Considere um sistema dinâmico cuja entrada u(t) é uma tensão elétrica e a saída y(t) é uma variável de processo em velocidade. Para identificar a dinâmica desse sistema, foi realizado um ensaio em malha aberta, aplicando-se um degrau de amplitude 40 V no instante t = 15 s. A resposta temporal da saída é apresentada na Figura 3.

Figura 3 – Resposta ao degrau do sistema.  

Considere ainda que:

1) O sistema pode ser representado por um modelo linear de primeira ordem;

2) Observa-se, na Figura 3, que o valor final da saída é de 40 rad/s;

3) O sistema atinge o tempo de assentamento, segundo o critério de 2%, no instante t = 35 s.

Assinale a alternativa que determina a função de transferência em malha aberta que relaciona Y(s) à entrada U(s).

A Figura 2 apresenta um sistema de controle em malha fechada.

Figura 2 – Diagrama de blocos de um sistema de controle.

 

Considerando R(s) como o sinal de referência (setpoint) e Y(s) como a saída do sistema, assinale a alternativa que representa corretamente a função de transferência equivalente entre a entrada e a saída do sistema, ou seja, H(s) = Y(s)/R(s).

Como parte de uma atividade didática sobre cinemática e planejamento de trajetórias, um manipulador planar do tipo RR foi programado para executar um movimento entre dois pontos. O manipulador possui dois elos com comprimentos L₁ = 10 cm e L₂ = 5 cm. Em determinado instante da trajetória, as juntas encontram-se nas posições θ₁ = 30° e θ₂ = 60°. A posição do efetuador no plano cartesiano é dada por

Com base nas informações apresentadas e nos conceitos de cinemática e planejamento de trajetórias, assinale a alternativa correta.

Durante uma atividade prática de Controladores Lógicos Programáveis (CLPs), o professor propõe aos estudantes a modernização da linha automatizada de envase apresentada na Figura 1, com o objetivo de discutir a expansão da arquitetura de um CLP modular e sua integração com dispositivos de automação industrial.

O CLP da bancada didática está equipado apenas com módulos de entradas e saídas digitais, utilizados no controle da válvula solenoide e do motor da esteira. Entretanto, sua arquitetura permite a instalação de módulos adicionais de entradas e saídas, analógicos ou digitais, bem como de interfaces de comunicação compatíveis com a Unidade Central de Processamento (CPU), sem a necessidade de substituí-la.

Para a atividade, os estudantes deverão especificar os recursos necessários para que a modernização da linha atenda simultaneamente aos seguintes requisitos:

● monitorar continuamente o nível do reservatório por meio de um transmissor com sinal de saída analógico de 4–20 mA;

● permitir o ajuste contínuo da velocidade da esteira por meio de um inversor de frequência comandado pelo CLP, utilizando uma interface de comunicação compatível com o padrão físico RS-485;

● disponibilizar informações de produção e operação para um sistema supervisório, sendo a comunicação entre o CLP e o sistema supervisório realizada por meio de uma interface de comunicação compatível com o padrão físico Ethernet.

Com base nas informações da atividade e na arquitetura dos Controladores Lógicos Programáveis (CLPs), assinale a alternativa que apresenta uma solução adequada para atender aos requisitos descritos.

Em uma aula prática de Controladores Lógicos Programáveis (CLPs), um professor utiliza a bancada didática apresentada na Figura 1 para demonstrar aos estudantes a implementação de uma linha automatizada de envase de garrafas utilizando a linguagem Ladder (LD). Para a atividade, considere:

● o seguinte funcionamento da bancada didática: i) inicialmente, o motor da esteira (Q0.1) permanece ligado, transportando as garrafas até a posição de envase; ii) quando uma garrafa é detectada pelo sensor S1 (I0.0), o motor da esteira (Q0.1) é desligado e a válvula solenoide (Q0.0) é ligada para iniciar o enchimento da garrafa; iii) a válvula solenoide (Q0.0) permanece ligada enquanto o sensor S2 (I0.1) não detectar que o líquido atingiu o nível especificado; iv) durante esse período, a garrafa permanece parada na posição de envase, mantendo o sensor S1 (I0.0) continuamente acionado; v) quando o sensor S2 (I0.1) detectar que o nível especificado foi atingido, a válvula solenoide (Q0.0) deverá ser desligada e o motor da esteira (Q0.1) deverá ser ligado novamente, transportando a garrafa para a etapa seguinte do processo;

● que as nomenclaturas I0.0 e I0.1 correspondem aos endereços das entradas digitais, enquanto Q0.0 e Q0.1 correspondem aos endereços das saídas digitais do CLP;

● que os sensores S1 e S2 são do tipo PNP, indicando nível lógico 1 apenas quando acionados.

Com base nas informações da atividade e na Figura 1, assinale a alternativa que apresenta uma implementação em linguagem Ladder (LD), conforme a IEC 61131-3, compatível com a lógica de acionamento descrita.

