PIM Trabalho

7/30/2019 PIM Trabalho

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UNIVERSIDADE PAULISTA

ALEXANDRE N. MELKONIAN

LUCAS PEREIRA DE OLVEIRA

VINICIUS SANTANA G. FERREIRA

DIOGENES ALENCAR MACHADO

HAENDEL FERREIRA DE OLIVEIRA

PROJETO DE AUTOMAO DE ENVASADORA DE LIQUIDOS

SO PAULO

2012


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LUCAS PEREIRA DE OLIVEIRA





Orientador: Prof. Alberto Palazzo, especialista

SO PAULO

2012

Projeto Integrado Multidisciplinar apresentadoa Universidade Paulista-UNIP, como requisitoparcial para concluso do terceiro semestredo curso de Tecnologia de AutomaoIndustrial


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LUCAS PEREIRA DE OLIVEIRA





APROVADO EM:

_____________________________/__/__

Prof. Alberto Palazzo, especialista

Universidade Paulista


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RESUMO

Este trabalho tem como finalidade bsica, a familiarizao dos alunos do

curso de Tecnologia em Automao Industrial, com os vrios tipos e mtodos deautomao em linhas de produo industrial, componentes usados para execuo

do projeto, e sistemas usados para lgica de funcionamento.

Por meio de pesquisas, conhecimentos tericos e prticos adquiridos em

sala de aula, foi desenvolvido um sistema para automao e controle de uma

linha de envase de bebidas isotnicas

Palavras chave-Enchedoras, Envasadoras, Bebidas, Automao.

ABSTRACT

This work aims to basic familiarization of the students of Technology in Industrial

Automation, with various types and methods of automation in industrial productionlines, components used to project execution, and systems

used for operating logic.

Through research, theoretical and practical knowledge acquired in the

classroom, a system was developed for automation and control of a filling line of

sports drinks

Keywords-Fillers, fillers, Drinks, Automation.


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SUMRIO

1 INTRODUO...................................................................................................6

2 ELEMENTOS DE PROJETO.................................................................................7

2.1 Atuadores e sensores...................................................................................7

2.2 Terminologia..............................................................................................11

2.3 Sensores Fotoeltricos...............................................................................13

2.4 Termoresistores..........................................................................................14

2.5 Vlvulas para controle de fluido................................................................16

2.6 Chave de nvel bia....................................................................................17

2.7 Chave fim de curso.....................................................................................19

2.8 Cilindro pneumtico...................................................................................20

2.9 Vlvulas pneumticas................................................................................22

2.10 Inversor de frequncia.............................................................................32

3.0 CADEIA DE COMANDO................................................................................35

3.1 Sequencia lgica de trabalho-Envasadora..................................................35

3.2 Sequencia lgica de trabalho-Embaladora.................................................35

3.3 Diagrama trajeto passo..............................................................................37

3.4 Fluxograma do sistema de envasamento...................................................38

3.5 Fluxograma do sistema de embalagem......................................................42

3.6 Esquema pneumtico................................................................................43

3.7 Comando eltrico pneumtico linha de envase.......................................44

3.8 Comando eltrico-embalagem...................................................................45

3.9 Alocao de sensores.................................................................................46

3.10 Sensores, Atuadores, Funes e passos em que so usados...................50

3.11 Microprocessador PIC18F452...................................................................52

3.11.1 Programa proposto................................................................................54


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4 CONCLUSO..................................................................................................60

5 REFERNCIAS................................................................................................61

1 INTRODUOFoi proposto o desenvolvimento de um sistema de automao, em um

equipamento para envase de lquidos isotnicos.

Para a execuo do projeto, alm de conhecimentos adquiridos em sala de

aula nas disciplinas de Controle, Microprocessadores e Microcontroladores,

Pneumtica e Hidrulica, Instrumentao e Desenho Assistido por Computador

foram feitas pesquisas sobre o tipo de equipamento industrial e seu

funcionamento, levantamento de dados junto a professores e profissionais darea, e conhecimento prtico de participantes do grupo.


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Aps o grupo tomar conhecimento da parte funcional mecnica do sistema,

foi feita a pesquisa sobre os componentes que foram usados no projeto, dando

assim, respaldo suficiente para o desenvolvimento da lgica de comandos para

automao do processo.

Atravs de breves descries sobre os componentes, diagramas de

etapas, fluxogramas, esquemas eltricos, desenhos tcnicos e ilustrativos,

apresentamos o projeto final para atender ao que nos foi proposto

.

2 ELEMENTOS DE PROJETO

2.1 Atuadores e sensores

Atuador um elemento que produz movimento, atendendo a comandos que

podem ser manuais, eltricos ou mecnicos. Como exemplo, pode-se citaratuadores de movimento induzido por cilindros pneumticos ou cilindros

hidrulicos e motores (dispositivos rotativos com acionamento de diversas

naturezas).

Tal como o nome sugere, deve obedecer comandos. Sendo geralmente

acoplados a um sistema conhecido como malha fechada, eles informam ao

sistema de comando se a tarefa solicitada foi executada. Uma das formas de

fazer isso por meio de transdutores de posio como potenciometros e encoders.


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Tambm so atuadores dispositivos como vlvulas,contatores, ps, cancelas ou

qualquer elemento que realize um comando recebido de outro dispositivo, com

base em uma entrada ou critrio a ser seguido.

