Introdução

A palavra automação está diretamente ligada ao controle automático, ou seja ações que não dependem da intervenção humana. Este conceito é discutível pois a “mão do homem” sempre será necessária, pois sem ela não seria possível a construção e implementação dos processos automáticos. Atualmente a automação industrial é muito aplicada para melhorar a produtividade e qualidade nos processos considerados repetitivos. A automação industrial pode ser entendida como uma tecnologia integradora de três áreas: a eletrônica responsável pelo hardware, a mecânica na forma de dispositivos mecânicos (atuadores) e a informática responsável pelo software que irá controlar todo o sistema. Desse modo, para efetivar projetos nesta área exige-se uma grande gama de conhecimentos, impondo uma formação muito ampla e diversificada dos projetistas, ou então um trabalho de equipe muito bem coordenado com perfis interdisciplinares.

Os sistemas automatizados podem ser aplicados em simples máquina ou em toda indústria, como é o caso das usinas de cana e açúcar. A diferença está no número de elementos monitorados e controlados, denominados de “pontos”. Estes podem ser simples válvulas ou servomotores, cuja eletrônica de controle é bem complexa. De uma forma geral o processo sob controle tem o diagrama semelhante ao mostrado na figura abaixo, onde os citados pontos correspondem tanto aos atuadores quanto aos sensores.

Os sensores são os elementos que fornecem informações sobre o sistema, correspondendo as entradas do controlador. Esses podem indicar variáveis físicas, tais como pressão e temperatura, ou simples estados, tal como um fim-de-curso posicionado em um cilindro pneumático.

Os atuadores são os dispositivos responsáveis pela realização de trabalho no processo ao qual está se aplicando a automação. Podem ser magnéticos, hidráulicos, pneumáticos, elétricos, ou de acionamento misto

O controlador é o elemento responsável pelo acionamento dos atuadores, levando em conta o estado das entradas (sensores) e as instruções do programa inserido em sua memória. Neste curso esses elemento será denominado de Controlador Lógico Programável (CLP).

Automação é diferente de mecanização. A mecanização consiste simplesmente no uso de máquinas para realizar um trabalho, substituindo assim o esforço físico do homem. Já a automação possibilita fazer um trabalho por meio de máquinas controladas automaticamente, capazes de se regularem sozinhas.

Componentes da automação A maioria dos sistemas modernos de automação, como os utilizados nas indústrias automobilística, siderúrgica, petroquímica e nos supermercados, é extremamente complexa e requer muitos ciclos de realimentação. Cada sistema de automação compõe-se de cinco elementos:

Acionamento: Provê o sistema de energia para atingir determinado objetivo. É o caso dos motores elétricos, pistões hidráulicos, etc.

Sensoriamento: Mede o desempenho do sistema de automação ou uma propriedade particular de algum de seus componentes. Exemplos: Termopares para medição de temperatura e encoders para medição de velocidade.

Controle: Utiliza a informação dos sensores para regular o acionamento. 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 acionar o motor elétrico que o movimenta.

Comparador ou elemento de decisão: Compara os valores medidos com valores preestabelecidos e toma a decisão de quando atuar no sistema. Exemplos: Termostatos e programas de computadores.

Programas: Contêm informações de processo e permitem controlar as interações entre os diversos componentes

Revisão de comandos elétricos Ressaltando a importância dos motores em sistemas automatizados, descreve-se abaixo os conceitos de comandos, necessários a manobra dos mesmos. Um dos pontos fundamentais para o entendimento dos comandos elétricos é a noção de que “os objetivos principais dos elementos em um painel elétrico são: a) proteger o operador; b) propiciar uma lógica de comando”. Partindo do princípio da proteção do operador, mostra-se na figura abaixo, uma seqüência genérica dos elementos necessários a partida e manobra de motores, onde são encontrados os seguintes elementos:

Seccionamento: só pode ser operado sem carga. Usado durante a manutenção e verificação do circuito.

Proteção contra correntes de curto-circuito: destina-se a proteção dos condutores do circuito terminal. Proteção contra correntes de sobrecarga: para proteger as bobinas do enrolamento do motor.

Dispositivos de manobra: destinam-se a ligar e desligar o motor de forma segura, ou seja, sem que haja o contato do operador no circuito de potência, onde circula a maior corrente.

Em comandos elétricos e automação trabalhar-se-á bastante com um elemento simples que é o contato. A partir do mesmo é que se forma toda lógica de um circuito e também é ele quem dá ou não a condução de corrente. Basicamente existem dois tipos de contatos, listados a seguir: • Contato Normalmente Aberto (NA): não há passagem de corrente elétrica na

posição de repouso, como pode ser observado na figura abaixo. Desta forma a carga não estará acionada.

• Contato Normalmente Fechado (NF): há passagem de corrente elétrica na posição de repouso, como pode ser observado na figura abaixo. Desta forma a carga estará acionada.

Um sistema automático pode ser dividido em dois blocos principais: Os elementos de comando e os atuadores. Os atuadores são os componentes do sistema automático que que transformam a energia em trabalho. Os elementos de comando são os componentes que formam o comando propriamente dito.

O comando constitui um conjunto de componentes que recebe as informações de entrada, processa-as e envia-as como informações de saída. Um comando pode ser realizado em malha aberta, onde as variáveis de entrada fornecem informações para o comando que as processa, segundo sua construção interna e libera informações de saída para os elementos comandados (atuadores).Neste tipo de comando se ocorrer uma perturbação que altere o comportamento do sistema, este não teria como avaliar se a instrução foi executada corretamente. O comando continuaria a enviar as informações de saída baseado somente nas informações de entrada.

No comando em em malha fechada a variável controlada deve estar em torno de um valor previamente estabelecido. Neste tipo, as informações de saída não dependem só da construção interna do comando mas também das informações vindas do elemento comandado as quais são comparadas com as informações de entrada e se for necessário é feita a correção

Os elementos comandados são os atuadores. Neste grupo, estão: • atuadores com acionamento linear: – cilindros: pneumáticos ou hidráulicos; – motores lineares • atuadores com acionamento rotativo: – motores: ∗ pneumáticos; ∗ hidráulicos; ∗ elétricos – cilindros giratórios

Circuito com contato selo

1) Dado o circuito abaixo : 1. Indique o circuito de potencia e comando; 2. Descreva a simbologia do circuito; 3. Explique o funcionamento do circuito;

2) Montar o circuito elétrico de uma bomba separando circuito de potencia e comando, conforme a descrição abaixo: Deseja-se controlar o nível de uma caixa d´água entre um valor máximo e mínimo; Existem para isto dois sensores de nível (boias), respectivamente, S1 (NF) (nível máximo) e S2 (NF) (nível mínimo); Para enchermos esta caixa, usamos uma bomba centrífuga que será ligada ou desligada pelo em função do nível da caixa. Se o sensor S2 estiver aberto, a bomba é ligada, permanecendo assim até que o sensor S1 seja ativado. Quando S1 é ativado, a bomba é desligada, permanecendo assim até que o sensor S2 abra novamente. Este controle automático pode ser desligado manualmente por uma botão NA com trava (retenção).