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Yvan Gutnik Automatização de uma metalizadora a vácuo

1. J6 ok 0001 Passo 07 Liga se o glow Q04 fecha se a v lvula V1 Q10 e abre se a v lvula borboleta esta faz conex o entre a bomba difusora e a camp nula Tamb m ativa a vari vel indicadora de que a bomba difusora j est aquecida ASSO 07 AC Q ok SIST_AQC_2 Pi R GLOW_OK hR passo_06_ok R SIST_AQC 0002 Depois de 4 segundos liga se o rel gio de alto v cuo Q16 o glow ligado antes pois percebeu se que o rel gio de alto v cuo liga imediatamente com o glow ligado n o que o medidor de alto v cuo funcione somente com o glow mas sem esta opera o om ASSO 07 AC Q Q13 edidor demora a entrar em opera o T 4s TEMP P1 TON IN ED Q PT ET 0001 Passo 08 No processo de desligamento do sistema desliga se todos os sensores de v cuo fecha se a v lvula borboleta e desliga se a bomba difusora ASSO_08 AC Q INICIO hR passo_07_ok 0002 Depois de 90 minutos o programa volta ao in cio fazendo cessar por fim o fuxo de gua para refrigera o da bomba difusora Q02 TEMP P1 ASSO_08 AC Q TON De T 90mPT ET R TRUE TRUE AND EN passo 08 ok 0001 Passo 09 Para se recarregar o sistema deve se primeiramente garantir que a v lvula V1 Q10 esteja fechada fechar a
2. 1 s 0003 O tempo de espera de 3 minutos para que a press o interna difusora se aproxime da press o interna camp nula Este tempo come a a ser contado a partir do momento que a v lvula V2 abriu ou seja apartir do contato NO ok5 TEMP R2 ROTINA 04 AC Q ok5 TON VAZ_DIF Bo s T 3m PT ETI Neste trecho da rotina de verifica o temos o monitoramento da press o na camp nula Alf e na bomba difusora Al0 Caso a press o suba acima de certo valor no caso 1mbar constata se vazamento em algum lugar do sistema Lembrando que de se esperar que a press o caia e n o suba No caso da press o subir caracteriza se um quadro anormal de opera o ROTINA 05 AC Q ok6 EN Al0 36 LT r5_erro1 EN Ali 387 LT r5_erro2 EN Al0 102 GT r5_erro3 EN Ali 102 GT r5_erro4 0001 ROTINA_05 Tem se novamente a verifica o da abertura da v lvula V 1 um tempo de 2 segundos para que a v lvula abra por completo TEMP R1 ROTINA 05 AC Q 103 TON V1_N_ABRIU VE e e 6 T 2s PT ET 0002 A informa o de que a v lvula abriu corretamente gravada na vari vel ok6 ROTINA 05 AC Q 103 V1_N_ABRIU ok6 lI s 0003 Espera se 5 miuntos para que a press o caia no valor referido do Passo 05 e ent o prossegu
3. Figura 43 circuito simplificado envolvendo a entrada 107 Pelo manual t cnico do CLP a imped ncia de entrada para qualquer entrada comum de 4 3kQ Ainda identificado como n vel l gico zero tens es abaixo de 5Vdc entre uma entrada e o comum de liga o CO destas entradas e identificado como n vel l gico um tens es acima de 11Vdc entre uma entrada e o comum de liga o CO destas entradas Fez se o seguinte experimento mediu se a diferen a de potencial DDP com um mult metro entre os pontos X1 e CO e X2 e CO com o fus vel intacto e no seu devido lugar A Tabela 25 mostra os resultados obtidos Tabela 25 tens es para fus vel intacto DDP entre X1 e CO volts DDP entre X2 CO volts 24 0 11 4 Num c lculo te rico 4 3kOhm V DD 240Vdc a aaa x2 00 4 3k0hm 6 8k0hm j nn a ao Vy2 co 9 3 volts l zg PR A diferen a pode residir na inexatid o da imped ncia de entrada do CLP Todavia v lida a tens o de entrada entre 107 e CO ou seja 11 4 volts O segundo experimento consistiu na retirada do fus vel do porta fus vel Nesta configura o como se o fus vel estivesse queimado A Tabela 26 mostra os resultados obtidos Tabela 26 tens es para fus vel queimado DDP entre X1 e CO volts DDP entre X2 e CO volts 11 1 5 7 Teoricamente gt E 4 3kOhm X2 C0 4 3k0hm 6 8k0hm Vy2 co 4 3 volts aa VEC Equa o 5 tens o te rica entre X2 e C
4. significa que o Passo 00 ativado e o que houver de programa para ser executado em Passo 00 ser executado uma nica vez Quando por m escreve se R Passo 00 significa que o Passo 00 desativado ou seja a execu o de Passo 00 interrompida Neste passo inicial Passo 00 tem se o reset de todas as vari veis de sa da e transi o de passo ou associadas a este A ROTINA 00 que est sempre ativa indica se o sistema est em funcionamento ou se apresenta algum problema O ALARME GERAL identifica os diversos erros que possam ocorrer durante o funcionamento do sistema A rotina de decis o ROT DEC til para habilitar a escolha de desligar ou recarregar o sistema quando for oportuno A desativa o do Passo 08 referente ao seguinte a metalizadora foi desativada com seguran a e o programa retornou ao in cio Portanto deve se desativar o Passo 08 Depois de verificado e executado tudo o programa aguarda o operador dar in cio ao processo O in cio do processo se d atrav s da vari vel start quando esta for TRUE o processo inicia e Passo Step1 Figura 24 PO Passo00 s ROMNAO RO fon Ro Romam Figura 24 passo um do programa Iniciado o processo desativa se o passo anterior e ativa se o passo atual No Passo 01 ligam se os medidores de m dio v cuo e a bomba mec nica ligada a bomba mec nica compara se a press o lida do sensor desta bomba a um v
5. Al0 102 r6_erro3 GT EN Ali 102 r6_erro4 0003 Caso a tens o lida da placa amplaificadora seja menor que o referido detectado este erro pela vari vel VAZ SIST ou seja o mais prov vel que h algum vazamento no sistema ROTINA 06 AC Q 106 r6_erro1 VAZ_SIST s r6_erro2 0004 Caso a tens o lida seja superior a 10 2 V fica caracterizado um erro e este gravado na vari vel ERRO SENSOR 1 2 ROTINA 06 AC Q 106 r erros ERRO SENSOR 12 s r6 erro4 0005 Caso a bomba difusora j esteja aquecida n o h necessidade de se esperar os 25 minutos para que esta entre em opera o Nesta situa o ap s realizado o glow j pode se prosseguir ao pr ximo passo Note a vari vel SIST_AQC indica que a bomba difusora j est aquecida a vari vel GLOW OK indica que o glow j foi realizado e isto ocorre quando o operador assim sinaliza para o CLP ROTINA 06 AC Q AND EN GLOW_OK ___SIST_AQC_2 SIST_AQC 0001 ROTINA 07 Como se fosse uma continua o da rotina 06 tem se a cont nua verifica o da press o indicada pelo sensor da difusora esta press o deve permanecer numa faixa de seguran a para opera o do sistema O sensor da camp nula n o mais observado
6. 10 Existe um tempo de aquecimento desta bomba e este tempo de aproximadamente 25 minutos 11 Com a bomba difusora em opera o plena o momento de se colocar a bomba mec nica e difusora para operarem em s rie Para tanto fecha se a v lvula 1 e abre se a v lvula borboleta 12 Em seguida pode se ligar o medidor de alto v cuo Vale uma observa o segundo o manual t cnico o sensor do medidor de alto v cuo s opera seguramente abaixo de 10 TORR acima disto deve permanecer desligado Prosseguindo espera se o sensor de alto v cuo SAV indicar uma press o abaixo de P4 Da a metaliza o estar habilitada Diz se abaixo de P4 pois a metaliza o n o autorizada para uma press o fixa mas para uma faixa de press o E neste caso a press o P4 um limite superior de press o Esta portanto a rotina de v cuo para que se possa realizar uma nica metaliza o A pr xima rotina explicar como fazer mais metaliza es Novamente adianta se que alguns detalhes foram omitidos por quest o de simplicidade Estes detalhes ser o expostos quando for apresentado o programa que foi implementado no CLP 3 1 2 Rotina de recarregamento Esta rotina mostrar os procedimentos para se realizar uma nova metaliza o sem ter que desligar por completo o sistema Neste ponto de opera o do sistema ambas as bombas est o ligadas a v lvula 2 aberta a v lvula 1 fechada a v lvula borboleta aberta e o sensor de
7. 38 Tabela 4 press es indicadas pelos medidores durante o surto de press o 39 Tabela 5 medi o das press es em alto VACUO uunnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 39 Tabela 6 medi o das press es com sistema em m dio V CUO oooooooocccccoccccnnnnnnnnnnnnnnonnnnns 40 Tabela 7 press es indicadas ap s 40 segundos eee 41 Tabela 8 press es indicadas ap s 5 Minutos eee 41 Tabela 9 press es indicadas ap s 10 minutos iene 41 Tabela 10 press es indicadas ap s 15 minutos eira 41 Tabela 11 press o indicada ap s 1min de v cuo aerea 43 Tabela 12 press o ap s 1min20s de v cuo essere 43 Tabela 13 press o indicada ap s 2min de v cuo unnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 43 Tabela 14 press o indicada pelos sensores do sistema ap s 1min de v cuo 43 Tabela 15 press o indicada pelos sensores do sistema ap s 7min de v cuo 43 Tabela 16 press o indicada pelos sensores do sistema ap s 15min de v cuo 44 Tabela 17 press o ap s 1min de evacua o uunnneennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn EEEn 44 Tabela 18 press o ap s 1min15s de evacua o uuunnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 44 Tabela 19 press o ap s 2min30s de evacua o uuuunnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
8. SMV1_2 Sensor de M dio V cuo da Camp nula i Aio1 B102 G103 Sensor de M dio V cuo da Bomba Mec nica Ai 1 B102 G13 l l l l l l l l l l l l l l 18 20 Do pate Jorbecio TEPLAN EPLAN Software amp Service Liga o dos Sensores de M dio V cuo do o ER CA1 fed IS GmbH amp Co KG Medidor do Quadro do CLP Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by Li 7 L2 Y L3 C8 01 21 Q16 Sa da Digital a Rele Q16 124 T3 I MAV i Xi A 3 X3 Medidor de Alto V cuo X3 l GAV1 Galvan metro l X2 2 4 X4 X4 l E 220Vac 127Vac TT TT m mn IN1 19 Ar Toro ed von Appr Basic project with IEC identifier structure Modification Date Name Original Replaced by Replaced by GmbH amp Co KG EPLAN Software amp Service Ligac o do Sistema de Alto V cuo SAV1 A Sensor de Alto V cuo EEE Zu L1 L2 L3 Cioi C201 21 11 1 1 RE3 12 6 24 14 22 12 Rele que liga o sistema de glow gt PT1 Haste Com Ponta Interna Camp nula l Ti l X1 1 3 ao l 1 a X2 2 220V 3000V Terra 10 0 20 22 poate 09 Nov 10 EPLAN EPLAN Software amp Service Ligac o do Sistema de Glow a fed Yvan GmbH amp Co KG Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by Anexo Quatro Dado
9. o do painel el trico principal Anexo Quatro Dados e rotinas utilizadas para constru o dos gr ficos Matlab 165 1 Introdu o e objetivos Tradicionalmente o trabalho de investiga o de cientistas e engenheiros se volta para o estudo de fen menos naturais que podem ser modelados por leis naturais tais como a lei da gravidade leis da mec nica e da eletricidade cl ssicas leis da qu mica e da f sica Nestes estudos costumam se encontrar quantidades ou medidas de deslocamento temperatura acelera es cargas el tricas entre outras Em todas estas medidas o conceito do tempo est associado a uma grandeza cont nua ou seja medidas podem ser tomadas em quaisquer valores reais de tempo uma vez que este evolui cont nua e constantemente em nosso ambiente 1 Portanto todo um conjunto de t cnicas e ferramentas matem ticas foi desenvolvido para modelar analisar e controlar tais fen menos ou par metros naturais baseadas principalmente em equa es diferenciais ordin rias e parciais 1 Entretanto no cen rio cient fico atual cada vez mais dependente de computadores e de sistemas computadorizados pode se notar que muitas das quantidades que utilizamos em engenharia n o s o mais cont nuas elas s o discretas ou seja possuem valores inteiros Por exemplo pode se citar a quantidade de pe as em uma linha de montagem ou a quantidade de alarmes ativos em uma f brica Nota se tamb m
