1 Dia 23 de outubro Estudos para P1 PROFa. Giovana Savitri Pasa [email protected] 2012-2...

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Dia 23 de outubro

Estudos para P1

PROFa. Giovana Savitri Pasa [email protected] 2012-2

SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014

2

A- Etapas na aplicação de tecnologias

PROFa. Giovana Savitri Pasa [email protected] 2012-2

1 - Compreensão do processo;1 - Compreensão do processo;2 - Simplificação do processo2 - Simplificação do processo; 3 – Uso de uma tecnologia3 – Uso de uma tecnologia

3

ENG 09014B- Possibilidades de aplicação de tecnologias:

Fabricação

4

ENG 090141. Especialização das Operações: equipamentos dedicados

máquina de costura para zíper

5

ENG 090142. Operações combinadas

- mais de uma operação na mesma máquina

impressora rotativa de jornal

6

ENG 09014

3. Simultaneidade de Operações

Realizar ao mesmo tempo, na mesma estação de trabalho, mais de uma operação

kit injetado simultaneamente

canal de injeção

7

ENG 09014 4. Integração de Operações

dispositivos de manuseio para transferir as peças entre as estações; o produto precisa ser seqüenciado uma única vez linha de

abate de frangos

8

ENG 090145. Aumento da Flexibilidade

mesmo equipamento produz diversos tipos (variedades)

Máquina de corte por jato de água CNC

9PROFa. Giovana Savitri Pasa [email protected] 2012-1

ENG 090146. Aperfeiçoamento do manuseio e armazenagem de materiais

Inspeção e controle

10

ENG 09014Possibilidades de aplicação de tecnologias:

11

ENG 090147. Inspeção On line

na fonteinformativapor julgamento

100%Amostragem

SucessivaAuto-inspeção

12

ENG 09014classificação: qto ao foco

na fonte:causas

qualidade da água

informativa

analisa e informa onde defeito é gerado

por julgamento

separa o que está sem qualidade

CQZD

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ENG 09014classificação: qto à quantidade

100%

poka yoke

amostragem

CQZD

14

ENG 09014classificação: qto ao sujeito

auto inspeção

sucessiva

CQZD

posto 1 posto 1 posto 2

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ENG 090148. Controle e Otimização do Processo

entradaprocesso

saída

entrada

16

ENG 090149. Controle de Operações da Planta

sistemas

supervisórios


ENG 0901410. CIM – manufatura integrada

por computador

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Demanda

Fase 3 Tempo

ProduçãoManual

ProduçãoAutomatizada

ProduçãoAutomatizadae Integrada

Fase 2Fase 1

C - Caminhos para a AutomaçãoC - Caminhos para a Automação ENG 09014

Fabricação de espadas

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Demanda

Fase 3 Tempo

ProduçãoManual



Fase 2Fase 1

ENG 09014

20

Demanda

Fase 3 Tempo

ProduçãoManual



Fase 2Fase 1

ENG 09014

D- Automação – utilização de tecnologia para realizar um processo ou procedimento sem a assistência humana

21


22


E – Tipos de Variáveis:

1) Contínuas2) Discretas

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1) contínuas: são definidas para qualquer valor no intervalo

considerado

ex.: tensão, temperatura

24


2) DiscretasPode assumir somente determinados valores dentro do intervalo considerado.Podem ser:

2.1 Discretas não-binárias2.2 Discretas binárias

25


2.1 Discretas não-binárias

Podem assumir uma gama limitada de valores num determinado intervalo.Ex.: número de peças na manutenção a cada hora do dia

horário (h)

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2.2 Discretas binárias

Pode assumir somente dois valores ao longo do tempo (ligado-desligado; 0-1

desligado

ligado

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3. Tipos de variáveis

3.1 Analógicas

3.2 Digitais

28

SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 090143.1 Analógicas

São variáveis contínuas que são análogas a uma variável de interesse. Ex.:A tensão medida no termopar é proporcional à diferença de temperatura entre as duas junções

