Este trabalho desenvolve um software para controlar o trajeto de dois metrôs circulando na mesma via usando Ladder Logic, evitando colisões com sinalização e alarme. Sensores controlam a abertura das portas e um alarme evita acidentes quando os metrôs se aproximam da mesma estação.

1. Trabalho Prático Final
Controle do trajeto de Metrôs utilizando linguagem Ladder
Karine Morais D’Assunção Informática industrial - Laboratório
Matheus Henrique Professor: Michel Leles
Pablo Hauck
Introdução
Os metrôs, trens que na maioria das
vezes são subterrâneos, devido a sua
funcionalidade, geralmente são
programados para funcionar de forma
automatizada. Isso acontece porque em
condições ideais equipamentos
informatizados executam todas as suas
funções sozinhas, onde no caso do
metrô, seria:
 Controlar o tempo entre uma
parada e outra;
 Acelerar e parar os trens;
 Abrir e fechar as portas, entre
outros.
Porém como tudo que é ideal na
teoria, na prática ocorre alguns fatores
que interferem essa dinâmica, como
alguns atrasos gerados pelos
passageiros ao segurarem a porta,
eventos naturais, entre outros. (NETO,
2005)
Entretanto, neste trabalho será
tratado a automatização através de
sinalização durante o tempo em que a
porta estará aberta. Onde o led verde
representará que a porta do trem que
se encontra na estação verde estará
aberta, e que automaticamente os
passageiros estão autorizados a entrar,
o led amarelo para a estação amarela e
o led vermelho para a estação
vermelha.
E em um segundo momento, será
tratado a não colisão dos trens, que
será evitada através de uma sirene.
Objetivos
O objetivo deste trabalho é o
desenvolvimento de um software para
controle do trajeto de dois metrôs, que
circulam na mesma via, visando gerar
segurança, usando sensores para abrir
as portas e uma sirene para evitar a
colisão, e compreender de forma
prática, como os conceitos aprendidos
em sala de aula envolvendo as
linguagens industriais podem ser úteis
na resolução de problemas reais do
cotidiano.
Materiais e Métodos
 O Metrô
O trabalho consiste em uma linha
de metrô que possui duas rotas,
consequentemente, dois trens. O trem
que circula na rota 1 é responsável em
passar pela parte central da cidade e o
trem que circula a rota 2 é responsável
por passar pela parte central e a
periferia da cidade. A linha do metrô
possui 3 estações, uma verde, uma
amarela e uma vermelha, sendo elas
duas no centro (amarela e vermelha) e
uma na periferia da cidade (verde).
A lógica do trabalho se dá pelo fato
de que cada estação possui um led da
mesma cor da própria estação para
representar a abertura da porta do
metrô que estará parado na mesma.
Quando o led estiver acesso, significa
que as portas estão abertas e os
passageiros estão autorizados a entrar
no trem. O led fica acesso durante 5
segundos, e quando apaga, as portas
fecham e o metrô parte para próxima
estação.

2. No esquema, o trem que circula a
rota 1 está representado pela cor
vermelha¹, e o trem que circula a rota 2,
está representado pela cor verde². A
estação 1 está à direita, a estação 2 a
esquerda e a estação 3 no centro.
De acordo com as setas, pôde-se
perceber que os trens respeitam a
seguinte configuração:
Momentos Trem
Verde
Trem
Vermelho
1 Estação 1 Estação 2
2 Estação 2 Estação 3
3 Estação 1 Estação 3
4 Estação 2 Estação 1
No momento 3 e no momento 4 o
trem verde permanece na mesma
estação. Isso acontece, porque a
próxima estação que o mesmo iria
parar seria na Estação 1. Mas como o
trem vermelho está configurado para i
ir
pra mesma estação, o trem verde fica
parado para evitar colisão. Para evitar
essa colisão uma sirene é acionada, e
com este acionamento o metrô verde
permanece na estação que ele está,
com o led ligado, ou seja com a porta
aberta, até que a sirene desligue.
O percurso entre uma estação e
outra, dura 10 segundos. Cada parada
na estação dura 5 segundos. No
instante em que o trem aguarda a
sirene desligar, o mesmo fica com a
porta aberta durante 20 segundo, que
equivale o tempo de porta aberta inicial,
10 segundos que é o tempo em que o
trem vermelho vai para próxima
estação, e 5 segundos que é o tempo
em que o trem vermelho fica com a
porta aberta.
 Lógica utilizada
Foi implementada a lógica de
programação em linguagem da norma
IEC 61131-3, a linguagem LD (Ladder
diagram), onde foi possível observar as
dificuldades e vantagens do emprego
da mesma. Tal implementação foi feita
com auxílio do programa RSLogix 5000,
onde simulou-se o código para controle
dos metrôs circulando na mesma via, a
abertura das portas e a não colisão dos
metrôs. Para a simulação do sinal de
entrada dos sensores, o sinal de saída
da sirene e o estado em que as portas
dos metrôs se encontravam usou-se
entradas e saídas digitais do MICA 2.0
(Módulo de Instrunentação Controle e
Automação).
Figura 1 – MICA 2.0.

