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Projecto e Concepção de Adaptação de Equipamento Industrial

1. 88 Figura 7 5 Esquema de selec o de velocidade para o motor 2 variador 690 89 Figura 7 6 Esquema de controlo da dist ncia percorrida 90 Figura 7 7 Bloco de informa o t cnica do motor renata 91 Figura 7 8 Bloco de limita o de corrente u 91 Figura 7 9 Blocos de configura o das comunica es 92 Figura 7 10 Vista geral do software da consola HMI TS8000 93 15 Figura 7 11 Vista da janela de configura o das comunica es Communications 94 Figura 7 12 Vista do menu de configura o das vari veis Data Tags 95 Figura 7 13 Menu Principal a i 96 Figura 7 14 Menu de Manuten o sse enne 97 Figura 7 15 Menu de coloca o da al a em posi o 99 Figura 7 16 Menu de Definir Vari veis U enne 99 Figura 7 17 Menu de Produto em Execu o sse 100 Figura 7 18 Menu de Resolu o de Erro sess 101 Figura 7 19 Exemplo de programa o b sica de ac o para um bot o 10
2. if passo gt 127 rogram Program11 presetl 0 Program12 preset2 0 Program13 Program14 E Programis passol passo GotoPage produtoemexecucao E Programi6 E Programi Program18 Program19 l Pranram n Figura 7 21 Vista do menu de programa o Programming Neste menu foi poss vel elaborar todos os programas necess rios para que os bot es fossem capazes de realizar as opera es para que foram pensados Nesta imagem de exemplo podemos ver o programa 7 que ser invocado pelo bot o de Continuar no menu de Definir Vari veis Tal como podemos ver ao carregar em Continuar ap s ter definido as vari veis de passo e comprimento o programa ir verificar se o passo escolhido se situa acima ou abaixo do valor de transi o 127mm dando a ordem indicada aos variadores de forma a estes assumirem os valores correctos para as velocidades dos motores e para o passo 103 Quanto ao comprimento embora tendo sido tamb m definido neste menu n o aparece aqui no programa porque essa vari vel encontra se j endere ada ao par metro correcto no variador do motor da arrastadora pelo que ser logo colocado na posi o correcta assim que definido j o mesmo n o acontece com o passo pois conforme referido anteriormente o passo que definido pelo operador vai para uma vari vel locar na pr pria consola sendo que s ap s essa vari vel ser comparada com o valor de transi o 127mm que ser
3. partido Sensor de press o do leo Terminal 16 do variador 690 e terminal 9 do variador 650V Sensor de porta de seguran a Terminal 17 do variador 690 e terminal 10 do variador 650V Encoder do motor 1 Speed Feedback Card do variador 650V Encoder do motor 2 Speed Feedback Card do variador 690 Terminal 21 do variador 690 Terminal 11 do variador 650V Tabela 5 1 Liga es do sistema de controlo 59 Relativamente liga o entre o terminal 21 do variador 690 e o terminal 11 do variador 650V ser explicado na parte de programa o do sistema esta liga o servir para o variador 690 dar a informa o de paragem ao variador 650V quando for atingido o comprimento de entran amento pretendido pelo operador parando assim as duas m quinas Na figura seguinte podemos ver o esquema geral da arquitectura do sistema de controlo escolhido motor2 7 3 motor1 sensor de detec o de aumento do passo sensor da porta de seguran a circuito de 4 sensores circuito de 4 sensores sensor de de sobretens o ou de subtens o bobine press o encravamento do fio vazia ou fio partido do dleo sensor de detec o de diminui o do passo Figura 5 5 Esquema geral de liga es d 60 Capitulo 6 6 Instala o El ctrica 6 1 Introdu o Uma parte muito importante para o funcionamento do sistema que se pretende elaborar naturalmente a instala o el ctrica de alimenta o do mesmo A in
4. x Properties additional Images Action r Action Mode Operation r Action Details Target Page executarproduto m Show As Normal Page v Action Control Enable General TRUE Edit Remote Enabled Cancel Set As Defaults Figura 7 19 Exemplo de programa o b sica de ac o um bot o Contudo alguns exigem a realiza o de v rias ac es em simult neo pelo que para esses foi necess rio recorrer ao menu de a programa o dispon vel no software que atrav s de uma linguagem simples similar ao C poss vel garantir a execu o de v rias ac es consoante o objectivo pretendido pelo bot o a programar Esses programas ser o depois invocados pelos pr prios bot es podendo optar se por invocar um programa por exemplo ao pressionar o bot o e ou ao largar o bot o 102 DSI Button Properties Properties Additional Images Action Action Mode Operation user Defined Action Details On Pressed Program 7 On Auto Repeat None On Released None Figura 7 20 Exemplo de invoca o de um programa Na figura seguinte podemos ver o menu de programa o Programming Program Programs Code Programi Program2 if passo lt 127 Program3 B Programs presetl 1 E Programs 2 ms 6 ca GotoPage produtoemexecucao ogram Programs
5. 109 Especifica es t cnicas da consola HMI Specifications The following specifications pertain to the TS8000 series HMI SSD Drives retains the right to modify specifications at any time without prior notice Power Requirements 24vdc 20 9 5W TS8003 14W 758006 24W max 758008 33W 758010 67W max TS8015 must use Class 2 or SELV rated power supply Power connection is available via removable 3 position terminal block Note The TS8000 s Ov common is not connected to the unit s chassis Battery Lithium CR2025 button cell Typical lifetime of 10 years Keypad TS8003 8 user assignable keys 5 navigation keys 12 numeric keys 4 dedicated keys and 3 soft keys TS8006 5 keys for on screen menus TS8008 7 keys for on screen menus TS8010 8 keys for on screen menus TS8015 10 keys for on screen menus Touchscreen Resistive Analog Type TS8006 TS8008 TS8010 TS8015 Memory User 4Mb TS8003 TS8006 8Mb TS8008 TS8010 32Mb TS8015 onboard non volatile flash memory Memory Card CompactFlash Type II slot for Type and Type II CF cards Communications USB Port Adheres to USB 1 1 specification Device only using Type B connection Serial Ports Format and baud rates are individually programmable up to 115 2kb e PGM Port RS 232 port via RJ 12 e COMMS Ports RS 232 port via RJ 12 RS 422 485 port via RJ 45 e DH485 TxEn Transmit Enable open collector
6. o com um servidor de Internet e o security manager para o controlo de acessos ur Figura 7 10 Vista geral do software da consola HMI TS8000 Destes sete dois n o foram utilizados neste caso pois n o havia interesse por parte da empresa no registo de valores ou gr ficos nem de interligac o da m quina com um servidor de Internet 7 3 3 2 Comunica es Dos restantes podemos come ar talvez pelas comunica es 93 Communications ER 755000 Programming Port R5 232 Comms Port ER ER S 485 Comms Port Modbus Master En 650v ES 690 sd Ethernet Protocol 1 Protocol 2 Protocol 3 Protocol 4 E By Services Mail Manager HEI OPC Server FTP Server ga Time Manager an Sync Manager r Driver Selection Driver Modbus Universal Master Edit r Driver Settings Protocol Type Modbus RTU RTU Framing Detect via Timing Slave Reponse Timeout 600 ms r Port Settings Baud Rate EP v Data Bits Eight Stop Bits One Parity None bd Port Mode 2 wire R5485 7 Figura 7 11 Vista da janela de configura o das comunica es Communications Neste menu foi poss vel configurar as comunica es entre a consola e os variadores Foi escolhido o protocolo MODBUS com liga o por RS485 a dois fios que foi realizada entre a sa da de RS485 da consola e a techbox de comunica o conectada nos variadores Ta
7. ser enviado para o menu de Resolu o de Erro Resolucao de Erro Detectada a seguinte anomalia Anomalial Anomalia2 Anomalia3 Anomalia4 Entrancadora Arrastadora E qm 8 Figura 7 18 Menu de Resolu o de Erro Neste menu para al m do operador poder tal como no menu de Manuten o mover os motores independentemente e lentamente caso necessite de alterar as suas posi es para corrigir a avaria pode ainda tamb m visualizar qual a avaria ocorrida para mais facilmente a poder identificar e desse modo corrigir Os quatro sinais a vermelho vis veis neste menu representam cada um um sinal de anomalia sendo que est o os 4 programados para apenas aparecerem no ecr caso a anomalia respectiva seja efectivamente detectada ou seja quando ocorrer uma anomalia neste ecr o operador n o vai ver os 4 sinais vermelhos mas sim apenas o sinal respectivo anomalia detectada facilitando assim a detec o do problema para um mais r pido solucionamento 101 Ap s consertada a avaria o operador poder ent o carregar em voltar o que o levar novamente para o menu de produto em execu o podendo ent o retomar o processo de fabrico at ent o interrompido 7 3 3 6 Programa o Quanto programa o dos bot es existentes na interface gr fica em grande parte foi poss vel configura los no pr prio menu de op es de cada bot o pois apenas executam ac es do tipo GotoPage nomedapagina
8. o de energia dos accionadores do equipamento de trabalho deve ser interrompida No artigo 16 podemos salientar as normas de seguran a para evitar os riscos de contactos mec nicos com as partes em movimento das m quinas Para isso mesmo todos os elementos m veis das m quinas que possam causar acidentes por contacto mec nico dever o dispor de protectores que impe am o acesso s zonas perigosas ou de dispositivos que interrompam o movimento dos elementos m veis antes do acesso a essas zonas do mesmo modo que os protectores e os dispositivos de protec o devem ser de constru o robusta estar situados a uma dist ncia suficiente da zona perigosa e n o devem poder ser facilmente neutralizados ou tornados inoperantes nem limitar a observa o do ciclo de trabalho mais do que o necess rio Para al m do aspecto da seguran a activa os protectores e os dispositivos de protec o devem permitir se poss vel sem a sua desmontagem as interven es necess rias coloca o ou substitui o de elementos do equipamento bem como sua manuten o possibilitando o acesso apenas ao sector em que esta deve ser realizada O artigo 18 relativamente aos dispositivos de alarme dos equipamentos diz nos que estes devem poder ser ouvidos e compreendidos facilmente e sem ambiguidades Relativamente s manuten es dos equipamentos o artigo 19 diz nos que essas opera es devem poder efectuar se com o equipamento de trabalho p
9. 1 5 0 22 0 22 Icc min 331A 6 4 Quanto ao tempo de fadiga t rmica do cabo sera dado por m so seg 6 5 Icc min Sendo k 115 isolamento a pvc S 4mm2 sec o dos condutores Iccmin 331A Entao 115 4 Tft 1 3se 6 6 jt 331 g 6 6 67 Sendo assim ent o o disjuntor a aplicar ter de ter uma curva caracter stica que o permita disparar para correntes de curto circuito acima de 331A num tempo inferior a 1 3 seg contudo para al m disso essa curva ter de ser do tipo D de forma a aguentar correntes superiores corrente nominal durante os per odos de arranque dos motores evitando assim os disparos intempestivos No que diz respeito s quedas de tens o as RTIEBT dizem nos que a queda de tens o nos cabos dever o respeitar as seguintes regras u bx gi x Ib 6 7 S Ax seno e hse se 6 8 U0 Sendo u queda de tens o no circuito Au queda de tens o relativa expressa em percentagem UO tens o entre fase e neutro expressa em volts b 1 coeficiente usado para circuitos trif sicos p1 0 0225 O mm2 m resistividade do cobre temperatura de servi o normal L 50 m comprimento da canaliza o S 4mm2 sec o dos condutores Cos 0 8 Seng 0 6 factor de pot ncia aconselhado nas RTIEBT 0 08mQ m react ncia linear dos condutores valor aconselhado nas RTIEBT Ib 18 1A corrente de servi o 68 Ent
10. Essa barra que determinar o ngulo e os respectivos sensores poder o ser aplicados num pilar de suporte j existente na m quina que serve apenas para segurar o cabo na posi o pretendida no eixo de rota o do entran amento 55 Na figura seguinte poss vel ver o esquema ilustrativo e assim compreender melhor a solu o proposta RR Figura 5 3 Esquema ilustrativo da aplica o de sensores para controlo da estabiliza o do passo de entran amento Tal vis vel na figura o pilar central de apoio cabo naturalmente m vel para permitir o ajuste da posi o do apoio para cada tipo de cabo a entran ar Essa mobilidade permite que ao ser colocado o pilar na posi o correcta se ajuste tamb m a posi o da barra e dos sensores limitando assim o ngulo de varia o com que ser realizado o entran amento garantindo ent o que a m quina de arrastar em caso de uma altera o do passo ir variar tamb m a sua velocidade de forma a manter o passo de entran amento dentro dos valores considerados aceit veis para o produto em fabrico Para estes dois sensores poder o ser utilizados os sensores de fim de curso tamb m da gama telemecanique da Schneider Electric semelhantes aos anteriormente utilizados mas com um mecanismo de activa o diferente ou seja em vez de actuarem por rota o da patilha de accionamento do sensor actuar o por press o de contacto exercida
11. FALSE sane FALSE INPUT B FALSE ype TRUE INVERT FALSE INPUT A FALSE INPUT B VALUE TRUE FALSE AND AB C Type Programa o do variador 650V ourPur 2 Raise lower ourPur 2 FALSE RAISE INPUT FALSE LOWER INPUT 5 S RAMP TIME 10 99 MAX VALUE 10 MIN VALUE RESET VALUE FALSE RESET TRUE Logic Func 2 ouTpuT TRUE INPUT C Sequencing Logic TRIPPED RUNNING JOGGING STOPPING OUTPUT CONTACTOR SWITCH ON ENABLE SWITCHED ON READY SYSTEM RESET SEQUENCER STATE REMOTE REV OUT HEALTHY FAN RUNNING FALSE RUN FORWARD FALSE RUN REVERSE FALSE NOT STOP FALSE jog TRUE CONTACTOR CLOSED TRUE DRIVE ENABLE TRUE NOT FAST STOP ALSE REMOTE REVERSE FALSE REM TRIP RESET TRUE TRIP RST BY RUN TRUE POWER UP START Value Func 1 O INPUT A 2 INPUT A B C TYPE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE TRUE FALSE FALSE FALSE START ENABLED FALSE TRUE FALSE Reference SPEED DEMAND SPEED SETPOINT O LOCAL SETPOINT 2 COMMS 0 O REMOTE SETPOINT 0 59 SPEED TRIM 50 Hz MAX SPEED 110 max SPEED CLAMP 110 MIN SPEED CLAMP FALSE TRIM IN LOCAL FALSE REMOTE REVERSE 0 LOCAL MIN SPEED REVERSE FALSE LOCAL REVERSE FALSE Analog Output 0 VALUE 100 SCALE 0 TRUE OFFSET 113 Motor Data 50 HZ BASE FREQUENCY 400 V MOTOR VOLTAGE F A MOTOR CURRENT MAG CURRENT 14
12. O INPUT 5 INPUT 6 Value Func 3 INPUT 7 ourPur 2 O INPUT A 45 INPUT B 5544 INPUT C A ByC Raise Lower output FALSE RAISE INPUT ALSE LOWER INPUT 2 S RAMP TIME 10 MAX VALUE 10 99 MIN VALUE T RESET VALUE ALSE RESET Logic Func 1 oureur TRUE FALSE INPUT FALSE put B FALSE AND AB C type Logic Func 2 oureur RUE FALSE FALSE INPUT A ALSE INPUT B FALSE AND AB Q PE Programa o do variador 690 Home ACTIVE OUTPUT ERROR EALSE Value Func 1 FALSE 1 DISTANCE O DISTANCE FINE S GAIN 5 CORRECTION LIMI 100 DECEL LIMIT Reference SPEED DEMAND 0 SPEED SETPOINT 0 REVERSE FALSE LOCAL SETPOINT LOCAL REVERSE FALSE COMMS SETPOINT 2 REMOTE SETPOINT Sequencing Logic 410 SPEED TRIM MAX SPEED CLAMP TRIPPED EALSE 110 MIN SPEED CLAMP RUNNING EALSE FALSE TRIM IN LOCAL JOGGING EALSE FALSE REMOTE REVERSE stoppinG EALSE OUTPUT CONTACTOR EALSE SWITCH ON ENABLE SWITCHED ON EALSE mea SYSTEM RESET SEQUENCER STATE SWITCHED ON REMOTE REV OUT FALSE HEALTHY RUE FAN RUNNING EALSE START DELAY FALSE RUN FORWARD FALSE RUN REVERSE FALSE NOT STOP FALSE jog TRUE CONTACTOR CLOSED TRUE DRIVE ENABLE TRUE NOT FAST STOP JE NOT COAST STOP FALSE REMOTE REVERSE FALSE REM TRIP RESET TRUE TRIP RST BY RUN FALSE POWER UP START Digital Output 1 21 22 FALSE VALUE FALSE INVERT Analog Output 1 6 VAL
13. SPEED LOOP Dynamic Braking m Each drive can be fitted with an intemal dynamic brake switch extemal for frames Hand Package Size B and C Standard Package Size D Optional Optional Equipment Serial Communication Technology Box ProfibusDP DeviceNET Controlnet Canopen Ethemet UNK Lonworks El Bisynch Modbus RS422 RS485 Encoder Feedback Technology Box Systems Expansion Module providing 6 Digital O 4 12 bit Analog Inputs 2 Reference Encoder Inputs 2 High Speed Register Mark Inputs EMC Compliant Filters IP54 Protected Modules long Cable Output Chokes CURRENT LOOP MOTOR CURRENT 4l MOTOR CURRENT emo MOTOR VOLTAGE Inputs Outputs Analog Inputs 4 Total All user configurable 10 bit 12 bit with systems expansion module O 10V O 10V O 20mA or 4 20mA Analog Outputs 3 Total All user configurable 10 bit O O 10V O 20mA or 4 20mA Digital Inputs 8 Total All user configurable Nominal 24V dc 30V dc max Digital Outputs 3 Total All user configurable Volt free relay contacts at 230Vac max m Reference Supplies 10V dc 10V dc 24V dc Standards The 690 series meets the following standards when installed in accordance with the relevant product manual CE Marked to EN50178 Safety Low Voltage Directive EN618003 EMC m ULlisted to US and Canadian safety standard UL508C
14. es de trabalho necess rio ter alguma aten o na montagem da m quina em quest o Uma vez que temos neste caso duas m quinas em movimento existe naturalmente o risco de contacto directo de pessoas com as partes m veis das m quinas e por isso mesmo ser necess rio efectuar uma protec o de acessibilidade aos locais potencialmente perigosos ou seja teremos que delinear o per metro de seguran a volta das m quinas at onde permitido estar durante o seu funcionamento sem que isso cause uma situa o perigosa para as pessoas sendo que nesta situa o ambas as m quinas apresentam riscos potencialmente perigosos uma pelas suas caracter sticas de movimento rotativo de grandes massas que naturalmente em contacto com uma pessoa poder o causa danos graves e a outra por possuir um sistema de rolamentos que podem causar o esmagamento de membros caso uma pessoa se aproxime demasiado das rodas da m quina Por isso mesmo a delimita o do per metro de seguran a dever contemplar toda a rea envolvente s duas m quinas garantindo assim que ningu m inadvertidamente seja colocado em risco Para alem do per metro ter de haver um sistema de encravamento que efectue a paragem das m quinas sempre que o per metro seja transposto por alguma pessoa isso ser garantido por uma porta de acesso ao per metro com um sensor pr prio para o efeito que a quando a abertura da porta abrir tamb m o circuito de comando dando
15. no qual o variador ir testar o motor obtendo assim toda a informa o necess ria sobre os seus componentes t cnicos 0 9 1 3625 Ohm 2 OVERLOAD 43 37 mH EAKAGE INDUC 173 48 mH MUTUAL INDUC 276 04 ms patr i Motor Data VOLTS HZ CONTROL MODE 5 5 kW POWER 90 2 BASE FREQUENCY 400 MOTOR VOLTAGE 11 3 A MOTOR CURRENT u 3 39 MAG CURRENT pu NAMEPLATE RPM MOTOR CONNECTION 4 POLE voro po MOTOR POLES POWER FACTOR STATOR RES ROTOR TIME CONST Figura 7 7 Bloco de informa o t cnica do motor Temos tamb m o bloco de protec o do motor que ser respons vel pela limita o do valor de corrente protegendo o assim de poss veis sobreaquecimentos excessivos Current Limit 0 150 CURRENT LIMIT TRUE REGEN LIM ENABLE Figura 7 8 Bloco de limita o de corrente E por fim mas n o menos importante temos por exemplo os blocos de selec o do modo de comunica o para permitir a liga o por RS485 em protocolo ModBus com a consola HMI 91 Comms Ports GROUP ID GID B COMMS ADDRESS 9600 BAUD RATE L NE Een V DELAY ms AUTOMATIC op PORT PROTOCOL AUTOMATIC PORT PROTOCOL MODBUS ps485 PROTOCOL H FALSE swiTCHOPPORT Comms Control COMMS SEQ GE COMMS REF EALS COMMS STATUS 8X0031 rALsE COMMS COMMAND 0x0000 TERMINALSICOMM REMOTE SEQ MODES
