Controle e Automação de Processos Industriais

Público Controle e Automação de Processos Industriais Roteiro Aula Prática 2 Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1 NOME DA DISCIPLINA Controle e Automação de Processos Industriais Unidade 3 Integração de componentes para automação de um sistema Aula 2 Estruturando o funcionamento do sistema OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Familiarizarse com o software de construção de diagramas e fluxogramas SOLUÇÃO DIGITAL DIA O DIA é um software utilizado para elaboração e diversos tipos de diagramas É um programa relativamente simples e intuitivo que visa facilitar a representação de fluxogramas O download pode ser feito gratuitamente no link httpdiainstallerdedownloadindexhtml PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES ProcedimentoAtividade nº 1 Fluxogramas para automação Atividade proposta Aprendendo a utilizar o software DIA e construindo um fluxograma de automação de um processo Procedimentos para a realização da atividade Para utilizar o software DIA o primeiro passo é realizar a sua instalação Feita a instalação execute o programa chegando em sua tela inicial apresentada na Figura 1 3 Público Figura 1 Tela inicial do software DIA Fonte elaborado pelo autor Analisando a Figura 1 repare que na barra de ferramentas a esquerda você tem acesso a todos os blocos que podem se utilizados em um fluxograma A função dos principais blocos está detalhada na Figura 2 Figura 2 Função dos blocos do software DIA Fonte elaborado pelo autor 4 Público Considerando os blocos indicados na Figura 2 é importante saber que a leitura dos dados de um sensor será feita com um bloco de entrada de dados Normalmente após a leitura das informações de um sensor é colocada uma comparação o que deve ser feito com o bloco de condição Dependendo do resultado da condição uma ação deve ser tomada que deve ser indicada com o bloco de processo Não se esqueça de iniciar o fluxograma com o bloco de início Voltando a Figura 1 repare que a direita você encontra a área onde irá montar o seu fluxograma Para adicionar um bloco ao seu diagrama clique sobre ele e o arraste para a área de montagem do fluxograma Assim que adicionar o bloco clique sobre ele para adicionar texto em seu interior Caso queira alterar o texto de um bloco selecione ele e utilize a ferramenta Edição de texto na barra a esquerda Quando tiver colocado alguns blocos em seu diagrama você deve interligar os blocos Para isso utilize a ferramenta linha ou arco na parte superior da barra à esquerda Utilize as marcações que aparecem em volta dos blocos para realizar a ligação entre eles Se quiser adicionar algum texto adicional ao seu fluxograma utilize a ferramenta Texto A Figura 3 mostra a posição das ferramentas citadas Figura 3 Ferramentas de edição Fonte elaborado pelo autor Para praticar e conhecer as funcionalidades do software monte o diagrama genérico apresentado na Figura 3 Feito isso você já pode partir para a atividade prática que está descrita a seguir 5 Público Agora você deve estruturar por meio de um diagrama em blocos a partida direta de um motor de indução trifásico utilizado em um torno A Figura 4 apresenta os diagramas de comando e potência para esse tipo de partida Você deve montar o diagrama de blocos para garantir o funcionamento correto do circuito de comando Perceba que nesse circuito de comando existem dois botões S1 do tipo normalmente aberto e S0 do tipo normalmente fechado Além dos botões existe o contato auxiliar do contator representado por uma chave denominada K1 e a bobina que aciona o contator K1 com os terminais A1 e A2 representados no diagrama Figura 4 Diagramas de partida direta a comando b potência a b Fonte Ravezi 2014 Na partida direta com acionamento do botão S1 a bobina do contator K1 é energizada fazendo com o contator seja acionado e o motor trifásico entre em funcionamento Neste mesmo momento o contato auxiliar K1 é fechado mantendo sua bobina alimentada mesmo se o botão S1 for solto Quando o botão S0 for acionado a alimentação da bobina