulador reprogramável, multifuncional, projetado para mover materiais, peças, ferramentas ou dispositivos especiais em movimentos variáveis programados para realização de uma variedade de tarefas
Mikel Groover: um robô industrial é uma máquina multiaplicação e programável possuindo certas características antropomórficas 
Dicionários Webster: um robô é um dispositivo automático que efetua a função normalmente atribuída a homens ou máquinas na forma de um homem
Eu robô: 
Isaac Assimov
Avanços na robótica
3 leis da robótica
Ficção cientifica e criatividade
Problemas resolvido através da lógica
COMPONENTES BÁSICOS DE UM ROBÔ
Estrutura: estrutura mecânica (ligações, juntas, base, etc)
Atuadores: motores, cilindros pneumáticos, etc, que permitem o movimento das juntas de um robot
Controlo: controla as juntas do robot e é a interface com o utilizador
Ferramenta: a ferramenta tem por objetivo a manipulação de objetos e é concebido de acordo com as necessidades de manipulação 
Teach pendant: consola de controle manual e de programação do robot
AS 3 LEIS DA ROBÓTICA (ASIMOV)
Um robô não pode prejudicar nenhum ser humano ou permitir que um humano venha a ser prejudicado
Um robô deve obedecer às ordens dados a ele por um humano, a não ser que as ordens se oponham a primeira lei
Um robô deve proteger sua própria existência, contanto que tal proteção não se oponha as duas primeiras leis
ROBO INDUSTRIAL
Máquina programável, de aplicação geral e que possui determinadas características antropomórficas 
Algumas características antropomórficas:
	Braço mecânico
	Capacidade de reagir a estímulos sensoriais
	Tomar decisões
Interação com outras máquinas
ROBÓTICA + CONTROLE NUMÉRICO 
Controle coordenado de múltiplos eixos
Articulações (ou juntas)
Ambos usam computadores digitais dedicados como controladores
Exemplos de aplicações de produção típicas por robôs industriais: solda a ponto, transferência de materiais, carga de máquinas, pintura pulverizada e montagem
VANTAGENS DE UTILIZAR ROBOS INDUSTRIAIS
Substituir pessoas em ambientes de trabalho perigoso e desconfortáveis
Desempenham o ciclo de trabalho com consistênciade repetibilidade
Podem ser programados
São controlados por computadores e podem ser conectados a outros sistemas computacionais
VANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DE ROBÔS
1. FATORES TÉCNICOS
Melhoria na eficiência operacional
Flexibilidade na gama de produtos manufaturados
Incremento da precisão, robustez, rapidez, uniformidade e suporte a ambientes hostis
Incremento dos índices de qualidade e de peças rejeitadas
2. FATORES ECONÔMICOS
Utilização eficiente de unidades de produção intensiva
Aumento de produtividade (inexistência de interrupções, absentismos, etc)
Redução do tempo de WIP e do tempo de preparação de fabricação
3. FATORES SOCIOLOGICOS
Redução do número de acidentes
Afastamento do ser humano de locais perigosos para a saúde
Substituição do ser humano em atividades repetitivas
Redução de horários de trabalho
Aumento do poder de compra (maior qualificação profissional)
MOVIMENTO E PRECISÃO
Resolução espacial:
Menor incremento de movimento no qual o robô pode dividir a sua área de trabalho
Depende da resolução do sistema de controle e das imprecisões mecânicas do robô
Precisão:
Capacidade de o robô atingir um ponto desejado. Mede a distancia entre a posição especificada e a posição real atingida peço robô
Repetibilidade:
Capacidade de o robô se posicionar na mesma posição aquela em que se posicionou anteriormente
ANATOMIA DE UM ROBÔ (8.1)
O manipulador consiste de uma série de articulações (juntas) e elos (links):
Articulações promovem movimentos relativos entre duas peças do corpo
Elos são elementos rígidos entre articulações
Movimentos de rotação e translação
Cada articulação possui um grau de liberdade
Robôs são classificados segundo os graus de liberdade que o possuem
A maioria dos robôs possuem de 5 ou 6 graus de liberdade
A maioria dos robôs é montada sobre uma base estacionária no chão (elo 0)
O manipulador de um robô consiste, então:
	O corpo e o braço: para posicionamento dos objetos na área de trabalho do robô
	Montagem do pulso: para orientação dos objetos 
TIPOS DE ARTICULAÇÃO (8.1.1)
De translação:
Articulação linear (L)
Articulação ortogonal (O)
#Se são paralelos ou articulares
De rotação:
	Articulação rotacional (R )
Articulação de torção (T)
Articulação rotativa (V)
Cada um desses tipos de articulações tem um raio de ação sobre o qual pode ser movido
ARTICULAÇÃO LINEAR (L) (8.1.1)
Movimento relativo entre o elo de entrada e o de saída é um movimento de deslizamento translacional, com os eixos dos dois elos paralelos
Dois vínculos, alinhados um dentro do outro, onde o vínculo interno escorrega pelo externo, gerando o movimento linear
Também chamado de juntas deslizantes
ARTICULAÇÃO ORTOGONAL (O) (8.1.1)
É também um movimento translacional, mas os elos de entrada e saída são perpendiculares entre si durante o movimento
ARTICULAÇÃO ROTACIONAL ® (8.1.1)
Proporciona movimento relativo rotacional, com o eixo de rotação perpendicular aos eixos dos elos de entrada e saída
Ex: tesouras, limpadores de para-brisas, quebra-nozes
ARTICULAÇÃO DE TORÇÃO (T) (8.1.1)
Também envolve movimento relativo, mas o eixo de rotação é paralelo aos eixos dos dois elos
ARTICULAÇÃO ROTATIVA (V) REVOLVING JOINT (8.1.1)
O eixo do elo de entrada é paralelo ao eixo de rotação da articulação, e o eixo do elo de saída é perpendicular ao eixo de rotação
 
TIPOS DE JUNTAS OU ARTICULAÇÕES (8.1.1)
a) Rotação linear (tipo L): permite o movimento das ligações de uma forma linear
b) Junta rotacional (tipo R): movimento de rotação em relação ao eixo perpendicular à junção das duas 
c) Juntas de Torção (tipo T): movimento de rotação em relação ao eixo paralelo à junção das duas ligações
d) Junta rotativa (tipo V): movimento de rotação com eixo paralela à ligação de entrada (a mais próxima da base) e perpendicular à de saída
CONFIGURAÇÕES COMUNS (CLASSIFICAÇÃO DE ROBOS) (8.1.2)
O robô manipulador pode ser, então, dividido em duas partes: corpo e braço; e punho *wrist
Normalmente, há 3 graus de liberdades associados ao corpo e ao braço, 2 ou 3 graus de liberdade associados ao punho
Na extremidade do punho fica o dispositivo relacionado a tarefa que tem que ser realizada pelo robô (e efetuador)
Efetuador (effector) pode ser (1) uma garra para segurar uma peça ou (2) uma ferramenta para desenvolver algum processo.
