Automação Industrial - Introdução, Histórico e Conceitos Fundamentais

MÓDULO 1 INTRODUÇÃO A AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL CAPÍTULO 1 1 HISTÓRICO Automação é a substituição do trabalho humano ou animal por máquina Automação é a operação de máquina ou de sistema automaticamente ou por controle remoto com a mínima interferência do operador humano Automação é o controle de processos automáticos Automático significa ter um mecanismo de atuação própria que faça uma ação requerida em tempo determinado ou em resposta a certas condições O conceito de automação varia com o ambiente e experiência da pessoa envolvida São exemplos de automação 1 Para uma dona de casa a máquina de lavar roupa ou lavar louça 2 Para um empregado da indústria automobilística pode ser um robô 3 Para uma pessoa comum pode ser a capacidade de tirar dinheiro do caixa eletrônico O conceito de automação inclui a idéia de usar a potência elétrica ou mecânica para acionar algum tipo de máquina Deve acrescentar à máquina algum tipo de inteligência para que ela execute sua tarefa de modo mais eficiente e com vantagens econômicas e de segurança Como vantagens a máquina 1 nunca reclama 2 nunca entra em greve 3 não pede aumento de salário 4 não precisa de férias 5 não requer mordomias Como nada é perfeito a máquina tem as seguintes limitações 1 capacidade limitada de tomar decisões 2 deve ser programada ou ajustada para controlar sua operação nas condições especificadas 3 necessita de calibração periódica para garantir sua exatidão nominal 4 requer manutenção eventual para assegurar que sua precisão nominal não se degrade 11 Automação e mão de obra Com o advento do circuito integrado 1960 e do microprocessador 1970 a quantidade de inteligência que pode ser embutida em uma máquina a um custo razoável se tornou enorme O número de tarefas complexas que podem ser feitas automaticamente cresceu várias vezes Atualmente podese dedicar ao computador pessoal CP para fazer tarefas simples e complicadas de modo econômico A automação pode reduzir a mão de obra empregada porém ela também e ainda requer operadores Em vez de fazer a tarefa diretamente o operador controla a máquina que faz a tarefa Assim a dona de casa deve aprender a carregar a máquina de lavar roupa ou louça e deve conhecer suas limitações Operar a máquina de lavar roupa pode inicialmente parecer mais difícil que lavar a roupa diretamente Do mesmo modo o operador de uma furadeira automática na indústria automobilística deve ser treinado para usar a máquina com controle numérico que faz o furo realmente A linha de montagem com robôs requer operadores para monitorar o desempenho desses robôs Quem tira o dinheiro do caixa eletrônico deve possuir um cartão apropriado decorar uma determinada senha e executar uma série de comandos no teclado ou tela de toque Muitas pessoas pensam e temem que a automação significa perda de empregos quando pode ocorrer o contrário De fato falta de automação coloca muita gente para trabalhar Porém estas empresas não podem competir economicamente com outras por causa de sua baixa produtividade devida à falta de automação e por isso elas são forçadas a demitir gente ou mesmo encerrar suas atividades Assim automação pode significar ganho e estabilidade do emprego por causa do aumento da produtividade eficiência e economia Muitas aplicações de automação não envolvem a substituição de pessoas por que a função ainda não existia antes ou é impossível de ser feita manualmente Podese economizar muito dinheiro anualmente monitorando e controlando a concentração de oxigênio dos gases queimados em caldeiras e garantindo um consumo mais eficiente de combustível Pode se colocar um sistema automático para recuperar alguma substância de gases jogados para atmosfera diminuindo os custos e evitando a poluição do ar ambiente 12 Automação e controle A automação está intimamente ligada à instrumentação Os diferentes instrumentos são usados para realizar a automação Historicamente o primeiro termo usado foi o de controle automático de processo Foram usados instrumentos com as funções de medir transmitir comparar e atuar no processo para se conseguir um produto desejado com pequena ou nenhuma ajuda humana Isto é controle automático Com o aumento da complexidade dos processos tamanho das plantas exigências de produtividade segurança e proteção do meio ambiente além do controle automático do processo apareceu a necessidade de monitorar o controle automático A partir deste novo nível de instrumentos com funções de monitoração alarme e intertravamento é que apareceu o termo automação As funções predominantes neste nível são as de detecção comparação alarme e atuação lógica Por isso para o autor principalmente para a preparação de seus cursos e divisão de assuntos tem se o controle automático aplicado a processo contínuo com predominância de medição controle PID proporcional integral e derivativo O sistema de controle aplicado é o Sistema Digital de Controle Distribuído SDCD dedicado a grandes plantas ou o controlador single loop para aplicações simples e com poucas malhas Temse a automação associada ao controle automático para fazer sua monitoração incluindo as tarefas de alarme e intertravamento A automação é também aplicada a processos discretos e de batelada onde há muita operação lógica de ligar e desligar e o controle sequencial O sistema de controle aplicado é o Controlador Lógico Programável CLP Assim controle automático e automação podem ter o mesmo significado ou podem ser diferentes onde o controle regulatório se aplica a processos contínuos e a automação se aplica a operações lógicas sequenciais de alarme e intertravamento 13 Automação e eletrônica Na década de 1970 era clássica a comparação entre as instrumentações eletrônica e pneumática Hoje às vésperas do ano 2000 há a predominância da eletrônica microprocessada Os sensores que medem o valor ou estado de variáveis importantes em um sistema de controle são as entradas do sistema mas o coração do sistema é o controlador eletrônico microprocessado Muitos sistemas de automação só se tornaram possíveis por causa dos recentes e grandes avanços na eletrônica Sistemas de controle que não eram práticos por causa de custo há cinco anos hoje se tornam obsoletos por causa do rápido avanço da tecnologia A chave do sucesso da automação é o uso da eletrônica microprocessada que pode fornecer sistemas eletrônicos programáveis Por exemplo a indústria aeronáutica constrói seus aviões comerciais em uma linha de montagem mas personaliza o interior da cabine através de simples troca de um programa de computador A indústria automobilística usa robôs para soldar pontos e fazer furos na estrutura do carro A posição dos pontos de solda o diâmetro e a profundidade dos furos e todas as outras especificações podem ser alteradas através da simples mudança do programa do computador Como o programa do computador é armazenado em um chip de memória a alteração de linhas do programa neste chip pode requerer somente alguns minutos Mesmo quando se tem que reescrever o programa o tempo e custo envolvidos são muitas vezes menores que o tempo e custo para alterar as ferramentas 14 Graus de Automação A história da humanidade é um longo processo de redução do esforço humano requerido para fazer trabalho A sua preguiça é responsável pelo progresso e o aparecimento da automação Podemse classificar os graus de automação industrial em várias fases 15 Ferramentas manuais O primeiro progresso do homem da caverna foi usar uma ferramenta manual para