Hoje em dia raro encontrar alguma mquina que no possua sensores, pois

estes so responsveis por grande parte das informaes que possibilitam o

funcionamento de uma mquina

Como o prprio nome sugere, sensores so dispositivos capazes de sensorear,

monitorar, detectar algo.O sensor ideal depende basicamente do material a ser detectado, e para uma

especificao correta devem-se conhecer as principais famlias de sensores, suas

caractersticas e vantagens

Os sensores industriais (so como o prprio nome diz) so os sentidos de um

projeto automatizado. Eles so usados para identificao do estado de uma

varivel, podendo ser esta varivel uma grandeza fsica qualquer. Veja um

exemplo:

FIGURA 1. Exemplo de sistema de envase

WWW.clubedaeletronica.com.brem 22/11/2012)

Um sistema bastante simples, onde um sensor usado para detectar e contar

garrafas que passam por uma esteira. O funcionamento bastante simples toda

vez que o sinal do sensor interrompido, sua sada comuta de baixo para alto,

enviando um sinal a um dispositivo contador que incrementa 1 a cada passagemde garrafa.
http://www.clubedaeletronica.com.br/http://www.clubedaeletronica.com.br/


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Analgicos ou digitais?

Figura 2. Sinal digital

Analgicos ou proporcionais:

So informaes em forma de um sinal eltrico proporcional grandeza medida.

Figura 3. Sinal analgico

Alimentao dos sensores

Um sensor, como qualquer outro dispositivo eletrnico, requer cuidado com a

alimentao, pois se feita de forma inadequada, poder causar danos irreparveis

ao sensor.

Tenso Contnua Os sensores encontrados no mercado operam em uma faixa de10 a 30 VDC, ento qualquer tenso entre 10 e 30 VDC suficiente para o correto

funcionamento dos mesmos. Na automao muito comum o uso de alimentao

de 24 VDC.

Tenso Alternada Para mquinas que no tem disponibilidade de uma fonte de

alimentao DC, os fabricantes disponibilizam tambm, sensores com

alimentao alternada de 90 a 265 VAC, tornando-os compatveis com os padres

brasileiros.Tenso Universal O avano da tecnologia proporcionou comodidade

automao e os fabricantes disponibilizam capazes de operar em tenses de 12 a

250 V alternada ou continua. obvio que toda comodidade tem um preo.

Sada dos sensores

Os sensores com sadas discretas possuem sadas com chaveamento eletrnico,

e estes podem ser NPN ou PNP.

Sensores com sada NPN So utilizados para comutar a carga ao potencial


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positivo. O mdulo de sada possui um transistor NPN que conecta a carga terra

(0 V). A carga conectada entre a sada do sensor e a tenso de funcionamento

positiva (VDC).

Figura 4. Esquema eletrnico

Figura 5. Esquema real

Sensores com sada PNP So utilizados para comutar a carga ao potencial

negativo. O mdulo de sada possui um transistor PNP que conecta a carga

terra (0 V). A carga conectada entre a sada do sensor e a tenso de

funcionamento negativo (0 v).


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segurana entre o ligar (ON point) e o desligar (OFF point). As ilustraes abaixo

so para um sensor com as seguintes caractersticas: distncia sensora (SN) de

10 mm e histerese (H) de 20%.

Figura 9. Histerese

Figura 10. Distancia de funcionamento do sensor.

Assim, se o objeto estiver se movendo em direo ao sensor, deve mover-se para

o ponto mais prximo para lig-lo. Uma vez ligado (ON point), permanece ligadoat que o objeto se mova para o ponto mais distante (OFF point).

Tipos de sensores

Para especificar um sensor deve-se conhecer o material do objeto a

detectar. Os tipos de sensores mais comuns so:

Mecnicos So sensores que operam de forma mecnica, ou seja,

necessita contato. No importa o material.

Magnticos So sensores que operam com campo magntico,

detectam apenas magnetos.

Indutivos So sensores que operam com campo eletro-magntico,

portanto detectam apenas materiais ferromagnticos.

Capacitivos So sensores que operam com o principio de

capacitncia, detectam todos os tipos de materiais.

pticos So sensores que operam com emisso de luz, estes

detectam todos os tipos de materiais.


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Ultra-snicos So sensores que operam com emisso e reflexo de

um feixe de ondas acsticas. A sada comuta quando este feixe

refletido ou interrompido pelo material a ser detectado.

Presso (pressostato) So sensores que operam comparando duas

presses sendo uma pr-fixada e a outra a presso em um

determinado ponto da linha.

Um tipo de sensor encontrado em uma grande quantidade de aplicaes o

sensor fotoeltrico. Estes sensores utilizados numa infinidade de aplicaes, indo

desde sistemas de segurana, controle, mquinas industriais, equipamento

mdico e eletrnica embarcada. A finalidade de um sensor fotoeltrico converter

um sinal luminoso (luz ou sombra) num sinal eltrico que possa ser processado

por um circuito eletrnico.

2.3 Sensores Fotoeltricos

Figura 11. Sensor fotoeltrico.


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2.5Vlvulas para controle de fluido

Figura 13. Valvula para controle de fludo.

Princpios de funcionamento

Solenides so dispositivos eletromecnicos baseados no deslocamento

solenides compreendendo uma grande faixa de dimenses e capacidades para

controle desde pequenas vazes em equipamentos mdicos e cientficos at

grandes plantas industriais. Em particular, as vlvulas para baixas vazes (da

ordem de mililitros por minutos) e baixas presses tm sido amplamente

aplicadas em equipamentos e montagens para uso em laboratrios clnicos e

qumicos. Elas so de pequenas dimenses e requerem baixa tenso e corrente

de acionamento.

