Autorização Industrial

Automação Industrial EMENTA Automação industrial Principais conceitos e definições Princípios e estratégias de automação Automação e tecnologias de controle Elementos básicos de um sistema automatizado Funções avançadas de automação Níveis e hierarquias de automação e de controle Sistema de controle industrial Controle contínuo versus controle discreto Componentes de hardware para automação e controle de processos Controle numérico Robótica industrial CLPs Sistemas de manufatura BIBLIOGRAFIA BÁSICA Natale Ferdinando Automação industrial 10 ed São Paulo Editora Érica Ltda 2008 252p BEGA Egídio Alberto Instrumentação industrial 3ed Rio de Janeiro Interciência 2011 668p Nise Normam S Engenharia de sistemas de controle 3ed Rio de Janeiro LTC Livros Técnicos e Científicos SA 2002 695p BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR Engenharia de automação industrial 2ed Rio de Janeiro LTC Livros Técnicos e Científicos SA 2013 347p Capelli Alexandre Automação industrial São Paulo Editora Érica Ltda 2006 234p Georgini Marcelo Automação aplicada descrição e implementação de sistemas sequenciais com PLCs 8ed São Paulo Editora Érica Ltda 2007 236p PRUDENTE Francesco Automação industrial Pneumática Teoria e Aplicações Rio de Janeiro Gen Rio de Janeiro 2013 263p Sighieri Luciano Controle automático de processos industriais instrumentação 2 ed São Paulo Edgard Blücher Ltda 2007 234p Questão 01 Em uma implementação de sistemas de produção o primeiro objetivo do projetista deve ser a transmissão eficiente e segura do conteúdo técnico dos processos industriais a serem automatizados Há várias formas de representação gráfica de sistemas dinâmicos a eventos que são utilizados com frequência Além disto há diferentes documentos que compõem um projeto de Automação Industrial Sobre o tema implementação de projetos de automação faça a devida associação e na sequência assinale a alternativa CORRETA A Especificação da operação automática B Fluxograma Índice de Processo C Diagrama em Blocos D Diagramas de causa e efeito E PID I Nestes diagramas fica evidente a sequência das etapas do processo mas não mostra os tipos de equipamentos utilizados As várias operações das sequências de processamento são mostradas em blocos interligadas por setas que indicam a sequência de trabalho de sinais de materiais etc II Tratase de uma especificação redacional descrevendo todas as situações e as ações consequentes que são desejadas Documenta o sequenciamento e a lógica requisitados pela engenharia do processo em questão visando sua segurança e eficiência III É um documento inicial que representa todo o processo produtivo em geral em poucas folhas A4 Contém informações como designação dos equipamentos principais designação das utilidades necessárias interligação entre os equipamentos e as utilidades e operações unitárias são anotadas nos desenhos IV São fluxogramas de engenharia nos quais equipamentos tubulações e instrumentos são representados com riqueza de detalhes e permitem mostrar uma fotografia completa do processo V Fornecem para cada situação particular do processo informações dos status desejado das válvulas bombas motores compressores reatores tanques fornos caldeiras fracionadores destiladores etc a AII BIII CV DI EIV b AV BIII CI DII EIV c AII BIII CI DV EIV d AII BIV CI DV EIII e AIV BI CV DIII EII Questão 02 14 pontos A respeito do tema Automação Industrial e Sistemas de Manufatura são apresentados nos itens abaixo algumas definições e exemplos No fim de cada item é feita uma afirmação conclusiva ou classificatória Analise essas afirmações assinale verdadeiro ou falso e justifique as falsas I O torno mecânico é uma máquinaferramenta que permite a usinagem de variados componentes mecânicos Nesta operação ferramentas de corte são pressionadas segundo movimentos reguláveis de avanço contra a superfície da peça removendo material chamado cavaco de acordo com as condições técnicas adequadas Quando um trabalhador opera o torno isto é realiza os ajustes que orientam as combinações dos movimentos de avanço e corte por esse motivo classificamos esse sistema de produção como do tipo trabalhadormáquina II Uma fresadora CNC é uma máquina de usinagem que utiliza uma ferramenta de corte denominada fresa que produz componentes industriais sem o auxílio humano Isso é possível pois computadores de controle numérico CNC são alimentados com uma série de instruções que são