Automação Industrial I I

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1 Escola Superior de Tecnologia de Abrantes Instituto Politécnico de Tomar Departamento de Engenharia e Gestão Industrial DEGI A S A A Automação Industrial I I Ano Lectivo TonidosSantosAlves

2 Índice Automação Industrial Definição O Porquê da Automação....4 Objectivos Tipos de Automação Componentes da automação....6 Tecnologias dos Automatismos Aplicações da automação Sensores e actuadores Apresentação Sensor 9 Classificação Classificação quanto ao funcionamento Tipos de Sensores Posição e velocidade (aceleração) Tipos de Sensores de Posição e Velocidade... Influência da Resistividade... Variação da resistência com a temperatura Sensores de Contacto Sensores Lineares Resistivos e Indutivos Sensor Potenciométrico Sensor LVDT Detectores de proximidade... Sensor Indutivo... Sensor Capacitivo Sensor Extensométrico Sensores Ópticos Células fotoeléctricas Sensores Lineares ópticos Sensores Rotativos ópticos... Encoders Incrementais... Encoders absolutos Sensor de velocidade por efeito de Hall Sensor Magnético Termopar Sensor de luminosidade LDR Sensor UltraSonicos Actuadores... Actuadores Pneumáticos... Actuadores Hidráulicos... Actuadores Eléctricos

3 Relés 33 Contactor Translação e Acessórios Exercício Práticos Sensores Laboratório de avaliação n.º1 Controlo de iluminação Circuito Sequenciador de Relés... Válvulas de comando eléctrico (electroválvulas) Introdução ao circuito sequenciador de relés Circuito eléctrico Sequenciador relés Esquema de cablagem Tabela de cablagens Exercício: Circuitos Sequenciadores Laboratório de avaliação n.º2 Controlo de sistemas pneumáticos com relés Autómatos Programáveis... Vantagens do autómato programável Desvantagens do autómato programável Estrutura do autómato Sistemas Automático Diálogo Homem Máquina Comunicação do autómato programado com os programadores Comunicação do autómato programado com os programadores Programação de Autómatos Programáveis... Linguagens de programação Autómatos CPM... Endereços dos terminais de entradas e saídas... Instruções básicas... Símbolo das instruções básicas... Blocos funcionais (CSF)... Temporizadores (TIM)... Contadores (CNT)... Comparação Exercícios Iniciação Programação Exemplo: Arranque directo Motor assíncrono trifásico de rotor em curtocircuito Exercícios Programação Autómatos Exercícios Programação Autómatos Cancelas do caminhodeferro Banho de pintura Ciclos pneumáticos Sistema manual/automático Laboratório de avaliação n.º 3 Controlo de Sistemas Pneumáticos com Autómatos Programáveis Controlo Automático... Introdução aos Sistemas de Controlo Tipos de Sistemas

4 Variáveis de um Processo de Controlo Diagramas de Blocos Controladores Estabilidade... Exercícios Sistemas Controlo Laboratório de avaliação n.º 4 Controlo Automático de um parque de estacionamento, por programação de autómatos Bibliografia

5 Automação Industrial Definição A automação é a tecnologia relacionada com a aplicação de sistemas mecânicos, eléctricos e electrónicos, apoiados em meios computacionais, na operação e controlo dos sistemas de produção. O Porquê da Automação O conceito de automação impõese, cada vez mais, nas empresas preocupadas em melhorar a sua produtividade, reduzindo ao mesmo tempo os custos. Convém notar que, quanto mais um processo se encontrar automatizado, maiores serão os benefícios da automação na regularidade da qualidade de um produto, na economia de energia, passando pela flexibilidade e segurança de funcionamento e, consequentemente, pela melhoria da produtividade. Esta nova característica só pode ser obtida recorrendo a novos processos de trabalho que deixem às pessoas envolvidas, margem de manobra e de decisão indispensáveis a um melhor aproveitamento dos seus graus de qualificação. Objectivos Diminuição dos custos; Maior produtividade; Maior flexibilidade; Maior segurança; Melhor qualidade; Maior capacidade tecnológica. 4

6 Tipos de Automação Fixa Altos investimentos; Altas taxas de produção; Configuração rígida (alteração difícil); Operações simples; Equipamento específico (máquinas de colocar tampas da cerveja). Programada Altos investimentos; Taxas médias de produção; Configuração semiflexível (possibilidade de reprogramação); Equipamento genérico (máquina de controlo numérico). Flexível Investimento muito elevado; Produção continua; Configuração flexível (alteração por software); Equipamento geral. 5

7 Componentes da automação A maioria dos sistemas modernos de automação, como os utilizados nas indústrias automobilística, petroquímica e nos supermercados, é extremamente complexa e requer muitos ciclos de repetitivos. Cada sistema de automação compõese de cinco elementos: Accionamento provê o sistema de energia para atingir determinado objectivo. É o caso dos motores eléctricos, pistões hidráulicos etc.; Sensoriamento mede o desempenho do sistema de automação ou de uma propriedade particular de algum dos seus componentes. Exemplos: termopares para medição de temperatura e encoders para medição de velocidade; Controlo utiliza a informação dos sensores para regular o accionamento. Por exemplo, para manter o nível de água num reservatório, usamos um controlador de fluxo que abre ou fecha uma válvula, de acordo com o consumo. Mesmo um robô requer um controlador, para accionar o motor eléctrico que o movimenta; Comparador ou elemento de decisão compara os valores medidos com valores preestabelecidos e toma a decisão de quando actuar no sistema. Como exemplos, podemos citar os termóstatos e os programas de computadores; Programas contêm informações de processo e permitem controlar as interacções entre os diversos componentes. Nota: Programas também chamados softwares, são conjuntos de instruções lógicas, sequencialmente organizadas. Indicam ao controlador ou ao computador o que fazer. Fluxo de um possivel sistema de controlo Elemento Controle Elemento Accionamento Elemento Comparador Saída Elemento Sensoreamento 6

8 Tecnologias dos Automatismos Os automatismos, de acordo com a sua tecnologia, podemse classificar em dois grandes grupos: Tecnologias cabladas; Tecnologias programadas. 7

9 Aplicações da automação Produtos de consumo Electrónicos, como videocassetes, televisores e microcomputadores. Indústrias mecânicas Robôs controlados por computador; CNC. Caixas automáticas. Bancos Comunicações Automatização dos correios. Transportes Controle de tráfego de veículos. Diagnóstico e exames. Medicina 8