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3.2 DigitaisSinais digitais são uma combinação de sinais lógicos e

podem ser apresentados em diversas combinações:


SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 090144- conversão analógica - digital



pulsos modulados em amplitude

6,8 V

6,8 V

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ENG 09014Metodo de aproximação sucessiva

Tem-se uma voltagem de referência 5 Volts

Valor a ser convertido é 6,8

a)6,8>5 então bit=1b)6,8-5= 1,8c)1,8>2,5 falso entao bit=0d)1,8>1,25 entao bit=1e)1,8-1,25=0,55f)0,55>0,625 falso entao bit=0g)0,55>0,312 entao bit=1h)0,55-0,312=0,238i)0,238>0,156 entao bit=1

Usamos 6 bitsEntao 6,8 v decimal passou a 101011 em digitalPara conferirmos:1*5+0*2,5+1*1,25+0*0,625+1*0,312+1*0,156=6,718 v

33

ENG 09014Dúvida:

6,8 v decimal passou a 101011 em digital ??

Para conferirmos:1*5+0*2,5+1*1,25+0*0,625+1*0,312+1*0,156=6,718 v

A dúvida que surgiu em aula:

Se convertemos 101011 para binário:

Trata-se de uma questão de escala, por termos utilizado um dispositivo físico com tensão de referência de 5 volts.Veja a seguir:

43212120212021 012345

34

ENG 09014

43718,65

2121202120212

:,

718,65

21

2

5

5

21

2

5

5

20

2

5

5

21

2

5

5

20

2

5

5

21

2

5

5

2

:5

2

718,612

51

2

50

2

51

2

50

2

51

2

5

5012345

5

5

5

4

5

3

5

2

5

1

5

0

5

5

543210

escaladefatorumdesetratarsverificamondosimplifica

setemportermocadandomultiplica

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F – Sistemas de controle:

Tipos: a)contínuob) discreto

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a) sistema de controle contínuo

Exemplo:

Saída de uma reação química que depende de temperatura, pressão e vazão de entrada de reagentes

37


b) sistemas de controle discreto

Neste caso, as variáveis são modificadas em momentos discretos do tempo.

As mudanças são ocasionadas por eventos ou pela passagem do tempo

http://www.youtube.com/watch?v=wg8YYuLLoM0

38

G - SENSORES

Existe uma ampla variedade de medidores usados na manufatura

Medidor = SENSOR + TRANSDUTOR

SENSOR detecta uma variável física de interesse, por exemplo:- pressão, temperatura, força

TRANSDUTOR transforma essa variável em outro tipo de energia

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H- TRANSDUTOR transforma um tipo de energia noutro tipo:- temperatura em uma corrente- pressão em uma voltagem- força em uma voltagem- voltagem em rotação

1- Chave bimetálica - - são duas lâminas de metal de coeficientes de dilatação diferentes coladas juntas; - a uma mesma temperatura, o metal que se dilatar mais provocará uma curvatura no outro metal;- as mudanças de temperatura provocam a abertura ou fechamento de um contato.


40

Chave bimetálica -

pode desligar um equipamento por ter atingido uma temperatura muito alta (segurança)


41

I - 42

2- TacômetroÉ um gerador que produz uma tensão proporcional à

velocidade medida.

Aplicações: - manter a rotação de um equipamento em níveis

desejados;- acionar frenagem de segurança, etc


42

3 - Dinamômetro

Capaz de medir forças.

Deformação pela força

Voltagem


43

Efeito piezoelétrico - Fenômeno observado em cristais nos quais deformações mecânicas provocam polarizações elétricas seguindo determinadas direções.

Medir pressão, força...Piezo - Unidade de medida de pressão: a pressão exercida por uma força de 103 que age perpendicular e uniformemente sobre uma área de um metro quadrado. Vale 103 N/m2


44

4- Bóia

Simples dispositivo que flutua sobre um fluido.Transmite um ângulo de inclinação do braço a que

está preso.Essa inclinação tem uma relação com o nível de

fluido.


45

4- Bóia


46

5 - chave de fim de curso

Transforma uma posição limite num tensão, acionando um contato.

