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Automação Industrial
INTRODUÇÃO
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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.
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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
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VANTAGENS
INTRODUÇÃO
•Repetibilidade (Garante qualidade?);
•Flexibilidade;
•Aumento da produção;
•Valorização do trabalho do ser humano.
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CARACTERIZAÇÃO DOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS
INTRODUÇÃO
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CONTROLE AUTOMÁTICO X HUMANO
INTRODUÇÃO
•Maior número de aquisições para processamento;
•Maior velocidade de processamento e decisão;
•Maior confiabilidade.
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DESVANTAGEM
INTRODUÇÃO
•Somente realizam as tarefas para os quais foram
Programados;(Exemplo Sistema de Empacotamento)
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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;
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Sensor Indutivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•São equipamentos eletrônicos capazes de detectar a aproximação de peças metálicas;
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Sensor Indutivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•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.
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Sensor Indutivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•Aplicações:
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Sensor Capacitivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•Equipamentos eletrônicos capazes de detectar aproximação de materiais orgânicos, plásticos, pós, Iíquidos, madeiras, papéis, metais, etc.
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Sensor Capacitivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•Princípio de Funcionamento:•Baseia-se na geração de um campo elétrico, desenvolvido por um oscilador controlado por capacitor.
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Sensor Capacitivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•Tabela de Constantes dielétricas:
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Sensor Capacitivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•Exemplo de distância de detecção (10mm):
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Sensor Capacitivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•Aplicações
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Sensores Fotoelétrico
SENSORES E TRANSDUTORES
•Também conhecidos por sensores ópticos, manipulam a luz de forma a detectar a presença de objetos.
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Sensores Fotoelétrico
SENSORES E TRANSDUTORES
•Baseiam-se na transmissão e recepção de luz infravermelha que pode ser refletida ou interrompida por um objeto a ser detectado.
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Sensores Fotoelétrico
SENSORES E TRANSDUTORES
•Principais Tipos:
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Sensores Fotoelétrico
SENSORES E TRANSDUTORES
•Aplicações:
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Sensores Ultra-Sônicos
SENSORES E TRANSDUTORES
•Utilizam ondas sonoras de alta freqüência para detectar objetos.
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Sensores Ultra-Sônicos
SENSORES E TRANSDUTORES
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.
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Sensores Ultra-Sônicos
SENSORES E TRANSDUTORES
•Aplicações:
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Transdutores
SENSORES E TRANSDUTORES
0 principio de funcionamento dos transdutores está baseado na variação de um sinal elétrico, gerada devido a variação de um parâmetro físico
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Transdutores
SENSORES E 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 .
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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
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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
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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.
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Conceitos utilizados em controle
NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
•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.
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Exemplo
NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
Conceitos utilizados em controle
•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.
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
Conceitos utilizados em controle
•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.
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
Exemplo
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
Conceitos utilizados em controle
•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
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
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
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
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
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
Regulador de WATT
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
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.
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
Controle de Nível
MALHA ABERTA MALHA FECHADA
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
Ações Básicas de Controle
• Controladores de duas Posições ou Liga-Desliga (ON-OFF)
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
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.
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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;
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
PRINCIPAIS FABRICANTES
Klocner Moeller
Autos
Atos
Allen Bradley
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
PRINCIPAIS FABRICANTES
WEG
Aromat
Siemens
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Conceitos Básicos
•Entradas Digitais: Somente possuem dois estados
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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)
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Conceitos Básicos
•Saídas Digitais: Somente possuem dois estados
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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)
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Conceitos Básicos
Princípio de Funcionamento:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Conceitos Básicos Princípio de Funcionamento:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Linguagens de Programação
LADDER: São diagramas de contatos
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Linguagens de Programação
STL: Lista de instruções
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Linguagens de Programação
DIAGRAMA DE FUNÇÕES: Utiliza funções lógicas
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aplicações de CLP´s na Indústria
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7 200 Bornes de Entrada: Se encontram na parte inferior do CLP.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7 200 Bornes de Saída: Se encontram na parte superior do CLP.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7 200 Entradas, saídas e porta de comuniação.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7 200 Esta família compreende quatro CPU´s
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7 200 Pontos de Entrada e saída podem ser adicionados através de módulos de expansão.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7 200 Número Máximo de expansões por módulo:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7 200 Modos de Operação:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7 200 Leds de Indicação de Estado:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7 200 Cartão de Memória:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7 200 Montagem:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7 200 Ligação ao Micro(Porta Serial):
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Software Software de Programação(Step 7 Micro Win):
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Software Software de Programação:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Funções Lógicas: AND:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Funções Lógicas: AND:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Funções Lógicas: OR:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Funções Lógicas: OR:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Exemplo 01:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Exemplo 01:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Exemplo 02:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Exemplo 02:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Exemplo 02:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Temporizadores:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
TON:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
TON:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
TABELA DE TEMPORIZADORES:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
TONR:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
TONR:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
TOF:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
EXEMPLO: