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relatório - Automation and Robotics Laboratory (LARA)

1. i Yo Configuration gt 8 1 1756 L60M035E sERd 2 1756 DNB DeviceNet o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o loa t gt Monitor tags E Ji TA 1 Figura 3 32 Vari veis do ladder Program Tags 53 Capitulo 4 Conclusoes Ap s uma motiva o do projeto simula o de uma planta de fundi o definiu se o problema e seus objetivos Esse um importante tema na rea de engenharia pois envolve a seguran a no trabalho Ambientes industriais podem oferecer riscos sa de humana e esse projeto visa um sistema que diminui a presen a humana nesses lugares Outro aspecto importante que ele engloba v rios conhecimentos de Engenharia Mecatr nica controle redes de comunica o programa o sistemas discretos constru o mec nica Para esse projeto v rios equipamentos e tecnologias foram pesquisados dispositivos de controle CLP s PAC s e seus softwares sensores indutivos fotoel tricos e encoders equipamentos para acionamento motor de indu o e inversor de frequ ncia tecnologias de comunica o rede DeviceNet e interface SERCOS Mostrou se a interliga o que esses equipamentos t m uns com os outros e a utilidade de cada um para o projeto da planta de controle Apresent
2. Nenad _Devieesst a RSLogix programa o em diferentes lin guagens Flo Edt Views Conmunkotons Station DOEJOPC Securty Window Heb pm S aj 218 alte x pe ue at o Eds Une ie 1 185 148 Workstation RSI SZINKZ 130 151 185 194 Werkstation RS ONOCHEN E El 130 151 105 198 Workstation RSL WURST E de Main Deit Data Highway Phs ga E 1756 DHRIO S E o ret ASL UTA acsee e ff 73 17560410 1756 DERIOJA Workstation WURST 18 E 130 151 185 240 Workstation ASI BAIERZ E E 130 151 185 245 Workstation RSE EDDIONZ E E 130 151 196 220 Workstation RSI UTAH c RSLinx Figura 2 3 Softwares de programa o do ControlLogix fonte http www rockwellautomation com rockwellsoftware products 2 3 Sensores Sensores de presen a s o os sensores utilizados pra detectar a exist ncia de objetos pr ximos ao sensor Em geral sensores de presen a podem medir pequenas dist ncias al m da capacidade de apenas detectar objetos e podem ser adaptados pra medi es de n vel de l quido de contagem de pe as vibra o e outras fun es Os sensores de presen a podem ser divididos em duas categorias os sensores que necessitam contato f sico e os que n o necessitam Sensores de presen a sem a necessidade de contato possuem diversas vantagens sobre os sensores que requerem o t
3. RS232 Diver Servomotor com ULTRA3000 aos incremental SERCOS Rede DeviceNet Encoder absoluto da haste ControlLogix eee EF Sa da digital Escovas gt Eletro im Fonte 24V 2A Entradas digitais Sensores Sensores de fim indutivos de curso Figura 3 6 Arquitetura projetada Apesar de se manterem a maioria dos elementos do sistema da figura 3 6 algumas modifica es foram feitas tanto troca de equipamento quanto mudan a de conex es A figura 3 7 mostra as modifica es feitas Microcomputador r z para configura o e Sensores de fim a aca Est de curso supervis o y E Servomotor com E o sensor Lo 3 Kinetix incremental SERCOS Encoder RS232 absoluto da haste ControlLogix ria aS Saida digital covas gt Eletro im Fonte 24V 2A Rede DeviceNet Sensores indutivos Figura 3 7 Arquitetura do sistema O controlador ControlLogix 5560 o centro desse sistema Ele se comunica com um micro computador por uma interface RS232 onde se far a programa o do controle utilizando se a linguagem Ladder Esse modelo de controlador j vem com uma interface SERCOS acoplada a ele essa interface que faz a comunica o do controlador com o Kinetix respons vel pelo acionamento do motor O controlador possui poder compu
4. LITE Figura 1 3 Exemplo de um Low Profile Conector Auxiliary Feedback Tabela 1 3 Pinos da entrada I O do Kinetix Identifica o 12 Liga a 7 Fonte 24VDC o fio marrom do sensor fotoel trico 8 Fim de curso positivo o fio preto do sensor fotoel trico 9 Comum o fio azul do sensor fotoel trico 10 Fonte 24VDC o fio marrom do sensor fotoel trico 11 Fim de curso positivo o fio preto do sensor fotoel trico 12 Comum o fio azul do sensor fotoel trico Cada entrada deve estar ligada ao receptor do sensor fotoel trico em cada um dos lados positivo e negativo O fio branco dever ser ligado junto ao marrom para LO e junto ao preto para DO Veja a se o sobre o sensor fotoel trico 2 3 2 ou o manual no CD para mais informa es Tabela 1 4 Pinos da entrada Auxiliary Feedback do Kinetix todos os fios est o no cabo 845 CA C 10 a chegar amp Identifica o 12 Liga a 17 1 a sin fio branco 2 a sin fio preto enrolado no fio branco 3 b cos fio azul 4 b cos fio preto enrolado no fio azul 5 I o fio verde 6 Comum fio preto enrolado no fio vermelho 10 I fio preto enrolado no fio verde 14 5 VDC fio vermelho Para cada fio h um preto correspondente que vem enrolado com o fio com o qual ele faz 61 par Uma vez desenrolados os fios n o ser mais poss vel distinguir visualmente quais fios pretos
5. o e o cabo de aterramento Os fios de comunica o devem ser brancos e azuis enquanto que os cabos de alimenta o s o pretos e vermelhos O quinto cabo o de aterramento n o tem cor pr definida O barramento n o pode ser divido em ramos a n o ser com o uso de um equipamento espec fico TAP A figura 2 20 13 mostra um exemplo de rede semelhante ao usado no experimento exceto pelo fato de n o serem necess rios TAPs O resistor http www rockwellautomation com rockwellsoftware products 24 de termina o 1210 TR Resistor de termina o multiport tap rr 22 A o barramento Node Node Figura 2 20 Esquem tico do barramento DeviceNet O protocolo DeviceNet tamb m define algumas especifica es sobre conectores embora eles n o sejam nicos Os conectores s o necessariamente 14 e Todos os n s devem ter conectores machos e Um n s deve poder ser desconectado sem comprometer o sistema ou afetar qualquer outro n e Conectores devem suportar no m nimo 8A 24V ou 200VA e No m nimo 5 pinos de conex o devem existir Um sexto pino pode existir para fins de aterramento da carcaca do conector e ou equipamento Um tipo comum de conector que ser usado nas conex es deste projeto pode ser visto na figura 2 21 14 Network Connector Female Contacts 5 V red 4 CANH white 3 drain bare 2 CAN_L blue 1 V black m m m m m Device Connector Male Contacts
6. TRABALHO DE GRADUA O CONSTRU O DE UMA GRUA PARA COLETA DE MATERIAL FERROSO CONTROLADA POR CLP Daniel Fraianeli Thiago Alberto Ferreira Adnet Bras lia dezembro de 2009 UNIVERSIDADE DE BRAS LIA FACULDADE DE TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DE BRASILIA Faculdade de Tecnologia TRABALHO DE GRADUA O CONSTRU O DE UMA GRUA PARA COLETA DE MATERIAL FERROSO CONTROLADA POR CLP Daniel Fraianeli Thiago Alberto Ferreira Adnet Relat rio submetido ao Departamento de Engenharia El trica como requisito parcial para obten o do grau de Engenheiro de Controle e Automa o Banca Examinadora Prof Geovany Araujo Borges ENE UnB Orientador Prof Jo o Yoshiyuki Ishihara ENE UnB Co orientador Prof Ricardo Zelenovsky ENE UnB Examinador interno Dedicat rias minha fam lia minha fam lia Thiago Alberto Ferreira Adnet Daniel Fraianeli Agradecimentos Agrade o primeiramente aos meus pais que sempre me deram todo o apoio orienta o e confian a n o s na faculdade mas em toda a minha jornada at aqui Agrade o tamb m aos professores Geovany Ara jo Borges que me deu o suporte necess rio pra realiza o deste projeto e Guilherme Carib de Carvalho coordenador do projeto Al m disso agrade o Rockwell Automation que forneceu os materiais e oportunidade de realiza o deste projeto Tamb m agrade o a todos os outros professores que contribuiram para a minha forma
7. em refer ncia ao ponto N 1 PMW em nivel logico 1 ot 0 so 180 270 360 S2 PMW em nivel l gico 1 o ct 0 90 180 270 360 Figura 2 18 Exemplo de sa da de uma circuito variador de frequ ncia Al m do circuito apresentado h a parte l gica que inclui a origem do PWM e outras etapas que fazem fun es como eliminar harm nicas e controlar a qualidade da sa da independentemente da carga Essas funcionalidades s o prometidas pela Rockwell Automation em sua descri o do produto 12 por m nenhum detalhe fornecido sobre esses circuitos sendo considerado um segredo relacionado marca 23 2 5 Comunica o 2 5 1 DeviceNet DeviceNet um protocolo de comunica o industrial criado pela Allen Bradley com o objetivo de conectar componentes de baixo n vel em geral sensores com componentes de alto n vel con troladores O protocolo DeviceNet implementa as camadas 1 2 e 7 da pilha OSI Open Systems Interconection ou seja o protocolo define uma infra estrutura b sica de rede e uma interface com o software de aplica o Embora tenha sido desenvolvido por uma empresa privada o protocolo foi tornado aberto pra facilitar a interconex o de sistemas de diferentes proced ncias Foi ent o criada a ODVA Open DeviceNet Vendors Association para manuten o das especifica es do protocolo e para avalia o de equipamentos que implementam DeviceNet al m de fornecer assist ncia pra fabricantes que d
8. o restabelecida light operate A figura 2 8 b mostra o esquema de liga o do sensor O s mbolo Load corresponde ao Kinetix 6000 que possui uma conex o para entrada e sa da que inclui fontes 24VDC Quando o sensor acusa a presen a de um objeto o fio preto assumir a tens o da refer ncia fazendo com que a carga load no caso do experimento se trata do ControlLogix indiretamente atrav s do Kinetix 6000 tenha uma diferen a de potencial e assim identifique o sinal do sensor A figura 2 8 5 mostra o sensor utilizado no experimento emissor e receptor iguais e a sua fia o 12 Marrom a Sensor 42CF b Liga o do sensor Figura 2 8 Sensor 42 CF e sua liga o 2 3 3 Encoders Encoders s o dispositivos utilizados na transforma o de movimento linear ou angular em um sinal el trico que possa ser usado pra inferir dados de tal movimento Embora n o sejam os nicos equipamentos que possam realizar essa tarefa a facilidade de interfaceamento com o circuito de processamento tornou este tipo de sensor muito comum em movimenta o de eixos de m quinas rob s articulados e outras aplica es n o necessariamente ligadas ind stria Encoders s o constru dos baseados em diferentes princ pios magnetismo toque luz mas todos consistem em uma pe a acoplada ao movimento com marca es compat veis com o princ pio no qual s o baseados e uma pe a que far a medi o dessas marcas Os dois encoders utiliz
9. o des perimento MPL A310F montado Figura 2 15 Motor de indu o do experimento e outro motor desmontado 2 4 2 Kinetix Kinetix a mais nova fam lia de variadores de frequ ncia da Rockwell Automation desenvolvido com o objetivo de minimizar o espa o e fia o utilizados em quadros de automa o industrial fam lia Kinetix somente se comunica atrav s da interface SERCOS que conforme explicado no cap tulo 2 5 2 um protocolo de comuica o desenvolvido tendo em vista acionamento de eixos A fam lia Kinetix inclui ainda entradas pr prias para liga o do sinal de feedback do motor sinal de um encoder externo extra e ainda uma entrada para sensores que incluem fontes 24VDC que minimizam a necessidade de comunica o com m dulos de expans o do controlador e eliminam a necessidade de fontes externas fonte http www ab com motion servomotors lowinertia html 20 A familia Kinetix composta por 3 linhas de modelos o Kinetix 2000 6000 e 7000 que se diferenciam principalmente pela pot ncia fornecida Em todos os casos os modelos s o vendidos podem ser IAM Integrated Axis Module e AM Axis Module O IAM composto de duas partes uma de controle e uma de pot ncia vendidos em um nico m dulo Os AMs s o semelhantes parte de pot ncia dos IAMs Ainda s o disponibilizados equipamentos obrigat rios ou acess rios para o uso com essa fam lia de variadores O LIM Line Interface Module uma f
10. 12 2009 16 02 05 7 12 2009 16 02 03 7 12 2009 16 02 00 711212009 16 01 54 Description The device at address 06 has been downloaded The device at address 05 has been downloaded The device at address 04 has been downloaded The devire at address M3 has heen dawninaded la Any device specific messages related to the download operation are disp Any device specific messages related to the download operation are disp Any device specific messages related to the download operation are disp Anv devire snerific messanes related tn the dawninad aneration are dis Allen Bradley 1756 DNB A Agora as informa es podem ser passadas do software para a rede Para isso clica se em Device e seleciona se Download to Device figura 3 26 Figura 3 25 RSNet Worx 49 Online Not Browsing Ua Input File Edit View Network Device Diagnostics Tools Help se amp 4 Upload trom device Ele lala ll one 1756 DNB A E 871TM 871TM 871TM Unshielded Unshielded Unshielded 18mm wit 18mm wit 18mm wit DeviceNet Class Instance Editor Re register Device Properties 4 ee Ea 00 01 02 Da 05 06 871TM 871TM Unshielded Unshielded 18mm wit 18mm wit HK 4 gt Ml Graph Spreadsheet Master Sle Message Code Date Description a Quero 7 12 2009 16 02 05 The device at address 06 has been downloaded Any device specific messages related to the downlo
11. 64 n s independentemente da velocidade de comunica o usada comunica o no entanto afeta a dist ncia m xima que o tronco pode ter entre o controlador da rede DeviceNet e o n Quanto maior a velocidade menor a dist ncia m xima que tamb m de pende do tipo de cabo escolhido A tabela 2 2 resume as dist ncias m ximas do tronco dependendo do tipo de fia o e da taxa de transmiss o todas as 3 poss veis 14 Tabela 2 2 Dist ncias m ximas do tronco DeviceNet Taxa de transmiss o 125kbps 250kbps 500kbps Fio espesso 500m 250m 100m Fio fino 100m 100m 100m Cabo flat 420m 200m 75m A rede DeviceNet possui transmissao diferencial sendo o par de fios de transmissao identificados como CAN H branco e CAN L azul Dois estados do fio representam os sinais l gicos estado recessivo e o dominante O CAN H muda de 2 5V recessivo para 4 0V dominante e o CAN L muda de 2 5V recessivo para 1 5V dominante Todas as voltagens s o tomadas em rela o ao V da rede O 1 l gico interpretado quando ambos os fios est o em estado recessivo e o 0 l gico ser interpretado quando ambos se encontram em estado dominante O estado sem transmiss o da rede o recessivo Como a rede de barramento em paralelo isso resulta em uma configura o AND Quando qualquer n muda pra 0 l gico que o estado dominante toda a rede entrar nesse estado da o nome dominante Para transmiss o de 1 l gico
12. Figura 2 21 Esquem tico do conector DeviceNet Os fios a serem usados na constru o do barramento podem ser de 3 tipos espesso fino ou flat ou existe a op o de se combinar os 3 tipos de cabo O cabo espesso e o flat costumam ser usados em longas dist ncias devido maior resist ncia mec nica enquanto que o fino costuma ser usado apenas em conex es locais Os cabos espesso e fino s o de par tran ado individualmente estanhados O cabo espesso possui di metro aproximado de 10 8mm e 3 voltas ft Para o par de sinal o tamanho do fio 18 19x30AWG que o mesmo tamanho do fio de aterramento A imped ncia t pica de 1200 a 1MHz a capacit ncia de 12pF ft e o atraso de 1 36ns ft Para o par de energia o que muda o fio que 15 19x28AWG e deve conduzir at 8A O cabo finalizado com uma blindagem de Mylar em cada cabo interno O cabo fino de sinal tem di metro 25 m dio 6 13mm com 4 8 voltas ft O tamanho do fio 24 19x36AWG e as caracter sticas de imped ncia capacit ncia e atraso s o as mesmas do cabo espesso O fio do cabo interno de energia tem tamanho de 22 19x34AWG e deve conduzir at 3A que o mesmo tamanho do cabo interno de aterramento O cabo fino tamb m finalizado com blindagem de Mylar O cabo flat deve ser feito de Santoprene ou TPE deve caber em eletrodutos de 25mm e deve poder conduzir 600V ou 8A N o h outras especifica es pra este cabo 14 A rede DeviceNet suporta at
