Automacao basica

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Instrumentação

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  • 1. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 1 CPM Programa de Certificao do Pessoal de Manuteno Instrumentao Automao Bsica

2. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento 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 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 3. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 3 ndice 1 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 4. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 4 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 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) 0;A,1Ase 1;A,0Ase == == b) 00.0 111 = =+ c) 11.1 000 = =+ d) 00.11.0 11001 == =+=+ e) A1.A A0A = =+ f) 00.A 11A = =+ g) AA.A AAA = =+ h) 0A.A 1AA = =+ 5. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 5 i) AA = j) A.BB.A ABBA = +=+ k) C).B.A()C.B.(A C)BA()CB(A = ++=++ l) A)BA.(A AB.AA =+ =+ m) C.AAB)CB.(A )CA).(BA(C.BA +=+ ++=+ n) B.A)BA.(A BAB.AA =+ +=+ o) BAB.A B.ABA += =+ 1.1.2 - Circuitos Sequenciais 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). 6. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 6 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 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 XB.A = . 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 XBA =+ . Os possveis estados de A, B e X so mostrados na tabela 1.4. 7. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 7 Figura 1.4 Tabela 1.4 Apresenta-se no quadro abaixo um resumo de bloco lgicos bsicos e algumas combinaes comuns: 8. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 8 9. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 9 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 : )BA).(BA(AL +++= BA A.BA A.BB.AA B.BA.BB.AA.AA)BA).(BA(AL += += ++= ++++=+++= A figura 06 representa o circuito simplificado. 10. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 10 Figura 1.6 Exemplo 02: Simplificar o circuito da figura 7. Figura 1.7 Soluo : A equao deste circuito : YX.CL += Onde : B.AYeBAX =+= 11. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 11 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 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. 12. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 12 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 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 : BAL += A figura 1.10 representa o circuito simplificado. 13. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 13 Exemplo 2: Simplificar o circuito da figura 1.12 Figura 1.12 Figura 1.13 Soluo : A equao deste circuito : C.B.AA.CC.BB.A)B.AA.(CC.BB.AL +++=+++= 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 : CBAL ++= A figura 1.13 representa o circuito simplificado. 14. ___________________________________________________________________________ SENAI Departamento Regional do Esprito Santo 14 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, sendo que as variveis de entrada no estado 0 so barradas. A equao assim obtida a soluo do circuito. Exemplo : Montar o circuito que contm 3 chaves A,B e C e uma lmpada na seguinte condio: quando pelo menos duas chaves estiverem ligadas, a lmpada estar acesa. Figura 1.15 Figura 1.16 Soluo: As sadas x,y,z e { da tabela verdade, figura 1.15, atendem s condies do problema. Ento : C.B.AC.B.AC.B.AC.B.AL +++= No mapa de KARNAUGH, figura 16, marcamos : Regio Vx, parcela C.B.A Regio Vy, p