16. o operador caso veja ser necess rio poder ajustar as vari veis que introduziu de forma a garantir o cumprimento dos par metros de qualidade pretendidos Logo que atingida a dist ncia de entran amento indicada a m quina ir parar aparecendo ent o a indica o de produto terminado na consola permitindo ao operador voltar ao in cio para executar novo produto se assim o desejar Se por ventura durante o funcionamento da m quina alguma anomalia for detectada pelos sensores ent o nesse caso a m quina ir parar e na consola aparecer a informa o de avaria ocorrida e a consola seguir para um menu espec fico para resolu o do erro no qual o operador poder ver qual o tipo de avaria ocorrida e proceder sua correc o sendo que no final da avaria corrigida poder voltar novamente ao menu de produto em execu o de forma a continuar o processo anteriormente parado Na figura seguinte poss vel visualizar o esquema de transi o entre os menus existentes 80 Produto em execu o Resolu o de erro Figura 7 1 Esquema de transi o entre menus 7 3 Programa o Tendo ent o a interface gr fica pensada e as comunica es estabelecidas resta agora proceder parte fundamental para que o sistema funcione isto programa o dos aparelhos de forma a torna los capazes de realizar as tarefas para que foram pensados Como sabido pretende se que este sistema seja capaz de interpretar a
17. o seu calibre de protec o In ser dado por Ib In Iz 6 1 Sabendo que o cabo ser instalado ao ar em calha t cnica tendo em conta que ser um cabo com 3 condutores de cobre carregados e com isolamento em PVC das RTIEBT podemos retirar que para um cabo com sec o de 4mm2 a corrente m xima admiss vel Iz ser de 32A Assim sendo o calibre da protec o poder ser de 25 o que respeita a condi o pretendida 18 1A lt 25A lt 32A 6 2 Quanto ao tempo de actua o da protec o contra curto circuitos sabemos que este ter de ser inferior a 5seg e tamb m inferior ao tempo de fadiga t rmica do cabo Para isso teremos de calcular primeiro a corrente de curto circuito m nima para este cabo essa corrente m nima de curto circuito verificar se quando houver um encosto entre uma fase e o neutro sendo ai a diferenca de potencial de apenas 230V 0 95Un L5 Rfase20 C Rneutro20 C Icc min A 6 3 DGGE 1 Edi o Anotada Regras T cnicas das Instala es El ctricas de Baixa Tens o Volume II p gina n 2176 66 Sendo Un 230V para um curto circuito fase neutro p 0 017241 O mm2 m resistividade do cobre L 50m comprimento m ximo previsto para o cabo S 4mm2 sec o escolhida dos condutores xL 0 017241 50 Rfase20 pue Rneutro20 C Rfase20 C 0 22 sec o do condutor de neutro igual ao das fases 0 220 Ent o 0 95 x 230
18. stria e mercado interno 22 1 1 2 A Fus o Em 2007 com vista a uma maior expans o nos mercados internacionais a empresa Quintas amp Quintas decide ent o cooperar numa aventura conjunta na produ o de sistemas de amarra o para o mercado internacional com a empresa ROYAL LANKHORST EURONETE GROUP BV empresa l der nos mercados internacionais de cordoaria fia o industrial redes produtos de vela e produtos de pl stico reciclado conseguindo assim uma posi o de lideran a centralizando a partir da todos os seus esfor os na inova o marketing excel ncia organizacional e constante adapta o s mudan as ambientais Desta coopera o entre estas duas empresas lideres no seu sector surge primeiro resultado a nova empresa Quintas amp Quintas Offshore Esta com uma vasta experi ncia no mercado e ainda fiel filosofia implementada desde o seu come o mant m uma tradi o de h mais de 80 anos na arte de produzir cordas de qualidade Com um controlo de qualidade rigoroso como lema Quintas amp Quintas Offshore consegue assegurar que todos os produtos com o seu nome mantenham um nico grau de excel ncia em materiais designs e acabamentos A juntar a isto o trabalho qualificado e especializado permite a concep o de um produto final que est de acordo com os requisitos necess rios O processo de produ o desenvolvido resultado de uma combina o perfeita de know how e inova
19. vel seria por via manual fazendo a mesma amarra o por interm dio de um tecido cosido volta do cabo manualmente e em seguida envolvido por uma camada de poliuretano para dar o acabamento final 24 Contudo esta solu o manual requer algum tempo de execu o e logicamente tamb m um valor elevado de m o de obra o que faz dela um ponto fraco no processo de produ o da empresa originando assim n o s aumentos no tempo e custo de elabora o dos seus produtos mas tamb m uma desvantagem na vertente est tica do produto uma vez que a finaliza o m o origina uma apresenta o final com um padr o mais artesanal menos homog neo e por isso esteticamente menos apresent vel do ponto de vista da empresa e tamb m dos clientes 1 2 2 Descri o do projecto Face a esta situa o a Quintas amp Quintas decide ent o propor uma altera o neste processo de fabrico estudando a possibilidade de substitui o da solu o manual at ent o utilizada por uma solu o autom tica realizada por m quinas aplicando uma cobertura entran ada que servir de amarra o e finaliza o da al a Assim sendo para realizar esse entran amento decidem ent o aproveitar uma m quina de entran ar j inutilizada e adapta la ao processo que se pretende realizar Uma vez que essa m quina servia anteriormente para entran ar cordas foi necess rio executar alguns trabalhos de modifica o mec nica na sua estrutura de form
20. vida acad mica propriamente dita queria expressar tamb m os meus agradecimentos a todos os professores que me acompanharam ao longo deste per odo sem os quais n o conseguiria chegar at este ponto Relativamente a este trabalho um especial agradecimento ao Eng M rio de Sousa que me orientou ao longo destes ltimos 4 meses ao Eng Ant nio Ferreira da Quintas amp Quintas por ter proposto este projecto FEUP e por me ter escolhido para o desenvolver ao Sr Carlos Machado da Mais Automa o por disponibilizar o espa o e o material para poder desenvolver e ensaiar o sistema e ao Mr Simon Clark da SSD Drives London pela sua disponibilidade e apoio t cnico essencial para o desenvolvimento da parte computacional deste projecto ndice Resumo ss u Su aun eS d x poha doi cole MED Qi a ipsa ss 5 AbSIG0122 EE TEN 7 Agradecimentos tese rese ee sirena sees nsa aO sia RU SE Des ER cenas santana an 9 ndice We C C P 11 Lista de figuras e 15 Lista de tabelas 0 0 0 20220 17 Abreviaturas e Simbolos y u aee retrum aeree son eeu SSSR su aqa oa aaa 19 lect u RR E E E AS NA 21 Introducao 2 iru niu TA Re dt E 21 1 1 Apresenta o da Empresa ane i e e a E 22 h eiie dfe De 22 1 1 2 A EUS80 acus i adda R
21. 08mQ m react ncia linear dos condutores valor aconselhado nas RTIEBT Ib 8 2A corrente de servi o Ent o a queda de tens o no circuito de alimenta o do motor 1 ser de x 0022510 x82 1 32V 6 21 2 5x 0 8 0 08x 0 6 Ape OM t 7 6 22 400 Uma vez dimensionado o cabo e o fus vel de protec o contra curto circuitos falta agora escolher um contactor para o comando de emerg ncia e o rel t rmico para a protec o do motor contra sobrecargas Quanto ao contactor este ter de ser tripolar normalizado para a tens o de 400V AC com uma amplitude de corrente superior corrente nominal do motor 8 2A e do tipo AC3 ou seja preparado para suportar as correntes de arranque do motor e para cortar o circuito com o motor em funcionamento 72 Analisando o cat logo de equipamentos da Schneider Electric na sec o de Contactores Tripolares Comando em CA podemos ver que para motores de 4 kW est indicado o uso de contactores de 9A contudo a refer ncia usada pela marca para o motor de 4kW indica uma corrente nominal de 8A sendo que o nosso motor possui uma corrente nominal de 8 2A por isso talvez seja mais seguro optar pela gama a seguir de 12A sendo que a diferen a do pre o m nima e a seguran a assim m xima Quanto ao rel t rmico RT1 de protec o do motor e variador contra sobrecargas a escolha mais l gica ser um rel t rmico associado ao contactor com uma gama de correntes limite com val
22. 9 rota es completas dadas por cada roda dentada at que um carreto com a respectiva bobine consiga percorrer todo o per metro da m quina realizando assim uma volta completa de entran amento sobre a al a Um vez que as rodas giram a uma velocidade de 50 rpm ent o torna se f cil chegar ao tempo que demora cada bobine a dar uma volta completa al a Tempo de rota o de uma volta completa dada por uma bobine _ 9x60 50 T 10 8seg 3 1 Em seguida sabendo que por cada volta completa o avan o do entran amento ao longo da al a pode variar entre os 50mm e os 200mm consoante o passo de h lice pretendido no entran amento admitindo para o c lculo o valor menos favor vel de avan o de 50mm ent o podemos prever que a cada 10 8 segundos ser o realizados 50mm de cobertura da al a Tendo em conta que os comprimentos das coberturas das al as poder o variar entre os 2 e os 3 metros e optando pelo caso mais desfavor vel podemos ent o prever que o tempo que demorar a concluir o entran amento final de 3 metros da cobertura da al a ser dado por dxT 3000 10 8 Px60seg 50x 60 T final 10 8 min 3 2 Admitindo mais 5 minutos folga para coloca o da al a na posi o correcta m quina e in cio do processo de entran amento chegamos ent o ao tempo final de 15 8 minutos por al a Relativamente ao custo de manuten o da m quina ora se est previsto e elabora o de cerca de 800
23. Options RS485 RS232 AC650V and 650 PROFIBUS AC650V only User Selectable Pre programmed Application Macros Simply select your relevant application and the drive s inputs outputs and parameter list are automatically configured for you Basic Speed Control voltage or current source speed demand with digital start stop and direction Manual Auto Control switch between a local or remote speed demand signal Preset Speeds select up to 8 preprogrammed speeds selected by digital inputs Raise Lower increase and decrease speed from raise lower digital inputs Digital MOP PID Control control pressure flow temperature or other variable by monitoring transducer feedback On OM LISTED LISTED Correct at time of goingto press Especifica es t cnicas do variador 690 108 Overload Constant Torque Ratings 150 for 60 seconds 180 for 1 second Quadratic Torque Ratings 115 for 60 seconds Output Frequency Q 1000 Hz V Hz mode O 350 Hz closed loop vector mode 0 120 Hz sensorless vector mode Ambient Constant Torque Ratings O 45 C 40 with IPAO Cover Quadratic Torque Ratings O 40 C 35 C with IPAO Cover from temperatures above to 50 C max m Altitude up to 1000m ASL Derate 1 per 100m above 1000m Switching Frequency Package size C E 3 or 6 KHz Package size F K 3 KHz Some exceptions apply All with audibly silent switching frequency
24. Voh 15vdc Vol 0 5vdc 25mA max Ethernet Port 10 100 Base T RJ 45 jack is wired as a NIC Environmental Conditions Operating Temperature Range 0 to 50 deg C Storage Temperature Range 20 to 70 deg C TS8003 TS8006 TS8015 or 80 deg C TS8008 TS8010 Operating and Storage Humidity 80 maximum relative humidity non condensing from 0 to 50 deg C Altitude Up to 2000 meters Construction Steel rear metal enclosure with NEMA 4X IP66 aluminum front plate when correctly fitted with the provided gasket Installation Category Il Pollution Degree 2 Mounting Requirements Maximum panel thickness is 0 25 inch 6 3 mm For NEMA 4X IP66 sealing a steel panel with a minimum thickness of 0 125 inch 3 17 mm is recommended Refer to TS8000 Getting Started guide HA421056U001 for cut out specifications Weight TS8003 1 96 lbs 0 89 kg TS8006 3 00 Ibs 1 36 kg TS8008 3 84 Ibs 1 74 kg TS8010 5 53 Ibs 2 51 kg TS8015 11 41 Ibs 5 17 kg 110 Analog Input 1 2 Value Func 4 Digital Input 1 12 FALSE VALUE FALSE INVERT Digital Input 2 13 FALSE VALUE FALSE INVERT Digital Input 3 14 M VALUE FALSE INVERT Digital Input 4 15 FALSE VALUE TRUE INVERT Digital Input 5 16 FALSE VALUE TRUE INVERT Digital Input 6 17 FALSE VALUE UE INVERT Preset 1 OUTPUT 2 INPUT SELECT INPUT 100 INPUT 0 O INPUT 1 30 INPUT 2 O INPUT 3 O INPUT 4
25. a baixo dos 127mm a par disso este processo tamb m n o considerado decisivo para a produtividade da empresa pelo que essa redu o de velocidade n o causar nenhuma perda significativa Se de facto a manuten o da produtividade neste processo fosse de extrema import ncia a solu o tamb m seria simples bastaria trocar o redutor s2 de 45 por um redutor pr ximo de 25 e ai j conseguir amos manter a velocidade do motor 1 sempre a rodar a 1435 RPM tendo que o motor 2 para garantir os passos de 50mm at 200mm apenas variar a sua velocidade entre aproximadamente 300RPM e 1410RPM sendo perfeitamente poss vel visto estar a ser controlado em malha fechada coma utiliza o de encoder Esta solu o para al m da vantagem relativa produtividade teria tamb m vantagens no que diz respeito programa o tornando a assim mais simplificada 7 3 2 Programa o dos variadores Para a programa o dos variadores foi usado o programa fornecido gratuitamente pela marca chamado DSE Lite no qual poss vel atrav s de comunica o por porta s rie entre os variadores e um computador visualizar e editar todos os blocos de controlo desses aparelhos realizando assim as liga es pretendidas entre os sinais de entrada e os sinais de sa da para comando dos motores 86 Na figura seguinte podemos ver um exemplo de um dos principais blocos de acess veis no programa para o comando dos variadores 0 000s FALSE FALSE FA
26. al as e demorando 0 26 horas a elaborar cada uma chegamos ent o a uma previs o de horas de funcionamento anual gasto na elabora o das 800 al as T servi o 800x 0 26 208h 3 3 A partir de dados estat sticos fornecidos pela empresa estimado um encargo m dio anual valor pessimista de cerca de 2000 com uma m quina desta tipologia e envergadura Relacionando o tempo total de servi o anual com o seu encargo em manuten es dar portanto um custo hora de utiliza o da m quina de aproximadamente 9 6 h 39 Falta agora apenas calcular o custo inerente ao consumo energ tico da m quina Sabendo que a m quina ser constitu da por 2 motores trif sicos um de 4kw e outro de 2 2kw 2 variadores de frequ ncia 1 monitor e alguns sensores assumindo que a pot ncia total do sistema ser praticamente dada pela pot ncia dos motores ent o consideremos neste caso essa pot ncia como sendo a pot ncia m dia prevista para a m quina 6 2kW Ap s consulta do tarif rio energ tico contratado pela empresa com a EDP obtive o pre o a pagar por kW h que ter um custo de 0 0893 por kW h Uma vez que a nossa m quina ter um consumo m dio de 6 2 kw teremos ent o um custo energ tico por hora de Chora 0 0893 x 6 2 0 554 3 4 Quanto ao custo anual prevendo a realiza o de 800 al as d nos uma utiliza o da m quina de 304 h multiplicando o n mero de horas de funcionamento pelo custo da ene
27. ao rel t rmico 1 RT2 Contacto normalmente fechado associado ao rel t rmico 2 0 Contacto normalmente fechado associado ao bot o de corte de emerg ncia 1 Contacto normalmente aberto associado ao bot o de activa o do sistema KM1 Bobina associada ao contactor 1 cuja aplica o de uma tens o aos seus terminais fara fechar os contactos normalmente abertos 1 e activar o circuito de pot ncia do motor 1 KM2 Bobina associada ao contactor 2 cuja aplica o de uma tens o aos seus terminais far fechar os contactos normalmente abertos KM2 e activar o circuito de pot ncia do motor 2 6 4 Dimensionamento 6 4 1 Circuito de Pot ncia O primeiro passo para o dimensionamento do sistema el ctrico ser definir as pot ncias envolvidas que no nosso caso se prendem praticamente s pot ncias dos dois motores existentes um de 2 2kw e outro de 4kw de pot ncia apresentando respectivamente correntes nominais de 4 9A e 8 2A Sabendo que os motores foram sobredimensionados de forma a n o necessitarem de operar em sobrecarga e tendo em conta que o controlo dos mesmos ser feito atrav s de variadores de frequ ncia o que por sua vez ir tamb m garantir que esses valores de corrente n o sejam ultrapassados ent o podemos admitir que a instala o a montante ter de ser dimensionada para um valor de corrente nominal acima de 13 1A No entanto embora o factor preponderante do consumo se prenda aos consumos dos mot
28. carretos ili M iul m M n Figura 5 1 Esquema ilustrativo de um carreto da m quina Tal como podemos ver nesta ilustra o o fio ao ser desenrolado atravessa um sistema de roldanas na qual uma delas se encontra m vel sobre um veio mas presa por uma mola do lado da face principal da m quina A tens o do fio ir provocar o movimento da patilha onde se encontra a roldana superior para a posi o central contrariando assim a for a exercida pela mola Isto significa que em funcionamento normal essa patilha dever estar no meio do veio sendo que apenas em casos de anomalia ela ir para os extremos ou seja em caso de fio partido 53 sub tens o ou bobine vazia a mola ir puxar a patilha para o lado da m quina enquanto que se houver um encravamento no fio ou uma sobre tens o a patilha ir ser puxada para o lado esquerdo contr rio ao da m quina Se aplicarmos um sensor de cada lado iremos conseguir garantir que se ocorrer alguma dessas anomalias a patilha ir activar um dos sensores e enviar a informa o para o sistema Os sensores ser o aplicados na parede da m quina tal como ilustra a figura bastando aplicar em 4 posi es ou seja nos eixos principais sendo que um caso de anomalia ser detectado no m ximo ao fim de 1 4 de volta ap s ter ocorrido o que suficiente contudo se necess rio poder o ser aplicados mai
29. de manuten o Se ent o optar pela execu o de um produto a consola ir encaminhar o operador atrav s dos menus necess rios para entran amento do produto pretendido Partindo do principio que o operador ao iniciar o entran amento de um tipo de al a j sabe partida qual o passo de entran amento pretendido para esse tipo de produto e por isso ser tamb m capaz de a colocar na posi o correcta para o inicio do entran amento ent o ao optar pela op o executar produto no menu principal ser enviado para um menu de ajuda coloca o da al a na sua posi o inicial ou seja um menu no qual o operador ser capaz de mover os dois motores independentemente a uma velocidade reduzida de forma a conseguir facilmente roda los e ajusta los assim posi o pretendida Estando ent o a al a colocada em posi o o operador dever prosseguir para o menu onde define as vari veis iniciais para o produto que pretende laborar ou seja define a velocidade do entran amento o passo e a dist ncia pretendida a entran ar Assim que definidas as vari veis passar ent o para o menu de Produto em Execu o no qual confirmar os valores e dar inicio ao processo de fabrico neste menu ser poss vel acompanhar em tempo real as modifica es ocorridas nas vari veis do sistema tais como velocidades dos motores passo de entran amento e dist ncia que falta entran ar Em qualquer altura durante o funcionamento da m quina