13. Locat21Date S 3 gt lt Locat2 Data 5 4 se 5 E I st RI 6 s2 st R2 7 JS s3 s2 st R3 8 p fe lt 2 sa s3 s2 st R4 Description 5 beset 9 3 Y pasa jee E Main Routine MainRoutine Faut Routine s5 sa sa s2 st RS 10 os Ls fe me col se ss sa sa s2 st Re 1 er io fm fi e fee fe e 2 ET J MainRoutine 7 11 japp oi Figura 3 31 Ladder para os sensores indutivos 92 As seis primeiras linhas fazem um AND l gico com os tr s bits citados para cada sensor Se o sensor detecta Sensorl 1 e a pe a n o est perto demais Closel 0 nem longe demais Farl 0 a respectiva sa da S1 acionada Essas seis sa das S1 S2 S3 S4 S5 e S6 s o utilizadas para se dar prioridade para cada buffer de pe a As seis linhas de baixo fazem a l gica dessa prioriza o A pe a 1 pode ser sempre alcan ada a 2 somente se n o houver a pe a 1 a 3 s sem as pe as 1 e 2 E assim at chegar pe a 6 A figura 3 32 mostra todas as vari veis tanto de entrada como de sa da que foram utilizadas nesse programa EA AA A ARE aleja S ajaj Al aise Te ula alo Omne 0 EA Ra oe El No Forces aj alale so gt slr Favortes ABE Aa A A Comers b No Edits a me PjAFavorites F 0 w E Controller DeviceNet Scope MainProgram y Show Show Al Sot TagName y A Controller Tags e el a TETE d o TagName a Vale Force Mask FE Type Description E Power Up Handler 5 Decimal Decimal Decimal
14. ass sees nett tant Saad ates hee tat Oe a intense IIS 45 Esquema do barramento DeviceNet cecceceecec ene eee e eee e eee ene ne eneneeeeeneeaenenees 46 Liga es Kinetix LIM cain AA Cas casi AE E 46 Conector da entrada I O do Kemetic sage aa A a 2 47 RSNet Worx rede com sensores indutivos 0oocooccccnccnccncnccncnncnnonanccnannnnncnanccnnnnes 48 Modificando o endere o do sensor ce cece eee ce tence ee eee eee ee eee eee eeeneneetaenetaenenees 48 RSNet Worx puta A A Me ves 49 Download to D6vice iss ncc et geene eras A ean have via i ew ee ee ee 50 RSLinx com a rede DeviceNet configurada cc ccece cece eeeeneneeeee eee eteeeeneueneeees 50 RSLogik Paths AAA AR ii 51 Scan List DeviceN bau saia pita palito sites salen pe aU ea lege ogee pe 51 Numera o PATA priOrIZA O a as 52 Ladder para os sensores indutivos ccececcece eee e ee ence ence eneeneeeeneeeetaeneeaenenees 52 Vari veis do ladder Program Tags ooocoononocncncncnonacncnonananonccnananoncnnananoncnacnano 53 Esquem tico de liga o do Kinetix com o LIM 0 cece ecececc eee eeeeeeeee eee eeeeaenenees 59 Liga o das fibras pticas entre o Kinetix e o controlador c cece cence eneee ees 60 Exemplo de um Low Profile Conector Auxiliary Feedback cc cceeceeeeee eee 61 LISTA DE TABELAS 2 1 C digo de gray del Dits cinema ssassan asca cabs ere ncdeiee A erento 16 2 2 Dist ncias m ximas
15. ay aural ga Ona 13 Encoder incremental de baixa resolu o e sinais de sa da correspondentes aos dois CANAIS AA Vena Curtas ody ia eae Neda A Mag ea aa 14 Esquem tico de um circuito de avalia o de dire o utilizando um flip flop D ligado sa da dos canais do encoder conreen ana serra eee eens ne E renan 14 Disco de encoder absoluto em c digo de gray e circuito de convers o 16 Esquem tico da transmiss o padr o Stegmann cece eeeee eee ee cence eeeeeeeaeeeeees 17 Campo magn tico em um motor de indu o e cece eee ee eee eeeee eee eeeeeneneenees 18 Analogia para motor de induGa0 c cece eect eee eee eee ee ec ea ene ee ee ee enenes 20 Motor de indu o do experimento e outro motor desmontado ccceceee ence ees 20 Kinetix com 1 TAM 6 3 AMS cassa a alada 22 Diagrama de um circuito variador de frequ ncia cece cess cece eee enene nese enon eeeees 22 Exemplo de sa da de uma circuito variador de frequ ncia cceceeeeeeeeeeeee tees 23 Re Net Worx Re en a es heen 24 Esquem tico do barramento DeviceNet ccece cece cece cence screen tener 25 Esquem tico do conector DeviceNet cece cence cence nent nee e ene ne eeeneneeeaeneeaenenees 25 Exemplo de conector FSMA utilizado na interface SERCOS ccc cee eeeee eens 29 Exemplo de rede SERCOS com 2 an is eccececeee cece cence ence ee eeeneeeeeae
16. das variadas codifica es que codificam n meros vizinhos com a mudan a de apenas um bit mas essa codifica o se tornou popular em encoders porque facilmente convertida em c digo bin rio usado no processamento e tamb m porque suas marca es mais estreitas t m o dobro da espessura da codifica o bin ria 7 uma vez que pela codifica o formada nunca ocorre a sequ ncia 0 1 0 1 em qualquer dos bits do n mero verifique na tabela 2 1 e na figura 2 11 a 8 15 Gray Binario Bit 0 Bit 0 Bit 1 j Bit 1 Bit n Bit n a Disco com marca b Circuito de Con es Geom tricas em vers o para c digo bi c digo de Gray n rio Figura 2 11 Disco de encoder absoluto em c digo de gray e circuito de convers o Tabela 2 1 C digo de gray de 3 bits N mero decimal Em c digo de Gray Em c digo bin rio 0 000 000 1 001 001 2 011 010 3 010 011 4 110 100 5 111 101 6 101 110 7 100 111 A resolu o deste tipo de sensor determinada pelo n mero de trilhas e consequentemente o n mero de bits da medi o do sensor Um sensor de 12 bits por exemplo fornece 4096 medi es pra cada volta Assim como nos encoders incrementais a acur cia n o diretamente proporcional resolu o sendo ligada a constru o mec nica do sensor e sua conex o com processo sendo medido ou seja se n o h folgas no acoplamento entre o eixo do motor e a parte que
17. densidade das marcas das trilhas externas Se o disco 14 for metade opaco metade transl cido o movimento somente ser detectado quando meia volta do encoder for completada uma vez que apenas nessa situa o o laser ter uma nova mudan a de estado Quanto mais marcas alternadas menor ser o movimento necess rio do disco pra que haja uma mudan a no laser seja detectada A resolu o n o afeta a acur cia ou seja a proximidade do valor medido com o real n o alterada com o n mero de marcas acur cia do sensor determinada pela focaliza o do laser pela qualidade da marca o igualdade na dist ncia e tamanho das marcas diferen a entre zona opaca e transparente resist ncia vibra o entre outras 2 3 3 2 Encoders Absolutos Ao contr rio dos encoders incrementais que fazem uma contagem de marcas pra saber a po si o os encoders absolutos determinam a posi o diretamente a partir da marca o sendo lida no momento Cada marca o posicionada de modo que a combina o das trilhas signifique um n mero constitu do de bits seja esse n mero em codifica o bin ria em c digo de gray ou qualquer codifica o utilizada Os encoders absolutos em geral utilizam uma leitura paralela de modo que a interpreta o do n mero de seja simplificada o que significa que cada trilha do disco corresponde a um bit do n mero a ser lido O resultado disso a necessidade de quantos lasers quantos forem o n mero
18. e a armadura que no caso dos motores de indu o parte que recebe a excita o el trica A excita o el trica alternada na armadura ir causar O campo magn tico que dar origem ao movimento A armadura do motor consiste em um cilindro onde s o adicionados condutores com espaca mento dependendo do tipo de motor Em motores trif sicos os condutores s o distantes 120 graus entre si O cilindro conc ntrico com o eixo que se move o que equivale a dizer que os condutores circundam o eixo Esses condutores s o isolados entre si e cada um deve ser ligado a uma fase sendo que pro correto funcionamento do motor as correntes tamb m devem estar defasadas de 120 graus Para ilustra o de como o campo magn tico que causa movimento gerado observe a figura 2 13 10 h 1 ciclo l a Condutores na armadura b Sen ides de alimenta o em 6 bobinas concentradas e os instantes de tempo T 1 T 2 T 3 T 4 5 T 6 c Campo Magn tico Resultante no Motor 8 Figura 2 13 Campo magn tico em um motor de induc o 10 com adapta es 18 A figura 2 13 a mostra a liga o das bobinas concentradas do motor As bobinas concentradas nao sao usadas comercialmente pois nao usam eficientemente o fluxo do entreferro da armadura mas foram usadas porque s o mais claras na observa o do efeito do campo magn tico No entanto os enrolamentos distribu dos geram um efeito semelhante no campo magn tico Cada
19. gt arquivos do SolidWorks 2009 com o projeto da bancada e do suporte do motor lt gt documentos sobre o acoplador motor guia 4 fia o necess ria para conclus o das liga es el tricas xls e Programas programas de aux lio aos 3 programas RSLogix RSLinx e RSNetWorx e rotina de leitura dos sensores DeviceNet e Apresenta o Imagens este trabalho e a apresenta o em Power Point 63
20. o funcionamento segue o princ pio do campo girat rio mesmo assim imediato observar que ao operar como gerador a frequ ncia de sa da do motor depende da velocidade de rota o e do n mero de p los A sa da do motor completar um ciclo completo ou seja o fluxo magn tico da fase estar no valor m ximo e alinhado com o resultante em um momento e mais uma vez na dire o oposto uma vez a cada par de p los o que nos mostra que a frequ ncia depende de P 2 O motor do experimento tem 2 p los A frequ ncia tamb m depender da velocidade de rota o diretamente j que uma rota o gera um ciclo para um par de p los Assim a frequ ncia em Hz proporcional ao n mero de rota es por minuto divido por 60 pra converter pra rota es por segundo Juntando as duas f rmulas e isolando a velocidade j que a grandeza que queremos obter temos a equa o 2 1 10 _ 120x f op N 2 1 O princ pio de funcionamento do rotor pode ser entendido utilizando se o exemplo descrito por Irving Kosow em seu livro M quinas El tricas e Transformadores Considere uma placa de a o com um disco de alum nio ou cobre pivotado num mancal que est preso a essa placa de a o Sobre esse disco e placa h um m permanente em U de modo que o circuito magn tico ser completado pela placa de a o Quando o ima girar correntes parasitas ser o induzidas no disco abaixo dele De acordo com a lei de Lenz o sentido das correntes ser ta
21. ou aus ncia de material O bit 3 detecta se um objeto esta muito pr ximo ao sensor O bit 4 testa se a pe a est no limiar de detec o do sensor O bit 0 que detecta presen a o bit que se deve utilizar na l gica do programa Os bits 3 e 4 To Close e To Far respectivamente servem para detectar poss veis erros de coloca o 51 das pe as nos buffers ou de posicionamento dos sensores Caso um desses dois bits Too Close ou Too Far tenha valor l gico 1 a movimenta o deve ser parada pois devido a diferen as de posi es esperadas para as pe as pode haver choques entre a haste e a pe a ou at mesmo com um sensor no caso de ser este que esteja mal posicionado Como se pode observar na figura 3 1 a haste n o encolhe Sendo assim ela somente pode carregar uma pe a se n o houver nenhuma outra em seu caminho Caso contr rio haver um choque entre as pe as pe a da haste pode cair e a que est no buffer pode ficar deslocada ou cair tamb m Como o dep sito de sa da fica no meio da estrutura quanto mais perto do centro maior a prioridade da pe a Al m disso arbitrou se uma prioridade maior para as pe as do buffer 1 lado esquerdo A numera o mostrada na figura 3 30 mostra que as pe as de menores n meros possuem maiores prioridades Sensores indutivos Sensores indutivos Figura 3 30 Numera o para prioriza o O programa mostrado na figura 3 31 foi feito p
22. pr prias trilhas Figura 2 9 Encoder incremental de baixa resolu o e sinais de sa da correspondentes aos dois canais O encoder descrito at agora capaz de detectar movimento e pode incrementar a posi o a partir do seu pr prio referencial mas n o pode detectar dire o do movimento Na verdade se houver uma rota o pro outro lado o circuito auxiliar ao encoder continuaria a incrementar a posi o embora o correto fosse decrementar a posi o Pra solu o desse problema adiciona se um segundo laser de medi o conforme indicado na figura 2 9 Um circuito ou software faz a detec o da dire o e com isso a decis o se pra incrementar ou decrementar o contador No caso da figura 2 9 se o sinal do laser for acionado primeiro o encoder est no sentido hor rio Normalmente o circuito com flip flop D da figura 2 10 usado ou emulado em software pra detec o de dire o Neste experimento a detec o dire o feita automaticamente pela entrada auxiliary feedback do Kinetix conforme descri o no cap tulo 3 ent o n o ser necess rio circuito ou programa o adicional uma vez que a fun o j est implementada A 5 Q O hor rio Qeanti hor rio clk a a Figura 2 10 Esquem tico de um circuito de avaliac o de direc o utilizando um flip flop D ligado a sa da dos canais do encoder A resoluc o do encoder determinada pela
23. quais os para metros de atua o de cada m dulo como voltagem e frequ ncia A coordena o feita a partir dos comandos recebidos do controlador ControlLogix a partir do m dulo SERCOS O Kinetix recebe qual instru o deve executar que v o desde comandos para desligamento de algum m dulo de pot ncia passando por fun es de posicionamento em algum ponto de refer ncia posicionamento na posi o home instru es de fiscaliza o ou refinamento de um dos m dulos e outras muitas fun es dispon veis no ControlLogix e descritas no manual ControlLogix Motion Instructions dis ponibilizado no CD deste projeto A comunica o entre o m dulo de controle e os m dulos de pot ncia feita atrav s do Power Rail que um trilho usado pra transferir alimenta o e alguns dados entre o IAM e seus m dulos AMs mesmo o IAM incluindo um m dulo de controle e pot ncia num nico inv lucro ele tamb m requer o uso do Power Rail A figura 2 16 mostra o Kinetix 6000 com 1 m dulo IAM e 3 AMs fonte http www ab com motion servodrives kinetix6000 html 21 Figura 2 16 Kinetix com 1 IAM e 3 AMs Os AMs s o os m dulos de pot ncia e incluem entradas para feedback Cada um desses m dulos possui as suas pr prias entradas de modo que cada um possa operar a sua opera o e malha de controle independentemente A primeira entrada o feedback do motor que destinada a encoders Stegmann Hiperface podendo aceitar encode
24. se tratar de um acoplador que minimiza folgas e efeito de vibra es e ser de f cil montagem Figura 3 17 Desenho do acoplador motor guia 3 4 Montagem El trica Primeiramente ligou se o CLP ao computador Com o software RSLinx poss vel se visualizar tudo o que est conectado ao controlador A figura 3 18 mostra que h tr s elementos conectados ao rack de componentes do controlador O quadro da direita mostra esses elementos O 00 o pr prio ControlLogix 5560 o 01 o m dulo da interface SERCOS e o 02 corresponde ao m dulo da rede DeviceNet Para a utiliza o do RSLinx necess ria a configura o do driver de comunica o A aba Communications possui a op o Configure Drivers Seleciona se o RS 232 DF 1 devices e clica se em Add new figura 3 19 44 Browsing node 3 not found Ega Linx Gateways Ethernet 9 E a AB DF1 1 DF1 00 01 02 fj 01 1756 L60MO35E LOGIXSS60MO3SE 1756 L6OMO3SE A LGXSS60MO 1756 L60M035 3 Axis SERC 1756 DN DO 1756 L6OMO3SE LOGIXSS60M035E 01 1756 L6OMO3SE SERCOS 3 Axis SERCOS interface 02 1756 DNB A 1756 DNB A DeviceNet Scanner umf 12 07 09 04 12PM 4 Figura 3 18 RSLinx EN RSLinx Professional RSWho 2 oog Be Fie Edt View Communications Station DDEJOPC Security Window Help Fame E Linx Gateways AB_DF1 1 DF1 Ethernet r Available Driver Types 1784 KT KTX D PKTX D PCMK for DH DH 48
25. suporte do motor a ser colocada na estrutura se encontra em fabrica o Devido a necessidade de primeiro se fazer uma avalia o de como a haste do guindaste vai ficar os sensores indutivos n o foram presos porque a dist ncia que eles devem ficar n o conhecida O quadro el trico n o foi constru do devido falta da fonte espec fica do variador de frequ ncia Kinetix e a possibilidade de o local do quadro ser repensado devido ao tamanho do novo componente Tamb m n o foi avaliado qual o tamanho das fontes externas seriam necess rias O acoplador para ligar a guia ao motor foi adquirido e se encontra ligado guia O acoplador pra ligar o encoder haste foi encomendado e n o chegou Da parte de montagem el trica a rede DeviceNet foi ligada com sucesso At o momento somente os 6 sensores indutivos se encontram conectados mas a rede suporta at 57 novos equi pamentos DeviceNet mediante a obten o de mais cabos e conectores descritos no cap tulo 2 5 1 A tomada trif sica foi instalada mas como a fonte espec fica do Kinetix Line Interface Module que inclui fus veis filtros transformador para outras liga es que n o a liga o direta trif sica e outras funcionalidades descritas no cap tulo 3 4 e o Power Rail descrito no cap tulo 2 4 2 que essencial para o funcionamento do Kinetix n o chegaram optou se por manter os equipamentos em suas caixas para prote o j que eles n o podem funcionar Os 2 pares d
26. tem movimento Independentemente da resolu o encoders absolutos podem ser de uma nica volta singleturn ou de m ltiplas voltas multiturn Ambos operam de maneira semelhante mas o encoder de m ltiplas voltas possui um contador ou algum outro aparato pra contagem de quantas voltas foram completadas e assim pode medir posi es em locais al m dos alcan ados com uma nica volta do encoder O encoder utilizado no projeto do tipo nica volta 2 3 3 3 Stegmann Hiperface Stegmann Hiperface um projeto de encoders pticos propriet rio da empresa SickStegmann uma empresa que fabrica produtos industriais com parceria com diversas empresas do ramo in cluindo a Rockwell Automation O encoder embutido no motor que serve de realimenta o de posi o do carro do guindaste segue esse padr o Stegmann Hiperface O nome prov m do nome da marca Stegmann e HIgh PERform interFACE o que mostra que o padr o tamb m inclui diretivas sobre a transmiss o de informa es A transmiss o padr o resumida na figura 2 12 9 16 e feita com o uso de um cabo padr o fornecido pela Rockwell Automation descri o na tabela T5 SinCos Encoder Digital Drive AF i A o ana Sine gt SS Arc Tangent o Analog Channels Cosine gt DX XI Converter r RS 485 Data Out Fo a e J Data In Power Supply 5to 12 Volts O LS E Figura 2 12 Esquem tico da transmiss o padr o Stegman
27. toda a rede tem que estar em estado recessivo 2 5 1 2 Camada de Enlace O protocolo DeviceNet define o CAN Controller Area Network como protocolo dessa camada e assim o formato do frame o mesmo O primeiro bit identifica o in cio da transmiss o Os pr ximos 12 bits incluem o identificador e o Remote Transmission Request RTR Esse 12 bits s o usados como indicador de prioridade e s o usados quando a h colis o explicado mais adiante Os pr ximos 6 bits s o conhecidos como bits de controle Os 2 primeiros desses 6 s o fixos e os outros 4 indicam o n mero de bytes de dados a serem recebidos e esse n mero pode variar de 1 a 8 bytes que vem em sequ ncia aos 6 bits de controle Ap s os bytes de dados 16 bits s o pra detec o de erros de acordo com o algoritmo Cyclic Redundancy Check Os pr ximos 9 bits s o de acknowledge e fim de frame O tempo de transmiss o entre frames de at 3 tempos de bit O acesso ao meio definido como Carrier Sense Multiple Access Isso significa que qualquer n verifica se h alguma transmiss o em andamento antes de transmitir seus dados Uma vez 26 havendo uma transmiss o o n espera at 3 tempos de bit e tenta novamente at que possa transmitir Se houver uma transmiss o simult nea antes que os n s possam detectar a transmiss o do outro os bits de identificador e RTR far o a arbitragem de quem tem maior prioridade Dado que o barramento possui um efeito de porta AND o
28. 5 devices 1784 KTC X for ControlNet devices DF1 Polling Master Driver 1784 PCC tor ControlNet devices 1784 PCIC S for ControlNet devices ix Bux DeviceNet Drivers 1784 PCD PCIDS 1770 KFD SDNPT drivers PLC 5 DH Emulator driver SLC 500 DH485 Emulator driver SoftLogix5 driver Remote Devices via Linx Gatewa For Help press F1 NUM 12 07 09 03 56PM 4 Figura 3 19 Driver do RSLinx Os seis sensores indutivos foram conectados rede conforme explicado na se o 2 5 1 Al m do scaner DeviceNet m dulo que fica acoplado ao lado do ControlLogix tamb m necess ria uma fonte de alimenta o externa de 24V Essa fonte que alimenta o barramento DeviceNet figura 45 3 20 Scaner DeviceNet Figura 3 20 Esquema do barramento DeviceNet As liga es do Kinetix ser o feitas com a ajuda de um LIM Line Interface Module Ele engloba v rias liga es necess rias ao funcionamento do inversor como filtros transformadores e isolamentos Essa liga o pode ser vista na figura 3 21 2094 ACxx Mxx x or 2094 BCxx Mxx x Kinetix 6000 Integrated Axis Module Power Rail Note 10 Ground Stud y Cable Shield Clamp Bonded Cabinet Ground Bus o 2094 AL09 or 2094 BL02 x Three phase Line Interface Module Motor Power Connections puto ll Lu F Motor Power MP Connector Single phase CPL Output 1 264V AC AMS Con
29. a se utilizar o sensor como medidor de dist ncias necess rio se equacionar a quantidade de altera o na relut ncia magn tica e assim calcular a dist ncia a partir de outros dados V rios exemplos de sensores podem ser vistos na figura 2 5 4 fonte http www automationdirect com au Welcome RO Y eS Figura 2 5 Varios exemplos de sensores indutivos Outras considera es s o necess rias Embora a histerese desses sensores seja naturalmente pequena s vezes necess rio se aumentar essa histerese propositadamente Isso til em situa o onde um objeto pode estar no limiar de detec o do sensor e com uma vibra o suficiente pra que o objeto entre e saia do limiar continuamente Nesse caso a histerese impede que o objeto seja detectado muitas vezes quando na verdade h apenas um objeto Outra considera o a presen a ou n o de blindagem A blindagem n o afeta o funcionamento do sensor afeta a apenas a concentra o do campo Com a blindagem o campo magn tico fica direcionado o que reduz a rea que o sensor pode ser usado como detector Por outro lado evita que suportes ou outras pe as indesej veis sejam detectadas Pra se aumentar a dist ncia que o sensor til necess rio se aumentar a dist ncia que o campo magn tico atinge e isso s pode ser feito aumentando se o di metro das bobinas do sensor o que naturalmente impede que sensores indutivos sejam usados pra grandes dist nc
30. able 03 871TM Unshielded 18mm with cable 04 871TM Unshielded 18mm with cable 05 871TM Unshielded 18mm with cable 06 871TM Unshielded 18mm with cable For Help press F1 Figura 3 27 RSLinx com a rede DeviceNet configurada 50 2 Para a utiliza o do software RSLogix necess ria novamente a defini o do caminho de comunica o A figura 3 28 mostra o local onde se deve selecionar AB DF1 1 ES RSLogix 5000 DeviceNet 1756 L60M035E MainProgram MainRoutine Ef File Edit View Search Logic Communications Tools Window Help asim a RemRun ffs RunMode No Forces gt M Controller OK a H Battery Fault H gt NoEdts A IB 1 0 Not Responding 7 5787 Al fes E RISE Controller DeviceNet aa L EAS USE yl Controller Tags e EE C Controller Fault Handler En MEE Ss ES A Power l In Handler Figura 3 28 RSLogix Path J com a rede DeviceNet em funcionamento pode se ver na scanlist do m dulo quais os endere os que cont m um dispositivo Os seis sensores indutivos utilizados no projeto possuem endere os definidos de 01 a 06 como pode ser visto na figura 3 29 ES RSLogix 5000 DeviceNet 1756 L60M035E File Edit View Search Logic Communications Tools Window Help mis s ejser lela le ajaj Rem Run BE E run Mode E Path AB_DF1 1 amp No Forces bo o Seige a j ae at
31. ad operation are displ DNET 0108 7 12 2009 16 02 03 The device at address 05 has been downloaded Any device specific messages related to the download operation are disp onet 0108 7 12 2009 16 02 00 The device at address 04 has been downloaded Any device specific messages related to the download operation are dm v GRoner nina 711212009 16 01 54 The ds at address N3 has heen dnwninaded Anv devire snecific messanes related tn the dnvwninad oneratinn are faa lt mi gt Download to the selected device s Online Not Browsing A Figura 3 26 Download to Device Nesse ponto a rede est pronta para ser utilizada Basta clicar em Network e selecionar Online Os sensores podem entao ser vistos pelo RSLinx figura 3 27 o File Edit View Communications Station DDE OPC Security Window Help x amp 5 8 amp liz Y Y Autobrowse By Browsing network Workstation UNB LABAUT Ez Linx Gateways Ethernet g Ee cE g gD E Bs AB_DF1 1 DF1 00 01 02 03 04 E 3 01 1756 L60MO35E LOGIXS560MO3SE 1756 L60M035E 4 LGX5560M0 1756 DNB A S71TM Unshield 871TM Unshield 871TM Unshield 871TM Unshield EB Backplane 1756 A4 A DO 1756 L60MO3SE LOGIX5560M035E P P 01 1756 L60M035E SERCOS 3 Axis SERCOS interface f 02 1756 DNB A 1756 DNB A DeviceNet Scanner 05 06 E amp s Bj Devicanet 871TM Unshield 871TM Unshield 00 1756 DNB A 01 871TM Unshielded 18mm with cable 02 871TM Unshielded 18mm with c
32. ados no projeto s o pticos de marca es geom tricas e por isso qualquer refer ncia a encoder se refere a este modelo e apenas ele ser descrito aqui embora os encoders baseados em outros princ pios sejam muito semelhantes Independentemente do princ pio no qual se baseiam os encoders podem ser lineares ou angulares sendo esses ltimos os modelos empregados neste trabalho Naturalmente os encoders angulares podem ser usados para medir movimentos lineares se o seu movimento for atrelado ao movimento a ser medido Essa caracter sticas comumente utilizada em situa es onde um motor move uma esteira ou uma roda se move no plano Encoders pticos angulares s o constru dos com um disco normalmente de material transpa rente acoplados ao eixo de movimento No disco s o feitas marca es opacas de modo que sejam distintas do resto do disco O posicionamento das marca es depende da aplica o e do tipo do encoder mas em qualquer caso a informa o vai ser extra da da presen a ou n o dessas marca es Um laser posicionado transversalmente ao disco e medida que o eixo onde est acoplado o disco gira o laser far a leitura baseada no fato de a luz passar uma parte n o marcada do disco est em frente fonte de luz ou n o uma marca est em frente ao laser O contr rio tamb m poss vel disco opaco marcas transparentes O disco e o feixe de laser s o instrumentos usados pra detectar o movime
33. agn ticas a vibra es e s o feitos pra n o produzirem fa scas para ambientes com vapores inflam veis Os CLPs possuem projeto modular expans vel Isso significa que eles s o flex veis para atender s necessidades da aplica o e mant m processamento paralelo permitindo facilidade de manu ten o expans o e remodelamento Esses m dulos costumam ser encaixados em racks constru dos especialmente para o modelo a ser utilizados O rack tem um circuito que contem trilhos para alimenta o e comunica o dos m dulos al m de slots para o encaixe do m dulo Somente um m dulo de controle utilizado por rack e os outros m dulos mais comuns s o os de entrada e sa da em diferentes configura es digitais anal gicas ou mistura das duas op es m dulos de protocolos de redes industriais Industrial Ethernet DeviceNet ControlNet SERCOS e alguns m dulos pra aplica es espec ficas O m dulo de controle n o respons vel pelo comando de nenhum desses m dulos sendo respons vel apenas por buscar as informa es j preparadas em posi es espec ficas da mem ria e pela l gica envolvendo essas vari veis Os m dulos sempre pos suem um processamento independente de modo que possam fazer suas fun es como fazer leituras de pontos ou comandar a rede sem a necessidade do m dulo de controle A figura 2 2 mostra um rack com diversos m dulos 2 fonte http www ab com programmablecontrol pac F
34. ara nana 58 1 1 1 MATERIAIS FALTANTES iu a a decd cede ceeds oe 59 1 2 ESQUEM TICOS DELACACAO 00 A aa 59 1 2 1 LIGA ES KINETIX si RE aus in ici a 59 1 2 2 IDENTIFICA O DA PINAGEM E DOS CABOS cece eee e cece een ee eee eee e en nees 60 II DESCRI O DO CONTE DO DO CD ce cece ec ce eee cece ee eens 63 LISTA DE FIGURAS 1 1 1 2 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 2 10 2 11 2 12 2 13 2 14 2 15 2 16 2 17 2 18 2 19 2 20 2 21 2 22 2 23 3 1 3 2 3 3 3 4 3 9 3 6 Planta de Fundi o da Romi em Santa B rbara D Oeste 0 c cece cence eee e eee 2 Projeto da planta de simula o 0 ccc cece ce cence cence nent nee e eens neces na eeaeneeaenenees 3 ControlLogix apenas o m dulo de controle 0 cece cece eee ee ee eee eneee ee eeeeeeeeeenees 6 ControlLogix ligado num rack completo com diferentes m dulos de expans o 7 Softwares de programa o do ControlLogix cece cece cece nee eeeeeneneeeeeeneneneeas 8 Esquem tico da constru o de um sensor indutivo cc cece ccc e ence essence ene eeas 9 V rios exemplos de sensores indutivos 0 cece cece cee eee ened e nett eta 10 Esquem tico de um sensor de fecho transmitido em opera o e cee eeeeeeeeeee eens 11 Caracter sticas do emissor receptor eee ee cece cence eee ene ee tence eee eee eae eeneeneneeaeed 12 Sensor 42 C Pre sua Liga o wear A neta eae
35. ara se respeitar esse crit rio de prefer ncia na ordem de coleta das pe as ES RSLogix 5000 DeviceNet 1756 L60M035E MainProgram MainRoutine Je E Ef File Edit View Search Logic Communications Tools Window Help 18 x alsa S e jo alar Rig aja mm ME de TE BAT Node Bi fH ici es EEE 2l 1D rIravortes KBE A Treino K Poda A Compare 5 Controller DeviceNet Es a E Controller Tags Controller Fault Handler Sensor Closet Fart a 3 Power Up Handler Local 21 Data 0 0 gt lt Locat2 Date 0 3 gt lt Local21Data 0 4 gt 5 Tasks o E mad MainTask EB MainProgram sensor Close2 Far2 Program Tags Local 21 Data 1 0 gt lt Local 21Data 1 3 gt lt Local2 1Data 1 4 gt ds ES marroutine 1 ly ma C Unscheduled Programs 3 Motion Groups Sensor3 Close3 Far3 BB Ungrouped Axes lt Local 21Data 2 0 gt lt Locat21Data 2 3 gt lt Locat2 1 Datal2 4 gt ES E Trends 2 j Data Types Gi User Defined Sensor4 Closed Far a Ek Strings Local 21Data 3 0 gt lt Local21Data 3 3 gt sLocal21Data 3 4 gt s ss Eih Predefined 3 el E Module Defined amp 1 0 Configuration 5 Close5 Fars B 1 1756 Leomoase SER lt Local21Data 4 0 gt lt Local21Data 4 3 gt lt Local2 1Data 4 4 gt 8 2 1756 0N8 Devicenet 4 fa a nsor6 Closes Far lt Local2 I Date S 0 gt lt
36. as da plataforma ControlLogix e que s o desenvolvidas fun es pr prias pra reutiliza o nos programas O software permite ainda a visualiza o das vari veis tags concomitantemente com a leitura pelo controlador Com isso n o s o processo de debug simplificado mas tamb m poss vel a corre o de falhas com mudan as sem o desligamento do controlador e download apenas do programa alterado O RSLogix o programa que gerencia as redes de comunica o diretas com o controlador Isso significa que os m dulos do rack com o controlador s o visualizados e declarados para o controlador aqui Sem o RSLinx o controlador n o capaz de saber com quem conversa O RSLinx tamb m permite a integra o com outros programas como o Factory Talk para terminais de acesso remoto para operadores do sistema e o RSNetWorx para configura o de redes entre m dulos e sensores Outros programas podem ser usados como o RSEmulate para simula o de programas mas estes programas n o necess rios O RSNetWorx que o terceiro e ltimo programa essencial ser introduzido no cap tulo 2 5 1 Informa es e tutoriais tamb m s o disponibilizados no site www ab com 2 EXE Blu el al all ed Window Hip ma lala pipi alal Ea ra a nos a TIENT ae ora grs Gee ISO Pope Out roses os ai
37. cadas embaixo daquelas para ajudar a suportar os esfor os Cada barra possui uma se o transversal de 30x60 mm As barras de fixa o do guia junta mente com as duas barras de suporte possuem juntas uma se o transversal de 60x90 mm que suportar os esfor os Esse conjunto de barras o suficiente para impedir a flex o do suporte do guia o que provocaria mais n o linearidades no sistema Estimou se um comprimento de aproximadamente 70 cm para a haste de coleta de materiais Pode se observar na figura 3 11 uma dist ncia de 600 mm entre as barras de suporte do guia e as barras onde ficar o os buffers com as pe as Somando a esses 600 mm a espessura das barras a altura do guia e do encoder onde ficar a haste h espa o suficiente para a movimenta o do carro sem que a haste bata na estrutura As barras horizontais inferiores s o as respons veis pela fixa o dos sensores e dos buffers das pe as Al m disso tamb m fica aqui o dep sito de sa da das pe as Na figura 3 11 observa se direita um bloco com a altura de 670 mm ali que se fixar o suporte do motor Ele deve ficar nessa posi o para que seu eixo se alinhe com o eixo de fixa o do guia linear figura 3 9 Figura 3 9 Guia linear Um outro conjunto de barras horizontais que pode ser visto nas figuras 3 10 e 3 11 no meio da estrutura servir de apoio esteira porta cabos N o se definiu a altura dessas barras para que elas
