O documento discute sistemas de automação industrial, desde sistemas manuais até sistemas automatizados. Detalha os principais componentes de sistemas automatizados, incluindo sensores, atuadores e controladores lógicos programáveis, e explica conceitos básicos de controle de processo como malha aberta vs malha fechada.

1. Automação Industrial INTRODUÇÃO

2. SISTEMAS MANUAIS INTRODUÇÃO - SENAI -TB Máquinas à Vapor, Eólicas e Hidráulicas; Comando feito por Operadores (Maquinismo ou Mecanização); Ex. Maquinismo (Torneiro Mecânico); Cadeia de Produção em massa.

3. SISTEMAS AUTOMATIZADOS INTRODUÇÃO Evolução da Eletrônica; Substituição da tomada de decisão; Controles e auto-correções através de sensoriamento e ações similares a do ser humano. INTRODUÇÃO - SENAI -TB

4. VANTAGENS INTRODUÇÃO Repetibilidade (Garante qualidade?); Flexibilidade; Aumento da produção; Valorização do trabalho do ser humano.

5. CARACTERIZAÇÃO DOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS INTRODUÇÃO

6. CONTROLE AUTOMÁTICO X HUMANO INTRODUÇÃO Maior número de aquisições para processamento; Maior velocidade de processamento e decisão; Maior confiabilidade.

7. DESVANTAGEM INTRODUÇÃO Somente realizam as tarefas para os quais foram Programados; (Exemplo Sistema de Empacotamento)

8. AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÃO SENSORES E TRANSDUTORES Transformam uma informação física em um sinal eletrônico; Praticamente todos os parâmetros físicos podem ser medidos através de sensores e transdutores; Forma pela qual o processo se comunica com o sistema de controle;

9. Sensor Indutivo SENSORES E TRANSDUTORES São equipamentos eletrônicos capazes de detectar a aproximação de peças metálicas ;

10. Sensor Indutivo SENSORES E TRANSDUTORES Com a aproximação de peças metálicas, ocorre uma variação na tensão gerada por um oscilador ; Princípio de Funcionamento: Um comparador monitora esta tensão e envia um sinal para o transistor caso ocorra variação.

11. Sensor Indutivo SENSORES E TRANSDUTORES Aplicações:

12. Sensor Capacitivo SENSORES E TRANSDUTORES Equipamentos eletrônicos capazes de detectar aproximação de materiais orgânicos, plásticos, pós, Iíquidos, madeiras, papéis, metais, etc.

13. Sensor Capacitivo SENSORES E TRANSDUTORES Princípio de Funcionamento: Baseia-se na geração de um campo elétrico, desenvolvido por um oscilador controlado por capacitor.

14. Sensor Capacitivo SENSORES E TRANSDUTORES Tabela de Constantes dielétricas:

15. Sensor Capacitivo SENSORES E TRANSDUTORES Exemplo de distância de detecção (10mm):

16. Sensor Capacitivo SENSORES E TRANSDUTORES Aplicações

17. Sensores Fotoelétrico SENSORES E TRANSDUTORES Também conhecidos por sensores ópticos, manipulam a luz de forma a detectar a presença de objetos .

18. Sensores Fotoelétrico SENSORES E TRANSDUTORES Baseiam-se na transmissão e recepção de luz infravermelha que pode ser refletida ou interrompida por um objeto a ser detectado.

19. Sensores Fotoelétrico SENSORES E TRANSDUTORES Principais Tipos:

20. Sensores Fotoelétrico SENSORES E TRANSDUTORES Aplicações:

21. Sensores Ultra-Sônicos SENSORES E TRANSDUTORES Utilizam ondas sonoras de alta freqüência para detectar objetos.

22. Sensores Ultra-Sônicos SENSORES E TRANSDUTORES O emisssor envia impulsos ultrasônicos sobre o objeto analisado. As ondas sonoras voltam ao detetor depois de um certo tempo, proporcional a distância. Princípio de Funcionamento.

23. Sensores Ultra-Sônicos SENSORES E TRANSDUTORES Aplicações:

24. Transdutores SENSORES E TRANSDUTORES 0 principio de funcionamento dos transdutores está baseado na variação de um sinal elétrico, gerada devido a variação de um parâmetro físico

25. Transdutores SENSORES E TRANSDUTORES Exemplos: Termoresistor(Pt100): Varia sua resistência de acordo com a temperatura. Termopar:Gera uma tensão elétrica quando submetido a uma temperatura. Tacogerador:Gera uma tensão proporcional a velocidade no qual é submetido. Célula de Carga:Varia sua resistência de acordo com a força que lhe é aplicada .