30. de finaliza o e cobertura da al a final do cabo fabricado Essas duas m quinas s o as seguintes M quina de entran ar M quina de arrastar 30 A maquina de entran ar ir realizar o entran amento dos fios a volta da al a enquanto que por sua vez medida que feito o entran amento a m quina de arrastar ter de ir puxando o cabo de forma ao entran amento ser feito ao longo da al a mas mantendo os n veis de tens o nos fios est veis de maneira a obter se um entran amento forte homog neo e esteticamente como pretendido ou seja mantendo o passo de h lice de entran amento requisitado pelo operador para o produto a realizar Para se conseguir esse entendimento entre as duas m quinas a fim de se realizar o processo de fabrico da forma exigida os motores de accionamento de cada m quina ter o de ser controlados pelo sistema de controlo de forma independente O sistema de controlo dever por isso ser capaz de monitorizar e controlar o movimento rotacional dos motores de accionamento das m quinas tanto para cen rios de funcionamento autom ticos pr configurados como para opera o manual do utilizador A transi o autom tico manual dever ser permitida em qualquer inst ncia do processo Para realizar o papel de interface entre o utilizador e a m quina dever existir uma consola t ctil a partir da qual seja poss vel controlar e monitorizar todos os eventos existentes no processo de fabrico d
31. instalado ao ar em calha t cnica e com 3 condutores de cobre carregados com isolamento em PVC pela mesma tabela que escolhemos a sec o do cabo L1 podemos ver que para a sec o 2 5mm2 sec o m nima 69 permitida para este tipo de instala o a corrente m xima admiss vel Iz igual a 24A o que nos garante que o cabo est j sobredimensionado Quanto ao calibre da protec o poder ser de 10A o que ter uma corrente convencional de funcionamento 12 inferior a 1 9In ou seja 19A o que respeita a condi o pretendida 82A lt 10 lt 24A 6 13 19A x 348A 6 14 Quanto ao tempo de actua o da protec o contra curto circuitos sabemos que este ter de ser inferior a 5seg e tamb m inferior ao tempo de fadiga t rmica do cabo Para isso teremos de calcular primeiro a corrente de curto circuito m nima para este cabo que neste caso por aus ncia de neutro ser um curto circuito fase fase com uma diferen a de potencial de 400V 0 95Un Icc min L5 Rfase20 C Rfase20 C A 6 15 Sendo Un 400V Para um curto circuito fase fase 0 017241 O mm2 m resistividade do cobre L 210m comprimento maximo previsto para cabo S 2 5mm2 sec o escolhida dos condutores 0 pxL 0 017241 10 Rfase2 0 070 S 2 5 Ent o ee 6 16 1 5 0 07 0 07 70 Quanto ao tempo de fadiga t rmica do cabo ser dado por 2 Tft E seg 6 17 Icc min Sendo
32. m quina a fim de ir ao encontro das necessidades pretendidas pela empresa Ap s esta segunda reuni o j foi poss vel reformular a pr an lise feita anteriormente e ent o elaborar com mais algum detalhe e pormenor a an lise de requisitos pretendidos pela empresa para este sistema A terceira reuni o serviu j para a an lise de requisitos ser aprovada pelo respons vel da empresa e dar se in cio procura de solu es que garantam o cumprimento dos requisitos estabelecidos e posterior contacto com poss veis fornecedores para pedidos de pre os de fornecimento dos materiais necess rios elabora o do projecto no entanto de salientar que apesar da tentativa de obter o m ximo de informa o para a elabora o da an lise de requisitos infelizmente a pr pria empresa tamb m n o possu a uma ideia clara de como queria que o sistema funcionasse e por isso foi de certa forma dificil de elaborar uma an lise de requisitos mais detalhada o que posteriormente tamb m tornou mais dif cil a elabora o do projecto tendo que se contemplar desde a fase inicial a possibilidade futura de altera es de requisitos ao longo do desenvolvimento do trabalho em especial aten o para a fase de implementa o 2 2 Requisitos exigidos O processo de fabrico em quest o consiste tal como foi indicado anteriormente no controlo de duas m quinas principais que ser o respons veis pelo entran amento da malha que ir ter o papel
33. o razoavelmente previs vel As medidas tomadas devem ter por objectivo eliminar os riscos durante o tempo previs vel de vida da m quina incluindo as fases de transporte montagem desmontagem desmantelamento e posta de parte Ao escolher as solu es mais adequadas o fabricante ou o seu mandat rio deve ter como princ pios eliminar ou reduzir os riscos na medida do poss vel integra o da seguran a na concep o e no fabrico da m quina deve tomar as medidas de protec o necess rias em rela o aos riscos que n o possam ser eliminados informar os utilizadores dos riscos residuais devidos n o completa efic cia das medidas de protec o adoptadas indicar se exigida uma forma o espec fica e assinalar se necess rio disponibilizar equipamento de protec o individual 46 Quanto aos Sistemas de comando estes devem ser concebidos e fabricados de forma a evitar a ocorr ncia de situa es perigosas e acima de tudo de modo a que possam resistir s tens es de funcionamento previstas e s influ ncias exteriores uma falha no equipamento ou no suporte l gico programa o do sistema de comando n o conduza a situa es perigosas os erros que afectam a l gica do sistema de comando n o conduzam a situa es perigosas Dever o ser previstos os erros humanos poss veis de ocorrer durante o funcionamento de maneira a que estes n o possam conduzir a situa es perigosas A m quina n o deve ser impedida de
34. o tecnol gica sob um rigoroso controlo de qualidade permite um elevado padr o de qualidade e produtividade Estes factores permitem efectivamente responder s necessidades de um mercado cada vez mais competitivo 1 1 3 Actualidade Hoje a QUINTAS amp QUINTAS OFFSHORE uma das maiores produtoras de cordas do mundo Estabelecida na P voa de Varzim no norte de Portugal onde tem a sua sede e instala es fabris a empresa transformou a sua f brica num centro produtivo especializado de alta tecnologia para os mercados de offshore e marinha Com uma heran a de mais de 80 anos de conhecimento QUINTAS amp QUINTAS OFFSHORE mant m a sua presen a em cerca de 100 pa ses de todo o mundo Esta cont nua lideran a no sector de cordoaria especialmente nos mercados de offshore e marinha assenta em bases bem consistentes tais como 23 Pesquisa e Inova o O desenvolvimento e controlo das mais avan adas tecnologias e processos no sector permitem obter e dar aos clientes vantagens competitivas efectivas em termos de ac es imediatas flexibilidade qualidade e inova o A capacidade t cnica evidente em produtos de elevada performance como Single Point Mooring Sistemas para Plataformas Offshore Tow Emergency para reboques de petroleiros e Deep Water Moorings Qualidade O constante objectivo rumo qualidade reconhecido pela certifica o do sistema de qualidade da empresa de acordo com a I
35. parar quando a ordem de paragem j tiver sido dada assim como n o dever nunca sofrer arranques intempestivos que podem criar situa es inesperadas de perigo A constru o f sica da m quina deve ser robusta de maneira a que nenhum elemento m vel da m quina ou nenhuma pe a mantida em posi o pela m quina possa cair ou ser projectada durante o seu funcionamento Os dispositivos de comando devem estar sempre claramente vis veis e identific veis mediante pictogramas se necess rio e dispostos de modo a permitirem manobras seguras sem hesita es nem perdas de tempo e sem equ vocos devem ser concebidos ou protegidos de modo a que o efeito desejado caso implique perigo s possa ser obtido mediante uma ac o deliberada Todos os comandos devem ser fabricados de forma a resistirem aos esfor os previs veis com especial aten o para os dispositivos de paragem de emerg ncia que possam ser sujeitos a esfor os maiores A m quina deve estar equipada com os dispositivos de sinaliza o necess rios para que possa funcionar com seguran a O operador deve poder a partir do posto de comando ler as indica es desses dispositivos e certificar se da aus ncia de pessoas nas zonas perigosas ou o sistema de comando dever ser concebido e fabricado de modo a que o arranque seja imposs vel enquanto existir algu m na zona perigosa 47 4 3 Aplica o das normas Atendendo s normas em vigor para estas situa
36. possa vir a ser realmente terminado 105 106 Anexos Especifica es t cnicas do variador 650V 107 Specifications Power Supply Single phase units 220 240Vac 10 50 60Hz 5 Three phase units 380 460Vac 10 50 60Hz 5 Ambient 0 40 C derate to 50 C Up to 1000m ASL derate gt 1000m IP20 protected Overload 150 Constant torque ratings 110 Variable torque rating pump and fan Output Frequency 0 240Hz AC650 0 120Hz AC650V Standards The AC650 series meets the following standards when installed in accordance with the relevant product manual CE Marked to EN50178 Safety Low Voltage Directive CE Marked to EN61800 3 EMC Directive UL listed to US standard ULS08C cUL listed to Canadian standard C22 2 14 Inputs Outputs Analog Inputs 2 Speed Control 0 10V 0 10V 4 20mA summing Analog Outputs 1 User configurable output frequency load 0 10V Digital Inputs 3 AC650 5 AC650V User configurable start stop direction pre set speeds 8 Digital Input Outputs 1 AC650 2 AC650V User configurable as inputs or outputs Digital Relay Outputs 1 Relay output 4A 240V AII digital outputs configurable for at not at speed at above min speed running stopped healthy tripped above below pre set load Motor Thermistor Input Power Supply Outputs 24V dc 50mA Digital 1 0 supply 10V dc 10mA Analog reference supply Communications
37. que o comando de runforward do bloco Sequencing Logic do variador e tal como podemos visualizar est escolhido o tipo de acesso read and write o que nos permite alterar e visualizar em tempo real esse par metro a partir da consola Quanto s vari veis criadas temos por exemplo as de passo1 e passo2 que dizem respeito respectivamente ao par metro onde ser colocado o passo em cada um dos variadores uma vez que n o poss vel endere ar uma vari vel a mais do que um par metro foi necess rio criar estas duas e uma terceira chamada passo que ser onde o operador ir introduzir o valor que pretende em seguida o programa ir copiar essa vari vel para as outras duas colocando em cada um dos variadores o valor do passo pretendido As vari veis VM1 e VM2 dizem respeito velocidade de cada motor em RPM para que seja poss vel a sua monitoriza o durante o processo de fabrico As vari veis Preset1 e Preset 2 est o endere adas escolha do input nos blocos Preset de cada variador para a determina o da velocidade imposta a cada motor As vari veis Comprimento Done e Homing dizem respeito ao controlo da dist ncia percorrida durante o entran amento isto a vari vel comprimento ir colocar o valor pretendido no par metro Distance do bloco Home a vari vel Homing ir colocar o par metro Enable a True dando inicio contagem da dist ncia percorrida e a vari vel Done estar ligada ao par metro 95 Done do bloco
38. que se trata de uma m quina usada velha que precisar ainda de um per odo de reconstru o para que fique apta para ser utilizada o mesmo se pode dizer da maquina de entran ar que apesar de se encontrar na f brica desde o inicio n o foi ainda poss vel proceder repara o da mesma a fim de a colocar em condi es de ser montada Quanto ao sistema de controlo propriamente dito este foi j parcialmente ensaiado durante a fase de programa o nas instala es da Mais Automa o testando se a o seu funcionamento com 2 motores similares aos existentes na f brica e usando interruptores simples alimentados a 24V para simular os sinais provenientes dos sensores Nesses ensaios foi poss vel verificar que o sistema encontra se apto para a elabora o das tarefas idealizadas e pretendidas sendo que agora restar apenas procurar implementa lo e testa lo no caso real com as m quinas da f brica onde existir o naturalmente in rcias que causar o altera es possivelmente significativas nas vari veis alterando assim o seu funcionamento Para essa implementa o assim que as m quinas estejam prontas ser preciso ainda um longo percurso de ensaios para que se consiga determinar todas as vari veis reais necess rias para a elabora o de uma gama de produtos t o vasta como a que pretendem efectuar com esta m quina no entanto estarei dispon vel para dar todo o apoio durante essa fase de implementa o para que o projecto
39. se situa na ordem dos 40 de redu o de custo podendo mesmo ser superior a 50 de redu o nalgumas situa es Analisando para este ano fraco em termos de vendas segundo informa es da empresa que com apenas 800 al as efectuadas poderemos poupar no m nimo cerca de 9760 ao final do ano Quando atingirmos o n mero de 1600 al as efectuadas valor atingido no ano de 2008 a poupan a ir j na casa m nima dos 19520 Apesar de ainda n o saber a esta altura o valor total necess rio do investimento posso apenas dizer que para o or amento inicialmente previsto de cerca de 20 000 no pior caso ser o necess rias fabricar cerca de 1639 al as para recuperar esse valor em poupan a efectiva no custo de produ o Segundo dados previsionais da empresa essa meta poder ser atingida facilmente em menos de 2 anos o que originar ent o uma recupera o total do investimento efectuado num per odo inferior a 2 anos Para al m das vantagens econ micas este novo m todo a ser implementado trar tamb m enormes vantagens no tempo de espera para conclus o destes acabamentos em al as reduzindo significativamente os prazos de entrega das encomendas garantindo assim uma maior satisfa o dos clientes satisfa o essa que ser ainda mais evidente derivado clara melhoria na qualidade do produto final que com esta nova solu o ter certamente uma apresenta o esteticamente mais homog nea e com um acabamento me
40. uu u u te uu PR CREE HE HIE HERE apt Be ERE 73 6 4 5 Alimenta o do transformador U 76 6 5 Resumo do circuito de pot ncia dimensionado u 77 12 enge M 79 7 Programa o do Sistema de Controlo l l u u J 79 7 1 aba 79 tio Estfutura da Interface gr fica oops 79 7 3 Programagc aos data in pice pl ne te e t e pate ib ue dee 81 733 1 Definicao das variavelsi de ota etie cade e m e REED eR 82 7 3 2 Programa o dos variadores nene nnne nennen nennen 86 13 3 Programa o da consola ern e ER 92 7 3 3 1 Software m su l suu ni bee I ede ha nee Sk 92 7 3 3 2 COMUNICA ES soe tinte noe leto te etes us tort d oet ee ten 93 73 35 41 fari vels i etium ete Su 94 7 3 3 5 Interface Gr fica 96 7 3 3 6 Progratriacao ic e e n eer iste ele 102 7 3 3 7 Controlo de ACessos iiia e aet ae ette edere a Ra deae die uo 104 Con cel So6sSu u 105 ANEXOS MD IH P 107 Especifica es t cnicas do variador 650V L 107 Especifica es t cnicas do variador 69
41. 043 eene nne 108 Especifica es t cnicas da consola HMI u nnne 110 Programacao do Varlador 690 l U u eae e E RE ECRIRE pita ida 111 Programa o do Variador 650V eene ei teer eee eo Ee Run asa a 113 BIbBliograligy iS spa a E 115 Lista de figuras Figura 1 1 Foto Hist rica do Inicio Empresa Quintas amp Quintas 22 Figura 2 1 M quina de entran ar que ser adaptada para o projecto 25 Figura 2 2 M quina de arrastar que ser adaptada para o projecto 26 Tabela 3 1 Quantidades e custos para a malha do tipo Winchline 36 Tabela 3 2 Quantidades e custos para a malha do tipo Strongline 36 Figura 3 1 Sequ ncia de movimento das bobines eee 38 Tabela 3 3 Quantidades e custos para a solu o a 40 Tabela 3 4 Resumo de custos anual Comparativo 41 Figura 4 1 Vista geral da disposi o prevista para os equipamentos 49 Figura 5 1 Esquema ilustrativo de um carreto da m quina 53 Figura 5 2 Rotary Limit Switch T
42. 2 Figura 7 20 Exemplo de invoca o de um programa 103 Figura 7 21 Vista do menu de programa o 103 Figura 7 22 Vista do menu de controlo de acessos Security Manager 104 Lista de tabelas Tabela 3 1 Quantidades e custos para a malha do tipo Winchline 36 Tabela 3 2 Quantidades e custos para a malha do tipo Strongline 36 Tabela 3 3 Quantidades e custos para a solu o a implementar 40 Tabela 3 4 Resumo de custos anual Comparativo aa 41 Tabela 5 1 Liga es do sistema de 59 Abreviaturas e S mbolos Lista de abreviaturas FEUP HMI MT BT CA RTIEBT Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Human Machine Interface M dia Tens o Baixa Tens o Corrente Alternada Regras T cnicas de Instala es El ctricas de Baixa Tens o Lista de s mbolos Vveio1 Vveio2 VM VM2 Vb Vla 51 S2 Tempo em segundos Custo em Passo de entrancamento em mm Corrente de servico em Amperes Corrente nominal em Amperes Corrente m xima admiss vel em Amperes Corrente de funcionamento da protecc o em Amperes Ten
43. 50 mm e ate pelo menos 200mm teremos ent o que fazer variar as velocidades dos motores de forma a chegar a esses valores ou seja para chegarmos perto dos 50 mm de passo teremos que manter a velocidade de VM1 no seu valor nominal e diminuir a velocidade de VM2 at pouco menos 50 da sua velocidade nominal cerca de 600 RPM _ 600x22 9x28 _ P 45 1435 51 7 10 Se quisermos chegar a passos superiores a 127mm teremos que fixar a velocidade VM2 no seu valor nominal e ent o baixar a velocidade VM1 que poder ir tamb m at valores de cerca de 50 da sua velocidade nominal ou seja se colocarmos VM1 em por exemplo 700RPM teremos um passo de _1410 22 9x28 45 700 P 248mm 7 11 Assim sendo surge ent o aqui um problema para a programa o da m quina pois inicialmente previa se que o operador introduzisse a velocidade para o motor da entran adora e o passo pretendido e a partir da o programa fosse capaz de calcular a velocidade para o motor da arrastadora contudo podemos verificar pelos c lculos que estamos perante um problema de limites de velocidade nos motores ou seja consoante o valor de passo os motores ter o de assumir valores de velocidade que muitas vezes estar limitado superior ou inferiormente pela sua capacidade o que torna dif cil a escolha da velocidade pretendida pelo operador para o motor da entran adora uma vez que se n o for a escolha correcta poder exigir ao outro motor uma velo
44. 6 Poliuretano 1 Kg 3 8 3 8 Custo Total alga 29 4 Tabela 3 1 Quantidades e custos para a malha do tipo Winchline Designa o Quantidade Unidade Pre o unidade Pre o al a M o de obra 2 5 H 9 5 23 75 Malha EuroWeb 1 5 kg 4 4 6 6 Poliuretano 1 5 kg 3 8 5 7 Custo Total al a 36 05 Tabela 3 2 Quantidades e custos para a malha do tipo Strongline Tal como podemos observar a partir das tabelas n 3 1 e n 3 2 temos um custo total por al a de 29 4 para a cobertura do tipo Winchline e um custo total por al a de 36 05 para a cobertura do tipo Strongline A par dessa informa o prev em se para o ano de 2009 a realiza o de 800 al as o que a empresa considera como sendo um ano fraco uma vez que no anterior se produziu aproximadamente o dobro cerca de 1634 al as No entanto tomando o valor previsto de 800 algas como refer ncia teremos ent o um encargo anual de 23520 em al as do tipo Winchline e um encargo de 28840 em al as do tipo Strongline 36 Quanto aos tempos anuais necess rios para a manufactura destes produtos necessitar o assim de uma gama de tempo que pode variar entre as 1600 e as 2000 horas anuais para a elabora o das 800 pe as 3 3 Previs o de custos futuros Prevendo agora os custos para a solu o a implementar assumamos ent o que a malha de cobertura ser agora rea
45. 60 RPMI NAMEPLATE RPM DRIVE FREQUENCY L Hz TRUE RANDOM PATTERN 28 DEFLUX DELAY Current Limit 0 55 E E 5 SI DEFLUX TIME Hz FREQUENCY 100 561 IM LEVEL 28 DC PULSE 18 Stabilisation TRUE ENABLE Programa o do variador 650V Slew Rate Limit TRUE ENABLE 500 Hz S ACCEL LIMIT 500 Hz S DECEL LIMIT Torque Limit ACTUAL POS LIMP SO ACTUAL NEG LIM 150 POS TORQUE LIM 200 NEG TORQUE LIM 200 MAIN TORQUE LIM FALSE SYMMETRIC LIM 150 FAST STOP T LIM Slip Comp 150 Re ENABLE MOTORING LIMIT 150 RPM REGEN LIMIT Dynamic Braking BRAKING FALSE TRUE ENABLE 100 Ohm BRAKE RESISTANCE 0 1 kW BRAKE POWER 14SEC OVER RATING DC LINK VOLTS 578 V MOTOR CURRENT 2 q MOTOR CURRENT A TORQUE FEEDBACK FALSE FIELD FEEDBACK 0 NORMAL DUTY Voltage Control NONE VOLTAGE MODE 100 BASE VOLTS Stall Trip 600 S STALL TIME 10 STALL LIMIT STALL LIMIT TYPE Autotune ACTIVE EALSE FALSE ENABLE STATIONARY MODE 0x0000 TEST DISABLE 9 SEARCH VOLTS 40 _ SEARCH BOOST 10 5 SEARCH TIME 5 HZ MIN SEARCH SPEED 38 REFLUX TIME 1 ENERGY USED FALSE RESET Inverse Time IT LIMITING er INVERSE TIME OP 105 56 AIMING POINT 30 8 DELAY 10 8 DOWN TIME 1208 UP TIME 114 Bibliografia No es de dimensionamento de canaliza es el ctricas 1996 Manuel Ant nio Matos DGGE 1 Edi o Anotada RTIEBT Regras T c
46. 87 Digital Input 3 14 FALSE VALUE TRUE INVERT Digital Input 4 15 FALSE VALUE TRUE INVERT Digital Input 5 16 FALSE VALUE TRUE INVERT Digital Input 6 17 FALSE VALUE TRUE INVERT e Logic Func 1 ouTpuTHRUE FALSE INPUT A FALSE INPUT B FALSE INPUT C AND AB C TYPE Logic Func 2 output RUE FALSE INPUT FALSE INPUT B FALSE INPUT C AND AB C TYPE Figura 7 4 Exemplo de uma parte do esquema de liga es entre blocos Neste exemplo poss vel vermos 4 sinais digitais de entrada provenientes dos 4 circuitos de sensores de anomalia existentes esses sinais s o ent o agregados a uma fun o l gica do tipo AND cuja sa da estar ligada a um comando de paragem de emerg ncia que ao ser colocado em True ir automaticamente parar a m quina Na figura aparece a sa da das fun es l gicas a True contudo apenas porque n o est a ser corrido o programa caso contr rio uma vez que as entradas est o todas a False naturalmente que as sa das tamb m estar o a False ou seja se algum dos circuitos dos sensores for interrompido detectando uma anomalia a entrada digital respectiva passar a True pois est invertida relativamente ao sensor o que far com que a sa da das fun es l gicas passe tamb m a True parando de imediato as m quinas Relativamente rela o de velocidades entre os variadores no que diz respeito v
47. ARI ORE RERBA RERBA REI PE 23 T1 9 Actualidade ient ce eie a s c eda e 23 1 2 Apresenta o do Projecto ctc tete Len e agus ente 24 1 2 1 Introdu o ao processo de fabrico a 24 1 2 2 Descri o dOJprojecto e o ed unt t ee RO RERO 25 13 Objectivos S4 e een din aue ed ds d doti lee te 27 1 4 Organiza o do documento sssini unu sl p ulla nnne nnne al a u la 28 Capitulo 26 m m Ere a u SS uu ooo aS 29 2 An lise d Requisitos u III sate caceteceecctedestestenctencsetieessoivereaedeusce 29 2 1 In U6d 801 ou EE 29 2 2 ReQUISItos EXIGI OS ioi egies idee a n EA tee triple teta 30 2 3 Descri o do funcionamento operacional da m quina u 32 11 eun 35 3 Previs o de Rentabilidade do Investimento eren 35 3 1 Introdu o l uuu uuu 35 3 2 GUSIOS Aclllals eoe Up den d uui 35 3 9 Pre visao de custos f t ros eed de gite diro ERR SERRE Ce Ep E steed Dre ieee 37 3 4 Rentabilidade prevista nee ee HU i dee Sete 40 Cap tulo emos 43 4 Normas de Seguranca icc eee se guiam dos ae eer u u u 43 4 1 Introdu o LES 43 4 2 Normas aplic veis ao projecto u u ede creber e RR aaa
48. Continuando ent o com o processo de fabrico ao carregar em Executar Produto Manual o operador ser enviado para um menu de ajuda coloca o da al a em posi o para iniciar o entran amento 98 Colocacao da alca Colocar a alca em posicao Entrancadora Arrastadora Lj Figura 7 15 Menu de coloca o da al a em posi o Este menu tem o mesmo funcionamento que o menu de Manuten o pelo que poss vel o operador ajustar facilmente a posi o das m quinas para facilitar a coloca o da al a em posi o de inicio de entran amento Assim que terminada a coloca o da al a ao carregar em Continuar o operador ir para o menu seguinte de defini o das vari veis Definir Variaveis Passo S5O0mm 200mm Comprimento 1 5m 3 5m comprimento 0 0 Figura 7 16 Menu de Definir Vari veis 99 Neste menu o operador ir definir as var veis que pretende para o produto a laborar Para isso bastar pressionar com o dedo em cima do n mero do passo e do comprimento e aparecer no ecr um teclado num rico para que possa inserir o valor que pretende Assim que tiver escolhido os valores pretendidos poder carregar em continuar que ser encaminhado para o menu de Produto em Execu o no entanto de salientar que o programa est preparado para interpretar o valor do passo escolhido sendo que poder ter diferentes procedimentos dependendo se o passo menor ou mai
49. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Projecto e Concep o de Adapta o de Equipamento Industrial Rui Ferreira Disserta o realizada no mbito do Mestrado Integrado em Engenharia Electrot cnica e de Computadores Major Energia Orientador Prof Dr M rio de Sousa Julho de 2009 O Rui Ferreira 2009 UN PORTO FACULDADE DE ENGENHARI FEU UNIVERSIDADE DO PORTO MIEEC MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA ELECTROT CNICA E DE COMPUTADORES 2008 2009 A Disserta o intitulada PROJECTO E CONCEP O DE ADAPTA O DE EQUIPAMENTO INDUSTRIAL foi aprovada em provas realizadas em 16 Julho 2009 m Nn h Presidente Professor Doutor Paulo Jos Lopes Machado Portugal Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Electrot cnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Professor Doutor Jaime Francisco Cruz Fonseca Professor Associado do Departamento de Electr nica Industrial da Universidade do Minho ato E ud Professor Min Jorge Rodrigues Sousa Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Electrot cnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto O autor declara que a presente disserta o ou relat rio de projecto da sua exclusiva autoria e foi escrita sem qualquer apoio externo n o explicitamente autorizado Os resultados ideias par grafos ou outros extractos tomados de ou inspirados em trabalhos de
50. Home de forma a ler o seu valor avisando assim o operador quando o processo terminar As vari veis Stop1 RunReverse1 RunForward1 Stop2 RunReverse2 e RunForward2 ser o respons veis pelas ac es de in cio de movimento de cada motor quer seja para a frente ou para tr s assim como de paragem caso o operador d indica o para tal Quanto s vari veis de anomalia estas servir o para monitorizar os 4 circuitos de sensores de anomalia presentes dando indica o ao operador sempre que uma anomalia ocorrer 7 3 3 5 Interface Grafica Quanto ao menu de desenho da parte gr fica trata te de um menu de f cil edi o onde podemos criar as p ginas referentes aos menus que o operador ir utilizar introduzindo em cada um deles toda a informa o e op es necess rias para que seja acess vel para o operador a navega o entre os menus assim como a monitoriza o e comando dos motores Tal como definido na estrutura o da interface gr fica existir o 7 menus principais que o operador ir dispor para controlar a m quina Para melhor explicar o funcionamento dos menus talvez seja melhor explicar um de cada vez a come ar pelo menu principal Log On F1 Log Of f F2 Executar Produto F3 QUINTAS amp QUINTAS R OFFS SISTEMAS DE AN E s Manutencao F4 Figura 7 13 Menu Principal Neste menu podemos ver as op es de autentica o do operador assim como em baixo um campo de visualiza o das
51. LSE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE FALSE FALSE TRUE FALSE Sequencing Logic TRIPPED FALSE RUNNING FALSE JOGGING FALSE STOPPING FALSE OUTPUT CONTACTOR FALSE SWITCH ON ENABLE FALSE SWITCHED ON FALSE READY FALSE SYSTEM RESET FALSE SEQUENCER STATE START DISABLED REMOTE REV OUT FALSE HEALTHY TRUE FAN RUNNING 620 FALSE 1686 291 292 293 280 1235 276 277 278 294 282 290 283 START DELAY RUN FORWARD RUN REVERSE NOT STOP JOG CONTACTOR CLOSED DRIVE ENABLE NOT FAST STOP NOT COAST STOP REMOTE REVERSE REM TRIP RESET TRIP RST BY RUN POWER UP START Figura 7 3 Exemplo de um bloco de comando dos variadores controlo Tal como se pode ver pela imagem anterior cada par metro dentro de cada bloco possui um n mero espec fico que corresponde ao seu endere o A partir desse endere o poss vel aceder aos valores de cada par metro quer para leitura quer para escrita permitindo assim comandar e monitorizar todo o sistema atrav s da consola t ctil Para este bloco por exemplo os par metros Run Forward Run Reverse e Not Stop ser o comandados pela consola Outra das maneiras de comandar o sistema pela utiliza o das entradas e sa das digitais ou anal gicas quer provenientes de sensores ou de qualquer um dos variadores entre si Na figura seguinte podemos ver um exemplo de parte de um dos esquemas de liga es neste caso do variador 690
52. NT 11229 MAG CURRENT SIN NAMEPLATE RPM MOTOR CONNECTION POLE MOTOR POLES D POWER FACTOR OVERLOAD 43 37 mH LEAKAGE INDUC 276 04 MS ROTOR TIME CONST Pattern Gen True DRIVE FREQUENCY O Hz RANDOM PATTERN 3 KZ FREQUENCY SELECT 28 DEFLUX DELAY Power Loss Ctrl PWR LOSS ACTIVE FALSE FALSE ENABLE TRIP THRESHOLD 20 CONTROL BAND ACCEL TIME DECEL TIME O INITIAL STEP 305 TIME LIMIT FALSE CLOSE PRECHARGE ENABLE DRIVE EALSE INACTIVE STATUS TRUE pRECHARGE CLOSED 720 V pc VOLTS DEMAND FALSE BRAKE MODE 150 PM MOTORING LIMIT 150 REGEN LIMIT Speed Loop TOTAL SPD DEMAND RPM Pm TOTAL SPD DEMAND SPEED ERROR TORQUE DEMAND 0 DIRECT INPUT PHASE INPUT 2 AUX TORQUE DMD ADAPTIVE THRESH O ADAPTIVE P GAIN NONE piRECT IP SELECT 1 DIRECT RATIO 110 DIRECT IP POS LIM 110 DIRECT IP NEG LIM 110 SPEED POS LIM 110 SPEED NEG LIM FALSE TORQ DMD ISOLATE Stabilisation ames J Torque Limit ACTUAL POS ACTUAL NEG 0 Voltage Control VOLTAGE MODE 100 BASE VOLTS 112 Value Func 2 Analog Input 1 Value Func 3 Digital Input 1 terminal 7 FALSE VALUE TRUE INVERT Digital Input 2 terminal 8 FALSE VALUE TRUE INVERT Digital Input 3 terminal 9 FALSE VALUE TRUE INVERT Digital Input 4 terminal 10 FALSE VALUE Digital Input 5 terminal 11 Logic Func 1
53. SO 9001 e pelo certificado de aprova o para a produ o e ensaios independentes pelas principais empresas de classifica o Instala es de Ensaio e Desenvolvimento A empresa possui equipamento de ensaio certificado para a realiza o de ensaios de rotura e alongamento s fibras em ambiente molhado e seco e ensaios de fadiga e rotura de cordas de 10 kg a 1200 tons Servi o O servi o completo transmitido ao cliente um compromisso de toda a direc o desde solu es direccionadas a cada cliente assist ncia t cnica de rotina atrav s de uma rede de agentes por todo o mundo 1 2 Apresenta o do Projecto 1 2 1 Introdu o ao processo de fabrico O projecto proposto pela Quintas amp Quintas tem como principal objectivo a reformula o de um processo fabrico mais concretamente do processo de finaliza o dos produtos comercializados pela empresa Como foi anteriormente dito a Quintas amp Quintas tem a sua linha de produ o focalizada no encordoamento de cabos destinados a utiliza es variadas mas mais frequentemente para a utiliza o em amarra es de embarca es mar timas Ora esses mesmos cabos no final de serem produzidos necessitam de ser finalizados na ponta em forma de al a que por sua vez feita dobrando a ponta do cabo e amarrando a novamente ao pr prio cabo formando ent o a pretendida al a final No entanto para realizar essa amarra o at ao momento a nica solu o poss
54. TERMINALS COMM gt F M REMOTE REF MODESL 0s COMMS TIMEOUT Figura 7 9 Blocos de configura o das comunica es Existem naturalmente muitos outros blocos importantes na programa o dos variadores no entanto esses poder o ser visualizados nos anexos nas folhas t cnicas contendo os diagramas de programa o dos variadores 7 3 3 Programa o da consola Tendo ent o j uma interface gr fica idealizada e os variadores programados e prontos a receber ordens poderemos ent o passar para a programa o da consola que ter um papel fundamental na opera o da m quina 7 3 3 1 Software A consola escolhida vem fornecida com um software gratuito tamb m de entendimento relativamente acess vel contudo disp em de um manual bastante extenso e por vezes um pouco amb guo sobre diversos temas sendo que para a programa o da consola tive muitas vezes a necessidade de comunicar com a assist ncia t cnica da marca com o Mr Simon Clark da Parker SSD drives em Londres que me deu uma ajuda importante para a resolu o de alguns problemas que foram surgindo 92 O software em quest o apresenta se tal como mostra a seguinte figura sendo dividido por sete temas fundamentais as comunica es as data tags para defini o de vari veis a user interface para realiza o da parte gr fica a parte de programa o a parte de registo de valores ou gr ficos de evolu o a parte de interliga
55. UE 100 I SCALE 0 OFFSET TRUE aps 0 10 Type Setpoint Scale 111 Current Limit 150 CURRENT LIMIT TRUE REGEN LIM ENABLE OKVAR REACTIVE POWER ENERGY USED 2 KW hr FALSE RESET Feedbacks DC LINK vOLTS 2 V TERMINAL VOLTS V D rpm 110 V ENCODER SUPPLY 2048 ENCODER LINES ENCODER INVERT QUADRATURE ENCODER MODE QUADRATIC TORQUE Programa o do variador 690 Fluxing LINEAR LAWI vie SHAPE 0 FIXED BOOST 0 AUTO BOOST ACCELRTN BOOST FALSE ENERGY SAVING 10 USER FREQ 1 10 USER VOLTAGE 1 20 4 USER FREQ 2 20 USER VOLTAGE 2 130 USER FREQ 3 ap S USER VOLTAGE 3 110 d USER FREQ 4 10 d USER VOLTAGE 4 og USER FREQ 5 op a USER VOLTAGE 5 60 USER FREQ 6 50 USER VOLTAGE 6 USER FREQ 7 1 70 USER VOLTAGE 7 o USER FREQ 8 80 USER VOLTAGE 8 90 USER FREQ 9 90 USER VOLTAGE 9 100 USER FREQ 10 100 USER VOLTAGE 10 Fly Catching BIDIRECTIONAL SEARCH MODE 3 SEARCH VOLTS SEARCH BOOST SEARCH TIME 52 MIN SEARCH SPEED S REFLUX TIME Inj Braking T ACTIVE FALSE 0 5 S DEFLUX TIME 9 Hz FREQUENCY 100 LLIM LEVEL 28 DC PULSE FINAL DC PULSE 25 DC LEVEL 600 TIMEOUT 100 BASE VOLTS VOLTS HZ CONTROL MODE 1 3625 Ohm STATOR RES 173 48 MH MUTUAL INDUC Motor Data 55kW POWER BASE FREQUENCY 419 4 MOTOR VOLTAGE 113 MOTOR CURRE
56. a o sobre o tamanho da malha de cobertura em metros assim como o passo de h lice que determina a rela o das velocidades entre os dois motores consoante o di metro do cabo onde ser aplicado o produto Contudo uma vez que os produtos e as caracter sticas dos mesmos tendem a repetir se a melhor solu o ser ter no pr prio monitor atalhos de selec o para o produto que ser elaborado assim ao escolher esse produto no monitor o sistema automaticamente carregar a informa o pr configurada para a elabora o do mesmo estando ent o preparado para iniciar processo de fabrico para o produto seleccionado 32 Em seguida ap s colocada a al a no s tio correcto amarrados os fios no ponto inicial da cobertura e seleccionado no monitor o tipo de produto a realizar resta apenas carregar no bot o de confirma o existente no monitor e dar inicio ao processo de produ o Quando chegar ao fim do processo as m quinas dever o parar automaticamente e no monitor aparecer a informa o de produto acabado Nas al as seguintes ser necess rio repetir o primeiro passo e novamente colocar e ajustar a posi o inicial da nova al a e ent o voltar a seleccionar e confirmar no monitor o novo tipo de produto a elaborar sendo que depois o processo o mesmo que nos casos anteriores Relativamente s situa es de anomalia a quando da ocorr ncia de alguma das avarias ou protec es contempladas que origin
57. a expressa em percentagem UO tens o entre fase e neutro expressa em volts b 1 coeficiente usado para circuitos trif sicos p1 0 0225 O mm2 m resistividade do cobre temperatura de servi o normal L 10 m comprimento da canaliza o S 2 5mm2 sec o dos condutores Cos 0 8 Seng 0 6 factor de pot ncia aconselhado nas RTIEBT 0 08mQ m react ncia linear dos condutores valor aconselhado nas RTIEBT Ib 4 9A corrente de servi o Ent o a queda de tens o no circuito de alimenta o do motor 2 ser de E modo 6 33 25x08 0 08x0 6 RC pomada 6 34 400 75 Falta agora escolher o contactor para o comando de emerg ncia e o rel t rmico para a protec o deste motor contra sobrecargas Quanto ao contactor tal como KM1 KM2 ter tamb m de ser tripolar normalizado para a tens o de 400V AC do tipo AC3 mas com a capacidade de operar para um valor acima dos 4 9A estipulados para o motor 2 Recorrendo novamente ao cat logo de equipamentos da Schneider Electric na sec o de Contactores Tripolares Comando em CA podemos ver que para motores de 2 2 kW est indicado o uso de contactores de 6A sendo que pelos mesmos motivos enunciados na escolha de KM1 talvez seja mais indicado optarmos aqui tamb m pela gama a seguir de 9A cuja diferen a de pre o praticamente inexistente Quanto ao rel t rmico RT2 de protec o do motor e variador contra sobrecargas mais uma v
58. a a esta servir para realizar o entran amento de uma al a nomeadamente foi necess rio alargar o buraco central da m quina de maneira a ser poss vel passar por l a al a final do cabo Figura 2 1 M quina de entran ar que ser adaptada para o projecto 25 Para al m dessa m quina j existente a empresa adquiriu tamb m uma m quina de arrastar que servir para puxar o cabo medida que o entran amento realizado possibilitando assim a constru o da rede emalhada ao longo do cabo que ser respons vel pela sua amarra o e conseguinte finaliza o TO ER me qara r9 HE Me oe l AE Lz a Figura 2 2 M quina de arrastar que ser adaptada o projecto Contudo as m quinas n o operam sozinhas logo ser necess rio desenvolver tamb m um projecto de automa o para o sistema de controlo das mesmas o que ter de permitir que estas realizem a opera o a que se destinam respeitando todos os requisitos pretendidos e abrangendo todas as situa es contempladas Amavelmente o Eng Ant nio Ferreira director de produ o da f brica e respons vel m ximo por esta reformula o no processo de fabrico decidiu entregar esta parte da elabora o do sistema de comando FEUP permitindo me assim integrar neste projecto de concep o e execu o que apesar de n o ser da minha rea espec fica constitui um desafio muito interessante onde sei que poderei aprender e desenvolver conheci
59. a instru o ao sistema para a paragem das m quinas Quanto disposi o do posto de trabalho a consola de comando dever ser colocada numa zona de boa visibilidade para todo o conjunto do sistema de forma a garantir que o operador se encontra com total controlo visual de tudo o que o rodeia permitindo lhe uma r pida actua o sobre o sistema de comando ou eventual paragem de emerg ncia caso alguma falha ou perigo se verifique Na imagem seguinte podemos ver com mais clareza a disposi o pretendida para os equipamentos no local 48 Figura 4 1 Vista geral da disposi o prevista para os equipamentos Para a protec o de pessoas contra contactos el ctricos dever o existir protec es no circuito de alimenta o a montante do sistema de forma a garantir a total protec o quer contra poss veis curto circuitos quer contra pequenas fugas de corrente para as partes met licas suscept veis de serem tocadas pelo operador 49 50 Capitulo 5 5 Arquitectura do Sistema de Controlo 5 1 Introdu o Para o funcionamento da m quina ser poss vel necess rio que exista uma arquitectura do sistema de controlo capaz receber e processar ordens quer dadas pelo operador quer provenientes de sinais externos comandando assim as m quinas na realiza o das opera es a que se destinam de uma forma autom tica e controlada salvaguardando sempre todas as poss veis situa es de anomalia tendo para isso que s
60. a ou instala o utilizado no 43 trabalho Utiliza o de um equipamento de trabalho qualquer actividade em que o trabalhador contacte com um equipamento de trabalho nomeadamente a coloca o em servi o ou fora dele o uso o transporte a repara o a transforma o a manuten o e a conserva o incluindo a limpeza Zona perigosa qualquer zona dentro ou em torno de um equipamento de trabalho onde a presen a de um trabalhador exposto o submeta a riscos para a sua seguran a ou sa de Trabalhador exposto qualquer trabalhador que se encontre totalmente ou em parte numa zona perigosa Operador qualquer trabalhador incumbido da utiliza o de um equipamento de trabalho e M quina um conjunto de pe as ou de rg os ligados entre si em que pelo menos um deles m vel e se for caso disso de accionadores de circuitos de comando e de pot ncia etc reunidos de forma solid ria com vista a uma aplica o definida nomeadamente para a transforma o o tratamento e o acondicionamento de um material Assim sendo do Decreto Lei n 50 2005 de 25 de Fevereiro referente aos deveres exigidos entidade patronal assim como ao operador aquando da utiliza o de m quinas ou equipamentos de trabalho s o de salientar os seguintes artigos aplic veis a este projecto em particular Do artigo 3 podemos salientar as obriga es gerais que possui o empregador para assegurar a seguran a e a sa de dos trabalha
61. ando os assim a desempenhar o funcionamento pretendido e informando o operador a todo o instante de todos os acontecimentos importantes para o funcionamento da m quina 7 2 Estrutura da Interface gr fica Tal como definido na an lise de requisitos inicial pretende se que todo o comando e monitoriza o sobre o sistema seja feito atrav s de uma consola principal montada na bancada de comando onde ir estar o operador da m quina Para que seja poss vel o operador seleccionar e introduzir as op es pretendidas ser naturalmente necess rio que a consola disponha de uma interface gr fica de f cil entendimento com todos os menus necess rios para o comando e monitoriza o do funcionamento da m quina Assim sendo teremos que dispor de um menu principal de entrada de onde o operar partir sempre que iniciar o sistema ou seja sempre que ligar a m quina no monitor ir aparecer esse menu principal a partir do qual o operador poder ent o efectuar as suas op es 79 Por raz es de seguran a esse menu conter um sistema de autentica o no qual o operador ter que efectuar o seu log in no sistema sem o qual o acesso aos restantes menus estar interdito desta forma garante se que apenas operadores autorizados poder o manobrar este equipamento Ap s realizada a autentica o no sistema o operador poder ent o aceder aos menus operacionais da m quina ora para executar um produto ora para realizar uma ac o
62. arado ou n o sendo poss vel devem poder ser tomadas medidas de protec o adequadas execu o dessas opera es ou estas devem poder ser efectuadas fora das reas perigosas e para efectuar todas as 45 opera es de produ o regula o e manuten o dos equipamentos de trabalho os trabalhadores devem ter acesso a todos os locais necess rios e permanecer neles em seguran a Quanto aos riscos el ctricos o artigo 20 diz nos apenas que os equipamentos dever o proteger os trabalhadores expostos contra os riscos de contacto directo e indirecto com a electricidade Dos Decreto Lei n 320 2001 de 12 de Dezembro e Decreto Lei n 103 2008 de 24 de Junho ambos semelhantes no que diz respeito s normas afectas s condi es deste projecto e relativas s obriga es dos fabricantes dos equipamentos podemos salientar alguns artigos importantes De entre os artigos encontrados de salientar a obrigatoriedade da presen a da marca o CE devidamente certificada que deve ser colocada nas m quinas de forma percept vel e vis vel No que diz respeito aos requisitos de sa de e de seguran a os fabricantes devem procurar conceber as suas m quinas de maneira a cumprirem a fun o a que se destinam e a poderem ser postas em funcionamento reguladas e objecto de manuten o sem expor as pessoas a riscos quando tais opera es sejam efectuadas nas condi es previstas mas tendo tamb m em conta a sua m utiliza
63. aria o do passo foi resolvido da seguinte maneira 88 Analog Input 1 2 Preset 1 VALUE OUTPUT 1 _ BREAK OUTPUT 2 E SCALE INPUT O SELECT INPUT ot OFFSET INPUT O IVI TYPE INPUT 1 FALSE BREAK ENABLE 30 INPUT 2 a BREAK VALUE Ol INPUT 3 O INPUT 4 INPUT 5 INPUT 6 2 IN Value Func 3 INPUT 7 A B C Value Func 4 oureur 2 output D INPUT A D INPUT A 45 INPUT 8 88453 INPUT C A BYC O INPUT B un J INPUT C A By C TYPE Raise Lower Digital Input 1 12 EALSE oureur 2 VALUER FALSE RAISE INPUT FALSE nvEDT FALSE INVER ESEI LOWER INPUT ora RAMP TIME VALUE Digital Input 2 13 2 10 MIN VALUE VALUE FALSE 0 RESET VALUE FALSE INVERT FALSE RESET Figura 7 5 Esquema de selec o de velocidade para o motor 2 variador 690 Tal como podemos ver o bloco Preset 1 ter o papel de selector para 3 tipos de funcionamento da m quina ou seja para valores de passo abaixo de 127mm tal como vimos anteriormente a velocidade do motor dois ser dada pela equa o n 7 12 pelo que no bloco Preset1 ser escolhido o input 1 indo ent o buscar o valor dado pela fun o pretendida e realizada com os blocos value func 3 e 4 De notar que o Analog Input 1 receber o sinal vindo do Analog Output 1 do outro motor que por sua vez ser multiplicado pelo passo passo este que ser introduzido pelo programa da consola no pa
64. c veis a esta situa o 1 3 Objectivos Este trabalho teve como principais objectivos A realiza o de todo o projecto utilizando metodologia apropriada e O estudo das necessidades impostas pela empresa proponente organizando as sobre a forma de requisitos e A procura de solu es tecnol gicas necess rias para o projecto e O desenvolvimento de um sistema de controlo que seja capaz de satisfazer os requisitos exigidos e A implementa o e afina o do sistema garantindo que as expectativas criadas pela empresa sejam alcan adas e assim satisfeitas as suas necessidades e E por fim n o menos importante o desenvolvimento pessoal tanto a n vel relacional como organizacional mas tamb m na perspectiva de aumento de capacidade de iniciativa pr pria e de lideran a perante uma projecto real com um certo n vel de responsabilidade 27 1 4 Organiza o do documento Este documento encontra se organizado da seguinte forma e No Capitulo 1 poder encontrar se a apresenta o do projecto e respectivos objectivos estabelecidos para o mesmo assim como tamb m a apresenta o da empresa proponente e No Capitulo 2 ser descrita a an lise de requisitos para o projecto e No Capitulo 3 ser feita uma an lise sobre a perspectiva de rentabilidade do sistema a implementar relativamente aos m todos actualmente existentes e No Capitulo 4 poder o encontrar se as normas de seguran a existentes relativa
65. cidade que ele n o capaz de garantir Para resolu o desse problema ser ent o melhor definir uma rela o optimizada entre as velocidades dos motores e o passo pretendido 84 Na figura seguinte podemos ver como ter o de variar essas velocidades em fun o do passo escolhido VMICRPM 1435 700 0 VM2CRPMD 1410 600 127 248 em Figura 7 2 Varia o das velocidades dos motores em fun o do passo de entran amento Tal como podemos verificar teremos dois lados distintos de funcionamento ou seja passos inferiores a 127mm e passos superiores a 127mm sendo que para passos inferiores o motor M1 ter de rodar sua velocidade nominal e o motor M2 velocidade imposta pela equa o _ PxVM1xs2 9x sl x 22 VM 2 RPM 7 12 Sendo VM1 1435 RPM P lt 127mm s2 45 51 28 85 E para passos superiores a 127mm ent o o motor M2 ter de rodar sua velocidade nominal e o motor M1 ter de ter uma velocidade imposta pela equa o vm VM2x51x22x9 RPM 7 13 Pxs2 Sendo VM2 1410 RPM P gt 127mm s2 45 51 28 A utiliza o dos redutores existentes em stock na f brica causar inconveniente de que passos acima de 127mm a velocidade do motor 1 de accionamento da entran adora ter que diminuir o que provocar uma diminui o tamb m no rendimento produtivo da m quina No entanto dentro da gama de produtos pretendida a fatia mais significativa encontra se
66. ct consists in making an adaptation of a braiding machine now out of function developing a system for the control and monitoring capable of giving it the ability to create in a semi automatic way that final cover for a wide range of products replacing as well the current manual method in place This machine will be responsible for a significant improvement in the cost price and the time of execution of the products allowing also better quality even technical and visual Agradecimentos Antes de iniciar a apresenta o deste trabalho gostaria de em primeiro lugar demonstrar o meu profundo agradecimento a algumas pessoas que foram para mim de extrema import ncia tanto na minha vida acad mica como pessoal Em primeiro lugar gostaria de agradecer aos meus pais por constantemente me terem apoiado e orientado ao longo da vida dando me grande parte dos alicerces necess rios para poder ser o que sou hoje Em segundo lugar gostaria de agradecer aos meus irm os familiares e amigos que directa ou indirectamente sempre estiveram presentes nos momentos marcantes do meu percurso de vida dando me de igual forma todo o apoio para que conseguisse atingir todos os meus objectivos Em terceiro lugar n o poderia esquecer a minha namorada que me acompanha j h mais de seis anos apoiando me totalmente e de forma incondicional em todas as minhas escolhas e op es e estando sempre ao meu lado tanto nos momentos bons como nos menos bons Quanto
67. cuitos de alimenta o dos sensores e outros equipamentos do sistema tais como a consola central de comando Quanto s quedas de tens o admiss veis na instala o a partir do regulamento RTIEBT retiro que para esta situa o de uma instala o alimentada a partir de um posto de transforma o MT BT a queda de tens o se situa na toler ncia dos 8 no entanto o regulamento diz tamb m que sempre que poss vel essa toler ncia dever ser mantida inferior a 5 da tens o nominal Nas figuras seguintes est o representados os esquemas gerais unifilares da instala o dos circuitos de pot ncia e de comando Quadro Parcial do zona 01 Quadro da maquina Consola Sensores Figura 6 1 Esquema geral unifilar do circuito de pot ncia 63 Legenda D1 Disjuntor diferencial tetrapolar L1 Linha de alimenta o entre quadros dist ncia aproximada de 50m D2 Disjuntor ou interruptor seccionador tetrapolar D3 Disjuntor bipolar de protec o do transformador de pot ncia F1 Fus vel Tripolar KM1 Contactor Tripolar RT1 Rel T rmico associado ao contactor SSD1 Variador de Velocidade M1 Motor 1 F2 Fus vel Tripolar KM2 Contactor Tripolar RT2 Rel T rmico associado ao contactor SSD2 Variador de Velocidade M2 Motor 2 Figura 6 2 Esquema geral unifilar do circuito de comando 64 Legenda RT1 Contacto normalmente fechado associado
68. dores na utiliza o de equipamentos de trabalho ou seja o empregador deve assegurar que os equipamentos de trabalho s o adequados ou convenientemente adaptados ao trabalho a efectuar e garantem a seguran a e a sa de dos trabalhadores durante a sua utiliza o deve atender na escolha dos equipamentos de trabalho as condi es e caracter sticas espec ficas do trabalho aos riscos existentes para a seguran a e a sa de dos trabalhadores bem como aos novos riscos resultantes da sua utiliza o deve tomar em considera o os postos de trabalho e a posi o dos trabalhadores durante a utiliza o dos equipamentos de trabalho bem como os princ pios ergon micos deve quando os procedimentos previstos anteriores n o permitam assegurar eficazmente a seguran a ou a sa de dos trabalhadores na utiliza o dos equipamentos de trabalho tomar as medidas adequadas para minimizar os riscos existentes deve assegurar a manuten o adequada dos equipamentos de trabalho durante o seu per odo de utiliza o de modo que os mesmos respeitem os requisitos m nimos de seguran a No artigo 11 podemos encontrar as normas de seguran a que dizem respeito aos sistemas de comando Isto todos os sistemas de comando devem ser seguros e escolhidos tendo em conta as falhas perturba es e limita es previs veis na utiliza o para que foram projectados devem ser colocados fora das zonas perigosas e de modo que o seu accionamento nomeadament
69. e por uma manobra n o intencional n o possa ocasionar riscos suplementares devem estar localizados de forma ao operador poder certificar se a partir do posto de comando principal da 44 aus ncia de pessoas nas zonas perigosas os sistemas de comando que tenham incid ncia sobre a seguran a devem ser claramente vis veis e identific veis e ter uma marca o apropriada Nos artigos 12 e 13 podemos encontrar as normas respeitantes ao arranque e paragem dos motores de accionamento das m quinas ou seja para ser efectuado o arranque os equipamentos de trabalho devem estar providos de um sistema de comando de modo que seja necess ria uma ac o volunt ria sobre um comando com essa finalidade para s assim possam ser postos em funcionamento ou arrancar ap s uma paragem qualquer que seja a origem desta Do mesmo modo para a paragem equipamento de trabalho deve estar provido de um sistema de comando que permita a sua paragem geral em condi es de seguran a bem como de um dispositivo de paragem de emerg ncia em fun o dos perigos inerentes ao equipamento e ao tempo normal de paragem por isso o posto de trabalho deve dispor de um sistema do comando que permita em fun o dos riscos existentes parar todo ou parte do equipamento de trabalho de forma que o mesmo fique em situa o de seguran a devendo a ordem de paragem ter prioridade sobre as ordens de arranque Do mesmo modo que sempre que se verifique a paragem a alimenta
70. e programa o e um pre o naturalmente tamb m mais dispendioso relativamente aos restantes 2 tornando assim inadequado para o projecto Assim sendo a escolha ficou ent o apenas confinada entre os variadores do tipo 650V e 690 ambos preparados para controlo vectorial de motores AC com capacidade de comunica o entre v rios aparelhos tendo apenas como principal diferen a a capacidade de pr 57 programa o do seu funcionamento sendo que o 690 apresenta um maior leque de op es de programa o que ser o teis para o processamento dos sinais de entrada Por esse mesmo motivo optou se ent o por utilizar um variador 650V para o controlo do motor da entran adora que ter velocidades teoricamente bem definidas pelo operador e um variador 690 para o controlo do motor da arrastadora pois ser o motor cuja velocidade ir estar dependente de m ltiplos factores tais como a velocidade imposta ao motor da entran adora o passo escolhido para o produto e ainda as imposi es de ajuste de velocidade provocadas pelos sensores de apoio manuten o do passo de entran amento Nos documentos anexos encontram se transcritas todas as especifica es fornecidas pelo fabricante sobre ambos os aparelhos 650V e 690 5 5 Consola Tal como foi definido na an lise de requisitos pretende se ent o que a rela o homem m quina seja garantida atrav s de um monitor t ctil onde seja poss vel o manobrador aceder a todos os menus
71. ee cp eras 43 43 Aplicacao das riormas eee HERUNTER AERE CARI SERIE RATE 48 ARRAES AR RAD DS MO RT ASSES E 51 5 Arquitectura do Sistema de Controlo esee 51 5 1 INTODUGAO a z uuu ean Achat neice aan ea eae 51 52 Defini o do sistema esL eee i eet i UE etn 51 5 35 SONSOLES Psy eade a idea adde coa b edt ed ar cette det adn un adiu dale aaa dd 52 5 4 Variadores de Velocidade u et De Rer ree ees 57 gt MGONSOla Me LED HUI 58 5 6 COMUNICA ES idi ie be eet rdiet nn de ree rr Re d is 59 5 631 Esquema de liga es uoc Lie eL cce Si i e a ensaia e en tea 59 GapitUl m 61 6 Instala o El ctrica 2 2 M 61 6 1 Introducao z eR OP ORE c CER DER ERR REPRESA ua 61 6 2 Sistemas de protecca0 oin dep tp it ete i e rep re Ext ava bald ege eae 61 6 3 Caracter sticas da nennen nnne l nennen nnn er as 62 6 47 Dimensionaimiernito oreet ep three iride ei rex cete ud alee ee 65 6 4 1 Circuito de Pot ncia Ss eei LR hd eub ee a u Su 2 65 6 4 2 Alimenta o do quadro da m quina a 66 6 4 3 Alimenta o do motor Ti iicet ER ee ter reet edite dee See ee acre E ans arei 69 6 4 4 Alimenta o do motor 211
72. elemecanique Schneider Electric 54 Figura 5 3 Esquema ilustrativo da aplicac o de sensores para controlo da estabilizac o do passo de entran amento se nnne nnn nnne nnne nter a 56 Figura 5 4 Plunger Limit Switch Telemecanique Schneider Electric 57 Tabela 5 1 Liga es do sistema de controlo rear raras 59 Figura 5 5 Esquema geral de liga es d U 60 Figura 6 1 Esquema geral unifilar do circuito de 63 Figura 6 2 Esquema geral unifilar do circuito de 64 Figura 6 3 Curva caracter stica Tempo de fus o Corrente dos fus veis cil ndricos aM da Schneider EleCtIic 25 6 7 a Suma coa dos na Qa 71 Figura 6 4 Esquema geral unifilar do circuito de pot ncia actualizado 77 Figura 7 1 Esquema de transi o entre menus raraeaearara cara 81 Figura 7 2 Varia o das velocidades dos motores em fun o do passo de entrancamento 85 Figura 7 3 Exemplo de um bloco de comando dos 87 Figura 7 4 Exemplo de uma parte do esquema de liga es entre blocos
73. em perigo para pessoas ou equipamentos assim como para a qualidade do produto a elaborar o sistema dever efectuar de imediato a suspens o do processo que se encontra a decorrer e indicar no monitor o motivo da paragem assim como poss veis instru es para a resolu o do problema ocorrido A partir desse momento o processo dever ent o ficar parado espera de ordens do utilizador O utilizador dever por isso assim que poss vel resolver o problema em quest o e tal como indicar no monitor confirmar manualmente que a anomalia foi correctamente eliminada para ent o depois poder voltar ao menu de m quina em servi o a fim de voltar ao processo anteriormente suspenso e assim continuar a realizar a opera o de entran amento at o produto ser finalizado O sistema deve por isso se poss vel ser capaz de recuperar ap s qualquer paragem o processo que estaria anteriormente a executar do mesmo ponto onde foi terminado e assim continu lo at ao fim como era previsto at ter ocorrido a necessidade da paragem Assim que o entran amento atinja o comprimento estipulado pelo operador para o produto a laborar o sistema dever ser capaz de parar as m quinas e indicar no monitor que o produto foi conclu do com sucesso 33 34 Capitulo 3 3 Previs o de Rentabilidade do Investimento 3 1 Introdu o Como ser de esperar investimento para valer a pena ter de conseguir ser recuperado pelos ganhos
