Automação Industrial: Rede de Informação e Controle

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AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Prof. Rafael Martelli 
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GABARITO DAS AUTOATIVIDADES DE
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
UNIDADE 1
TÓPICO 1
Ao final deste tópico, caro(a) acadêmico(a), você vai aprofundar seus 
conhecimentos adquiridos, respondendo às questões a seguir:
1 Quais são os elementos de um modelo de sistema dinâmico?
R.: Os elementos de um modelo de sistema dinâmico compreendem elementos 
externos e internos. Os elementos externos são divididos em fontes, ruído e 
carga. Fontes têm como função alterar de maneira planejada o desempenho 
do processo. Os elementos internos são divididos em armazenadores, 
dissipadores e conversores.
2 Qual é o objetivo do controle dinâmico?
R.: O controle dinâmico tem por objetivo estabelecer o comportamento estático 
e dinâmico dos sistemas físicos, tornando-o mais obediente aos operadores 
e mais imune às perturbações dentro de certos limites. Utiliza sempre 
medidas de variáveis internas e/ou de saída do sistema, num esquema de 
realimentação ou feedback em torno do sistema original. Este é um conceito 
de incalculável poder tecnológico para o aperfeiçoamento de inúmeros 
processos, seja em velocidade e precisão, seja em custo.
 
3 Quais são os princípios fundamentais da técnica do controle 
dinâmico?
R.: Os princípios fundamentais são realimentação e a retroalimentação. 
A realimentação pode ser positiva e negativa; a negativa é aquela em que, pelo 
menos numa faixa de frequências, o erro da saída do processo em relação ao 
seu valor ideal passa por uma inversão intencional de sinal algébrico, antes 
de ser aplicada a entrada. É sob essa forma que a realimentação serve para 
controle. Quando o valor ideal é fixo, o controle é dito regulador; quando é 
um sinal qualquer fornecido ao sistema, tem-se um servomecanismo, ou 
servocontrole. 
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A realimentação positiva também e muito útil, mas para realizar osciladores, 
não para fins de controle dinâmico. A pré-alimentação, alimentação avante, 
feedfoward ou controle por antecipação: consiste em injetar na entrada do 
processo um sinal proporcional a alguma perturbação externa relevante, 
com polaridade tal que ajude a reduzir os efeitos da perturbação. A ação da 
alimentação avante se antecipa e reduz os efeitos da perturbação.
4 Quais os campos onde se pode aplicar a Teoria de Controle?
R.: Por se tratar de uma modelagem matemática e da análise da resposta 
de um sistema dinâmico, pode ser usada em fenômenos físicos, tais como, 
mecânicos, elétricos, pneumáticos, térmicos e hidráulicos, bem como em 
processos não físicos, como, por exemplo, o estudo de sistemas econômicos 
e biológicos.
5 Defina rede lógica.
R.: O controle lógico realiza-se por meio de circuitos (elétricos, hidráulicos, 
pneumáticos etc.) em que as variáveis são binárias (valor 0 ou 1); esses 
circuitos são chamados, geralmente, de redes lógicas. As redes lógicas podem 
ser combinatórias e sequenciais. Redes lógicas combinatórias são redes 
sem memórias nem temporizações. Ao projetá-las, basta a álgebra booleana 
para descrever, analisar e simplificar as redes, e com algumas técnicas de 
“organização do raciocínio” ou de “registro padronizado e compacto”, tais como 
a Tabela de Verdade e o Diagrama de Reles. Redes lógicas sequenciais são 
as redes com memórias, temporizações e entradas em instantes aleatórios.
TÓPICO 2
Ao final deste tópico, caro(a) acadêmico(a), aprofunde seus conhecimentos 
adquiridos, respondendo às questões a seguir:
1 Defina o que é rede de informação e rede de controle.
R.: O primeiro passo ao se conceber uma solução qualquer de automação 
é desenhar a arquitetura do sistema, organizando seus elementos vitais: 
remotas de aquisição de dados, PLCs, instrumentos, sistema de supervisão 
etc. em torno de redes de comunicação de dados apropriadas. Uma das 
arquiteturas mais praticadas é a que define duas hierarquias de redes: uma 
rede de informação e uma rede de controle.
Rede de informação: o nível mais alto dentro de uma arquitetura é 
representado pela rede de informação. Em grandes corporações é natural a 
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escolha de um backbone de grande capacidade para interligação dos sistemas 
de ERP (Enterprise Resource Planning), Supply Chain (gerenciamento 
da cadeia de suprimentos) e EPS (Enterprise Production Systems). Este 
backbone pode ser representado pela rede ATM ou GigaEthernet ou mesmo 
por uma Ethernet 100-BaseT, utilizando como meio de transmissão cabo par 
trançado nível 5. 