entregues a um controlador interno Estas instruções são na forma de códigos que pertencem à linguagem de programação de controle numérico As máquinas modernas CNC também são capazes de funcionar durante a noite ou durante vários dias sem supervisão humana Na verdade elas agora são tão sofisticadas que podem discar para o operadorchefe da célula para notificarlhe quando ocorre uma quebra de peças de ferramentas e ainda concluir outras partes do programa Estas características tornam possível a produção de milhares de peças quando a fabrica está fechada ou ainda quando o operador está executando outras tarefas Por essas razões classificamos esse sistema de produção como do tipo automatizado III Um sistema flexível de manufatura é uma célula de manufatura altamente automatizada composta por um grupo de estações de processamento geralmente máquinasferramenta de controle numérico computadorizado interligadas por um sistema automatizado de manuseio e armazenamento de material e controladas por um sistema distribuído de computação O motivo de ser chamado de flexível é que ele é capaz de processar uma variedade de tipos de peças diferentes simultaneamente nas diversas estações de trabalho e a mistura de tipos de peças e as quantidades de produção podem ser ajustadas às mudanças de demanda Por esses motivos o sistema flexível de manufatura é mais adequado para a faixa de produção de variedade média e volume médio IV Em uma linha de transferência as estações de trabalho contendo cabeçotes de usinagem são arranjadas em uma configuração em linha ou segmentada e as peças são movidas entre estações por meio de mecanismos de transferência Tratase do sistema mais altamente automatizado e produtivo em termos de número de operações que podem ser realizadas para acomodar geometrias de trabalho complexas e as taxas de produção que podem ser alcançadas Tratase de um sistema que requer um alto investimento inicial em equipamentos com engenharia personalizada Pelas razões citadas podemos classificar uma linha de transferência de montagem automatizada como do tipo automação rígida V Uma célula automatizada com uma estação consiste de uma máquina totalmente automatizada capaz de operar sem ser atendida por um período de tempo maior do que um ciclo Não é exigido que um trabalhador esteja na máquina exceto periodicamente para carregar e descarregar peças ou atendela de outra maneira Este é um exemplo clássico de produção automatizada integrada Questão 03 A automação industrial exige a realização de muitas funções que são classificadas segundo os níveis de automação encontrados em uma planta industrial Classifique os sistemas citados abaixo quanto ao nível de automação Justifique O Sistema digital de controle distribuído ou SDCD é um equipamento da área de automação industrial que tem como função primordial o controle de processos de forma a permitir uma otimização da produtividade industrial estruturada na diminuição de custos de produção melhoria na qualidade dos produtos precisão das operações segurança operacional entre outros Ele é composto basicamente por um conjunto integrado de dispositivos que se completam no cumprimento das suas diversas Um sistema do tipo SDCD estaria localizado em qual nível da pirâmide de automação Um software para Planejamento dos Recursos da Empresa ERP Entreprise Resource Planning permite uma integração dos dados de processos internos em uma base de dados única e consistente a qual serve de apoio nas decisões gerenciais Um software do tipo ERP estaria localizado em qual nível da pirâmide de automação A importância da otimização no processo produtivo é inegável Do ponto de vista matemático para otimizar determinada grandeza é necessário modelála de acordo com uma função e a partir dai conforme a situação procurar um máximo ou um mínimo Um software de otimização online estaria localizado em qual nível da pirâmide de automação O motor de passo fornece rotação na forma de deslocamentos angulares discretos chamados de passos Cada passo angular é atuado por um pulso elétrico discreto A rotação angular total é controlada pelo número de pulsos recebidos pelo motor e a velocidade de rotação é controlada pela frequência dos pulsos Este equipamento estaria localizado em qual nível da pirâmide de automação O plano mestre de produção é um planejamento de produtos finais ou acabado período por período Sua programação leva em conta as previsões de demanda o consumo