74. endere ada para o par metro correcto do variador que necessitar desta vari vel para o c lculo da sua velocidade 7 3 3 7 Controlo de Acessos E por fim temos ainda o menu de controlo de acessos onde iremos introduzir os dados dos operadores autorizados a trabalhar com estes equipamentos dando lhes assim as permiss es necess rias para que possam desenvolver o trabalho para o qual foram instru dos Security Manager operador Security User Details f operador Real Name operador r Credentials Password EE v Override Existing r System Rights v Change Own Password JV Change All Passwords JV FTP Server Read Access JV FTP Server Write Access v Web Server Access Maintenance Access Figura 7 22 Vista do menu de controlo de acessos Security Manager 104 Conclus es Chegado ao fim o per odo de execu o deste projecto agora altura de fazer um rescaldo de tudo o que aconteceu ao longo deste tempo e tirar assim algumas ela es relativamente ao percurso percorrido durante todo este tempo O projecto pretendia se que por esta altura j estivesse em fase de implementa o contudo infelizmente e por raz es que me s o alheias n o foi ainda poss vel chegar a essa fase Essa impossibilidade deveu se sobretudo a atrasos significativos na entrega de alguns equipamentos nomeadamente da m quina de arrastar por exemplo que apenas chegou f brica no final de Maio sendo
75. er provida de sensores capazes de detectar e enviar informa es em tempo real ao sistema para que seja poss vel o operador monitorizar todo o seu funcionamento e sempre que necess rio intervir sobre ele de forma a garantir que o produto final realizado de acordo com as especifica es pretendidas 5 2 Defini o do sistema Para efectuar a escolha dos equipamentos a utilizar para o controlo e monitoriza o da m quina temos primeiro que lembrar os requisitos definidos na fase inicial do projecto para o sistema Tal como foi definido pretende se controlar a velocidade de dois motores de indu o trif sicos com pot ncias de 4kW e 2 2kW Naturalmente para efectuar esse controlo a escolha mais l gica recai sobre variadores de velocidade que para al m de garantirem o controlo de velocidade e torque mec nico dos 51 motores garantem tamb m a sua protec o tanto t rmica como el ctrica limitando assim os valores de corrente e tens o aos terminais do mesmo Uma vez que se pretende obter um controle de velocidade preciso e inclusive controlar tamb m a posi o do motor para determinar as dist ncias a percorrer dever o ser aplicados nos motores dispositivos do tipo encoder de forma a poder ent o realizar o controlo em malha fechada obtendo assim o m ximo de controlo sobre os motores e por conseguinte tamb m sobre o funcionamento da m quina em geral Uma vez que as velocidades dos dois motores ter o de estar
76. es para as anomalias de encravamento do fio ou sobre tens o estes grupos de sensores poder o ser ligados em separado ou em apenas 2 circuitos de 4 sensores cada enviando assim s dois sinais de comando para o sistema E por fim temos o sensor de abertura de porta de acesso ao per metro de seguran a e ainda o sensor para an lise da press o do leo de lubrifica o Relativamente ao processo de fabrico ser ainda importante a aplica o de mais dois sensores para efectuar a despistagem de altera es no passo de entran amento isto para ser poss vel que o sistema automaticamente ajuste as velocidades dos motores para manter o passo ser necess rio desenvolver um mecanismo que permita detectar a altera o desse mesmo passo e que informe o sistema de como actuar consoante a altera o detectada A proposta para resolver esse problema ser a aplica o de uma barra met lica pousada sobe os fios segundo um ngulo determinado e entendido como correcto para aquele passo definido para o produto e ent o a aplica o de dois sensores de fim de curso de ambos os lados da barra de forma a detectar a varia o desse ngulo sendo que sempre que se verificar uma altera o desse ngulo significar que o motor da arrastadora ter de ajustar a sua velocidade ora aumentando ora diminuindo mantendo assim o ngulo na posi o pretendida e consequentemente o passo na ordem de valores aceit veis para o produto em labora o
77. esde as velocidades dos motores ao passo de h lice de entran amento e dist ncia da cobertura a ser entran ada O passo de h lice ou de entran amento entenda se como sendo o avan o em mil metros dado pela m quina que ir puxar o cabo a arrastadora por cada volta completa dada pela entran adora ou seja cada volta completa dada por uma bobine em torno da al a a entran ar O sistema dever tamb m contemplar a possibilidade de ocorr ncia de casos de anomalia tais como fios partidos bobinas vazias sobre tens es sub tens es press o baixa do leo de lubrifica o Para todos os casos de anomalia especificados o sistema dever parar de imediato as duas m quinas e indicar no monitor a avaria ocorrida e eventualmente poss veis instru es para a sua correc o retomando apenas o funcionamento ap s confirma o por parte do utilizador que a avaria tenha sido correctamente eliminada O sistema dever contemplar tamb m a possibilidade de altera o do passo de h lice ao longo do entran amento provocada pela varia o do di metro da al a medida que entran amento se aproxima da sua argola final Para garantir a manuten o desse passo o sistema dever ser capaz variar a velocidade do motor da arrastadora de modo a corrigir o ngulo de entran amento isto se for verificada 31 um aumento do passo a velocidade da arrastadora dever diminuir lentamente at o passo ser restitu do e depoi
78. ez a escolha ser um rel t rmico associado ao contactor mas com uma amplitude de limita o de corrente pr xima dos 4 92 Mais uma vez consultando o cat logo da Schneider Electric desta vez na sec o de Rel s Tripolares podemos ver a exist ncia de um rel para uma gama de valores entre 3 7A e 5 8A sendo este o que melhor se adequa para garantir a protec o t rmica deste motor 6 4 5 Alimenta o do transformador Quanto ao circuito de alimenta o do transformador de pot ncia para liga o da consola e sensores uma vez que estamos a falar de uma intensidade de corrente reduzida inferior a 5 amperes o mais indicado ser utilizar um disjuntor magnetot rmico bipolar simples de apenas 6A o que j garante a protec o contra curtocircuitos e contra sobrecargas limitando assim a corrente de funcionamento a 6A e garantindo a protec o do transformador Para este caso os condutores poder o ser de 1 5mm2 sendo que a corrente maxima admiss vel Iz ser se 17 5A Condi o a cumprir Ib In Iz 6 35 Pelo que se verifica 5A lt 6A lt 17 5A 6 36 Relativamente ao tempo de actua o da protec o e s quedas de tens o tal como as protec es calculadas anteriormente esta cumpre tamb m os requisitos exigidos pelas regras t cnicas 76 6 5 Resumo do circuito de pot ncia dimensionado Ap s dimensionado todo o circuito podemos ent o ver novamente o esquema geral unifilar do circui
79. ico em quest o 21 1 1 Apresenta o da Empresa 1 1 1 O inicio Figura 1 1 Foto Hist rica do Inicio Empresa Quintas amp Quintas Nesta pequena f brica no centro da P voa de Varzim teve in cio a actividade do Grupo Quintas amp Quintas No exterior da camioneta a conversar com o motorista v se o fundador Francisco Alves Quintas O Grupo Quintas amp Quintas faz este ano j a incr vel idade de 84 anos tendo nascido em 1925 por iniciativa do ent o artes o Francisco Alves Quintas que teve o genialidade de arrancar com uma pequena ind stria familiar no ramo da cordoaria A empresa adoptando sempre a estrat gia Crescer e Mudar tem vindo em sucessiva expans o ao longo dos anos pela m o de descendentes do comendador Francisco Alves Quintas Em 1956 o Grupo alarga o seu ramo de ac o e lan a se tamb m na produ o de condutores el ctricos de alum nio sendo que em 1960 o grupo realiza as suas primeiras exporta es deste produto passando a ser a partir desse momento e at hoje o primeiro exportador nacional de condutores el ctricos de alum nio Desde ent o a empresa tem introduzido no mercado uma vasta gama de produtos tais como fios cordas e redes em fibra sint tica e natural ou a o de acordo com especifica es padr o ou com caracter sticas muito especiais para aplica o em v rios sectores nomeadamente pesca navega o sistemas de offshore agricultura embalagem ind
80. k 115 isolamento a pvc S 2 5mm2 sec o dos condutores Iccmin 1810A Ent o 115x2 5 Tft _ 0 025 6 18 1810 uis Pe Sendo assim o fus vel a aplicar ter de ter uma curva caracter stica que o permita disparar para correntes de curto circuito acima de 1810A num tempo inferior a 0 025 seg Analisando figura seguinte relativa curva de funcionamento de um fus vel cil ndrico do tipo aM podemos ver que o fus vel de 10A para correntes acima de 300A funde instantaneamente garantindo assim que o cabo nunca atinge a sua fadiga t rmica Melting Time Current Data 1 125 Amperes Time in Seconds Current in Amperes Figura 6 3 Curva caracter stica Tempo de fus o Corrente dos fus veis cil ndricos aM da Schneider Electric 71 Quanto s quedas de tens o temos u bx PIRE x Ib 6 19 S x cos Ax seng e Au 204 lt 5 6 20 UO Sendo u queda de tens o no circuito Au queda de tens o relativa expressa em percentagem UO tens o entre fase e neutro expressa em volts b 1 coeficiente usado para circuitos trif sicos p1 0 0225 O mm2 m resistividade do cobre temperatura de servi o normal L 10 m comprimento da canaliza o S 2 5mm2 sec o dos condutores Cos 0 8 Seng 0 6 factor de pot ncia aconselhado nas RTIEBT 0
81. l como podemos ver pela imagem j se encontram ligados os dois aparelhos consola o variador 650V e o variador 690 na imagem n o poss vel ver o sinal apenas porque n o permitido escrever s mbolos no nome do aparelho 7 3 3 4 Variaveis Uma vez conclu das as comunica es podemos ent o passar para o menu de configura o das vari veis que pretendemos alterar ou visualizar no monitor 94 Data Tags H Tags m X passo 5 Variable Data X passo2 Mapping v 650V 400291 Edit vMi w E vM2 Bit Number Bit o x X passo Y preseti E Access Read and Write Y preset2 9 Y done TA Storage Non Retentive iment E a 9 Simulation Off Y Y stopi ful Yr runformardi 5 Setpoint W runreversel Enable No v Y runforward2 W runreversez SP Value General Y stop2 g Y anomalial Ein Y anomalia2 Y anomalias E On Write None Y anomalias Figura 7 12 Vista do menu de configura o das vari veis Data Tags Tal como podemos verificar nas defini es de cada vari vel poss vel configurar a op o de mapping sendo assim poss vel endere ar cada uma das vari veis a um par metro existente num qualquer bloco de um dos variadores Neste exemplo podemos ver a vari vel do tipo flag true or false runforward1 que esta endere ada ao par metro n mero 291 do variador 650V ora esse par metro nada mais nada menos
82. lhos em simult neo e uma vez que ambos os equipamentos est o preparados para tal optou se por realizar as comunica es em RS485 garantindo assim uma maior rapidez de comunica o e ambos os aparelhos a serem capazes de emitir e receber sinais entre si Quanto s comunica es com os sensores estes v o ser alimentados a 24V e ent o ligados as entradas dos variadores o que permitir posteriormente a programa o de cada variador para interpretar os sinais emitidos pelos sensores e ent o actuar sobre o funcionamento da m quina segundo os par metros pretendidos Os encoders ser o ligados directamente entrada especifica para o efeito na tech box de liga o de encoders existente em cada um dos variadores Na figura seguinte podemos ver o esquema geral da arquitectura do sistema de controlo escolhido 5 6 1 Esquema de liga es Na tabela seguinte podemos ver em que entrada de cada variador dever ser ligado cada sa da de cada aparelho Sa da Entrada Sensor de detec o de aumento de passo Terminal 12 do variador 690 Sensor de detec o de diminui o de passo Terminal 13 do variador 690 Circuito de 4 sensores de detec o de Terminal 14 do variador 690 e terminal 7 do anomalia de sobretens o ou encravamento variador 650V do fio Circuito de 4 sensores de detec o de Terminal 15 do variador 690 e terminal 8 do anomalia de subtens o bobine vazia ou fio variador 650V
83. lizada por interm dio da m quina a projectar A m quina em quest o realiza a opera o de entran amento de fios sobre a al a de forma a criar uma rede emalhada que substituir a cobertura que actualmente elaborada m o Assim contrariamente aos processos realizados manualmente este novo processo utilizar como mat ria prima fios em poli ster que ser o ent o entran ados volta da al a criando dessa forma a cobertura pretendida Quanto ao pre o desta mat ria prima ronda os 2 por kg e estima se que para cada al a sejam necess rios perto de 6 kg de fio poli ster o que dar um total de custo aproximado de mat ria prima por al a de 12 Falta nos ent o determinar o tempo necess rio para a elabora o dessa mesma malha por al a utilizando a m quina a ser projectada Mas para conseguirmos prever esse tempo precisamos antes de perceber um pouco mais de como ser realizado esse processo de entran amento assim como obter algumas informa es acerca de caracter sticas f sicas da m quina A m quina em quest o constitu da por um tambor em forma de anel com um orif cio no seu centro por onde ser metida a al a a entran ar Nesse tambor existem pequenas rodas dentadas que quando accionadas pelo motor principal girar o todas mesma velocidade e nas quais ser o posteriormente colocadas os carretos com as bobines que ser o entran adas volta da al a Essas pequenas rodas dentada
84. ltimas entradas no sistema com possibilidade para altera o da password de utilizador caso tenha a permiss o para o fazer 96 Podemos ver tamb m as op es de Executar Produto e Manuten o que como os seus nomes indicam ir o reencaminhar para os menus respectivos de forma a possibilitar ao operador realizar as ac es que pretende E de salientar aqui tamb m a exist ncia de bot es de atalho na consola mostrados do lado esquerdo e um outro em baixo com a indica o de menu escrita Apesar de a consola ser t ctil estes bot es ser o teis para permitir uma segunda localiza o para actua o das opera es diminuindo assim o desgaste do monitor com as consecutivas press es de utiliza o sobre o vidro t ctil Quanto ao bot o de atalho com a indica o de menu escrita este ser configurado para a partir de qualquer ponto ser poss vel voltar a este menu principal mais facilmente Continuando ent o por exemplo para a op o de manuten o iremos ver o seguinte menu Manutencao Entrancadora Arrastadora EE Figura 7 14 Menu de Manuten o Neste menu ser poss vel atrav s do toque com o dedo nas setas de avan ar ou recuar fazer mover cada um dos motores separadamente a uma velocidade baixa permitindo assim a coloca o das m quinas na posi o mais acess vel para a realiza o de uma poss vel manuten o 97 De notar que os motores girar o apenas enquanto o operador tiver
85. lu do Na figura seguinte podemos ver que a velocidade de set point estabelecido para o motor 2 entrar no Input do bloco Home saindo depois pelo Output em direc o ao bloco de determina o da velocidade imposta ao motor No par metro Distance do bloco Home colocaremos a dist ncia pretendida a percorrer e assim que for iniciado o processo de fabrico o par metro Enable ser colocado a True sendo que a partir dessa altura o variador ir contar a dist ncia percorrida at atingir a dist ncia colocada no par metro Distance momento esse em que parar o motor e passar o par metro Done para True Uma vez que este bloco apenas p ra o motor M2 e tal como demonstrado na tabela 5 1 foi necess rio ligar o par metro Done a uma sa da digital de forma a liga lo posteriormente a uma entrada digital no outro variador garantindo assim que ser dado o sinal de paragem para o outro motor tamb m Value Func 1 100 DECEL LIMIT Digital Output 1 21 22 Figura 7 6 Esquema de controlo da dist ncia percorrida Outros blocos talvez tamb m importantes de real ar talvez sejam os blocos sobre os detalhes t cnicos e de protec o do motor 90 Temos ent o por exemplo o bloco Motor Data onde iremos inserir as informa es t cnicas do motor a utilizar sendo que algumas das informa es o pr prio variador determinar quando for realizado o AutoTune bloco de sincroniza o entre o variador e o motor
86. mentos e capacidades complementares que me ser o certamente muito teis na vida profissional futura Este projecto por isso em tudo interessante pois abrange diversas reas da engenharia uma vez que engloba parte mec nica e funcional da m quina parte de seguran a de equipamentos e pessoas parte de controlo e automa o parte de instala o el ctrica de alimenta o dos motores e do sistema de controlo parte human stica e relacional com todas as pessoas envolvidas no projecto tanto com a entidade principal e interessada a Quintas amp Quintas como tamb m com fornecedores e fabricantes e por fim tamb m uma parte econ mica pela necessidade de realizar o projecto a fim de maximizar a efic cia e minimizar os custos 26 Relativamente ao trabalho proposto esperado que eu aluno escolhido pela FEUP e pelo proponente Quintas amp Quintas para elaborar este projecto idealize e projecte o sistema de controlo e de funcionamento do processo de fabrico de modo a ser poss vel realizar se a opera o de finaliza o das al as de uma forma autom tica tecnicamente bem elaborada e economicamente mais rent vel para a empresa mas ao mesmo tempo realizar um projecto tecnicamente desenvolvido eficiente com um valor de investimento auto recuper vel a partir dos benef cios econ micos desta nova solu o de fabrico relativamente anterior e claro n o menos importante cumprindo todas as normas de seguran a existentes e apli
87. metro da al a ou seja sendo capaz de ajustar a velocidade dos motores de forma autom tica para garantir a estabilidade desse passo o utilizador poder tamb m em qualquer altura actuar manualmente sobre as velocidades dos motores ajustando as assim ao passo que pretende 5 3 Sensores Uma parte importante para o bom funcionamento do sistema a presen a de sensores estes ser o respons veis pela detec o de situa es de anomalia indicando assim ao sistema da exist ncia de um problema que depois ser tratado da forma mais aconselhada para cada caso podendo em muitas situa es efectuar a paragem das m quinas at que a avaria seja corrigida 52 Para escolhermos os sensores primeiro ser necess rio relembrar para finalidade servir o de forma a conseguirmos ent o prever a quantidade necess ria e o tipo de sensor que melhor se adequa a esse prop sito Tal como definido na an lise de requisitos o sistema dever contemplar a possibilidade de ocorr ncia de casos de anomalia tais como fios partidos bobinas vazias sobre tens es sub tens es e press o baixa do leo de lubrifica o Ap s an lise da m quina podemos ver que os carretos da m quina onde ser o colocadas as bobines possuem um sistema de roldanas met lico por onde circular o fio que provoca o movimento de um de um veio que pode ser utilizado para an lise da tens o no fio A figura seguinte mostra o esquema de vista lateral dum desses