10 Sensores e actuadores Apresentação Num processo automático podese utilizar dois tipos de variáveis analógicas ou digitais, para que, após o processamento das informações contidas nessas variáveis, o controlador tome decisões como: ligar/desligar um motor, acender uma lâmpada, ligar/desligar um sistema de aquecimento, entre outras. O elemento que "sente" o que ocorre no processo, fornecendo informações sobre o estado das variáveis monitoradas é chamado de sensor. O elemento que executa a tarefa designada pelo controlador é chamado de actuador. Sensor Definição: Dispositivo de entrada que converte um sinal de qualquer espécie em outro sinal que possa ser transmitido ao elemento indicador, para que este mostre o valor da grandeza medida. Ou seja, O sensor é um elemento que "sente" uma grandeza física e a traduz para que ela possa ser vista ou utilizada por um sistema eléctrico ou electrónico. Por exemplo, um termómetro de mercúrio é um dispositivo que utiliza como elemento sensor o metal mercúrio. A grandeza física a ser medida, neste caso, é a temperatura e a grandeza física do elemento sensor, que varia proporcionalmente com a temperatura é o volume, que fará com que o mercúrio se dilate com o aumento da temperatura. Conhecendose a proporção dessas variações, podemos medir e identificar o valor da temperatura. Todo elemento sensor é também denominado de transdutor, pois converte a grandeza de entrada em sinal eléctrico, que pode ser medido (indicar a grandeza medida através de um medidor, ou utilizado por um circuito que vai efectuar o controlo do processo). 9

11 Classificação A primeira classificação que podemos fazer é quanto ao tipo de variável controlada. Assim temos: Sensores contínuos efectuam medições contínuas de variáveis, fornecendo valores contínuos (figura 1); Sensores discretos podem apresentar somente dois estados: actuados ou não (figura 2). Figura 1 sensor contínuo 10

12 Figura 2 sensor discreto Classificação quanto ao funcionamento Auto alimentados: Estes produzem um sinal eléctrico de saída sem a necessidade de alimentação externa. Um termopar é um exemplo deste tipo de sensor. Com alimentação externa: Estes requerem entrada de energia para poderse obter um sinal de saída. Um exemplo é o termo resistência, a qual requer uma entrada de energia. Tipos de Sensores Em processos industriais para monitorizar um dado sistema, temos de levar em conta três tipos de variáveis como: Posição; Velocidade (aceleração); Força. 11

13 Posição e velocidade (aceleração) Estes sensores são dedicados à medição de velocidade, aceleração e/ou posicionamento nos movimentos de máquinas e equipamentos. Podendo ser lineares ou rotativos. Os lineares, também conhecidos como réguas digitais, são instalados directamente no local onde se realiza o movimento e fornecem medidas de posicionamento directo e instantâneo do mesmo. Os rotativos são acoplados directamente ao eixo de motores para medir a posição do eixo. Tipos de Sensores de Posição e Velocidade Influência da Resistividade Resistividade de um material é a resistência eléctrica de um fio desse material com um metro de comprimento e um metro quadrado de secção. =1 m Legenda: comprimento (m) S S = 1m2 R. = s S secção (m2) resistividade do material R resistência O valor da resistividade difere de material para material, pois depende da maior ou menor facilidade com que se deixam circular os electrões livres. Nota: Quanto mais comprido é o condutor maior é a sua resistência; Quanto mais elevada é a secção do condutor menor é a sua resistência; A resistência depende também da estrutura atómica do material (o que influencia o número de choques dos electrões) e do número de electrões livres que este fornece. 12

14 Variação da resistência com a temperatura A resistividade e portanto a resistência de qualquer condutor metálico não é constante mas aumenta à medida que a sua temperatura se eleva. A expressão desta variação é dada Por: Legenda: R1 resistência inicial R2 resistência final coeficiente de temperatura ( t2 R=R[1+ (t t)] t1) variação da temperatura Coeficiente de temperatura ( ) de um material é a variação sofrida pela resistência de 1Ω desse material quando a sua temperatura aumenta de 1ºC. 13

15 Sensores de Contacto Simples botões que são accionados quando o robô bate em algum obstáculo. Uma prática comum usada em vários robôs móveis é a instalação de párachoques ligados a vários microbotões que detectam uma possível colisão. Destinamse, como o nome indica, a assinalar quando determinada parte em movimento atingiu certa posição. NA ou NO NF ou NC 14

16 Sensores Lineares Resistivos e Indutivos Os sensores resistivos e os indutivos são mais baratos e mais simples. Consistem na colocação de indutores ou resistências ( figura 3 ), conforme o caso, ao longo dos eixos de movimentação, sobre os quais são aplicadas tensões fixas. O colector móvel mede as tensões em pontos intermediários. Devido à presença de contactos eléctricos móveis, a vida útil destes sensores é muito curta (não superior a 1 milhão de operações) e precisão nas medidas é pequena, sendo ainda sujeita a erros causados por ruídos induzidos, como, por exemplo, ruídos de rede de alimentação e ruído branco (ruído ambiente, que cobre todo o espectro de frequências). Figura 3 Sensores Lineares: (A) Resistivos, (B) Indutivos 15

17 Sensor Potenciométrico O sensor potenciométrico é simples sensor que opera como um divisor de tensão, onde existe contacto físico entre as partes fixa e móvel. Sendo o seu tempo de vida útil é limitado, aplicandose a situações normalmente estáticas. Vs R1 VD R2 V= D R2 R 1 V +R S 2 16

18 Sensor LVDT O LVDT é um dispositivo electromecânico que produz um sinal eléctrico de saída proporcional ao deslocamento da sua parte móvel núcleo magnético. É composto por três enrolamentos cilíndricos, um primário (excitado normalmente por uma corrente a.c., normalmente na região dos 1 até 10kHz a 0.5 até 10V r.m.s.) e dois secundários espaçados de forma simétrica relativamente ao primário e ligados entre si em série e em oposição. O núcleo magnético cilíndrico no interior dos enrolamentos encaminha o fluxo magnético através destes. Quando o núcleo se encontra na posição central (posição zero) relativamente aos enrolamentos secundários, as amplitudes das tensões induzidas em cada um dos enrolamentos secundários são iguais, sendo contudo as respectivas polaridades de sinais opostos, resultando assim num sinal de saída nulo. O output de um LVDT é uma forma de onda de corrente a.c. e por isso, não tem polaridade. A magnitude do output aumenta independentemente da direcção do movimento, a partir da posição zero estabelecida de início. Aplicações: Sistemas de suspensões de automóveis Sistemas de medidas de peso Manipuladores robóticos 17

