Automaçao bom

Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas
Colegiado do Curso de Engenharia de Controle e Automação - CECAU
Thiago Rodrigues Cerqueira
Fundamentos da Automação Industrial Pneutrônica e Aplicação em uma Máquina de Dupla Furação de Pequenas Peças com Condições Adicionais
Monografia de Graduação em Engenharia de Controle e Automação
Ouro Preto, 2010

THIAGO RODRIGUES CERQUEIRA
Fundamentos da Automação Industrial Pneutrônica e Aplicação em uma Máquina de Dupla Furação de Pequenas Peças com Condições Adicionais
Monografia apresentada ao Curso de Engenharia de Controle e Automação da Universidade Federal de Ouro Preto como parte dos requisitos para a obtenção do Grau de Engenheiro de Controle e Automação.
Orientador:
Prof. Dr. Luiz Joaquim Cardoso Rocha
Ouro Preto
Escola de Minas – UFOP
Dezembro/2010

C416f Cerqueira, Thiago Rodrigues.
Fundamentos da automação industrial pneutrônica e aplicação em uma máquina de dupla furação de pequenas peças com condições adicionais [manuscrito] / Thiago Rodrigues Cerqueira. – 2010.
53 f. : il. color., grafs., tabs.
Orientador: Prof. Dr. Luiz Joaquim Cardoso Rocha
Co-orientadora: Profa. Dra. Karla Pimenta Boaventura Palmieri.
Monografia (Graduação) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola
de Minas. Colegiado do Curso de Engenharia de Controle e Automação.
1. Automação industrial. 2. Pneumática. 3. Automação eletropneumática. I. Universidade Federal de Ouro Preto. II. Título.
CDU: 681.5:621.5
Catalogação: sisbin@sisbin.ufop.br

AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente aos meus pais, meu pai Jorge pelo apoio e confiança e minha mãe Rosane pelo amor incondicional, à minha irmã Giselly, minha fiel amiga, aos meus sobrinhos pelo carinho, à minha esposa Marcelle pela compreensão no momento em que mais precisei de apoio, à minha filha Maria Fernanda pela felicidade que vem me proporcionando a cada instante, a todos os meus parentes pela ajuda que me deram sempre que precisei, aos meus irmãos da República Skulaxu pela amizade e companheirismo e aos amigos que passaram pela minha vida durante essa etapa, sendo essenciais nessa caminhada, os quais me auxiliaram e me motivaram em diversos momentos, colaborando também por mais essa etapa vencida.

“A satisfação está no esforço feito para alcançar o objetivo,
e não em tê-lo alcançado.”
(Mahatma Gandhi)

RESUMO
O seguinte estudo define com clareza e objetividade os fundamentos da automação industrial pneutrônica e sua aplicação em uma máquina de dupla furação de pequenas peças com condições adicionais. Tendo como estudo os fundamentos da automação industrial pneutrônica, enfatiza-se sua definição, sendo ela a junção da automação com a eletropneumática. Caracteriza-se também a função da pneutrônica que se dá pela automatização dos processos industriais. A pneutrônica possui grande importância no contexto industrial, tendo como objetivo a otimização de processos, o aumento da produção e a melhoria na qualidade dos produtos. A pneutrônica é aplicada em automatismos que utilizam a lógica de funcionamento através de um controlador de nível industrial conhecido como Controlador Lógico Programável, que permite flexibilidade na programação de acordo com o processo, aliado a eletropneumática. Após o estudo teórico é apresentada a simulação de uma máquina de dupla furação de pequenas peças que utiliza dos princípios da pneutrônica.
Palavras-chave: Pneutrônica, pneumática, automação, CLP, processo, eletropneumática.

ABSTRACT
The following work clearly and objectivity defines the fundamentals of the pneutronic industrial automation and your application in a little pieces double perforation machine with additional conditions. Based in the pneutronic industrial automation fundamentals, it emphasizes your definition that is the junction of automation with electropneumatic. It also characterizes the function of pneutronic that is the automation of the industrial processes. The pneutronic has great importance in the industrial context, with the purpose of automates the processes, raises the productivity and makes high quality products. The pneutronic is applied in automatisms that use the logic of operation by an industrial controller known as Programmable Logic Controller that permits flexibility in the program allied with electropneumatic. After the theoretical study a simulation of a little pieces double perforation machine is presented it uses the pneutronic principles.
Keywords: Pneutronic, pneumatic, automation, PLC, process, electropneumatic.

LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 – Compressor de ar................................................................................................. 15
Figura 2.2 – Atuador pneumático linear (cilindro). ................................................................. 17
Figura 2.3 – Motor pneumático. .............................................................................................. 18
Figura 2.4 – Acionamentos de válvulas direcionais. ............................................................... 18
Figura 2.5 – Resumo das válvulas direcionais. ....................................................................... 19
Figura 2.6 – Válvula de retenção. ............................................................................................ 19
Figura 2.7 – Válvula alternadora. ............................................................................................ 20
Figura 2.8 – Válvula reguladora de fluxo. ............................................................................... 20
Figura 3.1 – CLP (Controlador Lógico Programável). ............................................................ 21
Figura 4.1 – Ambiente FluidSIM® 3.6 Pneumatics. ............................................................... 23
Figura 4.2 – Esquema do processo. ......................................................................................... 24
Figura 4.3 – Diagrama trajeto-passo 1..................................................................................... 25
Figura 4.4 – Opção de ciclo único ou contínuo. ...................................................................... 29
Figura 4.5 – Pressionar B2. ..................................................................................................... 29
Figura 4.6 – Sinal reset ou emergência.................................................................................... 29
Figura 4.7 – Condições iniciais. .............................................................................................. 30
Figura 4.8 – Comando manual passo a passo ou ciclo contínuo ou ciclo único. .................... 30
Figura 4.9 – Sinal B3 para ciclo contínuo. .............................................................................. 31
Figura 4.10 – Sinal B3 para ciclo único. ................................................................................. 31
Figura 4.11 – Cancelar sinal de B3 para ciclo contínuo. ......................................................... 31
Figura 4.12 – Cancelar sinal de B3 para ciclo único. .............................................................. 31
Figura 4.13 – Ativar e desativar comando estado inicial. ....................................................... 32
Figura 4.14 – Ativar e desativar comando fixar. ..................................................................... 33
Figura 4.15 – Ativar e desativar comando furo 1. ................................................................... 33
Figura 4.16 – Ativar e desativar comando de retorno pós furo 1. ........................................... 34
Figura 4.17 – Ativar e desativar comando avançar mesa. ....................................................... 34

