~INDICE

PARTE I TECNOLOGIAS DA AUTO MAÇÃO 1

1. INTRODUÇÃO 3

1.1 Objectivos da Automação 3

1.2 Tipos de Automação : 51.2.1 Introdução 51.2.2 Automação Fixa 61.2.3 Automação Programável 61.2.4 Automação Flexível 6

1.3 Níveis de Automação 7

1.4 Sistemas Automáticos 81.4.1 Estrutura dos Sistemas Automáticos 81.4.2 Tecnologias dos Automatismos 91.4.3 Domínios de Emprego das Várias Tecnologias 10

1.SElementos da Automação Industrial 121.5.1 Introdução 121.5.2 Elementos de Transporte e Manipulação 121.5.3 Elementos de manipulação 121.5.4 Elementos de Processamento: Máquinas de Comando Numérico 181.5.5 Armazéns Automáticos 181.5.6 Elementos de Controlo: Computadores e Autómatos Programáveis 19

1.6 Resumo do Capítulo 19

1.7 Referências 20

2. ELEMENTOS LÓGICOS 21

© ETEP - Edições Técnicas e Profissionais VII

Técnicas de Automação

2.1 Introdução 212.1.1 Nomenclatura 23

2.2 Unidades de Manipulação e Sensores 232.2.1 Interacção Homem-Máquina 232.2.2 Sensores 24

2.3 Relés 28

2.4 Portas Lógicas 292.4.1 Funções Lógicas Elementares 292.4.2 Realização 30

2.5 Biestáveis 30

2.6 Contadores e Temporizadores 31

2.7 Encoders 32

2.8 Computadores e Autómatos Programáveis 32

2.9 Resumo do Capítulo 33

2.10 Referências 33

3. SISTEMAS PNEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS 35

3.1 Introdução 35

3.2 Componentes Principais em Pneumática 383.2.1 Introdução 383.2.2 Cilindros pneumáticos 403.2.3 Motores e Bombas Pneumáticos 423.2.4 Válvulas Direccionais 433.2.5 Outros Componentes Pneumáticos 463.2.6 Circuitos Pneumáticos Típicos 47

3.3 Componentes Principais em Hidráulica 493.3.1 Introdução 493.3.2 Cilindros Hidráulicos 503.3.3 Bombas e Motores Hidráulicos 513.3.4 Válvulas Direccionais 533.3.5 Outros Componentes Hidráulicos 54

3.4 Resumo do Capítulo 56

3.5 Referências 57

VIII © ETEP - Edições Técnicas e Profissionais

Índice

4. AUTÓMATOS PROGRAMÁVEIS: ARQUITECTURA INTERFACES EAPLICAÇÕES 59

4.1 Introdução. Definições ............................................................................................•.................. 594.1.1 Evolução Histórica 59

4.2 Classificação dos Autómatos Programáveis 61

4.3Estrutura de um Autómato Programável .............................................................................•.. 624.3.1 Unidade de Processamento Central (CPU) 63

4.4Sistemas de Entradas/Saídas Industriais 664.4.1 Características Principais 664.4.2 Módulos de Entrada e Saída Lógicos 674.4.3 Outros Módulos 69

4.5 Ligação de Autómatos em Rede 754.5.1 Redes de Campo (jieldbus) 764.5.2 ETHERNET TCPIIP 774.5.3 Comunicações em Rede Usando Autómatos SAIA 774.5.4 Integração dos Autómatos em Sistemas de Supervisão 81

4.6Resumo do Capítulo ...................................•.•............................................•........................•....... 84

4.7Referências ........................•......................................................................................................... 85

PARTE 11 MÉTODOS DA AUTOMAÇÃO 87

5. REPRESENTAÇÃO, SIMPLIFICAÇÃO E IMPLEMENTAÇÃO DEFUNÇÕES LÓGICAS 89

5.1 Introdução 89

5.2Álgebra de Boole 895.2.1 Álgebra Binária de Boole 91

5.3 Funções Booleanas e sua Representação. Definições 925.3.1 Definições 925.3.2 Representação Analítica. Formas Canónicas 935.3.3 Representação Numérica 975.3.4 Representação Geométrica 995.3.5 Representação Gráfica. Diagramas de Venn 1005.3.6 Representação Tabular. Mapas de Karnaugh 101

5.4 Funções Incompletas 102

© ETEP - Edições Técnicas e Profissionais IX

Técnicas de Automação

5.5 Simplificação de Funções Lógicas 1035.5.1 Introdução 1035.5.2 Método Analítico 1035.5.3 Método Tabular de Karnaugh 104