A estratgia para fechamento e abertura dos canais fludicos depende do

fabricante, mas o princpio de acionamento eltrico basicamente o mesmo, isto

, uma tenso de alguns volts aplicada sobre um solenide que faz com que um

ncleo metlico ferromagntico se desloque, causando a alterao do estado da

vlvula. O ncleo ferromagntico comprime uma mola que a responsvel por

deslocar o ncleo para sua posio original quando a corrente eltrica

interrompida.

Os sensores podem ser classificados de acordo a sada do sinal, podendo esta

ser analgica ou digital.

Digitais ou discretos: So informaes em forma de pulsos eltricos 0 ou 1

no h um valor intermedirio.


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Uma vlvula solenide e a combinao de dois elementos bsicos: um solenide

com o respectivo ncleo mvel (plunger) e seu obturador, e o corpo dotado de um

orifcio, no qual e posicionado o obturador que permite ou impede a passagem de

fluxo em funo da atrao, ou no, do ncleo mvel (plunger) quando a bobina e

energizada.

Vlvula de ao direta

Numa vlvula solenide de ao direta, o ncleo mvel (plunger) e

mecanicamente conectado com o obturador, portanto, abrira ou fechara

diretamente o orifcio principal de passagem, dependendo unicamente de estar,

ou no, energizado o solenide. A operao no depende da presso da linha

nem da vazo, logo, as vlvulas abriro ou fecharo com valores de pressodesde zero ate o mximo permitido.

Tipos de vlvula solenide

Vlvulas de duas vias

Possuem uma conexo de entrada e uma de sada, abrindo ou fechando um

orifcio principal em funo de um comando eltrico

So disponveis em duas verses:

- Normalmente fechadas - as vlvulas permanecem fechadas quandodesenergizadas e se abrem quando energizadas.

- Normalmente abertas - as vlvulas permanecem abertas quando

desenergizadas e se fecham quando energizadas

2.6 Chave de nvel bia

Desenvolvida para controlar o nvel de lquidos em tanques ou reservatrios,

sendo instalada sempre lateralmente.

Figura 14. Chave bia


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So extremamente fceis de instalar, manusear e operar, no necessitando de

alimentao eltrica para sua operao, uma vez que utiliza um simples contato

seco.

Seu funcionamento no afetado por determinadas caractersticas como

variaes que possam ocorrer de presso e temperatura (desde que dentro dos

limites especificados), condutividade ou a presena de espuma, gases/vapores

sobre o lquido.

Caractersticas

Baixo custo

Fcil de instalar e ajustar

Requer manuteno mnima

Operao sem alimentao eltrica

Verstil: utilizvel em uma infinidade de aplicaes

Princpio de funcionamento

Uma bia presa em uma de suas extremidades a uma haste transmite o

movimento do lquido no interior do tanque a um magneto preso outra

extremidade desta mesma haste.

Por meio de acoplamento magntico, este movimento transferido a outro

magneto existente no interior do invlucro (sem nenhum contato fsico com o

magneto anterior), provocando a comutao de um contato eltrico.

Figura 15. Aplicao da chave bia.


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APLICAO

Alarme de nvel alto/baixo, controle de nvel atravs de dispositivos como bombas

ou vlvulas envolvendo os mais diversos produtos como gua, produtos qumicos,

entre outros, seja em tanques ou reservatrios so algumas aplicaes tpicas

desta chave.

2.7 Chave fim de curso

Figura 16. Interior de uma chave de fim de curso.

Uma chave fim de curso, ou do ingls microswitch, um termo genrico usado

para referir-se a um comutador eltrico que capaz de ser atuado por uma fora

fsica muito pequena. Ela muito comum devido ao seu pequeno custo e extrema

durabilidade, normalmente mais que 1 milho de ciclos e acima de 10 milhes de

ciclos para modelos destinados a aplicaes pesadas.

Chave fim de curso, aquela onde, ao final do precesso, ela pode abrir ou fechar

o circuito, um exemplo muito utilizado, so os portes de garagem eletrnicos,

onde, quando o porto chega na rela final, ele aciona a chave limite que impede

que ele continue o processo.
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Comutador_el%C3%A9trico&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Microswitch.jpghttp://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Comutador_el%C3%A9trico&action=edit&redlink=1


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Figura 17. Chaves fim de curso.

2.8 Cilindro pneumtico

Um cilindro pneumtico um tipo de dispositivo usado para gerar fora a partir da

energia do gs sob presso. O cilindro pneumtico bsico consiste de uma

cmara cilndrica com um pisto mvel e de admisso e canais de escape.

Quando o ar comprimido ou outro gs bombeado para o fundo do cilindro, o gs

se expande, empurrando para cima o pisto mvel e gerando fora. Cilindros

pneumticos, tambm conhecidos como cilindros de ar, tm vantagens sobre os

sistemas hidrulicos, em alguns casos e so usados em uma ampla variedade de

aplicaes.

Figura 18. Cilindros Pneumticos

Para operar o cilindro, um gs, como o ar, deve primeiro ser pressurizado. Isto

pode ser feito atravs de uma bomba. Desde que o ar existe normalmente na

presso atmosfrica, as bombas so usadas para forar um determinado volume

de ar em um espao menor, fazendo com que sua presso aumente acima donvel atmosfrico. O ar pressurizado armazena a energia utilizada em comprimi-la.


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Quando permitido a se expandir, este ar tende a despressurizar de volta sua

presso atmosfrica original.

