Automação PLC

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Aplicação de PLC na automatização de uma máquina de tijolos

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Automação PLC

  1. 1. UNIBH – ENGENHARIA ELETRICA PLC - Programmable logic controller ATOS A1 SOFT - SOFTWARE DE PROGRAMAÇÃO ATOS IEC61131-3 Programação PLC Prensa modeladora HELY GALVÃO JÚNIOR Turma: ENE5ANESA ENTREGA EM: 24/06/2016
  2. 2. 1. INTRODUÇÃO Visando aplicar conhecimentos de PLC(Programmable logic controller) e programação ladder apresenta-se neste estudo a automatização de uma máquina de produção tijolos mecanizada manualmente. O equipamento escolhido para automatização produzirá 4 mil tijolos por dia, usando um sistema de prensagem hidráulico com carga de 6 toneladas de força, operando com tensão 220/380 trifásico, motor 3CV, com dimensões de 1,37 cm de altura, e 75 cm de largura com peso aproximado de 350Kg. (FIGURA 1). FIGURA 1. PRENSA HIDRÁULICA – MÁQUINA DE TIJOLOS ECOLÓGICOS Fonte: ADAPTAÇÃO DO AUTOR (2016) Os operadores atuam apenas nas etapas de fechamento do molde, start do processo automatizado e retirada do produto acabado gerado. O procedimento automatizado constitui-se da automatização dos sistemas de Abastecimento do molde e compactação. 1.1.OPERAÇÃO 1.1.1. O ABASTECIMENTO DO MOLDE O equipamento possui um silo e sob ele tem-se uma gaveta dosadora acionada por meio do cilindro hidráulico -1 cujo movimento leva a gaveta da posição de carga (enchimento da gaveta com material estocado no silo) ou posição retraída (cilindro hidráulico estendido) até a posição de descarga da ferramenta (enchimento da ferramenta com o material p/ conformação do produto) ou posição retraída (cilindro hidráulico retraído), ao mesmo tempo executa o fechamento da saída do silo. A operação descrita é executada pela ação do fechamento da válvula solenoide do cilindro hidráulico 1 (FIGURA 2).
  3. 3. Página 2 de 9 FIGURA 2. PRENSA HIDRÁULICA – POSIÇÃO ABASTECIMENTO MOLDE FONTE: ADAPTAÇÃO DO AUTOR, (2016) 1.1.2. A COMPACTAÇÃO Uma vez realizado o procedimento de ABASTECIMENTO DO MOLDE, a gaveta retorna p/ a posição recuada (sob o silo). Para a execução da compactação o equipamento possui o cilindro hidráulico-2 cujo movimento de extensão pressiona o barra fundo interna do molde contra a tampa da caixa molde que foi travada fazendo com que o material depositado no seu interior assuma o formato e consistência desejados. A operação descrita é executada pela ação do fechamento da válvula solenoide do cilindro hidráulico 1 (FIGURA 3). FIGURA 3. PRENSA HIDRÁULICA – POSIÇÃO COMPACTAÇÃO DO MOLDE FONTE: ADAPTAÇÃO DO AUTOR, (2016)
  4. 4. Página 3 de 9 2. A INSTRUMENTAÇÃO Este equipamento possui, em função do seu processo operacional, instrumentação composta por 2 processos onde o controle divide-se em: 2.1.DISPOSITIVOS DE ENTRADAS E SENSORES Os dispositivos de entrada e os sensores são dispositivos que tem a função de emitirem informações ao sistema, ou seja, a partir de ações musculares, mecânicas, elétricas, eletrônicas ou uma combinação entre elas esses dispositivos irão inserir instruções no sistema que a partir daí conforme a lógica programada irão ou não gerar um comando que acionam os dispositivos de saída ou atuadores (TABELA 1). Os sensores usados no nosso projeto estão listados na tabela 2, a seguir: TABELA 1. Sensores QTDE DESCRIÇÃO 4 Sensores indutivos (12 mm – NO – PNP+) FONTE: ADAPTAÇÃO DO AUTOR, (2016) 2.1.1. SENSORES INDUTIVOS Os sensores indutivos são utilizados na detecção de peças metálicas, podendo realizar contagem, medições, posicionamento e outras aplicações. A detecção ocorre sem que haja o contato físico entre sensor e o acionador, por não possuir peças móveis sujeitas a desgastes mecânicos, podendo em substituição aos tradicionais chaves fim de curso por ser peças de longa vida útil. A linha LM/XM, de sensores indutivos aplicada apresenta dispositivos com distancia sensorial de 0,7 à 40 mm em formato tubular, conexão de 2, 3, 4 fios, com encapsulamentos metálicos ou plásticos resinados, com cabos ou com conectores M8 ou M12, tensão de alimentação nas faixas de 6~36 Vcc, 15~30Vcc ou 90~250Vca, com grau de proteção IP 67, sinal de saída: * Saída PNP + NA, Saída analógica em 0~20mA ou 0~10V (FIGURA 3). ILUSTRAÇÃO PRINCÍPIO FUNCIONAL DESENHO TÉCNICO SIMBOLOGIA FIGURA 4. SENSORES INDUTIVOS (12 MM – NO – PNP+) FONTE: ADAPTAÇÃO DO AUTOR, (2016)
  5. 5. Página 4 de 9 Os dispositivos de entrada usados no nosso projeto estão listados na TABELA 2, a seguir: TABELA 2. Dispositivos de entrada QTDE DESCRIÇÃO 1 Botão verde – liga – NO 1 Botão vermelho – desliga- NO 4 Sensores indutivos NO FONTE: ADAPTAÇÃO DOS AUTORES, (2016) 2.2.DISPOSITIVOS DE SAÍDAS E ATUADORES Os dispositivos de saída e atuadores são dispositivos que tem a função de receberem informações do sistema, ou seja, a partir instruções inseridas pelos dispositivos de entrada e os sensores no sistema é gerado um comando no qual os dispositivos de saída e atuadores deverão auxiliar ou até mesmo realizar diretamente um trabalho elétrico, mecânico, pneumático ou hidráulico em uma máquina ou processo industrial, ou apenas a fim de realizar sinalização visual ou sonora aos operadores. Entre esses elementos usados no nosso projeto, podemos citar: contatores, solenoides de válvulas, cilindros e motores. (tabelas 3) TABELA 3. Atuadores QTDE DESCRIÇÃO 2 VÁLVULAS SOLENOIDE NF 1 VÁLVULA SOLENOIDE NO FONTE: ADAPTAÇÃO DO AUTOR, (2016) 2.2.1. VÁLVULA SOLENOIDE As válvulas solenoides são componentes que utilizam um sinal elétrico para regular o fluxo de vários líquidos e gases. Estes componentes são constituídos por um solenoide, que é ativado por uma corrente elétrica, e um corpo de válvula é ativado pelo solenoide (FIGURA 4). ILUSTRAÇÃO PRINCÍPIO FUNCIONAL DESENHO TÉCNICO SIMBOLOGIA FIGURA 5. SENSORES INDUTIVOS (12 MM – NO – PNP+) FONTE: ADAPTAÇÃO DO AUTOR, (2016)
  6. 6. Página 5 de 9 3. O CLP Um Controlador Logico Programável ou Controlador Programável, conhecido também por suas siglas CLP ou CP e pela sigla de expressão inglesa CLP, e um computador especializado, baseado em um microprocessador que desempenha funções de controle através de softwares desenvolvidos pelo usuário (cada CLP tem seu próprio software) PB – controle PE de diversos tipos e níveis de complexidade. As famílias produzidas são definidas pela capacidade de processamento de um determinado numero de pontos de Entradas e/ou Saídas (E/S). 3.1.ESPECIFICAÇÃO DO CLP A configuração definida para este estudo é a mais simples dentre as opções possíveis (FIGURA 5). FIGURA 6. SENSORES INDUTIVOS (12 MM – NO – PNP+) FONTE: ADAPTAÇÃO DO AUTOR, (2016) 4. PROGRAMAÇÃO Para que um CLP funcione corretamente ele precisa ser programado para desempenhar a função que desejarmos. Um CLP necessita que se diga a ele o que fazer com as informações que o mesmo receber através de suas entradas. A programação do CLP e feita por meio de uma Ferramenta que pode ser um Programador Manual (Terminal de Programação, Handheld Programmer), ou um PC com Software de Programação especifico (ambiente DOS ou Windows). 4.1.LINGUAGEM LADDER: O nome ladder, escada em inglês, significa uma linguagem ou diagrama de escada é um auxílio gráfico para programação CLP no qual as funções lógicas são representadas através de contatos e bobinas. A linguagem ladder está entre as cinco linguagens de programação de CLPs definidas pela IEC 1131-3: FBD (Function block diagram), LD (Ladder diagram), ST(Structured text), IL(Instruction list) e SFC(Sequential function chart). 4.1.1. LOGICA DE CONTROLE O controle lógico do programa fica baseado na aplicação direta dos dois botões liga desliga, na condição dos sensores de presença instalados e na atuação liga desliga das válvulas solenoides (FIGURA 7).