Ex. alimentador


47

6 - encoder ótico

Usado para medir uma velocidade.Consiste de um disco com ranhura, o qual separa uma fonte de luz de uma fotocélula.


48

6 - encoder ótico

Na medida em que o disco gira, ele transforma a luz em pulsos com freqüência maior ou menor, dependendo da velocidade.

Velocidade freqüência de pulsos


49

7 - sensor fotoelétricoConsiste de um emissor - fonte de luz - e de um receptor - célula fotoelétrica.

- Acionado por continuidade- Acionado por bloqueio

Luz voltagem


50

8 - Arranjo fotoelétricoConsiste de um arranjo de sensores fotoelétricos.

Serve para indicar a altura ou largura de um objeto, na medida em que o objeto irá bloquear alguns dos sensores do arranjo.

dimensão voltagens


51

9 - PotenciômetroConsiste de um resistor e de um contatoo deslizante.

A posição do contato se transforma numa resistência.

posição resistência


52

10 - Strain gageO tensionamento físico é transformado numa variação de resistência.

tensão resistência


53

11 - TermistorNa medida em que aumenta a temperatura do material (semicondutor) diminui a resistência.

temperatura resistência


54

12 - TermoparesTermômetro, especialmente para altas temperaturas.

temperatura voltagem


55

12 - TermoparesBaseia-se no fenômeno observado por Seebeck, estudado por Peltier e Thomson

p.31A diferença de temperatura entre as junções de dois metais diferentes gera uma diferença de potencial (voltagem) entre essas junções.


56

12 - TermoparesA diferença de potencial (voltagem) é proporcional à temperatura.

Uma das extremidades na fonte de calor a ser medida e outra na temperatura ambiente ou de referência.

Pequena voltagem - é amplificada.


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H- Características desejáveis dos dispositivos de medição

A) Alta Acurácia - A medida deve conter um erro pequeno e sistemático em relação ao valor real

B) Alta Precisão - A variabilidade aleatória ou ruído devem ser baixos.


58

C) Resposta rápidaCapacidade do dispositivo de responder rapidamente às mudanças na variável medida.

D) Facilidade de calibração - estabelecer a relação entre a variável de saída e o que se deseja medir


59

E) Mínimo drift - drift é a tendência a descalibrar com o tempo

F) Alta confiabilidade - robusto para operar em ambientes agressivos, sem gerar falhas

G) Baixo custo, em relação ao benefício


60

61

Níveis de automaçãoNíveis de automação

PlantaDispositivo Máquina

Sensor, atuador

Célula ou Sistema

corporativo

Máquinas individuais (CN), esteiras

Grupos máquinas ( células, linhas)

Sistema de Produção

Informações corporativas

1 2 3 4 5

62

I-I-

Controle Numérico - CNControle Numérico - CN

“O Controle numérico (NC) é uma forma de automação programável na qual as ações mecânicas de um equipamento ou da ferramenta de uma máquina são controladas por um programa contendo dados alfanuméricos codificados (GROOVER, 2001).”

63

Máquina-ferramentaMáquina-ferramenta

Máquina dotada de um conjunto de

ferramentas acionadas mecanicamente, e

que se destina a dar forma à matéria-

prima

64

As máquinas de CNC utilizam

sistemas de coordenadas para

posicionar um cabeçote (onde

está presa uma ferramenta) em

relação a uma peça que está

sendo processada.

65

CNCCNC

66

Sistemas de coordenadasSistemas de coordenadas

Eixos das coordenadas

coordenadas Cartesianas

o plano horizontal definido como xy

e o vertical como z.

67

Sistemas de coordenadasSistemas de coordenadas

peças planas são utilizados os eixos x, y, z.

peças rotacionais cada eixo possui também uma referência angular eixo x ângulo de rotação aeixo y ângulo de rotação b e eixo z ângulo de rotação c.

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FlexibilidadeFlexibilidade

A capacidade de modificar a A capacidade de modificar a

programação permite o uso de CNC na programação permite o uso de CNC na

produção de baixas e médias produção de baixas e médias

quantidades. quantidades.

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Os componentes básicos de um Os componentes básicos de um

sistema de CNC são:sistema de CNC são:

um programa de instruções; um programa de instruções;

uma unidade de controle de uma unidade de controle de

máquina (MCU); máquina (MCU);

e um equipamento de processamento e um equipamento de processamento

que realiza algum trabalho.que realiza algum trabalho.

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programa de instruçõesprograma de instruções

Comandos detalhados, em linguagem Comandos detalhados, em linguagem

de programação própriade programação própria

especificam:especificam:

as posições relativas da as posições relativas da

ferramenta em relação à peçaferramenta em relação à peça

velocidadesvelocidades

ferramenta selecionadaferramenta selecionada

71

unidade de controle de máquina unidade de controle de máquina

(MCU)(MCU)

Consiste de um microprocessador e Consiste de um microprocessador e

equipamentos de controle que equipamentos de controle que

armazenam as instruçõesarmazenam as instruções

72

equipamento de processamentoequipamento de processamento

É a parte mecânicaÉ a parte mecânica

furações, laminações, furações, laminações,

torneamento, montagens, soldas, torneamento, montagens, soldas,

etcetc

73

Sistema CNCSistema CNC

programa MCU

Equipamento de processamento

74

MCU - unidade de controleMCU - unidade de controle

Memória CPU Interfaces I/O

Barramento de comunicação

Controles das ferramentas

Controles da máquina-ferramenta

75

Memória


Sistema operacionalprogramas para fabricação das peças

76


CPU

Unidade de processamento centralsimilar ao computador

77


Interfaces I/O

painel do operadorcomunicação com outros computadorescomunicação com outros dispositivos (robôs, esteiras, sensores,...)

78



posicionamentovelocidade

79



Dispositivos de resfriamentofixação da peça trabalhadatroca de ferramentas

80


Memória CPU Interfaces I/O

Barramento de comunicação



81

As máquinas de CN são mais

apropriadas para aplicação em:

– produção em pequenos e médios lotes;

– os mesmos lotes de produtos são produzidos

repetidamente e de forma aleatória;

– a geometria da peça é complexa;

– é necessária a remoção de grande quantidade de

material;

– são necessárias muitas operações em diferentes

máquinas para a produção da peça;

– as peças são caras.

82

Vantagens

Redução de tempo não produtivo;

Maior precisão e repetibilidade;

Menores taxas de refugo;

Redução do nº de inspeções;

Facilita alterações de projeto;

As fixações das peças são facilitadas;

Possibilita menores lead times;

Reduz o inventário;

Requer menor espaço;

Reduz o nível de habilidade requerido do operador.

I - 83

J - Robótica

industrial

84

Robótica industrial

“Os robôs são manipuladores de uso geral,

reprogramáveis,

de múltiplas funções e

que possuem algumas características dos seres humanos.”

(Gaiter e Frazier, 2001).

85

Outras características similares

ao homem:

Além das características como forma (braço, corpo),

também...

Capacidade de responder a entradas sensoriais

capacidade de comunicar-se com outras máquinas

Possibilidade de tomar decisões.

86

Similaridades CN e robótica

O CN surge como tecnologia inovadora, que abre caminho

para o desenvolvimento da robótica

As tecnologias de CN e de robótica são muito similares,

envolvendo:

Controle coordenado de múltiplos eixos;

O uso de computadores dedicados no seu controle

87

Diferenças

CNC - processos específicos, tais como usinagem,

corte, solda

Robôs - ampla variedade de tarefas

88

Algumas tarefas típicas de robôs:

Pintura

transporte/manuseio de material

solda

carregamento de máquinas (alimentação)

montagens

89

hastes

juntas

base

Elementos de um robô

Base

links ou hastes

juntas

As juntas provém

graus de liberdade.

90

Configurações de robôs

Os robôs são classificados em relação aos movimentos

que são capazes de realizar e em relação aos eixos

de deslocamento (x, y, z, rotações).