19 Detectores de proximidade Destinamse a detectar a presença ou a ausência de peças. o Sensor Indutivo; o Sensor capacitivo. Sensor indutivo Baseiamse na variação da indutância; Exigem peças de metais ferrosos, normalmente de aço. Sensor capacitivo Baseiamse na variação da capacitância; Permite detecção de materiais ferros e não ferrosos plástico, etc.) (vidro, água, madeira, 18

20 Sensor Indutivo Os sensores ou transdutores indutivos associam a variação de uma grandeza não eléctrica a uma alteração da indutância ou coeficiente de autoindução de uma bobina. Apesar de a indutância de uma bobina ser uma função da permeabilidade magnética do núcleo e da forma e dimensões físicas respectivas, é a primeira destas variáveis que geralmente se utiliza para detectar as variações nas grandezas a medir. A variação da indutância é uma consequência da variação do fluxo magnético total gerado pela corrente eléctrica na bobina, seja devido à variação da posição do núcleo no interior, seja devido à variação da distância entre aquela e um objecto externo constituído por uma material de elevada permeabilidade magnética. Num indutor, a indutância depende do número de espiras, da largura do enrolamento, ou área da espira, do comprimento do enrolamento e da permeabilidade do núcleo: Legenda: m L=N 2 A L indutância m permeabilidade do núcleo N número de espiras A largura do enrolamento L comprimento do enrolamento 19

21 Sensor Capacitivo Funcionam analogamente como os sensores indutivos, porém para alterar as condições físicas da região sensível, qualquer material pode ser usado, tais como, vidro, madeira, grãos, pós, até mesmo líquidos, pois ao invés de variarmos um campo magnético, o objecto alterará a capacitância de um condensador. =K 0 + A C=K d 0 em que, K constante dieléctrica 0 permitividade = 8,85pF/m S área comum das placas d separação das placas A capacitância depende da área das placas S, da constante dieléctrica do meio, K, e da distância entre as placas,d. Curva Capacitância Analisando o gráfico capacitância, podemos observar a quase total linearidade da variação da capacitância devido a variação da humidade. Existirá uma pequena diferença de valores se tomarmos o sentido inverso da curva devido a efeitos de histerese (cerca de 2%). 20

22 Sensor Extensométrico Estes tipos de sensores são utilizados para medir deformações de corpos sólidos, baseandose no princípio em que a resistência de um condutor é proporcional ao seu comprimento. A tensão aplicada tende alongar os filamentos, aumentando assim, o seu comprimento e diminuindo a sua secção. U assim, R. =, a resistência do Relembramos então a lei ohm, R = S I filamento deverá aumentar. R Legenda: R =K ;G= G factor de alongamento K constante do extensómetro Variação do comprimento do extensómetro comprimento inicial do extensómetro R variação da resistência R resistência inicial

23 21

24 Sensores Ópticos Empregam fotodíodos ou fototransistor e uma fonte luminosa, lâmpada, LED ou laser. Há dois tipos básicos: Sensor de reflexão; Interrupção de luz. No sensor de reflexão um feixe luminoso atinge um disco com um furo ou marca de cor contrastante, que gira. O sensor recebe o feixe reflectido, mas na passagem do furo a reflexão é interrompida (ou no caso de marca de cor clara a reflexão é maior), onde é gerado um pulso pelo sensor. O sensor de interrupção de luz usa também um disco com furo, onde a fonte de luz e o sensor ficam em lados opostos. Na passagem pelo furo, o feixe atinge o sensor, gerando um pulso. A frequência destes pulsos é igual à velocidade em rps nos dois tipos. As vantagens destes sensores são o menor tamanho e custo, a maior durabilidade e a leitura à distância. Aplicando se a sistemas de controlo e em tacómetros portáteis. Células fotoeléctricas Baseiamse em fotodíodos que permite a passagem de corrente eléctrica quando sob um feixe de fotões (raio de luz); Destinamse a detectar a passagem de partes em movimento; São constituídas por um elemento emissor e um receptor; Existem três tipos de montagem: o Sistema barragem; o Sistema reflex; o Sistema de proximidade. 22

25 * Sistema barragem O emissor e o receptor estão separados; Utilizados para distâncias longas, detecção de objectos opacos e reflectores. Feixe Luminoso E R * Sistema reflex O emissor e o receptor estão dentro do mesmo invólucro e existe um espelho que reflecte os raios luminosos; Utilizados para objectos não reflectores. Feixe Luminoso E R Espelho * Sistema de proximidade O emissor e o receptor estão dentro do mesmo invólucro, mas não existe espelho, sendo a reflexão produzida pela passagem do objecto; Está indicado para objectos transparentes ou translúcidos, para a detecção etiquetas e marcas. Feixe Luminoso E R Objecto 23

26 Sensores Lineares ópticos São muito mais precisos e apresentam uma vida útil praticamente infinita se alguns cuidados elementares forem tomados em relação à sua utilização. O princípio de funcionamento consiste na colocação de emissores e receptores de luz na parte móvel de uma régua graduada, fixa à base do movimento ou viceversa, que permite a passagem ou a reflexão apenas de feixes selectivos de luz emitidos. Estes serão detectados pelos receptores e indicarão a posição da parte móvel em relação à fixa. Sensores Linear óptico ou régua óptica 24

27 Sensores Rotativos ópticos Também conhecidos como encoders, têm o funcionamento aparecido com o caso linear, com o sensor em forma de disco com marcas ou perfurações. Possui características semelhantes ao sensor óptico linear, ou seja, longa vida útil, alta precisão e médio custo. Estes sensores fornecem medidas absolutas ou incrementais, de acordo com as necessidades de cada aplicação. Encoders Incrementais Este tipo de encoder fornece informações sobre o movimento executado e a direcção da rotação do motor. Encoders incrementais geram um certo número de impulsos por rotação. O número de cada impulso é a medida da distância movida (angular ou linear), ou seja: Contando os pulsos e conhecendo o ângulo inicial, obtémse por cálculo a posição; O sentido de rotação é determinado fornecendo um segundo sinal desfasado aproximadamente de 90º, em avanço ou atrasado em função da direcção Um disco codificado é montado no eixo. O disco é dividido em segmentos separados que são alternadamente opacos ou transparentes. 25

28 Encoders absolutos Os encoders absolutos fornecem informações mais rigorosas que os encoders incrementais. Possuem a capacidade de informar a posição física de um elemento, assim que ele é activado, sem a necessidade de fixação da posição inicial. Isto é possível porque o encoder transmite, para o controlador um sinal diferente para cada posição da junta. O disco é dividido em 2n sectores com n bits ( Leds) a serem detectados por n fototransistores alinhados radialmente, permitindo definir 2n ângulos distintos. Neste tipo de sensor é utilizado o código gray e não o binário para codificar os números. 26