Um cilindro pneumtico opera com base neste princpio. O ar comprimido e

depois encaminhado para a cmara cilndrica debaixo de um pisto mvel. O ar

pressurizado exerce fora contra a base do pisto, fazendo com que o pisto se

mova para cima atravs do cilindro oco. A haste se estende da base do pisto

para cima atravs do topo do cilindro. Quando o ar comprimido se expande para o

espao vazio e move o pisto para cima, esta vara tambm se move, fornecendo

uma maneira de mover outros elementos mecnicos.

A posio do pisto em um cilindro pneumtico controlada por uma vlvula que

distribui o ar comprimido na parte superior ou na parte inferior do cilindro. Quandoa extremidade da haste, ou a parte superior, do cilindro so cheias com o ar

pressurizado, o pisto move-se para baixo, e o ar abaixo do pisto exalado para

fora atravs de uma tubulao de exausto. O ar pressurizado que incorpora a

base move o pisto, e o ar acima do pisto exalado para fora. Este sistema

permite que o cilindro seja operado repetidamente para gerar a fora.

Sistemas pneumticos tm vrias vantagens sobre os sistemas hidrulicos, que

utilizam gua ou outro fluido para gerar movimento mecnico. O ar de exaustode um cilindro pneumtico pode ser liberado para o ar circundante, sem

preocupaes ambientais. O ar fcil de obter e pressionar. Alm disso, os

vazamentos no so uma preocupao nos sistemas pneumticos. As

desvantagens dos pneumticos incluem a necessidade de operar tais sistemas

em alta presso, que pode ser perigoso, bem como a necessidade de manter o ar

limpo e filtrado.

Vrios dispositivos mecnicos familiares fazem uso da fora pneumtica. Pistolasde pregos, usada na construo para fixar pregos na madeira ou concreto,

extraem sua fora de um ou mais cilindros pneumticos. Outros exemplos incluem

bombas de bicicleta e os freios de ar utilizados em nibus e caminhes. Alm de

aplicaes de consumo, os cilindros pneumticos tambm so amplamente

utilizados em ambientes industriais, como fbricas de embalagens e oficinas

mecnicas.


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2.9 Vlvulas pneumticas

Os cilindros pneumticos, componentes para mquinas de produo, para

desenvolverem suas aes produtivas, devem ser alimentados ou descarregados

convenientemente, no instante em que desejarmos, ou de conformidade com o

sistema programado.

Portanto, basicamente, de acordo com seu tipo, as vlvulas servem para orientar

os fluxos de ar, impor bloqueios, controlar suas intensidades de vazo ou

presso. Para facilidade de estudo, as vlvulas pneumticas foram classificadas

nos seguintes grupos:

- Vlvulas de Controle Direcional

- Vlvulas de Bloqueio (Anti-Retorno)

- Vlvulas de Controle de Fluxo

- Vlvulas de Controle de Presso

Cada grupo se refere ao tipo de trabalho a que se destina mais adequadamente.

VLVULAS DIRECIONAIS

So vlvulas que interferem na trajetria do fluxo do ar, desviando-o para onde for

mais conveniente em um determinado momento por ao de um acionamento

externo. Tm por funo orientar a direo que o fluxo de ar deve seguir, a fim de

realizar um trabalho proposto. Para um conhecimento perfeito de uma vlvula

direcional, deve-se levar em conta os seguintes dados:

- Posio Inicial

- Nmero de Posies

- Nmero de Vias

- Tipo de Acionamento (Comando)

- Tipo de Retorno

- Vazo

Para a representao das vlvulas direcionais nos circuitos pneumticos

utilizamos simbologia normalizada conforme norma DIN ISSO 1219. Esta norma

nos d a funo da vlvula e no considera a construo da mesma. O

desenvolvimento dos smbolos nos d a noo exata de como compreender a

simbologia completa das vlvulas.


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DESENVOLVIMENTO DOS SMBOLOS

As vlvulas direcionais so sempre representadas por um retngulo. Este

retngulo dividido em quadrados. O nmero de quadrados representados na

simbologia igual ao nmero de posies da vlvula, representando a quantidade

de movimentos que executa atravs de acionamentos. Nmero de posies a

quantidade de manobras distintas que uma vlvula direcional pode executar ou

permanecer sob a ao de seu acionamento. Nestas condies, a torneira, que

uma vlvula, tem duas posies: ora permite passagem de gua, ora no permite.

O nmero de vias o nmero de conexes de trabalho que a vlvula possui.

So consideradas como vias a conexo de entrada de presso, conexes de

utilizao e as de escape. Para fcil compreenso do nmero de vias de uma

vlvula de controle direcional podemos tambm considerar que:

Uma regra prtica para a determinao do nmero de vias consiste em separar

um dos quadrados (posio) e verificar quantas vezes o(s) smbolo(s) interno(s)

oca(m) os lados do quadro, obtendo-se, assim, o nmero de orifcios e em

correspondncia o nmero de vias. Preferencialmente, os pontos de conexo

devero ser contados no quadro da posio inicial.

IDENTIFICAO DOS ORIFCIOS DAS VLVULAS

As identificaes dos orifcios de uma vlvula pneumtica, reguladores, filtros etc.,tm apresentado uma grande diversificao de indstria para indstria, sendo que


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cada produtor adota seu prprio mtodo, no havendo a preocupao de utilizar

uma padronizao universal. Em 1976, o CETOP Comit Europeu de

Transmisso leo-Hidrulica e Pneumtica props um mtodo universal para a

identificao dos orifcios aos fabricantes deste tipo de equipamento. O cdigo,

apresentado pelo CETOP, vem sendo estudado para que se torne uma norma

universal atravs da Organizao Internacional de Normalizao - ISO. A

finalidade do cdigo fazer com que o usurio tenha uma fcil instalao dos

componentes, relacionando as marcas dos orifcios no circuito com as marcas

contidas nas vlvulas, identificando claramente a funo de cada orifcio.