Diversos tipos podem ser vistos, com mais detalhe, em

Groover (2001)

91

Work envelope - work volume

Diz respeito à área de abrangência que o robô domina

É o conjunto dos pontos físicos do espaço que podem ser

alcançados pela extremidade do braço do robô

É uma função da configuração do robô

92

Work envelope - work volumehastes

juntas

base

93

Sistemas de alimentação de robôs

A força para a movimentação dos braços dos robôs pode ser

elétrica

hidráulica

pneumática

94


Elétricos:

permitem aplicações mais sofisticadas

comercialmente são preferidos

facilidade de adaptação dos controles ao controle central

oferecem mais acurácia

95


Hidráulicos:

capazes de prover mais força e velocidade do que os

elétricos

Pneumáticos:

robôs menores, de movimentação de materiais

96

Resposta dinâmica depende:

- tipo de sistema de alimentação (drive system)

- sensores utilizados (velocidade de resposta)

- velocidade de movimentação do braço

- aceleração e desaceleração suaves

- overshoot e oscilação

- do objeto manipulado (peso)

Resposta dinâmica do robô

97

Todas essas características também são chamadas de

velocidade de resposta do robô.

A velocidade de resposta do robô restringe o desempenho

do sistema ao qual este está integrado.

Resposta dinâmica do robô

98

Garras

são terminações usadas para segurar as peças que estão

sendo trabalhadas

Podem ser:

- mecânicos

Terminações: garras ou ferramentas

99

Ferramentas

- pistola de solda

- pistola de pintura

- aparafusador automático

- ferramenta giratória para perfurar, desbastar, etc

- facho de aquecimento

- ferramenta de corte

Terminações ou ferramentas

100

Na robótica, dividem-se em:

- INTERNOS:

usados para controlar a velocidade e a posição das

juntas (realimentação)

- EXTERNOS

relacionais, para localizar o robô em relação ao

ambiente e às outras máquinas

Sensores

101

Aplicações industriais

1. Ambiente inadequado para seres humanos;

inseguro/perigoso

insalubre (encargos trabalhistas também)

2. Ciclos de trabalhos repetitivos;

oferecem maior consistência e repetibilidade

3. Tarefas difíceis para as pessoas

pesos excessivos, calor, posicionamento desconfortável

4. Operações que requeiram múltiplas modificações;

um robô é capaz de substituir mais de um funcionário, em

uma estação de trabalho

102

Aplicações industriais

5. Produção de lotes de tamanhos que justifiquem a

reprogramação

paralelo com a TRF - troca rápida de ferramentas

6. Posicionamento e orientação do ciclo de trabalho fixos

e pré-estabelecidos na célula de trabalho

isso é um requisito para robôs que têm uma referência

posicional

I - 103

L – L – FMSFlexible Manufacturing System

I - 104

Definição

É uma célula altamente automatizada

Consiste de estações de trabalho – usualmente CNCs – interconectadas por equipamentos de manuseio e controladas por um sistema de computadores.

I - 105

Evolução

Células

Células automatizadasprocessamentos

montagens

I - 106

características

Possuem diversas estações de trabalhoIntegradas entre siCapazes de executarem diferentes roteiros, ou seja, diferentes peças ou produtos

I - 107

Utiliza:

CNCsControles computacionaisElementos de manuseio de materialTecnologia de grupo

I - 108

Situações que têm potencial de aplicação:

A) produção de lotes de peças ou produtos

B) existem, atualmente, células operadas manualmente; deseja-se automatizá-las

I - 109

Condições necessárias

Possibilidade de agrupar as peças em famílias

Peças similaresPertencem a um mesmo produtoPossuem geometrias similares

I - 110

Relação entre células operadas

manualmente e FMS

FMS requer equipamentos mais carosFMS requer operários mais qualificadosFMS reduz espaço requeridoFMS reduz lead timeFMS requer menos mão-de-obra direta

I - 111

Por que é flexível?