10. 0046 0047 0048 0049 0050 0051 0052 0053 0054 0055 0056 0057 0058 0059 0060 0061 PROGRAM PLC_PRG VAR start BOOL vari vel de in cio do processo ativada pelo operador INICIO BOOL indica o de que o processo foi iniciado ALARME BOOL vari vel de alarme qualquer problema que venha ocorrer esta vari vel setada ERRO S M _D BOOL indica o de erro na leitura da tens o do sensor da bomba mec nica ou no sensor da difusora ERRO S C BOOL indica o de erro na leitura da tens o DO sensor da camp nula V1 N ABRIU BOOL indica o de que a v lvula V1 n o abriu no tempo previsto V2 N ABRIU BOOL indica o de que a v lvula V2 n o abriu no tempo previsto MEC N LIGOU BOOL indica o de que a bomba mec nica n o ligou no tempo previsto VAZ MEC BOOL indica o de vazamento na bomba mec nica de v cuo VAZ CAMP BOOL indica o de vazamento na camp nula VAZ DIF BOOL indica o de vazamento na bomba difusora de v cuo DIF N LIGOU BOOL indica o que a difusora n o ligou no tempo esperado r5_erro1 BOOL errona parte 01 da rotina 05 r5_erro2 BOOL errona parte 02 da rotina 05 r5_erro3 BOOL errona parte 03 da rotina 05 r5_erro4 BOOL
11. 16 2 x2 16 2 x2 16 3 x2 xi x1 xi H1 amp H2 amp H3 amp x2 x2 x2 3 Date 04 Nov 10 EPLAN fen 6 V S4 S5 Basic project with IEC identifier structure EPLAN Software amp Service Diagrama El trico do Painel Provis rio S6 GmbH amp Co KG Appr i Modification Date Name Original Replaced by Replaced by Valvula solendide que aciona a valvula pneumatica 1 Valvula solendide que aciona a valvula pneumatica 2 Valvula solendide que realiza quebra de vacuo Valvula solendide que aciona o motor pneum tico Transformador usado para realizar o glow Haste com ponta esta fica interna camp nula Chave de fim de curso da v lvula pneum tica 1 Chave de fim de curso da v lvula pneum tica 2 Sistema de Glow Vide Folha 21 5 DORA EA Li V V L2 V V r ESTA l 220Vac 115Vac l Estabilizador 115Vac_1 220Vac 1 SEST l 115Vac 1 i gt 14 220Vac 1 13 Be i SMVLE Pushbutton Liga Desliga do Medidor 1 14 Chave Liga Desliga do Estabilizador MV1 oc AL 1 A1_ Positivo de Alimenta o Do Sensor de M dio V cuo oo MAV1 Medidor de M dio V cuo 1 pirani l Medidor de Alto V cuo i X1 1 B1 1 B1_Negativo de Alimenta o Do Sensor de M dio V cuo Io 1 Comum Ligado a Ambos os Sensores de M dio V cuo O O l X2 Dez ma 4 6 pp rate Decio TEPLAN EPLAN Software amp Service Alimenta o Dos Medidores de
12. ROTINA 02 AC Q ok3 ok3 0001 ROTINA 03 Neste trecho d se um tempo de 2 segundos para a abertura por completo da v lvula V1 o sinal de realimenta o vem de uma chave de fim de curso desta v lvula e entra no CLP em 103 TEMP R1 ROTINA 03 AC Q 103 TON V1_N_ABRIU u Vt Bo s T 2s PT ET 0002 A informa o de que a v lvula V1 abriu no tempo previsto gravada na vari vel ok4 ROTINA 03 AC Q 103 V1_N_ABRIU ok4 s 0003 H um tempo de 5 minutos para que a press o chegue a um valor adequado para que se possa ir ao pr ximo passo Isto um modo de verificar poss veis vazamentos na camp nula evidente que pode ocorrer vazamentos em outros locais todavia a camp nula o local mais vulner vel para isto TEMP R2 ROTINA 03 AC Q ok4 TON VAZ CAMP u Bo s T 5mPT ET 0001 ROTINA 04 Novamente d se um tempo de 4 segundos para a abertura por completo da v lvula V2 o sinal de realimenta o vem de uma chave de fim de curso desta v lvula e entra no CLP em 104 este tempo de 4 segundos o tempo de 2 segundos para fechamento da v lvula V1 e mais 2 segundos para a abertura da v lvula V2 TEMP R1 ROTINA 04 AC Q 104 TON V2 N ABRIU 1 W s TH4s PT ET 0002 A informa o de que a v lvula V2 abriu no tempo previsto gravada na vari vel ok5 ROTINA 04 AC Q 104 V2 N ABRIU ok5
13. T 7s IN PT TON D Q ok7 ET 0006 Depois de verificar que o sensor de alto vacuo est em opera o verifica se se este permanece em opera o H um tempo de espera de 1 minuto para que seja caracterizado um situa o anormal ou seja a tens o lida da placa amplificadora n o est dentro da faixa de opera o estabecida para o sensor de alto v cuo ROTINA 07 AC Q ok r7_ok1 TEMP_R4 p T 1m IN PT TON D Q ERRO SENSOR 2 ET s r7_ok2 0007 A partir desta linha de programa o inicia se o processo para autorizar a metaliza o a press o indicada pelo sensor de alto vacuo deve estar entre 5 10 5 torr valor 64 e 4 10 6 torr valor 94 ROTINA 07 AC Q ok EN Alz 64 GT ET EN Alz 94 r7_ok3 r7_ok4 0008 Assim que todas as condi es s o satisfeitas a metaliza o autorizada Um sinal externo para que o operador possa tomar conhecimento disso o acendimento da luz azul do painel el trico principal ROTINA 07 AC Q ok r7_ok3 r7_ok4 Q06 0009 Caso a indica o do sensor n o atinja a faixa de seguran a de metaliza o em 5 minutos configura se como uma situa o anormal e o alarme ativado pela vari vel ERRO_SENSOR2 TEMP R5 ROTINA 07 AC Q ok7 r7_0k3 So ERRO SENSOR 2 lt Bs s T 5m PT ET
14. errona parte 04 da rotina 05 VAZ SIST BOOL indica o de vazamento em alguma parte do sistema r6_erro1 BOOL errona parte 01 da rotina 06 r6_erro2 BOOL errona parte 02 da rotina 06 r6_erro3 BOOL errona parte 03 da rotina 06 r6 erro4 BOOL errona parte 04 da rotina 06 r7_erro1 BOOL errona parte 01 da rotina 07 r7_erro2 BOOL errona parte 02 da rotina 07 ERRO SENSOR BOOL indica o de erro na leitura dos sensores de v cuo AV N LIGOU BOOL indica o de que o sensor de alto vacuo n o ligou ERRO SENSOR 1 1 BOOL indica o de a tens o lida do sensor da camp nula ou difusora est anormal ERRO SENSOR 1 2 BOOL indica o de a tens o lida do sensor da camp nula ou difusora est anormal ERRO SENSOR 1 3 BOOL indica o de a tens o lida do sensor da bomba difusora est anormal ERRO SENSOR 1 4 BOOL indica o de a tens o lida do sensor da camp nula ou difusora est anormal ERRO SENSOR 2 1 BOOL indica o de que o sensor de alto v cuo n o est na faixa de opera o segura ERRO SENSOR 2 2 BOOL indica o de que o sistema n o chegou ao v cuo indicado pelo sensor de alto r9_erro1 BOOL erro na parte 01 da rotina 09 r9 erro2 BOOL erro na parte 02 da rotina 09 r9 erro3 BOOL erro na parte 03 da rotina 09 r9 erro4 BOOL erro na parte 04 da rotina 09 ERRO REC BOOL indica o de que o sistema n o
15. l l l l l l l EU EE E E NE A E P EEEE E E A E EE S IEE EE E E EEA an an e E A E E ess e a E E EEE E al o da en E A EE IEE EA EENE eee de EEE E E RO S ee eng ae ee ENE Mn EE A A ne A RO EE SE l 11 13 DOT Tolo TEPLAN EPLAN Software amp Service Cart o de Entrada 10x DO EA E von GmbH amp Co KG Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by E RA ss LE UL a 12V Ref 12V 1X qro Ln ee ae BT A ee De ee 6 p I een AA Y PANA A E E E q I Cart o de Entradas Digitais 11X do CLP C1 El 3 110 E1 4 111 E1 5 112 E1 6 113 E1 7 114 E2 0 115 E2 1 116 E2 2 117 E2 3 118 E2 4 l I I l I I l I a a a o vibe cbs gt aug aceasta O RE Ar us seis ee ii cb De Sl an ie Ai ae A az en ee er A EEN O end A E rc O A ES NE E TD AA MEA CR sly CO VR SEL A ee ES he ae E E tn u den en ee I 12 14 I atte Jornonio EPLAN EPLAN Software amp Service Cart o de Entrada I1X o EEE Ed Yvan GmbH amp Co KG Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by 12V Ref 12V V Placa O Placa2 ti tst s 11 3 11 5 GD1 picada INA Amplificadores i I I l IN1 1 l l l l T I I l i l Galvan metro da Bomba Difi l l alvan metro da Bomba Difusora Outi 1 IN1_1 I Out2 1 IND 1 M 1 l l un Out3 Li IN3 I
16. lvulas indiretamente reside no seguinte fato uma v lvula el trica acionada diretamente por alguma dessas sa das libera ar ou para as v lvulas pneum ticas 1 e 2 ou para o motor pneum tico Sendo assim liberando ar para as v lvulas pneum ticas ou para o motor pneum tico faz com que estas v lvulas pneum ticas ou o motor pneum tico sejam acionados Neste caso o motor pneum tico que abre fecha a v lvula borboleta Para maiores esclarecimentos no que tange a diagramas el tricos pneum ticos e outros itens consulte o anexo tr s deste trabalho 5 2 Sistema elevador da camp nula Foi constru do um elevador para a camp nula de modo a facilitar o opera o do sistema A Figura 45 mostra uma foto deste sistema Figura 45 sistema elevador da camp nula Este sistema composto basicamente dos seguintes itens e Duas abra adeiras para fixa o da camp nula e Um carro que possui as duas abra adeiras fixas a si e Um trilho posto na posi o vertical para que o carro possa correr por este e Um contrapeso utilizado para anular o peso da camp nula e Um cabo de a o para ligar o contrapeso ao carro e Sistema de roldanas para guiar o cabo de a o Este sistema foi constru do junto a oficina do departamento Embora seja funcional n o houve projeto para a idealiza o deste sistema elevador Apenas algumas ideias do que se pretendia e muito trabalho para a constru o deste sistema sj 5 3 Pai
17. nula com a v lvula de exaust o fechada Ainda quando h recarregamento deve se fechar a v lvula V2 Q11 pois esta permaneceu aberta durante a execu o do passo 09 ASSO_02 AC Q Q12 start R ok8 R INICIO s passo 01 ok hR Q11 R Q03 Ls 0002 TRUE passo 02 ok 0001 Passo 03 Abre se a v lvula V1 Q10 para que se fa a v cuo na camp nula Quando a press o inidicada pelo sensor da camp nula atingir a 4x10 1mbar valor 63 ser executado o pr ximo passo Os contatos NF Q11 e Q12 servem para garantir que a v lvula V1 Q10 ser aberta coma v lvula V2 Q11 fechada e que v lvula de exaust o V3 esteja fechada Q12 tamb m ASSO_03 AC Q ALARME Q11 Q12 passo_02_ok 2 a R Q10 s GT EN AN 637 passo 03 ok 0001 Passo 04 Fecha se a v lvula V1 Q10 o primeiro passo para que se possa abriar a v lvula V2 com seguran a Um ponto importante o resetem passo 03 ok Na realidade isto ocorre na maioria dos passos A necessidade desta opera o a seguinte o processo de metaliza o c clico quando h recarregamento do sistema Sendo assim na proxima vez que o programa passar pelo Passo 03 a vari vel de transi o de passo passo 03 ok estar em reset e a verifica o que deve ser feita naquele passo ser feita ASSO_
18. pois o sensor de alto v cuo entrar em opera o Observa se que esta faixa ampla pois considera se o suto de press o que ocorre na sa da da bomba difusora quando a v lvula borboleta aberta Neste caso o valor 36 corresponde press o de 1mbar ROTINA 07 AC Q LT EN Ald r7_erro1 36 GT EN Ald r7_erro2 102 0002 Caso a indica o do sensor da difusora esteja fora da faixa de seguran a ser detectado esta anormalidade pela vari vel ERRO SENSOR 1 3 eo alarme ser ativado TEMP R1 ROTINA 07 AC Q r7_erro1 TON ERRO_SENSOR_1_3 O s T 3s PT ET r7_erro2 0003 Espera se 20 segundos para que o sensor de alto vacuo entre em operag o n o entrando em opera o o alarme ser ativado pela vari vel AV_N_LIGOU TEMP R2 ROTINA 07 AC Q ok TON AV_N_LIGOU 1 0 s T 20s PT ET 0004 Como rel gio de alto v cuo desligado a tens o que entra via Al2 superir a 10 5 V Portanto consider vel estimar que a tens o esteja numa faixa de acordo com a press o indicada por outros sensores de vacuo Neste caso 23 representa 10 3T ORR 96 representa 4 10 6TORR ROTINA 07 AC Q GT EN Al2 r7_okt 23 LT EN AR 17 ok 96 0005 A indica o do rel gio de alto v cuo deve permanecer est vel por 7 segundos de modo a assegurar que este est realmente em opera o ROTINA 07 AC Q r7_ok1 r7_ok2 TEMP_R3
