Modelagem de Maquina de Refrigerantes com Redes de Petri - Livre de Condicoes de Corrida e Deadlocks

PROBLEMA 01 Uma padaria comprou uma máquina de refrigerantes que possui os seguintes componentes Compartimento de estoque compartimento capaz de armazenar até 10 latas de refrigerante que poderão ser compradas pelos clientes da padaria Compartimento de entrada de moedas de R 025 compartimento através do qual um cliente pode inserir moedas de R 025 na máquina de refrigerante Compartimento de entrada de moedas de R 050 compartimento através do qual um cliente pode inserir moedas de R 050 na máquina de refrigerante Compartimento de entrada de moedas de R 100 compartimento através do qual um indivíduo pode inserir moedas de R 100 na máquina de refrigerante Compartimento de saída de latas compartimento através do qual uma lata é posta para fora da máquina tão logo o cliente tenha depositado nela uma quantidade de moedas que equivalham ao valor do refrigerante na padaria Botão de reiniciar botão que uma vez pressionado libera toda à quantidade de dinheiro que foi depositada até o momento pelo cliente na máquina e reinicia o processo de depósito e contagem de moedas na mesma Diante do exposto desenvolva um modelo em redes de Petri que seja livre de condições de corrida e de deadlocks e que retrate o funcionamento da máquina de refrigerantes descrita Em seu modelo além das considerações já mencionadas os seguintes aspectos também devem ser comtemplados 1 O preço da lata de refrigerante na padaria é de R 300 2 A qualquer momento pode ser inserido uma nova lata no compartimento de estoque desde que haja espaço disponível no mesmo 3 O botão de reiniciar pode ser pressionado a qualquer momento 4 Os compartimentos de entradas de moedas devem ser abertos o que permitiriam o depósito de moedas na máquina somente quando houver ao menos uma lata no compartimento de estoque 5 A máquina não devolve troco logo as entradas de moedas devem ser fechadas o que impediria o depósito de moedas na máquina de acordo com a quantia que já foi depositada na máquina por exemplo se o cliente já depositou R 225 até o momento a entrada de R 100 deve ser fechada haja vista que o preço da lata na padaria é de R 300 PROBLEMA 02 Uma caldeira possui o seguinte sistema de aquecimento automatizado ilustrado na Figura 1 Figura 1 Aquecedor do Problema 02 Conforme ilustrado nesse sistema existem dois sensores dentro da caldeira um que mede a temperatura e o outro que mede a pressão atmosférica no interior desta Ambos esses sensores podem estar em um dentre os três estados possíveis Normal a variável mensurada pelo sensor temperatura ou pressão encontrase abaixo de um valor máximo aceitável definido para esta Limite a variável mensurada pelo sensor temperatura ou pressão é igual ao valor máximo aceitável definido para esta Alerta a variável mensurada pelo sensor temperatura ou pressão é maior que o valor máximo aceitável definido para esta Além dos sensores o sistema possui um aquecedor que pode submeter à caldeira aos quatro níveis de temperatura descritos a seguir Alto maior nível de aquecimento possível Deve ser escolhido apenas quando os níveis de temperatura e de pressão da caldeira estiverem abaixo dos valores máximos aceitáveis definidos para estas duas variáveis Médio segundo maior nível de aquecimento possível Deve ser escolhido apenas quando uma dessas situações acontecer O nível de temperatura é igual ao valor máximo definido para esta variável e o nível de pressão é menor que o valor máximo definido para esta variável O nível de pressão é igual ao valor máximo definido para esta variável e o nível de temperatura é menor que o valor máximo definido para esta variável Baixo terceiro maior nível de aquecimento possível Deve ser escolhido apenas quando os níveis de temperatura e de pressão da caldeira forem iguais aos valores máximos aceitáveis definidos para estas duas variáveis Desligado quarto maior nível de aquecimento possível o qual corresponde ao aquecedor sem emitir calor para a caldeira Esse nível deve ser escolhido tão logo o nível de temperatura ou o nível de pressão ultrapasse o valor máximo aceitável definido para a variável em questão Conforme ilustrado na Figura 1 além dos sensores e do aquecedor existe um bloco denominado Controle no sistema que a cada segundo deverá ler o estado dos dois sensores existentes dentro da caldeira e atualizar o nível de temperatura do aquecedor segundo a lógica descrita anteriormente Nesse sentido desenvolva um modelo em redes de Petri que seja livre de deadlocks livre de condições de corrida e que retrate toda a dinâmica do sistema de aquecimento descrito