É capaz de processar simultaneamente uma variedade de peças nas estações de trabalho(**)

O mix pode ser ajustado para responder a mudanças na demanda (**)

Capaz de se recuperar de erros e falhas sem causar ruptura na produção (*)

Aceitar produtos novos (*)

(**) obrigatórios (*) recomendados

I - 112

O que confere flexibilidade ao

FMS?

1. identificar e distinguir entre diferentes peças

2. mudar rapidamente as instruções de processamento

3. rapidez no setup físico 4. opções de roteamento5. gama de ferramentas

I - 113

Elementos do FMS

1 – estações de trabalho2 – sistemas de manuseio de materiais3 – sistema de controle computacional4 - pessoas

I - 114

1. Estações de trabalho

Estações de carregar/descarregar requerem controles e sistema de entrada de dados para o operador se comunicar com o sistema computacional

I - 115

1. Estações de trabalho

Estações de processamento CNCs ou centros de usinagem

Estações de montagemAbrangem inspeção, desmontagens, colagens, limpeza,…

I - 116

2. Sistema de manuseio de

materiais

Utiliza diversos tipos deequipamentosFazer leitura recomendada!

Definem o layout

I - 117

layout

linha

laço

escada

I - 118

layout

Laço aberto

I - 119

layout

Centrado no robô

I - 120

3. Sistema de controle

computacional

Controlar cada estação de trabalho individual

Distribuir as instruções às estações de trabalho

Integrar/sincronizar o funcionamento das estações

Controlar a produção:

mix,

taxas de produção,

Roteiros (vide layout)

I - 121

3. Sistema de controle

computacional

Controlar o tráfego (vide layout)Acoplar estações secundáriasControlar ferramentas: localização, desgasteMonitorar e gerar relatórios de desempenhoAuto diagnóstico de problemas

I - 122

Classificação

Single machine cell - SMC Uma máquina/estação de trabalho

I - 123

Classificação

Flexible manufacturing cell - FMC

2 ou3 estações de trabalho

I - 124

Classificação

Flexible manufacturing system – FMS 4 ou mais estaçõesabrange

manuseio de materiais, controle e monitoramento,

Coordenada por computador

I - 125

pergunta

FMS é sinônimo de flexibilidade na produção?

126


M

1- O que é o controle discreto de processos?

É o controle que trata com variáveis discretas, ou seja, aquelas que podem assumir somente um conjunto de valores.

Quando somente dois valores podem ser assumidos, temos as variáveis discretas binárias.

Valores: 0 ou 1; desligado ou ligado; ausente ou presente; falso ou verdadeiro; baixo ou alto

127


2- O controle discreto de processos pode ser:

2.1 – Controle lógico – quando as mudanças nas variáveis são determinadas por eventosEx.: a peça estava presente (variável=1) e foi retirada (variável=0)2.2 – Sequenciamento – as mudanças nas variáveis são decorrência da passagem do tempo.Ex.: lavadora de roupas está no ciclo de lavar (variável=1); passados 20 minutos ela deve entrar no ciclo de esvaziar (variável assume valor 0)

128


2.1 controle lógico

Também chamado de controle lógico combinacional.Os valores das saídas são determinados exclusivamente pelos valores atuais das entradas.

Se o sensor de presença identifica a presença da peça (1) “E” o robô está disponível (1), então o robô é acionado (1)

Se há energia na rede (1) “E” interruptor está ligado (1), então lampada acende (1)

129


Elementos de controle lógico:

“E”

130



O que acontece se uma das lâmpadas queimar?

“E”

131



O que precisaAcontecer paraa lâmpada acender?

“E”

Chave 1 Chave 2

132


“OU”O que acontece se uma das lâmpadas queimar?

133


“OU”

O que precisaAcontecer paraa lâmpada acender?

Chave 1

Chave 2

134


Chave

resistor

“NOT”

Quando a chave está aberta (X1=0) a lâmpada está acesa (Y=1);Quando fechamos a chave (X1=1), a lâmpada apaga (Y=0).

