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Este livro procura, por um lado, enquadrar o leitor nos equipamentos que envolvem as técnicas de automação na actual realidade industrial e na concepção de edifícios inteligentes e, por outro lado, abordar um conjunto de técnicas que permitem conceber e implementar automatismos, que podem ser aplicados a processos isolados fora ou dentro do âmbito da actividade industrial. Não devemos, nem podemos ignorar que, em automação industrial, na actualidade, o autómato programável é uma presença incontornável e por isso este livro contempla sempre a possibilidade da sua utilização.
Esta diversidade de abordagens permite que esta obra não seja orientada para formações básicas específicas, podendo ser utilizada por: formandos com bases em electrotecnia, mecânica ou informática industrial, em cursos de formação média ou superior. Destina-se desta forma a um público relativamente vasto, cobrindo níveis diferentes de especialização e formação.
Constitui também uma referência importante para os formadores e profissionais desta área. Nesta terceira edição, além de uma revisão geral, foi bastante ampliado o capítulo referente aos equipamentos pneumáticos e hidráulicos passando a ser estudado em maior detalhe os componentes destes sistemas. Foi ainda feita a inclusão de problemas típicos de dimensionamento e referidas novas tendências nesta área. Foram também introduzidos novos conceitos no capítulo referente às redes de Petri. |
PARTE I Tecnologias da Automação
1. Introdução
1.1 Objectivos da Automação
1.2 Tipos de Automação
1.2.1 Introdução
1.2.2 Automação Fixa
1.2.3 Automação Programável
1.2.4 Automação Flexível
1.3 Níveis de Automação
1.4 Sistemas Automáticos
1.4.1 Estrutura dos Sistemas Automáticos
1.4.2 Tecnologias dos Automatismos
1.4.3 Domínios de Emprego das Várias Tecnologias
1.5 Elementos da Automação Industrial
1.5.1 Introdução
1.5.2 Elementos de Transporte e Manipulação
1.5.3 Elementos de manipulação
1.5.4 Elementos de Processamento: Máquinas de Comando Numérico
1.5.5 Armazéns Automáticos
1.5.6 Elementos de Controlo: Computadores e Autómatos Programáveis
1.6 Resumo do Capítulo
1.7 Referências
2. Elementos Lógicos
2.1 Introdução
2.1.1 Nomenclatura
2.2 Unidades de Manipulação e Sensores
2.2.1 Interacção Homem-Máquina
2.2.2 Sensores
2.3 Relés
2.4 Portas Lógicas
2.4.1 Funções Lógicas Elementares
2.4.2 Realização
2.5 Biestáveis
2.6 Contadores e Temporizadores
2.7 Encoders
2.8 Computadores e Autómatos Programáveis
2.9 Resumo do Capítulo
2.10 Referências
3. Sistemas Pneumáticos e Hidráulicos
3.1 Introdução
3.2 Componentes Principais em Pneumática
3.2.1 Introdução
3.2.2 Produção de ar comprimido. Compressores. Reservatórios
3.2.3 Actuadores
3.2.4 Válvulas
3.2.5 Circuitos Pneumáticos Típicos
3.2.6 Problemas de Pneumática Típicos
3.3 Componentes Principais em Hidráulica
3.3.1 Introdução
3.3.2 Unidade de potência Hidráulica
3.3.3 Cilindros Hidráulicos
3.3.4 Motor Oscilante
3.3.5 Acumuladores
3.3.6 Válvulas Direccionais
3.3.7 Válvulas de pressão
3.3.8 Válvulas Fluxométricas
3.3.9 Válvulas de Retenção
3.3.10 Válvulas Proporcionais
3.3.11 Problemas de Hidráulica Típicos
3.4 Alternativa Eléctrica à pneumática e hidráulica
3.5 Resumo do Capítulo
Problemas
3.6 Referências
4. Autómatos Programáveis: Arquitectura Interfaces e Aplicações
4.1 Introdução. Definições
4.1.1 Evolução Histórica
4.2 Classificação dos Autómatos Programáveis
4.3 Estrutura de um Autómato Programável
4.3.1 Unidade de Processamento Central (CPU)
4.4 Sistemas de Entradas/Saídas Industriais
4.4.1 Características Principais
4.4.2 Módulos de Entrada e Saída Lógicos
4.4.3 Outros Módulos
4.5 Ligação de Autómatos em Rede
4.5.1 Redes de Campo (fieldbus)
4.5.2 ETHERNET TCP/IP
4.5.3 Comunicações em Rede Usando Autómatos SAIA
4.5.4 Integração dos Autómatos em Sistemas de Supervisão
4.6 Resumo do Capítulo
4.7 Referências
PARTE II Métodos da Automação
5. Representação, Simplificação e Implementação de Funções Lógicas
5.1 Introdução
5.2 Álgebra de Boole
5.2.1 Álgebra Binária de Boole
5.3 Funções Booleanas e sua Representação. Definições
5.3.1 Definições
5.3.2 Representação Analítica. Formas Canónicas
5.3.3 Representação Numérica
5.3.4 Representação Geométrica
5.3.5 Representação Gráfica. Diagramas de Venn
5.3.6 Representação Tabular. Mapas de Karnaugh
5.4 Funções Incompletas
5.5 Simplificação de Funções Lógicas
5.5.1 Introdução
5.5.2 Método Analítico
5.5.3 Método Tabular de Karnaugh
5.6 Implementação de Funções Lógicas
5.6.1 Introdução
5.6.2 Representação Temporal de Sinais Lógicos. Diagrama Temporal
5.6.3 Circuitos de Contactos
5.6.4 Circuitos com Portas Lógicas
5.6.5 Utilização de Autómatos Programáveis
5.7 Resumo do Capítulo
5.8 Referências
5.9 Problemas
6. Síntese Clássica de Sistemas de Comando Lógico
6.1 Introdução
6.1.1 Sistemas Combinatórios e Sequenciais
6.2 Biestáveis
6.2.1 Classificação dos Biestáveis
6.2.2 Tipos de Biestáveis
6.2.3 Modos de Autorização dos Biestáveis
6.3 Método de Huffman
6.3.1 Introdução
6.3.2 Tabela de Fases Primitiva
6.3.3 Tabela de Fases Completa
6.3.4 Equivalência e Pseudo-Equivalência entre Fases. Tabela de Fases
6.3.5 Tabela de Fases Condensada
6.3.6 Atribuição dos Estados de Memória. Matriz de Fases
6.3.7 Matriz de Excitação. Função de Excitação
6.3.8 Matriz de Saída. Função de Saída
6.3.9 Comparação entre os Diversos Métodos
6.4 Exemplo de Aplicação
6.5 Métodos de implementação de sistemas clássicos de controlo sequencial
6.5.1 Circuitos em Hardware
6.5.2 Utilização de Autómatos Programáveis
6.6 Resumo do Capítulo
6.7 Referências
6.8 Problemas
7. O Movimento Linear Cíclico
7.1 Introdução
7.2 Agentes do Movimento. Simbologia
7.2.1 Agentes do Movimento
7.2.2 Simbologia
7.3 Ciclos Típicos e sua Representação
7.3.1 Representação Vectorial
7.3.2 Diagrama de Funcionamento
7.3.3 Dedução Empírica do Comando para um Ciclo Quadrado
7.4 Síntese de Sistemas de Comando: Métodos Clássicos
7.4.1 Método dos Diagramas de Funcionamento
7.4.2 Método de Huffman Simplificado
7.4.3 Síntese de Sistemas de Comando: Métodos Modernos
7.5 Exemplo Final de Aplicação
7.5.1 Método dos Diagramas de Funcionamento
7.5.2 Método de Huffman Simplificado
7.6 Resumo do Capítulo
7.7 Referências
7.8 Problemas
8. Diagrama Funcional GRAFCET
8.1 Introdução
8.2 Tipos de GRAFCET
8.3 Elementos Base do GRAFCET
8.3.1 Etapas
8.3.2 Transições
8.3.3 Ligações Orientadas
8.3.4 Configurações Típicas de GRAFCET
8.4 Regras de Evolução
8.4.1 Iniciação
8.4.2 Regras de Evolução entre Situações
8.4.3 Paralelismo Interpretado
8.4.4 Transições Fonte
8.4.5 Transições Poço
8.5 Receptividade Associada às Transições
8.5.1 Simultaneidade de Acontecimentos no GRAFCET
8.5.2 Simultaneidade Tecnológica
8.6 Medida do Tempo no GRAFCET
8.7 Acções Associadas às Etapas
8.7.1 Tipos de Ordens
8.8 GRAFCET Mestre e GRAFCET Escravo (Master /Slave)
8.8.1 Interacção entre Mestres e Escravos. Ordens de Forçagem
8.9 Utilização de Macros
8.10 Casos Estudados
8.11 Formas de Implementação a partir do GRAFCET
8.11.1 Implementação com Sequenciadores
8.11.2 Implementação através do uso de Autómatos Programáveis
8.11.3 Implementação através do uso de Microcomputadores
8.12 Resumo do Capítulo
8.13 Referências
8.14 Problemas
9. Redes de Petri
9.1 Introdução
9.2 Conceitos Básicos
9.3 Marcação e Evolução das Redes de Petri
9.3.1 Regras de Evolução
9.4 Espaço de Estados de uma Rede de Petri. Alcançabilidade
9.4.1 Grafo da Alcançabilidade
9.4.2 Grafo de cobertura. Cobertura
9.4.3 Matriz de Incidência
9.5 Propriedades das Redes de Petri
9.5.1 Segurança
9.5.2 Redes Limitadas. Lugar k-Limitado
9.5.3 Conservação
9.5.4 Vida
9.5.5 Bloqueamento
9.5.6 Estado de Acolhimento
9.6 Modelação
9.7 GRAFCET e Redes de Petri
9.8 Resumo do Capítulo
9.9 Referências
9.10 Problemas
10. Actuais e Novas Tendências das Unidades de Manufactura
10.1 Introdução
10.2 Evolução do Suporte da Manufactura: dos Recursos para o Conhecimento
10.2.1 Manufactura Adaptativa
10.2.2 Manufactura Digital
10.2.3 Manufactura Baseada em Redes
10.2.4 Manufactura Baseada em Conhecimento
10.3 Dos métodos de produção em série aos concorrentes
10.4 Dos métodos de competição individual para os de sistemas
10.5 Passagem da monodisciplinaridade para a pluridisciplinaridade
10.6 Novos materiais. Passagem da escala macro para a micro ou nano
10.7 Passagem de uma produção top-down para bottom-up
10.8 Áreas de investigação e desenvolvimento com Interesse para a Manufactura
10.8.1 Novos materiais, processos e produtos
10.8.2 Sistemas de Informação em manufactura
10.8.3 Modelação e simulação de produtos, processos e empresas
10.8.4 Equipamento e processos de manufactura
10.8.5 Integração de empresas
10.9 Resumo do Capítulo
10.10 Referências
ANEXOS
A. Programação do Autómato SAIA
A.1 Introdução
A.2 Estruturação da Programação
A.2.1 Introdução
A.2.2 Blocos de Programa (PB) e Blocos Funcionais (FB)
A.2.3 Leitura e Envio de Sinais
A.3 Linguagens de Programação do SAIA
A.3.1 Introdução
A.3.2 Lógica de Contactos
A.3.3 Blocos Funcionais
A.3.4 Lista de Instruções
A.3.5 Organização dos Dados
A.3.6 Programação Baseada no GRAFCET. O GRAFTEC
A.4 Ambientes de Programação. Exemplos
A.4.1 Inicialização. Definição de um Projecto
A.4.2 Debugger
A.5 Exemplos
B. Circuitos Integrados
B.1 Introdução
B.2 Base Digital Analógica
B.2.1 A Base At-700
B.2.2 Elementos Lógicos
B.2.3 Biestáveis e Flip-Flops
B.3 Referências
C. Hidráulica e Pneumática
C.1 Simbologia
C.2 Formulário
C.2.1 Unidades mais utilizadas
C.2.2 Pneumática
C.2.3 Hidráulica
D. Laboratório Remoto
D.1 Introdução
D.2 Instalação do software
D.3 Utilização do Software
D.3.1 Nota introdutória
D.3.2 Execução dos programas
D.4 Tabela de símbolos usados no Laboratório Remoto
D.5 Apoio à instalação de software necessário à ligação ao Laboratório Remoto
D.5.1 Criar uma ligação para uma VPN
D.5.2 Configurar o programa IPView
D.5.3 Path das livrarias do SAIA |
João R. Caldas Pinto
Professor Associado com Agregação no Instituto Superior Técnico, no Departamento de Engenharia Mecânica, Grupo de Controlo, Automação e Robótica. Desde há mais de 25 anos que lecciona disciplinas na área da Automação Industrial, quer na Licenciatura de Engenharia Mecânica, quer na de Informática e de Computadores, Ramo de Informática Industrial. |
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