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Automação Industrial

INTRODUÇÃO

SISTEMAS MANUAIS

INTRODUÇÃO - SENAI -TB

•Máquinas à Vapor, Eólicas e Hidráulicas;•Comando feito por Operadores (Maquinismo ou Mecanização);

•Ex. Maquinismo (Torneiro Mecânico);

•Cadeia de Produção em massa.

SISTEMAS AUTOMATIZADOS

INTRODUÇÃO

•Evolução da Eletrônica;•Substituição da tomada de decisão;

•Controles e auto-correções através

de sensoriamento e ações similares

a do ser humano.

INTRODUÇÃO - SENAI -TB

VANTAGENS

INTRODUÇÃO

•Repetibilidade (Garante qualidade?);

•Flexibilidade;

•Aumento da produção;

•Valorização do trabalho do ser humano.

CARACTERIZAÇÃO DOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS

INTRODUÇÃO

CONTROLE AUTOMÁTICO X HUMANO

INTRODUÇÃO

•Maior número de aquisições para processamento;

•Maior velocidade de processamento e decisão;

•Maior confiabilidade.

DESVANTAGEM

INTRODUÇÃO

•Somente realizam as tarefas para os quais foram

Programados;(Exemplo Sistema de Empacotamento)

AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÃO

SENSORES E TRANSDUTORES

•Transformam uma informação física em um sinal eletrônico;

•Praticamente todos os parâmetros físicos podem ser medidos através de sensores e transdutores;

•Forma pela qual o processo se comunica com o sistema de controle;

Sensor Indutivo

•São equipamentos eletrônicos capazes de detectar a aproximação de peças metálicas;

Sensor Indutivo

•Com a aproximação de peças metálicas, ocorre uma variação na tensão gerada por um oscilador;

•Princípio de Funcionamento:

•Um comparador monitora esta tensão e envia um sinal para o transistor caso ocorra variação.

Sensor Indutivo

•Aplicações:

Sensor Capacitivo

•Equipamentos eletrônicos capazes de detectar aproximação de materiais orgânicos, plásticos, pós, Iíquidos, madeiras, papéis, metais, etc.

Sensor Capacitivo

•Princípio de Funcionamento:•Baseia-se na geração de um campo elétrico, desenvolvido por um oscilador controlado por capacitor.

Sensor Capacitivo

•Tabela de Constantes dielétricas:

Sensor Capacitivo

•Exemplo de distância de detecção (10mm):

Sensor Capacitivo

•Aplicações

Sensores Fotoelétrico

•Também conhecidos por sensores ópticos, manipulam a luz de forma a detectar a presença de objetos.

•Baseiam-se na transmissão e recepção de luz infravermelha que pode ser refletida ou interrompida por um objeto a ser detectado.

•Principais Tipos:

•Aplicações:

Sensores Ultra-Sônicos

•Utilizam ondas sonoras de alta freqüência para detectar objetos.

O emisssor envia impulsos ultrasônicos sobre o objeto analisado. As ondas sonoras voltam ao detetor depois de um certo tempo, proporcional a distância.

•Princípio de Funcionamento.

•Aplicações:

Transdutores

0 principio de funcionamento dos transdutores está baseado na variação de um sinal elétrico, gerada devido a variação de um parâmetro físico

Transdutores

Exemplos:•Termoresistor(Pt100): Varia sua resistência de acordo com a temperatura.

•Termopar:Gera uma tensão elétrica quando submetido a uma temperatura.•Tacogerador:Gera uma tensão proporcional a velocidade no qual é submetido.•Célula de Carga:Varia sua resistência de acordo com a força que lhe é aplicada .

CONCEITO

ATUADORES

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

Principais Atuadores

ATUADORES

Motores elétricos - Controle de movimentos de rotação e deslocamentos;

Cilindros Hidráulicos e Pneumáticos - Controle de deslocamentos;

Eletroválvulas - Controle de fluxo;

Bombas - Controle de fluxo e de nível;

Resistências elétricas - Controle de aquecimento;

Compressores - Controle de refrigeração/climatização

Introdução

NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO

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

Conceitos utilizados em controle

•Sistemas: Um sistema é uma combinação de componentes que atuam conjuntamente e realizam um certo objetivo.

•Perturbações (ou distúrbios): Uma perturbação é um sinal que tende a afetar adversamente o valor da saída do sistema.

•Sistemas de controle realimentados: Um sistema que mantém uma relação prescrita entre a saída e alguma entrada de referência comparando-as e utilizando a diferença como um meio de controle.

Exemplo

•Servossistemas: Um servossistema (ou servomecanismo) é um sistema de controle realimentado que controla, alguma posição mecânica, velocidade ou aceleração. Portanto, os termos servossistema e sistema de controle de posição (ou de velocidade. ou de aceleração) são sinônimos.

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

Exemplo

•Sistemas de controle em malha aberta: Aqueles sistemas em que a saída não tem nenhum efeito sobre a ação de controle são chamados sistemas de controle em malha aberta. Em outras palavras, em um sistema de controle em malha aberta a saída não é medida nem realimentada para comparação com a entrada.

