Aula 5 - Circuitação Lógica Pneumática (rev1)

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Ministério da Educação 
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
Campus Curitiba 
 
 
 
01 AULA 5 + LISTA DE EXERCÍCIOS 2 
 PROF. RUY NAKAYAMA 
Código Nome Turma 
ME66H 
 
SISTEMAS HIDRO PNEUMÁTICOS 
 
S41 
 
Aula 05 
1 CIRCUITAÇÃO DE LÓGICAS PNEUMÁTICAS SEQUENCIAIS 
1.1 MÉTODO INTUITIVO 
Este método consiste em montar o circuito por tentativas e erros. Apesar de poder ser utilizada 
pode trazer grandes dificuldades ou perdas de tempo em algumas situações. 
Vejamos o exemplo de um circuito com dois cilindros A e B onde queremos realizar a seguinte 
sequência: A+/B+/A-/B- ilustrada na Fig. 1. Neste circuito temos o circuito principal de força, 
realçado em azul, que é por onde a potência do ar comprimido é transmitida aos atuadores 
lineares (cilindros). Sendo este circuito responsável por conduzir a potência, a bitola das 
mangueiras deste circuito também deverá ser compatível com a vazão do ar que fluirá por ela. 
 
Neste método intuitivo utilizamos as válvulas de fim de curso A0, A1, B0 e B1 para acionar os 
respectivos pilotos das válvulas direcionais 5/2 vias que acionam os cilindros A e B. Este circuito 
formado pelas válvulas fim de curso tem a função apenas de transmitir informações e processar a 
lógica. Por conseguinte, este circuito é chamado de circuito de comando ou de lógica. Como a 
função deste circuito é de apenas conduzir informação e não de potência, o consumo de ar 
deve ser o menor possível e por isso as bitolas das mangueiras neste circuito são reduzidas. 
Intuitivamente podemos usar a válvula fim de curso A1 para acionar o avanço do cilindro B, a 
válvula B1 para acionar o retorno do cilindro A, a válvula A0 para acionar o retorno do cilindro B e 
a válvula B0 para reiniciar o ciclo acionando o avanço de A como mostra a Fig. 2. 
Simulando este circuito no FluidSIM-P vemos que funciona perfeitamente. 
 
Fig. 1 - Circuito A+/B+/A-/B- 
 
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Aparentemente, parece ser possível aplicar esta regra para qualquer outra sequência de 
movimentos, mas se propusermos a realizar a seguinte sequência apenas alterando a ordem de 
um movimento para A+/B+/B-/A- e tentarmos intuitivamente já percebemos que nem sempre a 
circuitação é tão simples assim como mostra a Fig. 3. Nela vemos que o a Válvula A0 é incapaz de 
iniciar o ciclo comutando a válvula 5/2 vias para avançar o cilindro A porque a válvula B0 já se 
encontra acionada. 
 
 
Fig. 2 - Circuito A+/B+/A-/B- implementado 
 
 
Fig. 3 - Circuito A+/B+/B-/A- 
 
 
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Deste ponto em diante pode-se implementar algumas tentativas acrescentando-se algumas 
válvulas, mas já será perceptível o quanto o método intuitivo pode se tornar difícil diante de um 
mero desafio como este. 
1.2 MÉTODO CASCATA 
Para resolvermos estes problemas de maneira sistemática foi desenvolvido o método cascata. 
Veja no exemplo anterior que o último movimento que faz com que o cilindro A recue impede 
agora que o cilindro A avance. No método cascata, o que se propõe é dividir a sequência de 
movimentos em grupos de maneiras que movimentos antagônicos de um mesmo cilindro não 
fiquem no mesmo grupo. Assim, a sequência anterior deveria ser separada em dois subgrupos de 
sequencias: Grupo I (A+/B+) e Grupo II (B-/A-). Estes dois grupos teriam linhas de pressurização 
independentes, em que jamais ambas as linhas seriam pressurizadas simultaneamente. Para isso, 
desenhamos duas linhas de pressurização: I e II e criamos uma lógica de comutação para a 
pressurização destes grupos (Fig. 4). Note que os grupos são separados de maneira que no mesmo 
grupo não há movimentos opostos do mesmo cilindro. A comutação dos grupos é feita através 
dos sinais que representam a conclusão da última ação do grupo. No caso, a última tarefa do 
grupo I é B+, consequentemente o sinal que representa a finalização do Grupo I é o sinal b1. Da 
mesma maneira, o sinal que representa a finalização do Grupo II é a0. 
 