Então: Y=X1

Y=X1

X1

135

Botão ligar

Botão desligar

Motor

relé térmico

Porta NOT

Lâmpada de alarme por superaquecimento

5 volts

0 volts

OU

E


Controle lógico

Acionando LIGAR – insere 1 na porta OU – o motor é acionadoPara DESLIGAR – insere 0 na porta E – o motor é desligadoCaso haja sobreaquecimento, o relé insere 0 na porta E e o motor é

desligado; a porta NOT transforma o sinal 0 do relé em 1 e aciona a lâmpada de emergencia

136


2.2 sequenciamento

Utiliza dispositivos temporizadores para determinar quando modificar uma variável de saída.

Um temporizador pode alternar entre ligado e desligado em determinados intervalos de tempo.

Temporizadores podem funcionar propositadamente com atraso no acionamento ou atraso no desligamento

Ex.: ligar a lavadora de roupas após abrir a tampa;Desligar as luzes internas do carro após trancar o carro

137


contadores

Um temporizador é um “contador” de unidades de tempo.

Podemos contar outras variáveis, tais como itens produzidos, clientes atendidos. O incremento, no caso do contador, virá de um sinal externo captado por um sensor.

138


3 –LÓGICA LADDER - SIMBOLOGIA

139

N- N-

CLP - CLP -

Controlador Lógico ProgramávelControlador Lógico Programável

140


AC500

141

Controlador Lógico Programável

CNC

Robôs

CLPs

Computadores

CONTROLES DE MOVIMENTOS

USOS EM CONTROLES DIVERSOS

142


Equipamento eletrônico digital com hardware + software compatíveis com aplicações industriais

Realizar funções de Controle Lógico e seqüenciamento

variáveis binárias, ou seja, variáveis que podem assumir somente os valores 1 ou 0

143


variáveis que são interpretadas como - Liga/Desliga- Verdadeiro/Falso- Presente/Ausente- Alta voltagem/Baixa Voltagem

144


São sistemas de controle que operam ligando

e desligando chaves, motores, válvulas e

outros dispositivos, em função das

condições operacionais

145


Os dispositivos de entrada enviam sinais ao controlador

Os dispositivos de saída são regulados pelo controlador

O controlador ( por exemplo, um CLP) recebe sinais de entrada, processa-os de acordo com uma lógica e envia sinais de saída

146


entrada f(lógica)

controlador CLP

saída

147

1) O CLP faz a função de Controle Lógico – é aquele que vimos no caso do acionamento do motor

Controle Lógico ou Sistema Combinacional: é um sistema de chaveamento onde as saídas em qualquer momento são determinadas exclusivamente pelos valores das entradas.

148

2- O CLP faz funções de Seqüenciamento

É aquele que usa dispositivos de

temporização internos para determinar

quando iniciar mudanças nas variáveis de

saída.

149

Sistema de Seqüenciamento

Ex. de aplicação:

máquinas de lavar, secadoras,

Determinam por temporização o momento de iniciar e encerrar os seus ciclos.

150

Então, por que usar CLP’s?

Vantagens do uso de CLP’s: 1. Programar um CLP é muito mais fácil do que trabalhar a fiação de um painel de controle por relés.

2. CLP’s podem ser reprogramados, enquanto controles convencionais precisam ter sua fiação retrabalhada e frequentemente acabam

por ser sucateados.

151


Vantagens do uso de CLP’s: 3. CLP’s ocupam menos espaço. 4. Manutenção mais fácil. 5. Confiabilidade maior.

152


6. Comunicação com outros CLP’s e microcomputadores.

Ou seja, CLP’s são mais facilmente conectados aos sistemas computacionais que realizam a integração da planta.

Isto é muito relevante num momento em que a Manufatura Integrada por Computador assume uma importância cada vez maior.

153


7. Potência elétrica requerida é menor. 8. Maior flexibilidade, atendendo maior nº de aplicações.

9. Projeto do sistema é mais rápido.

154

Voltamos à questão:

Para que serve um CLP?a) Realizar funções de Controle Lógico e Seqüenciamento

Além das funções de controle lógico e seqüenciamento, os CLP’s evoluíram e abrangeram várias outras capacidades.

155

b) Realizar funções aritméticasO uso dessas funções permite algoritmos de controle mais modernos.

156

c) Realizar funções matriciaisAlguns CLP’s tem a capacidade de realizar operações matriciais em valores armazenados na memória. Essa capacidade pode ser usada para comparar os valores reais de um conjunto de entradas e saídas com os valores armazenados na memória do CLP e determinar se um erro ocorreu.

157

d) Controle AnalógicoO Controle PID - Proporcional Integarativo e Derivativo - é disponível em alguns CLP’s. Esses algoritmos de controle tradicionalmente tem sido implementados em controladores analógicos.

158

Hoje os esquemas de controladores analógicos são aproximados usando computador digital, quer com um CLP, quer com um computador controlador do processo. A aproximação do PID por um computador digital é chamada de DDC - Controle Digital Direto.

159

ENTÃO

Um CLP é um equipamento eletrônico de operação digital (hardware) que usa uma

memória programável para armazenar instruções (software) para a implementação

de funções de controle lógico, seqüenciamento, temporização, contador,

aritméticas, matriciais e controle “analógico”.

160

Essas funções são implementadas para controlar vários tipos de máquinas ou processos.

Como funciona um CLP?

FONTE

DE

ALIMENTAÇÃO

PROCESSADOR

MEMÓRIA

TERMINAL

DE

PROGRAMAÇÃO

MÓDULO

DE

SAÍDA

MÓDULO

DE

I

N

T

E

R

F

A

C

E

ENTRADA

162

ambiente

Esses componentes são alojados em um gabinete adequado ao ambiente industrial.

163

Módulo de Entrada:

Os módulos de entrada e saída são as conexões para o processo industrial que está sendo controlado.

As entradas para o controlador são os sinais de limit switches, pushbuttons, sensores.

164

Módulo de Saída:

As saídas do controlador são sinais on/off para operar válvulas, motores e outros dispositivos que atuam no processo.

165

Processador

O processador é CPU - Unidade Central de Processamento - do CLP. Ele executa as várias funções (lógicas, de sequenciamento, etc) sobre as entradas do CLP e determina os sinais de saída apropriados.

O processador é um microprocessador muito semelhante em sua construção àqueles usados em computadores pessoais.

166

Memória

Junto à cpu está a memória do CLP (de programa e de dados). Na memória de programa estão os programas responsáveis pelas funções de lógica, sequenciamento, entrada e saída.

167

Dispositivo de Programação

O CLP é programado por meio de um terminal de programação.

Usualmente esse terminal é destacável do CLP e é compartilhado entre vários CLP’s.

168

Como o CLP opera:

1)As entradas do CLP são amostradas pelo processador e os conteúdos são armazenados na memória.

2)O programa é executado. Os valores de entrada armazenados na memória são usados nos cálculos para determinar os valores das saídas.

3)As saídas são atualizadas para concordarem com os valores calculados.

169

Como o CLP opera:

O tempo de duração de um ciclo de varredura é uma função do nº e da complexidade das funções implementadas pelo programa.

O tempo de um ciclo de varredura é uma função do nº de instruções e da complexidade das operações lógicas.

170

Há várias abordagens para a programação de CLP’s:

1) Diagrama Lógico Ladder 2) Linguagens tipo-computacional de baixo nível

3) Linguagens tipo-computacional de alto nível

4) Blocos Funcionais 5) Gráfico de Funções Sequenciais

171

Onde CLP’s são aplicados?

Máquinas industriais: operatrizes, injetoras de plástico, têxteis, calçados, etc.

Equipamentos industriais para processos: siderurgia, papel e celulose, fornos, etc.

Aquisição de dados de supervisão em: fábricas, prédios inteligentes, dispositivos que necessitam de controle remoto, etc.

Bancadas de teste automático de componentes industriais.

1 Dia 23 de outubro Estudos para P1 PROFa. Giovana Savitri Pasa [email protected] 2012-2...

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