NOTA no seu modelo deve ser possível trocar o estado dos dois sensores a qualquer momento durante a simulação da rede de Petri PROBLEMA 03 Uma residência possui o seguinte sistema de abastecimento de água ilustrado na Figura 2 Figura 2 Sistema de abastecimento de água do Problema 03 Conforme ilustrado esse sistema é composto pelos seguintes componentes Abastecimento externo conexão através de canos de PVC por exemplo com algum sistema de abastecimento de água externo à residência Caixa dágua reservatório principal de água que abastece toda a residência Cisterna reservatório secundário de água que tem por objetivo abastecer a caixa dágua quando necessário Sensores de nível ao todo existem três sensores de nível no sistema sendo dois S1 e S2 associados à caixa dágua e um S3 associado à cisterna Cada um desses sensores pode estar em um dentre dois estados possíveis Baixo um sensor de nível está no estado de Baixo quando o nível de água do reservatório ao qual o sensor está vinculado estiver abaixo do sensor Nesse caso o sensor permanecerá no estado de Baixo até que o nível de água no reservatório chegue até o nível do sensor ou ultrapasse ele em ambas as situações o sensor passará ao estado de Alto Alto um sensor de nível está no estado de Alto quando o nível de água do reservatório ao qual o sensor está vinculado estiver no mesmo nível ou acima do sensor Nesse caso o sensor permanecerá no estado de Alto até que o nível de água do reservatório fique abaixo do sensor situação em que ele passará ao estado de Baixo Motor entidade capaz de puxar a água da cisterna e jogála na caixa dágua mediante acionamento externo Sistema Autônomo sistema que leva em consideração o estado dos três sensores de nível e emite comandos ao motor para ligalo ou desligalo em momentos apropriados Nesse interim o sistema autônomo deve ligar o motor quando houver água suficiente na cisterna aspecto que pode ser verificado pelo estado do sensor S3 e quando houver pouca água na caixa dágua aspecto que pode ser verificado pelo estado do sensor S2 De modo similar após ligar o motor o sistema autônomo deverá desligar o motor somente quando houver pouca água na cisterna aspecto que poderá ser verificado pelo estado do sensor S3 ou quando a caixa dágua estiver cheia aspecto que pode ser verificado pelo estado do sensor S1 Diante do exposto desenvolva um modelo em redes de Petri que seja livre de deadlocks livre de condições de corrida e que retrate a dinâmica do sistema de abastecimento de água descrito NOTA em seu modelo não se esqueça de levar em conta o possível consumo de água na residência e a possível chegada de água na cisterna via abastecimento externo Tais eventos exigem que seja possível alterar o estado dos sensores de nível a qualquer momento durante a simulação da rede de Petri PROBLEMA 04 O seguinte sistema de controle de entrada de veículos ilustrado na Figura 3 foi adquirido por um condomínio para controlar a entrada de carros no prédio Nesse sistema cada veículo precisa se autenticar segundo um processo de duas etapas Na primeira etapa existe uma cancela de estacionamento vinculada a um leitor de tag de identificação Quando o veículo se aproxima dessa cancela o leitor lê a tag do mesmo a qual deverá estar posicionada adequadamente na parte superior do parabrisa do carro e caso corresponda a uma tag válida ou seja pertencente a algum morador do condomínio a cancela abre e permanece aberta até que o veículo passe pelo sensor de passagem S1 ou pelo sensor de passagem S2 Caso o veículo passe pelo sensor de passagem S2 o veículo estará saindo do circuito de entrada de veículos pela saída alternativa 1 Do contrário caso o veículo passe pelo sensor de passagem S1 ele entrará na segunda etapa do sistema na qual existe um portão vinculado a um leitor de digitais Ao chegar nesse portão o motorista do veículo deverá colocar sua digital no leitor que então verificará se a mesma pertence a um morador do condomínio ou não Caso pertença o portão abrirá e só fechará quando o veículo passar pelo sensor de passagem S3 ou pelo sensor de passagem S4 Do contrário o portão não deve abrir Diante do exposto desenvolva um modelo em redes de Petri que seja livre de deadlocks livre de condições de corrida e que retrate a dinâmica do sistema de controle de entrada de veículos descrito NOTA as duas etapas são interligadas Desse modo se existir um veículo no portão de entrada segunda etapa a cancela não poderá abrir até que o veículo entre no prédio fato notificado pelo sensor de passagem S3 ou saia do circuito pela saída alternativa 2 fato notificado pelo sensor de passagem S4 Figura 3 Sistema de controle de