19º AULA :FALTEI DEU PROGRAMAÇÃO LADDER
CAP 09: CONTROLE DISCRETO UTILIZANDO CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS E COMPUTADORES PESSOAIS
 
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS CLP’S
É um equipamento digital
Usa memória programável para armazenas instruções
Que implementação funções como: lógica, sequenciamento, temporização, contagem e operações aritméticas, para controlar através de módulos de entradas e saída (digital e analógica) diversos tipos de máquinas e processos
CLP: ESTRUTURA
Processador: executa funções lógicas e de sequenciamento, operando nas entradas do CLP
Possuem sistemas operacional em tempo real e são programados de modo a facilitar as transações de E/S e executar a função lógica Ladder
Unidade de memória: contém os programas da lógica, sequenciamento e operações de E/S
Mantem arquivos de dados associados aos programas de instruções (inclusive bits de dados de E/S, constantes de contadores e temporizadores, e valores de outros parâmetros e variáveis) – memória do usuário ou da aplicação
Também há memória do sistema operacional (execução do programa de controle e coordena as operações de E/S)
Fonte de alimentação: converte 115 (ac) para tensões contínuas, de +5V, compatível com equipamentos de processo
Costuma ter bateria reserva
Módulo de entrada/saída: conexões com os equipamentos e os processos industriais a serem controlador 
Dispositivo de programação
Na prática:
Compactor 
Modulares
Mapeamento de memória
Executive System
Stratch pad
Data table
User program 
CLP: OPERAÇÃO – PROGRAMAÇÃO
Neste modo o CLP:
	Não executa nenhum programa de usuário
	Fica no modo de espera, off-line, aguardando novos programas ou alterações do existente
CLP: OPERAÇÃO – EXECUÇÃO
Executa o programa do usuário
Está online, realizando continuamente ciclos de leitura (varredura)
CICLO DE OPERAÇÃO DO CLP
Problema: o valor da entrada muda imediatamente após ser lido
Risco minimizando com o tempo de varredura tão curto quanto possível
Risco mais significativo: em processos cujo o tempo de resposta é muito rápido nos quais danos podem ocorrer durante o tempo de varredura
INTERFACES I/O
Não há conexão física entre as entradas e as saídas
Características: 
Analógicas:
Tensão:
0-10V
0-5V
5 a 5V
10 a 10V
Corrente:
0-20mA
4-20mA
20º AULA: CAP 08: ROBÓTICA INDUSTRIAL 
EFETUADOR (8.1.2)
Pode ser uma garra para segura uma peça
Uma ferramenta para desenvolver algum processo
CLASSIFICAÇÃO DE UM ROBÔ BASEADO NA CONFIGURAÇÃO FÍSICA (8.1.2)
Polar ou esférico
Cilíndrico
Cartesiano ou retangulares 
Articulados 
SCARA (selective compliance assembly robot arm/ braço robótico para montagem com flexibilidade seletiva) 
CONFIGURAÇÃO POLAR (8.1.2) 
Braço deslizante (articulação L) acionado em relação ao corpo, que pode girar tanto em torno de um eixo vertical (articulação T) como ao redor de um eixo horizontal (articulação R)
Notação TRL
CONFIGURAÇÃO CILINDRICA (8.1.2) 
Uma coluna vertical, a qual um conjunto de braço é movido para cima ou para baixo 
O braço pode ser movido para dentro e para fora em relação ao eixo da coluna
Robôs cilíndricos
ROBO CILINDRICO (8.1.2) 
Coordenadas cilíndricas
Duas juntas lineares(L) e uma rotacional (T)
Alcance, elevação e rotação
COORDENADAS CARTESIANAS (8.1.2) 
Também conhecido como robô retilíneo e robô x-y-z
3 articulações deslizantes
Sedo 2 ortogonais 
ROBÔ DE COORDENADAS CARTESIANAS (8.1.2)
Movimento retilíneo nas direções X, Y, Z
3 juntas lineares (L)
Descolamento, alcance e elevação
#exemplo: fazer vários furos em uma placa
ROBÔ ARTICULADO (8.1.2) 
Configuração geral de um braço humano
Coluna verticalque gira em torno de uma base (articulação T)
No topo da coluna tem uma articulação de ombro (no exemplo, artic. R), com elo de saída conectado a uma articulação de cotovelo (também uma artic. R)
#ex: luminária da cadeira de dentista 
ROBÔ ARTICULADO (8.1.2)
Uma junta de torção T que efetua a ligação ao solo
Restantes juntas de rotação ®
#Uma base com torque e dois rotacionais
SCARA (8.1.2) 
Braço robótico para montagem com flexibilidade seletiva
É similar ao robô articulado, exceto pelos eixos rotacionais do ombro e do cotovelo que são verticais (significa que o braço é muito rígido na direção vertical, mas complacente na direção horizontal)
Permite realizar tarefas de inserção na direção vertical, na qual algum alinhamento na lateral pode ser necessário para casar as duas peças de maneira apropriada 
CONFIGURAÇÕES DE PUNHO (8.1.2)
Roll ou rolamento (junta T): rotação do punho em torno do braço (eixo zz)
Pitch ou arfagem (junta R): rotação do punho para cima e para baixo (eixo yy)
Yaw ou guinada (junta R): rotação do punho para a esquerda e para a direita (eixo xx)
SISTEMA DE NOTAÇÃO DE UMA ARTICULAÇÃO (8.1.2)
L= Linear; O= Ortogonal; R= Rotacional; T= torque; V= Rotativo
Uso de letras (L, O, R, T, V)
O manipulador é descrito pelos seus tipos de articulações que formam a estrutura, seguidos pelos símbolos que formam o punho
Ex: notação TLR: TR
TLR: TR significa 5 graus de liberdade, sendo:
Corpo e braço: 1 articulação de torção T e 1 articulação linha L e 1 articulação rotacional R
No punho: 1 articulação torção T e uma articulação rotacional R
SISTEMA DE NOTAÇÃO DE UMA ARTICULAÇÃO (8.1.2)
	Configuração
	Notação de articulação
	Configurações alternativas
	Polar
	TRL
	
	Cilíndrica 
	TLO
	LVL
	Cartesiana 
	LOO
	OOO
	Braço articulado 
	TRR
	VVR
	SCARA
	VRO
	
Volume de trabalho: envelope ou espaço tridimensional dentro do qual o robô pode manipular a extremidade de seu punho. É determinado pelo número e tipos de articulações do manipulador (estrutura e punho)
EXERCÍCIO 
1) Utilizando o esquema de notação para definir configurações, trace diagramas dos robôs a seguir:
a) TRT (a primeira articulação está na base)