38. conjunto de bobinas tem seu respectivo ponto de entrada S ligado a fase correspondente da alimenta o trif sica e seu ponto de sa da F ligado a um ponto comum A figura B nos mostra o gr fico das tr s fases em 6 instantes de tempo e a figura c mostra o campo magn tico resultante em cada um dos 6 instantes destacados na figura b No primeiro instante a fase A est com valor m ximo e o fluxo magn tico resultante dos seus rolamentos tem maior magnitude As fases Be C t m o mesmo valor e pelo instante 1 da figura 2 13 c vemos que o fluxo tem componentes na dire o do fluxo de e componentes em dire es opostas que se anulam devido ao valor de corrente igual Assim o fluxo resultante est na dire o do fluxo gerado pela fase A No instante 2 a situa o semelhante com a diferen a que a fase C tem maior valor de corrente e consequentemente a resultante dos fluxos se d na dire o do fluxo gerado por C O processo segue com a fase B atingindo o maior valor e com os fluxos de A e C se anulando em dire es que n o sejam as mesmas do fluxo de B O processo se repete com o sentido oposto quando as fases atingem o valor m nimo valor m ximo em magnitude mas no outro sentido e assim um ciclo formado fazendo que o fluxo resultante seja girat rio A m quina mostrada na figura 2 13 tem somente dois p los o norte e o sul Dependendo do n mero de bobinas usado por fase m quinas com mais p los podem ser constru das mas
39. correspondem a qual sinal ent o desenrole os fios somente se eles forem ligados em seguida Tabela 1 5 Pinos da entrada Motor Feedback do Kinetix todos os fios est o no cabo 2090 XXNFMP S09 amp Identifica o 12 Liga a 18 1 a sin fio preto 2 a sin fio branco e preto 3 b cos fio vermelho 4 b cos fio branco e vermelho 5 Data o fio verde 6 Comum fio branco e cinza 10 Data fio branco e verde 11 Thermal Switch fio branco e laranja 14 5 VDC fio cinza 62 II DESCRI O DO CONTE DO DO CD O CD cont m materiais teis continua o do projeto da grua Rockwell Automation O conte do foi organizado em pastas de acordo com a descri o abaixo e Manuais Manuais dos equipamentos dividos de acordo com a fun o lt gt Sensores manuais sobre os sensores fotoel tricos os sensores indutivos e o encoder externo Kinetix e motor manual de montagem do motor cabos e Kinetix Al m disso inclui manuais de acess rios como o LIM e Power Rail lt gt Fonte Chassis e M dulos manuais da fonte e chassis do ControlLogix amp Programa o Manual da descri o da programa o arquivo ndice de manuais de assuntos espec ficos manual de instru es de instru es gen ricas manual de instru es de movimenta o e programa o com DeviceNet lt gt Comunica o DeviceNet e SERCOS e Montagem desenhos em CAD da parte mec nica lt
40. da CRC Press 2000 17 AUTOMATION R Encoders 1 ed Milwaukee WI 2008 18 AUTOMATION R Feedback Cables 1 ed Milwaukee WI 2008 56 ANEXOS I DIAGRAMAS ESQUEMATICOS I 1 Materiais do Projeto Tabela 1 1 Materiais da remessa original Nome do N mero do Modelo Qtd Fun o Equipamento ControlLogix 5560 1 Controlador e m dulo de comunicacao SERCOS M dulo DeviceNet 1756 DNB 1 M dulo de comunica o DeviceNet Sensor Indutivo 871TM D8ED18 S2 6 Deteccao da presenca de pecas a serem coletadas Sensor Fotoel trico 42CF DILNA1 A2 4 Sensores de fim de Curso Encoder Externo 845H SJDN14C5Y2 1 Detecc o da posic o da haste Motor de Induc o MPL A310F SJ22AA 1 Movimentac o da Guia Linear Kinetix 2094 AC05 MP5 S 1 Acionamento do Motor Low Profile Conector 2090 K6CK D26M 1 Liga o dos fios 1 0 na entrada I O do Kinetix Low Profile Conector 2090 K6CK D15M 1 Feedback do motor Motor Feedback Low Profile Conector 2090 K6CK D15F 1 Feedback do encoder Auxiliar Feedback externo Cabo de Feedback 2090 XXNFMP S09 1 Feeback do motor Cabo de Energia 2090 XXNTP 165xx 1 Alimentacao do Motor Contatora trif sica 100 C43 1 Servir de bot o de parada emergecial 58 1 1 1 Materiais Faltantes Tabela 1 2 Materiais que n o foram enviados na remessa original Encomendados Nome do N mero do Modelo Qtd Fun o Equipamento Cab
41. de bits do encoder ao inv s de apenas 3 como no encoder incremental o que torna os encoders absolutos mais caros Por outro lado caso haja uma perda de energia o encoder absoluto saber sua posi o uma vez que a energia retorne enquanto que o incremental ter que encontrar a sua refer ncia pra ent o fazer um novo c lculo de posi o O encoder absoluto possui ainda menos erros acumulados O modelo incremental acumula erros quando utilizado j que uma marca perdida significa um acumulo de erro dali em diante enquanto que uma leitura errada no modelo absoluto torna n o necessariamente se repetir na pr xima leitura Diferentes codifica es j foram propostas pra leitura do encoder absoluto A mais imediata a codifica o bin ria o que permite uma l gica de interpreta o do valor lido imediata Essa codifica o por outro lado causa um risco de um erro de leitura em um nico bit significar uma grande diferen a na interpreta o do n mero Em um encoder de 4 bits 16 posi es poss veis por exemplo um erro no bit mais significativo pode mudar da posi o 8 1000 pra 0 0000 o que corresponde a meia volta de diferen a Esse erro de leitura pode causar movimenta o e vibra o excessiva o que pode danificar o equipamento ou pior causar ferimentos a algu m pr ximo do local Pra contorno desse problema a codifica o de gray se tornou uma das mais comuns nesse tipo de encoder A codifica o de gray uma
42. do tronco DeviceNet 0 ce cece cece ee ne tees cece errar 26 2 3 Exemplos de configura es SERCOS 2 ieee cece ence serranas 30 I 1 Materiais da remessa original 0 cece ceccee eee cec ceed eeceeenedene teen et enene cnet eneeeneeaen 58 I 2 Materiais que nao foram enviados na remessa original Encomendados 59 I 3 Pinos da entrada I O do Kinetikss sas savin ae anais Das seein ela uarae 61 1 4 Pinos da entrada Auxiliary Feedback do Kinetix todos os fios est o no cabo 845 CAC lOa chegar raia ace uA es ee tects SNE Ge en ig Bese Saale See tached ea E 61 I 5 Pinos da entrada Motor Feedback do Kinetix todos os fios est o no cabo 2090 XXNEMP S09 sacar e A DALI A Mira eats 62 vi LISTA DE SIMBOLOS Simbolos Latinos N Ty te AAA Subscritos o Ss 3 v velocidade frequ ncia N mero de P los escorregamento Tens o s ncrona rotor entrada sa da rpm Hz 7 V Siglas AM AT AWG CAN CIP CLP DO HCS IAM IDN LIM LO MDT MST OSI PAC POF PWM RTR Axis Module Amplifier Telegram American Wire Gauge Controller Area Network Common Industrial Protocol Controlador L gico Programavel Dark Operate Hard Clad Silica Integrated Axis Module Identification Number Line Interface Module Light Operate Master Data Telegram Master Synchronization Telegram Open Systems Interface Programmable Automation Controller Plastic Optic Fiber Pulse Wid
43. e ser utilizada para experimentos do tipo P ndulo invertido Problema de Swing up e outros 55 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1 SANTOS M Fabrica o Mec nica S o Carlos SP 2009 2 AUTOMATION R Controladores Logix5000 1 ed Milwaukee WI 2005 3 WILSON J S Sensor Technology Handbook 1 ed Burlington MA Elsevier 2005 4 FRADEN J HANDBOOK OF MODERN SENSORS Physics designs and Applications 3 ed San Diego CA Springer 2004 5 ROCKWELL AUTOMATION ALLEN BRADLEY PHOTOSWITCH Photoelectric Sensors 1 ed Milwaukee WI 6 RIPKA A T P Modern Sensors Handbook 1 ed Newport Beach CA ISTE Ltd 2007 7 WEBSTER J G Measurement Instrumentation and Sensors Handbook CRCnetBASE 1 ed Boca Raton FL CRC Press 1999 8 CONTROLS D I Encoder Application Handbook 1 ed Gurnee IL 2003 9 INC S Motor Feedback Systems 1 ed Dayton OH 2009 10 KOSOW I L Maquinas Eletricas e Transformadores 3 ed Englewood Cliffs NJ Globo 1982 11 RASHID M H Power Electronics Handbook 1 ed San Diego CA Academic Press 2001 12 AUTOMATION R Kinetix 6000 Multi axis Servo Drives 1 ed Milwaukee WI 2008 13 OGASHAWARA O T picos em mecatr nica S o Carlos SP 2009 14 PRATICAL Fieldbus DeviceNet amp Ethernet for Industry 2004 15 DEVICENET Technical Overview 2004 16 ZURAWSKI R Industrial Communications Technology Handbook 1 ed Flori
44. e SERCOS A lista de fun es t o extensa que n o ser discutida aqui manuais est o dispon veis gratuitamente em www ab com O controlador tamb m permite a defini o de rotinas pr prias que podem ser usadas como blocos dentro de qualquer programa seja o principal sejam programas executados automaticamente em ocasi es especiais como o desligamento ou ocorr ncia de alarmes pr definidos O controlador inclui ainda outras caracter sticas e vantagens espec ficas poss vel se utilizar um segundo controlador como backup sendo que CLP de backup come ar a atuar assim que houver a falha no prim rio e ter todas as suas vari veis atualizadas como se estivesse em fun cionamento pleno Ainda sobre seguran a o controlador e seus m dulo testam as suas entradas e sa das constantemente de modo a verificar mau funcionamento gerar avisos ou rotinas excep cionais O ControlLogix possui ainda m dulos de precis o temporal de qualidade que prov m varreduras em at 100 ms alta repetibilidade de tempo e sincronia temporal entre controladores via GPS Os softwares respons veis pela cria o e manuten o de um sistema com o ControlLogix s o o RSLogix5000 e o RSLinx O RSLogix desenvolve programas simb licos em qualquer das linguagens aceitas pelo ControlLogix com a possibilidade de cria o de vari veis de diferentes tipos incluindo arrays e estruturas structs nesse programa que se acessam as fun es espec fic
45. e sensores el tricos s o destinados a serem ligados entrada espec fica do Kinetix e como o ltimo n o est em condi es de operar os sensores n o foram ligados Por ltimo o encoder externo tamb m n o foi ligado uma vez que n o s o Kinetix n o est em condi es de opera o mas tamb m o cabo espec fico pra ele n o foi enviado embora j tenha sido encomendado Diante dos empecilhos relacionados no par grafo anterior a programa o de funcionalidades envolvendo o Kinetix n o pode ser testada e desenvolvida Uma programa o para a rede DeviceNet desenvolvida de modo que os sensores sejam lidos para a verifica o da presen a de material na posi o correta Depois os sensores com material na posi o correta s o testados com base numa prioridade arbitrariamente definida e ativam ou desativam vari veis do tipo boolean que indicam qual dever ser a posi o do carro pra buscar o material na posi o correspondente Uma vez que a posi o dos sensores n o foi completamente definida a vari vel foi mantida como boolean mas poder ser usada pra determinar outra vari vel que determina a refer ncia exata para o PID do Carro 1 5 Apresenta o do manuscrito No cap tulo 2 feita uma revis o bibliogr fica sobre o tema de estudo incluindo se es sobre os equipamentos utilizados explica es sobre as redes e protocolos de comunica o utilizados al m de informa es sobre o funcionamento dos sens
46. eds 10 2 3 3 ENCODERS un i ne ana A Da a ven baa tad ee a e 13 2 4 ACIONAMENTO eira eet AS Oo ee ca hee eee aa 17 24 1 MOTORSDE INDUGAO ses fede dera alos Ta ts 17 2 4 2 KINETDO ines hanced aa aaa 20 2 5 COMUNICA O AS A oh Yeah 24 2 5 1 DEVIC ENED is ii betas 24 Zas SERGOS sonda ld e dd e dl a 1 e end e COARI bn Ll od 27 3 DESENVOLVIMENTO E RESULTADOS EXPERIMENTAIS oo oooooooomooo o 33 3 1 INTRODU O 0 EAS AA 33 3 2 CONCEP O DO SISTEMA sida AA ds aida 34 3 2 1 DESCRI O DA PLANTA DE FUNDI O ccccocccccccnnncncccncccnnnnnnnnnnncnnnnnnnss 34 3 2 2 ARQUITETURA DO CONTROLE ccccc cece eee c eee een teaser errar 37 3 3 MONTAGEM MEC NICA 20 ccc cece cece eee een ene aaa ERED EEE EEE eres EE EEE EE EEE 40 3 3 1 ESTRUTURA pia a Ua ad G oy SOR Gad Cate POS MAES DUARTE NEG MCT AAA 40 3 3 2 SUPORTE DO MOTOR sieves pondera abas he ditto ph acne des Eb o ns saith as bal tks 43 313 37 ACOPLADO Raso es 44 3 4 MONTAGEM ELETRICA a ba 44 3 5 PROGRAMA O 0 A a cta 47 Al CONCLUS ES uau pa sara fos SADO DS EA ello sales dl oe Tents vc RO ev lend grado Bod acd 54 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS cccccccccceccctesscsversesees 56 ANEXOS da set actua care po cad iaa aa sara pads Gio Gero EE cmo stu ia Saio SING LE Jou adie a dat EAR ad 4200010 sel Sa ats 57 I DIAGRAMAS ESQUEM TICOS 0c cece cee cence eee eee eee eect ee eeees 58 1 1 MATERIAIS DO PROJETO 2 cece ccc cece cence ene ee nee anar anna ara ar
47. esejem produzir equipamentos DeviceNet A Rockwell Automation disponibiliza o software RSNetWorx para cria o e manuten o de uma rede DeviceNet tamb m cria redes Ethernet IP e ControlNet O software realiza a fun o de declarar quais dispositivos est o na rede quais par metros o m dulo DeviceNet deve usar pra se comunicar com os mesmos al m de quais informa es o m dulo deve buscar nesses sensores Sem o RSNet Worx o m dulo DeviceNet n o sabe com quem conversa pois a varredura apenas identifica os dispositivos no endere o da rede e n o faz a configura o necess ria pra comunica o O RSNetWorx mostrado na figura 2 198 serve ainda pra servi os de manuten o da rede como obter diagn sticos de funcionamento dos sensores ou calculo de banda passante restante ControlNatPicturet xc RSNetWorx for ControlNot Elo Edt Yaw Network Davico Tools Help es ale MS tear cofres sia 2 Eos Canem Pending Cunent Optimizec Pening Network Updete Time ms 500 500 Avg Scheduled Band 8 50 788 Unscheduled Bytes PerSec 513998 517665 Pask Scheduled Band 945 san u fal NetyroridUsad Op Station ControlLine SA 1336 MPA 5 Chassis E 1336 PLU a 1330PLU Bone Conveyor Conveyor Beamer 10 Drive E Eai COT Figura 2 19 RSNetWorx 2 5 1 1 Camada f sica DeviceNet define o barramento como topologia de rede e este barramento inclui cabos de alimenta o comunica
48. essa estrutura deve haver suportes para o motor os buffers com as pe as o dep sito de sa da o guia linear e a correia porta cabos Tamb m s o necess rios o projeto de uma pe a de fixa o do motor e a defini o das caracter sticas do acoplador motor guia Para o melhor entendimento do sistema sua modelagem necess ria Uma primeira descri o em redes de Petri mostrada aqui Tamb m se pode fazer um modelo utilizando aut matos A montagem e configura o da rede DeviceNet deve ser feita para se obter informa es dos sen sores indutivos As medi es dos encoders e dos sensores fotoel tricos ser o feitas pelo controlador atrav s do Kinetix necess ria tamb m a configura o e utiliza o dos softwares RSLogix 5000 RSLinx e RS NetWorx Algumas modifica es do projeto original foram feitas e podem ser vistas comparando se as figuras 3 6 e 3 7 33 3 2 Concep o do Sistema 3 2 1 Descri o da Planta de Fundi o A figura 3 1 mostra o projeto inicial em escala que contem todos os elementos para a concep o do sistema Detalhe do carro Man al Encoder absoluto Esteira porta cabos Acoplador flexivel Escovas do eletro im lt Haste im Sensor fim de curso Eletro im CC OQ EEE i x ot Y Y Carto Sensor fim de curso H i at Guia linear com correia dentada o Servomotor Esteira porta cabos Buffer 2 Sen
