Lista de Exercicios Automação Industrial - Conceitos e Sistemas de Controle

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 Questão 1 A Especificação da operação automática II B Fluxograma indica do processo IV C Diagrama em blocos I D Diagrama de causa e efeito V E P ID III Gab D Questão 2 I Verdadeiro II Verdadeiro III Falsa o motivo de ser chamado de flexível é que o sistema de manufatura é capaz de se adaptar com mudanças e alterações do processo dentro da indústria IV Verdadeiro V Falsa com a célula automatizada não há a necessidade do trabalhador carregar e descarregar peças Questão 3 o Nível 3 Supervisão e monitoramento o Nível 5 Administração de recursos e gestão financeira o Nível 2 Controle do processo o Nível 1 Dispositivos de campo instrumentos de medição e atuadores o Nível 4 Gerenciamento da planta industrial Questao 4 a O motor é acionado a partir do acionamento da botoeira B Por meio do contato de SELO com o contato auxiliar do motor o mesmo permanecerá ligado até o sistema ser desenergizado b Ao ligar o motor por meio da botoeira B o bloco temporizador TON inicia a contagem programada de 5s Portanto a bomba será acionada 5 segundos após o motor ser acionado c Com o acionamento do interruptor A o diagrama é interrompido e o motor é desligado Por consequência a entrada do temporizador estará desenergizada desligando a bomba Questao 5 São definidas 5 linguagens de programação Structured Text Instruction List Ladder Function Block Diagram e Sequential Flow Chart As duas primeiros linguagens são do tipo textual por definirem as instruções em forma de texto As duas seguintes são linguagens do tipo gráfica por serem definidas a partir da representação em símbolos A última pode possuir instruções tanto gráficas quanto textuais Questao 6 A principal diferença se encontra no foco do processamento enquanto um computador pessoal realiza o processamento de diversos tipos definidos pelo sistema operacional o CLP foca apenas nos processos definidos pelo programador Uma outra diferença é encontrada nos protocolos de comunicação com periféricos O CLP possui apenas alguns padrões da indústria enquanto que o computador pessoal possui diversos padrões de comunicação com periféricos Por fim os CLPs possuem a vantagem de serem robustos e pouco vulneráveis a poluição enquanto que os computadores pessoais possuem fragilidades físicas não aceitáveis para ambientes industriais Questão 7 a A botoeira D poisalim de estar no início da programação é representada por uma chave normalmente fechada ou seja ao ser acionada desabilita todo o programa b Não é possível pois as chaves A u B estão em série e são do tipo normalmente aberta e fechada respectivamente Ou seja enquanto uma habilita o circuito a outra desabilita simultaneamente c A botoeira seria desenergizada para corrigir o contato auxiliar di L1 deve ser substituído por um contato normalmente aberto assim a botoeira seria energizada