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.

v3

K1

Vcc

v1

v2

A+ A-

a0

a1

k1k1

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.

A+

Vcc

st

m10

A- C+ B+

a0

m11

b1

M1- M1+

b0

a1

B-

c0

C-

c1

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.)

A

C

B

D

Unidade de

Alim.

E

F

G

H

Parte operativa

Bus interno de entradas/

saídas

operador

Outros PLC’s

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.)

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.)

SCRUBBER

DEMISTER CONTROLADOR

VÁLVULA REGULADORA

ANALISADOR O2

V

DECK SEAL

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 observar-se 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.

tapete 2

conduta

reservatório

depósito

AB

a0 a1

b0b1

Tapete 2

Tapete 1

C

c1

c0

B

b0b1

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