Figura 4.18 – Ativar e desativar comando furo 2. ................................................................... 35
Figura 4.19 – Ativar e desativar comando de retorno pós furo 2. ........................................... 35
Figura 4.20 – Ativar e desativar comando de recuar mesa. ..................................................... 35
Figura 4.21 – Ativar e desativar comando de soltar peça. ....................................................... 36
Figura 4.22 – Ativar e desativar comando de expulsar peça. .................................................. 37
Figura 4.23 – Ativar e desativar comando de recuar cilindro. ................................................ 37
Figura 4.24 – Ativar e desativar comando MEN11. ................................................................ 38
Figura 4.25 – Ativar o alarme. ................................................................................................. 38
Figura 4.26 – Ativar o temporizador. ...................................................................................... 38
Figura 4.27 – Memorizar e apagar sinal TP1M. ...................................................................... 39
Figura 4.28 – Retorno por emergência. ................................................................................... 39
Figura 4.29 – Acionamento dos solenóides e do motor. ......................................................... 40
Figura 4.30 – Sensores............................................................................................................. 41
Figura 4.31 – Alarme. .............................................................................................................. 41
Figura 4.32 – Mesa de controle. .............................................................................................. 42
Figura 4.33 – Simulador da máquina de dupla furação. .......................................................... 43
Figura 5.1 – Diagrama trajeto-passo 2..................................................................................... 44
Figura 5.2 – Diagrama trajeto-passo obtido. ........................................................................... 45
Figura 5.3 – Diagrama comparativo de ciclo único e contínuo. .............................................. 45
Figura 5.4 – Diagrama com botão de emergência acionado. ................................................... 46
Figura 5.5 – Diagrama sem peça no depósito. ......................................................................... 47
Figura 5.6 – Diagrama passo a passo condicionado. ............................................................... 47
Figura 5.7 – Diagrama passo a passo incondicionado. ............................................................ 48
Figura 5.8 – Luzes indicativas. ................................................................................................ 48
Figura 5.9 – Diagrama com peça mal fixada. .......................................................................... 49
Figura 5.10 – Diagrama com falta de peça no depósito. ......................................................... 50
Figura 5.11 – Diagrama com broca quebrada.......................................................................... 50

SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 10
1.1 Contexto............................................................................................................................. 10
1.1.1 Pneutrônica ..................................................................................................................... 10
1.1.2 Furação ........................................................................................................................... 10
1.2 Objetivo ............................................................................................................................. 11
1.3 Metodologia ....................................................................................................................... 11
1.4 Estrutura do Trabalho ........................................................................................................ 11
2 SISTEMAS PNEUMÁTICOS ........................................................................................... 13
2.1 Vantagens e Desvantagens ................................................................................................ 13
2.2 Aplicabilidade .................................................................................................................... 14
2.3 Principais Componentes dos Sistemas Pneumáticos ......................................................... 15
2.3.1 Compressores.................................................................................................................. 15
2.3.2 Secadores ........................................................................................................................ 16
2.3.3 Tubos de Transmissão .................................................................................................... 16
2.3.4 Filtros de Ar .................................................................................................................... 16
2.3.5 Lubrificadores ................................................................................................................. 17
2.3.6 Atuadores ....................................................................................................................... 17
2.3.3 Válvulas Direcionais....................................................................................................... 18
2.2.3.2 Válvulas de Retenção .................................................................................................. 19
2.2.3.3 Válvulas Alternadoras ................................................................................................. 20
2.2.3.4 Válvulas Reguladoras de Fluxo ................................................................................... 20
3 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL............................................................ 21
3.1 Linguagens de Programação de CLP................................................................................. 21
3.1.1 Linguagens Gráficas ....................................................................................................... 21
3.1.2 Linguagens Textuais ....................................................................................................... 22
4 ESTUDO DE CASO ........................................................................................................... 23
4.1 Material Utilizado .............................................................................................................. 23
4.2 Esquema do Projeto ........................................................................................................... 24
4.2.1 Condições Adicionais ..................................................................................................... 25

4.2.2 Programas Especiais ....................................................................................................... 26
4.2.3 Tabelas de Correspondência ........................................................................................... 26
4.2.4 Programa ......................................................................................................................... 28
4.2.5 Interface .......................................................................................................................... 40
5 RESULTADOS ................................................................................................................... 44
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................. 51
REFERÊNCIAS..................................................................................................................... 52

1 INTRODUÇÃO
1.1 Contexto
1.1.1 Pneutrônica
Hoje, as indústrias estão sempre buscando, entre as tecnologias existentes, meios de aperfeiçoar seus processos. Cada processo possui suas características e para ter um melhor desempenho essas características precisam ser consideradas para assim poder ser escolhido o tipo de tecnologia a ser aplicada.
Os sistemas pneumáticos são simples de serem implantados, de fácil manutenção, robustos, baixo custo dos componentes, versátil, entre outras características.
Devido as suas características, desde os anos 70 a sua utilização vem aumentando no ramo da automação de equipamentos mecânicos. Com a junção da microeletrônica e da informática, nos anos 80, fez-se um sistema com as características dos três elementos, gerando assim um equipamento muito útil para a automação industrial.
De acordo com Bollmann (1997), a pneutrônica é definida como sendo a combinação dos recursos técnicos da pneumática, da microeletrônica e da informática, associada à promoção da melhor comunicação entre seus especialistas, visando à obtenção de soluções otimizadoras e inovadoras no âmbito dos projetos de máquinas e de sistemas de produção.
1.1.2 Furação
O processo de furação é muito importante para a conformação do metal, muitas peças do nosso dia a dia possuem pelo menos um furo, e não há outro modo senão o método de furação para modelar o metal com um furo.
Grande parte das peças que são fabricadas em indústrias metalúrgicas e de fabricação possui,

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pelo menos, um furo, e somente uma parte muito pequena dessas peças já vem com o furo pronto do processo de obtenção da peça bruta (DINIZ; MARCONDES; COPPINI, 2006). O avanço da técnica de furação pode ser muito importante para o aumento da produção de peças no processo metalúrgico. Com a automação do processo de furação tem-se uma melhor qualidade nos furos e maior velocidade no processo, assim aumentando a eficiência e rentabilidade.
1.2 Objetivo
Os objetivos deste trabalho são: adquirir conhecimento sobre os componentes de um sistema pneumático e eletro-pneumático, tais como, a importância e a função, além de observar a aplicabilidade da pneutrônica no âmbito atual da automação industrial, e simular numericamente uma máquina de dupla furação automatizada de pequenas peças com condições adicionais, conforme proposto por Bollmann (1997).
1.3 Metodologia
Para o embasamento teórico deste trabalho foi feito pesquisas em literatura específica, relacionadas com os temas: pneumática, pneutrônica, eletro-pneumática e automação industrial. Também foi visto tutoriais sobre o software da Festo: FluidSIM® Pneumatics com o objetivo de aprender sua estrutura e seus princípios para o auxílio na montagem da simulações da máquina de dupla furação. Esta máquina foi programada por meio da linguagem de programação LADDER, ou seja, também foi estudada a lógica desta programação.
1.4 Estrutura do Trabalho
No capítulo 1 é apresentado o contexto atual da pneutrônica e da furação no âmbito industrial, assim como suas definições e importância.
No capítulo 2 se vê o conceito de sistema pneumático, seguido de suas características mais marcantes e também são apresentados os componentes principais que caracterizam um sistema pneumático.

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No capítulo 3 têm-se as definições de CLP, assim, como sua utilidade e suas formas de programação.
No capítulo 4 se tem o estudo de caso, onde é apresentada a simulação de uma proposta de implantação de uma máquina de dupla furação. Suas etapas são bem apresentadas e claramente explicadas.
No capítulo 5 são apresentados os resultados obtidos com a simulação da máquina e a seguir as considerações finais.

