ATIVIDADE 1 - EMCA - MODELAGEM DE SISTEMAS AUTOMATIZADOS - 54_2025

ATIVIDADE 1 – EMCA – MODELAGEM DE SISTEMAS AUTOMATIZADOS – 54_2025

Os Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) são o cérebro da automação industrial moderna. Introduzidos na década de 1960, eles surgiram como uma alternativa aos complexos e inflexíveis painéis de controle baseados em relés e timers eletromecânicos. A grande inovação do CLP foi a substituição da lógica de controle física (fiação) por uma lógica programável, armazenada em sua memória. Um sistema CLP é composto por uma unidade central de processamento (CPU), módulos de memória, uma fonte de alimentação e, crucialmente, módulos de Entrada e Saída (I/O) que o conectam ao processo industrial.

A operação de um CLP é regida por um processo contínuo e repetitivo chamado ciclo de varredura (scan cycle), que consiste em quatro etapas fundamentais: 1) Leitura das Entradas: o CLP verifica o estado de todos os sensores e dispositivos conectados às suas entradas. 2) Execução do Programa: a CPU processa a lógica do programa de usuário (exemplo: em linguagem Ladder) com base nos estados das entradas lidas. 3) Diagnóstico e Comunicação: o CLP realiza autodiagnósticos e gerencia a comunicação com outros dispositivos. 4) Atualização das Saídas: com base no resultado da lógica do programa, o CLP energiza ou desenergiza os atuadores conectados às suas saídas.

Os módulos de I/O são a interface do CLP com o \”mundo real\” e podem ser de dois tipos principais:

Digitais (ou Discretos): trabalham com sinais binários (LIGADO/DESLIGADO, 0/1). Entradas digitais leem dispositivos como botões, chaves de fim de curso e sensores de proximidade. Saídas digitais controlam atuadores como contatores de motores, lâmpadas de sinalização e válvulas solenoides.

Analógicos: processam sinais que variam continuamente dentro de uma faixa de valores (exemplo: 4 a 20 mA ou 0 a 10 V). Entradas analógicas leem instrumentos que medem grandezas variáveis, como transmissores de pressão, sensores de temperatura ou medidores de vazão. Saídas analógicas controlam dispositivos que requerem um ajuste fino, como válvulas proporcionais ou inversores de frequência para controle de velocidade de motores.

Questões:

a) Explique detalhadamente as quatro etapas que compõem o ciclo de varredura (scan cycle) de um CLP. Em seguida, disserte sobre por que a natureza cíclica e de alta velocidade desse processo é fundamental para garantir a confiabilidade e o controle preciso de uma máquina ou processo industrial em tempo real.

b) Diferencie conceitualmente as entradas e saídas digitais das analógicas, explicando o tipo de sinal que cada uma processa. A seguir, imagine um sistema simples para o controle de nível de um tanque de água com os seguintes objetivos: encher o tanque até um nível máximo e esvaziá-lo até um nível mínimo. Descreva quais tipos de entradas e saídas (digitais e analógicas) seriam necessários para automatizar este processo e justifique a função de cada dispositivo escolhido.