b) VVR (a primeira articulação não está na base)
c) VROT (a primeira articulação não está na base)
2) Utilizando o esquema de notação para definir configurações, trace diagramas de robôs a seguir:
a) TRL
b) OLO
c) LVL
SISTEMAS DE MOVIMENTO DAS ARTICULAÇÕES (8.1.3)
As articulações podem ser acionadas utilizando qualquer um dos 3 tipos de sistemas de movimentação:
- Elétrico #não aguenta muito peso
- Hidráulico
- Pneumático #é o que aguenta mais peso
Hidráulicos e pneumáticos: utilizam mecanismos como pistões lineares e atuadores de pás rotativas para conseguir o movimento da articulação
Movimentação pneumática: utiliza robôs menores, utilizados em aplicações de transferência de materiais simples
Propulsão elétrica e a hidráulica são utilizadas em robôs industriais mais sofisticados 
Elétricos estão sendo preferidos
Hidráulicos tem vantagem em velocidade e força quando comparado aos elétricos
Respostas dinâmicas de um sistema de articulação depende:
Sistema de movimentação
Sensores de posição (e de velocidade, se usados)
Sistemas de controle (com realimentação)
A velocidade e a estabilidade de movimento do robô são características da resposta dinâmica em robótica
Velocidade: refere-se à velocidade absoluta do manipulador na extremidade do braço
Ex: a velocidade de um robô grande é em torno de 2m/s
# a velocidade de robôs que movimentam cargas pesadas é bem lenta
A velocidade pode ser programada no ciclo de trabalho de maneira que diferentes porções do ciclo sejam realizadas em velocidades diferentes
Às vezes, mais importante que a velocidade é a capacidade de acelerar e desacelerar de uma maneira controlada 
#ciclo de trabalho: conjunto de várias atividades que resultam num processo
Velocidade de resposta: tempo necessário para o manipulador se mover de um ponto ao outro no espaço
Estabilidade:
Se refere ao montante de overshoot (ultrapassar do ponto programado) e oscilação que ocorre no movimento do robô na extremidade do braço à medida que ele tenta se mover para a próxima posição programada 
Mais oscilação indica menos estabilidade
Mais estabilidade, maior lentidão
Capacidade de cargas: capacidade de transporte. Depende do tamanho física e da construção do robô
SISTEMA DE CONTROLE DE ROBÔS (8.2)
Estrutura de controle hierárquico de um microcomputador controlador de robô
SISTEMA DE CONTROLE DE ROBÔS (8.2)
A estrutura hierárquica permite que cada articulação tenha seu próprio sistema de controle por realimentação
Um supervisor coordena os acionamentos combinados das articulações (segundo uma sequência programada)
4 categorias:
	Controle de sequência limitado
	Controle ponto a ponto
	Controle de percurso contínuo
	Controle inteligente
CONTROLE DE SEQUENCIA LIMITADA (8.2)
Tipo mais elementar de controle
Utilizando SOMENTE para ciclos de movimentos simples (ex: pegar um objeto em um lugar e largar em outro)
Implementação: estabelecimento de limites ou paradas mecânicas para cada articulação e sequenciamento dos acionamentos das articulações para conclusão do ciclo
Checagem de posicionamento pode ser necessário para identificar a conclusão de um acionamento e início do próximo passo de sequência de instruções
CONTROLE PONTO A PONTO (PTP) (8.2)
Neste tipo de controle, o robô é capaz de se descolar de um ponto para qualquer outro ponto do seu volume de trabalho, sendo a trajetória e velocidade não controladas ao longo desse movimento
Os robôs têm uma memória para gravar a sequência de movimentos em um dado ciclo de trabalho assim como as posições e outros parâmetros (como velocidade) associados a cada movimento. Esse programa é reproduzido (PLAYBACK) pelo robô para realização do ciclo de trabalho
Posições individuais do braço do robô são gravadas na memória
A posição final do robô é dada pela combinação das posições de cada articulação
#saltos
CONTROLE DE PERCURSO CONTÍNUO (8.2)
Neste tipo de controle de movimento, a trajetória é total ou parcialmente contínua. Isto permite que o controle do movimento e a velocidade de cada eixo em simultâneo, sendo essencial esta característica pra aplicações de pintura, soldagem, etc
Este robô é capaz de uma ou ambas as ações:
	Maior capacidade de armazenamento (mais pontos de localização armazenada)
	Cálculos de interpolação
Controle não só da posição, mas também da velocidade 
CONTROLE INTELIGENTE (8.2)
Este tipo de controle de movimento permite ao robô ajustar as trajetórias por interação com o meio ambiente. Estas tomadas de decisões logicas baseiam-se na informação recebida por sensores
Exigências:
	Nível relativamente alto de controle do computador
	Linguagem de programação avançada para inserir a lógica de tomada de decisão
#toma decisões baseadas num processo de aprendizado; ele é capaz de ajustar trajetórias, a partir de um conjunto de interações
21º AULA
#8.5,8.6(só algumas coisas) ,8.7 não cai na prova
EFETUADORES FINAIS (8.3)
	Garras
	Ferramentas
GARRAS (8.3.1)
Grande variedade de formatos, tamanhos e pesos 
Alguns tipos:
Garras mecânicas #imagem→ dois ou mais dedos que podem ser acionados pelo controlador do robô para o movimento de abrir e fechar para agarrar a peça, é a mais comum
	Garras a vácuo #dois copos de sucção são usados para segurar objetos planos
Dispositivos magnetizados #para segurar peças ferrosas
Dispositivos adesivos #que usam uma substância adesiva para segurar um material flexível, como um tecido
	Dispositivos mecânicos simples #ganchos e pás
Outras possibilidades:
	Garras duplas 
	Dedos intercambiáveis 
	Realimentação sensorial dos dedos
	Garras com múltiplos dedos
	Garras padronizadas
#pode ter sensores externos ou embutidos nas garras
#garras articuladas: só tem movimento de rotação
FERRAMENTAS (8.3.2)
Exemplos:
	Pistola de soldagem
	Pistolade pintura pulverizada
	Fresamento
	Ferramenta de corte, etc.