entrada de veículos do Problema 04 PROBLEMA 05 Considere o servidor de envio de mensagens ilustrado na Figura 4 Figura 4 Sistema de filas do Problema 05 e do Problema 06 Conforme ilustrado nesse servidor existe uma fila de mensagens de entrada denominada FE que pode armazenar até cinco mensagens vindas da Internet por virem da Internet essas mensagens podem chegar a qualquer momento e 4 filas de saída denominadas FS1 FS2 FS3 e FS4 cada qual com capacidade para armazenar 3 mensagens Vinculado à fila FE existe um processo PE vinculado à fila FS1 existe o processo PS1 vinculado a fila FS2 existe o processo PS2 vinculado a fila FS3 existe o processo PS3 e vinculado a fila FS4 existe o processo PS4 Nesse ponto a interação entre esses processos e suas filas se dá nas duas etapas paralelas conforme descrito a seguir 1ª Etapa PE executa um laço infinito e inicialmente verifica se existe alguma mensagem na fila FE Se não existirem mensagens nessa fila PE dorme por cinco segundos e repete o laço Caso existam mensagens P1 analisa o destinatário de cada mensagem presente na fila FE uma por uma da seguinte forma caso o destinatário seja D1 a mensagem é retirada de FE e é depositada na fila FS1 caso o destinatário seja D2 a mensagem é retirada de FE e é depositada na fila FS2 caso o destinatário seja D3 a mensagem é retirada de FE e é depositada na fila FS3 caso o destinatário não seja D1 nem D2 nem D3 a mensagem é retirada de FE e é depositada na fila FS4 Feita a análise dos destinatários de todas as mensagens existentes em FE PE repete o laço Nesse processo é interessante ressaltar que caso PE queira depositar uma mensagem em uma fila que esteja cheia lembrando que tanto FS1 como FS2 como FS3 como FS4 possuem cada qual espaço para armazenar apenas três mensagens ele deverá bloquear até que aquela fila tenha pelo menos uma vaga disponível para receber a nova mensagem 2ª Etapa PS1 PS2 PS3 e PS4 executam em paralelo e perfazem um laço infinito Em seu laço infinito PS1 envia todas as mensagens existentes na fila FS1 uma de cada vez e reinicia o laço Nisso caso não existam mensagens em FS1 PS1 será bloqueado até que alguma mensagem seja depositada nessa fila De modo similar o comportamento de PS1 é o mesmo para PS2 e sua fila FS2 para PS3 e sua fila FS3 e para PS4 e sua fila FS4 Diante do exposto desenvolva um modelo em redes de Petri que seja livre de deadlocks livre de condições de corrida e que retrate a dinâmica do esquema de filas de mensagens descrito PROBLEMA 06 Repita o problema anterior com APENAS a seguinte alteração PE ao tentar depositar uma mensagem em uma fila cheia ao invés de bloquear ele descartará a mensagem e reiniciará seu laço infinito PROBLEMA 07 Considere o sistema de filas ilustrado na Figura 5 Nesse sistema existem 4 filas denominadas F1 F2 F3 e F4 cada qual com 3 vagas para serem depositados itens Além disso existem três processos denominados P1 P2 e P3 que se relacionam com essas filas por meio do seguinte comportamento composto por três etapas que ocorrem em paralelo 1ª Etapa a entrada de itens no sistema pode ocorrer a qualquer instante de tempo sendo que ao entrar no sistema um item pode ser depositado ou na fila F1 ou na fila F2 desde que haja vaga em alguma delas O processo P1 executa em laço infinito no qual ele retira um item tanto de F1 como de F2 em seguida produz um novo item e o deposita na fila F3 para então repetir o laço Nesse contexto vale ressaltar que caso não haja itens nas filas F1 ou F2 ou caso não haja vagas na fila F3 o processo P1 deverá ser bloqueado até que as condiçãoões que o levou ao bloqueio ausência de itens em F1 ou em F2 ou ausência de vagas em F3 sejam desfeitas 2ª Etapa O processo P2 executa em laço infinito no qual ele retira um item de F3 produz dois novos itens deposita um desses novos itens na fila F1 deposita o outro novo item na fila F4 e então repete o laço Nesse contexto vale ressaltar que caso não haja itens na fila F3 ou caso não haja vagas na fila F1 ou na fila F4 o processo P2 deverá ser bloqueado até que as condiçãoões que o levou ao bloqueio ausência de itens em F3 ou ausência de vagas em F1 ou em F3 sejam desfeitas 3ª Etapa O processo P3 executa em laço infinito no qual ele retira um item de F4 em seguida produz um novo item e o retira do sistema Nesse contexto vale ressaltar que caso não haja itens na fila F4 o processo P3 deverá ser bloqueado até algum item seja depositado em F4 Diante do exposto desenvolva um modelo em redes de Petri que seja livre de deadlocks livre de condições de corrida e que retrate a dinâmica do esquema de filas descrito Figura 5 Sistema de filas do Problema 07 e do Problema 08