19. 2 Q03 E4 3 Q04 E4 4 Q05 E4 5 Q06 E4 6 Q07 E4 7 C6 E5 0 I I I I I I I ss Sa eS eS Soo Soe SS E 6 aS SS SSeS SSB eo eS SS SoS ES eo Oe ee oO hee oom aS Se eS Soe SS eS Se E Bee See See Oe Se DESSES E cu dal I 14 16 po Date 30 Nov 10 EPLAN EPLAN Software amp Service Cart o das Sa das a Rel QOX o RE Ed KT GmbH amp Co KG Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by L1 L2 V V V Y A Y V Disp x1 Sistema d Alto v cuo xi vil X o 4 1 x2 X2 XE MA EE v 4 2 x2 xi V3 L__ 4 2 x2 x1 2 ad 4 3 x2 Al KIN 12 3 A2 8 1 17 1 18 1 K3 e 8 4 7 4 18 4 1 1 1 1 1 1 1 FPI FP2 FP3 FP4 FPS FP6 FP7 FPS 1A p 1A p 1A p 1 p lA p 1 p a alcala 17 Sl PSA E a dd nn E Bee oa a EA 10 Q1x O O O O O O O O Cart o de Sa das Digitais a Rel 220Vac C7 E5 1 Q10 E5 2 Q11 E5 3 Q12 E5 4 Q13 E5 5 Q14 E5 6 Q15 E5 7 Q16 E6 0 Q17 E6 1 C8 E6 2 l l I l l l l 15 o ES EPLAN EPLAN Software amp Service Cart o das Sa das a Rel Q1X HS fra wan GmbH 8 Co KG Basic project with IEC identifier structure TE Modification Date Name Original Replaced by Replaced by IEC_basoni Medidor de M dio V cuo 1 pirani B14 A1 11 A1_2 g B12 X11 i Gl G1 2 X2 1 es l A211 A2_2 B2_2 1 l G21 G2 2 1 X2 1 i AER l l l l l l l l l
20. 2 sa das anal gicas configur veis para 0 a 10v ou 0 a 20 mA e Visor gr fico 128 x 64 Configur vel pelo programador MasterTool IEC oj e Teclado membrana com 25 teclas e Rel gio de Tempo Real e 1 porta serial RS 232 para programa o e protocolo MODBUS mestre e escravo e 1 porta serial RS 485 protocolo MODBUS mestre e escravo e Fonte 24Vdc isolada e Retentividade em mem ria n o vol til com capacidade de at 510 bytes gt Fun o das l mpadas As l mpadas possuem as seguintes fun es e L mpada verde quando acesa sinaliza ao operador que o sistema como um todo est em funcionamento n o que esteja em processo de v cuo ou algo similar mas que est habilitado a realizar as tarefas para as quais foi designado fazer e L mpada azul escuro quando acesa sinaliza ao operador que o processo de metaliza o em si est autorizado e L mpada Vermelha sinaliza ao operador que o sistema n o est em funcionamento nem habilitado a funcionar Isto pode ser causado por dois motivos O primeiro motivo o tempo de espera para estabiliza o da placa amplificadora depois de energizado o sistema Esta estabiliza o refere se tempo necess rio para que a tens o de offset na entrada do CI INA101HP se anule Isto pode ser verificado em no datasheet deste componente Passado o tempo de espera automaticamente comuta se da luz vermelha para a luz verde O segundo motivo para luz vermelha acender a ocorr
21. 42 Figura 43 Figura 44 Figura 45 Figura 46 Figura 47 Figura 48 tela de erros do erro 8 ao erro 14 uneesnnsssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnannn 63 tela de erros do erro 15 ao erro 20 dances eer eben ee 64 tela AMIA de OP ES ne a a A 65 tela utilizada para realizar o desligamento do sistema 4mmsnnnennnnnn 65 tela utilizada para realizar o recarregamento do sistema 66 tela de opera o do glOW a as ana 66 painel el trico princi li 69 foto ilustrativa do CLP 7 A O A da ae 70 circuito simplificado envolvendo a entrada 107 0ooocccocccccnnccocaccccncncccnnnnnannncncnnnnnos 73 circuito simplificado envolvendo a entrada 108 ccccceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 75 sistema elevador da camp nula uuusnnsennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nenn 78 painel de fus veis do sistema ooccnnnnnnnnncccccncnnnncnnnnnnnncncnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnns 79 primeiro est gio de amplifica o seen 80 segundo est gio amplificador e corre o de offset uuunnnnnnnnnnnnnnnnnnn 80 Lista de Tabelas Tabela 1 legenda dos itens mostrados no croqui Mec nico ccccoocccoccccccncccconananancncnnncncnannnes 18 Tabela 2 dados de sa da do medidor de alto VACUO unnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 25 Tabela 3 dados das press es medidas pelos sensores de m dio VACUO
22. 500 000 500 000 500 000 5 1 06 27 0 0 2 7 30 0 5 3 1 28 1 0 3 1 28 1 9 33 27 2 0 3 4 26 2 5 3 4 25 30 344 25 3 9 3 4 25 4 0 3 4 25 4 5 3 4 24 5 0 3 4 24 50 334 25 6 0 3 4 24 6 5 3 4 24 7 0 3 4 24 7 5 3 4 24 8 0 3 4 24 8 5 3 4 24 das abscissas B 1 B das ordenadas Bi 3 4 Ble das ordenadas B i 2 Bl 16 13 Tempo Tens o Corrente B B Constru o dos gr ficos figure plot xl yl ylabel Corrente title figure plot x1 y2 ylabel Tens o title Comportamento da corrente el trica passante no filamento grid A grid VW para cada uma 19 0 3 4 24 19 5 3 65 24 20 0 3 5 24 20 5 3 4 24 21 0 3 5 24 21 5 3 5 24 22 0 3 5 24 22 5 3 5 24 23 0 345 23 2329329 23 24 0 3 5 24 24 5 3 5 24 25 0 3 5 24 25 5 3 5 24 26 0 3 5 23 26 29 345 23 27 0 3 4 24 27 5 3 4 24 28 0 324925 28 5 3 4 28 29 0 3 4 31 29 5 3 4 31 30 0 3 4 36 30 5 344 37 31 0 3 4 37 31 5 3 4 37 32 0 3 4 36 32 5 3 4 36 330 3 4 36 339 34 36 34 0 3 4 37 34 5 3 4 37 35 0 3 4 36 3040 34 36 36 0 3 4 36 36 5 3 4 35 37 0 3 4 35 37 5 3 4 35 tempo r4 B 7 BC corrente 19 Bl Tens o 2 8 Bl 38 38 39 39 40 40 41 41 42 42 43 43 44 44 45 45 46 46 47 47 48 48 49 49 50 50 31 Sl 52 52 53 53 54 54 55 DD 56 56 xlabel Tempo xlabel Tempo file C Use
23. cuo sobre superf cies preparadas de pl stico metais vidros papel t xtil ou outros materiais Pode se colorir superf cies inteiras como tamb m pode ser usada uma mascara para selecionar a rea a ser recoberta Processo isento de emiss o de efluentes t xicos com consumo de energia por rea metalizada at 100 vezes menor que nos processos eletroqu micos de deposi o e ecologicamente correto 4 No presente caso utiliza se alum nio para deposi o e filmes pl sticos de teflon como superf cies de deposi o A automatiza o da metalizadora a v cuo que caracteriza o objetivo principal deste trabalho inclui os seguintes itens e Tornar o processo de v cuo autom tico e Identificar erros que possam ocorrer durante o processo de v cuo e Mostrar ao operador quando este pode realizar a metaliza o em si Conforme o desenvolvimento do trabalho ficar mais claro o que realmente significa cada um dos tr s itens mencionados anteriormente No presente documento o cap tulo 2 tratar dos principais elementos que comp em a metalizadora a v cuo O cap tulo 3 mostrar uma forma de se operar esta metalizadora a v cuo tamb m ser o documentados alguns ensaios realizados que foram teis no levantamento de par metros de opera o do sistema O cap tulo 4 tratar dos principais problemas a serem resolvidos de modo que a automatiza o da metalizadora se torne uma realidade O cap tulo 5 mostrar os princ
24. de v cuo ii ee 20 24 Bomba difusora de V CUO az nennen 20 25 V lvula b rboleta ii 21 2 6 V lvulas pneum ticas 1 Pcmcia mae esserne ee 22 2 7 V lvula quebra de VACUO iii os 23 2 8 Sensor de alto VACUO ws eect een 23 2 9 Sensor de m dio VACUO a nn 25 2 10 Painel el trico atual iu eek a ee ik 28 2 11 Painel provis rio para acionar alguns elementos da metalizadora 29 3 Forma de opera o e levantamento dos par metros do sistema 31 SA Formade operar O SISTEMA unseres 31 3 1 1 Rotina OS Vic O tordo 31 3 1 2 Rotina de recarregamento esca 34 3 1 3 HOla de ae AMEN seve cece ene us a unana ea 36 3 2 1 Ensal0 49 013 29 012010 2 2 dias 38 3 2 1 1 Ensald de medio V CUO na araras ee near 38 3 2 1 2 Ensaio JE all Valle ar Ei rege 38 3 2 1 3 Recarregamento e metalizac 0 44444nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 40 3 2 2 Ensaio d dia 30 04 2010 as eis 42 3 2 2 1 V cuo na campanula ceci iio 42 3 2 2 2 V cuo NOSIS MArie iratni e eea aeai ee Se data aa quai de it 43 des JEnsalo do dia 20 05 2010 neue ee 44 3 2 3 1 V cuo na Campanula Eee 44 3 2 3 2 V cuo na bomba difusora aaa 45 3 2 4 Ensaio de aquecimento da bomba difusora ccccccccccncncnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnos 46 32 5 HENS aloe Metall ZAG AO nee eh nr ee bed eae 48 4 Identifica o dos problemas e solu es adotadas nnnnnnn
25. do quadro de comando e onde fixa lo pois se pretendia que o novo painel el trico principal fosse de f cil visualiza o e acesso para o operador Outra dificuldade foi com rela o a como dispor os elementos do painel el trico principal de modo que a manuten o deste painel fosse facilitada Ainda outra dificuldade diz respeito constru o do sistema elevador da camp nula pois se desejava que este sistema elevador ocupa se o menor espa o poss vel na mesa de apoio da camp nula Depois de implementado e testado o sistema de controle como um todo pode se ver que o CLP de fato controlava a metalizadora no que diz respeito aos processos para os quais foi designado realizar v cuo recarregamento e desligamento H ainda possibilidades de trabalhos futuros como por exemplo implementa o de um sistema de controle da corrente de metaliza o Viu se que a corrente passante pelo filamento variava conforme a metaliza o prosseguia Idealiza se um sistema que controle esta corrente de modo que metaliza o possa ser controlada pode se ainda colocar um sensor de espessura da camada de metaliza o Quando se atinge a espessura desejada bloqueia se a metaliza o Este tipo de sensor j existe em metalizadoras mais sofisticadas Refer ncias 1 BRAND O D SEL 0406 Automa o S o Carlos EESC Departamento de Engenharia El trica 2009 p 3 Notas de aula 2 SILVA M E Curso de automa o industrial Piracicaba FUM
26. e Vera Agradecimentos Ao SENHOR JESUS CRISTO pela salva o que Ele me concedeu e concede a todo que nele cr e pelo f lego de vida tamb m aos meus pais por me ensinar o caminho da verdade e o car ter minha querida irm Yngrid que sempre esteve presente em minha vida aos irm os em Cristo da Assembleia de Deus Minist rio do Bel m pelo acolhimento amparo e paci ncia meu orientador professor Heitor por ter acreditado na realiza o deste trabalho Pr Reitora de Cultura e Extens o Universit ria da USP pela bolsa concedida e verba liberada para realiza o do projeto ao LAT laborat rio de alta tens o pela infraestrutura fornecida aos professores e colegas de gradua o pela contribui o na minha forma o profissional ao pessoal da compra Marcelo Xaraba e Daniel Manjini pela ajuda na aquisi o de materiais para o projeto ao Rui Bertho respons vel pela oficina mec nica do Departamento de Engenharia El trica pela ajuda na constru o do projeto e aos t cnicos Alessandro e C sar pela ajuda fornecida Resumo GUTNIK Y Automatiza o de uma metalizadora a v cuo 2010 168p Monografia TCC Escola de Engenharia de S o Carlos Universidade de S o Paulo S o Carlos 2010 O presente trabalho apresenta os procedimentos tomados para automatizar uma metalizadora a v cuo Primeiramente descreve se resumidamente o equipamento e suas partes constituintes mais adiante se explica u
27. l 17 12V 7 Ref 12V 7 7 Cloi C201 q21 qil 21 bt 1 BE f 15 6 24 14 22 12 Rele de Comuta o das Luzes xi LD1 Luz Verde Sistema OK x2 xi LD2 Luz Vermelha Sistema Com Problema x2 N 16 Doo To O Date ponovo SEPLAN 18 EPLAN Software amp Service Circuito de Sinaliza o 24Vdc fed Yvan A GE a S are a GmbH amp Co KG Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by Page 22 LP1 LP2 LP3 1 3 5 CHP1 Fx A 7 2 2 4 6 Chave Tripolar do Quadro Principal 1 3 5 pilal al a 6 7 2 2 4 Disjuntor do Quadro Principal 7 L2 EEE 7 L3 foo 5 DMI p 2 DD1 al gt 7 1 2 4 6 7 4 Disjuntor do Motor da Bomba Mecanic Disjuntor da Bomba Difusora qi q3 dE dit a3 qh K1 K3 N 8 1 12 4 6 84 2 4 6 Contator do Motor da Bomba Mec nica Contator da Bomba Difusora Ro1S02T03 MBM1 7 1 220Vac Motor da Bomba Mec nica R2 xi x2 Resist ncia de Aquecimento 17 4 17 19 Tome 130 010 TEPLAN EPLAN Software amp Service Acionamento da Bomba Mec nica e o RE Ed Yvan GmbH 8 Co KG Difusora Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by Al 16 9 15 7 Bl 16 9 15 7 Y 16 9 PO lei C2 1 di du REI E 15 3 124 14 Rele de Comuta o dos Sensores cc e ser y ni et ee a Pay or SMV1
28. medi o das press es com sistema em m dio v cuo Sensor Press o Camp nula 2x10mbar Bomba Difusora 2x10 mbar A ideia a partir deste ponto de opera o determinar o tempo que o sistema demora a atingir a regi o de alto v cuo Para tanto fechou se a v lvula 1 abriu se a v lvula borboleta e ligou se o sensor de alto v cuo As Tabelas a seguir mostram as press es indicadas pelos sensores conforme passa o tempo e Depois de 40 segundos Tabela 7 press es indicadas ap s 40 segundos Sensor Press o Camp nula 10 mbar Bomba Difusora 10 mbar Alto V cuo 3x10 TORR e Depois de 5 minutos Tabela 8 press es indicadas ap s 5 minutos Sensor Press o Camp nula 10 10 mbar Bomba Difusora 102 10 mbar Alto V cuo 2x10 TORR e Depois de 10 minutos Tabela 9 press es indicadas ap s 10 minutos Sensor Press o Camp nula 10 10 mbar Bomba Difusora 102 10 mbar Alto Vacuo 2x10 TORR e Depois de 15 minutos Tabela 10 press es indicadas ap s 15 minutos Sensor Press o Camp nula 10 10 mbar Bomba Difusora 10 mbar Alto Vacuo 10 TORR Pode parecer contradit rio mas o fato de registar as press es indicadas pelos sensores de m dio v cuo sensor da camp nula e bomba difusora para efeito de compara o com a medida do sensor de alto v cuo Inferem se deste ensaio os seguintes pontos 1 H a necessidade de se calibrar os sensores d
29. n o torna se cab vel a implementa o de uma rotina de seguran a para averiguar este tipo de situa o E a implementa o de rotinas de seguran a faz parte do pr ximo subt pico 4 3 Solu o do problema 3 Para melhor esclarecer a solu o do problema 3 ser apresentado o programa fonte do CLP que resolve suficientemente o problema em quest o Para consulta do c digo fonte completo do CLP vide anexo um O programa fonte do CLP est em linguagem SFC e Ladder A linguagem SFC facilita o entendimento quanto a que parte do programa est em execu o Esta linguagem permite que sejam definidos os passos do programa quanto ao sequenciamento de execu o e a estrutura organizacional dos passos A linguagem Ladder por sua vez de f cil compreens o quanto ao que executado em determinada parte do programa Comparativamente se a linguagem SFC define como os passos ser o executados a linguagem Ladder definir o que ser executado em cada passo Esta a ideologia adotada para a constru o do programa fonte do CLP No caso em quest o ser o apresentados somente os passos do programa ou seja os passos da linguagem SFC Isto ser interessante para adquirir uma vis o global do programa e Passo Init Figura 28 gg PR Ra Figura 23 passo inicial do programa Antes por m interessante esclarecer os dois nicos comandos que s o utilizados neste programa Quando se escreve S Passo 00
30. ncia de algum problema detectado pelo CLP Neste caso tanto faz o sistema estar em funcionamento ou em estado de espera ocorreu algum problema a luz vermelha acende Prosseguindo ser o apresentadas as principais conex es internas a este quadro de comando O Objetivo ter uma no o de como os dispositivos est o conectados Para uma vis o mais detalhada consulte o anexo tr s deste trabalho 5 1 1 Fun o das entradas digitais do CLP A Tabela 24 mostra a fun o de cada entrada digital do CLP do grupo de isola o zero Este grupo suporta at 30Vdc de DDP entre uma entrada qualquer e o comum de liga o a estas entradas gy PR Tabela 24 fun o das entradas do CLP Entrada Sinal de realimenta o proveniente da chave de fim de curso da v lvula 1 Sinal de realimenta o proveniente da chave de fim de curso da v lvula 2 Sinal de realimenta o proveniente do contator da bomba mec nica Sinal de realimenta o proveniente do contator da bomba difusora Sinal de realimenta o proveniente da alimenta o da placa amplificadora Sinal de realimenta o proveniente do rel que liga o transformador do glow As entradas de 103 a 106 s o facilmente compreendidas alisando se os diagramas el tricos do anexo tr s Entretanto n o compreendido o porqu dos resistores para as entradas 107 e 108 Analisemos primeiramente 107 O circuito envolvido neste sinal de realimenta o mostrado na Figura 43
31. o praticamente n o toma conhecimento da colis o ocorrida 2 5 V lvula borboleta Como o pr prio nome diz uma v lvula do tipo borboleta que possibilita o contato f sico entre a camp nula e a bomba difusora Esta v lvula acionada por um motor pneum tico e existem dispositivos externos que limitam o giro deste motor em um quarto de volta A Figura 6 ilustra um esquem tico desta v lvula faj Open position dotted Closed position Figura 6 esquematico de uma valvula borboleta 5 Note que ha uma alavanca Lever que aciona a valvula no nosso caso entretanto a metalizadora passou por uma reforma e foi colocado um motor pneumatico para acionar esta valvula 2 6 V lvulas pneum ticas 1 e 2 S o v lvulas como o pr prio nome diz pneum ticas e que s o acionadas indiretamente por v lvulas solenoides Para maior esclarecimento consulte o diagrama pneum tico do sistema no anexo tr s A v lvula pneum tica permite o contato f sico entre a bomba mec nica de v cuo e a camp nula a v lvula pneum tica 2 por sua vez permite o contato f sico entre a bomba mec nica e a bomba difusora Isto particularmente interessante pois permite que se fa a v cuo no sistema por partes ainda poss vel abrir a camp nula com a bomba mec nica e a bomba difusora ligada Pode parecer simplista ou desnecess rio isto todavia uma vez ligada a bomba difusora a press o na sa da desta bomba deve p
32. onde aparece s est sombreado em azul escuro isto indica que o medidor est tomando medida do sensor da bomba mec nica conforme a execu o do programa ocorre a mudan a de local de medida Sensor Dif sinal anal gico proveniente do medidor de m dio v cuo com sensor na bomba difusora Salienta se que este medidor distinto do anterior O sinal depois de amplificado entra no CLP por AVO Sensor AV sinal anal gico proveniente do medidor de alto v cuo Este sinal depois de amplificado entra no CLP por AV2 Iniciar F6 teclando F6 inicia se o processo de v cuo no sistema V1 indica o de estado da v lvula 1 aberta ou fechada V2 indica o de estado da v lvula 2 aberta ou fechada ogg PR e V3 indica o de estado da v lvula 3 aberta ou fechada e Borb indica o de estado da v lvula borboleta aberta ou fechada e AV indica o de estado do medidor de alto v cuo ligado ou desligado e Agua indica o de estado da refrigera o da bomba difusora ligada ou desligada e Mais Op es F1 ao pressionar a tecla F1 seguir se para a tela quatro As pr ximas tr s telas mostrar o os erros que podem ocorrer durante a execu o do programa Estes erros n o s o relacionados ao software que fora implementado no CLP mas ao sistema quando este n o responde adequadamente a um comando Estas telas est o s o acess veis a partir da tela dois gt Tela Dois ERRO 01 ERRO 06 ERRO 02 ERRO
33. parte de um processo mais amplo que ser chamado de recarregamento do sistema 2 8 Sensor de alto v cuo Na realidade este equipamento composto de duas partes o sensor propriamente dito Figura 7 e medidor Figura 8 Figura 7 sensor de alto v cuo Figura 8 medidor de alto v cuo O princ pio de funcionamento do sensor e medidor baseado no circuito da Figura 9 HIGH VOLTAGE PRESSURE READING COLD CATHODE GAUGE Figura 9 circuito simplificado do medidor mais o sensor 6 z Como se pode deduzir da Figura 9 o medidor composto do galvan metro pressure reading mais a fonte de alta tens o DC high voltage O restante comp e o sensor A ideia abrir um arco el trico entre o catodo cathode e a refer ncia de forma que a corrente el trica permane a constante Esta ideia se baseia no seguinte princ pio para diferentes press es tem se que ajustar a fonte de tens o de modo que a corrente permane a constante Sendo assim para cada press o de v cuo tem se a tens o correspondente que se deve aplicar entre o catodo e a refer ncia de modo a manter a corrente el trica constante O medidor possui uma sa da anal gica com range de zero a dez milivolts A Figura 10 mostra o comportamento da tens o em fun o da press o gg Pe OUTPUT mV a cc w Q a o o ty x Figura 10 curva caracter stica da press o medida e tens o anal gica de sa da 6 A Tabela 2
34. processo de v cuo A princ pio a tend ncia a press o cair ainda mais Entretanto verificou se experimentalmente que a press o subia um pouco quando se realizava o glow Um par ntese aparentemente n o h conex o entre ligar a bomba difusora e realizar o glow entretanto justamente quando se liga a bomba difusora no passo 06 do programa que se autoriza a realiza o do glow E a realiza o do glow um processo necess rio para que a metaliza o seja de melhor qualidade Prosseguindo para solucionar este problema deixou se uma faixa de seguran a mais larga para as press es medidas dos sensores Dessa forma o alarme n o era ativado desnecessariamente e a seguran a do sistema foi mantida 6 2 Problema com o tempo de espera para a evacua o da camp nula Esta foi uma situa o particularmente interessante Verificou se que o tempo v cuo da camp nula mudava quando se trocava as amostras no processo de recarregamento Como as amostras eram lavadas em acetona possivelmente que algum resqu cio de acetona na amostra era o suficiente para atrasar um pouco o processo de v cuo na camp nula E isto por vezes foi o suficiente para ativar o alarme e parar a execu o do programa desnecessariamente Sendo assim aumentou se o tempo de v cuo da camp nula de modo que a press o atingisse o patamar adequado para esta situa o tamb m se diminuiu o patamar de press o necess rio para que o programa do CLP seguisse para o p
35. que possam ocorrer durante a execu o do programa Para facilitar a apresenta o mostrar se todas as telas implementadas no CLP de modo que o usu rio da metalizadora possa interagir com este equipamento E em algumas destas telas est o indicados entre outros itens os erros ocorrido Seguem as telas gt Tela inicial MAIN tela de sauda o Metalizadora Prest V cuo Projeto de Automatiza o Pressione F3 para iniciar Iniciar Figura 32 tela de sauda o do programa oj Esta tela aparece somente quando se energiza o CLP Tem a finalidade apenas de dar boas vindas ao usu rio E quando este usu rio pressiona a tecla F3 do painel frontal do CLP segue se ent o para a tela principal do CLP a Tela Um gt estas Tela Um Sensor Mec V1 v2 Sensor Camp Sensor Dif L Borb u Sensor AV gua Iniciar F6 Mais Op es F1 Figura 33 tela de visualiza o das vari veis Nesta tela tem se a visualiza o das principais vari veis controladas pelo CLP S o Sensor Mec o sinal anal gico proveniente do medidor de m dio v cuo com sensor na bomba mec nica evidente que este sinal amplificado e ap s a amplifica o entra no CLP por AV1 Sensor Camp sinal anal gico proveniente do mesmo medidor do item anterior com a diferen a que o sensor outro e localiza se na camp nula Da mesma forma o sinal amplificado e entra no CLP por AV1 Note o cone
36. r7_ok4 rd 0001 ROTINA 09 Averigua o da press o na bomba difusora como ocorreu na rotina 06 e 07 a press o inidicada pelo sensor da bomba difusora deve estar numa faixa de seguran a Novamente o valor 36 indica a press o de 1mbar ROTINA 09 AC Q LT EN Ald r9_erro1 36 GT EN Ald r9_erro2 102 0002 Por quest o de redund ncia tamb m monitorada a press o no sensor da bomba mec nica isto serve para verificar o funcionamento deste sensor enquanto se recarrega o sistema Como necess rio h um tempo de 5 segundos para que este sensor se estabilize pois houve mudan a no local de medida da camp nula que est em processo de quebra de v cuo para a bomba difusora TEMP R1 ROTINA 09 AC Q an TON LT IN ED Q EN T 5s PT ET ANA r9 erro3 32 GT EN A r9_erro4 102 0003 Caso ocorra alguma anormalidade referente press o na bomba difusora ou mec nica o alarme ativado pela vari vel ERRO SENSOR 1 4 ROTINA 09 AC Q r9_erro1 ERRO_SENSOR_1_4 S r9_erro2 r9_erro3 r9_erro4 0004 H um tempo de 5 segundos para que o sistema esteja preparado para se quebrar o v cuo na camp nula E esta prepara o implica em v lvula V1 fechada I03 FALSE v lvula borboleta fechada Q13 FALSE sensor de alto v cuo desligado Q1
37. tem por objetivo a automatiza o de uma metalizadora a v cuo Ser automatizado as principais atividades no que tange ao processo de v cuo para se habittar a metaliza o processo de recarregamento do sistema e desligamento Este programa al m de realizar estas terefas possui rotinas de seguran a que indentificam problemas na opera o do sistema como um todo 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 0008 PROGRAM NAVEGA VAR ControleTelas NAVIGATION ListaTelas ARRAY 0 30 OF STRING 10 CONTRASTE AT MB6468 BYTE Percentagem do contraste BACKLIGHT AT MB6469 BYTE Configurac o do backlight AUX BOOL END VAR 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 0008 0009 0010 0011 Contraste do display em 40 CONTRASTE 40 Mant m o backlight sempre ligado BACKLIGHT 100 Adiciona a tela MAIN como tela principal ListaTelas 0 MAIN Ativa o controle autom tico de navega o somente pelo teclado ContoleTelas ENABLE UPDW FALSE VISU LIST ListaTelas UP FALSE DOWN FALSE 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 0008 0009 0010 0011 0012 0013 0014 0015 0016 0017 0018 0019 0020 0021 0022 0023 0024 0025 0026 0027 0028 0029 0030 0031 0032 0033 0034 0035 0036 0037 0038 0039 0040 0041 0042 0043 0044 0045
38. v cuo Tens o de sa da em Press o TORR volts placa amplificadora md e 57 E 27 j 24 23 Os dados da Tabela 32 tamb m foram utilizados no programa fonte do CLP principalmente para se autorizar a metaliza o em si Neste caso devido constru o da placa amplificadora ficou se impossibilitado a aquisi o do sinal de sa da do medidor de alto v cuo O ensaio realizado anteriormente onde se construiu a Tabela 2 o medidor n o gg Pe estava ligado placa amplificadora Naquela situa o houve a possibilidade de adquirir o sinal de sa da do medidor de alto v cuo No presente caso tomou se a press o de 5x10 TORR de press o como limite superior para autoriza o da metaliza o 6 Alguns coment rios sobre os testes realizados Depois de montado todo o sistema prosseguiu se os testes Entende se como teste neste trabalho executar o programa fonte colocado no CLP e analisar como o sistema responde durante a evolu o deste programa Os t picos a seguir mostrar o alguns dos problemas encontrados durante os testes e como foram contornados 6 1 Problemas com a faixa de seguran a estabelecida para os sensores de m dio v cuo no programa do CLP Conforme o estado de funcionamento do sistema por vezes o alarme era ativado pois a faixa de seguran a estabelecida para alguns sensores de m dio v cuo era por demais estreita Um exemplo disto a situa o que se liga a bomba difusora durante o
39. v lvula borboleta desligar o sensor de alto v cuo e mudar o local de medida do sensor de m dio v cuo da camp nula para a bomba mec nica Outro detalhe o reset nos marcadores das rotinas de seguran a okX como o processo ser reiniciado dever haver nova averigua o da opera o do equipamento ASSO_09 AC Q passo_07_ok R INICIO RECARREGAR hR DESLIGAR R 0002 Considerando que a linha 0001 foi executada com sucesso somente depois de 10 segundos que se quebrar o v cuo na camp nula TEMP P1 ASSO_09 AC Q Q10 Q13 Q16 Q03 ok8 CO TON LEVEI Bs THOs PT ET 0003 Experimentalmente verificou se que um tempo de 40 segundos suficiente para a completa quebra de v cuo na camp nula deixou se por m o tempo de 1 minuto e 20 segundos para este fim TEMP P2 ASSO_09 AC Q Q12 TON ok8 Bo T 1m20s PT ET Q12 0001 ROT DEC Esta rotina de decis o serve para se decidir qual rumo o programa ir tomar a partir do passo 07 Nesta primeira linha de programa o temos a autentica o do recarregamento do sistema com a garantia de que este n o ser desligado ASSO 07 AC Q REC DESLIGAR R RECARREGAR s 0002 Nesta segunda linha garante se que o sistema ser desligado de modo seguro Note que na foma que est o programadas as linhas 0001 e 0002 ou a vari vel RECARREG
40. 0 10 E BOURDON o DIAPHRAGM CAPACITANCE INDUC TION U TUBE ee LIQUID OPTICAL DUBROVIN _ gt Me LEOD VISCOSITY DECREMENT e VISCOSITY RES a CoO RES ONANC KNUDSEN ei la Te PIRANI THERMOCOUPLE DISCHARG SCHARGE HOT CATHODE IONIZ e BAYARD A A E LAFFERTY ad KLOPFER PENNING REOHEAD 3 ALPHA TRON FARVITR OMEGATRON eee FARYITRON SETI QUADRUPOLE MAGNETIC GAS ANNALS Figura 19 compara o entre diversos medidores de press o 5 O sensor de m dio v cuo como j foi dito do tipo pirani na Figura 19 est indicado como pirani thermocouple o sensor de alto v cuo est indicado na Figura 19 como Penning V se claramente que as faixas de opera o destes sensores s o praticamente distintas Isto prova a diferen a encontrada na medi o das press es quando o sistema encontrava se em processo de alto v cuo 3 2 1 3 Recarregamento e metaliza o O sistema estava em alto v cuo mas sem amostra para metalizar e sem material para ser depositado nas amostras Ent o prosseguiu se o processo de recarregamento do sistema Depois de recarregado o sistema fez se v cuo O ponto de opera o deixado para se realizar a metaliza o foi o de m dio v cuo ambas as bombas ligadas v lvulas 1 e 2 abertas e refrigera o da bomba difusora ligada As press es s o mostradas na Tabela 6 Tabela 6
41. 0 Figura 16 diagrama trajeto passo para O processo de v cuo nn 32 Figura 17 diagrama trajeto passo para processo de recarregamento 35 Figura 18 diagrama trajeto passo para processo de desligamento i nn 37 Figura 19 compara o entre diversos medidores de press o 5 gt 40 Figura 20 resposta da bomba difusora ao aquecimento i nn 48 Figura 21 tens o aplicada ao filamento aerea 49 Figura 22 corrente passante pelo filamento rea 50 Figura 23 passo Inicial do programa seccion ene 53 Figura 22 PASSO um d programa sesta ee ee 54 Figura 25 passo dois do programa ee ee 55 Figura 26 passo tr s do programa nes cca dd ernennen aeg 56 Figura 27 passo quatro d Programa u ncu ee 57 Figura 28 passo cinco do Pr grama 2 2 aa een 57 Figura 29 passo seis IO POMAR 58 Figura 30 passo sete do programa 244444unnnnennnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnn 59 Figura 31 passo oito do programa sans anne ke 60 Figura 32 tela de Sauda o do programaa unse n an ea ana do Densa 60 Figura 33 tela de visualiza o das vari veis 422244444Hnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 61 Figura 34 tela de erros do erro 1 AO erro 7 rara nennen nenn 62 Figura 35 Figura 36 Figura 37 Figura 38 Figura 39 Figura 40 Figura 41 Figura
42. 04 AC Q passo_03_ok 0002 Depois de 2 segundos de iniciado o fechamento da v lvula V1 abre se a v lvula V2 ASSO 04 AC Q Q10 TEMP P1 lI vA T 2s IN PT TON D Q Q11 ET 0003 Espera se mais 2 segundos para a abertura por completo da v lvula V2 depois compara se as tens es anal gicas vindas dos sensores da bomba difusora e mec nica quando a press o na difusora for menor que a press o na camp nula em termos de tens o Al0 gt Al1 poder se prosseguir para o pr ximo passo que a aberura novamente da v lvula 1 ASSO 04 AC Q Q11 T 2s ALARME TEMP_P2 TON IN ED Q PT ET Ald ANA GT passo 04 ok p5_ok2 0001 Passo_05 Abre se a v lvula V2 Q11 Deste modo faz se v cuo em todo o sistema ASSO 05 AC Q passo 04 ok R Q10 6 0002 Compara o das entradas anal gicas referentes aos sensores da bomba difusora e da bomba mec nica AIO e Alf respectivamente Esta tens o anal gica 8 3V corresponde a uma press o de 10 1mbar aproximadamente para o sensor da camp nula e bomba difusora Considerou se este limiar para ativar a bomba difusora ASSO_05 AC Q Q11 GT EN Al0 p5_ok1 83 GT EN AN p5_ok2 83 0003 Satisfa o de ambas as condi es para se prosseguir ao pr ximo p
43. 3 transforma o de 10 Torricelli para mbar uunensaennnenennenennennnnnnnnnennnnennnnnnn 39 Equa o 4 tens o te rica entre X2 e CO para fus vel intacto 73 Equa o 5 tens o te rica entre X2 e CO para fus vel queimado ccoooccocccccccccccconacanancccnnncnns 74 Equa o 6 tens o te rica entre X2 e CO para a chave S7 aberta cccccccceeeeeeeeeeeeeeeeeees 75 CLP PLC DDP v1 V2 V3 Borb Mec Dif SBM SBD sc SAV Vdc Vac PTO PWM VFO Cl Lista de Siglas e Abreviaturas Controlador l gico program vel Programmable logic control Diferen a de potencial V lvula pneum tica 1 V lvula pneum tica 2 V lvula quebra de v cuo V lvula borboleta Bomba mec nica de v cuo Bomba difusora de v cuo Sensor de m dio v cuo da bomba mec nica Sensor de m dio v cuo da bomba difusora Sensor de m dio v cuo da camp nula Sensor de alto v cuo Tens o CC corrente cont nua em volts Tens o CA corrente alternada em volts Power take off Pulse width modulation Variable frequency oscillator Circuito integrado Sum rio 1 Introdu o he Le Ea ro o ARPA A An pas et atest tt an astra tee 15 2 Breve apresenta o do equipamento a ser automatizado nennen 17 24 Bampanluldses dan wa rd as dna assassinato aids eines 18 2 2 Mesa de apoio da Campanula u 2244444nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nennen 20 2 3 Bomba mec nica
44. 6 FALSE e novo local de medida de m dio v cuo Q03 FALSE caso ocorra algum problema ser detectado como erro de recarregamento do sistema pela vari vel ERRO REC e o alarme ser ativado TEMP R2 ROTINA 09 AC Q 103 TOR ERRO_REC W s T 5s PT ET a13 016 Q03 SFCACTIONCONTROL RS PLC PRG TON re PLC_PRG ALARME_GERAL TON PLC_PRG PASSO_00 TON PLc_PRG PASSO_01 TON PLC_PRG PASSO_02 TON PLC PRG PASSO 03 PLC PRG PASSO 04 TON PLC PRG PASSO 05 PLC PRG PASSO 06 TON PLC PRG PASSO 07 TON PLC PRG PASSO 08 TON LC PRG PASSO 09 TON PLC PRG ROT DEC PLC PRG ROTINA 00 PLC PRG ROTINA 01 TON PLC PRG ROTINA 02 TON PLC PRG ROTINA 03 TON PLC PRGROTINA 04 TON PLC PRG ROTINA 05 TON PLC PRG ROTINA 06 TON PLC PRG ROTINA 07 TON PLC_PRG ROTINA 09 TON Informa es do projeto NAVEGA PRG ST PLC PRG PRG SFC ALARME GERAL LD LD Passo 02 LD Passo 03 LD Passo 04 LD Passo 05 LD Passo 06 LD Passo 07 LD Pass