Essa proposta numrica, conforme mostra.

- IDENTIFICAO DOS ORIFCIOS

N 1 - alimentao: orifcio de suprimento principal.

N 2 - utilizao, sada: orifcio de aplicao em vlvulas de 2/2, 3/2 e 3/3.

Ns 2 e 4 - utilizao, sada: orifcios de aplicao em vlvulas 4/2, 4/3, 5/2e 5/3.

N 3 - escape ou exausto: orifcios de liberao do ar utilizado em vlvulas

3/2, 3/3, 4/2 e 4/3.

Ns 3 e 5 - escape ou exausto: orifcio de liberao do ar utilizado em

vlvulas 5/2 e 5/3. Orifcio nmero 1 corresponde ao suprimento principal; 2

e 4 so aplicaes; 3 e 5 escapes.

Orifcios de pilotagem so identificados da seguinte forma: 10, 12 e 14. Estas referncias baseiam-se na identificao do orifcio de alimentao 1.

N 10 - indica um orifcio de pilotagem que, ao ser influenciado, isola,

bloqueia o orifcio de alimentao.

N 12 - liga a alimentao 1 com o orifcio de utilizao 2, quando ocorrer o

comando.

N 14 - comunica a alimentao 1 com o orifcio de utilizao 4, quando

ocorrer a pilotagem.


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Quando a vlvula assume sua posio inicial automaticamente (retorno por mola,

presso interna) no h identificao no smbolo. Em muitas vlvulas, a funo

dos orifcios identificada literalmente. Isso se deve principalmente s normas

DIN (DEUTSCHE NORMEN), que desde maro de 1996 vigoram na Blgica,

Alemanha, Frana, Sucia, Dinamarca, Noruega e outros 25pases. Segundo a

Norma DIN 24.300, Blatt 3, Seite 2, Nr. 0.4. de maro de 1966, a identificao dos

orifcios a seguinte:

Linha de trabalho (utilizao): A, B, C

Conexo de presso (alimentao): P

Escape ao exterior do ar comprimido utilizado pelos equipamentos

pneumticos (escape, exausto): R, S, T

Drenagem de lquido: L

Linha para transmisso da energia de comando (linhas de pilotagem):

X, Y, Z

Os escapes so representados tambm pela letra E, seguida da respectiva letra

que identifica a utilizao (normas N.F.P.A.) Exemplo: EA - significa que o orifcios

em questo so a exausto do ponto de utilizao A. EB - escape do a utilizado

pelo orifcio B. A letra D, quando utilizada, representa orifcio de escape do ar decomando interno.


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SIMBOLOGIA DAS VLVULAS DIRECIONAIS


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CADEIA DE COMANDOS

Os circuitos pneumticos so divididos em vrias partes distintas e em cada uma

dessas divises, elementos pneumticos especficos esto posicionados. Esses

elementos esto agrupados conforme suas funes dentro dos sistemas

pneumticos. As mltiplas funes quando devidamente posicionadas dentro de

uma hierarquia, formam o que chamamos de cadeia de comandos. A disposio

grfica dos diferentes elementos anloga a representao esquemtica da

cadeia de comando, ou seja, o fluxo de sinais de baixo para cima. A

alimentao um fator muito importante e deve ser bem representada.

recomendvel representar elementos necessrios a alimentao na parte inferior

e distribuir a energia, tal como mencion-la de maneira ascendente. Para circuitos

relativamente volumosos pode-se simplificar desenhando numa parte do esquema

a fonte de energia assinalando os diferentes elementos por meio da simbologia

simplificada.


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Figura 19. Cadeia de comandos

TIPOS DE ACIONAMENTOS

A comutao das vlvulas direcionais dependem de acionamentos externos,

esses acionamentos podem ser: mecnicos, manuais, eltricos, pneumticos ou

ainda combinados. O acionamento deve ser compatvel com o momento do

acionamento. Por exemplo: para um sinal de incio de ciclo normalmente se usaum acionamento muscular (boto, pedal, alavanca). Quando o acionamento vai

ser executado por um cilindro no meio do ciclo, um acionamento mecnico (rolete,

gatilho ou came) o mais indicado.


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2.10 Inversor de frequncia

Figura 20. Inversor de frequncia

Os conversores de frequncia, tambm conhecidos como inversores de

frequncia, so dispositivos eletrnicos que convertem a tenso da rede

alternada senoidal, em tenso contnua e finalmente convertem esta ltima, em

uma tenso de amplitude e frequncia variveis.A denominao Inversor ou Conversor bastante controversa, sendo que alguns

fabricantes utilizam Inversor e outros Conversor. Inerentemente ao projeto bsico

de um Conversor de Frequncia, teremos na entrada o bloco retificador, o circuito

intermedirio composto de um banco de capacitores eletrolticos e circuitos de

filtragem dealta frequncia e finalmente o bloco inversor, ou seja, o inversor na

verdade um bloco composto de transistores IGBT, dentro do conversor. Na

indstria entretanto, ambos os termos so imediatamente reconhecidos, fazendoaluso ao equipamento eletrnico de potncia que controla a velocidade ou

torque de motores eltricos.