•Ex: Máquina de Lavar Roupa

Malha Fechada x Malha Aberta

•Nos sistemas em malha fechada, o fato de que o uso da realimentação torna a resposta do sistema relativamente insensível a distúrbios externos;

•Deve ser enfatizado que. para sistemas nos quais as entradas são conhecidas antecipadamente e nas quais não há distúrbios. é aconselhável usar controle em malha aberta

•Os sistemas de controle em malha fechada possuem vantagens somente quando distúrbios imprevisíveis e/ou variações imprevisíveis nos componentes do sistema estão presentes

Malha Fechada x Malha Aberta

•O número de componentes usados em um sistema de controle em malha fechada é maior do que o de um correspondente sistema de controle em malha aberta

•O sistema de controle em malha fechada é geralmente de custo e potência mais altos

Regulador de WATT

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

Controle de Nível

MALHA ABERTA MALHA FECHADA

Ações Básicas de Controle

• Controladores de duas Posições ou Liga-Desliga (ON-OFF)

Ações Básicas de Controle

• Controladores Proporcionais;

• Controladores Proporcional, Integral e Derivativo;

Utilizam o valor de erro e tentam compensar este valor com um valor proporcional ao mesmo;

Ação Integral: A ação integral resumidamente atua no sistema de forma a anular o erro em regime permanente.

Ação Derivativa: A ação derivativa atua no sistema de forma a obter um controlador com alta sensibilidade. Este controle antecipa o erro atuante e inicia uma ação corretiva.

CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS

HISTÓRICOEm 1968 cientes das dificuldades encontradas na época para se implementar controles lógicos industriais. David Emmett e William Stone da General Motors Corporation solicitaram aos fabricantes de instrumentos de controle que desenvolvessem um novo tipo de controlador lógico que incorporasse as seguintes características:

•Ser facilmente programado e reprogramado para permitir que a seqüência de operação por ele executada pudesse ser alterada, mesmo depois de sua instalação;

•Ser de fácil manutenção, preferencialmente constituído de módulos interconectáveis;

HISTÓRICO

•Ter condições de operarem ambientes industriais com maior confiabilidade que os painéis de relês;

•Ser fisicamente menor que os sistemas de relês;

•Ter condições de ser interligado a um sistema central de coleta de dados;

•Ter um preço competitivo com os sistemas de relês e de estado-sólido usados até então.

HISTÓRICO

Esse equipamento recebeu o nome de "Controlador Lógico Programável” CLP ou PLC.

O primeiro protótipo desenvolvido dentro da General Motors funcionava satisfatoriamente, porém foi utilizado somente dentro da empresaA primeira empresa que o desenvolveu, iniciando sua comercialização foi a MODICON (Indústria Norte- Americana)

Os primeiros Controladores Programáveis eram grandes e caros. só se tornando competitivos para aplicações que eqüivalessem a peio menos 150 relês.

PRINCIPAIS FABRICANTES

Klocner Moeller

Allen Bradley

PRINCIPAIS FABRICANTES

Aromat

Siemens

Conceitos Básicos

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

Conceitos Básicos

•Entradas Digitais: Somente possuem dois estados

Conceitos Básicos

•Entradas Analógicas: Possuem um valor que varia dentro de uma determinada faixa. (0 à 10V, -10 à 10V, 0 à 20mA e 4 a 20mA)

Conceitos Básicos

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

Conceitos Básicos

•Saídas Digitais: Somente possuem dois estados

Conceitos Básicos

•Saídas Analógicas: Possuem um valor que varia dentro de uma determinada faixa. (0 à 10V, -10 à 10V, 0 à 20mA e 4 a 20mA)

Conceitos Básicos

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

Conceitos Básicos

•EEPROM: Memória que não perde seu conteúdo quando desligada a alimentação. Normalmente contém o programa do usuário.

•BIT:è a unidade para o sistema de numeração binário. Um bit é a unidade básica de informação e pode assumir 0 ou 1.

Conceitos Básicos

Byte: Byte é uma unidade constituída de 8 bits consecutivos. O estado das entradas de um módulo digital de 08 pontos pode ser armazenado em um Byte.

•Word: Uma word é constituída de dois Bytes. O Valor das entradas e saídas analógicas podem ser indicados por words.

•CPU:è a unidade inteligente do CLP. Na CPU são tomadas as decisões para o controle do processo.

Conceitos Básicos

Princípio de Funcionamento:

Conceitos Básicos Princípio de Funcionamento:

Linguagens de Programação

Pela normalização os CLP´s devem ter no mínimo três linguagens de programação: Ladder, STL (Lista de Instruções e Diagrama de Funções.

As linguagens de programação permitem aos usuários se comunicarem com o CLP e definir as tarefas que o mesmo deverá executar.

LADDER: São diagramas de contatos

STL: Lista de instruções

DIAGRAMA DE FUNÇÕES: Utiliza funções lógicas

Aplicações de CLP´s na Indústria

•Máquinas Industriais(Operatrizes, Injetoras, Têxteis, Calçados).

•Equipamentos Industriais para processos (Siderurgia, Papel e Celulose, Pneumáticos, Dosagem e Pesagem, Fornos etc.)

•Controle de Processos com realização de Sinalização, Intertravamento etc.

•Aquisição de dados de Supervisão em Fábricas(CEP), Prédios inteligentes etc.

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

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

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

Aspectos de Hardware do S7 200 Entradas, saídas e porta de comuniação.

Aspectos de Hardware do S7 200 Esta família compreende quatro CPU´s

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

Aspectos de Hardware do S7 200 Número Máximo de expansões por módulo:

Aspectos de Hardware do S7 200 Modos de Operação:

Aspectos de Hardware do S7 200 Leds de Indicação de Estado:

Aspectos de Hardware do S7 200 Cartão de Memória:

Aspectos de Hardware do S7 200 Montagem:

Aspectos de Hardware do S7 200 Ligação ao Micro(Porta Serial):

Aspectos de Software Software de Programação(Step 7 Micro Win):

Aspectos de Software Software de Programação:

Funções Lógicas: AND:

Funções Lógicas: OR:

Exemplo 01:

Exemplo 02:

Temporizadores:

TABELA DE TEMPORIZADORES:

EXEMPLO:

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