49. ias O sensor indutivo utilizado no experimento um sensor inteligente ou seja ele tem um pro cessamento local das informa es o que importante uma vez que ele transmite informa es no protocolo DeviceNet Embora o sensor possa operar em modo de medi o de dist ncias a sua aplica o se resume a detec o de presen a A sua resposta digital inclui um bit pra detec o de presen a um bit pra indicar se o material est muito pr ximo do sensor e um bit que indica se o material est muito longe Esses bits ser o usados pra indicar se o material est presente e na posi o correta O sensor possui ainda bits de auto diagn stico pra evitar leituras provenientes de um sensor defeituoso 2 3 2 Sensores Fotoel tricos Sensores fotoel tricos s o sensores que se baseiam no princ pio da emiss o de el trons quando submetidos radia o eletromagn tica de ondas de alta frequ ncia como a luz Estes sensores t m variadas aplica es como medir a luminosidade ambiente detectar cores de objetos ou mesmo como sensores de presen a aplica o deste projeto Para o uso como detectores de presen a estes sensores precisam do material sens vel luz e de uma fonte de luz permanente Basicamente uma vez que fonte de luz bloqueada o sensor acusa a presen a de algu m ou algo na sua frente Os sensores fotoel tricos de presen a podem ser de 3 tipos difus o reflex o e fecho transmitido 10 O modo fech
50. idade de se sincronizar essas redes comum que se use a interface apenas para leitura de sensores de posi o ou informa es pertinentes ao movimento que precisem de sincronia com o mesmo mas em geral outras redes s o usadas para a leitura de outros sensores n o essenciais ao movimento Assim como o protocolo DeviceNet o protocolo SERCOS define as camadas 1 2 e 7 da pilha OSI Isso significa que previamente definido o meio de comunica o o compartilhamento desse meio e as mensagens reconhecidas 2 5 2 1 Camada F sica As vers es I e II s o baseadas em fibra ptica Um nico la o de fibra ptica usado pra transportar toda a informa o de comando e de I O necess ria A fibra ptica naturalmente imune a ru dos eletromagn ticos e facilita a fia o ao dispensar condu tes e conectores complexos Por outro lado a fibra ptica cara e de dif cil reparo o que requer um planejamento inteligente da rede de modo que as fibras tenham comprimento minimizado e estejam protegidas O conector para transmissores e receptores de mensagens definido como FSMA TEC 60874 2 Al m disso o conector deve ter um n vel de qualidade m nimo de 5 e deve ter um anel conector met lico Um exemplo de conector pode ser visto na figura 2 22 9 http www hubersuhner com br co br pt hs p fo con fsma imagel 28 a Figura 2 22 Exemplo de conector FSMA utilizado na interface SERCOS Tanto a fibra ptica
51. ielded 18mm with cable 2 Catalog ETTMDBEDIOS2 O Revision fios oo Mal Cancelar Aplicar Ajuda Figura 3 24 Modificando o endere o do sensor 48 Coloca se o n mero desejado no campo Address e clica se em Aplicar Todo dispositivo DeviceNet possui endere o original 63 Agora o sensor possui o endere o correto mas somente no programa RSNetWorx necess rio transferir essas novas informa es a toda a rede mas antes disso o m dulo DeviceNet deve reconhecer esses sensores Para isso seleciona se o m dulo no endere o 00 A aba Scanlist possui todos os dispositivos conectados rede Como todos os sensores s o elementos de entrada para a rede todos eles devem estar listados na aba Input figura 3 25 ew Jog I 29 1756 DNB A Axi Er il General Module Scanlist Input Output ADR Summary ra E E FONB A 871TM 871TM 871TM 871TM f Unshielded Unshielded Unshielded Unshielded 871 1 1 1 Data 0 8 18mm wit 18mm wit 18mm wit 18mm wit oy 03 871 COS 1 1 Data 0 16 04 871 COS 1 1 1 Data 0 24 05 871 COS 1 1 1 Data 1 0 1 1 1 Data 1 8 01 D2 D3 D4 FA ET cn 05 06 M 871TM hielded Unshielded m wit 18mm wit Cancelar plicar Ajuda sa 1H 4 inh Graph Spreadsheet Master Sk 4 gt jak onet 0108 onet 0108 onet 0108 owet nine sil Message Code Date 7
52. ignifica que quando os f tons atingem o diodo el trons s o excitados dando origem a portadores de carga m veis o el tron e a lacuna que dar o origem a uma corrente que independe da fonte de tens o ou que afeta caracter sticas como o efeito de avalanche O sensor 42CF da Rockwell Automation que utilizado no experimento utiliza a opera o foto condutiva de corrente Quando o diodo diretamente polarizado o aumento de corrente devido ao efeito foto el trico n o significativo No caso da polariza o reversa a corrente da fonte assume valores m nimos da ordem de 50 wA para 5V mas a corrente causada pelo efeito fotoel trico se torna bem maior da ordem de 500 yA para 5V e 3000 lux 6 Em geral um circuito adicional utilizado pra converter essa corrente em alguma sa da til a PLCs No caso do experimento o sensor tem sa da PNP e embora o circuito interno do sensor n o seja dispon vel em datasheets a sa da se comporta de forma esperada Os sensores da fam lia 42CF podem ser de difus o ou fecho transmitido e podem ser PNP ou NPN No caso dos sensores do experimento todos s o NPN de fecho transmitido O sensor funciona como um transistor npn no modo chaveamento e uma vez que a presen a de material detectada o sensor chaveia a sa da para da alimenta o para a refer ncia O sensor possui ainda a possibilidade de chavear a sa da quando o receptor recebe n o mais recebe luz dark operate ou quando a recep
53. igura 2 2 ControlLogix ligado num rack completo com diferentes m dulos de expans o Os CLPs podem ser programados em 5 diferentes tipos de linguagem FBD Function Block Diagram ST Structured Text igual ou aproximadamente igual a linguagens como C ou Pascal IL Instruction List similar a Assembly SFC Seguencial Function Chart semelhante a redes de petri e LD Ladder Logic algumas vezes conhecido como l gica rel Essas categorias de linguagem foram definidas como padr o para CLPs mas em geral CLPs mais complexos modificam essas linguagens de modo a se obter instru es pr prias e espec ficas ControlLogix a fam lia de CLPs mais complexa da Rockwell Automation Com mem rias de programa indo at 8 Mb e integra o fina entre o controlador e seus m dulos de comunica o e I O o ControlLogix capaz de processar qualquer situa o em ind strias 2 Al m das fun es comuns a praticamente todos CLPs descritas at agora o ControlLogix fornece funcionalidades pr prias O controlador pode ser programado em 3 diferentes linguagens SFC Ladder e ST Em qualquer dos casos a arquitetura disponibiliza fun es pr prias e espec ficas que podem ser incorporadas em qualquer das linguagens Essas instru es v o de simples timers passando por blocos de controle PID e fuzzy chegando a instru es espec ficas para a fam lia de variadores de frequ ncia Kinetix para os controladores integrados com o m dulo de interfac
54. ima 3 5 Programa o Os dados para a programa o do controle do sistema v m dos sensores e dos encoders O primeiro passo para a utiliza o dos sensores da rede DeviceNet a atribui o de um endere o para cada um O software que faz a manipula o dessa rede o RSNetWorx A figura 3 23 mostra esse software j com os sensores endere ados 47 File Edit Yiew Network Device Diagnostics Tools Help Bls Hls S pepe al EE aa al 1756 DNB A 871TM 871TM 871TM 871TM 1D Devicenet Unshielded Unshielded Unshielded Unshielded 18mm wit 18mm wit 18mm wit 18mm wit 871TM 871TM Unshielded Unshielded 18mm wit 18mm wit K 4 b M Graph Spreadsheet I Master Sle 4 je Code Description Figura 3 23 RSNetWorx rede com sensores indutivos O endere o 00 sempre definido como o endere o do m dulo de comunica o da rede que fica acoplado ao lado do controlador Os seis sensores foram enumerados de 01 a 06 Para modificar o n mero de endere o de um componente basta seguir este procedimento clica se no dispositivo desejado e a tela da figura 3 24 aparecer General Parameters 1 0 Data EDS Fie Ea 871 TM Unshielded 18mm with cable Name an TM Unshielded 18mm with cable Description Address 5 Device Identity Primary Vendor Rockwell Automation AllenBradey 1 Type Inductive Proximity Switch o Device 871TM Unsh
55. l que se oponha ao movimento que deu origem s correntes causando ent o o aparecimento de um p lo sul sob o p lo norte do m e um p lo norte sob o p lo sul do ima Desse modo haver atra o dos p los e o disco girar no sentido do ima Nesse experimento o ima permanente corresponde armadura que produz o campo girat rio quando excitada o disco o rotor da m quina e a placa de a o corresponde ao restante da estrutura do motor A figura 2 14 10 mostra a analogia com o motor O rotor mais 19 comum em motores de indu o o tipo gaiola de esquilo que consiste em dois an is que s o ligados por barras de cobre ou alum nio Disco girante de cobre ou alum nio Placa de ferro Figura 2 14 Analogia para motor de indu o importante observar que o disco n o pode girar na velocidade do m ou ent o n o haver movimento relativo dos dois a corrente induzida no disco ser zero e n o haver p los opostos pra haver atra o e movimento A velocidade do disco no entanto proporcional velocidade s ncrona podendo ser calculada pela equa o 2 2 10 N N x8 2 2 onde N a velocidade s ncrona N a velocidade do rotor e s uma porcentagem do escor regamento ou seja a velocidade do rotor uma fra o da velocidade s ncrona A figura 2 15 mostra o motor de indu o do experimento e um motor semelhante por dentro a Motor de indu o do ex b Motor de indu
56. m anel dependendo da sua capacidade computacional Uma vez que o processamento das informa es deve ser feito em cada n da rede a complexidade computacional se refere apenas ao n mero de n s na rede uma vez que o controlador respons vel somente por tarefas de comunica o A comunica o feita baseada no algoritmo mestre escravo O Controla dor da rede o mestre o que significa que apenas ele pode originar mensagens Todos os outros n s da rede escravos e somente a interface SERCOS III permite a comunica o entre n s da rede A figura 2 23 16 mostra um exemplo de rede SERCOS 29 Unidade de Controle Anel 1 Mensagens fluem numa nica dire o Escravo Escravo M ltiplos drives At 254 escravos Escravo nico drive Figura 2 23 Exemplo de rede SERCOS com 2 an is Cada anel deve ter no m ximo 254 n s mas dependendo da necessidade de desempenho da rede o anel pode ter o n mero de n s limitado A rede pode operar em 4 diferentes taxas de transmiss o 2 4 8 e 16 Mbits s rede opera em ciclos conforme ser visto na pr xima subse o e o tempo entre cada ciclo tamb m pode ser definido podendo ser 62 5 125 250 e 500 us ou m ltiplos de 1 ms Quanto maior a taxa de transmiss o maior a possibilidade de erros mas tamb m maior a densidade de n s em um anel ou maior o n mero de an is poss veis O tempo de ciclo maior tamb m permite a maior de
57. m dos seis buffers de pe as para que estas possam ser coletadas com o eletro m H nesse sistema algumas n o linearidades como pode ser visto no diagrama da figura 3 2 Primeiramente h a zona morta do motor Existe tamb m folgas no acoplamento do eixo do motor com o eixo do guia linear As folgas podem ser minimizadas com a escolha de um acoplador adequado e com o correto posicionamento entre o eixo do motor e o guia Os sensores fotoel tricos s o utilizados como sensores de fim de curso do carro da haste em rela o ao guia linear Esses sensores definem uma saturacao da posi o que o carro pode atingir O comprimento total do guia linear 1 85 metro mas o espa o que se pode percorrer nela um pouco menor inclusive por medida de seguran a para n o deixar que o carro bata nos limites Os sensores indutivos que s o ligados por uma rede DeviceNet informam o controlador sobre a presen a ou aus ncia de pe as em seus respectivos reservat rios Com a informa o de onde h pe as e onde n o as h o CLP calcula utilizando se de um sistema de prioridades a refer ncia para a posi o da haste O controlador do sistema o CLP tem a fun o de coletar dados do sistema atrav s dos sensores para realizar o controle do motor O controlador se comunica com a rede DeviceNet da planta onda est o os seis sensores indutivos Com o correto posicionamento do carro e ngulo da haste aciona se o elet
58. m s o descritas nessa se o 2 2 Controle 2 2 1 Dispositivos de Controle Industrial CLP Controlador L gico Program vel um computador digital empregado largamente em processos de automa o de sistemas eletromec nicos desde controle de ilumina o passando por controle de temperatura de ambientes chegando automa o de grandes plantas industriais Em bora alguns autores prefiram diferenciar entre CLPs propriamente ditos como sendo aqueles que possuem apenas entradas e sa das bin rias chamando os CLPs incrementados com fun es ana l gicas de PAC Programmable Automation Controller comum tratar todos esses dispositivos pela sigla CLP Neste texto qualquer refer ncia a CLP ou PAC se refere ao ControlLogix um modelo de PAC da Rockwell Automation mostrado na figura 2 1 1 Monte http www ab com programmablecontrol pac Figura 2 1 ControlLogix apenas o m dulo de controle Diferentemente de computadores comuns os CLPs possuem grande parte de seu processamento executado em paralelo com outras fun es em especial a atualiza o dos valores nas suas entradas Al m disso os CLPs costumam possuir um grande n mero de entradas e sa das tanto anal gicas como digitais de modo que se possa acessar muitos pontos e vari veis diretamente Ainda esses equipamentos em geral s o projetados pra operar em ambientes normalmente hostis a computado res Os CLPs s o resistentes ao calor a interfer ncias eletrom
59. n O padr o define sensores com ambas as caracter sticas incremental usado pra realimenta o de velocidade e absoluto usado pra posi o 9 As trilhas externas formam um c digo espec fico por m derivado do c digo de gray para o encoder absoluto que usado logo ap s a alimenta o do encoder como refer ncia e sua informa o pode ser lida novamente a qualquer momento para elimina o de erros acumulados Os sensores de cada trilha podem ser lidos separadamente O encoder do motor de nica volta single turn o que significa que em uma volta todas as posi es do c digo da trilha s o lidas e necess ria uma solu o extra no software para leituras que envolvam m ltiplas voltas do encoder Concomitante com a leitura das trilhas com o c digo absoluto as trilhas internas funcionam fornencendo a leitura em seno e cosseno funcionando como encoder incremental As entradas seno e cosseno podem ser transformadas em canais e B respectivamente funcionando conforme explicado no cap tulo 2 3 3 1 sem a necessidade de um aparato externo O uso de seno e cosseno por outro lado facilita a transmiss o de dados uma vez que necess rio menos banda pra transmiss o 9 o que da mais flexibilidade para o circuito que far a leitura desses sinais 2 4 Acionamento 2 4 1 Motor de Indu o O motor de indu o o tipo de motor mais comumente usado na ind stria por diversas raz es A primeira que a sua constr
60. n que transmitir mais 0 l gicos transmitir enquanto que os outros sofrer o interfer ncia Quando a prioridade definida mais alta o valor num rico nos bits dos campos identificador e RTR ser mais baixo o que garante a transmiss o deste frame quando h frames de prioridade mais baixa sendo transmitidos Os n que detectar que sua transmiss o est sofrendo interfer ncia ir abortar a transmiss o antes dos 7 bits de fim de frame e tentar novamente mais tarde 2 5 1 3 Camada de Aplica o DeviceNet define o protocolo CIP Common Industrial Protocol como protocolo da camada de aplica o O protocolo CIP orientado a objeto i e o protocolo define que cada elemento da rede tenha definido objetos contendo atributos ou dados servi os ou comandos e comportamento resposta a comandos De fato cada n enxergado como uma cole o de objetos no protocolo CIP o protocolo sequer reconhece dados que n o estejam contidos em objetos Os objetos e seus atributos s o endere ados por um esquema padronizado que consiste em um endere o MAC ID Media Access Control IDentification que um inteiro que identifica o n O Class Identifier um inteiro que identifica qual classe de objeto buscada O Instance Identifier identifica a inst ncia do objeto Como objetos podem ter atributos ou servi os o pr ximo identificador pode ser um Atribute ID ou Service Code e ambos consistem e um inteiro identificador Os objetos d