Eles so usados em motores eltricos de induo trifsicos para substituir os

rsticos sistemas de variao de velocidades mecnicos, tais como polias e

variadores hidrulicos, bem como os custosos motores de corrente contnua pelo

conjunto motor assncrono e inversor, mais barato, de manuteno mais simples e

reposio profusa.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Capacitor_eletrol%C3%ADticohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Alta_frequ%C3%AAnciahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Alta_frequ%C3%AAnciahttp://pt.wikipedia.org/wiki/IGBThttp://pt.wikipedia.org/wiki/IGBThttp://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9tricohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corrente_cont%C3%ADnuahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Capacitor_eletrol%C3%ADticohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Alta_frequ%C3%AAnciahttp://pt.wikipedia.org/wiki/IGBThttp://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9tricohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corrente_cont%C3%ADnua


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Os conversores de frequncia costumam tambm atuar como dispositivos de

proteo para os mais variados problemas de rede eltrica que se pode ocorrer,

como desbalanceamento entre fases,sobrecarga, queda de tenso, etc.

Normalmente, os conversores so montados em painis eltricos, sendo um

dispositivo utilizado em larga escala na automao industrial. Podem trabalhar em

interfaces com computadores, centrais de comando, e conduzir, simultaneamente,

dezenas de motores, dependendo do porte e tecnologia do dispositivo.

Os conversores costumam ser dimensionados mais precisamente, pela corrente

do motor. O dimensionamento pela potncia do motor pode tambm ser feita,

entretanto, a corrente a principal grandeza eltrica limitante no

dimensionamento. Importante tambm notar outros aspectos da aplicao,durante o dimensionamento, como por exemplo, demanda de torque (constante

ou quadrtico), preciso de controle, partidas e frenagens bruscas ou em

intervalos curtos ou muito longos, regime de trabalho, e outros aspectos

particulares de cada aplicao. Dentre os diversos fabricantes deste produto,

temos uma vasta coleo de catlogos e normas, que devem sempre ser

consultados.

Quando o acionamento eltrico no exige variao da velocidade do motor,querendo-se apenas uma partida mais suave, de forma que limite-se a corrente

de partida evitando assim quedas de tenso da rede de alimentao, costuma-se

utilizarsoft-starters.

Os conversores de frequncia tem uma vasta aplicao na indstria de mquinas

e processos em geral. Com a capacidade inerente de variar a velocidade de

motores eltricos trifsicos de Corrente Alternada, permitem a aos projetistas,

desenvolver mquinas que sem os mesmos, seriam praticamente impossveis deserem fabricadas.

Os conversores de frequncia de ltima gerao, no somente controlam a

velocidade do eixo de motores eltricos trifsicos de corrente alternada, como

tambm, controlam outros parmetros inerentes ao motor eltrico, sendo que um

deles, o controle de Torque.

Atravs da funcionalidade que os microprocessadores trouxeram, os conversores

de frequncia hoje so dotados de poderosas CPUs ou placas de controle

microprocessadas, que possibilitam uma infindvel variedade de mtodos de
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34

controle, expandindo e flexibilizando o uso dos mesmos. Cada fabricante

consegue implementar sua prpria estratgia de controle, de modo a obter

domnio total sobre o comportamento do eixo do motor eltrico, permitindo em

muitos casos que motores eltricos trifsicos de corrente alternada, substiturem

servo motoresem muitas aplicaes. Os benefcios so diversos, como reduo

no custo de desenvolvimento, custo dos sistemas de acionamento, custo de

manuteno.

Muitos conversores hoje, so dotados de opcionais que permitem implementar

tcnicas de controle de movimento, manipulao de vrios eixos de acionamento,

Posicionamento e Sincronismo de Velocidade ou Sincronismo de Posio.

Modernas tcnicas de chaveamento da forma de onda de tenso e tambm dafrequncia aplicada sobre o estator do motor eltrico, permitem o controle com

excelente preciso, sobre o eixo do motor. Uma das tcnicas mais conhecidas o

PWM ou "Pulse Width Modulation". Tais tcnicas so sempre aliadas ao

modelamento matemtico preciso do motor eltrico. Os conversores de ltima

gerao, fazem medies precisas e estimativas dos parmetros eltricos do

motor, de modo a obter os dados necessrios para o modelamento e

consequente controle preciso do motor.Os Conversores de Frequncia, por serem dispositivos dotados comumente de

uma ponte retificadora trifsica a diodos, ou seja, trata-se de cargas no lineares,

geram harmnicas. Os fabricantes de conversores de frequncia disponibilizam

filtros de harmnicas, alguns j integrados ao produto, outros opcionais. Existem

vrias tcnicas para filtragem de harmnicas, que vo desde as mais simples e

menos custosas, como indutores na barra DC ou indutores nas entradas do

conversor, antes da ponte retificadora, passando pelos retificadores de 12 ou 18diodos ou pulsos, utilizando transformadores defasadores at chegar aos filtros

ativos ou retificadores a IGBT, para diminuio ou at mesmo eliminao das

harmnicas tanto de corrente quanto de tenso eltrica.
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35

3.0 CADEIA DE COMANDO

3.1 Sequencia lgica de trabalho-Envasadora

1 Passo: Verificao do nvel de matria prima dos tanques superioresatravs das chaves bia S6, S7, S8 e S9, se vazio acionar vlvulas de

vazo A8 e A9.