Considere um sistema de controle de processos em malha fechada. Sobre o papel dos elementos finais de controle (atuadores) e a estrutura do sistema, assinale a alternativa correta. 

Um técnico em automação industrial, ao projetar um sistema de monitoramento, precisa distinguir corretamente os componentes da cadeia de medição. Com base nos conceitos fundamentais de metrologia e instrumentação industrial, assinale a alternativa correta.

No que diz respeito à arquitetura de redes industriais e à integração entre Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) e sistemas supervisórios, assinale a alternativa correta. 

 Os sistemas de Controle Supervisório e Aquisição de Dados (SCADA) são fundamentais para a automação de processos geograficamente distribuídos ou complexos. Com base nos conceitos de arquitetura e funcionalidade desses sistemas, assinale a alternativa correta.  

Um sistema didático de controle de nível de água em um tanque é composto por uma bomba de alimentação e dois sensores capacitivos, conforme ilustrado na figura abaixo. O sensor S1 monitora o nível mínimo e está ligado à entrada I0.0 de um Controlador Lógico Programável (CLP), enquanto o sensor S2 monitora o nível máximo e está ligado à entrada I0.1. Os sensores são do tipo capacitivo, com saída PNP e contato lógico normalmente aberto (NA), fornecendo nível lógico 1 (24 Vcc) quando detectam água e 0 (0 Vcc) quando não a detectam. A bomba é acionada pela saída digital Q0.0 do CLP, por meio de um relé intermediário que comanda o contator do motor.






O sistema deverá operar conforme os seguintes requisitos:
1) No instante da energização do sistema, considere o tanque vazio, de modo que os sensores S1 e S2 não detectem água (I0.0 = 0 e I0.1 = 0). Nessa condição, a bomba deverá ser acionada para iniciar o enchimento do tanque.
2) Após o acionamento, a bomba deverá permanecer ligada, independentemente do estado do sensor S1, até que o nível da água atinja o sensor de nível alto.
3) Quando o sensor de nível alto detectar água (I0.1 = 1), a bomba deverá ser desligada.
4) Considerando a válvula de saída permanentemente aberta, o nível da água diminuirá após o desligamento da bomba e um novo ciclo de enchimento deverá ser iniciado automaticamente quando o nível da água ficar abaixo do sensor S1 (I0.0 = 0).

Considerando os requisitos de funcionamento estabelecidos e a programação em linguagem Ladder, assinale a alternativa, que melhor representa a lógica de acionamento, retenção e desligamento da bomba de entrada Q0.0.

A norma IEC 61131-3 estabelece diretrizes para o desenvolvimento de programas em controladores lógicos programáveis (CLPs), padronizando diferentes linguagens de programação amplamente empregadas em sistemas automatizados.
Assinale a alternativa que apresenta apenas linguagens de programação padronizadas pela IEC 61131-3. 

Uma esteira transportadora deve manter velocidade constante durante a movimentação de diferentes cargas. Para isso, o motor elétrico é acionado por um inversor de frequência comandado por um controlador contínuo que pode utilizar ações proporcional (P), integral (I) e derivativa (D), isoladamente ou em conjunto. Durante os ensaios, foram observadas situações como redução da velocidade quando caixas mais pesadas são colocadas sobre a esteira, aumento momentâneo da velocidade após a retirada da carga e pequenas oscilações antes da estabilização da velocidade no valor desejado.
Com base nos conceitos de controle contínuo e na atuação das ações (P), (I) e (D), assinale a alternativa correta. 

Um forno elétrico emprega um controlador liga-desliga (on-off) para manter sua temperatura próxima do valor de referência estabelecido pelo operador. O sistema utiliza um sensor de temperatura, um controlador eletrônico e uma resistência elétrica de aquecimento. Para evitar acionamentos excessivos da resistência, foi definido um intervalo diferencial (histerese) em torno do ponto de ajuste. A figura abaixo apresenta o comportamento típico da temperatura do forno durante a operação. 



Com base na figura e nos conceitos de controle liga-desliga (on-off), analise as afirmações a seguir.

I - O controle liga-desliga, também denominado controle de duas posições, mantém o elemento atuador apenas em dois estados possíveis: totalmente ligado ou totalmente desligado.
II - O intervalo diferencial (histerese) é introduzido para reduzir a frequência de comutação do atuador diante de pequenas variações da variável controlada, aumentando sua vida útil. Entretanto, sua redução tende a aumentar a precisão do controle, à custa de uma maior frequência de chaveamento do atuador.
III - Em regime permanente, é esperado que a variável controlada oscile continuamente em torno do ponto de ajuste. A amplitude e a frequência dessas oscilações dependem da dinâmica do processo, como sua inércia e tempo de resposta.
IV - O controle liga-desliga é a estratégia mais indicada para processos que exigem elevada estabilidade térmica, pequena variação em torno do setpoint e resposta contínua às mudanças de carga.

