Questões de Concurso Para professor - controle automação instrumentação industrial

Um robô industrial é uma máquina programável de propósito geral que possui certas características antropomórficas, sendo o braço mecânico (ou manipulador) a característica antropomórfica mais óbvia. O manipulador, combinado com um controlador de alto nível, permite que um robô industrial realize várias tarefas como carregamento e descarregamento de máquinas e equipamentos, processo de soldagem e pintura pulverizada.

Em relação aos robôs industriais, pode-se afirmar que:

Um dos critérios no estudo da qualidade de sistemas de controle em malha fechada é o Erro de regime permanente, determinado por E_reg = 

                                                             

Deste modo, determine-o para o sistema de primeira ordem representado no diagrama de blocos a seguir considerando uma entrada de degrau unitário.

Fonte: IFSP, 2024

A modelagem matemática representa uma etapa importante em projetos de engenharia de controle em que, após a aplicação das leis fundamentais, simplificações e aproximações, é possível determinar uma equação matemática capaz de representar de forma próxima o comportamento dinâmico de um determinado sistema, seja ele térmico, mecânico, elétrico ou hidráulico. Deste modo, dado o circuito eletrônico a seguir, obtenha a função de transferência que represente seu comportamento dinâmico, considerando o amplificador operacional ideal.

Fonte: IFSP, 2024

O Modbus é um dos protocolos de comunicações industriais mais antigos e ainda muito utilizado nos dias atuais na industria. Sobre o protocolo de comunicação Modbus e suas variantes Modbus RTU, Modbus ASCII e Modbus TCP/IP, é correto afirmar:

Um engenheiro de automação está programando um Controlador Lógico Programável (CLP) para gerenciar o controle de um sistema de esteiras em uma fábrica. O CLP é programado utilizando a linguagem Ladder para garantir que as esteiras operem de maneira segura. A figura abaixo mostra um diagrama Ladder utilizado para acionar duas saídas, esteira 1 (Y1) e esteira 2 (Y2), com base nas entradas X1, X2, X3 e X4.

Com base no diagrama apresentado, analise as seguintes afirmativas:

I. Se a entrada X1 estiver desacionada, a esteira 1 será acionada, independentemente do estado de X2.

II. A esteira 2 será acionada se X3 e X4 forem acionadas.

III. Se todas as entradas estiverem desacionadas, a esteira 2 será acionada.

Quais afirmativas estão corretas?

O funcionamento de inversor de frequência consiste na variação da frequência que alimenta o motor de indução trifásico, por meio de um circuito de controle e dispositivos de estado sólido, inicialmente tiristores e, nos dias atuais, IGBT’s. Porém, operar um motor com frequências abaixo ou acima da sua frequência nominal pode trazer dificuldades à operação. A figura a seguir mostra uma curva operacional típica que os fabricantes divulgam para evitar danos ao motor, em que um fator é aplicado ao conjugado nominal para determinar sua capacidade de trabalho. 

Fonte: FRANCHI, C. M. Acionamentos Elétricos.São Paulo: Érica, 4ª edição, 2014. 

Assim, sobre operações com inversores de frequência, assinale a alternativa correta. 

Em uma fábrica, um engenheiro precisa garantir que uma bomba de água seja ligada apenas 5 segundos após um sensor de nível detectar que o tanque está vazio. Para isso, ele configurou um temporizador de retardo na energização (TON) com um tempo de 5 segundos no CLP. A bomba deve permanecer ligada enquanto o sensor continuar indicando que o tanque está vazio. O que acontecerá com a bomba se o sensor de nível detectar que o tanque está vazio por 3 segundos e, em seguida, o nível voltar ao normal?

Em uma planta industrial, um motor trifásico de 9 kW é utilizado para acionar uma esteira transportadora que opera em um ambiente de produção contínua. O motor, que opera a 220 V e possui um fator de potência de 0,8, é acionado por partida direta, uma solução simples e eficaz para este tipo de aplicação. O engenheiro responsável pelo sistema precisa calcular a corrente de partida do motor, que é essencial para o dimensionamento adequado dos componentes de proteção e controle do motor. A corrente de partida do motor é aproximadamente cinco vezes a corrente nominal, de forma que possa garantir a segurança operacional da planta. Com base nessas informações, qual será a corrente de partida do motor, de forma aproximada? Considere um rendimento de 100% e use a aproximação √3=1,7.

No estudo de sistemas de controle, nem sempre temos acesso fácil à função de transferência para estudar a sua estabilidade. Uma técnica que pode ser utilizada neste caso é o levantamento experimental do seu diagrama de bode. 

Fonte: IFSP, 2024

Considerando o diagrama de bode apresentado, determine a margem de ganho, margem de fase e a estabilidade deste sistema linear.