61. n o retorna pra um valor padr o entre bits iguais Pra evitar problemas de sincronia o controlador insere um bit de valor 0 toda vez em que ocorra uma sequ ncia de cinco bits com valor 1 Como meio de se ordenar o compartilhamento do meio a interface SERCOS delimita tempos de transmiss o pra cada n da rede Um escravo ir responder ao comando do mestre apenas em tempos pr determinados de modo que dois escravos n o realizam uma transmiss o ao mesmo tempo sincronia renovada periodicamente a cada ciclo que envolve uma troca padr o de mensagens entre o mestre e seus escravos O tempo de ciclo determinado pelo operador conforme descrito anteriormente Cada ciclo cont m os seguintes passos 16 1 O mestre envia um MST que cont m as informa es de tempo para os escravos enviarem e receberem novas informa es 2 Ap s um tempo decorrido ao final do MST o primeiro escravo transmite o seu AT contendo informa es pertinentes a ele Cada n ent o segue transmitindo seus pr prios ATs de acordo com o cronograma definido no passo 1 3 Ap s a ltima transmiss o de AT o mestre envia o MDT contendo informa es para todos os escravos Cada escravo sabe previamente a posi o correspondente sua informa o 4 O ciclo recome a do passo 1 31 2 5 2 3 Camada de Aplica o Todas as mensagens na interface SERCOS s o caracterizadas por seu identification number ou IDN O IDN um numero que associad
62. neeaenenees 30 Detalhes do sistema esse A vane Ae eins ee eae 34 Diagrama de blocos do sistema cece cece eee e cece ence eee ee en eneeeee ene eeeeeneneueeeees 34 Rede de Petri Resumo do sistema ccceceece ence ee eeeeeee eee enced ences eneenenaenenees 36 Rede de Petri Coleta de uma pe a ccecceccee ene ne teen ence een eneeeenenaeeaenetaenenees 36 Rede de Petri para defini o de refer ncias de pOSiGa0 6 cece eeeeeeeeeeeneeeeeeeeees 37 Arquiteturarprojetadas as 38 lv 3 7 3 8 3 9 3 10 3 11 3 12 3 13 3 14 3 15 3 16 3 17 3 18 3 19 3 20 3 21 3 22 3 23 3 24 3 25 3 26 3 27 3 28 3 29 3 30 3 31 3 32 1 1 1 2 1 3 Arquitettira do Sistema td deste seis cage ves eee oak Re N eet E cee OR AAA MR 38 Desenho da vista frontal do Kinetix 6000 iiiiiis iii 39 GUA Ma A RE EEE TE ey A 40 Projeto do SUD A A A AA A AAA 41 Projeto em Solid Works id sin 41 Cantoneira de fixa o A A te Gee ee 42 Vist frontal da Esta A A o 42 Estrutura no Laborat rio de Automa o 0oooooocccnonncncnnnnnnnncncnnnnnnoncnnnnnnannnnnnnnoos 42 Motor E SUDO rua aura eh Sorria Sipe pede blew a O aa ebe ewes Rowe seas In a ty Mt ad ed 43 Projeto do SUDOR e TA q Opa ga Na al 43 Desenho do acoplador motor guia cece cece ce cece cece ee ee ene eeeeeeneneneeeeneneneeeas 44 RSNZ ese een zee Seah sels esa is as a sale a eh ae al TN a a Svan ee bh sass 45 Driver do RS Din
63. nsidade de n s no anel mas diminui a quantidade de informa o a ser enviada pra cada n Uma considera o sobre a quantidade de escravos a ser adicionada e sobre o desempenho da rede devem ser feitas para a escolha destes par metros A tabela 2 3 16 resume alguns exemplos de configura es Tabela 2 3 Exemplos de configura es SERCOS Tempo Tamanho Taxa N mero Taxa Tempo de da de de de dados de Ciclo Ciclo Mensagem Transmiss o Escravos n o c clicos Remanescente 2ms 32 bytes 2 Mbits s 8 8 kbits s 2 bytes 390 us Ims 32 bytes 4 Mbits s 8 16 kbits s 2 bytes 125 us lms 36 bytes 8 Mbits s 15 32 kbits s 4 bytes 208 ps 0 5ms 36 bytes 16 Mbits s 14 128 kbits s 8 bytes 113 ps 2ms Telegrama 16 Mbits s 112 8 kbits s 2 bytes 330 us Padr o 2 3 4 2 5 2 2 Camada de Enlace Uma das principais caracter sticas do protocolo SERCOS a sua capacidade de manter a sincronia entre o mestre e seus escravos O feito obtida a partir do envio regular de mensagens chamadas telegramas Um telegrama uma sequ ncia r gida de bits contendo informa es de dados e sincronia e pode ser de tr s tipos e Master Synchronization Telegram MST a partir deste telegrama que os escravos adquirem o seu rel gio e realizam corre es na sua sincronia Este telegrama diferente 30 durante a inicializa o do sistema e nesse caso ele cont m dados sobre o modo de opera o de cada dri
64. nto um circuito ou software adicional necess rio pra se extrair mais informa es do movimento e depende do tipo de encoder O posicionamento das marcas tamb m depende do tipo de encoder ou seja se o encoder incremental ou absoluto Neste projeto o encoder usado pra medir a posi o da haste um encoder incremental O encoder utilizado na planta de controle como feedback de posi o um encoder Stegmann Hyperface um encoder de projeto propriet rio que agrega caracter sticas de encoder absoluto e incremental Mais detalhamento sobre a aplica o desses encoders s o fornecidas no 13 capitulo 3 2 3 3 1 Encoders Incrementais Os encoders incrementais s podem determinar a posi o com base em um referencial O re ferencial costuma ser uma marca o nica e de pequenas dimens es numa trilha interna ao disco Uma fonte de luz espec fica pra essa trilha interna adicionada e uma vez que a marca o detec tada a posi o pode ser determinada a partir da contagem de quantas marca es da trilha externa foram detectadas O sinal da medi o do laser usado como sinal de rel gio em um contador digital o valor da contagem multiplicado pela dist ncia que uma marca significa depende do sistema sendo medido O sinal de refer ncia o reset para o rel gio A figura 2 9 7 mostra um encoder incremental de baixa resolu o 1 4 de volta e o movimento m nimo detectado com dois canais e B que detectam suas
65. o a uma fun o espec fica pr definida na interface SERCOS Existem 32767 IDNs pr definidos na especifica o mas os equipamentos SERCOS nao precisam incluir necessariamente todos eles apenas um subconjunto compat vel com a sua aplica o Existe ainda a op o de incluir IDNs espec ficos de um fabricante at 32767 IDNs totalizando 65534 mas somente em casos em que n o existe um IDN padr o para a execu o da fun o Al guns IDNs definidos por fabricantes j foram ou est o em processo de se tornar parte do padr o SERCOS de modo a expandir a funcionalidade universal da interface O IDN na verdade o conte do do campo de dados no telegrama descrito na 2 5 2 2 seja o telegrama um AT ou MDT e assim toda a informa o transmitida nesse padr o desde ganhos de loop a informa es de erro como sobreaquecimento de equipamento A lista completa de todos os IDNs muito extensa e obtida por fabricantes interessados em produzir equipamentos SERCOS 32 Capitulo 3 Desenvolvimento e Resultados Experimentais 3 1 Introdu o O sistema pode ser dividido em duas partes mec nica e el trica A montagem mec nica engloba os aspectos da forma do sistema como uma grua para coleta de materiais J a parte el trica envolve controle e redes de comunica o Na montagem mec nica necess rio o projeto de uma estrutura met lica onde ficar o todos os componentes do sistema com exce o do computador N
66. o durante o curso sem esquecer os funcion rios do SG11 SG09 e GRACO que sempre estiveram dispostos a ajudar e ensinar Por ltimo agrade o aos meus colegas que deram a ajuda e momentos de alegria que fizeram esse curso memor vel Daniel Fraianeli Agrade o a meus pais e a meu irm o pessoas que me deram todo o apoio durante esse curso Tamb m sou grato aos professores que me ensinaram principalmente ao professor Geovany E agrade o aos colegas de turma cuja amizade e apoio foram essenciais para chegar at aqui Thiago Alberto Ferreira Adnet RESUMO Este trabalho visa constru o e desenvolvimento de uma plataforma de aprendizado destinada ao laborat rio de controle pra automa o A plataforma consiste em um guindaste em escala movido por um servomotor sendo o guindaste provido de um eletro m para coleta de material ferroso simulando uma planta de fundi o O controle do sistema feito com o uso de um controlador Rockwell ControlLogix 5560 e a detec o da presen a de material a ser coletada feita por sensores indutivos H ainda a utiliza o de sensores fotoel tricos para fim de curso da interface SERCOS para comunica o com o inversor de frequ ncia Rockwell Kinetix e o uso de enconders para se determinar posi o do guindaste e da haste ABSTRACT This work aims at building and developing a learning platform for the automation laboratory The platform consists of a crane driven by a
67. o entre o projeto original figura 3 6 e o modificado figura 3 7 o encoder da haste se comunica com o bloco do Kinetix n o com o do ControlLogix A terceira conex o a de I O A figura 3 7 mostra uma liga o entre os sensores de fim de curso e o Kinetix Essa liga o feita pela porta I O Essa porta possui uma utiliza o gen rica Por exemplo em vez de se utilizar um m dulo de I O juntamente ao ControlLogix pode se utilizar essas entradas da porta I O para se fazer o acionamento do eletroima O sistema possui uma rede DeviceNet que se comunica tamb m com o controlador Essa rede possui seis sensores indutivos os quais al m de detectarem a presenca de material ferromagn tico possuem dados importantes para a detecc o de poss veis erros na operac o do sistema 39 3 3 Montagem Mec nica 3 3 1 Estrutura O primeiro passo para a montagem mec nica do sistema foi o projeto da estrutura met lica de suporte As figuras 3 10 e 3 11 mostram os desenhos feito em SolidWorks para esse projeto Definiu se lugares na estrutura para cada parte do sistema No topo da estrutura uma viga de comprimento 1 85m foi colocada para se fixar o guia linear que tem esse comprimento total O guia al m de carregar encoder haste pe a met lica cabos e conectores estar sujeito a movimenta o r pida vibra es e esfor os Por esse motivo al m das barras onde se fixou o guia outras duas barras foram colo
68. o para encoder 845 CA C 10 1 Cabo para encoder 10 pinos externo Power Rail para 1 IAM 2094 PRS1 1 Trilho de suporte alimentacao e comunicacao do Kinetix Line Interface Module LIM 2094 AL09 1 Fonte para o Kinetix Low Profile Conector LIM 2090 K6CK D26M 1 Conector para entrada de 26 pinos do LIM Acoplador para encoder 845 FC B B 1 Acoplador para ligar a haste ao encoder externo 1 2 Esquem ticos de Liga o 1 2 1 Liga es Kinetix Power Rail Bonded Cabinet Ground Stud Ground Bus 6 2094 AL09 or 2094 BL02 Line Interface Module Single phase CPL Output 195 254V AC RMS Note 1 Ground VAC LOAD Thres phase OPL Output 195 264W AC AMS of 326_ 528V AC AMS Nota 1 VAC UNE Three phase PU input Fusing MERK_PWR MBRK_COM MBRK_PuvA 24V DC Output PSL Connector Vo 01 Connector Notes 13 14 Note 14 2094 ACxx Mxx x or 2094 BCxx Mxx x Kinetix 6000 Integrated Axis Module Cable Shield Contactor Enable CED Connector Three phase Motor Power Motor Power IMP Connector Connections Note 16 MBRK Figura 1 1 Esquem tico de liga o do Kinetix com o LIM 59 A figura I 1 uma adapta o do manual 12 mostrando o esquema de liga o do Kinetix O LIM recebe a alimenta o trif sica diretamente da tomada que se encontra no teto do laborat rio Uma vez alimentado o LIM fornece t
69. o protocolo CIP s o padronizados de modo que a comunica o seja garantida inde pendentemente do fabricante ou at do protocolo j que CIP tamb m o protocolo de aplica o de outros padr es como Ethernet IP e ControlNet 15 A lista padr o pode ser extendida pelo fabricante Um dos principais objetos padr o o Communication Object que cont m dados da comunica o como o tamanho m ximo das mensagens e tamb m possuem os comandos e compor tamentos necess rios pra se iniciar uma conex o Devido presen a deste objeto DeviceNet um protocolo orientado a conex o Outro objeto sempre presente o objeto de identidade que cont m informa es sobre a natureza do n por exemplo sensores v lvulas e motores Outros objetos podem depender da natureza do equipamento e dependem do que o equipamento faz Sensores devem possuir objetos ligados ao tipo de respostas como objeto analog output e acionadores podem ter objetos como soft starts 2 5 2 SERCOS SERCOS um protocolo de comunica o industrial desenvolvido por duas organiza es alem s a ZVEl e a VDW e foi desenvolvido como um protocolo aberto destinado a aplica es que envolve movimento em especial o movimento em eixos coordenados A motiva o inicial foi a substitui o de drivers de acionamento de movimenta o anal gicos por um driver digital que oferecesse um baix ssimo tempo de ciclo alta imunidade a ru do e principalmente sincronia precisa entre doi
70. o transmitido o modo onde o emissor de luz e o receptor se encontram em compartimentos separados As duas unidades s o posicionadas em frente uma outra de modo que receptor fique constantemente recebendo o fecho emitido pela outra unidade o emissor Assim um objeto que bloqueie esse fecho de luz far com que o receptor mude estado indicando que h a presen a de algo Esses sensores s o semelhantes aos sensores de intrus o presente em sistemas de seguran a de bancos museus e outros edif cios A figura 2 6 5 mostra um esquem tico do sensor de fecho transmitido Figura 2 6 Esquem tico de um sensor de fecho transmitido em opera o As principais vantagens desse tipo de sensor s o a dist ncia m xima de medi o e a grande resist ncia a poeira e outros contaminantes diferentemente dos sensores por reflex o que dependem de um trajeto de ida e volta o que dobra a dist ncia que o fecho percorre e tamb m de poucas perdas durante a reflex o o que requer limpeza constante As dist ncias efetivas desse tipo de sensor podem chegar a mais de 200m e alguns sensores podem continuar a operar satisfatoriamente mesmo que 99 67 da soma das reas do emissor e receptor esteja coberta por poeira se estiver a 3m ou menos um do outro 5 Outra vantagem a capacidade de se detectar objetos com grande reflex o sem problemas uma vez que o recepetor estar atr s do objeto Por outro lado esses sensores n o podem ser usados pra de
71. oda as liga es para o Kinetix diretamente O freio resistivo n o ser usado uma vez que o motor do experimento n o possui essa funcionalidade Os bornes DC bus do Kinetix n o s o usados porque n o ser usado alimenta o DC em motores A chave STOP n o obrigat ria mas serve de bot o de parada uma vez que a alimenta o do Contactor Enable obrigat ria e a n o alimenta o do mesmo causa a parada de alimenta o ao motor mantendo o Kinetix ligado A figura 1 2 12 mostra como s o ligadas as fibra ptias pra formar o anel descrito no cap tulo 2 5 2 1756 M16SE SERCOS ___ Interface Module WINIE S Kinetix 6000 Drive Figura I 2 Liga o das fibras pticas entre o Kinetix e o controlador I 2 2 Identifica o da pinagem e dos cabos Os cabos ligados no Kinetix se conectam com o uso do Low Profile Conector correspondente Cada um desses conectores consiste num inv lucro com um circuito que conecta diversas borneiras ao pino correspondente no conector Os fios devem ser ligados no borne correspondente ao pino da fun o correspondente A seguir uma descri o dos cabos e pinos do Kinetix e uma imagem 1 3 12 de um Low Profile Conector aberto A coluna Liga a mostra qual fio de qual cabo deve ser ligado no conector sendo que a descri o vale para o cabo e pino Apenas os pinos com previs o de liga o est o descritos mais detalhes podem ser obtidos nos manuais correspondetes no CD 60
72. onte para o Kinetix Embora o Kinetix possa ser ligado diretamente tomada trif sica diversos componentes externos s o necess rios como filtros de linha trif sicos e monof sicos fus veis uma contatora espec fica externa pra Liga o do Contactor Enable as liga es do Kinetix s o detalhadas no cap tulo 3 4 O LIM um equipamento proje tado assim como a familia Kinetix para redu o de espa o e fia o em quadros e este equipamento faz isso incorporando todo esse aparato num nico m dulo O Power Rail tamb m desenhado pra diminuir fia o e espa o Este equipamento consiste num trilho que tem dupla fun o encaixe e suporte dos m dulos de pot ncia e ainda a transmiss o de alimenta o e sinais de controle Dentre os sinais de controle existem sinais de mau funcionamento de m dulos de pot ncia e ou tros par metros destinados supervis o pois o comando feito pela interface SERCOS sendo o mestre dessa comunica o o ControlLogix e n o o m dulo de controle do IAM Estes dois equi pamentos descritos s o obrigat rios o LIM pode ser substitu do pelos seus equipamentos internos separadamente Para auxiliar o Kinetix existem ainda filtros para o Power Rail Shunt Modules dispositivos externos para freio resistivo entre outros mas uma vez que esses equipamentos n o fazem parte deste experimento eles n o ser o discutidos aqui O m dulo de controle do IAM coordena at 16 m dulos de pot ncia indicando