SENSORES (8.4)
Sensores internos: são componentes do robô, usados para controlar as posições e velocidade das várias articulações
Sensores externos: utilizados para coordenar a operação do robô com outro equipamento na célula. Ex: sensores de fim de curso
Outros sensores: 
	Táteis (de contato e de força)
Proximidade (de alcance) #ex: sensor de ré (sensor interno), pode ter sensor de proximidade interno e externo
	Óticos #pode ser interno ou externo
	Visão da máquina #câmera, uso de imagens
	Temperatura, pressão, tensão elétrica, corrente, etc
APLICAÇÕES (8.5)
1. Trabalho perigoso para pessoas
2. Ciclo de trabalho repetitivo
3. Difícil manuseio para pessoas
4. Operações de múltiplos turnos
5. Mudanças esporádicas
6. Posição e orientação
PROGRAMAÇÃO DE ROBÔS (8.6)
Programação guiada # qualquer que seja a programação do robô, é comum associar a forma que esses robôs se mexem utilizando algumas ferramentas de apoio a manufatura, usando por exemplo CAD e CAM, este simulando na planta do robô industrial como esse robô funciona, e fazer um estudo para ajustar essa programação
Linguagem de programação # programar movimento (posição e velocidade), programar intertravamento (impedir que um movimento indesejável aconteça)
Programação off-line # possibilidade de fazer fora do robô e levar o código para lá
PROGRAMAÇÃO GUIADA
Ensinar ao robô movendo o manipulador através do ciclo de movimento exigido e inserido simultaneamente o programa na memória do controlador para execução subsequente
Ensinamento acionado #associado ao controle ponto a ponto, marca pontos e isso é inserido na memória
	Ensinamento manual #precisa levar até o local, registrar a programação e codificar
	Programação em movimento
		Sistemas de coordenadas de base
		Sistemas de coordenadas da ferramenta
LIVRO: MORAIS (Slides em http://www.dee.eng.ufba.br/home/simas/Aula%20IV%20-%20Simbologia%20-%20pt2.pdf )
 
INSTRUMENTAÇÃO E SIMBOLOGIA
O que é instrumentação?
De acordo com a organização norte-americana Instrument Society of America- ISA um instrumento industrial é: Todo dispositivo usado para direita ou indiretamente medir e/ou controlar uma variável 
Nesta definição inclui-se, segundo a ISA:
	Elementos/sensores primários
	Elementos finais de controle
	Dispositivos computacionais
	Dispositivos elétricos como alarmes, chaves e botoeiras
E o termo não se aplica a partes que são componentes internos do instrumento (NORMA ANSI-ISA-S5.1-1984-R-1992).
DEFINIÇÃO DE INSTRUMENTAÇÃO
É ciência que aplica e desenvolve técnicas para adequação de instrumentos de medição, transmissão, indicação, registro e controle de variáveis físicas em equipamentos nos processos industriais
Conjunto de técnicas para o projeto de desenvolvimento e construção de equipamentos eletrônicos
Instrumento: equipamento eletrônico que manipula sinais elétricos que representam grandezas físicas
Função da instrumentação:
Medição de grandezas físicas
Quantificação de grandezas experimentais
Monitoramento de variáveis de processos
Controle e atuação de sistemas
Geração de sinais
MEDIÇÃO
As variáveis de processos que são medidas incluem:
Pressão, temperatura, nível, vazão, velocidade, umidade, movimento, densidade, condutividade, pH, luz, qualidade, quantidade, e muito mais
Os dispositivos que processam ou realizam as medições são chamados:
Sensores, transdutores, transmissores, indicadores, monitores, gravadores, coletores de dados e sistemas de aquisição de dados
INSTRUMENTOS
Medição: termômetros, manômetros, velocímetros, medidores de vazão e de nível
Medição e atuação: termostatos, pressostatos, chaves de fim de curso, etc
Atuação: válvulas manuais e automáticas, motores de passos, inversores de frequência, motores elétricos, bombas, aquecedores, etc
CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS
Instrumentos classificados por:
Função
Tipo de sinal
Tipo de transmissão
CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS: FUNÇÃO
Os instrumentos podem estar interligados entre si para realizar uma determinada tarefa nos processos industriais
A associação desses instrumentos chama-se malha e em uma malha cada instrumento executa uma função
	
	INTRUMENTO
	DEFINIÇÃO
	(E)
	Detector 
	São dispositivos com os quais conseguimos detectar alterações na variável do processo. Pode ser ou não parte do transmissor
	(T)
	Transmissor 
	Instrumento que tem a função de converter sinais do detector em outra forma capaz de ser enviada a distância para um instrumento receptor, normalmente localizado no painel
	(I)
	Indicador 
	Instrumento que indica o valor da quantidade medida enviada pelo detector, transmissor, etc
	(R)
	Registrador 
	Instrumento que registra graficamente valores instantâneo medidos ao longo do tempo, valores estes enviados pelo detector, transmissor, controlador etc
	(Y)*
	Conversor 
	instrumento cuja função é a de receber uma informação na forma de um sinal, alterar esta forma e a emitir como um sinal de saída proporcional ao de entrada
	
	Unidade aritmética
	Instrumento que realiza operações nos sinais de valores de entrada de acordo com uma determinada expressão e fornece uma saída resultante da operação
	
	Integrador 
	Instrumento que indica o valor obtido pela integração de quantidades medidas sobre o tempo
	(C)
	Controlador
	Instrumento que compara o valor medido com o desejado e, baseado na diferença entre eles, emite sinal de correção para variável manipulada a fim de que essa diferença seja igual a zero
	(V)
	Elemento final de controle 
	Dispositivo cuja função é modificar o valor de uma variável que leve o processo ao valor desejado
#A primeira letra é a grandeza, por exemplo FE: Flow Detector, TE: Temperatura Detector
CLASSIFICAÇÃO DOS INTRUMENTOS: TIPO DE SINAL
Tipos de sinais produzidos ou manipulados:
Os equipamentos podem ser agrupados conforme o tipo de sinal transmitido ou o seu suprimento:
Pneumático
Hidráulico
Elétrico
CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS: TIPO DE TRANSMISSÃO DE SINAL
Padrões de transmissão de sinal:
Padrões de envio de medições/comandos em instrumentação industrial:
Sinais de pressão de 3 psi a 15 psi (libras por polegada quadrada)
Sinais de corrente de 4 mA a 20mA
Sinais de tensão de 1V a 5V
O valor mínimo enviado diferente de zero possibilita testar se o instrumento está funcionando mesmo, que o valor da medição ou do comando seja nulo
CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS: TIPOS DE TRANSMISSÃO
Formas de transmissão:
Os equipamentos podem ser agrupados conforme o tipo de transmissão utilizada na integração cm o sistema automatizado:
Digital
Via rádio
Via modem
NÍVEIS DA PIRÂMIDE DE AUTOMAÇÃO 
SIMBOLOGIA/NOMECLATURA
O desenho de projeto se tornou um meio universal de representação de produtos e/ou processos amparado por normas internacionais e/ou nacionais, representando um contrato legal entre fornecedor e cliente.