88. ndo ent o a velocidade linear da arrastadora Vla em fun o da velocidade angular ser dada por VM2 52 Vla x22 mmPM 7 4 Tendo j obtido a velocidade das bobines a volta da entran adora em fun o do motor 1 e a velocidade de arrastamento em fun o do motor 2 falta apenas relaciona las com o passo de entran amento Tal como foi definido o passo de entran amento determinar o avan o que a arrastadora tem de dar por cada volta completa de uma bobine em torno da m quina de entran ar ou seja ent o a velocidade de arrastamento ser dada pelo passo em a multiplicar pela velocidade das bobines em torno da entran adora Vla PxVb mmPM 7 5 Substituindo as vari veis Vla e Vb pelas suas fun es contendo a velocidade de cada motor teremos ent o 22 Eua 7 6 s2 9x s Resolvendo em ordem ao passo sabemos que o passo ser dado por P VM 2x22 9x sl nim 7 8 s2 VM 1 Sabendo que os eixos redutores ja se encontram na fabrica e possuem os seguintes valores de redu o s1 28 s2 45 83 E que as velocidades nominais dos motores s o VM1 1435 RPM VM2 1410 RPM Assumindo que ambos ter o como velocidade m xima a sua velocidade nominal podemos ent o come ar por determinar o passo que se obt m para o funcionamento dos dois motores a essa velocidade 1410x22 9x 28 45 1435 P 127mm 7 9 Uma vez que pretendemos obter passos de aproximadamente
89. necess rios para introduzir as ordens pretendidas e colocar a m quina em funcionamento assim como para monitoriza o em tempo real de todos os eventos em ocorr ncia durante o seu per odo de funcionamento Para este equipamento tal como ocorrido na escolha dos variadores inicialmente foram exploradas as op es de uso de consolas das marcas Omron Schneider e Siemens at altura mais conhecidas por mim mas por op o da Quintas amp Quintas e pelas mesmas raz es tidas em conta para os variadores optou se ent o pela utiliza o da mesma marca para a consola Parker SSD Drives Assim sendo aproveitou se a reuni o marcada na Mais Automa o representante e fornecedor da marca para obter tamb m informa es sobre os equipamentos dispon veis para esta finalidade A marca possui ent o uma gama de consolas HMI Touchscreen com capacidade de comunica o com v rios aparelhos em simult neo mem ria interna de 8mb para a parte gr fica com software de programa o gratuito conex o USB de interliga o com um computador para efectuar a programa o e uma constru o aparentemente robusta pelo que re ne as condi es necess rias para a aplica o ao sistema Em anexo poder o ser vistas de forma mais detalhada as especifica es fornecidas pelo fabricante para este equipamento 58 5 6 Comunica es Relativamente s comunica es uma vez que pretendemos realizar a comunica o entre mais do que dois apare
90. nicas das Instala es El ctricas de Baixa Tens o Decreto Lei n 50 2005 de 25 de Fevereiro do minist rio das actividades econ micas e do trabalho Decreto Lei n 320 2001 de 12 de Dezembro do minist rio da economia Decreto Lei n 103 2008 de 24 de Junho do minist rio da economia e da inova o Norma de Formata o e Orienta es para a Escrita de Disserta es ou Relat rios de Projecto do MIEEC FEUP Maio 2008 650V Software Manual SSD Drives Dispon vel em http www ssddrives com 650V Installation Manual SSD Drives Dispon vel em http www ssddrives com 690 Software Manual SSD Drives Dispon vel em http Awww ssddrives com 690 Installation Manual SSD Drives Dispon vel em http www ssddrives com RS485 Manual for 650V SSD Drives Dispon vel em http www ssddrives com RS485 Manual for 690 SSD Drives Dispon vel em http www ssddrives com TS8000 Cable Diagrams SSD Drives Dispon vel em http www ssddrives com HMI 0518000 Software Manual SSD Drives Dispon vel em http www ssddrives com Cat logo Electr nico Schneider Electric Dispon vel em http Avww schneiderelectric pt 115
91. nos artesanal e sim mais profissional 41 42 Capitulo 4 4 Normas de Seguran a 4 1 Introdu o Naturalmente que para qualquer projecto sempre necess rio primeiro fazer um levantamento das normas existentes e aplic veis a cada caso a fim de serem respeitadas as leis em vigor que existem precisamente para a protec o de todas as pessoas e entidades envolvidas no acto a que dizem respeito Neste caso espec fico estamos a falar numa instala o de m quinas industriais onde logicamente para protec o dos fabricantes das mesmas da entidade patronal e dos oper rios que as ir o manobrar existem tamb m normas de seguran a s quais o projecto se ter que cingir nomeadamente ao Decreto Lei n 50 2005 de 25 de Fevereiro do minist rio das actividades econ micas e do trabalho referente aos deveres exigidos entidade patronal assim como ao operador aquando da utiliza o de m quinas ou equipamentos de trabalho ao Decreto Lei n 320 2001 de 12 de Dezembro do minist rio da economia que ser por sua vez substitu do pelo Decreto Lei n 103 2008 de 24 de Junho do minist rio da economia e da inova o a partir de 29 de Dezembro de 2009 ambos referentes aos deveres exigidos aos fabricantes das m quinas ou equipamentos 4 2 Normas aplic veis ao projecto Usando as mesmas defini es utilizadas no Decreto Lei assuma se ent o como Equipamento de trabalho qualquer m quina aparelho ferrament
92. ntes e perceber o funcionamento de outros processos de fabrico precedentes ao que irei desenvolver nomeadamente desde o in cio da cria o dos fios at o seu entran amento final que dar origem aos cabos com os di metros e constitui es pretendidas pelos clientes nos quais a m quina ter de realizar as finaliza es Ap s essa primeira visita foram assimilados alguns requisitos absorvidos a partir das informa es obtidas e elaborou se o que seria uma primeira an lise de requisitos Contudo medida que o sistema ia sendo pensado come aram a faltar algumas vari veis tais como caracter sticas das m quinas assim como de outros equipamentos constituintes do sistema e existentes l na f brica com eventual possibilidade de serem aproveitados para este projecto 29 Por isso mesmo foi necess ria uma segunda visita a fim de levantar essas caracter sticas no momento ainda desconhecidas Dessa segunda visita j foi poss vel olhar mais em pormenor uma das m quinas que iriam ser adaptadas para este projecto e ent o recolher algumas informa es que faltavam nomeadamente as duvidas que surgiram sobre tratamento de situa es de anomalia local de aplica o de sensores para poder determinar a quantidade necess ria de forma a poder cobrir todas as situa es poss veis de funcionamento normal e anormal caracter sticas dos motores a comandar e discuss o de mais algumas ideias sobre o funcionamento entre o operador e a
93. o a queda de tens o no circuito L1 ser dada por x 0022550 x18 1 4 94V 6 9 4x 0 8 0 08x 0 6 Ag iU tons 6 10 230 Para terminar o circuito de alimenta o do quadro da m quina falta nos apenas dimensionar o aparelho D2 entrada do quadro Uma vez que a protec o da linha j garantida pelo aparelho D1 ent o o aparelho D2 servir apenas como interruptor seccionador para facultar a possibilidade de corte do circuito entrada do quadro da m quina n o necessitando por isso de ser dimensionado para responder a curto circuitos Por isso mesmo podemos ent o escolher um interruptor tetrapolar com uma capacidade de corte suficiente para garantir a interrup o do circuito em carga para o valor da corrente m xima de servi o estipulada Bastara para isso um interruptor seccionador de 20A ou 25A 6 4 3 Alimenta o do motor 1 Assumindo que o motor 1 ser o motor da entran adora ent o trata se de um motor com uma pot ncia de 4KW e uma corrente nominal plena carga de cerca de 8 2A Pelo mesmo m todo utilizado para o dimensionamento da linha L1 e aparelho D2 podemos agora dimensionar tamb m o fus vel F1 e o cabo de alimenta o do motor Sendo agora Ib 8 2A e uma vez que aqui se pretende aplicar um fus vel o seu calibre de protec o In ser dado por Ib lt In Iz 6 11 e I2XL45lz 12 gt corrente convencional de funcionamento 6 12 Tendo em conta que este cabo tamb m ser
94. o dedo a pressionar uma das setas sendo que a partir do momento em que o tira o motor em quest o para tornando assim muito f cil de controlar manualmente a posi o das m quinas Assim que a manuten o estiver conclu da poder carregar no bot o de voltar e regressar ent o ao menu principal Uma vez de volta ao menu principal podemos ent o agora ver duas op es para executar produto A op o Executar Produto neste momento ir encaminhar o operador para a op o de executar produto de forma manual ou seja o operador ter que colocar manualmente as vari veis caracter sticas para o produto a fabricar nomeadamente o valor do passo pretendido e a dist ncia a entran ar para que a m quina possa realizar o produto Futuramente ser adicionado uma outra op o para executar produto de forma autom tica onde se poder o posteriormente pr programar cen rios para cada produto de forma ao operador apenas ter de escolher qual o produto que querer realizar sem ter que conhecer as vari veis necess rias para cada um deles Contudo para j a op o manual ser a nica op o dispon vel pelo que primeiro o sistema ter de passar por um per odo de testes de forma a ajustar os valores a cada tipo de produto sendo que s depois de bem definidos os par metros necess rios para desenvolver cada um deles poder ser programada a sua realiza o autom tica apenas pela escolha da designa o do produto
95. o factor de redu o do eixo redutor Weiol VM1 x RPM 7 1 5 Tendo em conta que dar uma volta ter o que ser dadas 9 voltas no veio ou seja a velocidade da bobine ser dada pela velocidade do veio a dividir por 9 pelo que podemos assim obter a velocidade da bobine Vb em fun o da velocidade do motor 1 VM1 2 Vveiol 1 7 2 9 51 9 Analisando agora outra m quina sabemos que o motor 2 ter tamb m um eixo redutor entre sie o veio da m quina de arrastar logo a velocidade no veio da maquina de arrastar Vveio2 ser Vveio2 VM 2 x 4 RPM 7 3 5 Contudo para este caso interessa nos mais saber velocidade linear de arrastamento ou seja saber qual o avan o em mil metros dado pela m quina por volta no veio principal para ent o poder relacionar esse avan o com a velocidade do motor 2 Para obter esse avan o linear por volta uma vez que a m quina n o possui detalhes t cnicos que o possam indicar foram realizados ensaios na pr pria f brica fazendo rodar o veio 82 principal X voltas e analisando o avan o dado dividindo o ent o novamente por X para obter o avan o por volta Este ensaio foi repetido 3 vezes para tentar diminuir ao m ximo o erro nesta medi o No final das 3 vezes e fazendo uma m dia dos valores obtidos chegou se conclus o de que por cada volta dada no eixo principal a m quina dar um avan o de 22mm Assim se
96. or que 127mm o valor estipulado de transi o entre as rela es das velocidades dos motores De notar tamb m a exist ncia de limites impostos s vari veis sendo que o programa apenas permite a introdu o de valores dentro desses limites caso contr rio n o aceitar o valor colocado Produto em Execucao Passo mm comprimento 0 0 V Entrancadora RPM V Arrastadora RPM Figura 7 17 Menu de Produto em Execu o Uma vez no menu de Produto em Execu o o operador poder verificar uma ltima vez se os valores de passo e comprimento desejados se encontram correctos sendo que s o poss veis de alterar caso n o estejam Assim que o operador entender poder ent o carregar em Iniciar e ver de imediato a m quina a iniciar o seu movimento assim como a indica o no ecr das velocidades dos motores ir o ser actualizadas para os seus valores reais 100 Em qualquer inst ncia do funcionamento o operador poder manualmente ajustar as velocidades dos motores caso entenda necess rio para o cumprimento das normas de qualidade exigidas para o produto Estando ent o o produto agora em fabrica o podem ocorrer agora duas coisas ou tudo corre segunda a normalidade e a dist ncia pretendida chega ao fim concluindo assim o produto ou pode ainda ocorrer uma qualquer anomalia o que provocar a paragem da m quina Ent o sendo assim caso ocorra uma anomalia as m quinas parar o de imediato e o operador
97. ores temos tamb m que considerar um valor de consumo para os equipamentos de controlo nomeadamente a consola e alguns sensores que ser o por sua vez alimentados a uma tens o de 24Vdc Uma vez que a consola vem fornecida com um transformador 230Vac 24Vdc parte com capacidade at 5A e sabendo que a consola apenas possui um consumo de cerca de 1A podemos ent o aproveitar esse transformador tamb m para a alimenta o dos sensores assim sendo podemos ent o assumir que o consumo dos equipamentos de controlo n o ser nunca superior a 5A 65 6 4 2 Alimenta o do quadro da m quina Assumindo assim que a corrente de servi o ser dada pela corrente nominal dos motores mais a corrente consumida pelos equipamentos de controlo ou seja aproximadamente 18 1A podemos ent o come ar por dimensionar o ramal de alimenta o do quadro parcial da zona para o quadro da m quina linha L1 e aparelhos D1 e D2 representados no esquema geral unifilar do circuito de pot ncia no entanto de salientar que os motores n o ser o supostos funcionarem plena carga e que os equipamentos de controlo n o ter o possivelmente um consumo t o exagerado pelo que o valor 18 1A ser por isso talvez um valor exagerado mas por preven o ser esse o valor considerado para a corrente de servi o Ib no circuito L1 Sendo ent o Ib 18 1A e uma vez que se pretende aplicar um disjuntor diferencial tetrapolar para a protec o desta linha
98. ores pr ximos do valor nominal do motor Mais uma vez consultando o cat logo da Schneider Electric desta vez na sec o de Rel s Tripolares podemos ver a exist ncia de um rel para uma gama de valores entre 8A e 11 5A sendo este o que melhor se adequa para garantir que o motor n o trabalhe com valores de corrente acima do valor nominal por per odos considerados perigosos para os seus componentes 6 4 4 Alimenta o do motor 2 Sendo o motor 2 o motor da arrastadora trata se ent o de um motor com uma pot ncia de 2 2kW e uma corrente nominal plena carga de cerca de 4 9A Repetindo os passos realizados para o dimensionamento do circuito de alimenta o do motor 1 sendo agora Ib 4 9A o calibre do fus vel F2 In ser dado por Ib lt In lt k 6 23 e 12 lt 1 45 12 gt corrente convencional de funcionamento 6 24 Analogamente ao circuito de alimenta o do motor 1 este ter tamb m a sec o m nima permitida para este tipo de instala o com condutores de 2 5mm2 sendo a corrente maxima admiss vel Iz igual a 24A o que nos garante que o cabo estar tamb m sobredimensionado Quanto ao calibre da protec o neste caso poder ser de 6A o que ter uma corrente convencional de funcionamento 12 inferior 1 9In ou seja 11 4A que respeita a condi o pretendida 73 4 9A lt 6A lt 24A 6 25 11 4A x 34 84 6 26 Quanto ao tempo de actua o da protec o contra curto circuitos mais
99. outros autores e demais refer ncias bibliogr ficas usadas s o correctamente citados Juan E L CAR Deen Autor RUI FILIPE DA COSTA FERREIRA Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Resumo O trabalho descrito neste documento proposto pela empresa Quintas amp Quintas tem como principal objectivo a reformula o de um processo fabrico mais concretamente do processo de aplica o da cobertura de finaliza o das al as dos cabos comercializados processo esse que actualmente realizado de forma manual O projecto consiste na adapta o de uma m quina de entran ar actualmente inutilizada desenvolvendo para isso um sistema de controlo e monitoriza o que seja capaz de lhe conferir a capacidade de realizar de uma forma semi autom tica essa mesma malha de finaliza o das al as para uma vasta gama de produtos substituindo assim o actual m todo manual em vigor Esta m quina ser respons vel por uma melhoria significativa tanto no pre o de custo como nos tempos de execu o dos produtos possibilitando ainda uma melhoria na qualidade final ora t cnica ora est tica Abstract The work described in this document proposed by the company Quintas amp Quintas has as main objective the revision of a manufacturing process more specifically the process of making the final cover for the rings at the end of the ropes made by the company a process that is currently performed manually The proje
100. que se esperam obter com a nova solu o Assim para analisar essa possibilidade de recupera o ser necess rio primeiro calcular os custos envolvidos na solu o manual actualmente desenvolvida afim de depois ent o prever os mesmos custos para a solu o a implementar e da obter os ganhos inerentes a essa mesma mudan a Esses ganhos ter o de num determinado per odo de tempo perfazer o valor total do investimento para ent o a partir desse momento passarem a constituir uma mais valia para os lucros da empresa 3 2 Custos Actuais Actualmente existem dois tipos de acabamento de al as a serem realizados m o os acabamentos em malha do tipo Winchline e os do tipo Strongline 35 Ambos semelhantes diferindo apenas na for a da malha aplicada sendo que no caso do tipo Strongline utilizada uma malha relativamente mais forte Tal como foi referido anteriormente o acabamento das al as realizado usando uma rede emalhada e cozida m o volta de cada al a finalizando se o processo com uma camada de poliuretano a envolver a malha Esse processo tem por isso custos associados nomeadamente o custo relativo ao tempo utilizado de m o de obra e o custo inerente das mat rias primas utilizadas Na tabela seguinte podemos visualizar resumidamente os custos referidos Designa o Quantidade Unidade Pre o unidade Pre o al a M o de obra 2 H 9 5 19 Malha EuroWeb 1 5 Kg 4 4 6
101. r metro input B do value func 4 Neste esquema poss vel visualizar ainda os dois sensores de ajuste do passo de entran amento que ser o ligados ao digital input 1 e digital input 2 realizando assim uma aumento ou diminui o da velocidade da arrastadora de at 10 da velocidade nominal permitindo assim o ajuste do passo se necess rio Caso estejamos perante um passo superior a 127mm ent o no Preset 1 ser escolhido o input 0 e o motor 2 rodar sua velocidade nominal sendo que o analogic output 1 deste variador desta vez estar ligado ao analogic input 1 do variador do motor 1 que por sua vez ir realizar o mesmo processo que vimos para o caso anterior estando agora a velocidade do motor 1 sujeita ao cumprimento da equa o n 7 13 89 Existe ainda uma terceira op o no bloco Preset 1 que servir para colocar a m quina a rodar a uma baixa velocidade para efeitos de manuten o ajuste da posi o da al a ou at mesmo correc o de anomalias Assim como era pretendido ser tamb m necess rio que o sistema seja capaz de controlar o comprimento da al a parando assim automaticamente quando o comprimento correspondente dist ncia pretendida pelo operador para aquele produto Para isso o variador 690 disp e de um bloco chamado Home onde podemos determinar a dist ncia que pretendemos e assim que ele atingir essa dist ncia executar a paragem da m quina dando a informa o que o objectivo foi conc
102. relacionadas ou seja a velocidade do motor 2 da arrastadora estar dependente da velocidade imposta no motor 1 da entran adora e do passo pretendido para o entran amento ent o ser o necess rios variadores com possibilidade de programa o permitindo assim a comunica o entre eles de forma a garantir que a velocidade de um estar subjacente velocidade imposta no outro e ao passo escolhido e definido pelo operador sem ser para isso necess rio a exist ncia de um aut mato de controlo externo Quanto interface operador m quina tal com definido nos requisitos pretendida a exist ncia de uma consola t ctil que possua todos os menus indispens veis introdu o manual dos dados relativos do produto a fabricar e que por sua vez esteja em comunica o com ambos os variadores dando lhes assim a informa o necess ria para que eles sejam capazes de automaticamente controlar os motores segundo as prescri es exigidas A consola dever tamb m ser capaz de ler em tempo real os valores de interesse dentro dos variadores informando assim o operador do estado da situa o assim como da exist ncia de uma eventual avaria indicada por qualquer sensor podendo dessa forma actuar sobre a resolu o do problema e ent o retomar o bom funcionamento da m quina Embora se pretenda que o sistema esteja preparado para responder automaticamente a qualquer altera o de passo de entran amento provocado pelas varia es do di
103. rgia por hora obtemos ent o o seguinte custo anual em energia consumida pela m quina C anual 0 554 x 208 115 2 3 5 Na tabela seguinte apresenta se agora o resumo de custos para a nova solu o a implementar Designa o Quantidade Unidade Pre o unidade Pre o al a M o de obra 0 26 H 9 5 2 47 Fio Poliester 6 kg 2 12 Utiliza o da ny 0 26 H 9 6 0 554 10 2 2 7 maquina Custo Total al a 17 2 Tabela 3 3 Quantidades e custos para a solu o a implementar 3 4 Rentabilidade prevista Tal como podemos observar a partir da tabela acima para esta nova solu o a implementar teremos um custo total previsto por al a no pior cen rio de 18 31 contra os anteriores valores de 29 4 para a cobertura do tipo Winchline e de 36 05 para a cobertura do tipo Strongline Em seguida demonstra se o resumo comparativo entre as 3 solu es apresentadas 40 Quantidade M todo Pre o al a Tempo unidade Tempo ano Pre o ano produzida ano Winchline 29 4 800 2h 1600h 23520 Strongline 36 05 800 2 5h 2000h 28840 Maquina un 17 2 800 0 26h 208h 13760 autom tica Tabela 3 4 Resumo de custos anual Comparativo Da tabela em cima podemos concluir que se verifica uma redu o significativa nos custos de fabrico da respectiva cobertura das algas uma redu o que para o caso mais desfavor vel
104. rotec o diferencial normal de 300mA Quanto protec o contra sobrecargas os variadores de velocidade possuem j a capacidade de controlo das correntes consumidas pelos motores garantindo assim que estas n o atingem valores perigosos para os seus constituintes contudo uma vez que teremos de utilizar tamb m contactores para permitir realizar a abertura do circuito de alimenta o em caso de emerg ncia ent o poder o ser utilizados tamb m rel s t rmicos indexados aos contactores de forma a garantir que mesmo em caso de anomalia dos variadores a corrente fornecida ao motor n o excede por um per odo de tempo considerado perigoso a corrente nominal suport vel pelos seus constituintes 6 3 Caracter sticas da instala o Tal como sabido estamos perante uma instala o de comando e pot ncia de um sistema industrial nomeadamente de uma m quina constitu da essencialmente por dois motores trifasicos assincronos de indu o que ser o naturalmente os principais respons veis pelo consumo de pot ncia do sistema 62 A instala o partir do quadro parcial da zona de onde sair o circuito de alimenta o para o quadro da m quina sendo que a dist ncia entre os dois quadros ser inferior a 50 metros Todos os cabos ser o montados em calha pr pria pelo ch o ou pelo tecto No quadro da m quina dever o estar os circuitos de alimenta o e protec o dos dois motores existentes assim como todos os cir
105. s o em Volts Sec o em mm Resistividade do cobre Comprimento em metros React ncia linear Velocidade do veio da m quina de entran ar em RPM Velocidade do veio da m quina de arrastar em RPM Velocidade no motor da maquina de entran ar em RPM Velocidade no motor da m quina de entran ar em RPM Velocidade duma bobine em torno da al a em RPM Velocidade linear de arrastamento em mmPM Factor de redu o do redutor aplicado entre o motor 1 e a entran adora Factor de redu o do redutor aplicado entre o motor 2 e a arrastadora 19 20 Capitulo 1 Introdu o Este trabalho surge com a necessidade da empresa Quintas amp Quintas em realizar um projecto de desenvolvimento de um sistema industrial que fosse capaz de substituir um processo de fabrico j existente que actualmente apenas poss vel de realizar de forma manual Neste trabalho ser o descritos todos os passos seguidos na elabora o desse projecto proposto FEUP pela Quintas amp Quintas com o objectivo de reformular o actual processo de fabrico procurando assim substitui lo por um sistema automatizado e realizado por m quinas com um maior n vel de efic cia tanto a n vel temporal como tecnol gico Antes de se passar descri o detalhada do projecto em si passaremos primeiro para uma curta apresenta o da empresa proponente Quintas amp Quintas de forma a poder posteriormente ser poss vel entender de forma mais clara o processo de fabr
106. s ao uso e aplica o de sistemas com m quinas industriais e sua aplica o a este projecto em concreto e No Capitulo 5 ser descrita a arquitectura f sica escolhida para o sistema de controlo assim como definida a sua estrutura de liga es e No Capitulo 6 ser feito o dimensionamento e esquematiza o da instala o el ctrica de protec o e alimenta o dos equipamentos e No Capitulo 7 poder encontrar se a descri o sucinta sobre toda a programa o do sistema de controlo e explica o do seu funcionamento para o cumprimento dos requisitos exigidos e Por fim ser o feitas as conclus es ao projecto executado com an lise das falhas e sucessos obtidos ao longo do trabalho 28 Capitulo 2 2 An lise de Requisitos 2 1 Introdu o Naturalmente para ser poss vel desenvolver qualquer projecto o primeiro passo ser sempre elaborar em conjunto com a entidade interessada uma an lise concisa dos requisitos m nimos exigidos para o projecto Com esse mesmo objectivo foram realizadas tr s visitas ao local onde ser instalado o sistema na f brica da Quintas amp Quintas de forma a reunir com o Eng Ant nio Ferreira a fim de entender com pormenor todos os requisitos de funcionamento pretendidos para o sistema que irei desenvolver A primeira visita teve ent o como objectivo uma primeira abordagem ao funcionamento global da f brica de forma a conhecer os processos de fabrico actualmente existe
107. s manter essa velocidade mas se for verificado uma diminui o do passo ent o a velocidade da arrastadora dever subir lentamente at ser restitu do novamente o valor de passo pretendido Com esta solu o pode ocorrer que para casos em que o di metro do cabo a ser fabricado seja muito vari vel a velocidade da arrastadora esteja constantemente a ser acertada ora a aumentar ora a diminuir mas assim garante se que o entran amento sempre feito com valores de tens o nos fios e passo de h lice aceit veis e pretendidos para o processo de fabrico se realizar dentro dos padr es de qualidade exigidos Quanto gama de produtos a fabricar a m quina dever ser capaz de realizar produtos com passos desde 50mm at pelo menos 200mm 2 3 Descri o do funcionamento operacional da m quina A quando do in cio do processo a al a a ser coberta dever ser colocada na posi o inicial com os respectivos fios de entran amento amarrados no ponto onde come ar a ser produzida a malha de cobertura Para a coloca o da al a na sua posi o inicial dever existir no monitor um ecr de controlo manual dos motores de forma a poder rod los para a frente ou para tr s permitindo assim o ajuste da posi o inicial do produto relativamente s duas m quinas Uma vez a al a colocada no monitor dever existir a possibilidade de introdu o manual das caracter sticas do produto a realizar nomeadamente a inform
108. s noutras posi es Estes sensores uma vez que estar o sujeitos a um impacto provocado pela patilha a embater no sensor dever o ser sensores met licos robustos de fim de curso preparados para actuarem nestas condi es Ap s pesquisa no mercado ser indicado o uso de aparelhos como por exemplo os limit switches da gama Telemecanique da Schneider Electric como o representado na figura seguinte Figura 5 2 Rotary Limit Switch Telemecanique Schneider Electric Quanto ao sensor de press o do leo de lubrifica o j existe na m quina um sensor de press o aplicado com alimenta o tamb m a 24V que poder ainda ser reutilizado pelo que n o ser necess rio adaptar outro 54 Em rela o protec o de entrada no per metro de seguran a para al m da barreira f sica constru da volta dessa rea munida de avisos de proibi o de entrada no per metro durante o funcionamento da m quina ser tamb m aconselhado o uso de um sensor do tipo circuit breaker pr prio para este tipo de utiliza o de seguran a aplicado entre a porta e o batente da mesma de forma a garantir que em caso de abertura durante o funcionamento da m quina ser quebrado o sinal que d indica o aos variadores de que o per metro est fechado e ent o originar a paragem imediata dos motores Em resumo para casos de anomalia teremos ent o 4 sensores para as anomalias de fio partido sub tens o ou bobine vazia 4 sensor
109. s s o dotadas de um man de um dos lados o que faz com que os carretos ao passar nesse ponto sejam atra dos para essa mesma roda fazendo os em seguida rodar a volta da mesma at chegar ao ponto de intersec o com o man da roda dentada seguinte que por sua vez far o mesmo efeito e atrair o carreto para ela provocando assim um circuito fechado onde os carretos contendo as bobines movem se de forma circular 37 e alternada de roda em roda girando assim volta da al a permitindo o entran amento pretendido Na figura seguinte poder ser visto com mais pormenor o funcionamento em cima explicado Posi o inicial Correto c Bobine Roda dentada Figura 3 1 Sequ ncia de movimento das bobines Sabendo de antem o que a velocidade pretendida de rota o de cada roda dentada ser de aproximadamente 50 rpm ent o podemos come ar a determinar o tempo que demorar cada carreto a dar uma volta completa al a Ora sabendo que a m quina cont m um circuito com 18 rodas dentadas e que cada carreto para passar de uma roda para a outra necessita de percorrer metade do per metro total da roda em que est o que equivale a meia volta dada por cada roda para que o carreto seja entregue a roda seguinte 38 Chegamos assim conclus o que se os carretos para passar uma roda necessitam que seja dada metade de uma volta ent o para atravessar as 18 rodas ser o necess rias 18 meias voltas o que d um total de
110. s vari veis inseridas pelo operador nomeadamente a velocidade de entran amento e do passo e que a partir destas vari veis consiga automaticamente determinar qual ter de ser a velocidade imposta na arrastadora para que o passo seja garantido cumprindo assim com as especifica es exigidas para o produto a laborar Ora para que seja poss vel efectuar a programa o do sistema nesse sentido falta primeiro definir exactamente como ter de ser a rela o entre as velocidades dos motores e o passo para que se possa definir uma fun o para a velocidade da arrastadora em ordem velocidade de entran amento e do passo pretendido 81 7 3 1 Defini o das vari veis Com vista ent o a definir essa rela o ser necess rio voltar a relembrar a estrutura mec nica das m quinas existentes assim como o seu funcionamento geral tendo em conta o processo de fabrico em quest o Ou seja sabemos ent o que temos uma m quina contendo 18 rodas dentadas por onde passar o as bobines com os fios a entran ar Uma vez que as bobines apenas precisam de meia volta de uma roda para serem passadas para a roda seguinte ent o ser o precisas 9 voltas completas dadas pelas rodas dentadas para que a bobine d uma volta completa m quina Sabendo que o motor possuir um eixo redutor ligado entre si e o veio da m quina ent o a velocidade imposta pelo motor m quina de entran ar ser dada pela velocidade do motor a multiplicar pel
111. sobre o sensor 56 Figura 5 4 Plunger Limit Switch Telemecanique Schneider Electric 5 4 Variadores de Velocidade Ap s definidos os sensores faltava ent o chegar a parte mais operativa do sistema os variadores de velocidade Os variadores ser o naturalmente uma das partes mais importantes do sistema de controlo pois ser o respons veis n o s pelo controlo vectorial dos motores como pela recep o e assimila o dos sinais provenientes dos sensores e inclusive dos sinais de comando ora vindos da consola ora podendo tamb m vir de actuadores manuais externos Inicialmente na fase de pesquisa de op es para estes equipamentos foram exploradas as possibilidades de uso de variadores das marcas Omron Schneider e Siemens contudo por raz es de pre o e por afinidade profissional e comercial entre a Quintas amp Quintas e a empresa Mais Automa o foi preferida a escolha pelos equipamentos de marca Parker SSD Drives cuja representa o garantida pela empresa Mais Automa o Nessa mesma altura foi marcada ent o uma reuni o na sede do representante de forma a tentar obter informa es sobre os produtos dispon veis Da gama de variadores da SSD dispon veis para controlo vectorial de motores com possibilidade de programa o e de intercomunica o entre aparelhos ora variadores ora consola apenas cumpriam esses requisitos 3 modelos sendo que um deles um modelo ainda novo no mercado com grandes capacidades d
112. stala o el ctrica para al m de ser respons vel pelo fornecimento de energia aos equipamentos ter tamb m que estar preparada para executar fun es de protec o tanto dos equipamentos como das pessoas que os ir o futuramente utilizar 6 2 Sistemas de protec o No que diz respeito protec o de motores e pessoas imprescind vel garantir que toda a instala o estar sempre protegida tanto quanto a sobrecargas como quanto a poss veis curto circuitos incluindo naturalmente a protec o diferencial contra contactos indirectos A protec o dos equipamentos e cabos contra curto circuitos poder ser garantida ou por interm dio de disjuntores ou por corta circuito fus veis que ter o de ser dimensionados de forma a proteger a instala o mas sem que ocorram disparos intempestivos durante o funcionamento normal dos equipamentos Devido a ser uma instala o de alimenta o de motores cuja corrente de arranque pode atingir valores 5 a 7 vezes superiores ao valor da corrente nominal ter de se ter em aten o na escolha do equipamento de protec o contra curto circuitos pois estes ter o de possuir caracter sticas de ac o retardada de forma a permitirem a passagem desses valores de 61 corrente de arranque superiores corrente nominal sem que o circuito seja interrompido durante esse mesmo arranque cortando apenas em situa es reais de curto circuito Assim sendo se for optado por usar fus veis estes
113. ter o de ser do tipo aM os chamados fus veis de motor com ac o retardada para esse prop sito mas caso se opte por usar disjuntores a escolha recair ent o pelos aparelhos com curva caracter stica do tipo D curva especifica para a utiliza o com aparelhos que possuam picos de corrente como o caso do arranque dos motores Quanto ao poder de corte das protec es seria necess rio calcular a pot ncia de curto circuito da instala o o que exige que se conhe a a rede el ctrica da fabrica no entanto isso n o foi poss vel de obter pelo que foi apenas poss vel verificar que no quadro da zona os aparelhos de protec o dos restantes circuitos existentes t m um poder de corte maximo de 10 contudo por raz es de maior seguran a ser mais aconselhado efectuar a protec o contra curto circuitos de cada motor com fus veis cil ndricos aM que possuem um poder de corte muito elevado at 100kA garantido assim que a protec o garantida mesmo no pior caso Para a protec o de pessoas quanto a contactos indirectos dever ser instalado um disjuntor ou interruptor diferencial a montante do quadro de alimenta o da m quina de forma a garantir o corte da alimenta o em caso de detec o de uma fuga de corrente para uma massa suscept vel de ser tocada pelo manobrador Uma vez que o local onde ser montada a m quina se trata de um ambiente com pouca humidade e com uma limpeza razo vel bastar uma p
114. to de pot ncia mas agora actualizado com os valores calculados Quadro Parcial da zona 1 Di A 25 300mA L1250m A ox4mme 25 Quadro da m quina F1 flioa Fe 3xe ommo Sensores 3xe omme Figura 6 4 Esquema geral unifilar do circuito de pot ncia actualizado Legenda D1 Disjuntor tetrapolar de 25A com protec o diferencial de 300mA L1 Linha de alimenta o entre quadros com 5 condutores de 4mm2 D2 Interruptor tetrapolar de 25A D3 Disjuntor bipolar de 6A 77 F1 Fus vel cil ndrico aM tripolar de 10A KM1 Contactor Tripolar de 12A RT1 Rel T rmico associado ao contactor com ajuste de corrente entre 8A e 11 5A SSD1 Variador de Velocidade M1 Motor 1 F2 Fus vel cil ndrico aM tripolar de 6A KM2 Contactor Tripolar de 9A RT2 Rel T rmico associado ao contactor com regula o de corrente entre 3 7A 5 8A SSD2 Variador de Velocidade M2 Motor 2 78 Capitulo 7 7 Programa o do Sistema de Controlo 7 1 Introdu o Uma vez definidos os aparelhos a utilizar para o sistema de controlo chega agora a altura de os preparar para desempenhar o t o importante papel para que ser o destinados Para isso ter que ser pensada uma interface gr fica com programa o a aplicar na consola de comando com a qual o operador ir interagir que seja capaz de comunicar com os variadores e consequentemente com os motores coloc
115. uma vez sabemos que este ter de ser inferior a 55 e tamb m inferior ao tempo de fadiga t rmica do cabo Tal como para o dimensionamento de F1 temos de calcular o curto circuito fase fase com uma diferen a de potencial de 400V 0 95Un A 6 27 L5 Rfase20 C Rfase20 C Icc min Sendo Un 400V Para um curto circuito fase fase p 0 017241 O mm2 m resistividade do cobre L 210m comprimento m ximo previsto para o cabo S 2 5mm2 sec o escolhida dos condutores px L 0 017241x10 Rfase20 0 070 2 5 Entao ama 6 28 1 5 0 07 0 07 Quanto tempo de fadiga t rmica do cabo ser dado 2 m o seg 6 29 Icc min Sendo k 115 isolamento a pvc S 2 5mm2 sec o dos condutores Iccmin 1810A Entao 115 2 5 Tfi 0 025 6 30 p 5x25 seg 6 30 74 O fus vel a aplicar ter por isso de conseguir efectuar o corte do circuito para correntes de curto circuito acima de 1810A num tempo inferior a 0 025 seg Analisando a figura 6 3 relativa curva de funcionamento de um fus vel cil ndrico do tipo aM podemos ver que o fus vel de 6A para correntes acima de 200A funde instantaneamente garantindo assim que o cabo nunca atinge a sua fadiga t rmica Quanto s quedas de tens o temos u bx eee x Ib 6 31 S x cos o Ax seng e RE 6 32 U0 Sendo u queda de tens o no circuito Au queda de tens o relativ

Projecto e Concepção de Adaptação de Equipamento Industrial

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