Rede de controle: interliga os sistemas industriais de nível 2 ou sistemas 
SCADA aos sistemas de nível 1 representados por CLPs e remotas de 
aquisição de dados. Também alguns equipamentos de nível 3, como sistemas 
PIMS e MES, podem estar ligados a este barramento. Até dois anos atrás 
o padrão mais utilizado era o Ethernet 10Base-T. Hoje o padrão mais 
recomendado é o Ethernet 100Base-T. Quase todos os grandes fabricantes 
de equipamentos de automação já possuem este padrão implementado.
2 Descreva com suas próprias palavras os níveis e as atividades 
principais da pirâmide de automação.
R.: A automação industrial é realizada por várias funções e pode ser 
representada através de uma pirâmide. Este modelo hierárquico estratifica 
os sistemas de manufatura em níveis: 
Nível 0 – Instrumentação: Dispositivos de campo, sensores e atuadores.
Nível 1 - Controladores: PLCs, Remotas de sistemas digitais de controle 
distribuídos (SDCDs). 
Nível 2 – Supervisão: Sistemas de supervisão e aquisição de dados 
(SCADA), interface homem máquina (IHM) e otimizadores de processo 
dentro do conceito de APC (Advanced Process Control). 
Nível 3 – Gestão da produção: Sistemas MES (Manufacturing Execution 
System), PIMS (Process Information Management System), APS (Advanced 
Planning and Scheduling), LIMS (Lab Information System), sistemas de 
manutenção (Maintenance Management System), Sistema de Gestão de 
Ativos (Asset Management System) etc. 
Nível 4 – Sistemas Integrados de Gestão Empresarial (ERP - Enterprise 
Resource Planning). 
Nível 5 – Data Warehousing corporativos, um sistema de computação 
utilizado para armazenar informações relativas às atividades de uma 
organização em bancos de dados e sistemas EIS (Executive Information 
Systems), que tem como objetivo principal dar suporte à tomada de decisão. 
O nível 1 tem por função conectar os CLPs e as estações de controle e o 
nível 0 faz a interface entre os controladores e aos dados dos equipamentos 
componentes do processo. Cada um dos níveis tem requisitos diferentes para 
a instalação da rede e por isso existe uma infinidade de redes que podem 
atuar em cada uma das camadas da pirâmide. 
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No nível 2 é necessário interligar as estações de operação a estações de 
cálculo, banco de dados para que seja possível realizar funções de supervisão, 
armazenamento e tratamento das informações do processo. 
A partir do nível 3 ou acima é onde são utilizados os softwares gerenciais 
e corporativos, interligados usando intranet e acesso à internet, permitindo 
a comunicação entre todos os departamentos da empresa envolvidos no 
gerenciamento industrial. 
Por isso é necessário conhecer o tipo de aplicação que o usuário final está 
procurando para assim utilizar uma tecnologia que seja compatível e que 
possa oferecer um melhor desempenho e, consequentemente, menos falhas 
no sistema.
3 Quais são as principais funções do MES?
R.: MES (Manufacturing Execution System) ou Sistema de Execução 
da Manufatura foi criado em 1990 por Bruce Richardson, da Advance 
Manufacturing Research (AMR). Controla todo o fluxo produtivo, incluindo 
estoques de matérias-primas, produtos em processamento e disponibilidade 
de máquinas. Atravésdo MES podem ser calculados os indicadores-chave 
de desempenho (Key Performance Indicators - KPI), que contribuem para a 
melhoria do desempenho da planta local.
Um sistema MES coleta e acumula informações do realizado no chão de 
fábrica e as realimenta para o sistema de planejamento. O MES cumpre 
dois papéis: um é o de controlar a produção, ou seja, considera o que foi 
efetivamente produzido e como foi produzido e permite comparações com o 
que estava planejado para, em caso de não coincidência, permitir o disparo 
de ações corretivas. O outro papel é de liberar as ordens de produção, tendo 
a preocupação de detalhar a decisão de programação da produção definida 
pelo MRP (Manufacturing Resources Planning), ou seja, garantir que o plano 
definido pelo MRP seja cumprido. Com isso, é possível saber exatamente 
a capacidade do chão de fábrica dentro de um determinado horizonte de 
planejamento.
4 Quais são os benefícios gerados pela implantação de um sistema 
PIMS?
R.: PIMS são sistemas que adquirem dados de processo de diversas fontes, 
os armazenam num banco de dados históricos e os disponibilizam através 
de diversas formas de representação. A implantação de um PIMS facilita a 
implantação de outros módulos de software, como reconciliador de dados, 
sistema especialista, MES. A principal função de um PIMS é concentrar 
a massa de dados e permitir transformar dados em informação e esta 
informação em conhecimento. 