29 Exemplo: decimal binário gray Sensor de velocidade por efeito de Hall Os sensores magnéticos de efeito Hall têm seu princípio de funcionamento baseado na colocação de um imã fixo no eixo rotor e sensores de efeito Hall que detectam a passagem do campo magnético pelos mesmos, detectando velocidade e posição do eixo em movimento. Sua vida útil é longa, são robustos e baratos, no entanto, sua instalação é difícil, o que limita sua aplicação, além de possuir sérias restrições quanto à temperatura de operação. 27

30 Sensor Magnético São sensores que efectuam um accionamento electrónico mediante a presença de um campo magnético externo, próximo e dentro da zona sensível do sensor, proveniente na maioria dos casos de um íman permanente. Estes sensores podem ser sensíveis aos dois pólos do íman NORTE ou SUL ou ser sensível a apenas um pólo. Termopar Definese como termopar o conjunto de dois fios de metais ou ligas metálicas diferentes, unidos em uma das extremidades. O ponto de união dos fios é denominado junta de medida ou junta quente. A outra extremidade é chamada junta de referência ou junta fria. Quando submetemos as juntas a diferentes temperaturas, há uma geração de tensão ( Força Electromotriz ou f.e.m.), facilmente é detectável por um voltímetro ligado à junta de referência. Verificase que quanto maior for a diferença de temperatura, maior será a f.e.m. gerada. Os termopares são classificados em três grandes categorias: Básicos São os mais usados na indústria, tem preços mais acessíveis e precisão compatíveis com a maioria dos processos. Nobres São utilizados em processos com temperaturas superiores a C ou quando é requerida alta precisão. Especiais São utilizados em laboratório. 28

31 Sensor de luminosidade LDR O LDR é um pequeno sensor capaz de detectar o grau de luminosidade que incide sobre a sua superfície. Ele tem um comportamento idêntico a uma resistência que varia o seu valor de maneira inversamente proporcional à quantidade de luz que incide sobre a sua superfície sensível. Com a máxima luminosidade quase não haverá resistência eléctrica entre os dois terminais, elevandose a muitos milhões de ohms na escuridão. Este é geralmente aplicado na regulação de luminosidade de lâmpadas. 29

32 Sensor UltraSonicos Os ultrasons são sensores formados por um emissor e um receptor que utilizam a variação da frequência para detectar a distância de um obstáculo. Estes têm aplicação na microrobótica onde são muito eficazes na detecção de obstáculos e para ajudar na tomada de decisões, conforme a distância em relação ao objecto. 30

33 Actuadores Dentro de uma malha de controlo, o elemento de controlo final, tem o objectivo de reposicionar uma variável, de acordo com um sinal gerado por um controlador, é chamado de actuador, pois actua directamente no processo, modificando as suas condições. São dispositivos utilizados para a conversão de sinais eléctricos provenientes dos controladores, em acções requeridas pelos sistemas que estão a ser controlados. Actuadores Pneumáticos Este tipo de actuador é normalmente empregado em sistemas onde se requer altas velocidades nos movimentos, onde é requerido pouco controlo sobre o posicionamento final, em aplicações onde o binário exigido é relativamente baixo. Os actuadores pneumáticos mais conhecidos e utilizados, são distribuídos pelos seguintes processos: 1. Processos de Manufacturados Lineares Cilindros de simples e duplo efeito. Rotativos Motores pneumáticos. O accionamento é bastante simples, comandado é feito por electroválvulas que controlam os fluxos de ar, controlando os movimentos. O controlo neste tipo de actuador restringese ao comando destas válvulas e ao seu accionamento (circuito de relés). 31

34 2. Processos Contínuos Em processos contínuos, a válvula de controlo é um actuador capaz de regular a quantidade de um fluído (líquido, gás ou vapor) que escoa através de uma tubagem, por meio do posicionamento relativo. Nestas válvulas a actuação é feita, na maioria das vezes, por dispositivos pneumáticos, por isto são chamadas também de válvulas de controlo pneumáticas. Actuadores Hidráulicos São utilizados principalmente em sistemas onde são requeridos elevados binários, sobretudo no accionamento de máquinas de grande porte. Assim como no caso dos actuadores pneumáticos, estes podem ser lineares (cilindros simples ou duplo efeito) ou rotativos (motores hidráulicos). O accionamento, assim como no caso dos pneumáticos, é bastante simples, o comando é feito por electroválvulas que controlam os fluxos de óleo, controlando os movimentos. O controlo neste tipo de actuador restringese ao comando destas válvulas e ao seu accionamento (circuito de relés). Actuadores Eléctricos Este tipo de actuador é o mais empregado em aplicações industriais de uma forma geral. As facilidades de instalação, os baixos custos de instalação e o desenvolvimento de circuitos electrónicos para o seu accionamento, fizeram deste tipo de actuador o mais popular, não apenas de uso industrial mas também para uso geral. Aplicações Bombas; Válvulas de controlo (actuador eléctrico); Eixos de máquinas ferramenta; Articulações de Robôs; etc. 32

35 Relés Um relé é caracterizado por uma variável de comando (excitação da bobina) e por uma variável comandada (contactos que podem abrir ou fechar). Numeração nos contactos relés R1 R Contacto Normalmente aberto Contacto Norm. fechado A2 R1 A1 Bobina 33

36 Contactor Translação e Acessórios 1 Câmara de grelhas; 2 Contacto móvel; 3Contacto fixo; 4Espira de frager; 5Bobina; I0 Corrente cortada. Aparelho de corte e comando, accionado em geral por meio de um electroíman, concebido para executar elevado número de manobras. Permite a interrupção ou estabelecimento de correntes e potências elevadas, mediante correntes e potências fracas. Permite também ser comandados à distância por meio de contactos diminutos e sensíveis, tais como botões de pressão, manipuladores e ainda automaticamente, por meio detectores: termóstatos, interruptores de fim curso, bóias, etc. Vantagens contactor: Permite fazer o comando de receptores com um consumo reduzido nas bobinas; Permite efectuar o comando local e à distância de determinados circuitos comando simultâneo a partir de certos locais; Permite efectuar o comando automático e semiautomático de circuitos utilizando os sensores adequados; Permite o comando manual (utilizando botoneiras) e o comando automático (utilizando sensores). Partes do contactor: Contactos auxiliares; Contactos principais; Circuito electromagnético; Suporte ou estrutura do aparelho. 34

37 Contactos auxiliares são aqueles que servem para o comando e sinalização do contactor. A KM1 A Contactos principais servem para realizar o fecho ou abertura do circuito principal (circuito potência), pelo qual é fornecida a corrente ao circuito de utilização. A KM1 Circuito electromagnético A2 Pode ser para corrente alternada ou continua. F Armadura Bobina Núcleo Bobina O circuito magnético é constituído essencialmente por: Núcleo; Armadura; Bobina. 35

38 Exercício Práticos Sensores Sensores resistivos 1 O elemento aquecedor de um irradiador, constituído por um fio de cromoníquel de 0,5mm de diâmetro deverá ter uma resistência de 40Ω. Determine o comprimento que o fio deve ter. Resolução: 2 d = 0,5mm R = 40Ω = 1,1Ω.mm2/m L=? S= 2 r =, 14 0,5 2 = 0, 196 mm 2 = RS = 1 = 7, 13 m 2 O fio de cobre da bobina de um electroíman tem um comprimento de 100m e uma secção de 0,5mm2. Em funcionamento a bobina aquece até 60ºC. Sabendo que a resistividade do cobre a 20ºC é de 0,017Ω.mm2/m e com um coeficiente temperatura de 0,004. Calcule o valor da resistência a 20ºC e a 60ºC. Resolução: 0, L = 100m Resistência a 20ºC R1 = = =,4Ω s 0,5 S = 0,5mm = 0,017Ω.mm2/m = 0,004 t2 = 60ºC Resistência a 60ºC R2 = R 1 1 t t 2 1 3, 4 1 0, , 94 + = + = Ω][ )([ ])( 3 Numa estufa temos uma termorresistência de níquel que tem a 20ºC uma resistência de 50Ω. Em funcionamento normal da estufa a resistência é de 65Ω. Calcule a temperatura atingida nesta em funcionamento normal, sabendo que o coeficiente de temperatura do níquel é de 0,

39 4 Num divisor de tensão (como na figura abaixo) tem R1=10KΩ e Vs = 5V. Supondo que R2 é um transdutor cuja a resistência varia de 4 a 12KΩ com a variação numa certa gama de uma variável dinâmica. Determine a variação de VD. Vs R1 VD R2 Sensor Potenciométrico 5 Um transdutor potenciométrico de deslocamento vai ser usado para medir o movimento da peça na fresa entre 0 e 10cm. A resistência varia linearmente em toda a gama de 0 a 1KΩ. Desenvolva o condicionamento de sinal para dar uma saída linear entre 0 e 10V. Resolução: Podemos utilizar um circuito de Ampop, porque o ganho e portanto a tensão de saída depende linearmente da resistência de realimentação. 37

40 Sensor Capacitivo 6 Pretendese medir o nível de álcool etílico entre 0 e 5m usando um sistema capacitivo como na figura abaixo. O sistema é definido pelas especificações seguintes: Para o álcool etílico: K = 26 (para o ar, K = 1); Separação dos cilindros d = 0,5cm; Área das placas: A = 2..R.L; em que R = 5,75cm = raio médio L = distância ao longo do eixo do cilindro Determine a gama de variações da capacidade quando o nível do álcool varia de 0 a 5m. 38

41 Laboratório de avaliação n.º1 Controlo de iluminação Através do sensor de luminosidade (LDR), pretende ligar uma lâmpada aquando de noite e desligala aquando de dia. Para isso deve apresentar um circuito eléctrico, que resolva a solução. Aconselhase os alunos a utilizarem o circuito de relés para a parte de potência. Para o laboratório deve apresentar o circuito completo, implementalo numa breaboard existente no laboratório e chegar à solução pretendida. 39

42 Circuito Sequenciador de Relés Válvulas de comando eléctrico (electroválvulas) São válvulas que recebem um sinal de comando eléctrico (bobina ca ou dc), para permitir a comutação desta, de forma haver fluxo de ar para alimentação determinados elementos de um automatismo. A+ A Solenóide A+ A Introdução ao circuito sequenciador de relés Nome que se dá ao circuito formado por relés. Está dividido em duas partes: inputs; outputs. Numeração dos terminais 1x1.1x n para quadro eléctrico; Numeração dos terminais 2x1.2x n sempre que temos sensores; Numeração dos terminais 3x1.3x n sempre que temos actuadores; Numeração dos terminais 4x1.4x n sempre que temos painel de comando (botões). 40

43 Exemplo: Ciclo (A+ A) Diagrama de funcionamento / Equações / Circuito electropneumático A Equações: A 0 A+ = St.a0 a1 a0 a0 A = a1 A+ A Elementos activos: a1; a0 Elementos passivos: St A+ A St Circuito eléctrico Sequenciador relés Inputs 1 2 2x1 a a1 3 4x x2 1x S t R2 4x2 1x4 2x3 1x x1 R2 R1 R3 A F 3 Eng. Toni Dos Santos Alves A 5 F A F 4 41 a1

44 Outputs 5 4 2x1 14 R1 R x6 3x3 1x5 3x2 3x1 A A+ Esquema de cablagem Sensores Quadro eléctrico W1 a0 2x1 a1 2 1x W3 W2 3x1 Actuadores 2 3 4x Painel de comando 1 2 St A+ A Tabela de cablagens 1x2 W12x2 1x3 W1 2x3 1x4 W3 4x2 1x5 W2 3x2 1x6 W2 3x3 4x1 2x1 42

45 Exercício: Circuitos Sequenciadores Dado o ciclo A+B+(AB), responda às seguintes alíneas: a. Represente o diagrama de funcionamento; b. Obtenha as equações pneumáticas; c. Construa o circuito electropneumático; d. Construa o circuito sequenciador de relés; e. Faça a representação do esquema de cablagem, da alínea d); f. Estabeleça a tabela cablagem, da alínea e). 43

46 Laboratório de avaliação n.º2 Controlo de sistemas pneumáticos com relés Através da representação gráfica de um ciclo, pretendese projectar um circuito de relés para o controlo dos cilindros A B Para o laboratório deve apresentar as seguintes alíneas: O ciclo correspondente; O circuito electropneumático; O circuito sequenciador de relés (inputs e outputs); O esquema de cablagem. 44