45. A 04 S ROTINA_05 S Passo_05 passo_05_ok ALARME Step16 R Passo 05 R ROTINA 05 TRUE Init Step6 R Passo_05 R ROTINA 05 S ROTINA_06 S Passo_06 passo 06 ok ALARME SIST_AQC_2 Step17 R Passo 06 T gt R ROTINA_06 Step7 TRUE Init Step7 R Passo_06 R ROTINA_06 S Passo_07 S ROTINA_07 DESLIGAR RECARREGAR ALARME Step9 R Passo 07 Step18 R Passo 07 R ROTINA 07 R ROTINA 06 S ROTINA_09 R ROTINA_07 S Passo 09 Taw ROT_DEC R start Step2 Step8 R Passo_07 R ROTINA_06 R ROTINA_07 S Passo_08 passo_08_ok gt Init Init TRUE 0001 ALARME GERAL Ativamento do alarme qualquer erro que o CLP possa detectar faz a execu o do programa parar de modo a assegurar que o sistema realmente pare de funcionar todas as vari veis de transi o de passo e referentes transi o de passo s o resetadas Tamb m a vari vel que d in cio ao processo start mantida em reset ALARME GERAL AC Q ERRO_S_M_D ALARME s ERRO SC passo 01 ok AR MEC_N_LIGOU passo_02_ok AR V1_N_ABRIU passo_03_ok AR V2_N_ABRIU passo_04_ok AR VAZ_CAMP passo 05 ok FR VAZ_DIF passo_06_ok AR VAZ_MEC passo_07_ok AR VAZ_SIST passo_08_ok R ERRO_SENSOR_1_1 ERRO_SENSOR_1_2 ERRO_SENSOR_1_3 ERRO_SENSOR_1_4 AV_N_LIG
46. AR setada ou a variavel DESLIGAR setada ASSO 07 AC Q DESL RECARREGAR R DESLIGAR s 0003 Para garantir que que o que o operador n o autorize o recarregamento do sistema ou seu desligamento em momentos n o convenientes as vari veis REC e DESL s o mantidas em reset o tempo todo at se chegar no passo 07 onde ocorre o processo de decis o ASSO_07 AC Q REC R DESL 0004 Outro detalhe desta rotina de decis o que s poder haver quebra de v cuo pelo operador nos passos 00 e 08 ou seja antes de se iniciar o processo ou com este j em encerramento Qv PASSO_00 AC Q Q12 PASSO_08 AC Q 0005 Fora dos passos 00 e 08 n o poder haver quebra de v cuo pelo operador Outro detalhe para evitar que o operador d in cio ao processo fora dos passos 00 e 09 a vari vel start mantida em constante reset E 0001 ROTINA 00 De um forma simplificada este o watchdog do sistema juntamente com o alarme de erro de execu o do programa este alarme de emo refere se a uma resposta indesejada que o sistema possa emitir durante sua opera o Portanto havendo isto a execu o do programa ser interrompida H outro detalhe que a vari vel SIST EST esta indica quando a placa amplificadora estar estabilizada Da pode se iniciar o processo normalmente A indica o visual ser dada pela luz verde qua
47. EP EEP COTIP 2007 Apostila Dispon vel em lt http www scribd com doc 3020515 Apostila Automacao Industrial gt Acesso em 17 ago 2010 3 ENGELOGIC ENGENHARIA E CONTROLE INDUSTRIAL Hist rico dos CLPS Rol ndia 2010 Dispon vel em lt http www engelogic com br p 166 gt Acesso em 17 ago 2010 4 PV PREST V CUO Cotia 2004 Dispon vel em lt http www prestvacuo com br metalizadoras asp gt Acesso em 20 mar 2010 5 SWART J M Coord Oficina de microfabrica o projeto e constru o de Cl s MOS Campinas CCS FEEC UNICAMP 2006 Cap 12 Dispon vel em lt http www ccs unicamp br cursos fee107 download cap12 pdf gt Acesso em 16 ago 2010 6 COLD cathode ionization gauge control operating instructions Massachusetts Varian 19807 7 ALTUS Evolugao em automagao Rio de Janeiro AUTUS 2010 Disponivel em lt http www altus com br site_ptbr gt Acesso em 10 mai 2010 Anexo Um Programa fonte na integra Tem se a seguir o programa fonte usado no CLP Este documento foi gerado pelo software MasterTool IEC software programador do CLP utilizado para se automatizar a metalizadora a v cuo em quest o Nome do arquivo Diret rio Data alter T tulo Autor Vers o Descri o Programa Metalizadora pro C Users Yvan Desktop TCC Entrega Programa fonte do CLP 1 12 10 14 46 38 V2 3 Automatiza o de uma Metalizadora Yvan Gutnik 1 00 O presente projeto
48. IN2 1 f lt _IN2 1 l OAVO 91 OAV192 OAV293 Galvan metro do Medidor da Bomba Mec nica e Campanula a RE AS ea l l l l GAV1 i l I IN3 1 lt l l IN3 1 l I Galvan metro do Medidor de Alto V cuo l l E l A J AVO 1 AV102 AV203 l T ES ERA Gh a GARA AAA Bi AAA a ee A E E AIX O O O O l Cart o das Entradas Anal gicas do CLP AVO E2 5 AI0 E2 6 C9 E2 7 AV1 E3 0 AIL E3 1 AV2 E3 2 AI2 E3 3 C10 E3 4 AV3 E3 5 AI3 E3 6 l I Gt py in es sty es ee ss den ay an zs ccs as Mea ain un E ce sty cy an a slap Geach ak UE E E ca nt my SS E LA O a dels Hay ca east ay dee seme sy bel enh heen A SS EA A Gg eed 13 15 po atte 29 Nov 10 EPLAN EPLAN Software amp Service Cart o das Entradas Anal gicas le ERES fe wan GmbH amp Co KG Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by 12V Y V Y Y V Ref o do o 12V o do do xi 1 sai PX FP11 Solendide da Valvula de Agua x2 1A p Al RE1 19 2 A2 Bobina do Rel RE1 Al RE3 N 12 6 A 22 2 21 2 Bobina do Rel RE3 xi LD3 Luz de Sinaliza o Metalizac o Habilitada x2 S7 RE2 22 3 14 17 2 A2 Chave manual para ligar glow Bobina do Rel RE2 1 FP10 1A 2 0X eV LL 20 Sopa q Es Ss TO Go Ton g AGRA LOr ye a ee a Q O O O O O O l Cart o de Sa das Digirtais a Rel 24Vdc C5 E3 7 Q00 E4 0 Q01 F4 1 Q02 F4
49. O para fus vel queimado Verificou se experimentalmente que o CLP detectou como n vel l gico um a situa o do primeiro experimento ou seja com o fus vel intacto e o CLP detectou como n vel l gico zero a situa o do segundo experimento ou seja com o fus vel queimado Embora n o seja consistente o suficiente este artif cio para identificar quando a placa amplificadora est desligada particularmente interessante pois o objetivo deste artif cio apenas para identifica o de que a placa est de fato energizada Quando a placa n o devidamente alimentada os amplificadores simplesmente n o funcionam e a tens o lida pelo CLP superior a 10 2V para todas as entradas anal gicas E o limite estabelecido para as rotinas de seguran a 10 2V para as tens es lidas da placa amplificadora Isto quer dizer que estas rotinas de seguran a que verificam se as medidas provenientes da placa est o na faixa de seguran a detectam esta anormalidade e ativam o alarme Note o interesse saber se a placa est de fato alimentada N o estando alimentada ou o programa n o inicia a execu o ou a execu o do programa interrompida n o necessariamente pela entrada 107 ativando o alarme mas pela anormalidade detectada pelas rotinas de seguran a Para o caso da entrada 108 a situa o mais simples A Figura 44 mostra os circuitos envolvidos para este caso Figura 44 circuito simplificado envolvendo a entrad
50. O ERRO 03 ERRO 04 ERRO 05 Figura 34 tela de erros do erro 1 ao erro 7 e ERRO 01 problema ao ligar os medidores de m dio v cuo a tens o lida n o estava condizente com um valor preestabelecido Os sensores em quest o s o da bomba mec nica e bomba difusora Salienta se que o problema pode ser no nos medidores sensores ou na placa amplificadora e ERRO 02 problema ou com o medidor ou com o sensor da camp nula ou com a placa amplificadora e ERRO 03 bomba mec nica n o ligou ap s comando e ERRO 04 v lvula 1 n o abriu ap s comando e ERRO 05 v lvula 2 n o abriu ap s comando e ERRO 06 vazamento na camp nula durante processo de pr v cuo e ERRO 07 vazamento na bomba difusora durante processo de pr v cuo Para ver mais erros pressione a tecla F3 sen o volte tela 4 pressionando F4 gg PR gt Tela Tr s ERRO 08 ERRO 13 ERRO 09 ERRO14 ERRO 10 ERRO 11 ERRO 12 Figura 35 tela de erros do erro 8 ao erro 14 e ERRO 08 vazamento na bomba mec nica e ERRO 09 vazamento em alguma parte do sistema nesta situa o est se fazendo v cuo em todo o sistema e onde quer que seja o vazamento os sensores perceber o isto Entretanto como dito n o se sabe onde possa ser este vazamento e ERRO 10 sinal anal gico lido pelas entradas AVO e AV1 est o incoerentes com a situa o de pr v cuo no sistema e ERRO 11 sinal anal gico lido pelas entradas AVO e AV1 est o incoeren
51. OU ERRO SENSOR 2 1 ERRO SENSOR 2 2 DIF N LIGOU DESLIGAR R RECARREGAR kR SIST_AQC hR ERRO REC ok6 AR PLACA DESL ok7 AR WATCHDOG ok8 R start 0002 Espera se dois segundos para haver a identifica o de que a placa amplificadora est em opera o esta informa o procede de um fus vel de prote o usado para a placa amplificadora caso o fus vel queime o n vel l gico identificado por I07 ser F ALSE fazendo com que o programa ative o alarme pela vari vel PLACA DESL TEMP ALARM ALARME GERAL AC Q 107 TON PLACA_DESL lI IN Q s T 2sPT ET 0001 Passo 00 Garantindo que os contatos do cart o de sa da QOX e Q1X estejam abertos na inicializa o do processo H uma exce o para a vari vel Q02 Para esclerecimento vide alinha 0004 de programa o deste passo Este passo tamb m desativa todas as vari veis de sinaliza o de passo ou de rotina de seguran a passo 01 ok R passo_02_ok R passo_03_ok R passo 04 ok hR passo_05_ok R passo_06_ok R passo_07_ok R passo_08_ok AR SIST_AQC R DESLIGAR hR RECARREGAR R 0002 O datasheet do amplificador de instrumenta o INA101HP indica um tempo de 5 minutos para que este esteja estabilizado Portanto espera se 5 minutos na
52. Universidade de S o Paulo Escola de Engenharia de S o Carlos Departamento de Engenharia El trica Automatiza o de uma metalizadora a vacuo Yvan Gutnik Sao Carlos 2010 Yvan Gutnik Automatiza o de uma metalizadora a v cuo Trabalho de Conclus o de Curso apresentado Escola de Engenharia de S o Carlos da Universidade de S o Paulo Curso de Engenharia El trica com nfase em Sistemas de Energia e Automa o ORIENTADOR Prof Dr Heitor Cury Basso S o Carlos 2010 AUTORIZO A REPRODU O E DIVULGA O TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETR NICO PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA DESDE QUE CITADA A FONTE Ficha catalogr fica preparada pela Se o de Tratamento da Informa o do Servi o de Biblioteca EESC USP Gutnik Yvan Automatiza o de uma metalizadora a v cuo Yvan Gutnik orientador Heitor Cury Basso S o Carlos 2010 Monografia Gradua o em Engenharia El trica com nfas m Sistemas de Energia Automa o Escola de Engenharia de S o Carlos da Universidade de S o Paulo 2010 FOLHA DE APROVA O Nome Yvan Gutnik T tulo Automatiza o de uma Metalizadora a V cuo Trabalho de Conclus o de Curso defendido e aprovado em 231 M 12010 com NOTA 4 O no 2210 pela comiss o julgadora Prof Associado Homero Schiabel Coordenador da CoC Engenharia El trica EESC USP meus pais Jorge
53. V cuo o EEE Ed Yvan GmbH amp Co KG MV1 e Alto V cuo Improvisado Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by Al 7 B1 V Gl Y 87 97 11 21 oy ne eee ee ee Chave de Mudan a de Sensor 88 98 12 22 SMV1 AT Cd 7 SMV2 Sy eee i Sensor de M dio V cuo da Bomba Mec nica Ald B102 G1 43 Sensor de M dio V cuo da Camp nula Ald B102 G103 l l l l l l l l l l l l l l l l i l 5 7 oo To Date 30 010 TEPLAN EPLAN Software amp Service Liga o dos Sensores de M dio V cuo o ERES Ed Yvan GmbH amp Co KG Improvisado Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by ES Dl A E ER E LP1 LP2 LP3 1 3 5 CHP1 FA 18 2 2 4 6 DP1 STA 18 2 f aa ES T Tl Ti A201 B202 G203 ni ESET BRA LaL a en Lala qi qi 3 d5 13 K1 SN sw4 gt 8 1 2 4 6 8 4 2 4 6 14 Ro1 02 T03 MBM1 18 1 220Vac T2 220V 12V R2 xi x2 18 4 MV2 o ee Medidor de M dio V cuo 2 pirani 1 I 6 DO To TO pe pooo TEPIAN po Te wan O GmbH amp Co KG Appr Basic project with IEC identifier structure Modification Date Name Original Replaced by Replaced by EPLAN Software amp Service Diagrama Simplificado do Painel El trico K1 K2 e K3 Disjuntor do Disjuntor do motor da bomba mec nica Disjuntor do filamento Disjuntor da bomba
