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Sistema de Automação Industrial para Separação de Componentes

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Sistema de Automação Industrial para Separação de Componentes, metálicos ou não. utlizando um plc Siemens 7200

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Sistema de Automação Industrial para Separação de Componentes

  1. 1. 0Escola de EngenhariaDepartamento de Produção e SistemasMestrado em Engenharia de SistemasSistemas Automáticos de Produção“Sistema de Separação Automática de Componentes”André Parra a49354João Mortágua pg23571Jorge Lima a49325Washington Peroni e4999Rui SousaBraga, Abril de 2013
  2. 2. UMinho 2013 SAP “Sistema de Separação Automática de Componentes” (André, João, Jorge, Washington)1Índice1 Introdução.........................................................22 Análise do Sistema.............................................42.1 ..Identificação de sensores e acionadores......................42.2 ..Alocação E/S no PLC 43 Especificação do Programa................................53.1 ..Diagrama de Estados – Funcionamento Simples...........53.2 ..Diagrama de Estado – Débito Máximo.........................64 Conclusão ..........................................................8
  3. 3. UMinho 2013 SAP “Sistema de Separação Automática de Componentes” (André, João, Jorge, Washington)21 IntroduçãoPara este trabalho prático no âmbito da cadeira de Sistemas Automáticos de Produção,é-nos pedido para desenvolver um Sistema de Separação de Componentes.Para tal, pretende-se que seja programado um PLC (“Programmable Logic Controller”),no caso, um S7-200 CPU222, em linguagem Ladder. Iremos utilizar o programa SIMATICSTEP 7-Micro/WIN para fazer o programa de monitorização e controlo que depois irá serenviado para o PLC.Figura 1 - Arquitetura típica de um PLCNa figura é mostrada a arquitetura típica de um PLC, em que, do lado esquerdo, estãosituados os sensores (entradas digitais com endereços de I0.0 a I0.7) e, do lado direitona interface de saída, estão situados os acionadores (saídas digitais Q0.0 a Q0.5).Portanto, o PLC recebe o programa que é enviado de um computador através da portade comunicações, este programa é guardado na memória e quando for posto em modo“RUN”, o PLC executa o programa.O programa que pretendemos desenvolver deve monitorizar e controlar o sistema deseparação automática de componentes, já anteriormente referido.
  4. 4. UMinho 2013 SAP “Sistema de Separação Automática de Componentes” (André, João, Jorge, Washington)3Figura 2 - Sistema de separação automática de componentesO sistema é alimentado com peças plásticas e metálicas, no alimentador decomponentes, e, ao caírem para a mesa, ativam um sensor: o capacitivo – no caso dedetetar plástico – e o indutivo – no caso de detetar metal. Após a sua deteção, o CilindroPneumático 1 empurra a peça para o tapete rolante e, dependendo do tipo, este éseparado para o respetivo contentor. Caso haja algum erro nos sensores, a peça irá paraum contentor de segurança.Inicialmente, será desenvolvido um programa que faça o requisitado; fá-lo com bastantesegurança mas pouca eficiência. Posteriormente, quando estivermos mais familiarizadoscom a ferramenta e com a problemática, tentaremos desenvolver uma ferramenta quese prove, para além de segura (ou seja, capaz de se fazer a separação sem erros)também eficiente (isto é, que faça essa separação com a menor perda de tempopossível).
  5. 5. UMinho 2013 SAP “Sistema de Separação Automática de Componentes” (André, João, Jorge, Washington)42 Análise do SistemaServe esta secção para descrever a análise que foi feita do sistema.2.1 Identificação de sensores e acionadoresFoi feita a análise do sistema e procedeu-se à identificação dos sensores e acionadores.Sensores:- Botão Operação – I0.0- Sensor Indutivo – I0.1- Sensor Capacitivo – I0.2Acionadores:- Led “Normal” - Q0.0- Led “Erro” – Q0.1- Eletroválvula 1 - Q0.2- Eletroválvula 2 - Q0.3- Eletroválvula 3 - Q0.4- Motor do tapete rolante – Q 0.52.2 Alocação E/S no PLC