médio histórico e as limitações de capacidade armazenagem e fornecimento Esse macro é o input para a programação do MRP Planejamento das Necessidades de Material Um software de programação de MRP estaria localizado em qual nível da pirâmide de automação Questão 4 Analise o diagrama em lógica ladder apresentado na Figura 1 e na sequência responda o que se pede Figura 1 a Que condições permitem que motor seja acionado Explique b Que condições permitem que a bomba seja acionada Explique c Se o interruptor A for acionado o que ocorre com o motor E com a bomba Explique Questão 5 São várias as linguagens de programação utilizadas em Controladores Lógico Programáveis O International Electrotechnical Committee IEC é o responsável pela padronização dessas linguagens De acordo com o padrão IEC 61131 quais são as linguagens de programação dos CLPs Explique cada uma delas Questão 6 A arquitetura de um CLP é basicamente a mesma de um computador pessoal que pode funcionar como um controlador lógico programável se houver um meio de receber informação dos dispositivos como botões de comando ou chaves também são necessários um programa para processar as entradas e um meio de ligardesligar os dispositivos de carga Entretanto algumas características importantes são diferentes das de um computador pessoal Cite três dessas características explicando as diferenças entre um computador pessoal e um CLP Questão 7 Analise o diagrama em lógica ladder apresentado na Figura 2 e na sequência responda o que se pede Figura 2 a Qual das chaves apresentadas pode ser associado à uma botoeira de parada de emergência Por que b É possível energizar a bobina do motor M acionando simultaneamente as chaves A e B Por que c Quais os problemas reais poderiam ocorrer se a bobina da lâmpada L2 fosse energizada conforme programa apresentado na Figura 2 Como corrigir esse problema Automação Industrial EMENTA Automação industrial Principais conceitos e definições Princípios e estratégias de automação Automação e tecnologias de controle Elementos básicos de um sistema automatizado Funções avançadas de automação Níveis e hierarquias de automação e de controle Sistema de controle industrial Controle contínuo versus controle discreto Componentes de hardware para automação e controle de processos Controle numérico Robótica industrial CLPs Sistemas de manufatura BIBLIOGRAFIA BÁSICA Natale Ferdinando Automação industrial 10 ed São Paulo Editora Érica Ltda 2008 252p BEGA Egídio Alberto Instrumentação industrial 3ed Rio de Janeiro Interciência 2011 668p Nise Normam S Engenharia de sistemas de controle 3ed Rio de Janeiro LTC Livros Técnicos e Científicos SA 2002 695p BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR Engenharia de automação industrial 2ed Rio de Janeiro LTC Livros Técnicos e Científicos SA 2013 347p Capelli Alexandre Automação industrial São Paulo Editora Érica Ltda 2006 234p Georgini Marcelo Automação aplicada descrição e implementação de sistemas sequenciais com PLCs 8ed São Paulo Editora Érica Ltda 2007 236p PRUDENTE Francesco Automação industrial Pneumática Teoria e Aplicações Rio de Janeiro Gen Rio de Janeiro 2013 263p Sighieri Luciano Controle automático de processos industriais instrumentação 2 ed São Paulo Edgard Blücher Ltda 2007 234p Questão 01 Em uma implementação de sistemas de produção o primeiro objetivo do projetista deve ser a transmissão eficiente e segura do conteúdo técnico dos processos industriais a serem automatizados Há várias formas de representação gráfica de sistemas dinâmicos a eventos que são utilizados com frequência Além disto há diferentes documentos que compõem um projeto de Automação Industrial Sobre o tema implementação de projetos de automação faça a devida associação e na sequência assinale a alternativa CORRETA A Especificação da operação automática B Fluxograma Índice de Processo C Diagrama em Blocos D Diagramas de causa e efeito E PID I Nestes diagramas fica evidente a sequência das etapas do processo mas não mostra os tipos de equipamentos utilizados As várias operações das sequências de processamento são mostradas em blocos interligadas por setas que indicam a sequência de trabalho de sinais de materiais etc II Tratase de uma especificação redacional descrevendo todas as situações e as ações consequentes que são desejadas Documenta o sequenciamento e a lógica requisitados pela engenharia do processo em questão visando sua segurança e eficiência III