54. a ROTINA 04 verificar se a v lvula 2 abriu de fato ap s o comando de solicita o de abertura Se esta v lvula n o abrir o alarme ativado e a execu o do programa para e Passo Step5 Figura 28 R_ PassoM R o Roma JA ROTINA 05 R foms Figura 28 passo cinco do programa fy Com a press o na bomba difusora menor que a press o na camp nula abre se a v lvula 1 Dessa forma passa se a evacuar todo o sistema Quando a press o medida pelo sensor da bomba difusora e camp nula for menor que certo valor predefinido ent o se passa para o pr ximo passo Havendo algum problema detect vel pela ROTINA_05 o alarme ativado e a execuc o do programa para Neste caso o principal problema detect vel referente ao sistema n o atingir a press o desejada para se ligar a bomba difusora Esta bomba ligada no pr ximo passo e Passo Step6 Figura 29 RO fais R romao s Ronna R Peso R Romao se Figura 29 passo seis do programa Com o fim da execu o do Passo_05 o sistema encontra se num ponto de opera o que cab vel para se ligar a bomba difusora Disse cab vel pois esta bomba s opera em baixas press es E justamente quando se liga a bomba difusora que se autoriza a execu o do glow Quando terminado de realizar o glow o operador sinaliza para o CLP que o glow j foi realizado Esta sinaliza o feita por meio da interface gr fica do CLP Existe um
55. a corrente el trica em amperes Para aquisi o destas vari veis prosseguiu se uma metaliza o comum e filmaram se estes dois dispositivos Com o aux lio de um software de edi o de v deo Movie Maker tomou se os valores da tens o e corrente el tricas a cada 0 5 segundos Embora seja n o t cnico este procedimento todavia o foco deste experimento levantar um resultado mais qualitativo do que quantitativo do comportamento s ___________ z destas vari veis durante a metalizac o A tabela de dados gerada extensa esta se encontra no anexo quatro juntamente h um trecho de programa feito no Matlab para a construc o gr fica do resultados A Figura 21 mostra o comportamento da tens o aplicada ao filamento e a Figura 22 mostra o comportamento da corrente passante por este filamento Adianta se que a metalizac o foi iniciada no instante de 9 segundos Comportamento da tens o el trica aplicada ao filamento 2 3 E Figura 21 tens o aplicada ao filamento z A tens o aplicada filamento praticamente n o varia durante a metaliza o Isto evidente pois h um reostato multivoltas localizado no painel el trico atual que regula a tens o aplicada Comportamento da corrente el trica passante no filamento lt o E 2 5 oO Figura 22 corrente passante pelo filamento Com a tens o aplicada constante podem se inferir algumas informa es do gr fico da Figura 22 A primei
56. a o sensor do difusora ROTINA 01 AC Q ok1 ok1 s 0004 ROTINA 01 AC Q ok2 ok2 s 0005 Nesta quinta linha da ROTINA 01 tem se a verifica o de que a bomba mec nica foi ligada esta informa o obtida atrav s de um contator trif sico quando o contator acionado um contato seco NO que entra no CLP atrav s de 105 fecha mostrando dessa forma o acionamento do contator Definiu se um tempo de 2 segundos entre o comando de acionamento do CLP e o reconhecimento TEMP R2 ok1 ok2 TON 105 MEC_N_LIGOU IN Q ih S T amp 2s PT d ET 6 0006 Ap s ligada a bomba mec nica h um tempo de 45 segundos para que a press o nas tubula es caia at a 4x10 1mbar Caso contr rio ser constatado vazamento no trecho em evacua o TEMP R3 105 TON VAZ_MEC pr ED er T 45sPT ET 0001 ROTINA 02 Da mesma forma como foi procedido na ROTINA 01 deve se venficar se o sensor da camp nula juntamente com a placa amplificadora N o havendo verifica o detectado este erro pela vari vel ERRO SC TEMP R1 ROTINA 02 AC Q ok3 TON ERRO_S_C E VEN Ea e 6 T 5s PT ET 0002 O valor de 95 refere se press o de 10 2mbar para o sensor da camp nula ROTINA 02 AC Q ok3 LT 17 EN Ald ok3 957 0003 Estando funcionando corretamente esta informa o gravada na vari vel ok3
57. a 108 Numa primeiro ensaio mediu se a DDP entre os pontos X1 e CO e X2 e CO para a chave S7 aberta A Tabela 27 mostra os dados obtidos atrav s da medida Tabela 27 tens o para sa da Q04 aberta DDP entre X1 e CO volts DDP entre X2 e CO volts 20 8 13 4 A tens o te rica entre X2 e CO seria 4 3kOhm Vx2 co komt SEO VE Equa o 6 tens o te rica entre X2 e CO para a chave S7 aberta Vx2 c0 11 8 volts Embora haja diferencas pode se dizer que calculo te rico e medida pr tica est o condizentes Relembrando a tens o de entrada medida entre 108 e CO que vale ou seja 13 4 volts gg YH O outro ensaio seria com a chave fechada Evidente que a DDP entre os pontos X1 e CO e X2 e CO seriam nulas Este tipo de verifica o importante pois o glow ativado pelo CLP e por uma chave manual ambos operando em paralelo Assim o programa do CLP por exemplo n o prossegue para o processo de alto v cuo se glow estiver ligado Entretanto para maior seguran a uma sa da do CLP Q05 habilita o funcionamento da chave manual somente no passo que antecede o processo de alto v cuo Dessa maneira o operador de todas obrigado a desligar a chave manual para o programa seguir para o processo de alto v cuo Ainda fora do passo que antecede o processo de alto v cuo a chave manual do glow estar desabilitada pela sa da Q05 do CLP Para maiores esclarecimentos no que tange a diagramas el tricos pneum tic
58. a Difusora 10 Camp nula 10 Pode parecer invalido esta parte do ensaio pois a difusora estava em um ponto qualquer de opera o Entretanto de se considerar que o volume de ar armazenado pela bomba difusora expressivamente menor que o volume de ar armazenado pela camp nula Outro detalhe que a quebra de v cuo s ocorre na camp nula o que implica em dizer que a bomba difusora passa por todo o processo em press es baixas Sendo assim o tempo de v cuo do sistema estar mais ligado press o inicial da camp nula do que press o inicial da difusora Em resumo o tempo de evacua o do sistema neste particular pouco depende da press o da difusora antes desta sofrer a evacua o Para provar o que foi exposto mostrar se outro ensaio de evacua o do sistema quando todo este estava press o atmosf rica 3 2 3 Ensaio do dia 20 05 2010 Pode se dize que o sistema partiu do zero Camp nula e bomba difusora ambas estavam na press o atmosf rica Come ou se a fazer v cuo na camp nula 3 2 3 1 V cuo na camp nula As tabelas a seguir mostram o comportamento da press o indicado pelo sensor da camp nula conforme passa o tempo Como se come ou a fazer v cuo na camp nula abrindo se somente a v lvula 1 e Ap s 1min Tabela 17 press o ap s 1min de evacua o Sensor Press o 10 bar Camp nula 10 e Ap s 1min15s Tabela 18 press o ap s 1min15s de evacua o Sensor Press o 10
59. ac o Interna camp nula est o anteparo para as amostras o filamento de tungst nio que usado para evaporar o metal e o glow Na verdade glow o nome de um processo e n o de uma pe a O que se tem uma haste cil ndrica de aproximadamente 15 cm com ponta fina Todo o sistema est aterrado e nesta ponta h uma tens o de 3 kV Esta tens o obtida atrav s de um transformador 220V 3kV Este tipo de processo necess rio pois se trata de uma limpeza i nica da camp nula Dessa forma a metaliza o produzida ser de melhor qualidade A Figura 2 mostra uma foto externa da camp nula a Figura 3 uma foto interna Figura 3 vista interna camp nula Como se v na Figura 3 na parte superior h o anteparo para as amostras a serem metalizadas na parte inferior esquerda o filamento de tungst nio direita a haste com ponta fina utilizada para realizar o glow fg PR 2 2 Mesa de apoio da camp nula N o somente de apoio da camp nula mas tamb m da bomba difusora Esta mesa d sustenta o a todo sistema com exce o da bomba mec nica que fica no ch o 2 3 Bomba mec nica de v cuo uma bomba do tipo palhetas rotativa e respons vel pela maior parte do v cuo Atinge a press o de at 10 bar Esta bomba torna poss vel a opera o da bomba difusora pois esta opera somente em baixas press es mais especificamente abaixo de 10 bar No processo de alto v cuo que ser explicado poste
60. adora Entretanto esta placa foi constru da em dois est gios No primeiro est gio est um amplificador de instrumenta o de alta precis o este amplificador respons vel pela maior parte do ganho global no segundo est gio h um amplificador operacional que al m de ter um pequeno ganho corrige o offset do sinal Esta corre o de offset necess ria pois o CLP mede tens es na faixa de 0 a 10Vdc 4 2 Solu o do problema 2 Para que o CLP possa acionar todas as v lvulas as duas bombas de v cuo e todos os medidores de v cuo primeiramente deve se construir um painel el trico de modo a fixar o CLP neste painel e tamb m os medidores de m dio e alto v cuo este painel servir de interface entre o sistema e o CLP O acionamento das v lvulas e dos medidores pode ser feitos diretamente pelo CLP Este possui um cart o de sa da para tens o de 220Vac Quanto ao acionamento da bomba mec nica e difusora ser feito pelo contator de cada bomba Estes contatores encontram se instalados no painel el trico atual Importante salientar que este problema mais amplo do que possa parecer Um exemplo disto o seguinte a proposta de solu o d diretrizes para que o CLP possa ligar as bombas de v cuo automaticamente entretanto como garantir que estas bombas de fato ligaram Para resolver isto deve se tomar um sinal de realimenta o dos contatores das bombas Tendo se a garantia de que a bomba mec nica por exemplo ligou ou
61. alor predefinido havendo v cuo suficiente passa se para o pr ximo passo A ROTINA 01 verifica se as tens es lidas do medidor da bomba mec nica e do medidor da bomba difusora est o condizentes ou seja se aparentemente a placa amplificadora e o medidor n o apresentam problemas Outra verifica o o efetivo ligamento da bomba mec nica de v cuo Como j foi mencionado o sinal de realimenta o prov m do contator que aciona esta bomba Um detalhe importante o passo Step12 Na realidade caso o programa detecte algum problema referente a execu o do passo Step1 o programa seguir para o passo Step12 Note que a configura o adotada do tipo ou exclusivo ou o programa segue adiante para o passo Step2 ou a execu o interrompida seguindo para o passo Step 12 pois o alarme foi ativado Este tipo de configura o muito utilizado neste programa pois permite que execu o do programa pare em qualquer ponto do processo e Passo Step2 Figura 25 PO Paso Ro Romam Ro Romao R Peso R Peson R Ronna Figura 25 passo dois do programa Executado com sucesso o passo Step1 segue se para o passo Step2 Neste passo basicamente muda se a refer ncia de medida do v cuo Como j foi dito o medidor do quadro do CLP pode medir somente um sensor por vez portanto se medidor estava com refer ncia de medida na bomba mec nica neste passo a refer ncia passa a ser a camp n