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Os benefícios gerados pela implantação de um sistema PIMS são muitos, 
entre eles destacam-se: 
• centralização dos dados de processo, já que os sistemas PIMS centralizam 
toda a informação em uma única base de dados; 
• democratização da informação, já que o sistema permite que todos os 
usuários tenham acesso aos dados da planta instantaneamente; 
• visualização do processo produtivo em tempo real, seja através de gráficos 
de tendências, relatórios, telas sinóticas, aplicações Web etc.; 
• maior interatividade com os dados do processo, permitindo realizar 
cálculos, estudos estatísticos e lógica de eventos utilizando os dados do 
processo; 
• histórico de dados, capaz de armazenar até 15 anos de dados de processo 
graças à eficiência de seu algoritmo de compressão; 
• receita de processo, que permite identificar e armazenar os dados 
correspondentes ao melhor resultado obtido na produção, para que estes 
sirvam como referência para as interações futuras. 
TÓPICO 3
Ao final deste tópico, caro(a) acadêmico(a), você poderá aprofundar seus 
conhecimentos adquiridos, respondendo às questões a seguir:
1 Defina quais são as características das máquinas-ferramentas.
R.: Entre algumas características das máquinas-ferramentas podemos 
mencionar:
• uma máquina convencional depende da habilidade do operador;
• para chegar à dimensão final, há uma necessidade constante de medir a 
peça;
• necessidade de intervenção do operador para troca e “pre-set” de ferramenta;
• necessidade de ajuste da matéria-prima;
• tempo de corte;
• definições de rotações e avanços;
• repetibilidade e tolerâncias;
• lead-time.
2 Explique como é controlada uma máquina-ferramenta.
R.: Uma máquina-ferramenta pode ser controlada por meio de um programa 
conhecido como Controle Numérico, ou NC. O Controle Numérico (CN) 
e sua definição mais simples, é que todas as informações geométricas e 
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dimensionais contidas em uma peça, conhecida por meio de desenhos e 
cotas (números), seriam entendidas e processadas pela máquina CNC, 
possibilitando a automação da operação.
3 Quais são os componentes de um CNC?
R.: Um sistema CNC consiste de três componentes básicos: Programa de 
instruções, unidade de controle da máquina (MCU – Machine Control Unit) 
e equipamento (processo).
• PROGRAMA DE INSTRUÇÕES: são instruções detalhadas, passo a 
passo, das ações e diretivas que o equipamento de processo (máquina) deve 
exercer sobre o produto. Nas máquinas-ferramentas, o objetivo do programa 
é orientar a ferramenta de corte em relação à mesa de trabalho. Neste caso, 
o programa de instrução é chamado de partprogram, que é criado por um 
código composto por letras e números (G code).
• MCU: eletrônica (hardware / software) microprocessada, baseado em PC, 
que converte cada instrução em uma atividade mecânica na máquina. Hoje, 
com o avanço da tecnologia, quando nos referimos a uma MCU, estamos 
nos referindo a um CNC. 
• SISTEMA DE COORDENADAS: as direções dos eixos seguem a “regra 
da mão direita”, e o eixo Z é sempre aquele que conduz a ferramenta em 
direção à peça, e paralelo ao eixo árvore.
4 Explique como é o programa de um CNC.
R.: Quase todos os controles de CNCs atualmente usam um único formato de 
endereço de palavra para se programar. Através deste formato de endereço 
de palavra, queremos dizer que o programa CNC é feito sobre sentenças de 
comandos. Cada comando é composto de palavras CNC e cada qual tem 
seu endereço de letras e valores numéricos. O endereço de letra (X, Y, Z etc.) 
diz ao controle o tipo de palavra e o valor numérico diz ao controle o valor da 
palavra. Usado como palavras e sentenças no idioma português, palavras em 
um comando CNC dizem às máquinas CNCs o que é que desejamos fazer 
com este bloco de comando.
O controle lerá primeiro, interpretará e executará o primeiro comando no 
programa. Só então irá para o próximo comando. Leia, interprete, execute. 
Então seguirá para o próximo comando e assim sucessivamente. Novamente, 
note a semelhança a dar qualquer conjunto de instrução passo a passo.
Os programas são compostos de comandos e comandos são compostos 
de palavras. Cada palavra tem um endereço de letra e um valor numérico. 
O endereço de letra diz para o controle o tipo de palavra. Os fabricantes de 
controle CNC variam com respeito a como eles determinam os nomes das 
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palavras (letra e direção) e os significados delas. No início o programador CNC 
deve se referenciar pelo manual do fabricante do controle para determinar 
como deve ser o significado e o endereço de cada palavra. Aqui está uma 
lista breve de algumas do tipo de palavras e as especificações de endereços 
de letra mais comuns.