2 Passo: Verificao da temperatura da matria prima dos tanques

superiores, se fora da faixa de 20 23 graus acionar os circuladores de

gua quente ou fria A10 e A11.

3 Passo: Verificao do nvel da mistura do tanque inferior atravs daschaves bia S10 e S11, se vazio acionar as vlvulas de vazo A6 e A7.

4 Passo: Acionar o motor do batedor

5 Passo: Acionar o motor da esteira que ser controlado atravs do

inversor de freqncia CFW 09.

6 Passo: Sensor fotoeltrico S1 detecta trs garrafas e avana cilindro A3.

7 Passo: Cilindro A3 aciona um fim curso S3 que avana cilindro A5.

8 Passo: Cilindro A5 aciona um fim curso S12 que liga a bomba A12 que

envia a mistura aos bicos envasadores.

9 Passo: Um sensor de vazo S13 detecta o refluxo da mistura no mesmo

nvel de entrada que desliga a bomba e recua cilindro A5.

10 Passo: Cilindro A5 aciona um fim de curso S14 que recua cilindro A4.

11 Passo: Um sensor fotoeltrico S2 detecta trs garrafas e avana

cilindro A4.

12 Passo: Cilindro A4 aciona um fim de curso S4 que recua cilindro A3.

3.2 Sequencia lgica de trabalho-Embaladora

1 Passo: Sensor fotoeltrico S1 detecta 3 garrafas e avana cilindro A1.


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36

2 Passo: Cilindro A1 aciona fim de curso S4 que recua o prprio cilindro

A1.

3 Passo: Sensor fotoeltrico S2 detecta plataforma cheia e aciona motor

da esteira.

4 Passo: Sensor fotoeltrico S3 detecta embalagem de garrafas e desliga

motor da esteira.


37/62

37

3.3 Diagrama trajeto passo


38/62

38

3.4 Fluxograma do sistema de envasamento

INCIO

NVEL DOSTANQUES

SUPERIORESCHEIO?

ABREVLVULAS DE

VAZO A8 E A9


39/62

39

INCIO

NVEL DOSTANQUES

SUPERIORESCHEIO?

ABREVLVULAS DE

VAZO A8 E A9

TEMPERATURA DOS

TANQUESSUPERIORES

20 A 23CELSIUS?

LIGACIRCULADOR DEGUA QUENTEOU FRIA A10 E

A11

NVEL DOTANQUEINFERIORCHEIO?

ABREVLVULAS DE

VAZO A6 E A7


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40

INVERSORACIONA O MOTOR

DA ESTEIRA

SENSOR S1

PORTA 1 = 3GARRAFAS

CILINDRO A3AVANA

FIM DE CURSOS3

CILINDRO A5AVANA

FIM DE CURSOS12

BOMBA A12LIGA

MOTOR DOBATEDOR


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41

SENSOR DEREFLUXO S13

BOMBA A12DESLIGA

CILINDRO A5RECUA

FIM DE CURSOS14

CILINDRO A4RECUA

SENSOR S2PORTA 2 = 3GARRAFAS


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42

CILINDRO A4AVANA

FIM DE CURSOS4

CILINDRO A3RECUA

FIM

INCIO

S1=3GARRA

FAS

A1AVANA

S2IDENTIF

ICAGARRA

FAS

MOTORESTEIRA

S3IDENTIFIC

AEMBALAG

EM

DESLIGA MOTORESTEIRA

FIM

3.5 Fluxograma do sistema de embalagem


43/62

[Digite uma citao do

documento ou o

resumo de uma

questo interessante.

Voc pode posicionar a

caixa de texto em

qualquer lugar do

documento. Use a guia

Ferramentas de Caixa

de Texto ara alterar a

43

3.6 Esquema pneumtico


44/62

44

3.7 Comando eltrico pneumtico linha de envase


45/62

45

3.8 Comando eltrico-embalagem


46/62

46

3.9 Alocao de sensores


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47


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48


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49


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50


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51


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52

3.11 Microprocessador PIC18F452

Figura 21 Microcontrolador


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53

Um Microcontrolador um sistema computacional completo inserido em um nico

circuito integrado. Possui CPU, memria de dados RAM (Random Access

Memory) e programa ROM (Read Only Memory) para manipulao de dados e

armazenamento de instrues, sistema de clockpara dar seqncia s atividades

da CPU, portas de I/O alm de dois outros possveis perifricos como, mdulos

de temporizao, conversores analgico digital e at mesmo nos mais avanados

conversores USB (Universal Serial Bus) ou ETHERNET.

Apesar de seu funcionamento exigir uma freqncia de clockde alguns MHz, o

que pouco comparado aos microprocessadores modernos, sua utilizao

perfeitamente adequada para utilizaes tpicas. Consomem pouca energia, algo

em torno de miliwatts, possuem a capacidade de hibernar enquanto aguardam oacontecimento de um evento que o colocar em funcionamento novamente, ideal

para circuitos alimentados a baterias qumicas pois seu consumo reduz para algo

em torno de nanowatts. So componentes de baixo custo e compactos.

Para fazer uso do Microcontrolador necessrio desenvolver, alm do programa

que controla determinado processo, um hardware responsvel pela interface entre

o mundo externo e o Microcontrolador, adaptando os nveis de tenso e corrente.

Porm, para aplicaes mais simples e de valores de tenso e corrente prximosaos valores nominais do Microcontrolador pode-se utilizar seus pinos de I/O

diretamente interligados ao sistema.

Existe uma grande quantidade de Microcontroladores utilizados em projetos de

equipamentos eletroeletrnicos. O Microcontrolador que iremos utilizar ser o

18F452 da Microchip. A grande vantagem que possui memria Flash,

possibilitando assim escrever/apagar com grande rapidez.

Abaixo temos principais caractersticas do 18F452 utilizado em nosso projeto:

- 40 pinos podendo ter at 34 I/O (Input/Output digital);

- 8 canais A/D de 10 Bits;

- 02 Mdulos CCP capture, compare e PWM;

- Memria de Programa Flash 32K

- Memria RAM 1536 bytes;

- Memria EEPROM 256 bytes;


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54

- velocidade de processamento at 10MIPS (milhes de instrues por

segundo);

- Mdulo MSSP (Master Synchronous Serial Port);

- Mdulo USART;

- Possibilita at 100.000 ciclos de escrita/leitura na memria de programa; 3

- Possibilita 1.000.000 de ciclos de escrita/leitura na EEPROM;

- Reteno dos dados na memria por at 40 anos;

- Possibilita habilitao do Watchdog Timer;

- Possibilita interrupo externa atravs de pinos do Microcontrolador;

- 4 Temporizadores/Contadores.

Em nosso projeto, o controle de temperatura dos tanques feito atravs do

microprocessador, usando o sensor de temperatura PT100, e o programa foi

desenvolvido e adaptado com orientao do Prof Tiago Correale

3.11.1 Programa proposto

#include // Register definitions

#include //PWM library functions

#include //ADC library functions

#include //Timer library functions

#include //Delay library functions

#include //I2C library functions

#include //Library functions

#include //USART library functions


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56/62

56

{

unsigned BITS:8;

} ;

};

// Exemplo de codigo que pode ser utilizado no controle de diversos dispositivos,

// inclusive no controle de temperatura...

void controlaLeds(unsigned int temp)

{

STATUS_LEDS = 0;

if(conversao >= 40)

{

STATUS_LEDSbits.BIT0 = 1;




}else if(conversao


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57


}else{





}

}

/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

* Configuraes do Pic *

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */

void main()

{

PORTA = 0x00; //Limpa PORTA

PORTB = 0x00; //Limpa PORTB

PORTC = 0x00; //Limpa PORTC

PORTD = 0x00; //Limpa PORTD


58/62

58

PORTE = 0x00; //Limpa PORTE

LATA = 0x00; //Limpa PORTA

LATB = 0x00; //Limpa PORTB

LATC = 0x00; //Limpa PORTC

LATD = 0x00; //Limpa PORTD

LATE = 0x00; //Limpa PORTE

TRISA = 0b11111111; //CONFIG DIREO DOS PINOS

PORTA0

////TRISB = 0b00001111; //CONFIG DIREO DOS PINOS

PORTB

////TRISB = 0b11111111; //CONFIG DIREO DOS PINOSPORTB

TRISB = 0;

TRISC = 0b11111111; //CONFIG DIREO DOS PINOS

PORTC

TRISD = 0b00000000; //CONFIG DIREO DOS PINOS PORTD

TRISE = 0b00000100; //CONFIG DIREO DOS PINOS PORTE

STATUS_LEDS = 0;

OpenADC(ADC_FOSC_8 & ADC_LEFT_JUST & ADC_3ANA_0REF,

ADC_CH1 & ADC_INT_OFF);


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59

//CONFIGURAO DO AD

/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

* Inicializao do Sistema *

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */

while(RCONbits.NOT_TO);

inicializa_lcd(); // configura o lcd

tela_principal(); // imprime a tela principal no LCD

/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

* Rotina principal *

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */

while(1)

{

ClrWdt(); //Inicia o watch-dog

timer

ConvertADC(); //Inicia converso AD

while (BusyADC()); //Aguarda fim da converso AD

conversao = ADRESH; //l resultado da

converso AD


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60

conversao = (conversao * 50); //faz regra de 3 para converter o

valor,

conversao = (conversao / 255); //das unidades de AD em Volts.

controlaLeds(conversao);

converte_bcd((unsigned char)conversao);

comando_lcd(0xC5); //posiciona o cursor

na linha 1, coluna 5

escreve_lcd (dezena + 0x30); //escreve no display de LCD

escreve_lcd (',');

escreve_lcd (unidade + 0x30); //escreve no display de LCD

escreve_lcd ('V');

PORTB = STATUS_LEDS;

}

}

4 CONCLUSO


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61

Este trabalho teve por finalidade aprimorar as habilidades de pesquisa e

desenvolvimento de projetos com a criao de um sistema automatizado de

envase de lquidos isotnicos. Para tanto, diversos critrios foram utilizados, como

a analise de especificaes tcnicas dos componentes, seguindo parmetros de

normas nacionais e internacionais, utilizando componentes com o melhor

custo/beneficio.

O projeto foi desenvolvido baseado em uma linha de produo real visando a

importncia da automao industrial. Com base na pesquisa realizada

encontraram-se diversos benefcios, tais como, grandes ganhos em eficincia,

qualidade, preciso e produo, Os quais acarretam reduo de custos e maior

lucratividade.

5 REFERNCIAS


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62

-Escola Politcnica da USP-Dep. Eng. Mecatrnica e Sist.Mecnocos

-Inst. Federal de Educ.Ciencia e Tecnologia de Santa Catarina

-Siemens do Brasil

-Festo

-Parker Hannifin

-Sense Sensores e Instrumentos

-Ztech

-Centro Paula Souza Fatec

-WWW.clubedaeletronica.com.br

-Weg Brasil

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