2 SISTEMAS PNEUMÁTICOS
Um sistema é caracterizado por um conjunto de elementos que juntos exercem certa função pré-estabelecida. Assim, sistemas pneumáticos são sistemas que possuem elementos pneumáticos como: compressor, válvulas direcionais, atuadores, tubos, entre outros; e geralmente são utilizados para transmitir energia por meio do ar comprimido para elementos atuadores ao qual não necessitam de grandes esforços, pois trabalham a baixa pressão.
2.1 Vantagens e Desvantagens
Como qualquer sistema, o pneumático tem seus prós e contras, sua aplicação depende exclusivamente das necessidades da indústria ou da área ao qual será implantado. Observe abaixo algumas das suas principais vantagens na aplicação industrial:
robustez dos componentes; fácil implantação; simplicidade de manipulação; o ar é facilmente armazenável e transportável; fácil manutenção; não há necessidade de tubulação de retorno; velocidade dos atuadores é relativamente grande; fácil integração com sistemas de controle e automação; boa relação potência/peso; enorme flexibilidade de uso e aplicação; não produz faíscas. Pode ser usado em ambientes explosivos; a sobrecarga não causa danos nos componentes; pode ser aplicado em ambientes de altas temperaturas.
Já como desvantagens, ou limitações de uso, citam-se principalmente:

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o ar precisa ser bem preparado antes de ser utilizado; impossível de se obter paradas intermediárias e velocidades uniformes, devido à compressibilidade do ar; limitação das forças máximas de trabalho; devido à viscosidade do ar, este sistema propicia oscilações durante o movimento; ruídos; problemas na lubrificação de componentes, pois o ar com óleo é jogado para o ambiente.
2.2 Aplicabilidade
Os sistemas pneumáticos podem ser empregados para praticamente todas as atividades industriais existentes. Há aplicação desde as mais simples atividades repetitivas como abrir e fechar algum dispositivo até em sistemas de manipulação robótica mais complexas.
A transição do trabalho manual para a produção plenamente automatizada quer seja em empresas grandes, médias ou pequenas, ocorre, na maioria das vezes, gradativamente, iniciando com a Automação de Baixo Custo. Neste contexto a pneumática tem uma ampla gama de contribuições a dar. Dessas, destacam-se a mecanização de tarefas manuais, a automatização ou semi-automatização de máquinas simples dos mais diversos tipos, a modernização de máquinas ferramenta e a construção de dispositivos que executam automaticamente seqüência de tarefas simples ou mais complexas, e finalmente, tudo isso facilmente integrável à microeletrônica e à informática (ONUDI, 1983).
Algumas das diversas tarefas que se pode aplicar a pneumática para um melhor desempenho são: transporte e manipulação de peças, montagem, fabricação, caracterização, teste de duração, embalagem de produtos, acionamentos diversos, entre outros. Dessas tarefas seguem algumas atividades possíveis com a pneumática: alimentação, posicionamento, fixação, expulsão, separação, giro, contagem, dosagem, ordenação, furação, solda, dobragem, prensagem, entre outras muitas atividades.

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2.3 Principais Componentes dos Sistemas Pneumáticos
2.3.1 Compressores
Para a produção do ar comprimido há a necessidade de compressores, figura 2.1. Compressores são máquinas destinadas a elevar a pressão do ar, adquirido na atmosfera, até uma pressão pré-estabelecida necessária para a execução dos trabalhos. A maioria dos dispositivos pneumáticos trabalha com uma estação central de distribuição de ar comprimido.
Figura 2.1 – Compressor de ar.
Fonte: POLICENTER, 2010.
Os compressores podem ser classificados segundo seus princípios de trabalho. As classificações fundamentais são: deslocamento positivo e deslocamento dinâmico.
Os compressores classificados por deslocamento positivo baseiam-se fundamentalmente na redução de volume do ar. Nestes compressores o ar é armazenado em uma câmara isolada do meio externo, seu volume é então gradualmente diminuído, quando se alcança certa pressão este ar é então expulso da câmara para a tubulação para o transporte da energia.
Já nos compressores classificados por deslocamento dinâmico a elevação da pressão acontece mediante a transformação da energia cinética em energia de pressão. O ar é colocado em contato com impulsores, este é acelerado, atingindo altas velocidades. Após isto, seu escoamento é desacelerado através de um difusor (duto que provoca diminuição na velocidade

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de escoamento de um fluido, causando aumento de pressão), obrigando a um aumento da pressão.
2.3.2 Secadores
Como vimos, uma das vantagens dos sistemas pneumáticos é a facilidade de adquirir seu bem de transmissão de energia, o ar. O ar pode ser adquirido da atmosfera, porém, o ar atmosférico precisa ser tratado antes de ser jogado nos tubos de transmissão dos sistemas pneumáticos.
O ar atmosférico possui umidade, e a umidade é muito prejudicial aos componentes pneumáticos, sendo necessário fazer reparações e trocas, além de limitar o uso dos sistemas, pois em certos casos não se pode ter umidade no ar utilizado, por exemplo, em operações como pintura. Assim, é muito viável a utilização de secadores de ar, para a remoção da umidade do ar.
2.3.3 Tubos de Transmissão
Nesta parte consideram-se apenas medidas que se deve tomar para a construção dos dutos de transmissão do ar comprimido, não se entra em detalhe sobre os motivos das especificações.
Sobre as ligações dos dutos existe a possibilidade da utilização de roscas, solda, flange e acoplamento rápido, cada qual com suas características e particularidades. Também é importante valorizar curvas e não utilizar cotovelos, para não ter perdas de energia. Outro fato importante é a inclinação dos tubos, pois mesmo após a secagem do ar, este ainda permanece com resíduos de umidade, e com uma inclinação adequada pode-se evitar acúmulo de água nos tubos.
2.3.4 Filtros de Ar
O ar, como dito anteriormente, é adquirido livremente na atmosfera, e por este motivo o mesmo precisa tratado antes de ser utilizado. Além da umidade, o ar atmosférico contém partículas de impurezas que podem danificar os equipamentos causando atrito entre as parte

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internas do mesmo. E é por isso que existem os filtros de ar, para a eliminação destas impurezas e também auxilia na desumidificação do ar.
2.3.5 Lubrificadores
Os componentes de um sistema pneumático possuem parte que fazem movimentos internos causando atrito entre suas peças. O atrito desgasta as peças e com o tempo estas peças precisam ser trocadas.
O lubrificador tem como função injetar certa quantia de óleo no ar para auxiliar na lubrificação destas peças. Atualmente os componentes pneumáticos estão sendo trabalhados para não precisarem de lubrificação, pois o ar dos sistemas pneumáticos é eliminado na atmosfera, assim poluindo o ambiente ao qual se encontra.
2.3.6 Atuadores
Os atuadores são dispositivos que fazem a conversão da energia contida no ar comprimido em trabalho. Nos sistemas pneumáticos, eles ficam ligados diretamente à carga que se deseja movimentar.
Os atuadores são divididos em lineares e rotativos. Os atuadores lineares, mostrado na figura 2.2, são os que produzem movimentos retilíneos, tem como exemplo os cilindros pneumáticos. Já os atuadores rotativos, ilustrado na figura 2.3, têm como exemplo os motores pneumáticos, transformam a energia do ar comprimido em energia de rotação.
Figura 2.2 – Atuador pneumático linear (cilindro).
Fonte: CRUZ, 2008.

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Figura 2.3 – Motor pneumático.
Fonte: CRUZ, 2008.
2.3.3 Válvulas Direcionais
As válvulas direcionais são componentes dos sistemas pneumáticos responsáveis pelo acionamento dos atuadores, elas são ativadas pelo recebimento de comando via diversos meios: pneumático, mecânico, elétrico, entre outros, ver figura 2.4, assim, elas determinam quando um atuador será acionado assim como quanto tempo ele permanecerá pressurizado.
Figura 2.4 – Acionamentos de válvulas direcionais.
Fonte: BIGATON, 2008.

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As válvulas direcionais possuem posições. O número de posições é a quantidade de movimentos que uma válvula pode exercer ou permanecer sob ação por certo tempo, por exemplo, tem-se uma torneira comum que pode estar fechada ou aberta permitindo assim passagem de água, neste caso há duas posições, torneira fechada e torneira aberta. Na figura 2.5 pode-se ver um resumo das válvulas direcionais.
Figura 2.5 – Resumo das válvulas direcionais.
2.2.3.2 Válvulas de Retenção
As válvulas de retenção, figura 2.6, são dispositivos mecânicos que somente permitem o ar escoar em uma direção. Elas trabalham automaticamente e a maioria não precisa da ajuda de um operador ou algum atuador eletrônico de controle.
Figura 2.6 – Válvula de retenção.