  7. 7. FIGURA 7. PRENSA HIDRÁULICA – LOCALIZAÇÃO DOS SENSORES E ATUADORES APRESENTADOS NA POSIÇÃO DE OPERAÇÃO ABASTECIMENTO MOLDE. FONTE: ADAPTAÇÃO DO AUTOR, (2016) 4.1.2. LOGICA DA PROGRAMAÇÃO LADDER A condição de start ou atuação automatizada baseia-se na condição de que o molde esteja destampado (C1e C3 desligados e C2 ligado). Caso o equipamento não esteja nesta configuração os operadores devem, manualmente retornar a gaveta e o hidráulico do pistão para a posição de carga (TABELA. 4).
  8. 8. TABELA 4. Tabela de desenvolvimento da logica do programa Ladder Linha ESQUEMA Instrumentos Estado Linha de comando no LADDER: Atuador Prox. ação Nome Ação 1  Pistão caçamba C2 --| |-- Estendido Sol1 (S) Retrai pistão caçamba Enchimento do molde. Trava Molde C1 --|/|-- Aberto  Tampa C3 --|/|-- Aberta  Prensa SP --| |-- Retraído 2  Pistão caçamba C2 --|/|-- Estendido Sol1 (R) Estender pistão caçamba Reabastecimento da caçamba  Trava Molde C1 --|/|-- Aberto  Tampa C3 --|/|-- Aberta  Prensa SP --| |-- Retraído 3  Pistão caçamba C2 --| |-- Estendido Sol3 (S) Retrai pistão da trava Travamento do molde Trava Molde C1 --|/|-- Aberto  Tampa C3 --|/|-- Aberta  Prensa SP --| |-- Retraído 4  Pistão caçamba C2 --| |-- Retraído Sol2 (S) Avança pistão prensa Compactação Trava Molde C1 --| |-- Fechada  Tampa C3 --| |-- Fechada  Prensa SP --| |-- Retraído 5  Pistão caçamba C2 --| |-- Retraído Sol2 (R) Retrai pistão prensa Abertura molde e retirada do produto  Trava Molde C1 --| |-- Fechada  Tampa C3 --| |-- Fechada  Prensa SP --|/|-- Estendido 6 Volta ao status da figura 4 só que invertendo sol3 Sol3 (R) Estender pistão trava Reinicia o procedimento FONTE: ADAPTAÇÃO DO AUTOR, (2016)
  9. 9. 4.1.3. PROGRAMA Os botões de liga e desliga não foram incluídos na programação pois apenas ligam ou desligam o equipamento sendo então desnecessário sua inclusão uma vez que o programa somente funciona sobre o comando permanente de “ligado” (FIGURA 8). FIGURA 8. DIAGRAMA DO PROGRAMA LADDER DESENVOLVIDO. FONTE: ADAPTAÇÃO DO AUTOR, (2016) 5. BIBLIOGRAFIA http://www.maquinasfix.com.br/index-tijolos-ecologicos.htm Nunes Marcilio, notas de aula, UNIBH; Engenharia Elétrica Silva Adriana; eat all “Automação em Processo de Fabricação do Cimento” Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial – SENAI Jacarepaguá; Curso Técnico de Automação Industrial; ; 2016; Disponível em:<http://www.crea- rj.org.br/premiocrearjniemeyer/files/2014/10/SENAI-T%C3%A9cnico-Automa%C3%A7%C3%A3o-Industrial.pdf >, Acesso em: 25 MAI 2016.

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