47 Autómatos Programáveis Autómato programado é um aparelho electrónico digital que utiliza uma memória programada para armazenar instruções e para implementar funções especificas tais como, operações lógicas, sequenciais, temporizadas e aritméticas para controlo de máquinas e processos. Vantagens do autómato programável Flexibilidade o mesmo autómato pode ser utilizado em aplicações distintas, bastando para tal reprogramálo; Expansibilidade pode ser alterado o número de entradas e saídas (dependendo do tipo autómato); Baixo custo largo desenvolvimento tecnológico, possibilita soluções mais baratas; Simulação o programa de um autómato pode ser testado off line ; Observação pode ser observada o funcionamento do programa passo a passo e a online ; Velocidade executa as instruções rapidamente, permitindo controlar diversas máquinas em simultâneo; Facilidade de programar permite a utilização de várias linguagens de programação, fáceis e simples (STL, LAD, CSF, Grafcet); Fiabilidade os componentes electrónicos são mais fiáveis que outros componentes; Segurança o programa só pode ser alterado por um operador autorizado; Documentos permite a impressão do programa através de uma vulgar impressora, em contraste com outros métodos em que uma alteração obriga a efectuar outro esquema de funcionamento. 45

48 Desvantagens do autómato programável Tecnologia devido a ser utilizada tecnologia recente é mais difícil a obtenção de operadores aptos para programar; Ambiente não pode ser utilizados em condições ambientais adversas (alta temperatura, vibrações e em zonas de trovoadas constantes); Preço depende da aplicação. Existem situações em que a utilização de autómatos programados é desnecessária. Estrutura do autómato Dito de uma forma simplista, os autómatos programáveis, são constituídos por um "cérebro", o CPU (Unidade Central de Processamento), por memória e por blocos de entradas e saídas, quer sejam do tipo digital quer do tipo analógico, que permitem ao sistema receber informações provenientes da instalação (via sensores e/ou instrumentação de medida e/ou redes de comunicação industriais) e também actuar sobre esta. São compactos, modulares, multifunções ou para arquitecturas de automatismos complexas, funções especiais, entradas/saídas à distancia... Os autómatos programáveis, cada vez mais compactos, descentralizam a inteligência, aproximandoa das máquinas. Softwares especializados e terminais industriais asseguram a programação, exploração, controlo e supervisão de um modo totalmente compatível. As redes entre automatismos geram a comunicação. Toda a arquitectura é modular, permitindo que o sistema de automação "cresça", no caso de as variáveis a controlar aumentarem em número ou em complexidade. Todas as funções são implementadas através da programação, o que determina uma grande versatilidade do sistema, podendo este sempre ser optimizado e melhorado no futuro. 46

49 Sistemas Automático Um sistema automático é constituído por duas grandes partes, uma é a parte operativa ( ou parte de potência), outra a parte de comando. Estrutura dos sistemas Automáticos Parte Operativa Parte Comando Actuadores Amplificadores Processamento Sensores D i á l o g o Comunicação Processo Outros Automatismos Diálogo Homem Máquina A automação de um processo industrial resulta, em termos de hardware, da interligação e coordenação de diversas disciplinas. Podemse destacar: Sensores e Instrumentação de Medida Os sensores são os órgãos de visão da automação, transmitindo ao COMANDO as informações relativas ao estado do processo industrial. Podem ser divididos nas seguintes classes: Detectores; microinterruptores, fins de curso, detectores de proximidade (indutivos, capacitivos, ultrasónicos, etc.) células fotoeléctricas, detectores de identificação (leitores código de barras), etc. 47

50 Sensores; de posição (medidores de posição absoluta e/ou incremental), de temperatura (termopares, PT1000, termóstatos bimetálicos, sondas resistivas de platina ou níquel), de pressão (de efeito capacitivo, piezeléctrico ou células de tensão, de caudal (de princípio electromagnético, ultrasónico e mássico), de peso, etc. Actuadores No sistema, os actuadores funcionam como "mãos", executando as ordens de COMANDO, actuando directamente sobre o equipamento envolvido no processo industrial, incluemse neste grupo os seguintes: Relés auxiliares; Contactores e conversores electrónicos; Variadores de velocidade/frequência; Electrovalvulas e válvulas motorizadas; Servomecanismos de posicionamento; Pneumáticos, hidráulicos ou eléctricos. Equipamento de Comando O equipamento de comando funciona como o "cérebro" do sistema de automação, recebendo as informações dos sensores e, em função delas e de acordo com parâmetros prédefinidos, transmite "ordens" aos actuadores. Diálogo Homem/Máquina Este tipo de equipamento, também denominado de Terminal de Diálogo permite a comunicação do(s) operador(es) com a(s) máquina(s) ou processo(s), nomeadamente para escolher programas e alterálos se necessário (e permitido), visualizar as variáveis mais importantes do processo, definir e alterar parâmetros, reagir a alarmes, iniciar e parar o processo, etc. Existe uma vasta gama de produtos no mercado com estas funções, Existem desde as simples consolas (terminais industriais) alfanuméricos, até ás mais evoluídas (gráficas, com touch scren). sendo que umas privilegiam o preço, outras a funcionalidade e interoperacionalidade com outros sistemas, com maior ou menor individualização do equipamento e outras ainda uma maior personalização. 48

51 Comunicação do autómato programado com os programadores Consolas programação manual onde a comunicação é feita por um cabo directo para o autómato ( a consola destina à programação e regulação dos autómatos, permitindo a programação em linguagem lista de instruções); PC s cabo com conversor da ligação RS 232 do computador para a ligação RS 485 do autómato. 49

52 Edição de programas todos os programadores permitem STL, base de todas as outras linguagens; linguagens gráficas, (LAD, CSF e Grafcet) com base em PC s e terminais; linguagens de altonível (C++, Pascal, etc.) também possíveis mas pouco utilizadas. Exemplo de um autómato (entradas, saídas e alimentação) 50

53 Programação de Autómatos Programáveis Linguagens de programação STL Statement List lista de instruções; LAD Ladder Diagram lógica de contactos; Control System FlowChart blocos funcionais; CSF Grafcet gráfico funcional de comando etapa transição. STL lista de instruções Obedece à norma Din 19239; Os nomes das operações lógicas, instruções, variam de fabricante para fabricante de autómatos programados; As operações lógicas são efectuadas em função dos valores lógicos das entradas, saídas, contadores, temporizadores, etc. Sendo atribuído o resultado a outra variável. LAD lógica de contactos Linguagem gráfica; Verifica a passagem de corrente por diversos sensores com o objectivo de fazer actuar uma saída (actuador). Contactos abertos e fechados a > contacto aberto ==> valor lógico = 0 a > contacto fechado ==> valor lógico = 1 a b > Produto lógico ==> a. b 51