  6. 6. UMinho 2013 SAP “Sistema de Separação Automática de Componentes” (André, João, Jorge, Washington)53 Especificação do ProgramaNesta secção, é feita a especificação do programa, através da sua representação emdiagramas de estado. Como afirmado na introdução, primeiro fizemos um diagrama deestado mais simples, mas que cumprisse os requisitos, e, depois disso, fizemos um maiscomplexo, que se pretende que seja tão eficiente quanto possível.3.1 Diagrama de Estados – Funcionamento SimplesNesta versão limitamo-nos simplesmente a garantir que as peças sejam separadascorretamente, sendo estas separadas uma de cada vez.Figura 3 - Diagrama de Estados - Funcionamento Simples
  7. 7. UMinho 2013 SAP “Sistema de Separação Automática de Componentes” (André, João, Jorge, Washington)63.2 Diagrama de Estado – Débito MáximoNa versão mais complexa, para além de assegurar a separação correta das peças,também tivemos como objetivo maximizar o débito de separação das peças.Para isso fizemos dois diagramas: O da figura 4, onde nos limitámos a enviar as peças todas seguidas para otapete rolante indicando de que peça se trata, sendo que, no caso de aparecera primeira peça metálica, será aberto o encaminhador para desviar a peça parao contentor respetivo. Além do envio das peças para o tapete, neste diagramarepresentamos também a parte respetiva ao tratamento dos dois tipos deerros, assim como a parte em que se desliga o sistema.Figura 4 - Funcionamento do Alimentador de Peças e Tratamento de Erros
  8. 8. UMinho 2013 SAP “Sistema de Separação Automática de Componentes” (André, João, Jorge, Washington)7 Quanto ao segundo diagrama representado na figura 5, será processada aparte relativa à separação correta das peças de plástico, que será o aspectocrítico da separação das peças. Como as peças estão mecanicamente limitadasa um intervalo de 1.2 segundos no tapete rolante por causa da acção docilindro pneumático 1, só nos teremos de preocupar em colocar oencaminhador das peças de plástico no momento correto na sua posição.Nestes diagramas utilizamos ainda as seguintes flags: Plástico (M2.0) – indica que está um objeto de plástico no tapete rolante Metal (M2.1) – indica que está um objeto metálico no tapete rolanteFigure 5 - Separação de Peças de Plástico
  9. 9. UMinho 2013 SAP “Sistema de Separação Automática de Componentes” (André, João, Jorge, Washington)84 ConclusãoComo já foi indicado, desenvolvemos, em primeiro lugar, um sistema mais simples, ondese procurou apenas garantir a separação correta das peças. Deste modo, isto permitiu-nos compreender melhor o problema e levou-nos a investigar em que áreas seriapossível melhorar a eficiência do sistema. Assim, desenvolvemos um sistema maiscomplexo que permitirá um máximo débito de peças separadas.Mas, mesmo partindo do sistema mais simples, deparámo-nos com um problema doqual não estávamos à espera, pois na versão mais simples fizemos um único diagramade estados que nos servia perfeitamente para modelar o sistema, mas na versão maiscomplexa verificámos que é muito difícil controlar os tempos da forma mais eficientepossível, garantindo o débito máximo num único diagrama. Assim, decidimos modelar osistema em dois diagramas de estado: um diagrama em que nos limitamos a lidar com aparte do envio de peças para o tapete, assim como o tratamento do caso dos erros, eoutro diagrama onde conseguimos controlar corretamente os momentos em que oencaminhador de separação de plásticos deve ser accionado e deve ser recolhido.Verificamos que a modelação dos sistemas nos diagramas de estados é muito útil e poispermite-nos representar pormenorizadamente os sistema e, depois, facilita-nos aimplementação na linguagem ladder. No entanto, enquanto que na versão mais simplesconseguimos testar e verificar que funciona corretamente no PLC, na versão maiscomplexa, em que tentámos maximizar o débito, não pudemos testar devidamente noPLC, não conseguindo, deste modo, assegurar o seu correto funcionamento.

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