do contator é interrompida fazendo com que o motor trifásico se desligue Conhecendo o funcionamento da partida direta você deve montar o diagrama de blocos que descreve esse processo Para isso é necessário conhecer o software a ser utilizado e todos os blocos que podem ser utilizados em um fluxograma 6 Público Avaliando os resultados Apresente no seu relatório o fluxograma elaborado justificando o porque da utilização de cada símbolo utilizado Explique a ideia e o fluxo apresentado no fluxograma de forma detalhada justificando a ordem adotada para cada uma das ações propostas Checklist Fazer uma pesquisa e compreender o que é e como funciona um motor de indução trifásico Fazer uma pesquisa e compreender como acontece a partida direta de um motor de indução trifásico Analisar o problema apresentado Identificar a simbologia a ser utilizada Compreender como utilizar o software Utilizar as ferramentas do programa para a montagem do fluxograma Verificar se a solução proposta atende a necessidade do sistema RESULTADOS Resultados do experimento Ao final dessa aula prática você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações obtidas no experimento os cálculos realizados em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb Referências bibliográficas ABNT quando houver Resultados de Aprendizagem Ao final desta aula o aluno deve ser capaz de estruturar uma lógica de programação utilizando diagramas de blocos além de diversos outros problemas que exijam uso da lógica para sua solução 7 Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2 NOME DA DISCIPLINA Controle e Automação de Processos Industriais Unidade 3 Integração de componentes para automação de um sistema Aula 3 Criando um software OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Estudar os conceitos de programação com a utilização da linguagem LADDER para a programação de um CLP SOLUÇÃO DIGITAL ZelioSoft O ZelioSoft é a ferramenta de programação dos CLPs da Schneider Electric disponível em diversas linguagens entre elas o português A vantagem desse software é que além de permitir a programação do CLP ele também permite a simulação do funcionamento do programa desenvolvido Disponível para download na página do desenvolvedor httpswwwsecombrptproductrange542zeliosoftoverview ou no link direto de download httpstinyurlcom2s3e8k6d PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES ProcedimentoAtividade nº 1 Programação em Ladder Atividade proposta Realizar a implementação da automação para uma furadeira de bancada Procedimentos para a realização da atividade Realize o download e instalação do Zelio Soft no seu computador Após a instalação execute o programa e em sua tela inicial selecione a opção Criar um novo programa como mostra a Figura 5 8 Público Figura 5 Tela inicial do Zelio Soft Fonte elaborado pelo autor Criado o novo projeto selecione a família e modelo de CLP conforme indicado na Figura 6 O código do modelo a ser utilizado é SR2B201BD que possui 6 entradas digitais 6 entradas mistas e 8 saídas digitais com relés podendo ser programado com linguagem LADDER ou FDB Figura 6 Seleção do CLP no Zelio Soft Fonte elaborado pelo autor 9 Público Selecionado o modelo na tela seguinte para a adição de expansões simplesmente clique em avançar Na terceira tela selecione a linguagem LADDER e clique em avançar Feito isso você será levado a tela de programação O programa possui vários blocos que podem ser utilizados no seu algoritmo A Figura 7 apresenta os principais Para a programação existem 5 colunas onde podem ser colocados contatos e uma coluna referente a bobina onde será colocado o elemento que será acionado quando a condição dos contatos for estabelecida saída ou contador por exemplo Figura 7 Elementos de programação em LADDER do Zelio Soft Fonte elaborado pelo autor Para adicionar um elemento selecione a sua categoria e então arraste o item desejado para o local dentro do programa A Figura 8 mostra o procedimento para adicionar a entrada I1 ao programa Vale ressaltar que as entradas são adicionadas sempre em