ESCOLA NÁUTICA INFANTE D. HENRIQUE
DEPARTAMENTO DE MÁQUINAS MARÍTIMAS
3º Ano do Curso de Engenharia de Máquinas Marítimas
EXAME FINAL DE AUTOMAÇÃO (1ª CHAMADA)
Data – 10.07.2006
Duração - 2.5 horas
1ª PARTE (8 val.)
1.
Considere o esquema de comando electro-pneumático, representado na Fig.1.
Vcc
v3
a0
a1
v2
k1
k1
v1
A+
K1
A-
Fig.1
a) Represente as equações lógicas do circuito de comando eléctrico. (0.5 val.)
b) Represente o esquema pneumático equivalente em simbologia CETOP (1.5 val.)
2.
Considere o circuito de comando com cilindros pneumáticos, representado na Fig.2.
Vcc
c1
m10
m11
a1
b0
b1
c0
a0
st
C-
B-
M1-
A+
A-
M1+
C+
B+
Fig.2
a) Diga justificando qual o ciclo que o esquema representa. Justifique. (0.5 val.)
b) Represente as equações de comando. Diga quais os elementos activos e passivos. Justifique. (0.50 val)
3.
Considere o circuito óleo-hidráulico, representado na Fig.3. Deste modo, responda às seguintes questões:
a) Diga como se designam os componentes assinalados de 1 a 8. (0.5 val.)
b) Diga quais os elementos fundamentais que faltam no esquema da Fig.3. Justifique. (0.5 val.)
c) Descreva o modo de funcionamento do circuito hidráulico. (1.0 val.)
1
Fig.3
4
Descreva o diagrama de blocos de um PLC representado na Fig.4. Justifique sucintamente a finalidade de
dos blocos representados pelas letras A a H. (1.0 val.)
opera
dor
A
B
Outros
PLC’s
C
Unidade
de
Alim.
E
G
Parte
operativa
D
Bus interno
de entradas/
saídas
F
H
Fig.4
5
A Fig.7 representa o esquema de comando de um motor eléctrico trifásico. Deste modo, responda às
seguintes questões:
a) Represente o Grafcet de nível 1 correspondente ao funcionamento do circuito eléctrico de comando.
(1.0 val.)
b) Represente o esquema de contactos correspondente ao funcionamento do circuito eléctrico de comando.
(1.0 val.)
Fig.5
2
2ª PARTE (12 val.)
I (3 val.)
Considere um circuito de protecção e alarme de uma instalação de gás inerte de um navio-tanque, conforme
representado na Fig.6. Este circuito possui como elementos de medida dois sensores de concentração de
oxigénio (s1 e s2) e de temperatura do gás inerte (t1 e t2). Os sensores de O2 (O) e de temperatura (T) estão
ajustados da seguinte forma:
s1
%O2 < 4 % (Estado lógico 0)
; %O2 ≥ 4 % (Estado lógico 1)
s2
%O2 < 8 % (Estado lógico 0)
; %O2 ≥ 8 % (Estado lógico 1)
t1
T < 20 ºC (Estado lógico 0) ; T ≥ 20 ºC (Estado lógico 1)
t2
T < 30 ºC (Estado lógico 0) ; T ≥ 30 ºC (Estado lógico 1)
Considere que o sistema deve funcionar normalmente dentro da gama de %O2 [4 ; 8] e de temperatura [20 ; 30]
(ºC). Deste modo, quando qualquer uma das variáveis de O2 e de temperatura (O, T) sair fora da gama indicada,
deve fazer parar o ventilador de gás inerte (V). Por outro lado, sempre que ambas as variáveis (O, T) saírem fora
da zona normal de funcionamento, deve tocar uma buzina B no painel de alarme. Deste modo, responda às
seguintes questões:
a) Represente a Tabela de Verdade relativa a este sistema. Justifique as opções que escolher para as funções de
saída V e B. (1.5 val.)
b) Represente os mapas de Karnaugh e determine as funções lógicas de V e B. (1.0 val.)
c) Represente as funções lógicas de V e B com tecnologia eléctrica (simbologia CEI). (0.5 val.)