Um sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) é composto por um conjunto de ferramentas avançadas, usadas para o monitoramento de processos de chão de fábrica. Sobre as características e capacidades dos sistemas SCADA, é correto afirmar:

Considere um robô planar com duas juntas rotativas (RR), em que o comprimento do primeiro link é L₁ e o comprimento do segundo link é L₂. A cinemática direta relaciona os ângulos das juntas (θ₁ e θ₂) com a posição do efetuador final no plano XY. Qual é a equação da cinemática direta que descreve a posição (x, y) do efetuador final em termos dos ângulos das juntas e dos comprimentos dos links? 

A pneumática e a automação estão intimamente relacionadas. Em tempos atuais, a pneumática integrada a controles eletrônicos é uma das tecnologias mais utilizadas na automação industrial, permitindo a otimização de processos e sistemas industriais.

Em relação à pneumática, pode-se afirmar que:

Uma empresa necessita realizar a supervisão e controle de uma etapa de seu processo, para isso foi indicada a instalação de um Sistema de Supervisão e Aquisição de Dados (SCADA). Sobre os sistemas SCADA, é correto afirmar que:

I. SCADA é utilizado principalmente para monitorar e controlar processos industriais em tempo real, coletando dados de sensores e atuadores e permitindo a intervenção manual e a automática.

II. Os sistemas SCADA são exclusivamente projetados para ambientes de manufatura e não são adequados para aplicações em sistemas como distribuição de água e energia elétrica.

III. SCADA permite a integração de diferentes tipos de equipamentos e sistemas, fornecendo uma interface gráfica que ajuda os operadores a visualizar e analisar dados em tempo real.

IV. Embora SCADA seja essencial para monitoramento em tempo real, não possui capacidade de armazenar dados históricos, o que limita a análise de tendências e o diagnóstico de problemas.

Durante o desenvolvimento de um sistema de controle de velocidade para motores, um engenheiro está utilizando um microcontrolador de 8 bits para gerar um sinal PWM (Pulse Width Modulation). Para verificar a precisão do sinal gerado, ele utiliza um osciloscópio para analisar o sinal PWM. A largura do pulso do sinal PWM é definida por um código de 8 bits e exibida conforme o gráfico abaixo:

Fonte: IFSP, 2024

Sabendo que a base de tempo do osciloscópio está calibrada em 1 ms/DIV, a frequência do sinal PWM e o valor do código, em decimal, correspondente à largura do pulso valem, respectivamente:

Há instrumentos de medição que são utilizados para fazer comparações dimensionais entre dois objetos, tais como um componente manufaturado e uma superfície de referência. Normalmente, os instrumentos de medição por comparação não são capazes de proporcionar um valor absoluto da medida de interesse, em vez disso, eles quantificam a magnitude e a direção do desvio entre as superfícies de dois objetos. Os instrumentos desta categoria podem ser mecânicos ou eletrônicos.

Em relação aos instrumentos de medição por comparação, pode-se afirmar que:

Considere o seguinte circuito elétrico:

Fonte: IFSP, 2024

Determine a equação do circuito em Espaço de Estado. Considere a tensão no capacitor e a corrente no indutor como variáveis de estado, a saída do sistema linear é a tensão no resistor R.

O diagrama de blocos a seguir representa uma planta de um motor de corrente contínua. Deseja-se incluir um controlador que, ao adicionar um ganho, garante a estabilidade do sistema em malha fechada. Determine a faixa de valores de ganho K, para que o sistema realimentado seja estável.

Fonte: IFSP, 2024

A linguagem C é vastamente utilizada na programação de microcontroladores e sistemas embarcados. Ela permite acesso direto ao hardware, o que é bastante desejável para muitos dispositivos eletrônicos. Considere o código abaixo, escrito no Dev C++ 5.11. Ao final da execução do algoritmo no compilador, quais valores serão exibidos no console?

Fonte: IFSP, 2024 

Redes Neurais Artificiais são técnicas computacionais que utilizam um modelo matemático inspirado no neurônio biológico, obtendo aprendizado pela experiência. Encontra aplicações em visão computacional, automação residencial e industrial, robótica, microeletrônica, entre outros. A respeito de redes neurais MLP (Multi-layer Perceptron), analise as afirmativas:

I. Os parâmetros a serem definidos para a execução de uma rede MLP são número de camadas, número de neurônios em cada camada, taxa de aprendizado e função de ativação;

II. São redes recorrentes;

III. Os neurônios da camada oculta são capazes de capturar a não-linearidade dos dados;

IV. Geralmente utiliza-se a função sigmóide como função de ativação nas camadas oculta e de saída.

As afirmativas corretas são:

A instrumentação é muito importante em sistemas industriais, pois assegura a qualidade dos produtos e a confiabilidade dos dados e processos industriais. Na indústria são comumente empregados os instrumentos de medição para dimensões lineares, tais como paquímetros, compassos e outros.

Em relação aos instrumentos de medição para dimensões lineares, pode-se afirmar que: