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Automatismos Programáveis

Código:

LACI21012

Sigla:

AP

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Controlo e Processos

Ocorrência: 2023/2024 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Sistemas e Informática
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia de Automação, Controlo e Instrumentação

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
EACI	24	Plano de Estudos 14	2	-	6	75	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Pretende-se dar aos alunos a capacidade de entender e descrever o funcionamento de um automatismo e de conceber e realizar a sua parte de comando com base em tecnologias programadas.

Dar a conhecer aos alunos a principal norma sobre programação de autómatos e dar-lhes a capacidade de conceber e realizar programas usando sistemas de programação e linguagens construidas com base nessa norma.

Dar aos alunos a capacidade de realizar um projecto de automação industrial.

Dar a conhecer as capacidades das redes de comunicação usadas em automação industrial e os modos como podem ser úteis assim como conhecimentos mais específicos sobre algumas dessas redes.

Resultados de aprendizagem e competências

No final do semestre o aluno aprovado deve:
1 - Ser capaz de conceber o comando de um automatismo e de o implementar usando tecnologias programadas. Ser capaz de descrever convenientemente, usando metodologias e notação normalizadas, o funcionamento e a constituição de um automatismo.
2 - Conhecer e saber usar os conceitos e as linguagens de programação incluidas na norma IEC-61131-3 sobre programação de autómatos. Deve conhecer estruturas de dados tipo e métodos de descrição de algoritmos e organização dos programas. Deve conhecer e ser capaz de aplicar os conceitos e metodologias de programação descritos pela norma IEC 61131-3. Em particular deve ser capaz de conceber, descrever e implementar o projecto do comando de um automatismo, recorrendo a esses conceitos e a essas linguagens de programação. Conseguir transpor e aplicar esses conhecimentos usando pelo menos um autómato específico no laboratório.
3 - Realizar todas as peças de um projecto de automação usando técnicas de concepção e simbologia normalizada. Para tal deve conhece as metodologias de projecto para automatização de processos incluindo sua interacção com o exterior, os seus modos de marcha e aspectos de segurança, métodos de teste e validação e a documentação.
4 - Conhece a estrutura e os conceitos associados a uma rede de comunicação série, ponto a ponto ou ponto multi-ponto. Sabe aplicar estes conhecimentos na análise de protocolos simples assim como às redes industriais e seus protocolos, ex.: Profibus, Modbus e AS-i. É capaz de compreender um sistema de automatização distribuído com supervisão.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

São úteis os conhecimentos prévios adquiridos na UC de Automação assim como aqueles abordados na UC de Introdução à Programação, UCs estas que precedem a presente UC no plano de estudos do curso.

Programa

1 Caracterização de processos e identificação dos seus componentes (M1)
- Identificação dos componentes de um processo a automatizar
- Identificação da interface de comando e supervisão
- Caracterização do processo: estados, eventos, acções.

2 Sistemas de descrição de eventos discretos (M2)
- Conceitos e características dos eventos discretos
- Máquinas de estados, quadros de estados
- GRAFCET, complementos sobre GRAFCET’s;
- Prática de elaboração de GRAFCET e subsequente programação

3 Programação de autómatos (M3)
- Introdução à norma IEC 61131-3;
- Propósitos e importância da norma;
- Métodos e ferramentas para programação com qualidade;
- Linguagens.
- Estruturas de dados: bit, byte, array, ponteiro, filas, pilhas e listas.
- Algoritmos: eq. Booleanas; fluxograma; GRAFCET, máquinas de estado.
- Programação de autómatos: instruções para controlo de fluxo; funções e sub-rotinas; parâmetros e blocos de dados; endereçamento e dados associados aos módulos analógicos; funções especiais (ex. PID), técnicas para programação de algoritmos em LD e ST;

4 Projecto de sistemas automáticos (M4)
- Normas e simbologia
- Fases de projecto;
- Modos de marcha, encravamentos e alarmes;
- Segurança: pessoas e equipamento.
- Algoritmos de descrição de automatismos.
- Dimensionamento e esquemáticos;
- Relatórios e documentação.
- Casos de estudo.