É um documento inicial que representa todo o processo produtivo em geral em poucas folhas A4 Contém informações como designação dos equipamentos principais designação das utilidades necessárias interligação entre os equipamentos e as utilidades e operações unitárias são anotadas nos desenhos IV São fluxogramas de engenharia nos quais equipamentos tubulações e instrumentos são representados com riqueza de detalhes e permitem mostrar uma fotografia completa do processo V Fornecem para cada situação particular do processo informações dos status desejado das válvulas bombas motores compressores reatores tanques fornos caldeiras fracionadores destiladores etc a AII BIII CV DI EIV b AV BIII CI DII EIV c AII BIII CI DV EIV d AII BIV CI DV EIII e AIV BI CV DIII EII Resolução Gabarito D Questão 02 14 pontos A respeito do tema Automação Industrial e Sistemas de Manufatura são apresentados nos itens abaixo algumas definições e exemplos No fim de cada item é feita uma afirmação conclusiva ou classificatória Analise essas afirmações assinale verdadeiro ou falso e justifique as falsas I O torno mecânico é uma máquinaferramenta que permite a usinagem de variados componentes mecânicos Nesta operação ferramentas de corte são pressionadas segundo movimentos reguláveis de avanço contra a superfície da peça removendo material chamado cavaco de acordo com as condições técnicas adequadas Quando um trabalhador opera o torno isto é realiza os ajustes que orientam as combinações dos movimentos de avanço e corte por esse motivo classificamos esse sistema de produção como do tipo trabalhadormáquina II Uma fresadora CNC é uma máquina de usinagem que utiliza uma ferramenta de corte denominada fresa que produz componentes industriais sem o auxílio humano Isso é possível pois computadores de controle numérico CNC são alimentados com uma série de instruções que são entregues a um controlador interno Estas instruções são na forma de códigos que pertencem à linguagem de programação de controle numérico As máquinas modernas CNC também são capazes de funcionar durante a noite ou durante vários dias sem supervisão humana Na verdade elas agora são tão sofisticadas que podem discar para o operadorchefe da célula para notificarlhe quando ocorre uma quebra de peças de ferramentas e ainda concluir outras partes do programa Estas características tornam possível a produção de milhares de peças quando a fabrica está fechada ou ainda quando o operador está executando outras tarefas Por essas razões classificamos esse sistema de produção como do tipo automatizado III Um sistema flexível de manufatura é uma célula de manufatura altamente automatizada composta por um grupo de estações de processamento geralmente máquinasferramenta de controle numérico computadorizado interligadas por um sistema automatizado de manuseio e armazenamento de material e controladas por um sistema distribuído de computação O motivo de ser chamado de flexível é que ele é capaz de processar uma variedade de tipos de peças diferentes simultaneamente nas diversas estações de trabalho e a mistura de tipos de peças e as quantidades de produção podem ser ajustadas às mudanças de demanda Por esses motivos o sistema flexível de manufatura é mais adequado para a faixa de produção de variedade média e volume médio IV Em uma linha de transferência as estações de trabalho contendo cabeçotes de usinagem são arranjadas em uma configuração em linha ou segmentada e as peças são movidas entre estações por meio de mecanismos de transferência Tratase do sistema mais altamente automatizado e produtivo em termos de número de operações que podem ser realizadas para acomodar geometrias de trabalho complexas e as taxas de produção que podem ser alcançadas Tratase de um sistema que requer um alto investimento inicial em equipamentos com engenharia personalizada Pelas razões citadas podemos classificar uma linha de transferência de montagem automatizada como do tipo automação rígida V Uma célula automatizada com uma estação consiste de uma máquina totalmente automatizada capaz de operar sem ser atendida por um período de tempo maior do que um ciclo Não é exigido que um trabalhador esteja na máquina exceto periodicamente para carregar e descarregar peças ou atendela de outra maneira Este é um exemplo clássico de produção automatizada integrada Resolução I Verdadeiro A afirmação conclusiva está alinhada com a descrição do sistema trabalhadormáquina onde