Dentro dos grupos a sequencialização também é feita através de sinais. No caso, a inicialização 
do movimento A+ dentro do Grupo I será feita através do botão de inciar Bi, e concluído este 
movimento o próximo movimento B+ é disparado pelo sinal a1. Concluído o movimento B+, terá 
sido concluída a última tarefa do Grupo I e por isso, o sinal b1 comutará para o Grupo II. Dentro 
do Grupo II, o primeiro movimento B- já poderá ser imediato, independente de qualquer sinal. 
Após concluído este primeiro movimento dentro do Grupo II, o próximo movimento A- é disparado 
pelo sinal de b0. 
A lógica de comutação de grupos é mostrada na Fig. 5 com 2 grupos e na Fig. 6 com 3 grupos. 
 
 
Fig. 4 - Separação em Grupos 
 
Fig. 5 - Lógica de comutação de grupos com 2 grupos 
 
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Na Fig. 7 estão representadas as três situações de pressurização do grupo onde mostra-se que 
apenas um grupo é pressurizado por vez. 
 
Nesta lógica é utilizada uma válvula 4/2 vias de duplo piloto, biestável para comutação de 
grupos. Os sinais que comutam para o grupo I e grupo II serão respectivamente a0 e b1 no caso 
do exercício exemplo. Os movimentos executados dentro do grupo são acionados através de 
 
 
Fig. 7 - Comutação de Grupos - 3 Grupos (pressuriza somente um grupo por vez) 
 
Fig. 6 - Lógica de Comutação de Grupos - 3 grupo 
 
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sinais que recebem a pressurização correspondente ao grupo pois assim garantiremos que dois 
grupos jamais estarão pressurizados simultaneamente e como dois movimentos opostos não 
pertencerão ao mesmo grupo, jamais teremos o problema de não se conseguir acionar um 
movimento como na Fig. 3. Este acionamento é mostrado na Fig. 8. 
 
 
O método de circuitação cascata é um método funcional, e relativamente econômico, porém 
ainda apresenta certa fragilidade na sequencialização. Note-se que embora separado em grupo, 
se um sensor, do grupo ativo, for ativado fora de sequência ele poderá desencadear também um 
movimento fora da sequência. 
1.3 MÉTODO PASSO A PASSO 
No método passo a passo cada passo é devidamente “amarrado” através de sinais de 
habiltação que permitem que apenas o passo da vez possa ser ativado. 
 
Fig. 8 - Circuito Cascata 
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Máquina de escrever
Circuito de Força
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Máquina de escrever
Circuito Comando
 
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Enquanto na lógica combinacional as saídas 
dependem apenas de uma combinação dos 
sinais de entrada, a lógica sequencial obedece 
uma sequência de processo pré-determinada. 
Assim, a lógica sequencial é representada por 
etapas (ou passos) sequenciais nos quais executa-
se uma determinada tarefa. Enquanto utilizou-se 
Mapas de Karnaugh para resolver circuitos 
combinacionais, utiliza-se o Grafcet para resolver 
circuitos sequenciais. O Grafcet é uma 
representação gráfica na qual resumimos o 
fluxograma de informações (tarefas) a serem 
processadas pela sequência. Assume-se aqui um 
modelamento de uma máquina de estados 
baseada em circuitos de memória que 
representam o estado ou passo da sequência 
(Mx) conforme ilustrado na Fig. 9. Os sinais Sx são 
os sinais que efetuam a transição para o próximo 
passo. As Tarefas (Tx) que são atreladas a cada 
passo da sequência sãorealizadas pelos contatos das memórias (Mx). 
Esta lógica de memorização sequencial pode ser implementada tanto por circuitos lógicos físicos 
pneumáticos, elétricos a relés, eletrônicos a portas lógicas ou por circuitos lógicos virtuais através 
de programação em CLP´s. 
A implementação do circuito memória na lógica pneumática pode ser feita através de um 
circuito como ilustrado na Fig. 10. Nele identificam-se as conexões: 
 que habilita o passo Mx através do sinal do passo anterior Mx-1; 
 que seta o passo Mx através do sinal Sx; 
 o passo Mx que executa as tarefas Tx da etapa x; 
 que reseta o passo Mx através do sinal do passo seguinte Mx+1. 
 
 
Exemplifica-se este método para a sequência A+/B+/B-/A- já resolvida pelo método cascata na 
Fig. 8 através do modelamento Grafcet da Fig. 11. 
 
Fig. 10 - Circuito Memória Pneumático 
 
Fig. 9 - Modelamento Grafcet 
 
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, 
O circuito pneumático que resolve esta sequência modelada no Grafcet pode ser visto na Fig. 12. 
 
 
Fig. 11 - Grafcet para a sequência A+/B+/B-/A- 
 
Fig. 12 - Circuito Passo a Passo A+/B+/B-/A- 
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Retângulo
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Máquina de escrever
Circuito de Força
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Máquina de escrever
Circuito de Comando
 
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Note-se que neste circuito é necessário que há necessidade de iniciar o sistema forçando um dos 
passos a setar, caso contrário nenhum dos passos estará habilitado. Normalmente começamos 
com o último passo setado para habilitar o primeiro passo, deixando-o pronto para começar o 
ciclo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 13 - Circuito Passo a Passo - Inicialização 
 
 
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1.4 LISTA DE EXERCÍCIOS 
1- Elaborar o circuito de comando sequencial pneumático pelo método cascata e passo a 
passo para comandar uma prensa para furação de peças conforme esboço da Fig. 14. O 
dispositivo é acionado manualmente pelo botão E0, sendo que a partida somente se o sensor 
E1 acusar a existência de peça. 
 
Neste processo empregam-se dois cilindros: cilindro A de três posições (Aa+, Aa-, Ab+ e Ab-) e 
B de duas posições (B+ e B-). Para se posicionar o cilindro A na posição toda recuada é 
necessário acionar-se Aa- e Ab-. A posição toda recuada é confirmada pelo sensor E2. Para 
posicionar sob a prensa B, aciona-se Aa- e Ab+. Esta posição é confirmada pelo sensor E3. 
Para se expulsar a peça aciona-se Aa+ e Ab+ e a posição de expulsão é confirmada pelo 
sensor E4. O acionamento da prensa é feito pelo B+ e confirmado pelo sensor E6. O recuo da 
prensa de furação é feito pelo B- e confirmado pelo sensor E5. O Diagrama trajeto-passo é 
mostrado na Fig. 15. 
 
 
Fig. 14 - Esboço da Prensa 
Fig. 15 - Diagrama Trajeto - Passo 
 
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2- Elaborar o circuito de comando do segunte dispositivo de dobra da Fig. 17 pelo método 
cascata. 
 
 
Fig. 16 - Grafcet da Prensa de Furação 
 
Fig. 17 - Esboço Dispositivo de Dobra 
 
 
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A chapa é posicionada manualmente sobre a mesa do dispositivo, sendo que um encosto ao 
fundo e outro ao lado garantem o paralelismo da dobra. 
Um botão de partida E0 é acionado para ativar o ciclo de dobra, que só pode ser iniciado se 
os atuadores A, B e C estiverem recuados e pressionando os fins de curso E1, E3 e E5. 
Há ainda um botão E7 que ativa a parada de emergência. 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 18 - Grafcet Dispositivo de Dobra