5.6 Implementação de Funções Lógicas 1125.6.1 Introdução 1125.6.2 Representação Temporal de Sinais Lógicos. Diagrama Temporal 1125.6.3 Circuitos de Contactos 1145.6.4 Circuitos com Portas Lógicas 1145.6.5 Utilização de Autómatos Programáveis 117

5.7 Resumo do Capítulo 121

5.8 Referências 122

5.9 Problemas 122

6. SíNTESE CLÁSSICA DE SISTEMAS DE COMANDO LÓGICO 129

6.1 Introdução 1296.1.1 Sistemas Combinatórios e Sequenciais 130

6.2 Biestáveis 1316.2.1 Classificação dos Biestáveis 1316.2.2 Tipos de Biestáveis 1326.2.3 Modos de Autorização dos Biestáveis 134

6.3 Método de Huffman 1376.3.1 Introdução 1376.3.2 Tabela de Fases Primitiva 1386.3.3 Tabela de Fases Completa 1406.3.4 Equivalência e Pseudo-Equivalência entre Fases. Tabela de Fases 1416.3.5 Tabela de Fases Condensada 1436.3.6 Atribuição dos Estados de Memória. Matriz de Fases 1456.3.7 Matriz de Excitação. Função de Excitação 1496.3.8 Matriz de Saída. Função de Saída 1506.3.9 Comparação entre os Diversos Métodos 152

6.4 Exemplo de Aplicação 153

6.5 Métodos de implementação de sistemas clássicos de controlo sequencial 1576.5.1 Circuitos em Hardware 1576.5.2 Utilização de Autómatos Programáveis 157

6.6 Resumo do Capítulo 160

X © ETEP - Edições Técnicas e Profissionais

Índice

6.7 Referências 161

6.8 Problemas 161

7. O MOVIMENTO LINEAR cíCLlCO 165

7.1 Introdução 165

7.2 Agentes do Movimento. Simbologia 1667.2.1 Agentes do Movimento 1667.2.2 Simbologia 167

7.3 Ciclos Típicos e sua Representação 1697.3.1 Representação Vectorial 1697.3.2 Diagrama de Funcionamento 1697.3.3 Dedução Empírica do Comando para um Ciclo Quadrado l71

7.4 Síntese de Sistemas de Comando: Métodos Clássicos 1737.4.1 Método dos Diagramas de Funcionamento 1747.4.2 Método de Huffman Simplificado 1817.4.3 Síntese de Sistemas de Comando: Métodos Modernos 188

7.5 Exemplo Final de Aplicação 2007.5.1 Método dos Diagramas de Funcionamento 2017.5.2 Método de Huffman Simplificado 202

7.6 Resumo do Capítulo 206

7.7 Referências 208

7.8 Problemas 208

8. DIAGRAMA FUNCIONAL GRAFCET 213

8.1 Introdução ..................................................................................•.............................................. 213

8.2 Tipos de GRAFCET 213

8.3 Elementos Base do GRAFCET 2148.3.1 Etapas 2168.3.2 Transições 2178.3.3 Ligações Orientadas 2188.3.4 Configurações Típicas de GRAFCET 218

8.4 Regras de Evolução 2198.4.1 Iniciação 219

© ETEP - Edições Técnicas e Profissionais XI

Técnicas de Automação

8.4.2 Regras de Evolução entre Situações 2218.4.3 Paralelismo Interpretado 2238.4.4 Transições Fonte 2238.4.5 Transições Poço 224

8.5 Receptividade Associada às Transições 2248.5.1 Simultaneidade de Acontecimentos no GRAFCET 2258.5.2 Simultaneidade Tecnológica 226

8.6 Medida do Tempo no GRAFCET 226

8.7 Acções Associadas às Etapas ...............................................................................................•... 2288.7.1 Tipos de Ordens 228

8.8 GRAFCET Mestre e GRAFCET Escravo (Master /Slave) .......•..................................•.•.....• 2318.8.1 Interacção entre Mestres e Escravos. Ordens de Forçagem 233

8.9 Utilização de Macros ..............................•.....•........................................................................... 237

8.10 Casos Estudados 239

8.11 Formas de Implementação a partir do GRAFCET 2548.11.1 Implementação com Sequenciadores 2548.11.2 Implementação através do uso de Autómatos Programáveis 2548.11.3 Implementação através do uso de Microcomputadores 265

