Bloco 1 · Conceito

Electropneumática

Pneumática pura: comando por sinais de ar (válvulas pilotadas, AND/OR pneumáticos, fim-de-curso pneumáticos).

Electropneumática: pneumática + comando eléctrico (relés, PLC, sensores eléctricos).

Porquê?

• Flexibilidade — lógica em código (PLC) é fácil de modificar.
• Distâncias longas — cabos eléctricos são mais simples que tubos de comando.
• Diagnóstico — monitorizar estados num HMI.
• Integração — comunicar com restantes sistemas (SCADA, MES).

Resultado: standard industrial moderno.

Arquitectura típica

PLC ←── Sensores eléctricos (fim-de-curso, indutivos, etc.)
 │
 ├── Electroválvulas pneumáticas
 │       │
 │   Cilindros pneumáticos
 │
 └── HMI (Touch panel)

PLC lê sensores → executa lógica → activa electroválvulas → cilindros movem.

Bloco 2 · Electroválvulas

Princípio

Válvula direccional pneumática (5/2, 3/2) com solenoide eléctrico em vez de comando manual ou piloto:

• Bobina alimentada → núcleo metálico atrai → válvula comuta.
• Bobina desactiva → mola interna devolve.

Tensões standard:

• 24 V CC (mais comum em industrial).
• 12 V CC (em sistemas pequenos / móveis).
• 110 V CA, 230 V CA (em sistemas antigos).

Monostável vs biestável

Monostável (1 solenoide + mola):

• Sinal activa → válvula muda.
• Sinal cai → mola devolve.
• Necessita sinal mantido para manter válvula activada.

Biestável (2 solenoides):

• Sinal A activa → válvula vai para posição A.
• Permanece ali mesmo sem sinal (memória).
• Sinal B activa → válvula vai para B.
• Padrão para automação com PLC (poupa lógica).

Especificações

• Tensão e tipo (24V CC, 230V CA).
• Potência (5-15 W típico).
• Tempo de resposta (5-50 ms).
• Tipo de protecção (IP65 standard, IP67 zonas húmidas).
• LED indicador (mostra estado da bobina).
• Botão de override manual (teste sem energia).
• Conector (DIN 43650 — padrão industrial).

Ilhas de válvulas

Para automatismos com muitos cilindros: bloco com 8-32 electroválvulas integradas + barramento:

• Schneider Festo VTUG.
• SMC SV3000/SV4000.
• Camozzi Multifluid.

Vantagens:

• Cablagem compacta.
• Comunicação por fieldbus (Profinet, Profibus, EtherNet/IP).
• Configuração modular.
• Diagnóstico avançado (sensores integrados de pressão, fugas).

Bloco 3 · Sensores eléctricos

Sensores de cilindro

Sensor magnético (Reed switch ou Hall):

• Detecta pistão magnetizado dentro do cilindro.
• Sem contacto mecânico → fiável.
• Saída NO ou NC.

   Cilindro
   ━━━━━●━━━━━━━━     ● = pistão com íman
        ↑
    Sensor magnético
    (clipa no exterior do cilindro)

Standard em cilindros com pistão magnetizado (Festo DSNU-...-A, SMC CDQ2-...-M).

Outros sensores

• Fim-de-curso mecânico (limit switch) — contacto activado por peça.
• Indutivo (proximity) — detecta metais sem contacto, ~5-15 mm de distância.
• Capacitivo — detecta qualquer material (líquidos, plástico).
• Fotoeléctrico (barreira, reflexivo, retro-reflexivo) — distâncias até metros.
• Pressostato — actua quando pressão atinge nível.
• Vácuostato — actua quando vácuo atinge nível.
• Caudalstato — actua quando caudal atinge nível.

Saídas: contacto seco (NO/NC) ou electrónica (PNP/NPN).

PNP vs NPN

Sensores electrónicos têm 2 configurações de saída:

PNP (positive switching):

• Estado activo: sensor liga 24V à saída.
• Carga conectada entre saída e 0V.
• Standard europeu.

NPN (negative switching):

• Estado activo: sensor liga 0V à saída.
• Carga conectada entre 24V e saída.
• Standard asiático/americano (mas raro hoje na UE).

PLCs europeus: entradas digitais tipicamente PNP. Misturar PNP e NPN no mesmo sistema requer cuidado.

Bloco 4 · Relés e comando

Relé electromecânico

Mesmo princípio dos contactores mas para sinais de comando (baixa corrente):

• Bobina 24V CC (ou outras).
• Contactos NO, NC, comutador.
• Capacidade 5-10 A típica.
• Versão miniatura para PCB (relés de telecomando).

Aplicações:

• Interface entre PLC e cargas maiores (motor, contactor de potência).
• Multiplicação de contactos (1 entrada activa 4-8 saídas).
• Isolamento galvânico (separar circuitos).

Standard industrial: relés Finder, Schrack, Phoenix Contact (com base de soquete).

Relés temporizados

Atrasam ou prolongam contactos:

• On-delay: contacto fecha após X tempo de activação.
• Off-delay: contacto mantém-se X tempo depois de desactivar.
• Pulso: pulso curto após activação.
• Cíclico: liga/desliga repetidamente.

Aplicações: temporizadores em circuitos sem PLC, atrasos de segurança.

Hoje: maioria substituídos por temporizadores internos do PLC.

Relé de segurança

Categoria especial para circuitos de paragem de emergência e protecções:

• Múltiplos canais redundantes.
• Categoria 4 / PLe conforme ISO 13849 (mais elevado).
• Auto-monitorização (se um contacto falha, sistema desliga).
• Pilz, Schmersal, Sick, ABB Jokab são fabricantes líder.

Aplicações:

• Bi-manual em prensas.
• Barreiras ópticas em robots.
• Paragens de emergência em máquinas perigosas.

Bloco 5 · PLC + electroválvulas + sensores

Arquitectura típica

      ┌──────────────────────────┐
      │       PLC Siemens         │
      │       S7-1200 / 1500      │
      └──┬───────────────────┬───┘
         │ Entradas digitais   │ Saídas digitais
         │ (sensores)           │ (electroválvulas, relés)
         │                       │
   ┌─────┴──────┐         ┌──────┴────────┐
   │  Sensores  │         │ Electroválvulas │
   │  Pressost. │         │  Bobinas 24V    │
   │  Indutivos │         └────────┬────────┘
   │  Reed sw.  │                  │
   └────────────┘             ┌────┴────┐
                              │Cilindros│
                              └─────────┘

PLC com 24 V CC alimentando sensores e bobinas.

Cablagem standard

Entradas:

• 24V CC do PLC → sensor → entrada digital → 0V.
• Sensor PNP: saída +24V quando activo → fecha entrada PLC.

Saídas:

• PLC dá 24V → bobina da electroválvula → 0V.
• Bobina activa → válvula comuta.
• Saídas PLC: tipicamente PNP (sourcing) — limite 0,5-2 A por saída.

Protecção: diodo de roda livre em paralelo com a bobina (CC) ou varistor (CA) para absorver tensão induzida na desconexão.

Programação típica

Em ladder (escada eléctrica) ou GRAFCET (diagrama de estados):

Sensor START + B2 (cilindro recolhido) → activar EV_avanço
B1 (cilindro avançado) → desactivar EV_avanço → cilindro recua (mola ou EV_recuo)
B2 → reset → próximo ciclo

Software:

• Siemens: TIA Portal (S7-1200/1500).
• Schneider: EcoStruxure Control Expert (Modicon M221, M580).
• Beckhoff: TwinCAT (CX-series).
• Rockwell: Studio 5000 (CompactLogix).

HMI (Human-Machine Interface)

Touch panel ligado ao PLC por Profinet, Modbus TCP, etc.

Mostra:

• Estado dos cilindros (avançado/recolhido).
• Pressão, ciclos contados, alarmes.
• Botões virtuais (start, stop, reset, modo manual).
• Receita de produto (parâmetros).

Permite operador controlar máquina sem necessidade de ferramentas físicas extras.

Bloco 6 · Manutenção e diagnóstico

Diagnóstico — onde está o problema?

Sistema electropneumático tem 3 níveis onde pode falhar:

1. Pneumático: pressão? Fugas? Filtros?
2. Eléctrico: tensão? Bobina? Cabo?
3. Lógica (PLC): programa correcto? Sensor está a ler? Saída está a activar?

Diagnóstico sistemático:

• Verificar pressão primeiro (manómetro).
• Verificar estados no HMI ou painel de LEDs do PLC — sensor activa? Saída activa?
• Se PLC mostra saída activa mas válvula não comuta: problema eléctrico (cabo, conector, bobina queimada).
• Se PLC mostra sensor activo mas não devia: sensor errado, fio em curto.

Diagnóstico ao vivo

PLCs modernos permitem monitorização online:

• TIA Portal "Monitoring" mostra valores actuais de cada I/O.
• Pode forçar entradas / saídas para teste (modo TEST).
• Trace de estado ao longo do tempo.

Diagnóstico remoto:

• VPN ou ligação directa ao PLC pela rede.
• Permite analisar avaria sem deslocar técnico ao local.
• Reduz tempo de paragem.

Avarias comuns

Manutenção preventiva

Diária: inspecção visual, ruído, fugas.

Mensal:

• Verificar tensão de alimentação dos sensores (24V±5%).
• Limpar painel de comando.
• Apertar conectores.

Semestral:

• Verificar bobinas (resistência com multímetro).
• Verificar tempo de resposta de electroválvulas.
• Testar paragem de emergência.

Anual:

• Backup do programa do PLC.
• Verificar bateria interna do PLC (vida útil 5-10 anos).
• Documentação actualizada (esquemas eléctricos, programa).