54 a > Soma lógica ==> a + b b Diagrama LAD + a b F Função lógica : F = a. b CSF blocos funcionais Simbologia gráfica semelhante aos circuitos electrónicos. a b & c 1 F d Função > F = a. b. c + d 52

55 Grafcet Não é uma linguagem propriamente dita, é sim, uma representação gráfica da evolução do programa, socorrendose de símbolos que definem as diferentes etapas do processo. Etapa inicial 0 Transições m Acções 1 A+ B+ Etapa Etapa Define um bloco de instruções a executar, quando está activa; Está activa quando a transição anterior tomar o valor lógico 1; Está terminada quando a transição posterior tomar valor lógico Inicial Normal 53

56 Transição condição de evolução de uma etapa para a outra; actuação de uma transição, implica desactivar a etapa anterior e activar a seguinte. Execução paralela Execução alternativa

57 Autómatos CPM Modelo de autómato fabricado pela empresa Omron, que pode ser programado através de: Consola em linguagem lista de instruções; Computador em linguagem de contactos ou em linguagem lista de instruções. Autómato CPM1A 20 E/S 55

58 Sinalizadores Endereços dos terminais de entradas e saídas 56

59 Instruções básicas 57

60 Símbolo das instruções básicas 58

61 Blocos funcionais (CSF) Lógica Blocos Funcionais & & & Instruções LD LD NOT AND & AND NOT >=1 OR >=1 OR NOT S SET R S RSET R >=1 OUT 59

62 Temporizadores (TIM) Blocos Funcionais Instruções S TX Tempo t ST inicializar R 0 S TX Tempo t RT anular R 0 Contadores (CNT) Instruções I S +1 DR I S +1 DR S +1 DR Blocos Funcionais IC incrementar DC decrementar I S +1 DR SC inicializar I RC anular 60

63 Comparação Instruções Blocos Funcionais Val.1 Val.2 > = < Val.1 > Val.2 = < = igual >=1 <> diferente Val.1 Val.2 Val.1 Val.2 Val.1 Val.2 Val.1 Val.2 > = < > maior > = < < menor > >=1 = < > = < >= maior ou igual >=1 <= menor ou igual FIM End (01) Fim de um programa 61

64 Exercícios Iniciação Programação 1. (Exemplo) circuito que activa uma saída se a entrada estiver ligada. Lógica de contactos: Lista de instruções: END 2. Circuito que activa duas saídas se a entrada estiver ligada. Através da lógica de contactos construa as listas de instruções e a respectiva equação. Lista de instruções:? Equação:? 3. Circuito série que activa uma saídas se uma entrada estiver ligada e outra desligada. Através da lista de instruções construa a lógica de contactos listas e a respectiva equação. END Lógica de contactos:? Equação:? 62

65 4. Circuito paralelo que activa a saída se uma de duas entradas, ou ambas, estiverem ligadas. Através da lista de instruções construa a lógica de contactos listas e a respectiva equação. END Lógica de contactos:? Equação:? 5. (Exemplo) Temporizador com atraso à operação (temporizador ao trabalho) que vai a 1 5 s após se ligar a condição de comando (000.00). 63

66 6. (Exemplo) temporizador com atraso à desoperação (temporizador ao repouso), que desliga a saída (010.00) 3 s após se desligar a entrada (000.00). Contadores 1. O contador activa uma saída quando o valor da contagem for igual a 5. Lista de instruções: LD LD CNT 001 #0005 LD CNT001 OUT Diagrama de contactos: Contagem Reset CNT 001 Contador N.º do contador # bcd CNT001 Valor da contagem préseleccionada Saída 64

67 2. Contador reversível CNTR002 que active uma saída de forma intermitente quando o valor da contagem for a 6. Diagrama de contactos: Lista de instruções: LD LD LD CNTR 002 #0005 LD CNT002 AND OUT Incrementa CNTR(12) Decrementa Contador Reversível 002 N.º do contador CNT002 Reset # bcd Valor da contagem préseleccionada Clock_T=1s Saída 7. Dado o seguinte ciclo (A A+), construa o esquema electropneumático e as programações possíveis (STL, LAD, CSF e em grafcet). Ciclo (A A+) A a0 a1 Start A+ 65

68 Legenda Input s: Output s: Start %I0.2 a0 %I0.0 a1 %I0.1 A+ %Q0.0 Inicio do ciclo Se %I0.2 =0 liga A+ = Set %Q0.0 Bloco (A) Se %I0.2=1 e %I0.1 =1 desliga A+ = Reset %Q0.0 Bloco (A+) Se %I0.0 =1 liga A+ = Set %Q0.0 Programação Grafcet Inic. 0 A+ St.a1 1 A a0 2 A+ 66

69 Programação STL ( Lista de instruções ) Inicialização A A+ LDN %F0 AND %I0.2 S %Q0.0 S %F0 S %F1 LD AND AND %F1 %I0.2 %I0.1 R R S %Q0.0 %F1 %F2 LD AND S R S %F2 %I0.0 %Q0.0 %F2 %F1 67

70 Programação LAD (Lógica de contactos) + %F0 Inic. S %Q0.0 S %F0 S %F1 %F1 %I0.2 %I0.1 A R %Q0.0 R %F1 S %F2 %F2 %I0.0 A+ S %Q0.0 R %F2 S %F1 68

71 Programação CSF (Blocos Funcionais) F0 & Q0.0 S R F0 S R F1 S R F1 & & & Q0.0 S I0.1 R I0.2 S F1 R F2 S & Q0.0 & I0.0 R R S F2 S F2 R F1 S R 69

72 Exemplo: Arranque directo Motor assíncrono trifásico de rotor em curtocircuito GRAFCET Legenda: Motor Desligado = (Rset) Motor Ligado = (Set) Botão de Marcha = (P1) Relé Térmico = (F1) Botão de Paragem = (P2) Input s: P F P Output s: Motor Variáveis internas ( flag s ) F F F

73 71

74 Esquema de ligações 72

75 Esquema de ligações de motor trifásico 73

76 Exercícios Programação Autómatos 1. Cancelas do caminhodeferro Considere o dispositivo de comando de duas cancelas, de passagem de nível, de uma via única de caminhodeferro. C A B Dois sistemas de detecção A e C, são utilizados para detectar a passagem de comboio. Quando da chegada de um comboio aos referidos sistemas de detecção as cancelas fecham. Quando passa a cauda do referido comboio pelo detector B as cancelas abrem. O comboio ao sair da zona de passagem de nível, isto é, quando a cauda do comboio passar pelo detector A ou B, leva o sistema à sua posição inicial, com as cancelas abertas. Qual o GRAFCET do sistema? Resolução: 1 Cancelas abertas Quando o comboio passa por A ou C 2 Fecham as cancelas Quando a cauda do comboio passa por B 3 Abrem as cancelas 74