8.12 Resumo do Capítulo 265

8.13 Referências ................................•............................................................................................. 266

8.14 Problemas ............................................•....................................................................•.............. 266

9. REDES DE PETRI 281

9.1 Introdução 281

9.2 Conceitos Básicos 282

9.3 Marcação e Evolução das Redes de Petri ..........................................•................................... 2849.3.1 Regras de Evolução 284

9.4 Espaço de Estados de uma Rede de Petri. Alcançabilidade ........•...........•............................ 2869.4.1 Grafo da AIcançabilidade 287

9.5 Propriedades das Redes de Petri 2889.5.1 Segurança 2889.5.2 Redes Limitadas. Lugar k-Limitado 288

XII © ETEP - Edições Técnicas e Profissionais

Índice

9.5.3 Vida 2899.5.4 Bloqueamento 2929.5.5 Estado de Acolhimento 292

9.6Análise das Redes de Petri. Outros Conceitos 2929.6.1 Alcançabilidade 2939.6.2 Cobertura 2939.6.3 Conservação 293

9.7Modelação 294

9.8GRAFCET e Redes de Petri 299

9.9Resumo do Capítulo 303

9.10Referências ...............•.............................................................................................................. 304

9.11Problemas 304

10. ACTUAIS E NOVAS TENDÊNCIAS DAS UNIDADES DEMANUFACTURA 307

10.1Introdução 307

10.2Evolução do Suporte da Manufactura: dos Recursos para o Conhecimento 30910.2.1 Manufactura Adaptativa 30910.2.2 Manufactura Digital 30910.2.3 Manufactura Baseada em Redes 31110.2.4 Manufactura Baseada em Conhecimento 312

10.3Dosmétodos de produção em série aos concorrentes 312

10.4Dosmétodos de competição individual para os de sistemas 313

10.5Passagem da monodisciplinaridade para a pluridisciplinaridade 313

10.6Novosmateriais. Passagem da escala macro para a micro ou nano 313

10.7Passagem de uma produção top-down para bottom-up ....................•...........................•.... 314

10.8Áreas de investigação e desenvolvimento com Interesse para a Manufactura 31510.8.1 Novos materiais, processos e produtos 31510.8.2 Sistemas de Informação em manufactura 31610.8.3 Modelação e simulação de produtos, processos e empresas 31710.8.4 Equipamento e processos de manufactura 31710.8.5 Integração de empresas 318

© ETEP - Edições Técnicas e Profissionais XIII

Técnicas de Automação

10.9 Resumo do Capítulo 318

10.10 Referências 318

ANEXOS 321

A. PROGRAMAÇÃO DO AUTÓMATO SAIA 323

A.1 Introdução 323

A.2 Estruturação da Programação 324A.2.l Introdução 324A.2.2 Blocos de Programa (PB) e Blocos Funcionais (FB) 324A.2.3 Leitura e Envio de Sinais 325

A.3 Linguagens de Programação do SAIA ......................................................................•........... 326A.3.1 Introdução 326A.3.2 Lógica de Contactos 327A.3.3 Blocos Funcionais 328A.3.4 Lista de Instruções 332A.3.5 Organização dos Dados 332A.3.6 Programação Baseada no GRAFCET. O GRAFTEC 345

A.4 Ambientes de Programação. Exemplos ..•.............................................................................. 347A.4.l Inicialização. Definição de um Projecto 347A.4.2 Debugger 349

A.5 Exemplos 351

B. CIRCUITOS INTEGRADOS 355

B.1 Introdução .......................•........................................................................................................ 355

B.2 Base Digital Analógica 355B.2.l A Base At-700 355B.2.2 Elementos Lógicos 356B.2.3 Biestáveis e Flip-Flops 359

B.3 Referências 362

C. SíMBOLOS EM HIDRÁULICA E PNEUMÁTICA 363

D. lABORATÓRIO REMOTO 367

XIV © ETEP - Edições Técnicas e Profissionais

Índice

D.l Introdução 367

D.2 Instalação do software 368

D.3 Utilização do Software 368D.3.1 Nota introdutória 368D.3.2 Execução dos programas 369

D.4 Tabela de símbolos usados no Laboratório Remoto 376

D.5 Apoio à instalação de software necessário à ligação ao Laboratório Remoto 377D.5.l Criar uma ligação para uma VPN 377D.5.2 Configurar o programa IPView 381D.5.3 Path das livrarias do SAIA 381

íNDICE REMISSIVO 383

© ETEP - Edições Técnicas e Profissionais XV