Quais estão corretas? 

A figura abaixo apresenta o diagrama esquemático de uma malha fechada utilizada em uma bancada didática para o controle automático do nível de água de um reservatório. O sistema é composto por um controlador eletrônico, um inversor de frequência responsável pelo controle da velocidade de uma bomba centrífuga, um transmissor de nível instalado no reservatório e um sistema de realimentação composto pelo transmissor de nível e pelos sinais de medição. O operador define previamente o nível desejado (setpoint) e, durante a operação, variações na vazão de saída do reservatório podem alterar o nível da água. Nessas condições, o controlador ajusta continuamente a velocidade da bomba, modificando a vazão de entrada, de modo a manter o nível do reservatório próximo ao valor de referência. 







Com base na figura e nos conceitos de controle de processos, analise as afirmações a seguir.

I - O nível de água h (t) representa a variável controlada, enquanto o valor de referência definido pelo operador corresponde ao setpoint do sistema, utilizado para o cálculo do sinal de erro pelo controlador.
II - A ação do controlador modifica o sinal enviado ao inversor de frequência, alterando a velocidade da bomba e, consequentemente, a vazão de entrada no reservatório, que corresponde à variável manipulada da malha.
III - O transmissor de nível fornece continuamente ao controlador o valor medido da variável controlada, caracterizando uma malha fechada com realimentação negativa.
IV - A variação da vazão de saída do reservatório constitui uma perturbação externa. Entretanto, como essa vazão não é medida pelo controlador, ela não interfere na variável controlada enquanto o setpoint permanecer constante.

Quais estão corretas? 

Com o decorrer das décadas, os equipamentos eletrônicos sofisticados veem tomando espaço dos comandos elétricos tradicionais, compostos por dispositivos eletromecânicos. Os ditos controladores lógicos programáveis (CLP) são equipamentos eletrônicos capazes de realizarem grandes quantidades de operações lógicas que demandariam muito espaço e energia para serem realizadas por comandos elétricos tradicionais. Sobre a linguagem de programação de CLPs mais elementar e difundida, assinale a alternativa CORRETA.

Um tanque industrial tem seu nível monitorado por um sensor piezorresistivo, instalado no fundo, que mede a pressão hidrostática da coluna de líquido. O sensor possui faixa de 0 a 600 mbar, com saída analógica 4–20 mA, linear. O sinal é convertido em tensão por meio de um resistor de 250 Ω e lido por um microcontrolador. O valor medido atua no controle de uma válvula proporcional de vazão, comandada por um sinal 0–10 V. A lógica de controle é inversamente proporcional, sendo que 450 mbar correspondem a 25% de abertura da válvula. No instante analisado, a válvula encontra-se 50% aberta. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa correta.

Considere uma aplicação de um sistema controlado por CLP para proteção térmica de um tanque aquecido, conforme o diagrama Ladder apresentado a seguir:  

● I2 é um sensor de temperatura alta do tanque, que permanece fechado enquanto a temperatura for maior que uma temperatura alta estabelecida.

● Q1 aciona o motor da bomba de recirculação.

● T é um temporizador TON ajustado para 5 s.

● Q2 aciona uma válvula eletropneumática de resfriamento.

● I3 é um sensor de temperatura normal do tanque, que permanece fechado enquanto a temperatura for menor que uma temperatura normal estabelecida.

● I1 é um botão de reset manual.

Assinale a alternativa que apresenta corretamente o funcionamento do sistema.

Em uma estação elevatória de água, um Controlador Lógico Programável (CLP) recebe sinais provenientes de sensores de nível, pressão e vazão, processa essas informações conforme uma programação previamente estabelecida e envia comandos para acionamento de bombas e válvulas. Nesse contexto, qual é a principal função desempenhada pelo CLP no sistema automatizado? 

No ambiente de automação industrial, o Controlador Lógico Programável (CLP) atua como o núcleo do controle de processos, comunicando-se com sensores, atuadores e sistemas de supervisão (SCADA) por meio de redes industriais. Para garantir o tráfego correto de dados de diagnóstico e controle, utilizam-se protocolos de comunicação padronizados. Nesse contexto, assinale a alternativa correta sobre o CLP e a comunicação em controle de processos. 

Pesquisadores da UNIFAP estão desenvolvendo um sistema de controle para regular a velocidade de uma bomba de água utilizada no abastecimento de comunidades ribeirinhas da região do Bailique. O comportamento dinâmico simplificado do sistema pode ser representado pelo modelo em variáveis de estado: 

Em que:

• x₁(t) representa o nível de água no reservatório;

• x₂(t) representa a taxa de variação do nível;

• u(t) representa o sinal de controle aplicado à bomba. 

Considerando operação em malha aberta e entrada constante u(t)= 0, determine os autovalores da matriz de estados e avalie a estabilidade do sistema.