substituir suas mãos Esta ferramenta não substituiu o esforço humano mas tornou este esforço mais conveniente Exemplos de ferramentas pá serra martelo machado enxada Como não há máquina envolvida considerase que este nível não possui nenhuma automação Na indústria este nível significa alimentar manualmente um reator moendo sólidos despejando líquidos de containers misturando com espátula aquecendo com a abertura manual de válvula de vapor 16 Ferramentas acionadas O próximo passo histórico foi energizar as ferramentas manuais A energia foi suprida através de vapor dágua eletricidade e ar comprimido Este degrau foi chamado de Revolução Industrial A serra se tornou elétrica o martelo ficou hidráulico Na indústria usase um motor elétrico para acionar o agitador a alimentação é feita por uma bomba o aquecimento é feito por vapor ou por eletricidade 17 Quantificação da energia Com a energia fornecida para acionar as ferramentas o passo seguinte foi quantificar esta energia Um micrômetro associado a serra indica quanto deve ser cortado A medição tornase parte do processo embora ainda seja fornecido para o operador tomar a decisão Na indústria este nível significa colocar um medidor de quantidade na bomba para indicar quanto foi adicionado ao reator Significa também colocar um cronômetro para medir o tempo de agitação um termômetro para indicar o fim da reação As variáveis indicadas ao operador ajudavam o operador determinar o status do processo 18 Controle programado A máquina foi programada para fazer uma série de operações resultando em uma peça acabada As operações são automáticas e expandidas para incluir outras funções A máquina segue um programa predeterminado em realimentação da informação O operador deve observar a máquina para ver se tudo funciona bem Na planta química uma chave foi adicionada no medidor de vazão para gerar um sinal para desligar a bomba quando uma determinada quantidade for adicionada Um alarme foi colocado no cronômetro para avisar que o tempo da batelada foi atingido 181 Controle com realimentação negativa O próximo passo desenvolve um sistema que usa a medição para corrigir a máquina A definição de automação de Ford se refere a este nível Na indústria química o controle a realimentação negativa é o começo do controle automático A temperatura é usada para controlar a válvula que manipula o vapor O regulador de vazão ajusta a quantidade adicionada no reator baseando na medição da vazão 182 Controle da máquina com cálculo Em vez de realimentar uma medição simples este grau de automação utiliza um cálculo da medição para fornecer um sinal de controle Na planta química os cálculos se baseiam no algoritmo PID em que o sinal de saída do controlador é uma função combinada de ações proporcional integral e derivativa Este é o primeiro nível de automação disponível pelo computador digital 183 Controle lógico da máquina O sistema de telefone com dial é um exemplo de máquina lógica Quando se tecla o telefone geramse pulsos que lançam chaves que fazem a ligação desejada Caminhos alternativos são selecionados por uma série programada de passos lógicos O sistema de segurança e desligamento da planta química usa controle lógico Um conjunto de condições inseguras dispara circuitos para desligar bombas fechar válvula de vapor ou desligar toda a planta dependendo da gravidade da emergência 184 Controle Adaptativo No controle adaptativo a máquina aprende a corrigir seus sinais de controle se adequando às condições variáveis Uma versão simples deste nível é o sistema de aquecimento de um edifício que adapta sua reposta ao termostato a um programa baseado nas medições da temperatura externa O controle adaptativo tornouse acessível pelo desenvolvimento de sistemas digitais Um exemplo de controle adaptativo na indústria química é o compressor de nitrogênio e oxigênio para fabricação de amônia A eficiência do compressor varia com a temperatura e pressão dos gases e das condições do ambiente O controlador adaptativo procura o ponto ótimo de trabalho e determina se o compressor está em seu objetivo através do índice de desempenho Para isso usa se a tecnologia avançada do computador mais a tecnologia de instrumentos de análise em linha 185 Controle indutivo A máquina indutiva rastreia a resposta de sua ação e revisa sua estratégia baseandose nesta resposta Para fazer isso o controlador indutivo usa programa heurístico Na planta química o sistema usa um método e o avalia muda uma variável de acordo com um programa e o avalia de novo Se este índice de desempenho tem melhorado ele continua no mesmo sentido se a qualidade piorou ele inverte o sentido A quantidade de ajuste varia com seu desvio do ponto ideal Depois que uma variável é ajustada o sistema vai para a próxima O sistema continua a induzir as melhores condições na planta Uma aplicação típica é no controle de fornalha de etileno 19 Máquina criativa A máquina criativa projeta circuitos ou produtos nunca antes projetados Exemplo é um programa de composição de música A máquina criativa procura soluções que seu programado não pode prever Na planta química é o teste de catalisador O sistema varia composição pressão e temperatura em determinada faixa calcula o valor do produto e muda o programa na direção de aumentar o valor 110 Aprendendo pela máquina Neste nível a máquina ensina o homem O conhecimento passa na forma de informação A máquina pode ensinar matemática ou experiência em um laboratório imaginário com o estudante seguindo as instruções fornecidas pela máquina Se os estudantes cometem muitos erros porque não estudaram a lição a máquina os faz voltar e estudar mais antes de ir para a próxima lição Assim todos os graus de automação são disponíveis hoje para ajudar na transferência de tarefas difíceis para a máquina e no alívio de fazer tarefas repetitivas e enfadonhas Fazendo isso a máquina aumenta a produtividade melhora a qualidade do produto torna a operação segura e reduz o impacto ambiental 111 Sistemas de automação A aplicação de automação eletrônica nos processos industriais resultou em vários tipos de sistemas que podem ser geralmente classificados como 1 Máquinas com controle numérico 2 Controlador lógico programável 3 Sistema automático de armazenagem e recuperação 4 Robótica 5 Sistemas flexíveis de manufatura 112 Máquina com controle numérico Uma máquina ferramenta é uma ferramenta ou conjunto de ferramentas acionadas por potência para remover material por furo acabamento modelagem ou para inserir peças em um conjunto Uma máquina ferramenta pode ser controlada por algum dos seguintes modos 1 Controle contínuo da trajetória da ferramenta onde o trabalho é contínuo ou quase contínuo no processo 2 Controle ponto a ponto da trajetória da ferramenta onde o trabalho é feito somente em pontos discretos do conjunto Em qualquer caso as três coordenadas x y z ou comprimento largura e profundidade devem ser especificadas para posicionar a ferramenta no local correto Programas de computador existem para calcular a coordenada e produzir furos em papel ou fita magnética que contem os dados numéricos realmente usados para controlar a máquina A produtividade com controle numérico pode triplicar No controle numérico exigese pouca habilidade do operador e um único operador pode supervisionar mais de uma máquina Se em vez de usar uma fita para controlar a máquina é usado um computador dedicado então o sistema é tecnicamente chamado de máquina controlada numericamente com computador CNC Um centro com CNC pode selecionar de uma até vinte ferramentas e fazer várias operações diferentes como furar tapar frezar encaixar Se o computador é usado para controlar mais de uma máquina o sistema é chamado de máquina controlada numericamente e diretamente A vantagem deste enfoque é a habilidade de integrar a produção de várias máquinas em um controle global de uma linha de montagem A desvantagem é a dependência de várias máquinas debaixo de um único computador 113 Controlador lógico programável O controlador lógico programável é um equipamento eletrônico digital microprocessado que pode 1 controlar um processo ou uma máquina 2 ser programado ou reprogramado rapidamente e quando necessário 3 ter memória para guardar o programa O programa é inserido no controlador através de microcomputador teclado numérico portátil ou programador dedicado O controlador lógico programável varia na complexidade da operação que eles podem controlar mas eles podem ser interfaceados com microcomputador e operados como um DNC para aumentar sua flexibilidade Por outro lado eles são relativamente baratos fáceis de projetar e instalar 114 Sistema de armazenagem e recuperação de dados Atividades de armazenar e guardar peças são centralizados em torno de inventário de peças ou materiais para posteriormente serem usadas embaladas ou despachadas Em sistemas automáticos um computador remoto controla empilhadeiras e prateleiras para receber armazenar e recuperar itens de almoxarifado O controle da relação é exato e os itens podem ser usados ou despachados de acordo com os dados recebidos Os restaurantes da cadeia McDonalds têm um dispensa automática para armazenar batatas fritas congeladas Uma cadeia de supermercado tipo Makro usa um almoxarifado automatizado para a guarda e distribuição automática de itens 115 Robótica Um robô é um dispositivo controlado a computador capaz de se movimentar em uma ou mais direções fazendo uma sequência de operações Uma máquina CNC pode ser considerada um robô mas usualmente o uso do termo robô é restrito aos dispositivos que tenham movimentos parecidos com os dos humanos principalmente os de braço e mão As tarefas que os robôs fazem podem ser tarefas de usinagem como furar soldar pegar e colocar montar inspecionar e pintar Os primeiros robôs eram grandes hoje eles podem ser pequeníssimos Quando uma tarefa é relativamente simples repetitiva ou perigosa para um humano então o robô pode ser uma escolha apropriada Os robôs estão aumentando em inteligência com a adição dos sentidos de visão e audição e isto permite tarefas mais complexas a serem executadas por eles 116 Sistema de manufatura flexível A incorporação de máquinas NC robótica e computadores em uma linha de montagem automatizada resulta no que é chamado sistema de manufatura flexível Ele é considerado flexível por causa das muitas mudanças que podem ser feitas com relativamente pouco investimento de tempo e dinheiro Em sua forma final matéria prima entra em um lado e o produto acabado sai do almoxarifado em outro lado pronto para embarque sem intervenção humana Hoje isto existe somente em conceito embora grandes partes deste sistema já existam 117 Introdução à teoria de controle e de medição Controlar um processo industrial é manter a variável controlada em uma das três seguintes condições 1 sempre igual ao ponto de ajuste que é o valor desejado 2 próximo ao ponto de ajuste 3 oscilando constantemente em torno do ponto de ajuste O que determina a condição são as ações de controle envolvidas Controle automático é quando não há intervenção do operador ou há a mínima intervenção do operador O controle pode ser opcionalmente manual quando o operador atua manualmente no processo Todo controle envolve uma medição O controle é sempre tão bom quanto à medição Monitorar um processo é acompanhar os valores das variáveis porém sem condição de atuar em linha para fazer as devidas correções Alarmar um processo é colocar dispositivos para chamar a atenção do operador quando a variável controlada igualar ou ultrapassar determinados valores prédeterminados O alarme pode incluir o intertravamento quando além de chamar a atenção do operador atua no processo desligando ou ligando algum equipamento para manter o processo sempre seguro Automatizar um processo é integrar e coordenar todas as funções de medição controle alarme intertravamento e monitoração Controle automático não é automação O controle automático é uma das varias camadas da automação 1171 Vantagens do controle As principais estão vantagens do controle automático relacionadas com a qualidade e quantidade dos produtos fabricados com segurança e sem subprodutos nocivos Há muitas outras vantagens O controle automático possibilita a existência de processos extremamente complexos impossíveis de existirem apenas com o controle manual Um processo industrial típico envolve centenas e até milhares de sensores e de elementos finais de controle que devem ser operados e coordenados continuamente Como vantagens o instrumento de medição e controle 1 não fica aborrecido ou nervoso 2 não fica distraído ou atraído por pessoas bonitas 3 não assiste a um jogo de futebol na televisão nem o escuta pelo rádio 4 não pára para almoçar ou para ir ao banheiro 5 não fica cansado de trabalhar 6 não tem problemas emocionais 7 não abusa seu corpos ou sua mente 8 não tem sono 9 não folga do fim de semana ou feriado 10 não sai de férias 11 não reivindica aumento de salário Porém o instrumento 1 sempre apresenta erro de medição 2 opera adequadamente somente quando estiver nas condições previstas pelo fabricante 3 requer calibrações periódicas para se manter exato e as incertezas dos padrões de calibração podem afetar suas medições 4 requer manutenção preventiva ou corretiva para que sua precisão se mantenha dentro dos limites estabelecidos pelo fabricante e se essa manutenção não for correta ele se degrada ao longo do tempo 5 é provável que algum dia ele falhe e pela lei de Murphy esta falha geralmente acontece na pior hora possível e pode acarretar grandes complicações 1172 Qualidade do Produto A maioria dos produtos industriais é fabricada para satisfazer determinadas propriedades físicas e químicas Quanto melhor a qualidade do produto menores devem ser as tolerâncias de suas propriedades Quanto menor a tolerância maior a necessidade dos instrumentos para a medição e o controle automático O controle automático garante a pequena variabilidade do processo Os fabricantes executam testes físicos e químicos em todos os produtos feitos ou pelo menos em amostras representativas tomadas aleatoriamente das linhas de produção para verificar se as especificações estabelecidas foram atingidas pela produção Para isso são usados instrumentos tais como densitômetros viscosímetros espectrômetros de massa analisadores de infravermelho cromatógrafos e outros Os instrumentos possibilitam a verificação a garantia e a repetitividade da qualidade dos produtos Atualmente o conjunto de normas ISO 9000 exige que os instrumentos que impactam a qualidade do produto tenham um sistema de monitoração onde estão incluídas a manutenção e calibração documentada deles 1173 Quantidade do Produto As quantidades das matérias primas dos produtos finais e das utilidades devem ser medidas e controladas para fins de balanço do custo e do rendimento do processo Também é frequente a medição de produtos para venda e compra entre plantas diferentes Os instrumentos de indicação registro e totalização da vazão e do nível fazem a aquisição confiável dos dados através das medições de modo continuo e preciso Os instrumentos asseguram a quantidade