3. Tal estudo se deu por meio da
implementação física em forma de
maquete de duas vias de metrôs
contendo três estações, uma verde uma
vermelha e uma amarela e finalmente
para concluir o trabalho, executou-se
testes para a comprovação do
funcionamento da lógica desenvolvida.
Simulações/Resultados
Utilizamos o programa RSLogix 5000
que oferece todos os recursos
encontrados nos pacotes de
programação para CLP’s de grande
porte, incluindo depuração,
monitoramento on-line de variáveis e a
completa integração com as IHMs
(Interface Homem-Máquina) para
simulação da lógica de programação
para controle de segurança da via com
o transporte de dois metrôs e o auxilio
do MICA 2.0 para a simulação dos
sinais de entrada e saída do código
(Silva, 2009). Os sinais recebidos pelos
sensores eram simulados pelas
entradas do MICA 2.0 e foram ligados
leds para simular que a porta do metrô
estava aberta, consequentemente
estava permitida a entrada de pessoas.
Ao realizar os testes foi possível
perceber que a lógica desenvolvida
funcionou como esperado, e o circuito
desenvolvido para simular os estados
representaram o que era esperado a
cada instante de tempo. Segue abaixo
as etapas da simulação.
Inicialmente os metrôs estão na
estação Vermelha e Amarela:
Figura 2 – 1ª Etapa.
E automaticamente os leds
vermelho e amarelo estão acesos
indicando que as portas dos metrôs
estão abertas.
Figura 3 – Simulação da 1ª Etapa.
No segundo momento os metrôs
estão na estação amarelo e verde:
Figura 4 – 2ª Etapa.
E automaticamente os leds amarelo
e verde estão acesos indicando que as
portas dos metrôs estão abertas.
Figura 5 – Simulação da 2ª Etapa.

4. Em um terceiro momento, se os
metrôs continuassem suas respectivas
rotas, haveria uma colisão:
Figura 6 – Colisão dos dois metrôs.
Para que não haja essa colisão,
assim que a porta dos metrôs fecham,
(figura 4) uma sirene toca, indicando
que somente o trem responsável pela
Rota 1, pode continuar viajem.
Figura 7 - 3ª Etapa.
Enquanto o metrô responsável pela
Rota 1, faz o caminho para chegar na
próxima estação, o led verde
permanece aceso indicando que a porta
do metro responsável pela Rota 2 ainda
está aberto.
Figura 8 – Simulação da 3ª Etapa.
Quando o metro responsável pela
Rota 1 chega na estação vermelha
(figura 7) o led vermelho acende.
Lembrando que o led verde ainda está
acesso uma vez que o metrô
responsável pela Rota 2 permanece na
estação verde.
Figura 9 – Simulação da 4ª Etapa
Assim é realizado todo o percurso
da estação de metrôs. Quando os
metrôs chegarem na posição inicial o
sensor irá detectá-los e comerá o
percurso novamente.
Foi proposto o projeto em Ladder
devido a fácil implementação e analogia
com os sistemas elétricos, mas há
inúmeras outras maneiras de solução
para o mesmo problema, outras talvez
até mais otimizadas.
Discussão
O projeto foi proposto em ladder devido
a sua fácil implementação, podendo
ser, também, implementado em outra
linguagem.
Durante a implementação foi possível
observar que ao utilizar dois metrôs
compartilhando uma mesma parte da
linha seria mais difícil de implementar,
pois seria necessária alguma condição
para que os trens não se colidissem.
Foram implementados vários
temporizadores no código, para
representar cada viagem, ou seja, sair
de uma estação e chegar até a
próxima. Outros temporizadores foram
utilizados para marcar o tempo em que
a porta do metrô ficará aberta.

5. Assim, quando um projeto possui
muitas entradas e saídas torna a
implementação mais complexa.
Compreendido o problema e
implementado o software, é possível
criar um estrutura miniaturizada,
maquete, para simular a situação real.
Deste modo, evita-se problemas e
condições inesperadas.
 Referências Bibliográficas
NETO, Fernando. Como funciona o
metrô. Revista Mundo Estranho, São
Paulo, 35 Ed, novembro/2005.
SERRATI, Ricardo. Uso de espaço
subterrâneo urbano: Legislação e
impactos. São Paulo, 2006. Trabalho
de Conclusão de Curso
(Bacharelado em Engenharia Civil)
Universidade Anhembi Morumbi.
SILVA, Denise. Desenvolvimento e
implementação de um sistema de
supervisão e controle residencial.
Natal, 2006. Dissertação de Mestrado
(Engenharia Elétrica) Universidade
Federal do Rio Grande do Norte.
MORGADO, Ricardo. Estudo e
Aplicação de um sistema de controle
automático de temperatura ambiente.
São Carlos, 2008. Trabalho de
Conclusão de Curso
(Bacharelado em Engenharia Elétrica
com ênfase em Sistemas de Energia e
Automação) Universidade de São
Paulo.
FLOYD, Thomas L. Sistemas
digitais: fundamentos e aplicações. 9.
ed. Porto Alegre: Bookman, 2007. 888
p.
Controlador Lógico Programável,
disponível em: <
http://www.datapool.com.br/ > Acesso
em 23 Fev, 2014.
¹ A cor vermelha é meramente ilustrativa, diferente
do protótipo real.
² A cor verde é meramente ilustrativa, diferente do
protótipo real.