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2.2.3.3 Válvulas Alternadoras
As válvulas alternadoras, ver figura 2.7, são válvulas para pilotagem alternada, possuem duas entradas e uma saída para seleção da linha. Elas permitem o fluxo em apenas uma das linhas, bloqueando a outra entrada.
Figura 2.7 – Válvula alternadora.
2.2.3.4 Válvulas Reguladoras de Fluxo
As válvulas reguladoras, figura 2.8, de fluxo permitem que a vazão em um determinado ponto do sistema seja controlada, assim impondo mais segurança na linha. Elas podem ser controladas manualmente ou remotamente.
Figura 2.8 – Válvula reguladora de fluxo.
Fonte: BRAKEMATIC, 2010.

3 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL
O Controlador Lógico Programável - CLP, ou PLC do inglês programmable logic controller, ver figura 3.1, é um computador especializado em realizar operações lógicas de diversos níveis de complexidade. É um computador mais robusto, perfeito para resistir à ambientes industriais. Os CLP‟s são capazes de exercer funções especificas, tais como, seqüenciamento, temporização, contagem e aritmética.
Figura 3.1 – CLP (Controlador Lógico Programável).
Fonte: SIEMENS, 2010.
3.1 Linguagens de Programação de CLP
Para facilitar a programação dos CLP‟s, foram sendo desenvolvidas durante o tempo, diversas linguagens de programação. Essas linguagens de programação constituem-se em um conjunto de símbolos, comandos, blocos, figuras, com regras de sintaxe e semântica.
As linguagens de programação dos CLP‟s são classificadas como: linguagens gráficas ou linguagens textuais.
3.1.1 Linguagens Gráficas
As linguagens gráficas se caracterizam pela utilização de desenhos para a programação. São conhecidas pela sua simplicidade e facilidade de programação.

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As linguagens gráficas são: Diagramas de Funções Seqüenciais, Diagramas de Contatos e Diagramas de Blocos de Função.
Os Diagramas de Funções Seqüenciais ou SFC do inglês Sequential Function Chart – ou Grafcet é um método de programação desenvolvido para facilitar e uniformizar o tratamento de projetos. Sua técnica consiste em decompor em passos e transições um diagrama de tarefas. Cada passo representa um estado particular do sistema que está sendo controlado.
Os Diagramas de Contatos, ou mais conhecidos como Diagramas LADDER, é a linguagem de programação de CLP‟s mais utilizada. Parte da lógica de utilizar contatos simples simulando a abertura e fechamento de relés. Hoje são mais abrangentes e possuem tarefas como contadores, temporizadores, entre outros.
Os Diagramas de Blocos de Funções ou FBD do inglês Function Block Diagram é uma linguagem que utiliza os blocos de função para expressar o comportamento do programa. Utiliza de blocos como temporizadores, contadores, memórias, entre outros.
3.1.2 Linguagens Textuais
As linguagens textuais utilizam de textos e códigos para a programação. Elas são a linguagem Lista de Instruções e a Texto Estruturado.
A linguagem de Texto Estruturado é uma linguagem de alto nível e muito poderosa, possui raízes das linguagens Ada, Pascal e C. Possui comandos tradicionais como if, else, for, entre outros. Já a linguagem de Lista de Instruções é uma linguagem bem semelhante ao Assembler.

4 ESTUDO DE CASO
Este estudo consiste da simulação de uma máquina de dupla furação com condições adicionais proposta por Bollmann (1997). Aqui se vê sua simulação com o uso do software FluidSIM® 3.6 Pneumatics. Com esta simulação pode-se ter mais visibilidade do funcionamento desta máquina, assim, ficando mais fácil seu aperfeiçoamento futuro.
4.1 Material Utilizado
A montagem e a programação da máquina de dupla furação foram desenvolvidas com o software de simulação da Festo: FluidSIM® 3.6 Pneumatics. Na figura 4.1 pode-se ver o ambiente de trabalho do software.
Figura 4.1 – Ambiente FluidSIM® 3.6 Pneumatics.
Na figura há quatro marcações, o número „1‟ é o local onde fica a biblioteca de dispositivos, lá o usuário procura os dispositivos necessários para o seu projeto. O número „2‟ indica a

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barra de status, que é onde o programa passa as informações em tempo real do que está acontecendo no programa. O número „3‟ é a barra de ferramentas, é onde o usuário encontra as ferramentas do software, como por exemplo, os botões de controle da simulação. E o número „4‟ é a tela de edição do projeto, esta tela é onde o usuário monta seu projeto e observa seu comportamento durante a simulação.
4.2 Esquema do Projeto
Na figura 4.2 pode-se observar um esquema da máquina, com os cilindros de alimentação e fixação „A‟, de furação „B‟, de avanço e retorno da mesa móvel „C‟ e de expulsão da peça ‟D‟, os sensores de posição dos cilindros „S1‟, „S2‟, „S3‟, „S4‟, ‟S5‟ e „S6‟, a posição dos sensores de existência de peça no depósito „S0.4‟, de fixação da peça „S0.2‟ e o de integridade da broca „S0.3‟.
Figura 4.2 – Esquema do processo.
Fonte: BOLLMANN, 1997.
Já na figura 4.3 observa-se um diagrama trajeto-passo com a seqüência normal de furação: o cilindro „A‟ alimenta e fixa a peça, assim, o cilindro „B‟ promove o avanço de um motor de acionamento da broca, que sempre liga ao avanço do cilindro, para fazer o primeiro furo. Assim que terminar o furo, o cilindro „B‟ retorna, o motor desliga, e o cilindro „C‟ avança

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promovendo um pequeno movimento da mesa, logo o cilindro „B‟ avança novamente para fazer o segundo furo. Então, o cilindro „B‟ retorna novamente, com o motor da broca já desligado, o cilindro „C‟ recua, em seguida o cilindro „A‟ também recua soltando a peça, e então, o cilindro „D‟ expulsa a peça com seu avanço e logo recua. Neste diagrama também não está sendo considerado o tempo de cada operação, apenas a seqüência dos movimentos dos cilindros.
Figura 4.3 – Diagrama trajeto-passo 1.
4.2.1 Condições Adicionais
Além da seqüência normal de furação deseja-se que o programa cumpra com algumas condições de funcionamento:
opção de ciclo único ou contínuo; botão de parada de emergência (desliga o motor da broca, interrompe o avanço do cilindro „B‟ e o faz recuar); botão de inicialização (inicializa o programa); cada novo ciclo só pode recomeçar se houver peças no depósito e se a broca de furação não estiver quebrada; comando manual passo a passo (condicionado às condições lógicas associadas às transições);

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comando manual passo a passo independente do cumprimento das condições lógicas associadas às transições; luz indicativa de que as condições iniciais estão satisfeitas; luz de alarme, no caso de interrupções na seqüência de eventos ou problemas nas condições iniciais (não haver peças no depósito ou broca quebrada).
4.2.2 Programas Especiais
Além da seqüência normal e das condições adicionais, há ainda algumas condições especiais que aqui se denomina de programas especiais, são essas:
se for verificado, logo após a fixação, que a peça não está na posição correta, deve-se soltar e expulsá-la imediatamente (salto), para então recomeçar normalmente um novo ciclo; caso não haja peças no depósito, interromper o ciclo contínuo e soar o alarme; se após o primeiro furo a broca estiver quebrada, saltar para o fim do ciclo e soar o alarme.
4.2.3 Tabelas de Correspondência
Nas tabelas 4.1 a 4.3 são apresentados alguns elementos, tanto de entrada quanto de saída, que fazem parte da programação do CLP, entre eles: sensores, luzes, botões entre outros. Também são apresentadas saídas internas do CLP que são variáveis de auxílio.
Deve-se considerar que neste trabalho são implementadas ações que simulam um CLP, então apesar dos dados das tabelas 4.1 a 4.3 serem apresentados como deveriam ser em um CLP, eles serão tratados diferentes, como explicado no sub-capítulo 4.2.4 - Programa.
Algumas variáveis da tabela original de sinais de entrada sugerida por Bollmann (1997) foram modificadas ou ignoradas na programação realizada neste trabalho.

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Tabela 4.1 – Sinais de entrada.
SINAIS DE ENTRADA
Símbolo
Descrição
Correspondência lógica
SCIU
Botão de início de ciclo único
Acionado SCIU = 1
SCIC
Botão de início de ciclo contínuo
Acionado SCIC = 1
RES
Botão de inicialização
Acionado RES = 1
EMG
Parada de emergência
Acionado EMG = 1
MAN
Comando manual passo a passo condicionado
Acionado MAN = 1
BB2
Comando manual passo a passo incondicionado
Acionado BB2 = 1
S0.2
Sensor da posição correta da peça fixada
Posição OK S0.2 = 1
S0.3
Sensor da integridade da broca
Broca OK S0.3 = 1
S0.4
Sensor de verificação de existência de peças no depósito
Existe peça S0.4 = 1
S1
Fim de curso do recuo do cilindro „A‟
Cilindro recuado S1 = 1
S2
Fim de curso do avanço do cilindro „A‟
Cilindro avançado S2 = 1
S3
Fim de curso do recuo do cilindro „B‟
S4
Fim de curso do avanço do cilindro „B‟
S5
Fim de curso do recuo do cilindro „C‟
S6
Fim de curso do avanço do cilindro „C‟
Tabela 4.2 – Sinais de saída.
SINAIS DE SAÍDA
Símbolo
Descrição
Correspondência lógica
AA
Solenóide do avanço do cilindro „A‟
Avançar AA = 1
AR
Solenóide do recuo do cilindro „A‟
Recuar AR = 1
BA
Solenóide do avanço do cilindro „B‟
Avançar BA = 1
BR
Solenóide do recuo do cilindro „B‟
Recuar AR = 1
CA
Solenóide do avanço do cilindro „C‟
Avançar CA = 1
CR
Solenóide do recuo do cilindro „C‟
Recuar CR = 1
DA
Solenóide do avanço do cilindro „D‟
Avançar DA = 1
MOTOR
Motor de acionamento da broca
Ligar Y4 = 1
CLOK
Luz de condições iniciais OK
Acender CLOK = 1
ALARME
Alarme acústico e luminoso
Ativar ALARME = 1
Na tabela de sinais de saída foram modificados os símbolos das variáveis para facilitar no entendimento da programação e alguns sinais luminosos também foram removidos.

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Na tabela 4.3 foi mantido o mesmo padrão da original, porém algumas mudanças ocorreram devido às mudanças das tabelas de sinais de entrada e saída.
Tabela 4.3 – Saídas internas do CLP.
SAÍDAS INTERNAS DO CLP
Símbolo
Descrição
START
Partida com opção de ciclo único ou contínuo
B3
Comando de permissão de avanço de passo
RSEM
Sinal comum, Reset/Emergência
B2
Comando manual passo a passo incondicionado
B3CC
Permissão de B3 para ciclo contínuo
DESB3CC
Cancela B3CC
B3CU
Permissão de B3 para ciclo único
DESB3CU
Cancela B3CU
CLOK
Condições iniciais OK
MEN0; MEN1; MEN2; MEN3; MEN4; MEN5; MEN6; MEN7; MEN8; MEN9; MEN10; MEN11
Memórias internas do CLP correspondentes aos passos
DESMEN0; DESMEN1; DESMEN2; DESMEN3; DESMEN4; DESMEN5; DESMEN6; DESMEN7; DESMEN8; DESMEN9; DESMEN10; DESMEN11
Limpa as memórias internas do CLP
TEMP1
Sinal de saída do temporizador
TP1M
Sinal TEMP1 memorizado
DESTP1M
Cancela TEMP1
4.2.4 Programa
A proposta de Bollmann (1997) é que o programa fosse editado em um CLP, porém aqui o programa foi elaborado no software FluidSIM® 3.6 Pneumatics. Este software não permite que a programação seja feita em diagrama de contatos dentro de um CLP, então foi feito a programação na área de trabalho do software, isto implica em alguns problemas, como por exemplo, o programa não é lido de forma cíclica como num CLP, assim alguns sinais de saída tiveram que ter um delay de 0.01 segundos no sinal para que a leitura tivesse semelhança com a de um CLP, e também o processamento de um CLP é muito mais rápido.

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Nas figuras de 4.4 a 4.29 as linhas de comando da programação precedidas de uma breve explicação de seu funcionamento.
A linha de comando mostrada na figura 4.4 é responsável pela ativação do comando START. O comando „START‟ será ativo ao se pressionar a opção de ciclo único ou contínuo na mesa de controle.
Figura 4.4 – Opção de ciclo único ou contínuo.
A linha de comando apresentada na figura 4.5 é responsável por dar um pulso no comando B2. Ocorre quando o operador pressiona o botão de comando passo a passo incondicionado na mesa de controle. O comando B2 obriga o sistema a ir para a próxima etapa independente se as condições necessárias estão sendo cumpridas. Esta linha de comando foi acrescentada do programa proposto por Bollmann (1997), pois havia a impossibilidade de manter ativado o comando B2 sem esta linha.
Figura 4.5 – Pressionar B2.
Na figura 4.6 a linha ativa o comando RSEM caso o operador pressione o botão de emergência ou o botão de inicialização na mesa de controle. O comando RSEM tem a função de zerar algumas memórias do CLP.
Figura 4.6 – Sinal reset ou emergência.

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Na figura 4.7 tem-se a linha que ativa o comando CLOK, este comando é ativo somente se todas as condições necessárias forem cumpridas. Estas condições são: os cilindros estarem recuados, e os sensores não acusarem nenhum problema na máquina. O comando CLOK ativa o alarme caso sua lógica não for cumprida e também é necessário que esteja ativo para que a máquina comece um ciclo.
Figura 4.7 – Condições iniciais.
O comando B3, mostrado na figura 4.8, é responsável por configurar quantas etapas a máquina irá trabalhar, por exemplo, ele pode permitir que a máquina trabalhe um ciclo (comando B3CU), ciclo contínuo (comando B3CC) ou apenas um passo (escolha do operador na mesa de controle) caso as condições para os passos sejam cumpridas. Também houve uma modificação nesta linha de comando. O comando B3CU foi acrescentado para melhor funcionamento do programa.
Figura 4.8 – Comando manual passo a passo ou ciclo contínuo ou ciclo único.
A linha de comando mostrada na figura 4.9 é responsável pelo acionamento do comando B3CC. Este comando, como visto anteriormente, mantém o comando B3 ativado, e é ativado ao se pressionar o botão de ciclo contínuo na mesa de controle. Vê-se também que o comando é mantido acionado após receber um pulso. Esta linha de comando não existia no programa do Bollmann (1997), provavelmente um erro, pois ela é essencial para o funcionamento da lógica. Nesta linha de comando vê-se pela primeira vez uma técnica que foi usada para manter os comandos ativados o tempo necessário para a programação, o software não possibilitava a utilização de memórias. Com o comando DESB3CC pode-se desativar esta linha. Esta técnica foi utilizada inúmeras vezes durante a programação.

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Figura 4.9 – Sinal B3 para ciclo contínuo.
Na figura 4.10, a linha de comando segue o mesmo princípio da anterior, porém, o comando B3CU é ativado na mesa de controle pelo botão de ciclo único.
Figura 4.10 – Sinal B3 para ciclo único.
Estas duas linhas de comando, figura 4.11 e 4.12, são responsáveis por desativar os comandos B3CC e B3CU. O comando B3CC é desativado caso o controlador inicialize a máquina ou em caso de emergência, já o comando B3CU é desativado pelo mesmo motivo e também caso a máquina termine um ciclo.
Figura 4.11 – Cancelar sinal de B3 para ciclo contínuo.
Figura 4.12 – Cancelar sinal de B3 para ciclo único.
O comando MEN0, demonstrado na figura 4.13, é o primeiro estado do ciclo da máquina, ele serve para indicar que a máquina está apta para o início do seu ciclo. Caso a máquina esteja eu seu primeiro momento de funcionamento este comando só será ativo quando o botão de inicialização da mesa de controle for pressionado. Já se a máquina estiver em funcionamento este estado poderá ser ativo pelo comando B2 que seria o botão de passo a passo

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incondicionado ou, em caso de ciclo contínuo, se as condições de ativação estiverem sendo cumpridas. Com um pulso este comando permanecerá ativado, e só será desativado quando a próxima etapa do ciclo for acionada.
Figura 4.13 – Ativar e desativar comando estado inicial.
A próxima etapa será a fixação da peça, na figura 4.14 se tem a linha de comando para a ativação desta etapa. Diferentemente da primeira etapa, esta poderá ser ativada de três modos. O primeiro modo será se o controlador da máquina pressionar o botão de passo a passo incondicional, este comando ativaria MEN1 independentemente do status do timer (esta função será apresentada a seguir). Este também pode ser ativado pressionando o botão de passo a passo condicionado, que seria possível caso o temporizador estivesse ativo. E por último, em caso de ciclo completo, este comando será ativado automaticamente caso as suas condições de ativamente estiverem sendo cumpridas. Nesta linha, por motivos estratégicos, foi modificado o local do comando B2.
Como todos os comandos das etapas do ciclo da máquina, este permanecerá ativado quando receber um pulso. O comando de desativar MEN1 será acionado caso o operador pressione o botão de emergência ou caso os comandos MEN2 ou MEN8 sejam ativados.

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Figura 4.14 – Ativar e desativar comando fixar.
O comando MEN2 é responsável pela etapa do primeiro furo na peça, figura 4.15. Este comando pode ser ativado pressionando o botão de passo a passo incondicionado na mesa de controle ou o botão de passo a passo condicionado, este último somente se as condições necessárias estiverem corretas, e também, em caso da máquina estiver trabalhando em ciclo, este será ativado quando esta etapa for chamada.
O comando MEN2 será desativado em caso de emergência ou caso a próxima etapa do ciclo for ativada.
Figura 4.15 – Ativar e desativar comando furo 1.
Esta próxima etapa promove o retorno da broca de furação. Esta etapa segue o mesmo princípio de ativação das etapas anteriores, ou seja, com os botões de passo a passo e quando estiver seguindo o ciclo.

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O comando MEN3, figura 4.16, será desativado através do comando DESMEN3, que é ativado em caso de emergência ou caso as etapas passos MEN4 e MEN8 foram ativados.
Figura 4.16 – Ativar e desativar comando de retorno pós furo 1.
Na linha de comando mostrada na figura 4.17 se tem a lógica de ativação do comando MEN4, que é responsável pelo avanço da mesa para que a peça se desloque um pouco para o lado a fim de se posicionar para a segunda furação.
Este comando é ativado pelos botões de passo a passo na mesa de controle ou seguindo a lógica do ciclo da máquina e é desativado em caso de emergência ou caso a próxima etapa seja ativada.
Figura 4.17 – Ativar e desativar comando avançar mesa.
As duas linhas de comando demonstradas nas figuras 4.18 e 4.19 são responsáveis pelos passos de furação do segundo buraco e de retorno da broca logo após o término do furo. Estes comandos seguem os mesmos princípios de ativação e desativação dos comandos de furação

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do primeiro buraco e retorno da broca após o término do furo, porém, contém diferenças para seguir a lógica do ciclo da máquina.
Figura 4.18 – Ativar e desativar comando furo 2.
Figura 4.19 – Ativar e desativar comando de retorno pós furo 2.
O comando MEN7, figura 4.20, é o próximo passo do ciclo da máquina. Ele é responsável pelo retorno da mesa ao ponto inicial. Os meios de ativação deste comando seguem o mesmo princípio dos passos anteriores e este é desativado em caso de emergência ou caso o próximo passo seja ativado.
Figura 4.20 – Ativar e desativar comando de recuar mesa.

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A linha de comando demonstrada na figura 4.21 é um pouco mais complexa. Ela é responsável por soltar a peça que está fixada na máquina. Além dos princípios de ativação dos comandos anteriores, o comando MEN8 também pode ser ativado no lugar da primeira furação caso a peça não tenha sido fixada corretamente ou no lugar do avanço da mesa caso a broca quebre após o primeiro furo na peça. Da linha original de Bollmann (1997), foram removidos os comandos SAL1 e SAL2, pois estes comandos não existem no programa deste trabalho.
O comando MEN8 será desativado em caso de emergência ou em caso do próximo passo ser ativado.
Figura 4.21 – Ativar e desativar comando de soltar peça.
Na figura 4.22 tem-se a linha de comando responsável pela expulsão da peça da máquina assim que ela já estiver com os dois furos ou caso os sensores tenham detectado que a broca tenha quebrado ou que a peça não tenha sido fixada corretamente.
O comando MEN10 será desativado em caso de emergência, caso o próximo passo for ativado ou caso o timer comece a contar, pois para o próximo passo ser ativado este passo precisa ser desativado primeiro.

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Figura 4.22 – Ativar e desativar comando de expulsar peça.
O próximo passo serve para recuar o cilindro que expulsa a peça de cima da mesa, demonstrado na figura 4.23. Este cilindro possui uma mola de retorno então quando ele é desativado o cilindro retorna automaticamente para seu ponto inicial. Acontece que, quando o passo anterior é ativado um timer começa a contar e o comando MEN10 só poderá ser ativado quando este timer for ativado também ou caso o botão de passo a passo incondicionado for pressionado pelo controlador na mesa de controle.
Como os comandos anteriores, este será desativado em caso de emergência ou caso o próximo passo seja ativado. O próximo passo é o retorno para o estado inicial, e dependendo do modo como foi escolhido para o funcionamento da máquina o ciclo irá continuar ou parar.
Figura 4.23 – Ativar e desativar comando de recuar cilindro.
A linha de comando apresentada na figura 4.24 é responsável por ativar o alarme da máquina. O alarme será ativado caso a broca de furação tenha quebrado ou caso não tenha mais peças no depósito, porém somente após a primeira furação ou após o início de cada novo ciclo.

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O alarme será desativado caso o botão de inicialização seja apertado pelo controlador assim reiniciando a máquina ou caso as condições iniciais de funcionamento da máquina estejam de acordo.
Figura 4.24 – Ativar e desativar comando MEN11.
Os comandos demonstrados nas figuras 4.25 e 4.26 têm a função apenas de acionar o alarme da máquina caso o comando MEN11 for ativado, figura 4.25, e de acionar o temporizador quando o comando MEN9 for ativado, figura 4.26. A linha do comando ALARME foi adicionada do programa original, pois foi necessário por conta da simulação.
No programa original o temporizador espera 3 segundos para, então, enviar um sinal para a saída, porém neste programa, afim de melhor visualização o temporizador espera apenas 0.8 segundos.
Figura 4.25 – Ativar o alarme.
Figura 4.26 – Ativar o temporizador.
A linha de comando mostrada na figura 4.27 tem a função de ativar o comando TP1M. Este comando é necessário toda hora que um novo ciclo for iniciar, é preciso que ele esteja ativo para que o passo de fixação da peça seja ativado, também é necessário para ativar o comando

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MEN10, este responsável pelo retorno do cilindro com mola interna. Para o acionamento do comando TP1M foi adicionado os comandos START e MAN, ambos os comandos foram adicionados para também ativarem o temporizador.
Este comando é ativado pelo comando TP1M, pelo comando START e pelo botão de passo a passo condicionado na mesa de controle, e é desativado pelo comando RSEM (emergência ou botão de inicialização) ou pelo comando MEN1 (fixação da peça).
Figura 4.27 – Memorizar e apagar sinal TP1M.
Na figura 4.28 tem-se uma linha de comando adicional, esta linha não possui no programa original do Bollmann, ela serve para permitir o retorno do cilindro B após emergências.
Figura 4.28 – Retorno por emergência.
Estes comandos apresentados na figura 4.29 são responsáveis por fazer os cilindros avançarem e recuarem e por ligar o motor de acordo com a lógica da programação. O comando MEN1 ativa o solenóide AA, essa movimento uma válvula direcional de modo que o cilindro A (cilindro de fixação da peça) avance e o comando MEN8 pela mesma lógica recua o cilindro. Os comandos MEN2 e MEN8 acionam o solenóide BA, essa movimenta outra válvula que permite o cilindro B (cilindro com motor) avançar, estes comandos também são responsáveis por ligar o motor junto com o avanço do cilindro B, assim possibilitando a furação. Já os comandos MEN3, MEN6 e RETORNO acionam o solenóide BR que recua o cilindro B. Já os comandos MEN4 e MEN7 são responsáveis por acionar os solenóides CA e

43
CR, estes responsáveis pelo avanço e recuo do cilindro C (cilindro de movimento da mesa). E o comando MEN9 aciona o solenóide DA, este responsável pelo avanço do cilindro D. O cilindro D possui mola interna, então não necessita de um solenóide para ativar o seu retorno.
Como este programa é responsável pelo acionamento de simuladores, pegamos um LED para simular o acionamento do motor.
Figura 4.29 – Acionamento dos solenóides e do motor.
4.2.5 Interface
A interface do programa é a parte onde se simula o painel de controle, que será onde o usuário faz o controle da máquina, o alarme, os sensores e a própria máquina de furação.
Na figura 4.30 tem-se um painel que está simulando os sensores da máquina, como visto na tabela de correspondência pode-se ver o sensor que identifica se a peça está fixada

44
corretamente, o sensor de integridade da broca e o sensor que acusa a falta de peça no depósito.
Figura 4.30 – Sensores.
Estes sensores são mantidos em nível alto e caso o usuário queira simular algum problema na máquina, este aperta o botão correspondente ao problema desejado e assim bloqueia a alimentação do relé.
No painel de alarme, figura 4.31, tem-se um LED que acende quando o alarme é acionado e uma buzina que lança um sinal sonoro ao mesmo tempo.
Figura 4.31 – Alarme.
Já na figura 4.32 tem-se a mesa de controle, nela podem-se ver os botões para o controle da máquina. O botão de inicialização é responsável por pôr a máquina no estado inicial, assim a máquina fica pronta para receber o próximo comando que seria a escolha do modo de funcionamento dela, por exemplo, com o botão de ciclo contínuo a máquina começa a funcionar e só para caso ocorra algum problema e a emergência for acionada ou caso o botão de inicialização for apertado, com o botão de ciclo único a máquina funciona por um ciclo

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completo e pára, com o botão de passo a passo incondicionado, toda vez que este for apertado a máquina ativa um passo do seu ciclo, isso independentemente se os sensores estiverem acusando algum problema, e com o botão de passo a passo condicionado, toda vez que este for apertado a máquina ativa um passo mas somente se as condições necessárias (sensores e posição dos cilindros) permitirem o passo. O outro botão é a emergência, quando pressionado a máquina para imediatamente de funcionar e o alarme é ativado.
Figura 4.32 – Mesa de controle.
Por último vem a simulação da máquina furação, figura 4.33. No programa foram colocados apenas os cilindros correspondentes aos cilindros da máquina de furação, por exemplo, o cilindro A corresponde é o responsável pela alimentação da máquina e fixação da peça para posteriormente ocorrer a furação, o cilindro B é o cilindro responsável pela furação da peça, este possui um motor com uma broca na ponta que avança e retorna com o cilindro, um LED é aceso sempre que o cilindro B avança, afim de simular a energização do motor sempre que necessário, o cilindro C é aquela que promove o movimento da mesa para que ocorra a segunda furação na peça, o segundo furo fica tal distância do primeiro quanto o movimento da mesa, e o cilindro D expulsa a peça da mesa quando esta já estiver terminada.

46
Figura 4.33 – Simulador da máquina de dupla furação.
A lógica de avanço e retorno dos cilindros é decorrente da programação, esta é responsável por alimentar os solenóides que movimentam as válvulas direcionais, assim direcionando o fluxo de ar comprimido dos compressores para as seções dos cilindros.
A
D
C
B

5 RESULTADOS
Na figura 5.1 tem-se o diagrama trajeto-passo, trajeto normal, da máquina de dupla furação que seria o objetivo final da simulação, e na figura 5.2 tem-se o diagrama trajeto-passo adquirido com a simulação.
Figura 5.1 – Diagrama trajeto-passo 2.
Com os dados apresentados na figura 5.2 se vê que o objetivo foi cumprido. Observa-se que o trajeto da figura 5.2 tem uma pequena diferença em relação ao da figura 5.1, mas isso se deve por conta que no trajeto da figura 5.1 não está sendo considerado o tempo de atuação, apenas os passos.
A leitura do trajeto na figura 5.2 se dá da seguinte maneira. Tem-se de cima para baixo, os passos dos cilindros A ao D, e todos os movimentos destes são marcados no diagrama. Sempre que um cilindro se movimenta, no diagrama vê-se em milímetros seu movimento.

48
Figura 5.2 – Diagrama trajeto-passo obtido.
Todas as exigências foram cumpridas. Nas próximas etapas alas serão uma a uma explicadas.
a) Opção de ciclo único ou contínuo;
Na figura 5.3 tem-se o diagrama trajeto-passo da máquina trabalhando em ciclo único e contínuo.
Figura 5.3 – Diagrama comparativo de ciclo único e contínuo.
Observa-se que com ciclo único o programa pára a máquina ao final do primeiro ciclo, enquanto que com ciclo contínuo a máquina inicia um novo ciclo sempre que o anterior acaba.
b) Botão de parada de emergência (desliga o motor da broca, interrompe o avanço do cilindro „B‟ e o faz recuar);

49
Na figura 5.4 observa-se o comportamento da máquina pelo diagrama trajeto-passo e também.
Figura 5.4 – Diagrama com botão de emergência acionado.
Com este diagrama observa-se que a máquina inicia o ciclo normalmente, e após a descida do cilindro B para a primeira furação o botão de emergência é acionado. Assim, ocorre que o motor da broca desliga e o cilindro B retorna. Então a máquina pára seu ciclo.
c) Botão de inicialização (inicializa o programa);
O botão de inicialização se encontra na mesa de controle, este é necessário para que a máquina inicialize e esteja em prontidão para o próximo comando, que seria a escolha do modo de funcionamento da máquina: ciclo único, ciclo contínuo, passo a passo condicionado ou passo a passo incondicionado.
d) Cada novo ciclo só pode recomeçar se houver peças no depósito e se a broca de furação não estiver quebrada;
Na figura 5.5 tem-se o diagrama trajeto-passo para a condição de não haver peças no depósito e a broca estiver quebrada após o término de um ciclo. Percebe-se que após o término do segundo ciclo a máquina pára suas ações. Percebe-se também que o botão que simula o sensor de falta de peças no depósito está pressionado.

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Figura 5.5 – Diagrama sem peça no depósito.
e) Comando manual passo a passo (condicionado às condições lógicas associadas às transições);
Na figura 5.6 ilustra-se o diagrama trajeto-passo na situação descrita acima. Observa-se neste diagrama que a máquina segue corretamente sua seqüência de funcionamento, porém não possui padrão nos seus passos, isso devido a oportunidade de ativar os passos quando desejado e não automaticamente. Ou seja, os passos foram manualmente ativados pressionando-se o botão de passo a passo condicionado na mesa de controle.
Figura 5.6 – Diagrama passo a passo condicionado.
f) Comando manual passo a passo independente do cumprimento das condições lógicas associadas às transições;

51
Na figura 5.7 observa-se o diagrama trajeto-passo da máquina de dupla furação quando esta está funcionando passo a passo incondicionalmente, ou seja, mesmo que os sensores acusem problemas de funcionamento, os passos serão cumpridos como se a máquina estive sem nenhum sensor acusando problemas. Este botão se encontra na mesa de controle.
Figura 5.7 – Diagrama passo a passo incondicionado.
g) Luz indicativa de que as condições iniciais estão satisfeitas;
h) Luz de alarme, no caso de interrupções na seqüência de eventos ou problemas nas condições iniciais (não haver peças no depósito ou broca quebrada).
Na figura 5.8 observam-se as luzes de condições iniciais satisfeitas e de alarme.
Figura 5.8 – Luzes indicativas.

52
A luz de condições iniciais OK estará acesa quando as condições iniciais necessárias para o funcionamento (peça no depósito e broca de furação em bom estado) da máquina estiverem sendo cumpridas.
Já a luz de alarme fica localizada na mesa de alarme junto com o sinalizador sonoro. Esta luz será acesa sempre que faltar peça no depósito, a broca quebrar ou a peça não fixar corretamente para a furação.
i) Se for verificado, logo após a fixação, que a peça não está na posição correta, deve-se soltar e expulsá-la imediatamente (salto), para então recomeçar normalmente um novo ciclo;
Na figura 5.9 se vê o comportamento da máquina em ciclo contínuo, sendo que no primeiro ciclo a peça não foi corretamente fixada, assim ela é expulsa como exigido e então o ciclo recomeça automaticamente, este permanecendo em seqüência até segunda ordem.
Figura 5.9 – Diagrama com peça mal fixada.
j) Caso não haja peças no depósito, interromper o ciclo contínuo e soar o alarme;
Na figura 5.10 pode-se ver a interrupção de um ciclo contínuo por causa da falta de peça no depósito. Observa-se também que o alarme foi ativado.

53
Figura 5.10 – Diagrama com falta de peça no depósito.
Observa-se no diagrama o funcionamento da máquina em ciclo contínuo. Durante o segundo ciclo da máquina as peças do depósito acabam, então assim que o segundo ciclo acaba, o alarme é ativado e a máquina pára e não inicia o próximo ciclo até que haja peça no depósito.
k) Se após o primeiro furo a broca estiver quebrada, saltar para o fim do ciclo e soar o alarme.
Nesta próxima imagem, figura 5.11, vê-se o comportamento da máquina quando a broca se quebra após o primeiro furo da peça.
Figura 5.11 – Diagrama com broca quebrada.
Observa-se a máquina funcionando em ciclo contínuo. Durante o segundo ciclo observa-se que a broca foi quebrada na primeira furação. O alarme então soa e a peça é expulsa da máquina para que a broca seja trocada.

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este trabalho alcançou seu objetivo, que era a montagem da simulação da máquina de dupla furação proposta por Bollmann (1997). Com esta simulação tem-se uma melhor visualização de seu comportamento, e assim estudos futuros podem ser feitos para uma implantação na indústria.
A programação da máquina ainda precisa ser aprimorada, a fim de evitar qualquer tipo de erro. Para isso seria adequada a programação em um CLP ligado em rede com cilindros que representem os atuadores do projeto.
Com isso sugere-se como trabalho futuro sua implantação em laboratório, assim ter-se-ia perfeição em sua programação e desenvolvimento.

REFERÊNCIAS
BOLLMANN, Arno. Fundamentos da Automação Industrial Pneutrônica. São Paulo: ABHP, 1997.
DINIZ, A. E., MARCONDES, F. C., COPPINI, N. L., 2006, “Tecnologia da Usinagem dos Materiais”, 5ª Ed., São Paulo, Editora Artliber.
ONUDI-ONU. Automatizacion de bajo costo para las industrias Del mueble y de la ebanisteria. Nova York, 1983.
POLICENTER. Compressor de ar. Fotografia. Disponível em: < http:// www.policenter.com.br/produtos_policenter/compressores_marmoraria/compressor_marmoraria.htm >. Acessado em: 10 de dez. 2010.
CRUZ, A. J. R. S. Automação Industrial. 2008. Curso Técnico de Mecânica.
BIGATON, C. Apostila de: Automação. São Paulo, 2008. Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza.
BRAKEMATIC. Válvula Reguladora de Fluxo. Figura. Disponível em: <http://www.brakematic.com.br/bocal/V%C3%A1lvula%20Reguladora%20de%20Fluxo.htm>. Acessado em: 10 de dez. 2010.
SIEMENS. Controlador Lógico Programável. Fotografia. Disponível em: <http://siemens- plc.net/ >. Acessado em: 10 de dez. 2010.
FESTO DIDATIC GMBH & CO. FluidSIM® Pneumatic. 3.6. Universidade Alemã de Paderborn: 2004.

56
REFERÊNCIAS COMPLEMENTARES
FESTO DIDACTIC. Especialização em Projetos de Sistemas Pneumáticos. São Paulo, 1991.
FESTO AUTOMAÇÃO LTDA. Programa de Fornecimento. São Paulo, 1991. Catálogo de componentes pneumáticos.
MOREIRA, Ilo da Silva. Circuitos Lógicos Pneumáticos. São Paulo: SENAI-SP, 1991.
STEMMER, Marcelo Ricardo. Controladores Lógicos Programáveis. Florianópolis, 1994. Departamento de Engenharia Elétrica – UFSC.
BONACORSO, Nelson G.; BONACORSO, Valdir N. Automação Eletropneumática. São Paulo: Editora Érica, 2004.
PARKER HANNIFIN IND. COM. LTDA. Tecnologia Pneumática Industrial. São Paulo, 2000.
SCHRADER BELLOWS. Válvulas Pneumáticas e Simbologia dos Componentes. São Paulo: Centro Didático de Automatização, 198-.107 p. (198-c).

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