desejada das substancias Os instrumentos utilizados para mostrar as quantidades transferidas em compra e venda é chamada de instrumentos para transferência de custódia As variáveis típicas de quantidade são a vazão e o nível 1174 Economia do Processo O controle automático economiza a energia pois elimina o superaquecimento de fornos de fornalhas e de secadores O controle de calor está baseado geralmente na medição de temperatura e não existe nenhum operador humano que consiga sentir a temperatura com a precisão e a sensitividade do termopar ou da resistência Os instrumentos garantem a conservação da energia e a economia da sua utilização 1175 Ecologia Na maioria dos processos os produtos que não são aproveitáveis e devem ser jogados fora são prejudiciais às vidas animal e vegetal A fim de evitar este resultado nocivo devem ser adicionados agentes corretivos para neutralizar estes efeitos Pela medição do pH dos efluentes pode se economizar a quantidade do agente corretivo a ser usado e pode se assegurar que o efluente esteja não agressivo Os instrumentos garantem efluentes limpos e inofensivos 1176 Segurança da Planta Muitas plantas possuem uma ou várias áreas onde podem estar vários perigos tais como o fogo a explosão a liberação de produtos tóxicos Haverá problema a não ser que sejam tomados cuidados especiais na observação e no controle destes fenômenos Hoje são disponíveis instrumentos que podem detectar a presença de concentrações perigosas de gases e vapores e o aparecimento de chama em unidades de combustão Os instrumentos protegem equipamentos e vidas humanas 1177 Proteção do Processo O processo deve ter alarme e proteção associados ao sistema de medição e controle O alarme é realizado através das mudanças de contatos elétricos monitoradas pelos valores máximos e mínimos das variáveis do processo Os contatos dos alarmes podem atuar ligar ou desligar equipamentos elétricos dispositivos sonoros e luminosos Os alarmes podem ser do valor absoluto do sinal do desvio entre um sinal e uma referência fixa e da diferença entre dois sinais variáveis É útil o uso do sistema de desligamento automático ou de trip do processo Devese proteger o processo através de um sistema lógico e sequencial que sinta as variáveis do processo e mantenha os seus valores dentro dos limites de segurança ligando ou desligando os equipamentos e evitando qualquer sequência indevida que produza condição perigosa Os primeiros sistemas de intertravamento utilizavam contatos de reles contadores temporizadores e integradores Hoje são utilizados os Controladores Lógicos Programáveis CLP a base de microprocessadores que possuem grande eficiência em computação matemática sequencial e lógica que são os parâmetros básicos do desligamento Alguns instrumentistas fazem distinção entre o sistema de desligamento trip e o de intertravamento interlock enquanto outros consideram os dois conceitos idênticos 1178 Tipos de controle O controle pode ser classificado em função da intervenção do operador como automático ou manual Também o controle pode ser classificado quanto ao tipo do processo controlado como regulatório ou a servomecanismo 1179 Controle Manual Controle manual é aquele que ocorre com nenhuma ou a mínima intervenção do operador Controle manual pode ser considerado a forma mais simples de controle No controle manual a malha de controle é aberta A energia é aplicada ao processo através do atuador pelo operador O processo usa esta energia para produzir sua saída Mudando o ajuste do atuador se altera a energia no sistema e a saída resultante do processo Um sistema de nível de líquido de tanque é um exemplo do controle manual O produto entra no topo do tanque e sai do fundo A quantidade de líquido que sai do tanque é controlada pela válvula poderia ser escolhida a válvula de entrada A quantidade de líquido determina o nível do tanque Para o nível ficar estável e sob controle basta simplesmente que a vazão da saída manipulada seja igual à vazão de entrada livre A válvula pode ser atuada manualmente Se um nível diferente é desejado ou necessário devese simplesmente alterar a posição da abertura da válvula de saída em sua faixa calibrada Quando as condições do processo são estáveis o controle de malha aberta funciona adequadamente No caso do nível quando a vazão de entrada é constante raramente é alterada basta colocar uma válvula com ajuste manual na saída para se obter o controle desejado pois também raramente o operador deve alterar manualmente a válvula de saída Vantagens do controle manual 1 usamse poucos equipamentos e por isso há pouca chance de se quebrar 2 o custo do sistema é baixo para comprar instalar e operar Porém há problemas quando ocorre distúrbio na vazão de entrada do tanque O nível do produto é afetado diretamente pelas variações da vazão de entrada Um aumento na vazão através da válvula de entrada provoca um aumento no nível do tanque Qualquer variação da vazão de entrada afeta o nível do líquido Obviamente se houver qualquer variação ou distúrbio na válvula de entrada o sistema de controle de malha aberta não manterá automaticamente o parâmetro de saída no exemplo o nível no valor desejado Todo distúrbio requer a intervenção manual do operador Figura 11 Controle manual de malha aberta 11710 Controle com feedback O controle manual de malha aberta não pode garantir a saída desejada de um processo sujeito a variações de carga A técnica usada para se obter o controle de um processo com variações frequentes de carga é a malha fechada com realimentação negativa feedback Este controle é chamado de proporcional regulatório ou contínuo Na realimentação negativa temse a medição na saída e a correção na entrada realimentação É chamada de negativa porque se a variável medida está aumentando a atuação a faz diminuir Esta técnica monitora a saída real comparandoa com um valor desejado e repondo o atuador para eliminar qualquer erro Essa é a essência do controle automático Na realimentação negativa todos os sistemas de controle automático possuem os mesmos elementos básicos 1 medição 2 comparação 3 atuação A saída real que se pretende controlar é medida por um sensor condicionada e transmitida para o controlador O controlador pode ser um computador um circuito eletrônico uma chave um conjunto de bico palheta pneumático ou uma simples alavanca A segunda entrada do controlador é o ponto de ajuste set point que indica o valor da saída desejado O controlador toma a diferença entre estas duas entradas para determinar o valor do erro O controlador altera sua saída de modo calculado para igualar ou aproximar a saída real do valor desejado O sinal de saída do controlador é transmitido para o atuador da válvula O atuador governa a aplicação da energia para o processo Variando a energia para o sistema faz a saída real do processo variar se aproximando do ponto de ajuste A figura abaixo mostra o controle de malha fechada do tanque Inicialmente o nível do líquido no tanque deve ser medido A medição pode ser feita por exemplo através de um transmissor de pressão diferencial dp cell O transmissor de nível mede a pressão exercida pela coluna líquida que é o nível amplifica e converte esta pressão diferencial em um sinal padrão de corrente de 4 a 20 mA CC Quando calibrado corretamente o transmissor tem saída de 4 mA CC quando o nível estiver em 0 e a saída será de 20 mA CC quando o nível estiver em 100 da faixa calibrada Figura 12 Controle automático de nível com malha fechada Esta corrente analógica é transmitida através de um cabo trançado eventualmente