Automação industrial ( instrumentação - automação básica )

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  • CPM Programa de Certificao do Pessoal de Manuteno___________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 1

    InstrumentaoAutomao Bsica

  • ___________________________________________________________________________SENAIDepartamento Regional do Esprito Santo 2

    Automao Bsica e Circuitos de Intertravamento e Alarmes

    SENAI ES, 1999

    Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderrgica de Tubaro)

    Coordenao Geral Evandro de Figueiredo Neto (CST)Robson Santos Cardoso (SENAI)

    Superviso Rosalvo Marcos Trazzi (CST)Fernando Tadeu Rios Dias (SENAI)

    Elaborao Flavio Morais de Souza (SENAI)

    Aprovao Marcos Antnio R. Nogueira (CST)Wenceslau de Oliveira (CST)

    SENAI Servio Nacional de Aprendizagem IndustrialDepartamento Regional do Esprito SantoCTIIAF Centro Tcnico de Instrumentao Industrial Arivaldo FontesAv. Marechal Mascarenhas de Moraes, 2235 Bento Ferreira Vitria ESCEP 29052-121Telefone: (27) 334-5200Telefax: (27) 334-5211

    CST Companhia Siderrgica de TubaroDepartamento de Recursos HumanosAv. Brigadeiro Eduardo Gomes, s/n, Jardim Limoeiro Serra ESCEP 29160-972Telefone: (027) 348-1286Telefax: (027) 348-1077

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    ndice1 NOES DE CIRCUITOS LGICOS

    1.1 Tpicos da lgebra de Boole 4

    1.2 Simplificao de circuitos lgicos 9

    1.3 Montagem de circuitos com condies estabelecidas 14

    2 PRNCIPIO DE CONTROLE SEQUENCIAL E CIRCUITOS BSICOS

    2.1 Controle sequncial 16

    2.2 Circuito sequncial 19

    2.3 Circuitos bsicos 24

    3 DIAGRAMAS DE COMANDO

    3.1 Introduo 34

    3.2 Intertravamento de contatores 41

    3.3 Sistemas de partida de motores 43

    3.4 Comando de um contator por botes ou chaves 50

    3.5 Reverso de rotao de motor trifsico com contator 52

    3.6 Reverso de rotao de motor trifsico com contator e chaves fim de curso 54

    3.7 Partida com comutao automtica estrela-tringulo de um motor 55

    3.8 Partida automtica de motor trifsico com autotransformador 57

    3.9 Partida com motor de rotor bobinado com comutao de resistncia 58

    3.10 Partida consecutiva de motores com rels temporizados 60

    3.11 Partida automtica e frenagem eletromagntica de motor trifsico 62

    4 O CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL

    4.1 Surgimento do controlador programvel 62

    4.2 Introduo da tecnologia de controladores lgico programveis PLCs 65

    4.3 Arquitetura do controlador programvel 70

    4.4 Programao do controlador programvel 82

    5 ARQUITETURA DIGITAIS E INTERFACE HOMEM-MQUINA

    5.1 Introduo 93

    5.2 Sistema de aquisio de dados DAS 93

    5.3 Sistema supervisrio de controle SPC 99

    5.4 Sistema de controle digital direto DDC 100

    5.5 Sistema de controle com controladores programveis 102

    5.6 Sistema de controle digital distribudo SDCD 105

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    1 - NOES DE CIRCUITOS LGICOS

    1.1 - TPICOS DA ALGEBRA DE BOOLE

    uma tcnica matemtica que usada quando consideramos problemas de natureza lgica.Em 1847, o matemtico ingls George Boole desenvolveu leis bsicas aplicadas emproblemas de lgica dedutiva. At 1938, isto se restringia ao estudo de matemtica, quandoento um cientista do Bell Laboratories, Claude Shammon, comeou a utilizar tais leis noequacionamento e anlise de redes com multicontatos. Paralelamente ao desenvolvimento doscomputadores, a lgebra de Boole foi ampliada, sendo hoje ferramenta fundamental no estudode automao.

    A lgebra de Boole utiliza-se de dois estados lgicos, que so 0 (zero) e 1(um), os quais,como se v, mantm relao ntima com o sistema binrio de numerao. As variveisbooleanas, representadas por letras, s podero assumir estes dois estados: 0 ou 1 , que aquino significam quantidades.

    O estado lgico 0 representa um contato aberto, uma bobina desenergizada, uma transistorque no est em conduo, etc.; ao passo que o estado lgico 1 representa um contatofechado, uma bobina energizada, um transistor em conduo, etc.

    1.1.1 Postulados e Teoremas

    Toda a teoria de Boole est fundamentada nos postulados e teoremas representados a seguir:

    a) 0;A ,1A se1;A ,0A se

    ====

    b)00.0111

    ==+

    c)11.1

    000==+ d)

    00.11.011001

    ===+=+

    e)A1.A

    A0A==+ f)

    00.A11A

    ==+

    g)AA.A

    AAA==+ h)

    0A.A1AA

    ==+

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    i) AA = j) A.BB.A

    ABBA=

    +=+

    k)C).B.A()C.B.(A

    C)BA()CB(A=

    ++=++l)

    A)BA.(AAB.AA=+

    =+

    m)C.AAB)CB.(A

    )CA).(BA(C.BA+=+

    ++=+n)

    B.A)BA.(ABAB.AA

    =++=+

    o) BAB.A

    B.ABA

    +=

    =+

    1.1.2 - Circuitos Sequenciais

    a) Circuito LigaNa figura 1.1, temos a chave A e a lmpada X. Quando a chave A est aberta ( estado 0 ), almpada X est apagada ( estado 0). Quando a chave A est fechada ( estado 1 ), almpada X est acesa ( estado 1).

    A equao deste circuito A=X. Os possveis estados de A e X so mostrados na tabelaverdade 1.1.

    Figura 1.1 Tabela 1.1

    b) Circuito Desliga ( NOT)Na figura 1.2a, temos a chave A e a lmpada X. Quando a chave A est aberta ( estado 0), almpada X est acesa ( estado 1). Quando a chave A est fechada ( estado 1), a lmpadaX est apagada ( estado 0).

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    A equao deste circuito XA = . Os possveis estados de A e X so mostrados na tabela 1.2.Esta lgica , geralmente, realizada com contato normalmente fechado, como mostrado nafigura 1.2b.

    Figura 1.2aFigura 1.2b Tabela 1.2

    c) Circuito E (AND)Na figura 1.3 temos as chaves A e B em srie e a lmpada X. Somente quando ambas aschaves, A e B, esto ligadas ( estado 1) , a lmpada X est acesa ( estado 1).

    A equao deste circuito XB.A = . Os possveis estados de A, B e X so mostrados natabela 1.3.

    Figura 1.3 Tabela 1.3

    d) Circuito ou (OR)Na figura 1.4 temos as chaves A e B em paralelo e a lmpada X. Quando uma das chaves, Aou B, ou ambas, esto fechadas ( estado 1), a lmpada X est acesa (estado 1).

    A equao deste circuito XBA =+ . Os possveis estados de A, B e X so mostrados natabela 1.4.

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    Figura 1.4 Tabela 1.4

    Apresenta-se no quadro abaixo um resumo de bloco lgicos bsicos e algumas combinaescomuns:

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    1.2 - SIMPLIFICAO DE CIRCUITO LGICOS

    1.2.1 Simplificao Utilizando a lgebra de BooleAplicando os postulados e teoremas da lgebra de Boole, podemos simplificar expresses, oque implica em simplificao de circuitos.

    Exemplo 01 :

    Simplificar o circuito da figura 1.5.

    Figura 1.5

    Soluo :

    A equao deste circuito : )BA).(BA(AL +++=

    BA A.BA

    A.BB.AA B.BA.BB.AA.AA)BA).(BA(AL

    +=+=

    ++=++++=+++=

    A figura 06 representa o circuito simplificado.

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    Figura 1.6

    Exemplo 02:

    Simplificar o circuito da figura 7.

    Figura 1.7

    Soluo :

    A equao deste circuito : YX.CL +=

    Onde :

    B.AYeBAX =+=

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    CBA BB.CA

    BAC.B.A B.A)BA.(CYX.CL

    ++=++=++=++=+=

    A figura 08 representa o circuito simplificado.

    Figura 1.8

    1.2.2 Simplificao com Mapa de KARNAUGH

    Quando utilizamos os teoremas e postulados Booleanos para simplificao de uma circuitolgico qualquer no podemos afirmar, que a equao resultante est na sua forma minimizada.Existem mtodos de mapeamento de circuitos lgicos, que possibilitam a minimizao deexpresses com N variveis. Um desse mtodos a utilizao do mapa de KARNAUGH e indicado para minimizao de at 4 variveis.

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    Exemplo 1 :

    Simplificar o circuito da figura 1.9.

    Figura 1.9 Figura 1.10

    Soluo:

    A equao deste circuito : B.AB.AB.AL ++=

    Marcamos no mapa de Karnaugh, figura 1.11, as regies correspondentes a cada parcela daequao do circuito.

    Figura 1.11

    Tomamos o menor nmero de pares de parcelas vizinhas. A mesma regio pode pertencer apares diferentes. As regies 1 ( parcela A ) e 2 ( parcela B) correspondem simplificao docircuito que :

    BAL +=A figura 1.10 representa o circuito simplificado.

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    Exemplo 2:

    Simplificar o circuito da figura