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CPM Programa de Certificao do Pessoal de Manuteno

InstrumentaoAutomao Bsica

___________________________________________________________________________SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 1

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) Rosalvo Marcos Trazzi Fernando Tadeu Rios Dias Flavio Morais de Souza (CST) (SENAI) (SENAI)

Superviso

Elaborao Aprovao

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

SENAI Servio Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional do Esprito Santo CTIIAF Centro Tcnico de Instrumentao Industrial Arivaldo Fontes Av. Marechal Mascarenhas de Moraes, 2235 Bento Ferreira Vitria ES CEP 29052-121 Telefone: (27) 334-5200 Telefax: (27) 334-5211

CST Companhia Siderrgica de Tubaro Departamento de Recursos Humanos Av. Brigadeiro Eduardo Gomes, s/n, Jardim Limoeiro Serra ES CEP 29160-972 Telefone: (027) 348-1286 Telefax: (027) 348-1077

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ndice1 NOES DE CIRCUITOS LGICOS 1.1 Tpicos da lgebra de Boole 1.2 Simplificao de circuitos lgicos 1.3 Montagem de circuitos com condies estabelecidas 2 PRNCIPIO DE CONTROLE SEQUENCIAL E CIRCUITOS BSICOS 2.1 Controle sequncial 2.2 Circuito sequncial 2.3 Circuitos bsicos 3 DIAGRAMAS DE COMANDO 3.1 Introduo 3.2 Intertravamento de contatores 3.3 Sistemas de partida de motores 3.4 Comando de um contator por botes ou chaves 3.5 Reverso de rotao de motor trifsico com contator 3.6 Reverso de rotao de motor trifsico com contator e chaves fim de curso 3.7 Partida com comutao automtica estrela-tringulo de um motor 3.8 Partida automtica de motor trifsico com autotransformador 3.9 Partida com motor de rotor bobinado com comutao de resistncia 3.10 Partida consecutiva de motores com rels temporizados 3.11 Partida automtica e frenagem eletromagntica de motor trifsico 4 O CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL 4.1 Surgimento do controlador programvel 4.2 Introduo da tecnologia de controladores lgico programveis PLCs 4.3 Arquitetura do controlador programvel 4.4 Programao do controlador programvel 5 ARQUITETURA DIGITAIS E INTERFACE HOMEM-MQUINA 5.1 Introduo 5.2 Sistema de aquisio de dados DAS 5.3 Sistema supervisrio de controle SPC 5.4 Sistema de controle digital direto DDC 5.5 Sistema de controle com controladores programveis 5.6 Sistema de controle digital distribudo SDCD 93 93 99 100 102 105 62 65 70 82 34 41 43 50 52 54 55 57 58 60 62 16 19 24 4 9 14

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1 - NOES DE CIRCUITOS LGICOS1.1 - 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 em problemas de lgica dedutiva. At 1938, isto se restringia ao estudo de matemtica, quando ento um cientista do Bell Laboratories, Claude Shammon, comeou a utilizar tais leis no equacionamento e anlise de redes com multicontatos. Paralelamente ao desenvolvimento dos computadores, a lgebra de Boole foi ampliada, sendo hoje ferramenta fundamental no estudo de 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 variveis booleanas, representadas por letras, s podero assumir estes dois estados: 0 ou 1 , que aqui no significam quantidades. O estado lgico 0 representa um contato aberto, uma bobina desenergizada, uma transistor que no est em conduo, etc.; ao passo que o estado lgico 1 representa um contato fechado, 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) se A = 0, se A = 1, 0+0 = 0 1.1 = 1 A+0=A A.1 = A A+A =A A.A = A A = 1; A = 0; b) 1+1 = 1 0.0 = 0 1+ 0 = 0 +1 = 1 0.1 = 1.0 = 0 A +1 = 1 A.0 = 0 A + A =1 A.A = 0

c)

d)

e)

f)

g)

h)

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i)

A=A

j)

A+B = B+A A.B = B.A A + A.B = A A.(A + B) = A A + A.B = A + B A.( A + B) = A.B

k)

A + (B + C) = (A + B) + C A.(B.C) = (A.B).C A + B.C = (A + B).(A + C) A.(B + C) = AB + A.C

l)

m)

n)

o)

A + B = A.B A.B = A + B - Circuitos Sequenciais

1.1.2

a) Circuito Liga Na figura 1.1, temos a chave A e a lmpada X. Quando a chave A est aberta ( estado 0 ), a lmpada X est apagada ( estado 0). Quando a chave A est fechada ( estado 1 ), a lmpada X est acesa ( estado 1). A equao deste circuito A=X. Os possveis estados de A e X so mostrados na tabela verdade 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), a lmpada X est acesa ( estado 1). Quando a chave A est fechada ( estado 1), a lmpada X est apagada ( estado 0). ___________________________________________________________________________SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 5

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

Figura 1.2a Figura 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 as chaves, A e B, esto ligadas ( estado 1) , a lmpada X est acesa ( estado 1). A equao deste circuito A.B = X . Os possveis estados de A, B e X so mostrados na tabela 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, A ou B, ou ambas, esto fechadas ( estado 1), a lmpada X est acesa (estado 1). A equao deste circuito A + B = X . Os possveis estados de A, B e X so mostrados na tabela 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 combinaes comuns:

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1.2 - SIMPLIFICAO DE CIRCUITO LGICOS 1.2.1 Simplificao Utilizando a lgebra de Boole Aplicando os postulados e teoremas da lgebra de Boole, podemos simplificar expresses, o que implica em simplificao de circuitos. Exemplo 01 : Simplificar o circuito da figura 1.5.

Figura 1.5 Soluo : A equao deste circuito : L = A + (A + B).( A + B) L = A + (A + B).( A + B) = A + A.A + A.B + B.A + B.B = A + A.B + B.A = A + B.A =A+B 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 : L = C.X + Y Onde : X = A + B e Y = A.B

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L = C.X + Y = C.(A + B) + A.B = A.B.C + A + B = A + B.C + B = A+B+C 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 circuito lgico qualquer no podemos afirmar, que a equao resultante est na sua forma minimizada. Existem mtodos de mapeamento de circuitos lgicos, que possibilitam a minimizao de expresses 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 Soluo: A equao deste circuito : L = A.B + A.B + A.B

Figura 1.10

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

Figura 1.11 Tomamos o menor nmero de pares de parcelas vizinhas. A mesma regio pode pertencer a pares diferentes. As regies 1 ( parcela A ) e 2 ( parcela B) correspondem simplificao do circuito que : L=A+B A figura 1.10 representa o circuito simplificado.

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Exemplo 2: Simplificar o circuito da figura 1.12

Figura 1.12

Figura 1.13

Soluo : A equao deste circuito : L = A.B + B.C + C.(A + A.B) = A.B + B.C + C.A + A.B.C No mapa de KARNAUGH, figura 1.14, marcamos :

Figura 1.14 Tomamos o menor nmero de quadras vizinhas. As regies 1 (parcela A), 2 (parcela B) e 3(parcela C) correspondem simplificao do circuito que :L = A+B+C

A figura 1.13 representa o circuito simplificado. ___________________________________________________________________________SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 13

1.3 MONTAGEM DE CIRCUITOS COM CONDIES ESTABELECIDAS 1.3.1 Mtodo da Soma de Produtos Devemos inicialmente preencher a tabela verdade nas condies do problema. Somam-se os produtos das entradas onde se tem a sada no estado 1, send