O - Número de Programa (usado para identificação de programa) 
N - Número de Sucessão (usado para identificação de linha) 
G - Função Preparatória (veja a seguir) 
X - Eixo X. 
Y - Eixo Y. 
Z - Eixo Z. 
R – Raio. 
F - Taxa de avanço. 
S - Rotação do fuso. 
H - Compensação de comprimento da ferramenta. 
D - Compensação de raio da ferramenta. 
T – Ferramenta. 
M - Função miscelânea.
UNIDADE 2
TÓPICO 1
Ao final deste tópico, caro(a) acadêmico(a), você poderá aprofundar seus 
conhecimentos adquiridos, respondendo às questões a seguir:
1 Enumere os subsistemas das FMSs.
R.: • Sistema de Armazenamento e Processamento de Material - equipamentos 
automatizados ou robotizados que fornecem e gerenciam material.
• Sistema de Processamento - grupo de máquinas com comando numérico 
(CN) ou comando numérico computadorizado (CNC).
• Sistema de Controle Computadorizado - realiza o controle operacional do 
conjunto.
2 O contrário de uma produção em massa pode ser a produção:
a) ( ) em série; 
b) (x) exclusiva; 
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c) ( ) com intervalos; 
d) ( ) em lote.
3 A manufatura se tornou flexível com a presença de:
a) ( ) robô; 
b) ( ) computador; 
c) (x) CNC; 
d) ( ) controle programável.
TÓPICO 2
Ao final deste tópico, você poderá aprofundar seus conhecimentos adquiridos, 
resolvendo as questões a seguir:
1 Liste as principais partes de um equipamento constituído por CLP 
com unidade de processamento de 16E e 16s.
R.: Entradas
Botoeiras Contato (NA) 
Botoeiras Contato (NF)
Chave Fim de curso (NA) - FC
Sensor ótico (NA)
Saídas
Bobina de ContatoresLâmpada Piloto
Válvula Solenoide Sirene
2 O que deve ser considerado na escolha de sensores do tipo capacitivo 
e do tipo indutivo?
R.: Os sensores de proximidade capacitivos são bastante semelhantes aos 
indutivos. Distinguem-se, no entanto, de os sensores capacitivos produzirem 
um campo eletrostático, em vez de um campo eletromagnético. Além disso, 
os sensores capacitivos podem detectar objetos metálicos e não metálicos, 
nomeadamente papel, vidro, plástico, tecido, entre outros. Os sensores 
capacitivos são formados por dois eletrodos concêntricos de metal, ou seja, 
um condensador que se encontra ligado a um circuito oscilador. Quando um 
objeto entra no campo eletrostático, formado pelos eletrodos, a capacidade 
é alterada e o oscilador, monitorizado por um circuito de disparo, ao chegar 
a uma determinada amplitude faz com que a saída mude de estado. 
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Quando o objeto sai do campo, a amplitude do oscilador decresce, e o sensor 
comuta para o seu estado Off. Os sensores indutivos usam correntes induzidas 
por campos magnéticos com o objetivo de detectar objetos metálicos por 
perto. Os sensores indutivos utilizam uma bobina (indutância) para gerar um 
campo magnético de alta frequência. Os sensores de proximidade indutivos 
respondem à presença de um objeto metálico quando este está na área de 
atuação do sensor. O ponto em que o sensor indutivo reconhece o objeto 
metálico é denominado de ponto de operação e o ponto em que o sensor 
deixa de reconhecer o objeto é denominado de ponto de desoperação. 
3 No depósito de um supermercado queremos separar automaticamente, 
na esteira transportadora, papel higiênico de garrafas de água. Que 
sensor utilizar e por quê?
R.: Deve ser utilizado o sensor capacitivo devido a que este tipo de 
sensor funciona bem com materiais isolantes, como plásticos (garrafas de 
água). Assim mesmo, as variações de capacitância desses sensores são 
extremamente pequenas.
TÓPICO 3
Ao final deste tópico, caro(a) acadêmico(a), você poderá aprofundar seus 
conhecimentos adquiridos, resolvendo as questões a seguir:
1 Qual a característica de um sistema de manufatura?
R.: De um modo geral, um sistema de manufatura (SM) é uma coleção de 
dispositivos físicos, computadores e pessoas, que de forma cooperativa 
realizam algum processo de manufatura. A complexidade de um sistema 
de manufatura varia desde simples máquinas e ferramentas operadas 
manualmente até sofisticados sistemas de manufatura integrada por 
computador (CIM-Computer Integrated Manufacturing).