Normalmente Aberto no programa Ao clicar com o botão direito sobre ela haverá a opção de selecionar o contato Normalmente Fechado 10 Público Na Figura 8 também é apresentada a forma de se adicionar uma saída ao programa Caso se arraste o nome da saída por exemplo Q1 ela será adicionada com um contato de entrada Para os símbolos o elemento será adicionado no formato de saída podendo ser ativa no estado mais comum na frente set ou reset Figura 8 Adição de entrada e saída no programa Fonte elaborado pelo autor Para a adição do temporizador também existem várias opções Ao adicionar o nome T1 por exemplo será adicionado o contato que será acionado quando a condição do temporizador for satisfeita O símbolo T indica o comando que quando acionado irá iniciar a contagem O símbolo R é referente ao reinicio ou desabilitação do temporizador Para configurar a forma que o temporizador irá funcionar basta dar dois cliques sobre o elemento referente a ele adicionado no projeto Por sua vez o contador possui as funções de contagem direção da contagem e reinicialização além do contato que será fechado quando a contagem préestabelecida for atingida Você pode consultar a própria ajuda do programa que possui a explicação detalhada de cada item presente no programa Conhecendo as funções dos blocos você pode montar um programa de teste e realizar a simulação para compreender o processo A Figura 9 mostra um programa simples que liga e desliga a saída Q1 utilizando as entradas I1 e I2 Para realizar a simulação você deve clicar no 11 Público S no canto superior direito da tela e então o Run para iniciar a simulação Você terá a sua disposição teclas virtuais referentes as entradas físicas do CLP e lâmpadas que indicam o estado das saídas Caso adicione temporizadores e contadores no programa também será possível monitorar a temporizaçãocontagem durante a simulação Figura 9 Ambiente de simulação do Zelio Soft Fonte elaborado pelo autor No link a seguir está disponível um vídeo tutorial de como utilizar as funcionalidades necessárias do Zeliosoft para realizar as simulações httpskroton mysharepointcomvgpersonalgiancarlolopeskrotoncombrEdv249DDVN9BvR00cinHxc MBtY6o18aqvQvkqNhnDT6bQe2RZube Agora que você conhece como utilizar o software você deve implementar um algoritmo de controle em linguagem LADDER para implementar a automação para uma furadeira de bancada O funcionamento da automação deve seguir os seguintes passos 1 Pressionar um botão para ligar a furadeira 2 Após ligada contar 5 s 3 Descer até a peça 4 Esperar 5 s para furar a peça 5 Retornar a posição inicial 6 Desligar a furadeira 12 Público Além dos motores M1 e M2 e do botão essa furadeira possui duas chaves fim de curso uma superior FC1 e uma inferior FC2 que são utilizadas para identificar a posição da furadeira A Figura 10 ilustra tais elementos e como estão dispostos no sistema para a furadeira levantada e abaixada Vale ressaltar que o motor M2 deve girar nos dois sentidos sendo o horário para a furadeira descer e o antihorário para subir Assim as ligações nas entradas e saídas do CLP seguem o apresentado no Quadro 1 Figura 10 Furadeira de bancada automatizada a levantada b abaixada a b Fonte elaborado pelo autor Quadro 1 Ligações das entradas e saídas do CLP Entradas Saídas S1 I1 M1 Horário Q1 FC1 I2 M1 Antihorário Q2 FC2 I3 M2 Q3 Fonte elaborado pelo autor Assim inicialmente utilizando o software Dia elabore o fluxograma da automação Então elabore no ZelioSoft o algoritmo em LADDER que resolve o problema e faça a sua simulação Caso haja algum erro faça as correções e novas simulações até que o funcionamento desejado seja obtido Avaliando os resultados 13 Público Apresente no seu relatório o fluxograma elaborado justificando o porquê da utilização de cada símbolo utilizado Explique a ideia e o fluxo apresentado no fluxograma de forma detalhada justificando a ordem adotada para cada uma das ações propostas Apresente ainda o algoritmo em LADDER criado com comentários detalhados de cada linha e a lógica utilizada Insira vários prints da simulação para comprovar que o algoritmo elaborado é funcional e atende os requisitos do procedimento Checklist Montar um fluxograma da automação para facilitar o desenvolvimento do programa em LADDER Analisar o problema proposto e identificar quantas entradas e saídas do CLP devem ser utilizadas Estruturar a lógica de programação a ser utilizada e as condições para o acionamento das saídas conhecendo os blocos existentes da linguagem LADDER Montar o algoritmo no software de programação Realizar a simulação do algoritmo verificando o seu funcionamento RESULTADOS Resultados do experimento Ao final dessa aula prática você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações obtidas no experimento os cálculos realizados em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb Referências bibliográficas ABNT quando houver Resultados de Aprendizagem Ao final desta aula o aluno deve ser capaz de estruturar uma lógica de programação utilizando fluxograma e a linguagem LADDER aplicada na programação de um CLP 14 Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 3 NOME DA DISCIPLINA Controle e Automação de Processos Industriais Unidade 4 O CLP e a linguagem LADDER Aula 2 Estruturando a programação de um CLP OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Estudar os conceitos de programação com a utilização da linguagem LADDER para a programação de um CLP SOLUÇÃO DIGITAL ZelioSoft O ZelioSoft é a ferramenta de programação dos CLPs da Schneider Electric disponível em diversas linguagens entre elas o português A vantagem desse software é que além de permitir a programação do CLP ele também permite a simulação do funcionamento do programa desenvolvido Disponível para download na página do desenvolvedor httpswwwsecombrptproductrange542zeliosoftoverview ou no link direto de download httpstinyurlcom2s3e8k6d PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES ProcedimentoAtividade nº 1 Semáforo com CLP Atividade proposta Realizar a implementação da automação de um semáforo utilizando linguagem LADDER Procedimentos para a realização da atividade Com o ZelioSoft instalado no computador você deve implementar um algoritmo de controle em linguagem LADDER para implementar o funcionamento de um semáforo para apenas uma via O funcionamento da automação do semáforo deve considerar as seguintes temporizações Vermelho 20 s Verde 15 s Amarelo 5 s 15 Público Vale ressaltar que o funcionamento do semáforo é cíclico seguindo a temporização apresentada ou seja após o tempo em amarelo o semáforo deve voltar para vermelho e seguir dessa forma enquanto o sistema estiver em funcionamento Utilize uma entrada para indicar o início do funcionamento do sistema e outra para desligalo Assegurese que um pulso possa ser aplicado tanto para o início quanto para o final da operação do sistema Assim utilizando o software elabore o algoritmo que resolve o problema e faça a sua simulação Caso haja algum erro faça as correções e novas simulações até que o funcionamento desejado seja obtido Avaliando os resultados Apresente no seu relatório o algoritmo em LADDER criado com comentários detalhados de cada linha e a lógica utilizada Insira vários prints da simulação para comprovar que o algoritmo elaborado é funcional e atende os requisitos do procedimento Checklist Analisar o problema proposto e identificar quantas entradas e saídas do CLP devem ser utilizadas Estruturar a lógica de programação a ser utilizada e as condições para o acionamento das saídas conhecendo os blocos existentes da linguagem LADDER Montar o algoritmo no software de programação Realizar a simulação do algoritmo verificando o seu funcionamento RESULTADOS Resultados do experimento Ao final dessa aula prática você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações obtidas no experimento os cálculos realizados em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb Referências bibliográficas ABNT quando houver Resultados de Aprendizagem Ao final desta aula o aluno deve ser capaz de estruturar uma lógica de programação utilizando a linguagem LADDER aplicada na programação de um CLP 16 Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4 NOME DA DISCIPLINA Controle e Automação de Processos Industriais Unidade 4 O CLP e a linguagem LADDER Aula 3 Conversando com seu CLP OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Estudar os conceitos de programação com a utilização da linguagem LADDER para a programação de um CLP SOLUÇÃO DIGITAL ZelioSoft O ZelioSoft é a ferramenta de programação dos CLPs da Schneider Electric disponível em diversas linguagens entre elas o português A vantagem desse software é que além de permitir a programação do CLP ele também permite a simulação do funcionamento do programa desenvolvido Disponível para download na página do desenvolvedor httpswwwsecombrptproductrange542zeliosoftoverview ou no link direto de download httpstinyurlcom2s3e8k6d PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES ProcedimentoAtividade nº 1 Partida EstrelaTriângulo com CLP Atividade proposta Desenvolvimento do algoritmo LADDER e simulação Procedimentos para a realização da atividade Desenvolva um sistema para implementar a automação de uma partida estrelatriângulo utilizado para o acionamento de um motor de indução Realize a simulação do programa desenvolvido de forma a validar o seu funcionamento Um diagrama de potência e comando da partida estrelatriângulo está apresentado na Figura 11 O diagrama de comando será substituído pelo CLP assim é necessário que sejam alocadas as devidas entradas e saídas do CLP para as botoeiras e bobinas dos contatores O botão de emergência pode ser desconsiderado 17 Público Figura 11 Diagrama de força e comando da partida estrelatriângulo Fonte Chavez 2016 Lembrese que antes de realizar a programação é importante indicar quais entradas e saídas do CLP serão utilizadas Feito isso a programação pode ser realizada diretamente no ZelioSoft Avaliando os resultados Apresente no seu relatório o algoritmo em LADDER criado com comentários detalhados de cada linha e a lógica utilizada Insira vários prints da simulação para comprovar que o algoritmo elaborado é funcional e atende os requisitos do procedimento Apresente ainda uma tabela contendo a indicação de quais e quantas entradas e saídas do CLP serão utilizadas Checklist Entender o funcionamento e o objetivo da partida estrelatriângulo Identificar a quantidade de entradas e saídas necessárias para o funcionamento do sistema Criar o esquema de ligação do CLP Elaborar o Algoritmo em LADDER Simular o sistema 18 Público RESULTADOS Resultados do experimento Ao final dessa aula prática você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações obtidas no experimento os cálculos realizados em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb Referências bibliográficas ABNT quando houver Resultados de Aprendizagem Ao final desta aula o aluno deve ser capaz de estruturar uma lógica de programação utilizando a linguagem LADDER aplicada na programação de um CLP ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1 O diagrama de blocos representa um fluxo lógico de uma partida direta de um motor por indução O processo se inicia aguardando a ativação do botão S1 Caso o S1 não seja acionado o sistema continua nesse estado de espera Quando o S1 é acionado o fluxo segue para a ativação de K1 ligandoo Em seguida o sistema verifica se o botão S2 foi acionado Se o S2 ainda não foi acionado o fluxo entra em um estado de espera contínua até que isso ocorra Assim que S2 é acionado o sistema desliga K1 e retorna ao início reiniciando o processoSobre os símbolos utilizados foi usado o símbolo de balão para o início o retângulo para os processos os círculos para retorno de estado e o losango para as decisões ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2 O fluxograma segue uma sequência lógica para garantir a automação eficiente da furadeira de bancada O processo se inicia aguardando o acionamento de um botão pelo operador Quando pressionado a furadeira é ligada e um temporizador conta 5 segundos para garantir que atinja a rotação ideal antes da descida Em seguida o motor M2 é ativado no sentido horário movendo a furadeira para baixo até que o sensor de fim de curso inferior FC2 seja acionado Ao atingir a posição correta a furadeira permanece no local por 5 segundos para realizar a perfuração Após esse tempo o motor M2 inverte o sentido para subir a furadeira O movimento continua até que o sensor de fim de curso superior FC1 seja acionado indicando que a ferramenta voltou à posição inicial Por fim a furadeira é desligada encerrando o ciclo e aguardando um novo acionamento do operador Os símbolos do fluxograma foram escolhidos de acordo com a função de cada etapa elipses para marcar início e fim losangos para decisões baseadas em sensores e botões e retângulos para representar ações do sistema Essa estrutura garante um fluxo claro e seguro para a automação da furadeira evitando falhas e otimizando o processo de perfuração Nº Contacto 1 Contacto 2 Contacto 3 Contacto 4 Contacto 5 Bobina Comentário I1 i3 Q3 S1 Q3 FC2 M2 Q3 TT1 M2 T1 i2 q2 Q1 FC1 M2ANTH M1HORÁRIO M1HORÁRIO l2 TT2 FC1 T2 i3 q1 Q2 FC2 M1HORÁRIO M2ANTH Q2 M2ANTH Nº Contacto 1 Contacto 2 Contacto 3 Contacto 4 Contacto 5 Bobina Comentário I1 i3 Q3 S1 Q3 FC2 M2 Q3 TT1 M2 T1 i2 q2 Q1 FC1 M2ANTH M1HORÁRIO M1HORÁRIO l2 TT2 FC1 T2 i3 q1 Q2 FC2 M1HORÁRIO M2ANTH Q2 M2ANTH A lógica do funcionamento é o seguinte I1 aciona a furadeira Q3 na mesma linha temos o contato fechado do FC2 I3 que no fim do processo irá desligar a furadeira na linha seguinte tem o contato aberto de Q3 que sela Q3 na 3 linha com o Q3 acionado liga o temporizador TT1 que irá contar 5 segundos contando os 5 segundos o contato aberto do temporizador passa pelos contatos fechados do FC1 que irá desligar o Q1 e pelo contato fechado de Q2 para segurança assim ligando o Q1 e selando ele com o contato do próprio na 6 linha o contato do FC1 I2 aciona o segundo temporizador que irá contar 5 segundos para furar a peça furando a peça depois dos 5 segundos o contato do TT2 passa pelo contato fechado de I3 que irá desligar Q2 e pelo contato fechado de Q1 por segurança assim ligando o Q2 que retorna a furadeira que quando toca no FC2 desliga Q1 e Q3 assim finalizando o processo ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 3 Nº Contacto 1 Contacto 2 Contacto 3 Contacto 4 Contacto 5 Bobina Co I1 M1 STARTSTOP M1 t1 Q1 t3 VERMELHO TT1 t3 T1 t2 Q2 VERDE TT2 t3 T2 t3 Q3 AMARELO q1 TT3 VERMELHO Nº Contacto 1 Contacto 2 Contacto 3 Contacto 4 Contacto 5 Bobina Comentário I1 M1 STARTSTOP Q1 M1 t1 VERMELHO t3 TT1 T1 l2 Q2 VERDE TT2 t3 T2 t3 Q3 AMARELO q1 TT3 VERMELHO A lógica do semáforo é o seguinte na primeira linha I1 aciona M1 utilizando a função telerruptor que com um pulso ele trava sem necessidade de selo e com outro pulso do I1 o M1 desliga assim o sistema liga e desliga com apenas um botão acionado o M1 ele liga o Q1vermelho e o temporizador TT1 que após a contagem de 20 segundos abre o contato na linha 2 e desliga o Q1 ao mesmo tempo o contato aberto do temporizador 1 liga o Q2verde e após a contagem de 15 segundos o contato fechado do 2 temporizador abre e desliga o Q2 e o contato aberto liga o Q3amarelo que após a contagem de 5 segundos do 3 temporizador desliga o Q3 e reseta a contagem dos outros temporizadores e o Q1 reseta o 3 temporizador assim continuando o ciclo ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4 Nº Contacto 1 Contacto 2 Contacto 3 Contacto 4 Contacto 5 Bobina 004 i1 i2 i3 Q1 STOP START RELÉ TERMICO 005 Q1 TT1 Q1 t1 Q3 007 T1 i3 Q2 RELÉ TERMICO Nº Contacto 1 Contacto 2 Contacto 3 Contacto 4 Contacto 5 Bobina 001 i1 I2 i3 Q1 STOP START RELÉ TERMICO TT1 002 Q1 003 Q1 t1 Q3 004 T1 i3 Q2 RELÉ TERMICO Entradas DIG I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 IA IB IC Saídas DIG Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 ENTRADAS SAÍDAS I1 STOP Q1 K1 I2 START Q2 K2 I3 RELÉ TÉRMICO Q3 K3 O funcionamento é o seguinte acionando start liga Q1 e T1 acionando Q1 liga o Q3 após a contagem do temporizador ele desliga o Q3 e liga o Q2 se tiver sobrecarga de energia o relé térmico abre e desliga os motores