73. oque pra detec o de presen a de materiais Os sensores sem contato podem detectar a presen a de materiais fr geis sem a possibilidade de danific los pois sem o toque n o h risco de um impacto Essa caracter stica tamb m protege o pr prio sensor de impactos ou desgaste Os sensores sem contato ainda s o praticamente livres de histerese al m de boa resposta din mica 3 Os sensores sem contato mais comuns s o os fotoel tricos indutivos e capacitivos 2 3 1 Sensores Indutivos Usados para detectar objetos met licos e n o met licos o sensor indutivo trabalha pelo prin c pio da indu o eletromagn tica H mais de um tipo de sensor indutivo mas o tipo mais comum consiste em duas bobinas sendo uma delas ligada a uma alimenta o el trica de corrente alternada Com a passagem de corrente haver a indu o de um campo magn tico que por sua vez induzir uma corrente el trica na segunda bobina O processo se repete e a segunda bobina tamb m pro duzir um campo magn tico que ser o campo efetivo do sensor de maneira semelhante figura 2 4 3 reference sensing coil coil Figura 2 4 Esquem tico da constru o de um sensor indutivo Uma vez que haja um objeto imerso no campo magn tico gerado pelo sensor a relut ncia magn tica se alterar devido a presen a de correntes geradas no objeto e o efeito ser um des balanceamento entre as bobinas do sensor indicando que h a presen a de material 4 Par
74. ores e motores Em seguida o cap tulo descreve a metodologia empregada no desenvolvimento do projeto detalhando a maneira como a situa o a ser simulada foi transformada em planta de simula o uma descri o da l gica de automa o e outros resultados experimentais s o discutidos no cap tulo 3 seguido das conclus es no cap tulo 4 Os anexos cont m material complementar como a lista de materiais e a conex es el tricas faltantes Capitulo 2 Fundamentacao T cnica 2 1 Introdu o A Revis o Bibliogr fica foi dividida de acordo com elementos de uma planta de controle Pri meiro se discute a central de processamento e controle que consiste no ControlLogix 5560 um PAC Programmable Automation Controller de fabrica o Rockwell Automation Essa unidade corresponde ao Controlador uma vez que al m do comando o ControlLogix tamb m respons vel pelo c lculo do sinal de controle Em seguida os sensores s o discutidos H sensores de realimen ta o na planta de controle Encoder e sensores de comando l gico indutivos e fotoel tricos O bloco de acionamento da planta de controle corresponde ao motor de indu o e variador de frequ ncia O processo a ser controlado futuramente ser visto no cap tulo 3 Toda a comunica o do sistema incluindo a automa o l gica e a planta de controle feita utilizando se duas redes de comunica o industrial a SERCOS interface e a rede DeviceNet cujas especifica es tamb
75. ou se o projeto mec nico do sistema estrutura de suporte acoplador do motor com o guia linear e a pe a de suporte do motor Fez se a configura o dos sensores indutivos juntamente com a rede DeviceNet Os tr s softwares utilizados RSLogix 5000 RSLinx e RSNetWorx foram configurados para interagir com esse sistema Iniciou se a program o ladder no RSLogix 5000 A estrutura em ladder bem simples e de f cil visualiza o o que agiliza a programa o A utiliza o de sensores prontos para uso com a rede DeviceNet facilitou bastante o trabalho tanto na montagem el trica do sistema quanto em sua configura o Al m de possu rem a sa da digital para detec o da pe a os sensores tamb m possuem outras informa es importantes que podem ser passadas para o controlador Para a continua o desse trabalho necess ria a montagem do inversor Kinetix e do motor Depois disso o controle de posi o do carro deve ser feito para que se possa posicionar corretamente a haste com o eletroima sobre os sensores O controle do motor pode ser feito com um bloco de ladder do RSLogix 5000 que representa um controlador PID Com esse controle feito analisa se o sistema todo para definir a movimenta o do motor e o 54 acionamento do eletro m Um aut mato ou uma rede de Petri pode ser feito para a modelagem do sistema Em princ pio essa planta de automa o serve para a simula o de uma grua mas tamb m pod
76. pl stica como a fibra ptica de fibra de vidro s o aceitas pela interface SERCOS mas ambas devem operar como ondas de comprimento de 650 nm o que corresponde luz vermelha no espectro A fibra ptica de pl stico POF deve ter 1 mm de di metro e a dist ncia m xima permitida em todos os n s da rede de 10000 m considerando a dist ncia m xima entre n s como 40m A fibra de vidro HCS deve ter 200um de di metro distancia m xima 50000 m e dist ncia m xima entre n s de 200m Em ambos os casos o di metro da fibra interna que especificado n o h especifica es para o di metro do cabo Dentre os materiais em uso para fibra ptica a atenua o m xima permitida 220 dB km para o pl stico e 6 dB km para a fibra de vidro 16 Os transmissores de receptores devem respeitar todas as especifica es acima e devem ser autorizados pela SERCOS International e V que a associa o respons vel pela manuten o do protocolo e avalia es de conformidade O site da associa o www sercos com fornece datasheets dos equipamentos aprovados N o h repetidores de fibra ptica aprovados para o uso em redes sercos O protocolo SERCOS determina que a rede precisa ser constru da em anel sendo que o con trolador da rede manda mensagens para o primeiro n que retransmite para o pr ximo n e assim por diante at que se retorne ao canal de recep o do controlador da rede Um controlador de rede pode comandar mais de u
77. pode tamb m realizar uma priorizac o das pecas de acordo com alguma regra pr definida A figura 3 5 mostra uma rede de petri que faz a sele o entre dois caminhos com prioridades diferentes 36 paige qi Peca em espera 1 Chega peca 1 ome F Buffer 1 Refer ncia 1 Libera B1 Buffer 1 livre Buffer 2 Nova pe a 2 Pe a em espera 2 Chega pe a 2 Refer ncia 2 Libera B2 Buffer 2 livre Figura 3 5 Rede de Petri para defini o de refer ncias de posi o Como se pode ver na figura 3 5 basta que haja uma pe a no buffer 1 representada por uma marca em Buffer 1 para que a refer ncia 1 seja definida marca em Refer ncia 1 J para se definir a refer ncia 2 al m de haver pe a no Buffer 2 tamb m necess rio que n o haja pe a no buffer 1 marca em Buffer 1 livre Conclui se que as pe as do buffer 1 t m maior prioridade no transporte do que as pe as do buffer 2 Para mais pe as mais posi es de refer ncia basta haver as mesmas rela es entre as pe as dos buffers 1 e 2 Se n o houver pe as em 1 e 2 libera se o 3 E assim sucessivamente As redes de Petri das figuras 3 3 3 4 e 3 5 foram feitas no software Visual Object Net 2 7 Os arquivos dessas redes est o no CD do projeto 3 2 2 Arquitetura do Controle A figura 3 6 mostra a arquitetura original desse sistema 37 Microcomputador para configura o e supervis o
78. possam ser ajustadas na hora da montagem final do sistema N o h a necessidade de uma altura exata j que a esteira flex vel Deve se apenas tomar cuidado na montagem para que haja espa o suficiente para a sua movimenta o Os p s da estrutura foram projetados para que se possa aparafus la mesa Todas as barras foram fixadas umas s outras por cantoneiras figura 3 12 40 Figura 3 10 Projeto do suporte 1850 1535 7 1565 8 8 E ME 1600 pl 8 o 120 Figura 3 11 Projeto em SolidWorks 41 Figura 3 12 Cantoneira de fixa o Basta encaixar uma cantoneira em duas barras perpendiculares e fix la com parafusos e porcas Esse tipo de cantoneira foi selecionado porque garante uma boa rigidez s conex es da estrutura ja que esta estar sujeita a vibra es e esfor os da movimenta o do carro do guia linear As pe as para essa montagem foram compradas da Famak O resultado da montagem pode ser visto nas figuras 3 13 e 3 14 a Outra vista b Suporte da esteira e canto do motor Figura 3 14 Estrutura no Laborat rio de Automa o 42 3 3 2 Suporte do Motor O motor precisa de um suporte especifico Ele deve ter quatro furos que se alinhem aos quatro furos do motor para que este seja fixado por quatro parafusos Al m desses h a necessidade de um furo maior por onde passar o acoplador que ligar o motor ao guia linear O di me
79. ren a que a coleta de material feita por um gancho Figura 1 1 Planta de Fundi o da Romi em Santa B rbara D Oeste O esquem tico do que ser constru do pra simula o de processos semelhantes ao da figura 1 1 apresentado na figura 1 22 fonte http www romi com br fu noticias 0 html amp L 0 2adaptado de proposta inicial do projeto Detalhe do carro Mangal Encoder lt Esteira porta cabos Acoplador flexivel Escovas do eletro im Haste q i Eletro ima Sensor fim de curso H a H k gt y Caras Sensor fim de curso as Servomotor Esteira porta cabos Eletro im Buffer 2 Sensores indutivos Sensores indutivos Bancada Figura 1 2 Projeto da planta de simula o 1 3 Objetivos do projeto O objetivo deste projeto construir um planta de simula o de um ambiente de uma ind stria de fundi o incluindo num primeiro momento a constru o da estrutura e liga o el trica para depois ocorrer a liga o de sensores e redes de comunica o e por ltimo o projeto de um controle de posi o para a grua O projeto se destina a ser um experimento do laborat rio de automa o da Universidade de Bras lia servindo para ensino de CLPs protocolos de comunica o industrial acionamento de motores entre outras fun es 1 4 Resultados Obtidos Da parte de montagem mec nica o suporte da grua foi constru do com sucesso e a pe a de
80. roima para a coleta da pe a Ele s ser desligado quando a haste estiver na posi o para liberar a pe a no dep sito de sa da A figura 3 3 mostra uma rede de petri que um resumo do funcionamento do sistema se h uma refer ncia definida busca a pe a naquele local quando a pe a chegar sa da define se nova refer ncia 35 Busca peca Refer ncia Peca na saida Define refer ncia Figura 3 3 Rede de Petri Resumo do sistema Pode se ver a ordem de a es tomadas pelo controlador na rede de petri da figura 3 4 Ha peca Chegou peca Define refer ncia Aciona motor Chegou ao destino Aciona eletroima Pegou peca Carrega peca Chegou na saida Libera peca OA 0 00 Motor livre Soltou peca Figura 3 4 Rede de Petri Coleta de uma peca Os dois lugares com marcas H pe a e Motor livre s o os fatos que desencadeiam o processo Se h uma peca a ser coletada e se o motor est livre define se uma refer ncia nova para o controlador Este aciona o motor que ao chegar ao seu destino provoca o acionamento do eletro m Com a peca presa ela carregada para o buffer de sa da e ao chegar l liberada Sem a peca pendurada na haste o motor est livre para realizar outro percurso caso haja outra peca O controlador deve obedecer a uma prioridade na selec o de qual buffer ter a peca coletada Primeiramente deve haver somente uma refer ncia para o controlador A planta
81. rs TTL tamb m aceitando entradas seno cosseno e de dados que indica sobrecarga no motor por exemplo al m de possuir uma fonte 9 V ou 5 V para a alimenta o do encoder segunda entrada semelhante primeira e tamb m foi destinada a encoders mas neste experimento ela usada com um encoder TTL ao inv s de Stegmann como a primeira A ltima entrada se destina a entradas bin rias de sensores externos As entradas podem ser usadas pra qualquer fun o mas h instru es que procurar o automaticamente por determinadas entradas como a instru o que retorna o objeto acionado pelo motor para a posi o padr o home Mais de uma instru o usa diferentes entradas e devido ao grande n mero de possibilidade recomenda se que se utilize o manual ControlLogix Motion Instructions As entradas com utiliza o prevista neste experimento s o a Overtravel e Overtravel Os sensores de presen a fotoel tricos ser o ligados a esses pinos como medida de seguran a para evitar que o carro do guindaste atinja e danifique os limites da correia linear O circuito de pot ncia que efetivamente realiza a varia o da frequ ncia mostrado na figura 217 11 Tens o de Entrada Circuito Tens o Etapa Inversora Carga Retificador DC fixa Figura 2 17 Diagrama de um circuito variador de frequ ncia 22 O funcionamento circuito simples A etapa retificadora transforma a entrada de corrente alternada em corrente con
82. s ou mais eixos 27 SERCOS corresponde SErial Real time COmmunication System numa tradu o livre Sis tema de comunica o serial em tempo real e foi o protocolo foi registrado como uma marca SERCOS interface embora seja um protocolo totalmente livre na verdade o nico protocolo de sincronia de alto desempenho totalmente livre 16 O protocolo SERCOS tem 3 vers es diferentes nomeadas de SERCOS seguido do numeral romano correspondente As duas primeiras vers es I e II s o baseadas em comunica o via fibra ptica e diferem principalmente no circuito usado e nas taxas de transfer ncia de bits poss veis As duas utilizam um circuito desenvolvido especificamente para o protocolo e a vers o II na verdade uma atualiza o da primeira vers o vers o III n o foi criada com o intuito de substituir a vers o II mas de diversificar as aplica es do protocolo e baseada em Ethernet Uma vez que a vers o II ser usada no projeto todas as informa es a seguir s o referentes a essa vers o importante notar que embora o protocolo permita outras fun es como I O a interface SERCOS n o destinada ser um barramento de campo pra leitura de sensores ou qualquer outra fun o que n o seja o comando de movimenta es com precis o A inclus o de outras possibilidades se deve simplifica o da rede evitando que fosse necess ria outra rede pra fazer essas leituras o que tamb m criaria a necess
83. sen a e manipula o direta humana A fundi o ainda pode envolver a manipula o cont nua de grande quantidade de cargas que podem ter tamanho e peso colossais tornando o trabalho ainda mais perigoso e menos convidativo a presen a humana Assim a automa o de plantas de fundi o tem sido procurada de modo a evitar os perigos do ambiente industrial e ainda permitir um aumento de produtividade associado ao trabalho ininterrupto de m quinas automatizadas 1 2 Defini o do problema Este trabalho busca por meio de uma grua em escala simular o processo de automatiza o do processo de coleta de material a ser levado aos fornos de fundi o Uma grua equipada com eletro m e com movimento axial dever buscar material ferroso sempre que sua presen a for detectada por sensores indutivos O movimento axial feito com o uso de um motor de indu o trif sico acionado por um inversor de frequ ncia e usado pra se levar o carro que cont m o guindaste at a posi o da pe a a ser coletada Toda a integra o e automa o da planta e feita utilizando se um PAC Programmable Automation Controller i e um controlador destinado a automa o que agrega as fun es l gicas de um CLP s fun es de processamento capazes de implementar um controlador PID ou de se comunicar com outros equipamentos atrav s do uso de protocolos industriais Um exemplo de situa o que se deseja simular se encontra na figura 1 1 com a dife