2 Defina como deve ser estruturada uma arquitetura de controle.
R.: Uma arquitetura de controle deve ser capaz de descrever tanto a estrutura 
do sistema como os relacionamentos entre as entradas e as saídas, de forma 
completa e não ambígua. Ela deve descrever os componentes do sistema e 
fornecer a funcionalidade ou serviços que cada componente oferece. A partir 
de uma arquitetura bem definida é possível o desenvolvimento de sistemas, 
onde os componentes são completamente independentes. Isto faz com que a 
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mudança de um componente ou mesmo a sua substituição seja feita de forma 
transparente, sem afetar o resto do sistema. Dois modelos de arquitetura têm 
sido estudados para serem utilizados em controle de sistema de manufatura: 
o controle heterárquico e o controle hierárquico.
3 Quais são as qualidades para a utilização das Redes de Petri na 
automação industrial?
R.: As redes de Petri são uma ferramenta de modelagem gráfica e matemática, 
aplicável a muitos sistemas. Como ferramenta gráfica, as redes de Petri podem 
ser usadas como auxílio na comunicação visual, similar a diagramas de bloco 
e fluxogramas. Além disto, fichas são usadas para simular as atividades 
dinâmicas e concorrentes dos sistemas. Como ferramenta matemática, é 
possível determinar equações de estado, equações algébricas e outros 
modelos matemáticos dirigindo o comportamento dos sistemas.
O interesse na aplicação de redes de Petri é crescente e abrange diversas áreas, 
onde se sobressaem aquelas relacionadas com sistemas computacionais, 
tais como: sistemas de manufatura, protocolos de comunicação, bancos de 
dados, desenvolvimento de software, sistemas distribuídos de computadores, 
sistemas administrativos.
Uma rede de Petri (RdP) é um tipo particular de grafo orientado junto com um 
estado inicial chamado marcação inicial. O grafo de uma RdP é constituído 
de dois tipos de nós: lugares e transições, aonde os arcos vão de um lugar 
para uma transição ou de uma transição para um lugar. Na representação 
gráfica, lugares são círculos e transições são barras ou retângulos. Os arcos 
são rotulados com seus pesos (inteiros positivos), onde um arco com peso k 
pode ser interpretado como um conjunto de k arcos paralelos.
Uma marcação (estado) atribui para cada lugar um inteiro não negativo. Se 
uma marcação atribui a um lugar p um k não negativo, diz-se que p está 
marcado com k fichas. Graficamente, colocam-se k pontos (fichas) no lugar 
p. Uma marcação é denotada por M, um vetor com m elementos, onde m é 
o número total de lugares. O p-ésimo componente de M, M(p) é o número 
de fichas no lugar p.
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UNIDADE 3
TÓPICO 1
Ao final deste tópico, caro(a) acadêmico(a), você poderá aprofundar seus 
conhecimentos adquiridos, respondendo às questões a seguir:
1 Cite os principais diagramas de bloco para representar os processos 
industriais.
R.: • Blocos em cascatas.
• Blocos com ramo de alimentação.
• Bloco em cascatas com ramo de alimentação.
• Blocos em paralelo.
2 Qual o objetivo de utilizar diagramas de fluxo de processo?
R.: São usados para documentar processos em gestão da produção. E 
possibilitam documentar o fluxo e as diversas atividades, empregando 
símbolos diferentes para as diversas atividades. 
O objetivo do diagrama de Fluxo de processo (Process Flow Diagram, PFD 
OU Flow Sheet) reside em mostrar os principais equipamentos através de 
símbolos de uso comum, normatizados ou especiais. Tanto o fluxograma 
índice como o fluxograma de processo devem mostrar as operações do 
processo industrial, do início até o fim, e devem incluir os equipamentos 
principais e as tubulações de interligação dos mesmos.
3 Explique os principais programas utilizados para um projeto de 
automação.
R.: • Linguagem Lader
Uma das primeiras técnicas de programação dos CLPs foi chamada de 
linguagem “de reles” ou lader (que quer dizer em escada ou cascata). Essa 
técnica mantém regras e símbolos tradicionais do projeto de quadros de 
comando.
Assim, o diagrama lader parte de duas linhas verticais, também chamadas 
de barras de alimentação. Cada representação de causalidade é feita por 
uma linha horizontal. Esta linha, por sua vez, é formada por pelo menos um 
elemento controlado (bobina de relé) e um conjunto de condições para o 
controle desse elemento (rede de contatos).
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É uma linguagem de programação gráfica, em forma de diagrama, que 
por ser de fácil criação e interpretação e representar ligações físicas entre 
componentes eletrônicos (sensores e atuadores), acaba sendo bastante 
utilizada em ambiente industrial. 