há interação entre o trabalhador e a máquina II Verdadeiro A afirmação conclusiva está alinhada com a descrição do sistema automatizado onde a máquina opera sem o auxílio humano e pode funcionar por longos períodos sem supervisão III Verdadeiro A afirmação conclusiva está alinhada com a descrição do sistema flexível de manufatura onde a célula é capaz de processar uma variedade de peças simultaneamente e ajustarse às mudanças de demanda IV Verdadeiro A afirmação conclusiva está alinhada com a descrição da linha de transferência automatizada que é altamente automatizada e produtiva exigindo um alto investimento inicial em equipamentos V Verdadeiro A afirmação conclusiva está alinhada com a descrição da célula automatizada com uma estação que opera sem a necessidade constante de intervenção humana Questão 03 A automação industrial exige a realização de muitas funções que são classificadas segundo os níveis de automação encontrados em uma planta industrial Classifique os sistemas citados abaixo quanto ao nível de automação Justifique O Sistema digital de controle distribuído ou SDCD é um equipamento da área de automação industrial que tem como função primordial o controle de processos de forma a permitir uma otimização da produtividade industrial estruturada na diminuição de custos de produção melhoria na qualidade dos produtos precisão das operações segurança operacional entre outros Ele é composto basicamente por um conjunto integrado de dispositivos que se completam no cumprimento das suas diversas Um sistema do tipo SDCD estaria localizado em qual nível da pirâmide de automação Resolução Ele está localizado no nível mais baixo da pirâmide de automação próximo ao processo físico pois lida diretamente com o controle e a operação dos equipamentos e processos industriais Um software para Planejamento dos Recursos da Empresa ERP Entreprise Resource Planning permite uma integração dos dados de processos internos em uma base de dados única e consistente a qual serve de apoio nas decisões gerenciais Um software do tipo ERP estaria localizado em qual nível da pirâmide de automação Resolução Ele está relacionado ao nível de Gestão da Produção e pode ser encontrado no nível intermediário da pirâmide de automação pois fornece suporte à tomada de decisões gerenciais e integração dos processos internos da empresa A importância da otimização no processo produtivo é inegável Do ponto de vista matemático para otimizar determinada grandeza é necessário modelála de acordo com uma função e a partir dai conforme a situação procurar um máximo ou um mínimo Um software de otimização online estaria localizado em qual nível da pirâmide de automação Resolução Está localizado no nível mais baixo da pirâmide de automação próximo ao processo físico pois atua diretamente na otimização das operações em tempo real O motor de passo fornece rotação na forma de deslocamentos angulares discretos chamados de passos Cada passo angular é atuado por um pulso elétrico discreto A rotação angular total é controlada pelo número de pulsos recebidos pelo motor e a velocidade de rotação é controlada pela frequência dos pulsos Este equipamento estaria localizado em qual nível da pirâmide de automação Resolução Está localizado no nível mais baixo da pirâmide de automação próximo ao processo físico pois atua diretamente no controle de movimento de equipamentos O plano mestre de produção é um planejamento de produtos finais ou acabado período por período Sua programação leva em conta as previsões de demanda o consumo médio histórico e as limitações de capacidade armazenagem e fornecimento Esse macro é o input para a programação do MRP Planejamento das Necessidades de Material Um software de programação de MRP estaria localizado em qual nível da pirâmide de automação Resolução Este tipo de software está relacionado ao nível de Gestão da Produção e pode ser encontrado no nível intermediário da pirâmide de automação pois lida com o planejamento e controle dos recursos necessários para a produção Questão 4 Analise o diagrama em lógica ladder apresentado na Figura 1 e na sequência responda o que se pede Figura 1 a Que condições permitem que motor seja acionado Explique Resolução Para que o motor seja acionado a botoeira B deve pressionada fechando o circuito e alimentando a bobina do motor o contato auxiliar normalmente aberto da bobina do motor mantém o motor ligado b Que condições permitem que a bomba seja