77 2. Banho de pintura Considere o sistema da figura seguinte, que representa o processo de pintura de um determinado painel. C3 C2 C1 h Motor de elevação b Carregamento Banho Descarregamento Um carrinho deslocase horizontalmente, permitindo a colocação do painel nas três etapas do processo; carregamento, banho e descarregamento. O banho, posição C2, tem a duração de 30 segundos. A posição inicial do carrinho é no carregamento C1, sendo este efectuado manualmente, assim como o descarregamento C3. A ordem de início do ciclo é dada quando o painel é carregado. O carrinho deslocase, para a esquerda ou direita, quando o painel está na posição alta, h. Quando o carrinho se encontra na posição C2, o painel deslocase para a posição baixo, b, permanecendo lá 30 segundos para o banho. É posteriormente elevado para a posição alto. A informação de painel carregado ou descarregado é obtida através de dois interruptores, comandados manualmente. Qual o GRAFCET do sistema? 75

78 Resolução: Desloca carrinho para esquerda 1 Desloca suporte painel para baixo St.C1.b Sobe suporte do painel 2 h 3 Pára suporte Desloca o carrinho para direita Pára carrinho Desce suporte do painel Pára suporte Temporiza 30 segundos C2 4 b 5 Quando temporização estiver realizada 6 Sobe o suporte do painel h 7 Pára carrinho Desloca carrinho para direita Pára carrinho Baixa suporte do painel C3 8 b 9 Pára suporte 76

79 3. Ciclos pneumáticos 1 Pretendese que o aluno através do ciclo pneumático ciclo: A+A(BC)A+A(B+C+) implemente um sistema automático. Para isso, deve seguir os seguintes alíneas: a) Representar o ciclo pneumático; b) Apresentar o circuito electropneumático (o comando das válvulas, a activação por um selonoide e o recuo por mola); c) Fazer a legenda (Input s, output s e variáveis internas); d) Colocar as Flag s no ciclo; e) Fazer a programação em Grafcet, STL e em LAD. 2 Pretendese que o aluno através do ciclo pneumático ciclo: 2*(ACB(B+C+)A+)5s implemente um sistema automático. Para isso, deve seguir os seguintes alíneas: a) Representar o ciclo pneumático; b) Apresentar o circuito electropneumático (o comando das válvulas, a activação por um selonoide e o recuo por mola); c) Fazer a legenda (Input s, output s e variáveis internas); d) Colocar as Flag s no ciclo; e) Fazer a programação em Grafcet, STL e em LAD. 3 Pretendese que o aluno através do ciclo pneumático ciclo: 2*(A+A)5s 3*(B+B) implemente um sistema automático. Para isso, deve seguir os seguintes alíneas: a) Representar o ciclo pneumático; b) Apresentar o circuito electropneumático (o comando das válvulas, a activação por um selonoide e o recuo por mola); c) Fazer a legenda (Input s, output s e variáveis internas); d) Colocar as Flag s no ciclo; e) Fazer a programação em Grafcet, STL e em LAD. 77

80 4 Pretendese que o aluno através do ciclo pneumático ciclo: + A A 5s C implemente um sistema automático. Para isso, deve seguir os C+5S 2* + B B seguintes alíneas: a) Representar o ciclo pneumático; b) Apresentar o circuito electropneumático (o comando das válvulas, a activação por um selonoide e o recuo por mola); c) Fazer a legenda (Input s, output s e variáveis internas); d) Colocar as Flag s no ciclo; e) Fazer a programação em Grafcet, STL e em LAD. 78

81 Sistema manual/automático Arranque directo motor assíncrono trifásico de rotor em curtocircuito Controlo P3 4 F2 98 P4 4 MA Input s P AUTÓMATO + Output s 24V dc R2 R1 R3 R4 Comando e potência R S T N PE 1 F F KM1 R3 24 R KM1 11 R F1 R P2 KM1 4 A2 A1 A KM1 14 KM1 4 1 A P1 23 LA V1 W1 PE 1 LP F2 2 U1 M 3~ 79

82 Laboratório de avaliação n.º 3 Controlo de Sistemas Pneumáticos com Autómatos Programáveis Pretendese que o aluno através das equações pneumáticas implemente um sistema automático, utilizando um autómato CPM2A da Omron, existente no laboratório. Para isso, deve seguir os seguintes alíneas: a) Representar o ciclo pneumático; b) Apresentar o circuito electropneumático (o comando das válvulas, a activação por um selonoide e o recuo por mola); c) Fazer a legenda (Input s, output s e variáveis internas); d) Colocar as Flag s no ciclo; e) Fazer a programação em STL e em LAD. f) Montar o esquema na bancada pneumática e programe o autómato (não se esqueça de colocar o autómato, 1.º em stop e só depois de transferir o programa para PLC, colocar então em RAN). g) Retire todas as suas conclusões Equações: A+ = St. s1.b0 A= a1 B+=St.s2.a0 B=b1 80

83 Controlo Automático Introdução aos Sistemas de Controlo Um Sistema de Controlo é um conjunto de dispositivos que mantém uma ou mais grandezas físicas, dentro de condições definidas à sua entrada. Os dispositivos que o compõe podem ser eléctricos, mecânicos, ópticos e até seres humanos. Exemplo Um operador e um registro hidráulico compõem um sistema de controlo de nível de uma caixa de água, se este tiver orientação (entrada) e uma régua de medição de nível (sensor). As grandezas físicas controladas são várias, mas as mais comuns são temperatura, pressão, nível de líquidos ou sólidos, velocidade, frequência, posição linear ou angular, tensão, corrente e luminosidade. A entrada do sistema pode ser ajustada através de botões existente no painel do controlador ou através de um programa. Tipos de Sistemas Sistema de malha aberta A entrada define o comportamento do controlador, cérebro do sistema, e este responde agindo no ambiente, sem verificar depois se o nível da grandeza física corresponde de facto à entrada; não existe sensor para observar algum eventual desvio, nem realimentação, para o corrigilo. Sistema de malha fechada Verificam a ocorrência de desvios, pois contém um sensor, que monitora a saída, fornecendo um sinal que retorna à entrada, formando uma malha de realimentação. A entrada e esta realimentação se juntam num comparador, que combinam ambos e fornecem um sinal de erro, diferença entre os sinais, que orienta o controlador. 81