Em um diagrama LADER simples, podemos encontrar três tipos de elementos 
básicos: contato, bobina e memória.
• Linguagem de Blocos de Função (Functions Blocks – FB) 
É um meio de programação que permite especificar algoritmos ou conjuntos 
de ações aplicados aos dados de entrada.
Blocos de função são ideais para realizar algoritmos PID (Proporcional, 
Integrativo e Derivativo), contadores, filtros e lógica booleana.
• Linguagem Sequential Flow Chart (SFC)
É um método de programação aceito pela maioria dos CLPs, que tem 
estreita relação com a Rede de Petri. Esta linguagemé composta de Passos, 
Transições, Arcos Qualificados e Expressões Booleanas, e graficamente 
é desenhada na vertical. Cada passo representa um estado particular do 
sistema que está sendo descrito, e se desenha como um retângulo. Cada 
transição, por sua vez, é subordinada a uma condição que, uma vez satisfeita, 
desativa o passo anterior e ativa o passo posterior.
TÓPICO 2
Ao final deste tópico, caro(a) acadêmico(a), você poderá aprofundar seus 
conhecimentos adquiridos, resolvendo as questões a seguir:
1 Explique com suas próprias palavras o que entende por falha num 
processo de automação industrial.
R.: Qualquer componente pode estar sujeito a algum defeito, e desta forma 
qualquer correspondência entre estímulos e respostas deixa de existir. 
Falhas são eventos que ocorrem de maneira aleatória. Suas consequências 
podem ser analisadas deterministicamente, já suas consequências “em 
média” requerem tratamento ou simulação de caráter estatístico. Aumentar 
a confiabilidade de um sistema, ou seja, reduzir sua probabilidade de falha, 
pode ser realizado empregando componentes de melhor qualidade ou 
introduzindo componentes redundantes. Redundância significa duplicar 
ou triplicar sensores e atuadores e reunir os seus sinais de saída em um 
sinal único, por intermédio de operadores lógicos AND, OR ou XOR. Esses 
operadores lógicos são escolhidos AND, quando se trata de falhas redutoras 
de segurança, ou OR, quando se trata de falhas redutoras de causalidade.
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2 Enumere e descreva algumas possíveis e importantes falhas que 
podem ocorrer numa mesa rotativa para solda de acessórios em 
guidões de bicicleta, que têm seis posições sucessivas de parada, 
designadas por intermédio do índice i= 1 a 6. Em cada parada três 
robôs que operam sobre os guidões que estão à sua frente, nas 
outras três posições em torno da mesa há um resfriador de peças e 
um operador que coloca e retira guidões da mesa. O Robô R2 coloca 
nos guidões os suportes para o freio dianteiro e as guias para a 
barra de freio; o robô R3 solda os suportes com solda grossa; o robô 
R4 solda as guias com solda fina. Quando o operador prende um 
guidão na mesa, um sensor tipo microswitch é acionado e um sinal 
é transmitido a um receptor no solo (G). A rotação da mesa decorre 
da ação de um motor de pistão hidráulico que movimenta a mesa 
até a posição seguinte de trabalho; portanto, a mesa gira a 360º/6, 
de cada vez. A energização desse motor deve ocorrer após todos os 
robôs terem informado o fim de suas tarefas e após o operador ter 
colocado um novo guidão na mesa. A desenergização do motor e a 
parada da mesa decorrem de um sensor P, que acusa a presença à 
sua frente de qualquer das seis ranhuras de um pequeno disco que 
gira junto com a mesa. O resfriamento R é operado continuamente. Os 
robôs Ri têm tempos de operação Ti aproximadamente iguais entre si, 
mas o comando da mesa decorre de sinais de “operação terminada” 
oriunda dos Ri. O sistema global é ligado pelo botão LS e desligado 
pelo DS.
FIGURA 112 – MESA GIRATÓRIA
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FONTE: Moraes e Castrucci (2007)
R.: Por imperfeição mecânica da peça, o robô R2 não consegue terminar 
sua tarefa. A detecção pode ser feita pelo esgotamento de um intervalo de 
tempo TR, maior que o máximo esperado na operação do robô; precisa de 
um temporizador TR e uma rede tipo watchdog. A ação corretora do problema 
seria marcar a peça a tinta, para que se destine ao refugo, e interromper 
a operação de R2. Um robô tem parada por defeito interno, detectado 
internamente. O sinal do detector de falha do robô dispara um pequeno tempo 
de espera e determina uma repetição da operação do robô; caso falhe, o 
processo deve ser paralisado, e deve soar um alarme sonoro para chamar a 
manutenção. Falha do ventilador. Não está prevista no sistema de um bom 
sensor para esta falha.