acionada Explique Resolução Para que a bomba seja acionada o motor deve estar ligado assim a bomba será acionada 5 segundos após o acionamento do motor pois há a presença do temporizador com retardo na energização TON c Se o interruptor A for acionado o que ocorre com o motor E com a bomba Explique Resolução Ao acionar o interruptor A o contato de selo do motor é desfeito desenergizando o motor imediatamente Dessa forma o temporizador também é desligado parando de acionar a bomba imediatamente Portanto tanto o motor como a bomba são desligados imediatamente ao acionar o interruptor A Questão 5 São várias as linguagens de programação utilizadas em Controladores Lógico Programáveis O International Electrotechnical Committee IEC é o responsável pela padronização dessas linguagens De acordo com o padrão IEC 61131 quais são as linguagens de programação dos CLPs Explique cada uma delas Resolução As linguagens de programação do padrão IEC 61131 são LD Linguagem de Diagrama de Escada FBD Linguagem de Diagrama de Blocos Funcionais IL Linguagem de Lista de Instruções ST Linguagem de Texto Estruturado e SFC Linguagem de Diagrama de Sequência LD Linguagem de Diagrama de Escada Representa logicamente um sistema usando contatos e bobinas similar a diagramas elétricos FBD Linguagem de Diagrama de Blocos Funcionais Utiliza blocos de função para representar operações lógicas ou matemáticas conectados por linhas IL Linguagem de Lista de Instruções Descreve um programa como uma lista de instruções útil para programação detalhada ST Linguagem de Texto Estruturado Similar a Pascal permite criar algoritmos estruturados com loops e condicionais SFC Linguagem de Diagrama de Sequência Usada para programar sequências de estados e transições em máquinas de estados finitos Questão 6 A arquitetura de um CLP é basicamente a mesma de um computador pessoal que pode funcionar como um controlador lógico programável se houver um meio de receber informação dos dispositivos como botões de comando ou chaves também são necessários um programa para processar as entradas e um meio de ligardesligar os dispositivos de carga Entretanto algumas características importantes são diferentes das de um computador pessoal Cite três dessas características explicando as diferenças entre um computador pessoal e um CLP Resolução Apesar de algumas semelhanças existem diferenças importantes entre um Controlador Lógico Programável CLP e um computador pessoal Aqui estão três dessas características Ambiente Especializado Um CLP é projetado para executar programas de controle industrial específicos enquanto um computador pessoal suporta uma variedade de aplicativos e sistemas operacionais Interfaces Dedicadas Os CLPs possuem interfaces dedicadas para se comunicar com dispositivos industriais enquanto os computadores pessoais exigem dispositivos adicionais para essa função Determinismo e Tempo Real Os CLPs garantem resposta em tempo real e determinismo para operações de controle enquanto os computadores pessoais podem ter atrasos imprevisíveis devido a várias tarefas em segundo plano Questão 7 Analise o diagrama em lógica ladder apresentado na Figura 2 e na sequência responda o que se pede Figura 2 a Qual das chaves apresentadas pode ser associado à uma botoeira de parada de emergência Por que Resolução A chave D pois esta chave desliga todo o fluxo de comando do diagrama desenergizando todas as bobinas b É possível energizar a bobina do motor M acionando simultaneamente as chaves A e B Por que Resolução Não é possível pois acionando na primeira linha a chave A se fecha e a chave B se abre já na segunda linha a chave A se abre e a chave B se fecha dessa forma em nenhuma das linhas o diagrama é energizado assim não é possível ligar o motor M acionando simultaneamente as chaves A e B c Quais os problemas reais poderiam ocorrer se a bobina da lâmpada L2 fosse energizada conforme programa apresentado na Figura 2 Como corrigir esse problema Resolução Com o diagrama proposto o acionamento da bobina de L2 dependeria do correto funcionamento da lâmpada L1 assim caso a bobina de L1 ou a própria lâmpada tiverem algum defeito o funcionamento do acionamento da bobina de L2 será afetado Dessa forma para corrigir esse problema devemos substituir o contato normalmente fechado de L1 por um contato normalmente aberto do Motor pois assim a lâmpada L1 indicará que o motor está desligado e a lâmpada L2 indicará que o motor está ligado