blindado para o controlador O controlador geralmente está na sala de controle centralizada distante centenas de metros do processo O controlador compara a variável do processo medida nível no exemplo com o valor do ponto de ajuste Uma nova saída é calculada e transmitida para o atuador ainda na faixa padrão de 4 a 20 mA CC Este sinal é aplicado e usado para acionar uma válvula com atuador pneumático Deve haver uma interface entre o controlador eletrônico e o atuador pneumático da válvula para converter o sinal eletrônico de 4 a 20 mA CC no sinal pneumático de 20 a 100 kPa Esta interface é o transdutor ip O atuador pneumático por sua vez varia a posição da válvula ajustando a vazão de líquido na saída do tanque Quando ocorrer aumento na vazão de entrada do tanque o nível do produto no tanque aumenta O transmissor de nível então vai aumentar sua saída e o ponteiro de medição do controlador também irá subir O controlador irá alterar sua saída como resposta A saída do controlador irá aumentar um pouco a saída da válvula aumentando a vazão do líquido deixando o tanque O nível do tanque irá voltar ao ponto de ajuste desejado Os sistemas de controle podem ser classificados em dois tipos principais 1 servomecanismo 2 controle de processo contínuo 11711 Controle com Servomecanismo No servomecanismo as variáveis controladas são a posição velocidade e aceleração no controle de processo as variáveis são temperatura vazão pressão e nível Figura 13 Sistema servo para controle de posição Um sistema de controle de posição é mostrado na acima O atuador é um motor CC com magneto permanente Através de um conjunto de polias correias ou engrenagens o motor aciona a roda dentada Quando a rotação for diminuída movese um terminal de um potenciômetro Uma ligação apropriada garante que o movimento da roda dentada da extremidade esquerda para direita gira precisamente o potenciômetro através de um arco de 300 graus de parada a parada O potenciômetro é o sensor do sistema de controle automático A tensão de um terminal é a indicação da posição A posição é realimentada para o amplificador diferencial A tensão correspondente a posição é subtraída da tensão do ponto de ajuste e a diferença erro é amplificada O amplificador diferencial é o controlador A potência de saída do controlador é amplificada e aciona o motor Quando o sinal do potenciômetro de realimentação da posição sensor se iguala ao ponto de ajuste o sistema fica em repouso Não há saída do amplificador diferencial desde que não há erro O amplificador de potência não fornece sinal para o motor O motor não se move Se quiser mover o acionador para a direita a tensão do ponto de ajuste deve ser aumentada Isto produz um erro positivo na saída do amplificador diferencial e como consequência na saída do amplificador de potência para o motor O motor começa a girar no sentido horário acionando a roda dentada no sentido horário e movendo o sistema para a direita Quando a roda dentada se move para a direita o potenciômetro também o faz Este alimenta o sinal de volta para o amplificador diferencial O erro se torna menor uma tensão menor é aplicada ao amplificador de potência e para o motor O motor gira com menor rotação Eventualmente o sinal de realimentação do potenciômetro de posição se iguala ao sinal de ponto de ajuste O erro foi reduzido à zero O sistema permanece em repouso O controle de velocidade é também classificado como servo ou servomecanismo A figura abaixo é um sistema de controle de velocidade O objetivo do sistema é fornecer a tensão constante no filme papel pano ou plástico Acionando a velocidade do rolo de puxagem takeup causa um aumento da tensão quando o diâmetro do roto aumentar O rolo acionador é a chave Ele é colocado sobre o fio e é livre de girar quando o filme passa sob ele Ele pode também se elevar em resposta ao aumento da tensão no filme ou se abaixar quando a tensão do filme diminuir Mecanicamente acoplado ao rolo acionador está o terminal móvel wiper do potenciômetro Juntos o rolo acionador e o potenciômetro formam um sensor de tensão gerando na saída uma tensão CC proporcional à tensão do filme Figura 24 Controle de velocidade do cilindro Quando a tensão for correta a tensão do potenciômetro do rolo acionador se iguala à tensão do ponto de ajuste A saída do amplificador diferencial é zero volt Isto efetivamente aterra o divisor de tensão na entrada do amplificador de potência A tensão do divisor aciona o amplificador de potência fazendo o motor girar na velocidade nominal Quando o filme do rolo puxador se forma a tensão tende a aumentar Isto faz o rolo acionador subir O terminal móvel do potenciômetro se eleva fazendo a entrada inversora do amplificador diferencial ficar maior do que a entrada nãoinversora do ponto de ajuste A saída do amplificador diferencial fica negativa Puxando o fundo do divisor de tensão abaixo do terra diminui a tensão de entrada do amplificador de potência O amplificador de potência diminui a potência de acionamento entregue ao motor e o motor gira mais lentamente Diminuindo a velocidade do motor diminuise a tensão do fio Uma das aplicações mais usadas do controle de servomecanismo é o robô O braço robótico revolucionou a indústria de manufatura Sua velocidade exatidão precisão durabilidade flexibilidade diminuíram drasticamente os custos de produção aumentando a qualidade do produto O robô industrial tipicamente possui três ou mais pontos de junção joint Cada juntura possui três graus de liberdade ou modos de movimento x y e z ou rolar bater e dobrar Para fornecer um movimento rápido suave e bem coordenado da ferramenta sendo manipulada a posição velocidade e aceleração de cada grau de liberdade de cada juntura devem ser controladas simultaneamente Figura 15 Braço robótico industrial O controle coordenado da posição velocidade e aceleração de todos os graus de liberdade é conseguido por um microprocessador ou microcomputador Um sensor de posição potenciômetro codificador óptico detector ultrasônico monitora a posição de cada grau de liberdade e transmite esta informação a um circuito de interface Neste circuito a posição é convertida para um formato digital adequado ao computador Conhecendose as posições atuais e anteriores da peça o computador determina a velocidade e aceleração As equações de controle dentro do programa do computador usam estas informações e os dados da posição desejada para calcular a saída apropriada Esta saída número digital é convertida por uma segunda interface para uma tensão necessária ou um pulso para acionar o atuador do determinado grau de liberdade Os atuadores podem ser motores de passo motores de corrente contínua motores hidráulicos ou cilindros Estas séries de leituras cálculos conversões e correções ocorrem em milhares de vezes por segundo para todos os graus de liberdade do robô 118 Sistemas de controle 1181 Introdução O outro tipo de controle além do servomecanismo é o de processo contínuo No controle de processo as variáveis envolvidas são a temperatura pressão vazão nível e análise pH composição umidade viscosidade e densidade O objetivo principal de um sistema de controle de processo é regular uma ou mais destas variáveis mantendoas em valores constantes pontos de ajuste Esta regulação deve ser compensada para as variações na carga do sistema e outros distúrbios introduzidos Se o ponto de ajuste for alterado a variável controlada deve seguilo Porém diferente do controle servomecanismo onde as variações do ponto de ajuste são rápidos e grandes as variações no ponto de ajuste do controle