3 Quais são as redundâncias num processo de automação industrial?
R.: • Redundância de fonte de alimentação.
• Redundância de CPU.
• Redundância de CPU utilizando módulos de E/S em rede profíbus DP.
TÓPICO 3
Ao final deste tópico, caro(a) acadêmico(a), você poderá aprofundar seus 
conhecimentos adquiridos, resolvendo as questões a seguir:
1 Explique as fases do projeto de automação.
R.: Definição do Escopo
Nesta fase é definido o escopo do projeto, objetivos, responsáveis, previsão 
de orçamento, dentre outros. O resultado das definições deve estar presente 
no Termo de Abertura do Projeto.
Atividades Pertinentes: 
• Identificação dos objetivos do cliente ou de seus integradores participantes.
• Escolha e dimensionamento dos equipamentos, hardware e software dos 
sistemas utilizados.
• Análise das possíveis topologias a serem aplicadas para as redes, interfaces 
e controladores programáveis.
• Quantificação dos recursos humanos necessários, de engenharia e 
administração.
• Elaboração da proposta técnica e comercial. 
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Especificação Funcional
O foco do gerenciamento do projeto nesta fase é validar todos os requisitos 
do projeto, prazos, escopo, tecnologia, qualidade esperada, premissas, dentre 
outros. O principal documento gerencial desta fase é o Plano do Projeto. 
Nele estarão contidos os planos de escopo, prazo, custo, qualidade, RH, 
comunicação, risco e aquisições.
Se o projeto envolve um processo industrial de risco, o plano de escopo e o 
plano de qualidade devem ser elaborados com bastante critério. Geralmente 
existem normas de engenharia e/ou governamentais que limitam ou 
estabelecem critérios mínimos para os sistemas de automação. Um exemplo 
é o controle duplo por senhas para alteração de parâmetros de mistura na 
fabricação de medicamentos.
Atividades Pertinentes: 
• Levantamentos de dados do processo objeto da automação.
• Confecção do documento referente à definição completa da especificação 
técnica da automação, bem como dos encargos e das atribuições das partes 
contratantes e contratadas.
• Análise da documentação técnica: diagramas de fluxo, P&I, matrizes causa 
efeito etc.
• Detalhamento das variáveis de entrada e saída dos controladores lógicos 
programáveis e da planta (Lista I/O).
• Definição do sistema supervisório, das telas a serem desenvolvidas nas 
interfaces homem-máquina.
• Reuniões com os técnicos de operação, manutenção, engenharia e 
administração da empresa contratante para a finalização do documento 
“caderno de encargos”.
Desenvolvimento
Execução do projeto. Nesta fase, a equipe técnica está totalmente envolvida 
nas atividades do projeto. Os Relatórios de Andamento e os Relatórios de 
Status do Projeto são fundamentais, pois além de indicarem onde o projeto 
se encontra, mostram para onde está caminhando. Mudanças de escopo 
certamente ocorrerão. O controle de mudanças de escopo e o plano de 
comunicação devem ser suficientemente adequados e serem seguidos com 
rigor, para garantir a informação e o entendimento das partes interessadas 
com relação aos impactos das mudanças. A cada mudança o plano da 
qualidade deverá ser revisto principalmente se for alterada uma tecnologia 
ou algum item de segurança operacional da planta.
Atividades Pertinentes: 
• Desenvolvimento do modelo da planta automatizada e de outros eventos 
em Redes de Petri.
• Projeto de Painéis: consiste na elaboração dos documentos e desenhos 
para fabricação e montagem dos painéis do controlador.
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• Programação do Controlador Lógico Programável: pode ser executada a 
partir de diagramas lógicos ou do descritivo funcional, ou a partir de diagramas 
de rele.
• Sistemas Supervisórios e Telas Sinóticas: consiste no detalhamento gráfico 
da parte estática da tela.
• Projeto das Redes de Automação e dos Bancos de Dados; Análise e 
dimensionamentodas redes no tocante aos seus desempenhos e estruturação 
do banco de dados.
• Documentação/Manuais do Sistema Supervisão: Documento que descreve 
os procedimentos para utilização do software aplicativo na supervisão e na 
operação da planta.
Testes 
Compreendem os testes de plataforma, testes de aceitação em fábrica 
(TAF) e os testes de ac no cliente (TAC).
Atenção especial deve ser dada a esta fase. O controle do escopo e da 
qualidade deve ser rigoroso. O Relatório de Testes deve evidenciar que 
os requisitos do sistema foram verificados e testados. O sistema somente 
poderá ser liberado para implantação após resolução de pendências. Todas 
as partes interessadas devem ser comunicadas e se dedicarem para sanar 
quaisquer pendências. 