Todo engenheiro ou técnico tem o dever de consultar as normas delineativas do projeto ao qual está envolvido. A negligência ou desconhecimento normativo é uma das principais causas de erros nos projetos industriais.
Utilização: Sempre que qualquer referência a um instrumento ou uma função de um sistema de controle for necessária. Exemplo: projetos, exemplos didáticos, material técnico, diagramas, descrições funcionais, diagrama de fluxo, especificações, identificação de instrumentos (nomes) e funções de controle, instalação, instruções de operação e manutenção, desenhos e registros.
INSTRUMENTOS E SUAS DEFINIÇÕES 
NORMAS 
A hierarquia das normas no Brasil é a seguinte:
1. Lei ou portaria (INMETRO edita as leis técnicas), 
2. Normas ABNT, que edita as normas técnicas no Brasil, 
3. Normas OIML 
4. Normas ISO/IEC (IEC faz as normas técnicas da ISO), 
5. Normas ISA, API, DIN e outras nacionais de outros países, 
6. Normas internas de empresas, como Petrobras, Braskem, Vale (que só podem ser usadas internamente, pois não podem competircom as normas da ABNT). 
Embora a precedência da norma ISA esteja na quinta posição (mas não significa que seja de quinta categoria), a norma ISA 5.1, Símbolos e Identificação de Instrumentos, é usada como padrão e obrigatório no mundo e no Brasil. 
# A tendência é que se busque criar mecanismos internacionais de padronização
# Essa hierarquia é questionável, pois hoje temos a globalização, e as peças são montadas em países diferentes. 
NORMA ISA
A norma ISA 5-1 estabelece um meio uniforme e consistente de mostrar e identificar instrumentos ou equipamentos e suas funções inerentes, sistemas e funções de instrumentação e funções de programas de aplicação usados para medição, monitoração e controle; apresentando um sistema de designação que inclui esquemas de identificação e símbolos gráficos. 
Esta norma é conveniente para uso sempre que se referir a instrumentação de medição e controle, equipamentos e funções de controle e aplicações e funções de programas que devam ter identificação e simbolização, tais como: projeto, treinamento, relatórios e discussões técnicas.
NORMA ISA S5.1
Norma S51 ISA (International Society of Automation, antiga Instrumentation Society of America). 
Estabelece os símbolos gráficos para identificação dos instrumentos e dos sistemas de instrumentação usados para medição e controle, apresentando um sistema de designação que inclui código de identificação 
Adequada para fluxogramas em indústrias de processo contínuo (química, petroquímica, etc). 
– P&ID (diagrama de instrumentação e tubulação)
ISA SÉRIE S5
Para acompanhar as mudanças e fornece novos símbolos foram editadas normas suplementares, como:
1. ISA 5.2, Diagramas Lógicos Binários para Operações de Processo, (1976, 1981), que trata dos símbolos lógicos e é pouco usada.
2. ISA 5.3, Símbolos gráficos para Instrumentação de Display para Controle Distribuído e Compartilhado, Sistemas Lógicos e de Computador, (1983), que trata de símbolos e identificação de instrumentos digitais compartilhados, computadores e sistemas de intertravamento. 
3. ISA 5.4, Diagramas de Malha de Instrumentos (1991), que trata de símbolos e identificação de diagramas de malha. 
4. ISA 5.5, Símbolos Gráficos para Displays de Processo, (1985), que trata de símbolos gráficos para serem usados em telas de vídeo em interface humano máquina. 
FLUXOGRAMA DE PROCESSO 
#Mostram equipamentos que tem na planta
Os fluxogramas ou diagramas são desenhos esquemáticos, não projetivos, que mostram toda a rede de tubulações, equipamentos e acessórios de uma instalação industrial. 
Devido à complexidade de uma planta industrial típica, normalmente são subdivididos por sistemas ou fluidos de trabalho.
Os fluxogramas têm a finalidade de mostrar o funcionamento de um determinado sistema, desconsiderando-se detalhes de fabricação, construção ou montagem. 
Do ponto de vista do processo, representam a classe de desenhos mais importante da instalação, devendo necessariamente o projeto básico contemplá-lo.
FLUXOGRAMAS DE BLOCOS (BFD)
FLUXOGRAMAS DE PROCESSOS (PFD) 
Mostra balanços materiais e de energia 
Mostra principais equipamentos da planta. Eles incluem todos os vasos, como reatores, separadores, e tambores, equipamentos de processamento especial, trocadores de calor, bombas, e assim por diante.
Como se interpreta um PFD? 
Símbolos equipamentos 
Códigos de equipamentos 
Sinalizadores de fluxo
#Fluxograma de processo: mais utilizado
#não tem referência em relação à distância física, tamanho, no geral ele mostra a conexão física entre os elementos da linha (como tanques)
DIAGRAMA DE PROCESSO E INSTRUMENTAÇÃO (P&ID)
Fluxograma de processo contém os principais elementos
#não tem informação sobre o local físico onde eles estão, mas diz como ocorre a relação entre eles na malha de controle
#diz os instrumentos e qual a finalidade de cada um, como medido de vazão
22º AULA (slides em https://pt.slideshare.net/MarcioParente/control-aula02-nomenclat)
19/06: entrega do trabalho (2ºEE); 26/06 3ºEE ;02/07 2º chamada; 03/07 final
Fazer um relatório do trabalho com a descrição das atividades e o código 
NOMECLATURA DE EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS – IDENTIFICAÇÃO FUNCIONAL (TAG)
Cada instrumento será identificado por um conjunto de letras (identificação funcional) e números (identificação da malha de controle)
1- Conjunto de letras
1
ª letra: identifica a variável medida pelo instrumento (variável de controle, distúrbio)
Letras subsequentes: funções do instrumento
NOMECLATURA
número da malha: todos os instrumentos da malha devem apresentam o mesmo número 
#pode ter mais letras, elas estão relacionadas à funcionalidade
Ex: T IC 103= T: variável da malha (temperatura); IC: Função do instrumento (indicador e controlador); 103: número da malha
OBS: o código da área pode ser incluído na informação do tag. Ex: 5380TIC103 ou TIC5380-103
#Esse código de área é usado, quando a mesma malha está em lugares diferentes
Ex: Instrumento: registrador controlador de temperatura 
A letra modificadora altera ou complementa o significado da letra precedente
	As letras modificadoras podem modificar ou a primeira letra ou as letras sucessivas, quando aplicável
Ex: TDAL contém dois modificadores: a letra “D” modifica a variável medida “T” em uma nova variável: temperatura diferencial. A letra “L” restringe a função de leitura Alarme “A”, para representar um alarme de baixo (Low-L) de nível.