5 Redes de comunicação industrial (M5)
- Introdução às redes de comunicação - Modelo OSI.
- Aplicação do modelo OSI às redes industriais: nível físico, ligação e aplicação.
- Meio físico: Tipos de cablagem; Tipos e níveis de sinal;
- Tipos de comunicação: Síncronos/Asíncronos; Cliente-Servidor; Produtor-consumidor;
- Elementos de ligação: Repetidores; Gateways; Routers; Bridges;
- Redes ASi; Modbus; Profibus

Bibliografia Obrigatória

J. R. Caldas Pinto; Técnicas de Automação, LIDEL, 2010. ISBN: 978-972-8480-26-4
SIEMENS; SIMATIC Working with STEP 7, SIEMENS
SIEMENS; Ladder Logic (LAD) for S7-300 and S7-400 Programming, 2010 (Disponível na Internet e na página de Moodle da UC)
R. W. Lewis; Programming Industrial Control Systems Using IEC 1131-3, IET Control Engineering Series, 2007. ISBN: 978-0-85296-950-2
GREPA – Groupe Equipement de Production Automatisée; Le Grafcet, de nouveaux concepts, Cépadue – editions, 1991. ISBN: 2,85428,148,9

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Nas aulas teorico-práticas as matérias são expostas, por vezes recorrendo à projecção de diapositivos, outras vezes no quadro. Na exposição além do enquadramento e da abordagem dos vários aspectos técnicos dos assuntos, são apresentados exemplos. Para a maior parte dos assuntos, após a sua exposição, é proposta aos estudantes a resolução de exercícios e a resposta a questões, que ajudam a compreender as matérias e a obter a capacidade de as operacionalizar.

As aulas de laboratório são dedicadas à resolução de problemas de programação de automatismos. Nas aulas iniciais é exposta ferramenta de programção dos autómatos utilizados ao longo da unidade curricular. A cada aula são propostos problemas aos estudantes, que lhes permitem usar, progressivamente, mais capacidades da linguagem e lhes permitem ao mesmo tempo praticar, aplicado-as, as metodologias e ferramentas de projecto expostas nas aulas teorico-práticas. As capacidades de programação adquiridas por cada aluno são testadas, num teste prático de programação antes de o aluno poder passar a elaborar o projecto da UC.

As aulas finais de laboratório são dedicadas a assistir os alunos na elaboração do projecto de automação de um sistema industrial. O projecto e decorre durante as aulas de laboratório devendo o aluno dedica-lhe tempo de preparação fora dessas aulas para melhor as aproveitar. O projecto na maioria dos casos um trabalho de grupo de 2 alunos ou em casos excepcionais de 1 ou 3 alunos. O docente ajuda os estudantes na elaboração do projecto, esclarecendo dúvidas, chamando a atenção para erros, sugerindo soluções. O projecto no entanto é tarefa que deve ser executada de forma relativamente autónoma por cada grupo de estudantes.

Software

CODESYS

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	70,00
Trabalho laboratorial	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	75,00
Frequência das aulas	75,00
Trabalho laboratorial	15,00
Total:	165,00

Obtenção de frequência

Nota Final = NTP*0,7 + NL*0.3 onde: NTP é a média das notas dos dois testes ou a nota do exame ; NL é a nota de laboratório.

Na data de exame de época normal o aluno pode optar por fazer a recuperação de um dos dois testes.

É obrigatória uma frequência de pelo menos 70% das aulas de laboratório.

Fórmula de cálculo da classificação final

Nota Final = NTP*0,7 + NL*0.3 onde: NTP é a média das notas dos dois testes ou a nota do exame ; NL é a nota de laboratório.

Na data de exame de época normal o aluno pode optar por fazer a recuperação de um dos dois testes.

É obrigatória uma frequência de pelo menos 70% das aulas de laboratório.

Observações

Nos testes não é permitida a utilização de calculadoras nem de telemóveis nem de outros dispositivos de comunicação remota.