Uma vez liberado para a implantação, considera-se o sistema até este ponto 
como validado e atendendo aos requisitos do projeto, ou seja, estabelece-se 
a linha de base do sistema.
Implantação
Relatório de Qualificação da Instalação, que deve demonstrar e formalizar que 
a instalação (hardware e software) e seus respectivos testes estão de acordo 
com o especificado, não representando riscos para a operação do sistema. 
Relatório de Desempenho e Validação do Sistema, que deverá demonstrar 
que o sistema instalado está conforme o planejado e atende a todos os 
requisitos do projeto. Relatório de Qualificação Operacional, evidenciando 
todas as informações necessárias para a operação do sistema, foi passado 
para a equipe de operação do cliente.
Entrega e aceite final
O Termo de Encerramento é o principal documento desta fase. Ele deve 
incluir os itens contratuais e os relativos à validação das entregas. O Plano 
de Manutenção da Validação do Sistema é outro documento importante. 
Seu objetivo é instruir a equipe interna do cliente para a verificação contínua 
do estado de validação do sistema, com foco no escopo e na qualidade. O 
enfoque deve ser proativo, prevenindo falhas e delimitando o horizonte de 
validação (para o caso de expansões, upgrades, dentre outros).
2 Como é estimado o esforço e prazo de um projeto de automação?
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R.: Existe uma série de técnicas para estimar o esforço ao longo do tempo 
de desenvolvimento de um projeto, como ser:
• Estimativa do esforço.
• Estimativa de Putnam.
• Constructive Cost Model (COCOMO).
• Análise de Pontos por Função.
• Pontos de Particularidade.
• Personal Software Process (PSP)
Todas estas técnicas têm como atributo em comum que o escopo do projeto 
deve ser estabelecido previamente e as métricas de software utilizam os 
históricos de aferições passadas como base para realizar as estimativas.
O termo métrica de software refere-se à mensuração dos indicadores 
quantitativos do tamanho e complexidade de um sistema. Estes indicadores 
são, por sua vez, utilizados para correlatar contra os desempenhos observados 
no passado a fim de derivar previsões de desempenho futuro. 
Após desenvolver uma estimativa do volume de trabalho a ser feito, é 
necessário estimar as pessoas que irão se envolver. De um modo geral, se 
deve estimar a relação tempo/pessoal, sem esquecer que todas as pessoas 
deverão receber treinamento adequado e "aprender" todo o projeto desde 
seu início até a fase atual. 
A estimativa do esforço é a técnica mais comum para se levantar os custos de 
qualquer projeto de desenvolvimento de engenharia. Um número de pessoas-
dia, pessoas-mês ou pessoas-ano é aplicado à solução de cada tarefa do 
projeto. Um custo em dólares é associado a cada unidade de esforço e um 
custo estimado será derivado. Como a técnica LOC (linhas de código) ou FP 
(pontos por função), a estimativa de esforço inicia-se com um delineamento 
das funções do software obtidas a partir do escopo do projeto. Uma série de 
tarefas de engenharia de software - análise de requisitos, projeto, codificação 
e teste - deve ser executada para cada função.
3 Cite alguns custos que devem ser considerados na implantação 
da automação.
R.: Calcular de maneira antecipada todo e qualquer custo que esteja associado 
ao sistema, tais como: construção, instalação, operação e manutenção. 
O custo da construção envolve principalmente a quantidade de pessoas 
que serão necessárias para o desenvolvimento do projeto, como: diretores, 
consultores e programadores, membros da auditoria, do controle de qualidade 
ou da equipe de operações. 
O custo de instalação do sistema pode ser efetuado por conta do próprio 
usuário através de CD-ROMs. Porém, em caso de sistemas grandes, o 
processo de instalação é mais complexo e envolve outros fatores, tais 
como: custo de treinamento do usuário, custo de conversão de banco de 
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dados, custo de instalação do fornecedor, custo da aprovação legal, custo 
do processamento paralelo, custo da equipe de desenvolvimento durante a 
instalação. 
O custo operacional entra em ação após a instalação do sistema. Haverá 
um custo para o usuário manter sua operação. Contudo, isso também deve 
representar uma área em que seu novo sistema economizará dinheiro, 
pois ele presumivelmente será mais barato que o atual sistema. Os custos 
operacionais mais comuns são: custos de hardware e de suprimentos, custos 
de software, custo de pessoal, custo de manutenção e custo de recursos. 
O custo de falhas, ou manutenção, como podemos imaginar, diz respeito 
às diversas formas de erros que podem tornar o sistema completamente 
indisponível até que este erro seja corrigido, enquanto que em outros casos 
o sistema continua funcionando, porém uma ou mais de suas saídas podem 
estar incorretas.