26. CONCEITO ATUADORES Os atuadores são responsáveis pela variação de parâmetros do processo a ser controlado. Praticamente todas as ações físicas realizáveis por um operador humano sobre um processo podem ser realizadas (com maior precisão) por um atuador controlado eletronicamente

27. Principais Atuadores ATUADORES Motores elétricos - Controle de movimentos de rotação e deslocamentos; Cilindros Hidráulicos e Pneumáticos - Controle de deslocamentos; Eletroválvulas - Controle de fluxo; Bombas - Controle de fluxo e de nível; Resistências elétricas - Controle de aquecimento; Compressores - Controle de refrigeração/climatização

28. Introdução NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO 0 controle automático tem representado um papel vital no avanço da engenharia e da ciência, além de sua estrema importância em sistemas de veículos espaciais, mísseis guiados. pilotagem de aviões robóticos e outros mais. o controle automático tornou-se uma parte importante e integral dos modernos processos industriais e de fabricação.

29. Conceitos utilizados em controle NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Sistemas: Um sistema é uma combinação de componentes que atuam conjuntamente e realizam um certo objetivo. Perturbações (ou distúrbios): Uma perturbação é um sinal que tende a afetar adversamente o valor da saída do sistema. Sistemas de controle realimentados: Um sistema que mantém uma relação prescrita entre a saída e alguma entrada de referência comparando-as e utilizando a diferença como um meio de controle .

30. Exemplo NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO

31. Conceitos utilizados em controle NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Servossistemas: Um servossistema (ou servomecanismo) é um sistema de controle realimentado que controla, alguma posição mecânica, velocidade ou aceleração. Portanto, os termos servossistema e sistema de controle de posição (ou de velocidade. ou de aceleração) são sinônimos.

32. Conceitos utilizados em controle NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Sistemas de controle em malha fechada: Em um sistema de controle em malha fechada o sinal de erro atuante, que é a diferença entre o sinal de entrada e o sinal realimentado (saída). é introduzido no controlador de modo a reduzir o erro e trazer a saída do sistema a um valor desejado. 0 termo controle de malha fechada sempre implica o uso de ação de controle realimentado a fim de reduzir o erro do sistema.

33. Exemplo NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO

34. NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Conceitos utilizados em controle Sistemas de controle em malha aberta: Aqueles sistemas em que a saída não tem nenhum efeito sobre a ação de controle são chamados sistemas de controle em malha aberta. Em outras palavras, em um sistema de controle em malha aberta a saída não é medida nem realimentada para comparação com a entrada. Ex: Máquina de Lavar Roupa

35. NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Malha Fechada x Malha Aberta Nos sistemas em malha fechada, o fato de que o uso da realimentação torna a resposta do sistema relativamente insensível a distúrbios externos; Deve ser enfatizado que. para sistemas nos quais as entradas são conhecidas antecipadamente e nas quais não há distúrbios. é aconselhável usar controle em malha aberta Os sistemas de controle em malha fechada possuem vantagens somente quando distúrbios imprevisíveis e/ou variações imprevisíveis nos componentes do sistema estão presentes

36. NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Malha Fechada x Malha Aberta O número de componentes usados em um sistema de controle em malha fechada é maior do que o de um correspondente sistema de controle em malha aberta O sistema de controle em malha fechada é geralmente de custo e potência mais altos

37. NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Regulador de WATT

38. NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Regulador de WATT O Sistema Controlado é o motor e a variável controlada é a velocidade do motor. A diferença entre a velocidade desejada e a velocidade real é o sinal de erro. O sinal de controle (a quantidade de combustível) a ser aplicado ao motor é o sinal atuante. A entrada externa para perturbar a variável controlada é a perturbação (distúrbio). Uma mudança inesperada na carga é uma perturbação.

39. NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Controle de Nível MALHA ABERTA MALHA FECHADA

40. NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Ações Básicas de Controle Controladores de duas Posições ou Liga-Desliga (ON-OFF)

41. NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Ações Básicas de Controle Controladores Proporcionais; Controladores Proporcional, Integral e Derivativo; Utilizam o valor de erro e tentam compensar este valor com um valor proporcional ao mesmo; Ação Integral : A ação integral resumidamente atua no sistema de forma a anular o erro em regime permanente. Ação Derivativa : A ação derivativa atua no sistema de forma a obter um controlador com alta sensibilidade. Este controle antecipa o erro atuante e inicia uma ação corretiva.

42. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS HISTÓRICO Em 1968 cientes das dificuldades encontradas na época para se implementar controles lógicos industriais. David Emmett e William Stone da General Motors Corporation solicitaram aos fabricantes de instrumentos de controle que desenvolvessem um novo tipo de controlador lógico que incorporasse as seguintes características: Ser facilmente programado e reprogramado para permitir que a seqüência de operação por ele executada pudesse ser alterada, mesmo depois de sua instalação; Ser de fácil manutenção, preferencialmente constituído de módulos interconectáveis;

43. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS HISTÓRICO Ter condições de operarem ambientes industriais com maior confiabilidade que os painéis de relês; Ser fisicamente menor que os sistemas de relês; Ter condições de ser interligado a um sistema central de coleta de dados; Ter um preço competitivo com os sistemas de relês e de estado-sólido usados até então.

44. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS HISTÓRICO Esse equipamento recebeu o nome de "Controlador Lógico Programável” CLP ou PLC. O primeiro protótipo desenvolvido dentro da General Motors funcionava satisfatoriamente, porém foi utilizado somente dentro da empresa A primeira empresa que o desenvolveu, iniciando sua comercialização foi a MODICON (Indústria Norte- Americana) Os primeiros Controladores Programáveis eram grandes e caros. só se tornando competitivos para aplicações que eqüivalessem a peio menos 150 relês.

45. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS PRINCIPAIS FABRICANTES Klocner Moeller Autos Atos Allen Bradley

46. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS PRINCIPAIS FABRICANTES WEG Aromat Siemens

47. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Conceitos Básicos Ponto de Entrada: Considera-se cada sinal recebido pelo CLP, a partir de dispositivos ou componentes externos como um ponto de entrada. Ex: Micro-Chaves, Botões, termopares, relés etc.

48. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Conceitos Básicos Entradas Digitais: Somente possuem dois estados

49. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Conceitos Básicos Entradas Analógicas: Possuem um valor que varia dentro de uma determinada faixa. (0 à 10V, -10 à 10V, 0 à 20mA e 4 a 20mA)

50. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Conceitos Básicos Ponto de Saída: Considera-se cada sinal Produzido pelo CLP, para acionar dispositivos ou componentes do sistema de controle constitui um ponto de saída. Ex: Lâmpadas, Solenóides, Motores.

51. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Conceitos Básicos Saídas Digitais: Somente possuem dois estados

52. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Conceitos Básicos Saídas Analógicas: Possuem um valor que varia dentro de uma determinada faixa. (0 à 10V, -10 à 10V, 0 à 20mA e 4 a 20mA)

53. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Conceitos Básicos Programa: É a Lógica existente entre os pontos de entrada e saída e que executa as funções desejadas de acordo com o estado das mesmas.

54. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Conceitos Básicos EEPROM: Memória que não perde seu conteúdo quando desligada a alimentação. Normalmente contém o programa do usuário. BIT:è a unidade para o sistema de numeração binário. Um bit é a unidade básica de informação e pode assumir 0 ou 1.

55. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Conceitos Básicos Byte: Byte é uma unidade constituída de 8 bits consecutivos. O estado das entradas de um módulo digital de 08 pontos pode ser armazenado em um Byte. Word: Uma word é constituída de dois Bytes. O Valor das entradas e saídas analógicas podem ser indicados por words. CPU:è a unidade inteligente do CLP. Na CPU são tomadas as decisões para o controle do processo.

56. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Conceitos Básicos Princípio de Funcionamento:

57. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Conceitos Básicos Princípio de Funcionamento:

58. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Linguagens de Programação Pela normalização os CLP´s devem ter no mínimo três linguagens de programação: Ladder, STL (Lista de Instruções e Diagrama de Funções. As linguagens de programação permitem aos usuários se comunicarem com o CLP e definir as tarefas que o mesmo deverá executar.

59. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Linguagens de Programação LADDER: São diagramas de contatos

60. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Linguagens de Programação STL: Lista de instruções

61. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Linguagens de Programação DIAGRAMA DE FUNÇÕES: Utiliza funções lógicas

62. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aplicações de CLP´s na Indústria

63. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aplicações de CLP´s na Indústria Máquinas Industriais(Operatrizes, Injetoras, Têxteis, Calçados). Equipamentos Industriais para processos (Siderurgia, Papel e Celulose, Pneumáticos, Dosagem e Pesagem, Fornos etc.) Controle de Processos com realização de Sinalização, Intertravamento etc. Aquisição de dados de Supervisão em Fábricas(CEP), Prédios inteligentes etc.

64. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Hardware do S7 200 A série S7 200 é uma linha de pequenos e compactos controladores Lógico Programáveis e módulos de expansão que oferecem todos os atributos que uma família de micro-CLP pode ter.

65. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Hardware do S7 200 Bornes de Entrada: Se encontram na parte inferior do CLP.

66. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Hardware do S7 200 Bornes de Saída: Se encontram na parte superior do CLP.

67. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Hardware do S7 200 Entradas, saídas e porta de comuniação.

68. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Hardware do S7 200 Esta família compreende quatro CPU´s

69. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Hardware do S7 200 Pontos de Entrada e saída podem ser adicionados através de módulos de expansão.

70. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Hardware do S7 200 Número Máximo de expansões por módulo:

71. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Hardware do S7 200 Modos de Operação:

72. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Hardware do S7 200 Leds de Indicação de Estado:

73. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Hardware do S7 200 Cartão de Memória:

74. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Hardware do S7 200 Montagem:

75. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Hardware do S7 200 Ligação ao Micro(Porta Serial):

76. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Software Software de Programação(Step 7 Micro Win):

77. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Aspectos de Software Software de Programação:

78. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Funções Lógicas: AND:

79. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Funções Lógicas: AND:

80. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Funções Lógicas: OR:

81. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Funções Lógicas: OR:

82. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Exemplo 01:

83. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Exemplo 01:

84. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Exemplo 02:

85. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Exemplo 02:

86. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Exemplo 02:

87. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Temporizadores:

88. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS TON:

89. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS TON:

90. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS TABELA DE TEMPORIZADORES:

91. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS TONR:

92. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS TONR:

93. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS TOF:

94. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS EXEMPLO: