Resumo de Redes de Petri: um Paradigma de Modelagem para a Automação

No atual
contexto da automação, no mundo moderno são buscadas cada vez mais novas
metodologias para geração de controle nos mais variados ambientes, além da
indústria. Dentre estas metodologias, ferramentais matemáticos e gráficos se
tornaram grandes aliados da automação, na busca de estruturas formais que
garantam o funcionamento da maior parte dos sistemas de uma forma completa e individual.
Entre os formalismos encontrados no mundo da automação atual, encontram-se as
redes de Petri, que é uma importante ferramenta matemática e gráfica que
permite a modelagem de um sistema, visualização, verificação de modelo, entre
outras vantagens.

Em se tratando de automação, há algumas décadas o advento dos
controladores lógico programáveis (CLP) determinou um grande passo ao
crescimento da automação da indústria, e se tornaram uma importante ferramenta
na área de controle dos sistemas, estando presente na maioria dos ambientes
automatizados. O CLP basicamente é um computador dedicado à automação, que
utiliza de algumas linguagens específicas para definir programas que executam
as tarefas requeridas no sistema a ele interligado. Entre estas linguagens, a
mais conhecida e mais utilizada mundialmente, é a linguagem Ladder, que é uma
linguagem estruturada como circuito lógico na forma de uma escada. Toda essa
estrutura é baseada em formalismos computacionais básicos do tipo se...então (if...then). Assim, se uma
entrada (ou conjunto de entradas) é verdadeira, então se executa a saída. Numa visão mais clara, uma chave lógica é
acionada por uma entrada que energiza uma saída.

O grande problema da programação ladder nos CLP é a estrutura complexa
que aumenta à medida que o sistema cresce. Dessa forma, com um sistema que
exibe muitas entradas e muitas saídas, além de muitas interligações entre seus
componentes na execução do mesmo, a programação do CLP torna-se de extrema
complexidade, gerando erros difíceis de serem localizados, e muitas vezes
necessitando executar o funcionamento do sistema para tentar se descobrir um
erro em algumas das milhares de linhas do código ladder.

Embora hoje em dia se encontrem softwares que permitem a execução
simulada do ladder para que seja verificado o código antes de ser inserido no
CLP, ferramentas mais importantes que permitem o entendimento lógico do sistema
em uma simulação são encontradas, como é o caso da rede de Petri.

As redes de Petri foram desenvolvidas por Carl Adam Petri na década de 60
(Século XX), sendo uma estrutura gráfica e matemática que passou a ser
utilizada na área de automação desde a década de 80, quando se estruturaram as
primeiras noções de controle supervisório de sistemas a eventos discretos
(SED), com Ramadge e Wonham. A teoria desenvolvida por estes dois pesquisadores
denominou-se de Teoria de Controle Supervisório (TCS), cujo principal fundamento
era gerar um agente de controle autônomo, denominado supervisor, o qual avalia
o estado do sistema e verifica as possibilidades de ocorrências de eventos
físicos que mudam o estado, bloqueando ou liberando sua ocorrência, de forma ao
sistema seguir um caminho pré-definido pelo usuário, denominado de
especificação de comportamento. Assim, com um mapa de estados do sistema gerado
pelo modelo e com a especificação de comportamento, esta teoria permite
construir este agente supervisor. No caso desta teoria, importa apenas as
condições do sistema e os eventos físicos que mudam os estados. Logo, a este
tipo de sistema conhecido por SED, interessa atuar inibindo ou habilitando
ocorrências para direcionar sua dinâmica ao que é desejado, não importando o
tratamento das variáveis contínuas (que cabe aos controladores convencionais).
Exemplos de SED são os sistemas de manufatura, os sistemas de supervisão de
tráfego aéreo e ferroviário, etc.

Com as redes de Petri, vários formalismos foram
desenvolvidos para controle automático, sendo muito utilizadas no contexto da
mecatrônica atualmente. Estas redes, além da facilidade de modelagem e
entendimento e condições de simulação visual e inserção de controle diretamente
sobre o modelo, apresentam uma transformação direta para os diagramas ladder,
pois sua lógica e dinâmica apresentam uma similaridade com a lógica destes
programas para CLP. Assim, sua importância no mundo da automação se tornou de
grande relevância.

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