DEMISTER
CONTROLADOR
SCRUBBER
VÁLVULA
REGULADORA
V
DECK SEAL
ANALISADOR
O2
Fig.6
II (3 val.)
Um sistema de comando pneumático realiza o seguinte ciclo de cilindros:
A+ / B+ / B- / B+ / A- / B No qual são utilizados
Sensores de fim de curso eléctricos
Válvula distribuidoras de ar 5/2 com duplo comando electro-pneumático
Relés biestáveis
Deste modo, responda às seguintes questões:
a) Represente o diagrama correspondente à aplicação do método gráfico. Identifique as diversas partes do
diagrama. (2.0 val.)
b) Determine as equações de comando. Diga quais os sensores que poderá considerar como activos e passivos.
Justifique. (1.0 val.)
3
III (3 val.)
Considere o sistema eléctrico de comando lógico de nível de um tanque. O sistema possui um sensor de nível
alto b e uma botoneira de arranque a (impulso). O sistema funciona do seguinte modo:
i)
Quando o operador actuar na botoneira de arranque a (acção impulso), o motor M da bomba
de água é accionado (M=1).
ii)
Quando a bóia accionar o sensor de nível alto b, o motor pára (M=0);
iii)
Qualquer acção do operador sobre a com o sensor b actuado deve manter o motor M parado;
iv)
Caso de defeito na botoneira a: quando esta ficar accionada devido a uma possível avaria em
marcha normal e o sensor b for actuado, deve fazer parar o motor M.
Deste modo, responda às seguintes questões:
a) Represente a matriz primitiva relativa a este sistema. Comente. (1.0 val.)
b) Determine as expressões lógicas de comando do sistema. (Nota: Considere relés monoestáveis). (1.5 val.)
c) Represente o esquema eléctrico de comando em simbologia CEI. (0.5 val.)
IV (3 val.)
A Fig.7 representa um sistema de enchimento e carregamento automático de latas. Na Fig.7-a), pode observarse o sistema de enchimento e a ligação reservatório-depósito. Na Fig.7-b), em cima, a ligação depósito-conduta.
Em baixo, o sistema de abastecimento de latas.
reservatório
B
b1
B
b0
A
b1
a0
b0
a1
depósito
Tapete 2
conduta
Tapete 1
c1
C
tapete 2
c0
a)
b)
Fig.7
O abastecimento das latas é efectuado pelo cilindro C. O enchimento das latas é efectuado através dos cilindros
A e B. O sistema funciona da seguinte forma:
i)
O processo inicia-se com a transferência de uma lata do tapete 1 para o tapete 2. A lata fica assim
posicionada para enchimento. Entretanto foi iniciado o enchimento do depósito, implicando que o
cilindro B se encontre recuado (efectua a ligação reservatório-depósito);
ii)
Estando o depósito cheio, o cilindro B efectua a mudança para depósito-conduta de enchimento,
seguindo-se o processo de enchimento da lata;
iii)
A sequência completa-se com a comutação da ligação reservatório-depósito e com a deslocação da lata
cheia por acção do tapete 2. Seguidamente, efectua-se o processo de carregamento e enchimento de uma
nova lata.
Nota: Quando o cilindro C avança e se efectua o enchimento, o tapete 2 está parado. O tapete 1 encontra-se
sempre em funcionamento. O sistema inicia o seu funcionamento através de uma botoneira de arranque (start).
Deste modo responda às seguintes questões:
a) Represente o GRAFCET de nível 1 relativo a este sistema. (1.0 val.)
b) Represente o GRAFCET de nível 2, indicando as opções tecnológicas que utilizar na descrição do sistema
de comando. Para além dos sensores de fim de cursos dos cilindros A, B e C, diga justificando que outros
sensores deveria utilizar para comandar este sistema de uma forma eficiente. (0.5 val.)
c) Represente a codificação em PG5/GRAFTEC do autómato SAIA relativo a este processo. Considere a
codificação de entradas e saídas que achar mais adequada. (1.5 val.)
4