de processo são raras e pequenas usualmente menores que 10 do fundo de escala A analise e o projeto dos sistemas de controle de processo são feitos do ponto de vista de como a saída responde a variação de carga para um determinado ponto de ajuste As respostas são lentas de ordem de minutos ou horas Estas constantes de tempo são maiores que as do servomecanismo Os sistemas de controle de processo podem ser classificados como contínuo e batelada O controle batelada envolve uma sequência temporizada e lógica de operações feitas sobre o material sendo processado são exemplos de operações executadas no processo batelada 1 aquecimento em uma dada temperatura durante determinado tempo 2 adição de uma quantidade prescrita de um segundo ingrediente 3 agitação durante um tempo determinado da mistura No fim da sequência dos eventos temporizados o material passa para outra etapa para um processamento adicional e a sequência começa de novo com outros materiais Os tratamentos dágua e de efluentes de uma planta são exemplos de processo de batelada Em um processo contínuo uma ou mais características do material sendo processado são manipuladas quando material passa por alguma parte do processo O material está continuamente entrando e saindo do processo A produção de filme é um exemplo de processo contínuo O líquido é continuamente injetado em um tambor rotativo onde ele se esfria e vira uma folha A folha é puxada aquecida e tencionada no comprimento e na largura Estas operações definem as dimensões corretas de espessura e largura Dependendo do uso final do filme outros processos adicionais podem ser usados como revestimento pintura secagem Em um processo industrial há centenas e até milhares de malhas sendo controladas Geralmente estas malhas são independentes entre si É uma questão complexa para o projetista do sistema de controle determinar quantas e quais as variáveis devem ser controladas sem haver interação ou interferência de uma malha em outra O número de controladores é determinado pelo grau de liberdade do processo Em qualquer processo sempre deve haver uma variável independente variando livremente uma variável independente um grau de liberdade Por analogia o trem só possui um grau de liberdade eixo x o navio possui dois graus de liberdade x e y e o avião possui três graus de liberdade x y e z Embora um processo tenha numerosas malhas de controle cada malha de controle é projetada e operada individualmente Algumas poucas malhas são combinadas em malhas de controle multivariável 1182 Controle de temperatura O controle de temperatura é um bom exemplo de controle de processo O circuito eletrônico usado é padrão para a maioria das malhas de controle independente da variável sendo medida ou manipulada Um sensor converte a variável de processo em um sinal eletrônico ou mecânico de baixo nível Este sinal é enviado para um transmissor que condiciona e o converte em 4 a 20 mA CC 0 a 100 Este sinal padrão é enviado para um controlador registrador ou indicador se este instrumento receptor possuir um circuito buffer filtro na entrada com uma alta relação de rejeição de modo comum os fios de transmissão podem ser comuns trancados e não blindados Se os instrumentos receptores não tiverem este circuito filtro na entrada os fios de transmissão devem ser blindados para evitar a influência de ruídos Esta blindagem deve ser aterrada geralmente em um único ponto O instrumento receptor pode estar distante do processo na sala de controle central O sinal de correção do controlador é enviado para outro atuador eletrônico A saída do controlador é também de 4 mA CC Geralmente o atuador é válvula ou motor de bomba motor ou aquecedor A malha de controle de temperatura simplificada é mostrada na figura abaixo Neste diagrama são mostrados apenas os equipamentos básicos funcionais como TE Elemento sensor TT Transmissor TC Controlador TV Válvula de controle TI Indicador Figura 16 Malha de controle de temperatura Não são mostrados os condicionadores de sinal transdutores de sinal eletrônico pneumático circuitos compensadores Também por simplicidade o indicador e controlador estão mostrados no mesmo símbolo TIC 119 Terminologia Há uma falta de consistência na terminologia usada para descrever os vários atributos e características destes novos transmissores e portanto no contexto abaixo são usadas as seguintes interpretações Sensor dispositivo que converte um parâmetro físico por exemplo pressão em outro parâmetro por exemplo resistência elétrica Sensor primário é o sensor que responde principalmente ao parâmetro físico a ser medido Sensor secundário é o sensor montado adjacente ao primário para medir o parâmetro físico que afeta de modo indesejável a característica básica do sensor primário por exemplo os efeitos da temperatura na medição de pressão Transmissor instrumento geralmente montado no campo usado para sentir a variável do processo eg temperatura em um ponto onde ele está montado e para fornecer um sinal padrão por exemplo 4 a 20 mA CC que é uma função geralmente linear desta variável Transmissor smart é um transmissor em que é usado um sistema microprocessador para corrigir os erros de não linearidade do sensor primário através da interpolação de dados de calibração mantidos na memória ou para compensar os efeitos de influência secundários sobre o sensor primário incorporando um segundo sensor adjacente ao primário e interpolando dados de calibração armazenados dos sensores primário e secundário Transmissor inteligente é um transmissor em que as funções de um sistema microprocessador são compartilhadas entre 1 derivar o sinal de medição primário 2 armazenar a informação referente ao transmissor em si seus dados de aplicação e sua localização 3 gerenciar um sistema de comunicação que possibilite uma comunicação de duas vias transmissor para receptor e do receptor para o transmissor superposta sobre o mesmo circuito que transporta o sinal de medição a comunicação sendo entre o transmissor e qualquer unidade de interface ligada em qualquer ponto de acesso na malha de medição ou na sala de controle 120 Exemplos de sistemas controlados 1201 Aquecimento Central de Água Objetivo Muito utilizado em hotéis apartamentos e indústrias Consiste de uma caldeira cheia de água que sempre está aquecida Sendo que nos lugares que se necessita de água terá duas torneiras uma de água fria e outra de água quente Funcionamento A caldeira tem um sensor do tipo termopar que mede a temperatura da água dentro da caldeira e envia esse sinal para o sistema de controle O sistema de controle recebe o sinal proveniente do sensor analisa e abre ou fecha a válvula elétrica conforme a temperatura desejada Já a válvula elétrica recebe o sinal do sistema de controle para abrir ou fechar Com a abertura o gás passa e acende o queimador Se a temperatura da caldeira atingir um valor abaixo do desejado o gás passa para o queimador que aquece a água Logo que a temperatura atingir o valor desejado a válvula fecha e volta a ter somente a chama piloto 1202 Célula de Manufatura Objetivo Produzir variados produtos sem o auxílio humano Nesse caso o ser humano trabalha colocando a matéria prima e retirando o produto acabado Além disso e ele que faz o programa para controle da célula Funcionamento Para começar vamos descrever cada um dos elementos que se encontra na célula abaixo Essa célula e composta de três máquinas dedicadas dois robôs e um rack para depósito e outra para retirada de produtos Com relação às máquinas elas estão com cores distintas Tem um torno de cor azul claro uma câmera de inspeção de cor amarela e uma fresadora de cor verde Os robôs são de cor vermelha e um rack de cor azul escuro Um pallet dispositivo que serve para fixar a materia prima ativa um sensor quando chega no rack de entrada Quando esse sensor é ativado o pallet com peça é colocada automaticamente na esteira de transporte que irá levar o pallet até o torno azul claro Ao atingir o final da esteira o pallet aciona outro sensor Esse sensor ativa o robô que pega o pallet na esteira e moveo até o torno No torno a peça e fixada e torneada Ao final do trabalho do torno o robô pega o pallet e transporta até a outra esteira Agora o pallet será transportado até a segunda máquina amarela Ao passar pela câmera de inspeção a esteira para novamente sendo nesse caso a câmera funciona como um sensor Ao parar através de software a peça é inspecionada e logo após liberada para prosseguir o movimento até a próxima máquina de cor verde No final da esteira será ativado novamente um sensor que avisa ao sistema que o pallet está posicionado O outro robô pega o pallet e deposita na fresadora verdena qual será feita alguma operação de usinagem Ao final desse processo o robô pega novamente o pallet e depositao no rack de saída do qual o mesmo será retirado mediante outro sistema de transporte 1203 Portão eletrônico Objetivo Automatizar e facilitar a abertura do portão da garagem que normalmente e grande e pesado Funcionamento No portão encontrase um circuito que tem um sensor do tipo infravemelho ou seja um diodo receptor de luz que normalmente encontrase inibido por não ter sido ativado O usuário tem em sua mão outro tipo de diodo transmissor de luz que quando ativado pelo o mesmo ativa o sensor do portão o sensor infravermelhor que sendo ativado ligar um motor este sendo o atuador do sistema para abrir ou fechar o portão automatizando o sistema O sistema de controle do portão encontrase nas extremidades da barra de deslizamento do portão Pois nelas existe uma chapa que quando estiver na posição especifica de totalmente aberto ou totalmente fechado corta a alimentação do motor 1204 Umedecer fios Objetivo Usado na malharia com objetivo de tornar úmido fio para desempenhar melhor nos teares tendo uma temperatura adequada para que possa ser feito malhas de boa qualidade e este processo é feito numa maquina Funcionamento Na máquina se encontra sensores sistema de controle e válvula elétrica O primeiro passo é que o sensor termopar mandar sinal para o sistema de controle que automaticamente liga a bomba de vácuo para que a pressão possa chegar próximo a 1bar O sensor continuo verificar se o nível de água esta correta se não ela liga a válvula da água para chegar ao seu nível Depois o sensor termopar mandar sinal para que possa abrir a válvula de vapor e espera chegar a 60C e passando 5 minutos liga a bomba de vácuo para estabelecer o vácuo de 1bar aquecendo a 70C permanecendo por 25 minutos nesta temperatura Finalizando com a liberação do ar de dentro para que a pressão seja igual à externa e com isso o sensor mandar sinal para o sistema de controle para que a tampa seja aberta 1205 Umidificador de Ambiente Objetivo Dispositivo utilizado em ambientes que necessitem do controle de umidade É normalmente encontrado em indústrias têxteis em salas de abertura de fiações em tecelagens e malharias Também podem ser utilizados em ambientes para o controle da Eletricidade Estática Funcionamento É composto por principalmente um higrômetro acoplado a um sistema de controle uma válvula direcional 32 vias NF acionamento elétrico e um sistema borrifador dotado de um tubo de venturi O higrômetro assim que registra a umidade ideal no nosso caso 80 UR envia um sinal para o sistema de controle o qual se encarrega de cortar o sinal elétrico para a Válvula Direcional desta forma interrompendo a passagem de ar comprimido Nesta etapa também é interrompida a névoa de água Quando o higrômetro registra a mínima umidade especificada no nosso caso 60 UR o sistema de controle envia um sinal elétrico para a válvula direcional permitindo então a passagem de ar comprimido o qual no sistema borrifador envia a névoa de água Isto acontece até que se alcance a máxima umidade começando novamente o ciclo 1206 Lubrificação de Chapas Metálicas Objetivo Desenvolver um sistema que automatize o processo de lubrificação da superfície de chapas metálicas para melhorar o desempenho de sua estampagem ou corte O processo de estampagem e corte é altamente utilizado na empresa metalmecânica Funcionamento O sistema é composto principalmente por um sensor de proximidade um controlador lógico programável uma válvula direcional de acionamento elétrico e um sistema borrifador Quando o sensor de proximidade registra a presença da chapa a lubrificar envia um sinal para o controlador que trata esse sinal e aciona a válvula direcional permitindo então a passagem de ar comprimido o qual no sistema borrifador envia a névoa de lubrificante Isto acontece até que se alcance o fim da chapa O sensor de proximidade assim que registra a ausência da chapa metálica envia um sinal para o sistema de controle o qual se encarrega de cortar o sinal elétrico para a válvula direcional interrompendo desta forma a passagem de ar comprimido Nesta etapa também é interrompida a névoa de lubrificante 1207 Controle da Caixa dágua em Prédios Objetivo Este é um exemplo de um sistema automatizado do controle de caixa dágua de prédios O intuito consiste de manter o nível das caixas sempre normalizados ou seja cheios de água para o consumo Funcionamento Normalmente os prédios têm duas caixas dágua uma em baixo subterrânea e outra em cima no topo A de baixo é cheia com água da rua e a de cima é cheia através do bombeamento da água da caixa subterrânea Com uso de sensores podemos fazer o controle dos níveis assim 1º sensor verifica se a caixa subterrânea está vazia 2º sensor verifica se a bomba está enviando água 3º sensor verifica se a caixa principal está cheia 4º sensor verifica se a caixa principal está vazia 5º sensor verifica se a caixa principal está transbordando Os sensores 1 3 e 4 usei ampolas de mercúrio por ser mais fácil de instalar e sofrem menos oxidação Os sensores 2 e 5 foram opcionais usei para sinalização de alarme no caso de algum eventual problema na bomba ou nos sensores 13 e 4 O sensor 2 reed relay só é ativado quando a bomba está ligada e enviando água para a caixa principal se houver um problema com o sensor 1 a bomba não liga e sensor 2 não será ativado identificando um problema Para o sensor 5 chave micro switch verifica se a caixa principal está transbordando quando ativado sinaliza no sensor 3 dizendo que a caixa principal está cheia Como sistema de controle foi usado o basistamp que é a parte principal do circuito 1208 Enchedora Objetivo Automatizar o processo de enchimento de certo líquido em garrafas Funcionamento Considerações 1 O sistema ilustrado possui um dispositivo de comando para ligar e desligar o M01 motor da esteira 2 As garrafas não estejam defeituosas já tem um sistema de seleção 3 Os sensores estão ajustados calibrados conforme a cor da garrafa Quando o sensor S01 reconhecer a presença da garrafa o sistema pára a esteira M01 abre a válvula V01 até que o S02 reconheça o nível alto Quando S02 estiver com nível alto garrafa cheia a válvula V01 é fechada e então a esteira é ligadaM01 e o sistema estará pronto para um novo ciclo 1209 Processo de Soldagem Mig Mag Objetivo Objetiva a união rígida de duas ou mais partes metálicas com ou sem adição de material de enchimento através de fornecimento de energia a região adjacente à zona que está sendo unida Possui também como objetivo proporcionar corrente controlável a uma determinada tensão utilizando uma fonte cujos controles de corrente estão inseridas na própria máquina e cuja tensão é variável Funcionamento O processo compõese basicamente de uma pistola de soldagem uma bobina de arame um motor para avanço do arame uma válvula controladora do fluxo de dióxido de carbono CO2 e uma fonte criadora de diferença de potencial entre o metal de adição eletrodo ou arame de solda e o metal base chapa a ser soldada gerando um fluxo elétrico conhecido como arco elétrico através do gás ionizado CO2 utilizado como proteção O fluxo elétrico produz uma quantidade de calor que funde o arame fornecido continuamente por meio do motor de avanço e a chapa base formando uma poça de fusão que ao se solidificar dá origem a um cordão de solda que une as partes da peça Para complementação do processo empregase dióxido de carbono CO2 para assegurar a ausência na área de soldagem de oxigênio nitrogênio e hidrogênio elementos prejudiciais á qualidade da soldagem A operação de solda consiste simplesmente em acionar o gatilho da pistola e percorrer com ela a junta a ser soldada liberando o soldador de movimentar a mão a fim de manter a alimentação do metal de adição constante como no caso do processo eletrodo revestido Na solda com dióxido de carbono a qualidade e a produtividade do serviço dependem primordialmente da regulagem da máquina Para se obter condições satisfatórias de soldagem com CO2 primeiramente invertese a polaridade da máquina O pólo negativo deve estar ligado à chapa e o pólo positivo ao arame Em seguida ajustase a vazão do gás devendo normalmente oscilar entre 7 e 15 litros por minuto dependendo do tipo de solda 12010 Sistema de ignição eletrônica em um veículo automotor Objetivo Sistema de ignição que objetiva trazer uma maior eficiência no desempenho do motor Funcionamento O sistema de ignição é responsável pelo fornecimento da energia elétrica necessária para provocar a queima da mistura arcombustível na câmara de combustão do motor Além dessa função básica a ignição eletrônica trabalha em parceria com a injeção eletrônica auxiliando no gerenciamento do motor De acordo com informações enviadas por sensores o sistema vai controlar os avanços do motor adiantando ou retardando o momento da faísca e consequentemente da combustão A partir da sua introdução as montadoras começaram a aposentar o condensador platinado e distribuidor que acompanhavam os carros desde os primórdios do motor a explosão para adotar o esquema eletrônico em praticamente todos os carros 1 BOBINA É um transformador de tensão Recebe e armazena a energia que a bateria envia com tensão de 12 volts Quando o comando eletrônico libera para a vela a energia acumulada a tensão está acima de 30000 volts 2 VELAS As velas transformam a energia enviada pela bobina em faíscas responsáveis pela queima da mistura arcombustível 3 SENSOR DE ROTAÇÃO DO MOTOR Informa para o comando eletrônico a velocidade de rotação do motor 4 SENSOR DE TEMPERATURA DA ÁGUA DO MOTOR Monitora o aquecimento do motor enviando as variações para a central 5 SENSOR DE PRESSÃO E TEMPERATURA DO AR Mede a quantidade velocidade e temperatura do ar a ser injetado no motor 6 SENSOR DE FASE Vai identificar quais cilindros estão na fase de admissão e quais estão na fase de escape 7 SENSOR DE DETONAÇÃO É o ouvidor do sistema que sabe o que acontece dentro da câmara de combustão Ele é capaz de escutar as batidas de pino Quando acontecem duas explosões uma provocada pela faísca e outra indevida causada pela alta temperatura do motor é produzido um som metálico que é detectado 8 SONDA LAMBDA É o fiscal do sistema pois fareja a quantidade de oxigênio presente nos gases após a queima da mistura na câmara de combustão 9 COMANDO ELETRÔNICO Depois de receber as informações de todos os sensores espalhados pelo carro o comando define os ajustes a fazer no avanço do motor Na bobina o comando eletrônico pode adiantar ou atrasar o fornecimento de energia para as velas Ao mesmo tempo ele controla a injeção da mistura arcombustível no motor para obter o melhor aproveitamento do desempenho do motor sem desperdício de combustível e de energia 12011 Operação Contínua para um Forno Industrial Objetivo Aumentar a produção e redução dos custos com operação Funcionamento Quando todos os elementos de segurança e controle estão em posição de funciona mento conforme diagrama de comando ao lado do esquema em blocos o processo se inicia pelo sensor S1 o qual deve receber um comando manual para iniciar a operação o sistema ficará funcionando em malha fechada Cada vez que uma peça sai pronta da prensa comanda o sensor s1 o qual aciona o contator C1 e coloca a solenóide da válvula direcional V1 esta por sua vez comanda o cilindro K1 quando o cilindro K1 avanço leva uma peça para dentro do forno e ao mesmo tempo coloca uma das peças que já estão quentes para fora ou seja como o forno já está carregado cada vez que o pistão avança colocase a peça que está na entrado e retirase a que está na saída Quando esta peça for processada pela prensa passará novamente pelo sensor s1 reiniciando todo o processo O sensor S3 é comandado pelo cilindro quando avança tem a função de desligar o sistema através do contator C2 para permitir que a operação seja reiniciada 12012 Bombeamento de Água Objetivo Acionar bombas hidráulicas para retornar água da bacia de decantação para o reaproveitamento na indústria Funcionamento A indústria utiliza água limpa em seu processo jogando a água utilizada em um conjunto de bacias de decantação Na última bacia instalamos um censor de nível do tipo contínuo que ao atingir 75 de sua capacidade aciona a bomba para retornar a água para o processo industrial e ao atingir 15 desliga a bomba Para melhor compreensão observe a ilustração a seguir 12013 Transportador e Selador de Caixas Objetivo Detectar metais no produto final antes das caixas serem seladas e impressão possibilitando utilização das caixas recusadas para produtos dentro da conformidade Equipamento utilizado geralmente em indústria alimentícia Funcionamento As caixas passam pelo detector de metais 1 quando é identificado algum metal o detector envia um sinal para o dispositivo de desvio 2 onde o mesmo faz o desvio do trilho para os produtos não conforme Quando a caixa que está na esteira não conforme passa pela foto célula 3 no final da esteira é enviado um sinal e o elemento de desvio retorna a posição inicial Quando as caixas estão com produtos conformes passa normalmente em direção a seladora 4 e a impressora 5 com destino ao cliente Para melhor compreensão observe a ilustração a seguir sendo 1 Detector de metais 2 Dispositivo de desvio ação pneumática 3 Foto célula 4 Seladora de caixa 5 Impressora 12014 Distribuição de Sacaria para Paletização Objetivo Aumentar rendimento da máquina agilizando processo de paletização manual Funcionamento O transporte da ensacadeira leva o saco até a base dos atuadores onde o atuador 01 empurra o saco para a esteira do pallet 01 o sensor óptico 01 localizado no final do transporte manda um sinal ao controlador indicando a presença de um saco onde o controlador aciona o atuador 02 para empurrar o próximo saco para o pallet 02 O acionamento do transportador da ensacadeira é realizado por um motor que é acionado quando qualquer um dos sensores óptico não tiver acusando a presença de saco Para melhor compreensão observe a ilustração a seguir