84. servomotor and the crane equipped with an electro magnet for collecting ferrous material simulating a smelting plant The control system is made using a Rockwell ControlLogix controller 5560 and the presence of material to be collected is detected by inductive sensors There is also the use of photoelectric sensors for limit switches the SERCOS interface for communication with the variable frequency drive Rockwell Kinetix and the use of incremental encoders to determine position of the crane and the stem SUMARIO 1 INTRODUGAO 0 ab AS e ara ened A ganga aed Movie a Sowa aca 1 1 1 CONTEXTUALIZA O ss asas dai ces ei ee A RR Sida ad oben da Van tee ad CR vedas ee 1 1 2 DEFINI O DO PROBLEMA ccceeee cece nE oE ee eee rra a S a 2 1 3 OBJETIVOS DO PROJETO ct quina fee eae bee E oad dede E ve oa Caen 3 1 4 RESULTADOS OBTIDOS sas caw eden a RU ia eines din aa les cera dia 3 1 5 APRESENTA O DO MANUSCRITO 0 2 2 0cc cece cence eect eee e tee e teen ene eeeeeeeees 4 2 FUNDAMENTA O T CNICA 1 0 cc ccc ce cece eee eee eee eee cerrada 5 2 1 INTRODU O sentar Me eect ee Mew Ree ad oe teehee UM E aa ea ea 5 252 CONTROLES sacana a Lda caw didi mori Cera e bis 5 2 2 1 DISPOSITIVOS DE CONTROLE INDUSTRIAL 0 cccce cece ee ee eects nee n states 5 2 3 SENSORES aea e aE A IS atone anne tok ning dede eng ie 9 2 3 1 SENSORES INDUTTIVO S us sis us ieee nada dhe Siete SRD DS da a 9 2 3 2 SENSORES FOTORGETRIGOS ia ied ddr aed a ia ao dd we
85. sores indutivos Buffer Sensores indutivos Bancada Figura 3 1 Detalhes do sistema Os elementos necess rios s o a estrutura de suporte buffers para as pe as dep sito de sa da servomotor guia linear com correia dentada esteira porta cabos sensores indutivos sensores fo toel tricos carro do guia linear com um encoder absoluto haste e eletroima A haste carrega o eletroima que respons vel pela coleta das pe as O movimento do carro que leva o encoder com a haste feito pelo servo motor A correia dentada do guia linear utiliza o torque do motor para a movimenta o do carro Posi o Guia Linear Refer ncia Backlash Dead Zone Encoder do motor Figura 3 2 Diagrama de blocos do sistema 34 H seis posi es pr definidas em rela o aos buffers onde ficam as pe as Os sensores indutivos ao detectarem a presen a de uma pe a mandam essa informa o ao controlador Este por sua vez passa essa refer ncia ao controlador PID Esse controlador feito a partir de um bloco pr prio do RSLogix 5000 Para o correto projeto do PID necess rio que o sistema esteja todo montado e funcionando A posi o do carro medida com a utiliza o do encoder do motor e a rela o entre a posi o angular do eixo medida com esse encoder e a dist ncia percorrida pela guia linear A sa da do sistema justamente a posi o do carro que deve estar sobre u
86. ssor precisa ainda de modular a sua luz emitida Isso feito por duas raz es primeira que a transmiss o cont nua de fechos de grande intensidade requerem grande corrente o que gera muito calor ent o uma transmiss o intermitente da ordem de 5 KHz usada pra diminuir o calor gerado Segundo por motivos de seguran a contra interfer ncia externas como outras fonte de luz ou a presen a de reflexos os 11 emissores emitem um padr o de luz pr prio pra que o recepetor reconhe a se a fonte de luz do emissor ou outra qualquer 5 Em sistemas de seguran a o padr o de modula o complexo pra evitar que pessoas imitem a fonte e enganem os sensores mas em ind strias apenas a transmiss o intermitente e a sincronia do receptor costumam ser suficientes O emissor transmite um pulso a cada 0 2 ms conforme mostrado na figura 2 7 b 5 O receptor ir responder somente a esse padr o de transmiss o ou de outro modo outra fonte de luz poderia ativar o sensor indevidamente ar 4 ds lt x es Po el pe AN Er 4 DO I ff ff I T a Efeito das lentes no emissor e b Sinal de saida do sensor Luz transmitida receptor 1 pulso a cada 0 2 ms Figura 2 7 Caracteristicas do emissor e receptor Os receptores s o constitu dos de um fotodiodo e um circuito auxiliar pra indica o da medi o O fotodiodo opera como um diodo comum mas o material do qual ele feito sens vel ao efeito fotoel trico Isso s
87. tacional suficiente para gerenciar toda essa planta de auto ma o al m de possuir a capacidade de se comunicar com outros m dulos que ser o necess rios DeviceNet I O e a pr pria SERCOS A SERCOS interface foi selecionada primeiramente para que se utilize um driver digital ao 38 inv s de um driver de movimenta o anal gico Essa interface faz comandos de movimenta o com precis o e faz uma sincronia precisa entre eixos 2 O Kinetix um inversor de freq ncia o driver utilizado para o acionamento do motor Al m da alimenta o e da comunica o com o controlador e com o motor ele possui tr s conex es importantes figura 3 8 e ES Integrated Axis Module Front View 2094 AC05 MP5 x module is shown SERCOS Node Address Switch Seven segment Fault Status Drive Status N COMM Status Bus Status EE Auxiliary Feedback AF Connector Motor Feedback MF Connector 1 0 10D Connector HH T y Mounting Screw HO Figura 3 8 Desenho da vista frontal do Kinetix 6000 Essas tr s conex es s o Motor Feedback Auxiliary Feedback e I O O Motor Feedback recebe a realimentac o do motor a que se faz a leitura do encoder do motor O sistema possui um outro encoder que o da haste O cabo desse encoder se liga entrada Auxiliary Feedback Pode se ver outra modifica
88. tectarem objetos transparentes E ainda precisam de um bom alinhamento entre o receptor e o emissor ou n o funcionar o corretamente Em geral s o utilizados LEDs no emissor j que esses dispositivos s o mais confi veis e de menor tamanho que l mpadas Os LEDs podem ser de praticamente qualquer cor desde que a onda tenha frequ ncia suficiente para causar o efeito fotoel trico No entanto ondas de mais baixa frequ ncia s o preferidas pois consomem menos energia e assim o infravermelho lt 400 THz a frequ ncia mais comum seguido do LED de cor vermelha gt 400 THz e lt 480 THz em aplica es onde a visibilidade do fecho importante Os LEDs como qualquer outra fonte de luz emitem luz em todas as dire es o que dispersa a intensidade diminuindo o alcance e podendo interferir em sensores em outros lugares Por esse motivo os sensores incluem lentes que dirigem o fecho na dire o que importa Uma vez que a energia no fecho fica toda em uma nica dire o o fecho de luz consegue chegar a maiores dist ncias e podem ser usados pra detectar objetos menores Fechos de rea muito grande n o ser o efetivamente bloqueados por objetos pequenos Por outro lado o concentrar o fecho diminui a rea em que o sensor efetivo e dificulta o alinhamento do sensor e receptor importante lembrar que o que importa no receptor energia contida no fecho e n o a rea do mesmo A figura 2 7 a 5 mostra o efeito das lentes O emi
89. tery Fault H No Edits Bl FE 1 0 Not Responding E e 4 wm nites ABRA Timercoumer inpublloutpu Com re Module Properti Properties ies Local 2 2 1756 1756 DNB 5 2 2 X Controller DeviceNet Controller Tags 3 Controller Fault Handler General Connection ASNetWors Module Inf E Power Up Handler Den ie gt ES Tasks r Nodes in Scan Lis 8 MainTask Scanner Mode IDLE 0041 628364605 8956 97 E E MainProgram 08 069 010 011 012 8019 014 O15 a T Enable AutoScan 916 917 O18 O19 OD O21 02 02 C Unscheduled Programs 4 A Bytes per Node 94 0 7 O02 83 V OH Motion Groups 2 3 OU 05 0 UI VA B fa pol oT eee 04 041 042 048 04 045 04 O47 rends E 3 Data Types 08 649 G50 O51 O2 O53 O54 O55 EA User Defined 56 57 058 959 61 962 063 E Er Strings oe Predefined Er Module Defined amp I O Configuration 8 1 1756 L60MO35E sere status Running Pas Cancel Apply Help 8 2 1756 DNB DeviceNet pal EA E ma Close2 lt Loca 2 1 Data 1 3 gt B A Far2 lt Locel 2 Datal1 4 gt ae gt gt gt gt gt gt gt gt gt gt gt gt gt Figura 3 29 Scan List DeviceNet Os sensores indutivos utilizados no projeto possuem oito bits de informa es relativas detec o de objetos ferromagn ticos Utilizam se tr s bits de maior relev ncia O bit O mostra a presen a
90. th Modulation Remote Transmission Request Capitulo 1 Introducao Nos ltimos anos a preocupa o com a seguran a e sa de dos funcion rios em ind strias passou a ocupar uma posi o de destaque na lista de pri oridades de empresas de manufatura Ind strias de fundi o t m ambientes naturalmente hostis presen a humana e a diminui o da necessidade da presen a de oper rios no local dos fornos se faz necess ria 1 1 Contextualizacao Fundi o o processo de fabrica o de pe as onde um material derretido colocado pra solidi fica o em moldes que dar o a forma da pe a ao final do processo fundi o um dos processos mais comuns na produ o de pe as pois comumente utilizada como etapa inicial na fabrica o de pe as que ser o usinadas ou forjadas ou mesmo no preparo do material bruto a ser levado pra ind strias De fato cerca de 90 das pe as fabricadas envolveram fundi o em alguma etapa da fabrica o e cerca de 200 milh es de toneladas de pe as fundidas s o produzidas anualmente 1 O exemplo mais comum de pe a fundida o motor do carro onde o bloco a biela acopladores e outras pe as s o todas forjadas A ind stria de fundi o costuma ser um ambiente hostil presen a humana O ferro por exemplo possui ponto de fus o de 1538 Cem estado puro Naturalmente ambientes e materiais que atinjam temperaturas desse n vel mesmo que isolados n o s o apropriados pra pre
91. tinua E importante observar que embora essa parte do circuito indique que o Kinetix possa funcionar com uma tnica fase ou seja com uma tomada comum esse modo de opera o n o poss vel devido l gica do Kinetix que indica um erro de liga o e impede o funcionamento do aparelho Normalmente a decis o de se usar 1 fase ou 3 fases est relacionada pot ncia necess ria na carga Uma vez que a sa da trif sica a pot ncia para fases equilibradas e defasadas de 120 3 vezes maior e uma vez que o circuito n o tem uma fonte extra de pot ncia o fato poderia causar uma sobrecarga na alimenta o monof sica ou erros de opera o na sa da Ap s a etapa retificadora s o adicionados 2 capacitores em s rie O capacitor diminui o efeito de ripple e o uso de 2 capacitores se deve somente ao fato de que o ponto entre eles normalmente usado como ponto neutro na liga o Os transistores da etapa inversora operam como chaves acionadas por uma entrada em PWM O PWM consistir numa onda quadrada com pulsos de largura variante de acordo com a forma de onda a ser reproduzida na sa da Como a sa da senoidal desejada a largura do pulso de PWM varia tamb m senoidal causando na sa da uma r plica do PWM sendo que o valor m dio do PWM ser equivalente ao sinal senoidal conforme mostrado na figura 2 18 11 onde V indica a o valor m dio que o valor sentido pela carga e V indica a sa da real simulando o PWM O Valor negativo
92. tro externo do acoplador de aproximadamente 40 mm O di metro do furo central do suporte foi definido em 50 mm para se evitar poss veis choques devidos a vibra es A figura 3 15 mostra o motor junto com o suporte a Vista frontal b Vista traseira Figura 3 15 Motor e suporte Uma chapa de alum nio foi utilizada para a montagem dessa pe a Sua espessura de 10 mm suficiente para aguentar o peso e os esfor os do motor A chapa foi cortada e soldada para ficar no formato em L Os furos foram feitos numa furadeira de coordenadas A pe a marrom vista na figura 3 16 um cal o que pode ser de madeira ou alum nio Essa pe a ser feita depois de pronto o suporte para que se possa fazer um melhor ajuste e alinhamento entre os eixos do motor e do guia linear A figura 3 16 tamb m mostra mais uma vista do projeto da pe a feito em SolidWorks a Cal o do motor b Outra vista Figura 3 16 Projeto do suporte 43 3 3 3 Acoplador Para a conex o do motor ao guia linear um acoplador necess rio O eixo do motor possui as seguintes medidas di metro do eixo 10 mm di metro interno 4 mm largura da chaveta 5mm eixo do motor chaveta 18 mm Al m de atender a essas especifica es o acoplador deve ser capaz de minimizar as folgas e compensar desalinhamentos que podem ser problemas na montagem O modelo Rotex GS backlash free figura 3 17 foi o escolhido por
93. trol Power CPO Connector CTALZ CTAL1 DC Bus and Three phase Input IPO Connector VAC LINE Three phase IPL Input 196 264V AC AMS or 324 S28 AC AMS Input Fusing IFSLI Connector 6 x e 5 Ene 4 Motor Brake Connections Motor Resistive T ia Brake BC Connector PWR T 2 BR PE Resistive Brake u BR 3 Connections vonon Connector Notes 13 14 COILAI IO COM Contactor Enable CED Connector Indicates User Supplied Component Figura 3 21 Liga es Kinetix LIM Os quatro pontos na parte superior direita do Kinetix s o as liga es de alimenta o do motor Como mostrado na figura 3 8 a entrada Motor feedback recebe a realimenta o do motor a Auxiliary feedback recebe a do encoder da haste J a entrada I O possui um conector espec fico 2090 K6ck d26m figura 3 22 46 Wiring 26 pin 1 0 Cable Connections f Pin 26 Mounting Screws Pin 19 Pin 10 26 pin male 1 0 2090 K6CK D26M Low Profile Connector Low Profile Connector Kit Tie Wrap Slot 8 wor Turn clamp over to hold small wires secure Three Conductor Discrete 1 0 Wire 1 0 Cables Figura 3 22 Conector da entrada I O do Kinetix Os pinos dessa entrada possuem aplica o gen rica Pode ser usado por exemplo para o acionamento do eletro
94. u o simples dispensa o uso de pe as complexas que requerem manuten o constante como escovas comutadores ou an is girantes de contato A segunda que esse motor pode ter sua velocidade variada pois ela est ligada a frequ ncia da excita o do motor Assim equipamentos que variem essa frequ ncia podem acionar o motor variando a sua velocidade Al m disso os motores de indu o n o requerem dupla excita o externa Alguns motores DC e motores s ncronos necessitam uma fonte extra de voltagem para excita o da armadura e do rotor para gera o do campo magn tico e da corrente que ir interagir com o mesmo Por ltimo o uso em larga escala desses motores j criou um grande n mero de fornecedores de equipamentos e acess rios al m de um vasto conhecimento na aplica o desses itens em aplica es industriais tornando os motores de indu o os mais comuns em aplica es industriais 17 Como todos os motores el tricos os motores de indu o se baseiam na intera o entre o campo magn tico e o campo el trico conforme explicado pelas leis de Faraday e Lenz Dessa maneira utiliza se a intera o entre campos magn ticos originado pela corrente el trica e o campo magn tico induzido no rotor por esse mesmo campo magn tico originado pela corrente el trica pra dar origem a torque e consequentemente a movimento Todos os motores el tricos s o constitu dos de duas partes principais o rotor que a parte girante
95. ve posi o velocidade ou torque Durante a comunica o normal este telegrama n o cont m dados e Amplifier Telegram AT Resposta dos escravos ao MST contendo no campo de dados 3 tipos de informa es 8 bits s o destinados ao status do escravo informando se ele est pronto pra operar e no modo correto 16 bits contem informa es de tempo n o cr tico como limites de torque limites de posi o constantes de tempo ou ganhos no loop ltima informa o consiste em 1 a 16 IDNs ser o detalhadas na pr xima se o com informa es de feedback como posi o ou velocidade atuais e Master Data Telegram MDT Prov dados para todos os escravos A sua estrutura semelhante a do MST mas aqui o campo de dados sempre inclui informa es As informa es s o organizadas em campos fixos como no AT O Os primeiros 8 bits habilitam ou desabilitam algum escravo O segundo campo cont m informa es de setup como ganhos de loop ou fun es espec ficas como homing enviar o equipamento de volta a posi o original O ltimo campo cont m IDNs comandos a cada escravo dependendo da aplica o Todos os telegramas consistem em 5 campos sendo 2 delimitadores um no in cio e outro no final ambos contendo a mensagem 01111110 um de endere o um de dados e um de checagem de erro Os bits s o identificados no tempo isto o sinal permanece em 1 enquanto o bit for 1 e o mesmo vale pro valor zero ou seja o sinal

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