Sensores Industriais e Atuadores na Automação - IFMGGV

Prof Marcelo IFMGGV SENSORES INDUSTRIAIS Principais elementos que atuam na automação industrial Atuadores São dispositivos que modificam uma variável controlada Recebem um sinal proveniente do controlador e agem no sistema controlado Geralmente trabalham com potência elevada Exemplos de alguns atuadores Válvulas pneumáticas hidráulicas Relés estáticos eletromecânicos Cilindros pneumáticos hidráulicos Motores motor de passo motor síncrono servomotor Solenoides Sensores São dispositivos sensíveis a alguma forma de energia do ambiente que pode ser luminosa térmica cinética relacionando informações sobre uma grandeza que precisa ser medida temperatura pressão velocidade corrente aceleração posição etc com um sinal de saída Prof Marcelo IFMGGV SENSORES INDUSTRIAIS Tipos de sensores Analógicos Esse tipo de sensor pode assumir qualquer valor no sinal de saída ao longo do tempo desde que esteja dentro de sua faixa de operação Algumas grandezas físicas que podem assumir qualquer valor ao longo do tempo são pressão temperatura velocidade umi dade vazão força ângulo distância torque luminosidade Essas variáveis são mensuradas por elementos sensíveis com circuitos eletrônicos não digitais Variação da resistência num sensor de temperatura Prof Marcelo IFMGGV SENSORES INDUSTRIAIS Tipos de sensores Para receber os dados analógicos vindos dos sensores o CLP possui conversores analógicodigitais AD em suas entradas que fazem a conversão dos valores dentro de um intervalo analógico por exemplo de 0 a 10 Volts em valores digitais 0000 0001 0010 1010 Atualmente no mercado os conversores de 15 bits são os mais populares Prof Marcelo IFMGGV Sinais de um Encoder SENSORES INDUSTRIAIS Tipos de sensores Digitais Esse tipo de sensor pode assumir apenas dois valores no seu sinal de saída ao longo do tempo que podem ser interpretados como zero ou um Não existem naturalmente grandezas físicas que assumam esses valores mas eles são assim mostrados ao sistema de controle após serem convertidos pelo circuito eletrônico do transdutor É utilizado por exemplo em detecção de passagem de objetos encoders na determinação de distância ou velocidade etc Obs Encoder é um dispositivo eletromecânico que conta ou reproduz pulsos elétricos a partir do movimento rotacional de seu eixo Prof Marcelo IFMGGV SENSORES INDUSTRIAIS Transdutores É a denominação que recebe um dispositivo completo que contém o sensor usado para transformar uma grandeza qualquer em outra que pode ser utilizada nos dispositivos de controle Enquanto um sensor é um elemento que recebe e responde a um estímulo convertendo um tipo de energia em outro um transdutor por sua vez é um dispositivo que converte um tipo de energia em um sinal elétrico Ou seja os transdutores transformam uma grandeza física temperatura pressão etc em um sinal de tensão ou corrente que pode ser facilmente interpretado por um sinal de controle Muitas vezes os termos sensor e transdutor são usados indistintamente Neste caso o transdutor é o instrumento completo que engloba sensor e todos os circuitos de interface capazes de serem utilizados numa aplicação industrial Prof Marcelo IFMGGV SENSORES INDUSTRIAIS Transmissores São dispositivos que preparam o sinal dos transdutores para utilização a distância fazendo adequações aos sinais as quais são chamadas de padrões de transmissão de sinais Um exemplo bastante conhecido é o loop de corrente de 04 a 20 mA cc o transdutor de corrente fornece sinal de saída proporcional a esta corrente que circula pelo condutor analisado Prof Marcelo IFMGGV SENSORES INDUSTRIAIS Transmissores São dispositivos que preparam o sinal dos transdutores para utilização a distância fazendo adequações aos sinais as quais são chamadas de padrões de transmissão de sinais Um exemplo bastante conhecido é o loop de corrente de 04 a 20 mA cc o transdutor de corrente fornece sinal de saída proporcional a esta corrente que circula pelo condutor analisado Padrões mais utilizados para transmissão de sinais analógicos 04 a 20 mA 0 a 20 mA 0 a 10 V Prof Marcelo IFMGGV SENSORES INDUSTRIAIS Transmissores São dispositivos que preparam o sinal dos transdutores para utilização a distância fazendo adequações aos sinais as quais são chamadas de padrões de transmissão de sinais Um exemplo bastante conhecido é o loop de corrente de 04 a 20 mA cc o transdutor de corrente fornece sinal de saída proporcional a esta corrente que circula pelo condutor analisado Padrões mais utilizados para transmissão de sinais analógicos 04 a 20 mA 0 a 20 mA 0 a 10 V Transmissão de sinais digitais utilizamse protocolos de comunicação para redes industriais Os protocolos de comunicação abertos mais conhecidos para comunicação entre CLPs e outros dispositivos são Modbus PROFIBUSDP Fieldbus Foundation CAN LanWorks InterbusS e Industrial Ethernet Os padrões de comunicação serial mais utilizados na camada física desses protocolos são RS232 RS422 e principalmente o RS485 Prof Marcelo IFMGGV SENSORES INDUSTRIAIS Controladores de processos Na automação industrial controladores de processos são equipamentos responsáveis pelo controle de processo industrial ou parte dele através de algoritmos de controle específicos tais como PID lógica fuzzy ou redes neurais Podem ainda ser equipamentos programáveis capazes de realizar diversos tipos de algoritmos lógicos e matemáticos Prof Marcelo IFMGGV SENSORES INDUSTRIAIS Controladores de processos Na automação industrial controladores de processos são equipamentos responsáveis pelo controle de processo industrial ou parte dele através de algoritmos de controle específicos tais como PID lógica fuzzy ou redes neurais Podem ainda ser equipamentos programáveis capazes de realizar diversos tipos de algoritmos lógicos e matemáticos Em grande parte das configurações um controlador é responsável por uma única malha de controle Por exemplo uma malha de controle de temperatura é composta de um medidor de temperatura um controlador e um aquecedor Nestes casos os controladores são chamados de controladores de malha Esses instrumentos são dedicados em sua função e podem enviar dados diversos para outros dispositivos ou outras malhas no processo Tipos de controladores de malha controlador de temperatura vazão pressão nível posicionamento etc Prof Marcelo IFMGGV SENSORES INDUSTRIAIS Controladores de processos Na automação industrial controladores de processos são equipamentos responsáveis pelo controle de processo industrial ou parte dele através de algoritmos de controle específicos tais como PID lógica fuzzy ou redes neurais Podem ainda ser equipamentos programáveis capazes de realizar diversos tipos de algoritmos lógicos e matemáticos Em grande parte das configurações um controlador é responsável por uma única malha de controle Por exemplo uma malha de controle de temperatura é composta de um medidor de temperatura um controlador e um aquecedor Nestes casos os controladores são chamados de controladores de malha Esses instrumentos são dedicados em sua função e podem enviar dados diversos para outros dispositivos ou outras malhas no processo Tipos de controladores de malha controlador de temperatura vazão pressão nível posicionamento etc Em outros casos o mesmo equipamento pode ser responsável por diversas malhas simultaneamente como é o caso dos controladores lógicos programáveis CLPs Prof Marcelo IFMGGV SENSORES INDUSTRIAIS Sensor de presença indutivo detecção de peças metálicas Símbolo sensor a três fios NA Prof Marcelo IFMGGV SENSORES INDUSTRIAIS Sensor de presença indutivo detecção de peças metálicas Símbolo sensor a três fios Sensor de presença capacitivo detecção de qualquer tipo de peça Símbolo sensor a três fios NA NA Prof Marcelo IFMGGV Exemplo 1 Acionamento simples de uma lâmpada sensor a três fios Prof Marcelo IFMGGV Exemplo 2 Guilhotina para cortar folhas de madeira II Uma guilhotina é utilizada para cortar folhas de madeira em diversos tamanhos O funcionamento do sistema eletropneumático da guilhotina é o seguinte O funcionamento do sistema só é possível se um botão NA com trava estiver inicialmente acionado Através do acionamento simultâneo de dois botões NA sem trava um cilindro de simples ação avança rapidamente e a lâmina presa em sua extremidade corta a folha de madeira O avanço do cilindro só é possível se estiver inicialmente em sua posição de repouso recuado No início do processo o cilindro não consegue avançar caso haja algum objeto entre a lâmina da guilhotina e a folha de madeira Quando os botões de acionamento são soltos o cilindro retorna a sua posição de recuado O retorno do cilindro deve ser lento Usar válvula com simples solenoide retorno por mola O comando deve ser indireto Todas as bobinas de relés e solenoides devem estar desligadas no final do processo Montar o sistema eletropneumático Circuito de Força e Circuito de Comando Prof Marcelo IFMGGV Solução Prof Marcelo IFMGGV Solução O funcionamento do sistema só é possível se um botão NA com trava estiver inicialmente acionado Prof Marcelo IFMGGV Solução Através do acionamento simultâneo de dois botões NA sem trava um cilindro de simples ação avança rapidamente e a lâmina presa em sua extremidade corta a folha de madeira Prof Marcelo IFMGGV Solução O avanço do cilindro só é possível se estiver inicialmente em sua posição de repouso recuado Prof Marcelo IFMGGV Solução No início do processo o cilindro não consegue avançar caso haja algum objeto entre a lâmina da guilhotina e a folha de madeira Prof Marcelo IFMGGV Solução Quando os botões de acionamento são soltos o cilindro retorna a sua posição de recuado Prof Marcelo IFMGGV Solução O retorno do cilindro deve ser lento Obs Basta regular a abertura da válvula Prof Marcelo IFMGGV Solução Usar válvula com simples solenoide retorno por mola Prof Marcelo IFMGGV Solução O comando deve ser indireto Prof Marcelo IFMGGV Solução Todas as bobinas de relés e solenoides devem estar desligadas no final do processo