Ex: PDIAL: indicador de pressão diferencial (modificador de pressão) com alarme (modificador de indicador) de baixa (modificador de alarme)
PI: indicador de pressão 
“P" é a variável medida (Pressão), e “I“ é a função de informação ou passiva. Neste caso pode-se ter vários tipos de instrumentos, desde um manômetro mecânico à instrumentos eletrônicos sofisticados
PIC: Indicador Controlador de Pressão
Neste caso a função final é o controle de uma malha, portanto, a letra "C" da coluna “função final". A letra "I” é somente uma função passiva mencionando que o instrumento também esta indicando de alguma forma a variável "P" pressão
LAH: Alarme de Nível Alto
Neste exemplo a letra "A" define a função de informação, indicando que o instrumento está sendo utilizado para um alarme. A letra modificadora "H“ complementa esta informação indicando o parâmetro do alarme, no caso nível alto.
LCV: Válvula de controle de nível auto-operada
Neste exemplo a letra “C" pode estar indicando que a válvula é auto-operada.
Letras sempre maiúsculas
Letras subsequentes em qualquer ordem (exceto CV, válvula de controle auto atuada)
Se para a mesma malha há mais de um instrumento com a mesma identif funcional, um sufixo pode ser adicionado (ex: FV-2ª, FV-AB)
Um instrumento deve ser identificado considerando todas as suas funções
Para cada função deve haver círculos concêntricos tangenciais 
O número de letras não pode ultrapassar de 4
	Se o instrumento é registrador e indicador da mesma variável, o I pode ser omitido
Arranjos típicos de instrumentos: vazão
NOMECLATURA MAIS COMUNS
TRC: Controlador registrador de temperatura
PDIC: Controlador Indicador de Pressão Diferencial
LAH: Alarme de nível elevado
FAL: Alarme de Baixas vazões
SÍMBOLOS MAIS COMUNS
SÍMBOLOS PARA LINHAS DE INSTRUMENTAÇÃO ↓
SIMBOLOGIA INSTRUMENTAL BÁSICA
#Ela deu outros exemplos de simbologia instrumental básica, mas não precisamos saber disso
ARRANJOS TÍPICOS DE INSTRUMENTOS: VAZÃO ↓
ARRANJOS TÍPICOS DE INSTRUMENTOS: PRESSÃO ↓
ARRANJOS TÍPICOS DE INSTRUMENTOS: NÍVEL EXEMPLOS ↓
 ↓
23º AULA
SUPERVISÃO E CONTROLE OPERACIONAL DE SISTEMAS (slides em http://slideplayer.com.br/slide/377108/) 
INSTRUMENTAÇÃO INTELIGENTE 
INSTRUMENTAÇÃO VIRTUAL
Camada de software, hardware ou de ambos, colocada em um computador de uso geral, para o usuário interagir com o computador como se fosse um instrumento convencional
Instrumento personalizadofeito dentro do computador através de software aplicativo
COMPUTADOR NO PROCESSO
Computador usado em controle para fazer:
Aquisição de dados
Controle sequencial (CLP, SDCD ou supervisório) #pode ser realizado por um CLP, ou sistema distribuído, é um controle mais perto do processo, para assegurar a continuidade das tarefas, eles monitoram e podem interferir
Controle lógico (CLP) #combinações de portas lógicas, em geral próximo ao processo
Controle distribuído (SDCD/DCS)
Controle supervisório #para observação
Controle supervisório e aquisição de dados (SCADA) #para supervisão e coleta de dados
Sobre a imagem acima → #o supervisório interage com os CLPs, o single loop é uma varredura
AQUISIÇÃO DE DADOS
Primeira aplicação usada pelo computador, ainda usada (e combinada com controle supervisório)
Coleta de dados analógicos e digitais, em tempo real, para armazenagem e uso posterior: análise, indicação, registro, totalização, alarme, intertravamento e controle 
#eu não devo permitir que máquina no ambiente corporativos tenham acesso a intervenções no ambiente do processo
CONTROLE LÓGICO PROGRAMÁVEL CLP
Sistema digital (1969) introduzido para substituir relés eletromecânicos
Sistema programável
Aplicado a controle lógico ou discreto
Grande capacidade de coletar dados e condicionar sinais
Não possui interface homem-máquina
SISTEMA DIGITAL DE CONTROLE DISTRIBUÍDO 
Sistema (1974) introduzido para substituir painéis de controle convencionais, centralizando tarefas e distribuindo funções 
Sistema configurável
Aplicado a controle contínuo
Possui IHM poderosa e amigável
 CLP X SDCD
CARACTERÍSTICAS DO SW SUPERVISÓRIO
O software de supervisão, localizado no nível de controle do processo das redes de comunicação, e o responsável pela aquisição de dados diretamente dos CLPs para o computador, pela sua organização e gerenciamento de dados 
Poderá ser configurado para taxas de varredura diferentes entre CLPs e inclusive entre pontos de um mesmo CLP
O software deve permitir que estratégias de controle possam ser desenvolvidas utilizando-se funções avançadas, através de módulos dedicados para implementação de funções matemáticas e lógicas, por exemplo
Através destes módulos, poderão ser feitos no software aplicativo de supervisão, o controle das funções do processo.
Os dados adquiridos podem ser manipulador de modo a gerar valores para parâmetros de controle como “set-points” #ex. o modelo do tanque apresentando o nível. Controle de malha fechada para manter um nível que precisa manter um set point
Os dados são armazenados em arquivos de dados padronizados, ou apenas utilizados para a realização de uma tarefa. Esses dados que foram armazenados em arquivos poderão ser acessados por programas de usuários para realização de cálculos de parâmetros e de seus próprios valores #todo sistema supervisório tem um banco de dados
Dentre os muitos sistemas utilizados, os que mais tem se difundido são:
- PCS - Sistemas de Controle de Processos ou Process Control Systems
- SCADA- Sistemas de Controle Supervisório e aquisição de dados ou Supervisory Control & Data Aquisition Systems
- DCS – Sistemas de Controle Distribuído ou Distributed Control Systems
#o PCD e o DCS estão sendo substituídos pelos SCADA, pois este é mais barato
O PRINCÍPIO DE OPERAÇÃO
O princípio de operação de um sistema supervisório é relativamente simples
Este software faz a aquisição de dados no campo (valores instantâneos das variáveis de processo, tais como temperatura, vazão, velocidade, estado de um equipamento, etc), associa cada dado a uma variável, denominada TAG e possibilita uma série de operações com essas TAG, tais como:
Associar uma TAG discreta (0 ou 1) a objetos para indicação do estado de um equipamento, sendo que este objeto muda sua cor de acordo com o seu estado real do equipamento em campo
Associar uma TAG contínua (variável analógica) a um campo que simplesmente exibe o valor dessa variável.
#a tabela do supervisório é muito importante, ela precisa ser bem-feita, e ajuda a manter os nomes dos equipamentos e alterar a configuração desde que se saiba onde cada um está
Associar TAGs discretas a botões de comando, possibilitando o acionamento de equipamentos no campo quando o operador pressiona o botão
Associar TAGs contínuas a campos editáveis, de modo que o operador poderá enviar valores pré-definidos (presets ou setpoints) para os equipamentos em campo
Construir animações e associá-las a TAGs discretas ou contínua, de maneira a representar mais fielmente movimentos ou vários estados possíveis de um equipamento
Gerar gráficos de tendência a partir de TAGs contínuas
Armazenar um histórico de variáveis em um banco de dados
Dessa maneira, os dados de campo são transformados em informações valiosas para a operação de um determinado processo industrial 
SCADA 
Atualmente, os sistemas de automação industrial utilizam tecnologias de computação e comunicação para automatizar a monitoração e controle dos processos industriais, efetuando coleta de dados em ambientes complexos, eventualmente dispersos geograficamente, e respectiva apresentação de modo amigável para o operador com recursos gráficos elaborados (interfaces homem-máquina) e conteúdo multimídia
DEFINIÇÃO
Os sistemas SCADA começaram a ser idealizados desde a primeira metade de século XX, com a necessidade de obtenção de dados meteorológicos em grande volume
Atualmente eles estão sendo largamente utilizados na indústria, principalmente aquelas cjos processos são geograficamente muito distribuídos
SCADA
Os sistemas supervisórios podem ser considerados como nível mais alto de IHM os mostram o que está acontecendo no processo e permitem ainda que se atue neste
SCADA é uma tecnologia que se destina a cumprir tarefas de gerenciamento e controle para unidade industriais cujos elementos estejam distribuídos ao longo de grandes distancias
Um sistema supervisório é um programa que tem por objetivo ilustrar o comportamento de um processo através de figuras e gráficos, tornando-se assim, uma interface objetiva entre um operador e o processos desviando dos algoritmos de controle 
Ao invés de um simples piscar de lâmpadas, o operador tem uma melhor interface quando efetivamente visualiza o abrir de uma válvula, o ligamento de um motor, ou outra informação do processo de maneira visual
COMPONETES BÁSICOS
Centro de operações (CO): com uma unidade mestre (UM) que interage com as URs e uma interface homem-máquina (IHM) baseada em um computador
Uma ou mais unidades remotas (URs) que interagem diretamente com os processos
Sistemas de comunicação que permite a troca de informações entre CO e as URs
Sensores e atuadores
#um CLP maior com a opção de diferentes configurações tem-se uma unidade terminal remota (UTR), quando se compra um produto pré configurado de fábrica é um controlador lógico programável (CLP)
24º AULA
UNIDADE MESTRE (UNIDADE DE MONITORAMENTO CENTRAL)
Também conhecido como Estações de monitoramento central
São as unidades principais dos sistemas SCADA, sendo responsável por recolher a informação gerada pelas estações remotas e agir em conformidade com os eventos detectados
Podem ser centralizados num único computador ou distribuídas por uma rede de computadores de modo a permitir o compartilhamento das informações coletadas
UNIDADE REMOTA (UR)
O processo de controle e aquisição de dados se inicia nas estações remotas, com leitura dos valores atuais dos dispositivos que a ele estão associados e seu respectivo controle
	CLPs ou PLCs- Programmable Logic Controllers) e RTUs (Remote Terminal Units)
Os CLPs e RTUs são unidades computacionais especificas, utilizadas nas instalações fabris (ou qualquer outro tipo de instalação que se deseje monitorar) para a funcionalidade de ler entradas, realizar cálculos ou controles, e atualizar saídas
A diferença entre os CLPs e as RTUs e que os primeiros possuem mais flexibilidade na linguagem de programaçãoe controle de entradas e saídas, enquanto as RTUs possuem uma arquitetura mais distribuída entre sua unidade de processamento central e os cartões de entradas e saídas, com maior precisão e sequenciamento de eventos 
#a comunicação em rádio pode ser feita em diferentes taxas de frequência, ou em uma frequência compartilhada, esse sinal de radio vai para o modem
COMPONENTES LÓGICOS DE UM SISTEMA SCADA
Internamente, os sistemas SCADA geralmente dividem suas principais tarefas em blocos ou módulos, que vão permitir maior ou menor flexibilidade e robustez, de acordo com a solução desejada
Em linhas gerais, podemos dividir essas tarefas em:
Núcleo de processamento
Comunicação com PLCs/RTUs
Gerenciamento de alarmes #ex- cor vermelha: perigoso
Histórico e banco de dados
Lógicas de programação interna (Scripts) ou controle
Interface gráfica
Relatórios
Comunicação com outras estações SCADA
Comunicação com sistemas externos/corporativos #ambiente externo de uma planta industrial deve ser “blindada” pois é um ponto de vulnerabilidade 
Outros 
COMPONENTES FÍSICOS DE UM SISTEMA SCADA
Computador(es) principais (hosts computers)
Rede(s) de Área Local
Estação Mestre
Modem(s) Mestre(s)
Rede(s) de Telemetria
Modem(s) Remoto(s)
Estações Remota(s)
COMPUTADOR HOST
Um ou mais computadores host podem se comunicar com a estação mestre através de uma rede de conexão local
Os computadores rodam um software de interface homem-máquina (IHM) que tipicamente exibe, registra soa alarmes e relata os dados coletados pela estação mestre
Um computador host podem também ser configurados para inicializar ações de controle para as estações remotas via a estação mestre
#hot-stand by: troca a quente, só uma máquina é responsável pelo controle a outra fica de backup, esse backup recebe a informação ao mesmo tempo que o computador principal. Ele pode ser acionado “a quente”, ou seja, com as informações em tempo real. Isso gera segurança, se o processador falhar tem o backup.
BASE DE DADOS
Para possibilitar a leitura e escrita de valores em dispositivos de campo, é necessário que:
Haja um meio físico que faça a interligação entre o dispositivo e o computador/servidor onde está o sistema supervisório
	Ex: Cabo serial RS-232, Rede RS-485 com conversor para RS-232, rede Ethernet TCP/IO, etc
#protocolo RS-232 único, de comunicação ponto a ponto. RS-485, é comunicação ponto a ponto também e permite que tenha mais de uma comunicação 
Estejam agregados ao sistema supervisório, drivers ou servidores OPC que possibilitem a comunicação com os dispositivos de campo, através de um protocolo de comunicação aberto ou proprietário, possibilitando a alimentação da base de dados do sistema
Sejam criadas TAGs associadas a endereços específicos em cada dispositivos de campo, de modo que seja possível associar cada valor em campo a objetos na tela do sistema 
#comunicação mestre-escravo, o controlador (mestre) deve ter superioridade para os equipamentos de campo (escravo)
IDENTIFICAÇÃO DAS VARIÁVEIS
Os sistemas SCADA identificam os tags, que são todas as variáveis numéricas ou alfanuméricas envolvidas na aplicação
Podendo executar funções computacionais matemáticas, lógicas com vetores ou strings, etc ou representar pontos de entrada/saída de dados do processo que está sendo controlado
Neste caso, correspondem as variáveis do processo real (ex: temperatura, nível, vazão, etc), se comportando como a ligação entre o controlador w o sistema e com base nos valores das tags que os dados coletados são representados ao usuário
IDENTIFICAÇÃO DAS VARIÁVEIS
Variáveis:
TAG: nome que identifica a variável
Endereço: endereço da variável na Unidade Inteligente, necessário para a troca de dados
Discreta: os atributos podem ser zero (“0”) ou um (“1”), ligado ou desligado, aberto ou fechado
Analógica: os atributos podem ser grandezas físicas: metros, i/h, oC, psi, bar, etc 
IDENTIFICAÇÃO DE ALARMES
Os sistemas SCADA podem também verificar condições de alarmes, identificadas quando o valor da tag ultrapassa uma faixa ou condição pré-estabelecida
É possível programar a gravação de registos em bancos de dados, ativação de som, mensagem, mudança de cores, envio de mensagem por e-mail, celular, etc
REDES INDUSTRIAIS 
SUPERVISÓRIOS (SCADA)
Programação:
Desenvolvimento de programas no software de supervisão
As programações estão associadas a algum tipo de evento
Alguns softwares possuem funções prontas em bibliotecas
Relatórios:
Os softwares geram relatórios
Podem ser arquivados ou impressos
Registram os valores das variáveis de processo
Auxiliam na análise da capacidade de produção da planta
Comunicação com aplicativos:
Pode fazer uso de variáveis que permite troca de dados com outros programas (padrões ODBC)
Compartilha dados com bando de dados 
Comunicação com equipamentos:
Oferece diversos drivers de comunicação para as mais variadas unidades inteligentes
Cada driver possui uma configuração específica 
Tipos de tela:
Telas de visão geral:
Podem ser observados um número elevado de malhas de controle
Deve permitir o acesso a subníveis de telas para que se possa analisar cada sistema de controle
Telas de malhas individuais:
Mostram a malha de controle em detalhes
Neste tipo de tela se isola a malha para alterar parâmetros 
Tela de registro:
Registra uma variável (pode ser de processo ou de controle)
A informação gráfica pode ser salva em arquivo ou impressa
Telas de alarme:
Registra a data e hora da ocorrência de algum evento de alarme 
Apresenta a variável alarmada ou motivo do alarme 
Configuração de telas de operação:
Diagramas de processo e instrumentos
Instrumentos virtuais
Botões virtuais para atuar no processo em modo manual
Lista de alarmes
Gráficos de tendência real e histórica
Login de operadores com senhas
#é possível ter níveis diferentes para alterações nas telas do sistema 
PLANEJAMENTO DO SISTEMA SUPERVISÓRIO
1. Entendimento do processo a ser automatizado
2. Tomada de dados
3. Planejamento do banco de dados
4. Planejamento dos alarmes
5. Planejamento da hierarquia de navegação entre telas
6. Desenho de telas
7. Gráfico de tendências dentro das telas
8. Planejamento de um sistema de segurança
9. Padrão industrial de desenvolvimento 
PROJETO DE UM SISTEMA SCADA
Rede de Telemetria: topologia de conexão, modo de transmissão, meio de ligação, protocolo de comunicação
Modems
Estação mestre
Estações remotas 
REDE DE TELEMETRIA 
Topologia de conexão
Modo de transmissão
Meio de ligação
Protocolo de comunicação
TELEMETRIA
Telemetria é a transmissão da informação de medição para locais remotos por meio de fios, ondas de rádio, linhas telefônicas e outros meios 
Telemetria é o sistema completo de medição, transmissão e recepção para indicar ou registrar uma quantidade e a distância
Telemetria é também chamada de medição remota 
REDE DE TELEMETRIA
1. Topologia de conexão 
Ponto- multiponto: mais que dois modens particionam um canal de comunicação comum
Ponto a ponto: entre dois modens (tal como modens de discagem) ou uma combinação de ambos
#os exemplos a seguir funcionam para ponto-multiponto e ponto a ponto:
#Modo simplex: exemplo walkie talkie, um fala outro escuta, é unidirecional
#Modo half duplex: faço uma pergunta e espero a resposta, se falar ao mesmo tempo teria um choque de sinais e não rola comunicação
#Modo full duplex: dois dispositivos podem simultaneamente enviar e receber dados, duas direções. Ele funciona para ponto multiponto quando uma pessoa fala com várias, mas essas várias pessoas não podem responder ao mesmo tempo. Para o ponto a ponto este funciona perfeitamente
#cabo metálico blindado: tem uma malha metálica envolvendo todo o cabo, para blindar ele e as alterações magnéticas do chão de fábrica (que tem muitas máquinas) não causar interferência. Tem de fibra ótica também, mas é muito mais caro que o cabo metálico blindado.
25º AULA
REDES INDUSTRIAIS
Evolução do conceito de sistemas de comunicação em automação