O documento discute os conceitos e componentes da automação industrial, incluindo sensores, atuadores, controladores e sistemas de controle em malha aberta e fechada. Também aborda elementos de comando elétrico como contatos, circuitos de potência e proteção.

1. Introdução

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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

6. 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).

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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

11. 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:

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

13. 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.

14. 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.

16. 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.

21. 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.

23. 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.

24. 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

25. 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

26. Circuito com contato selo

27. 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;

28. 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).