62. alto v cuo ligado Segue primeiramente o diagrama trajeto passo para esta situa o DEE FE PER EEE OE VAN End PTET Heh EN Hh 10 11 12 13 14 Este processo pode ser roteirizado nos seguintes passos Fecha se a v lvula borboleta e desliga se o medidor de alto v cuo Abre se a v lvula de quebra de v cuo note que haver quebra de v cuo somente na camp nula Retira se a camp nula colocam se novas amostras e material para ser evaporado Apenas para esclarecimento chama se amostra neste trabalho todo e qualquer material que ser metalizado Volta se a camp nula ao seu lugar de origem Neste ponto a v lvula quebra de v cuo j deve estar fechada Fecha se a v lvula 2 Abre se a v lvula 1 Espera se o sensor de m dio v cuo da camp nula SC indicar a press o P1 a mesma press o mencionada no item 3 do subt pico anterior Neste caso a bomba difusora estar em v cuo e aquecido entretanto opera se da mesma forma como se a bomba n o estivesse em v cuo Faz se isto para simplificar o programa que ser implementado no CLP Portanto fecha se a v lvula 1 Abre se a v lvula 2 Espera se o sensor de m dio v cuo da bomba difusora indicar a press o P2 Quando a press o P2 indicada pelo sensor da bomba difusora for menor que a press o P1 indicada pelo sensor da camp nula abre se a v lvula 1 Espera se o sensor de m dio v cuo da camp nula indicar a press o P3 Como foi dito a bom
63. and system shutdown This proposed solution was implemented and tests and as it can be seen from the results an effective control was achieved using the PLC system Key words Automation Programmable logic control PLC Vacuum Metalizer Lista de Figuras Figura 1 croqui mecanico da m quina criado ads 17 Figura 2 vista externa da Campanula u re 19 Figura 3 vista interna camp nula 2 5 esecs guess ee 19 Figura 4 esquem tico interno da bomba mec nica de v cuo 3 r gt 20 Figura 5 esquem tico interno da bomba difusora de v cuo 5 21 Figura 6 esquem tico de uma v lvula borboleta 5 44H nnnnnnnennnnnnnn 22 Figura 7 sensor de alto VACuo u ee ule sehn 23 Figura 8 medidor de alto v cuo un er He lada ds ee 24 Figura 9 circuito simplificado do medidor mais o sensor 6 24 Figura 10 curva caracter stica da press o medida e tens o anal gica de sa da 6 25 Figura 11 sensor de m dio VACUO sa 26 Figura 12 medidor do sensor de m dio VACUO cccccccnnnnoocccnccnnnnccnnnanannnnnnnnnnnnnnnnnncnnnnnnnn 26 Figura 13 a circuito utilizado para o medidor pirani b cabe a do medidor 1 filamento 2 suporte do filamento 3 capa OU envelope 5 anne 27 Figura 14 foto do painel el trico atual uuuumsssnssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 28 Figura15 Balnel letric provis rionnens sel 3
64. asso ASSO 05 AC Q Q11 ALARME AND 1 EN p5_ok1 passo_05_ok 0001 Passo 06 Neste momento liga se a bomba difusora e abre se a valvula de gua a gua serve para refrigerar a bomba difusora Tamb m se autoriza a realizar o glow no sistema atrav s da vari vel GLOW AUT Esta autoriza o pode ser visualizada na TELA 04 H um detalhe interessante a sa da Q05 que habilita o funcionamento de uma chave manual que liga o glow Isto necess rio por quest es de seguran a para que por exemplo o operador n o ligue o glow com a camp nula fora de seu lugar ASSO_06 AC Q passo_05_ok R Q02 s Q15 s GLOW_AUT Q05 0002 O tempo necess rio para que a bomba difusora entre em opera o de 25 minutos aproximadamente Portanto quando a bomba difusora j estiver aquecida e o glow j foi realizado poder se prosseguir ao pr ximo passo O contato NO 106 o sinal de realimenta o proveniente do contator da bomba difusora que garante que o este contator foi acionado A vari vel GLOW OK setada pelo operador atrav s do CLP indica que o glow j foi realizado TEMP P1 LA BL a T 25m PT ET GLOW DESL passo 0 GLOW OK 0003 Esta linha de programa o garante que n o se prosseguir ao pr ximo passo enquanto o glow n o estiver desligado pois este acionado pelo tanto pelo CLP quanto pelo operador ASSO_06 AC Q 108 GLOW_DESL
65. ba difusora j esta aquecida logo quando o sensor da camp nula indicar uma press o P3 j se pode iniciar o processo de alto v cuo Portanto fecha se a v lvula 1 abre se a v lvula borboleta e liga se o medidor de alto v cuo Quando o sensor de alto v cuo indicar uma press o abaixo da press o P4 pode se realizar a metaliza o em si Nota se que parte desta rotina id ntica a uma parte da rotina de v cuo Isto porque em ambas as rotinas visa se a metaliza o das amostras 3 1 3 Rotina de desligamento Esta rotina diz basicamente como se deve desligar o sistema de forma segura O desligamento ser efetuado quando o processo de alto v cuo estiver habilitado O porqu de o desligamento ser feito neste ponto de opera o ser explicado quando se apresentar o zg PR programa que fora implementado no CLP A seguir mostrado na Figura18 o diagrama trajeto passo para a opera o de desligamento do sistema Figura 18 diagrama trajeto passo para processo de desligamento Este processo pode ser roteirizado nos seguintes passos 1 Desliga se a bomba difusora todos os sensores e fecha se a v lvula borboleta Neste caso a v lvula 2 permanece aberta a bomba mec nica permanece ligada e a refrigera o da bomba difusora 2 Espera se um tempo AT1 Este o tempo de refrigera o da bomba difusora 3 Ap s um tempo AT1 fecha se a v lvula 2 desliga se a bomba mec nica e a refrigera o da bomba difuso
66. bar Camp nula 10 e Ap s 2min30s f 4 Tabela 19 press o ap s 2min30s de evacua o Sensor Press o 10 bar Camp nula 10 Nota se que os dados tempo e press o de vacuo atingido se aproximam do ensaio do dia 30 04 2010 E realmente isto era esperado pois em ambos os casos a camp nula encontrava se a press o atmosf rica 3 2 3 2 V cuo na bomba difusora Fechou se a v lvula 1 e abriu se a v lvula 2 Novamente as tabelas a seguir mostram o comportamento da press o na bomba difusora conforme passa o tempo e Ap s 15s Tabela 20 press o ap s 15s de evacua o Sensor Press o 10 bar Bomba Difusora 10 e Ap s 27s Tabela 21 press o ap s 27s de evacua o Sensor Press o 10 bar Bomba Difusora 10 e Ap s 1min Tabela 22 press o ap s 1min de evacua o Sensor Press o 10 bar Bomba Difusora 10 Fica ent o demostrado que a bomba difusora tem resposta mais r pida para evacuac o do que a camp nula Concluindo estes ensaios inferem se os seguintes pontos 1 Na evacua o do sistema como um todo a bomba difusora tem influ ncia menor no tempo de total de evacua o 2 Tempo para se evacuar a camp nula at uma press o de 10 mbar 2min 30s Tempo para se evacuar a camp nula at uma press o de 10 mbar 1min sj O pr ximo ensaio tratar do tempo de aquecimento da bomba difusora Isto importante pois somente quando totalmente aqu
67. cuo Circuito amplificador para sensor de alto vacuo Autor Yvan Gutnik Data 19 10 2010 Anexo tr s Diagramas el tricos utilizados para a constru o do painel el trico principal E LR E E ER E E RL y LEGENDA EQUIPAMENTO Bomba mec nica de v cuo Bomba difusora de v cuo Valvula borboleta V lvula pneum tica 2 Sensor de alto v cuo Sensor de vacuo Sensor de vacuo Sensor de vacuo Serpentina de refrigera o da difusora m DO 1ITIMIO I J 75 1 3 Do Date 30 Nov 10 EPLAN EPLAN Software amp Service Croqui Mec nico Parcial da Metalizadora o ERES Do To To qe Qua G a mbH amp Co KG Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by Page 22 ESSES EEE e ee e e de TS Camp nula IN v lvula V3 v lvula Borboleta ERA zieh Motor de Vacuo i Bomba o Pneum tico Difusora de v cuo v lvula Valvula F E Pneum tica 1 Pneum tica 2 IA 1 E 3 slim pst tlt Ww wi MAN Mec nica de Vacuo 2 I pe rn 4 EPLAN Software amp Service Diagrama Pneum tico o EEE Do qa Demo G A T mbH amp Co KG Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by Page 22 Es ES Ss SS ES L1 Y Y Y L2 am 1 1 1 F1 F2 F3 2 2 2 SV2 Sv1A S1 S2 S3 12 5 114 12 5 114 14 14 14 x1 x1 HO HE x2 x2 MEX vX 27
68. da 10xVout V 10xVout V sensor sensor da bomba da bomba mec nica camp nula camp nula difusora 94 93 de 91 90 89 A nota o Vin da Tabela 30 significa a tens o anal gica proveniente do medidor de m dio v cuo e que entra na placa amplificadora Entre par ntese est indicado o sensor a que este medidor est conectado A nota o 10xVout da Tabela 31 significa a tens o lida pelo CLP O detalhe que o fundo de escala de leitura das tens es anal gicas 100 Sendo assim a tens o real multiplicada por 10 pois a faixa de leitura do CLP de O a 10 volts Nota se da Tabela 30 que os sensores da camp nula e da bomba difusora est o pr ximos quanto as suas medidas o que mais difere destes dois sensores o sensor de m dio v cuo da bomba mec nica Como j mencionado a Tabela 30 servir para calibra o dos sensores de m dio v cuo Estas informa es foram utilizadas no programa fonte do CLP A Tabela 31 lista as tens es lida pelo CLP conforme a press o de refer ncia Salienta se que o ensaio realizado um s ao mesmo tempo mediu se a tens o dos medidores de v cuo Tabela 30 e anotou se a tens o lida pelo CLP Tabela 31 da placa amplificadora o Jh Prosseguindo a Tabela 32 mostrar o levantamento dos par metros do medidor de alto v cuo O procedimento tomado foi o mesmo para o tabelamento dos outros sensores Tabela 32 parametriza o do medidor de alto
69. de se medir R e consequentemente determinar P quando se conhece a curva de calibra o ajustar os valores de R3 e R de modo a zerar a corrente do galvan metro G Nesse caso 5 Rz Ry Rp Ra Equa o 1 determina o de R f 7 Como a condutividade t rmica varia conforme o g s isto implica em curvas de calibra o distintas para diferentes gases Quanto menor for a condutividade t rmica de um g s menor ser a temperatura do filamento para um mesmo valor de P De um modo geral a escala de um medidor Pirani calibrada para nitrog nio A curva de calibra o de um medidor Pirani n o PxT mas P em fun o da resist ncia el trica R do filamento Esses dois gr ficos s o na realidade equivalentes uma vez que a resist ncia el trica de um condutor uma fun o da sua temperatura 5 2 10 Painel el trico atual Prosseguindo na apresenta o da evaporadora tem se o painel el trico atual Este painel el trico veio junto com a evaporadora quando esta foi adquirida e respons vel por parte do controle do sistema Diz se parte do controle pois as v lvulas pneum ticas borboleta e quebra de v cuo n o s o controladas por este painel Como ser mais bem explicitado posteriormente este painel n o ser substitu do mas usado para que o CLP possa acionar as bombas de v cuo e ligar o medidor pirani deste painel A Figura 14 mostra uma foto da parte principal deste painel el trico Fig
70. difusora Contatores Trif sicos Motor trif sico da bomba mec nica Dissipador para evaporac o Dissipador para aquecimento da bomba difusora Rele de Estado S lido ee ae Oo EK Li L2 7 L3 O O a 13 13 13 Ln 11 swi gt sw2 SW3 SA CE1 q 70 Chave comum 14 Comutador 14 Chave comum 14 10 1 12 Botoeira de Emerg ncia K1 C K2 za K3 C 12 3 12 4 16 5 16 4 172 17 4 17 1 Bobina do Contator K2 18 4 18 1 Bobina do Contator K3 Bobina do Contator K1 wi 7 o es se ee 9 EPLAN Software amp Service Acionamento do Painel El trico Atual pr a mon G mbH amp Co KG Appr Basic project with IEC identifier structure IEC bas001 E Modification Date Name Original Replaced by Replaced by Page 22 A2 B2 G2 SMV2 Sensor de M dio Vacuo da Bomba Difusora A261 B2 62 G2 63 SE ER E ERES 8 10 Do TO TO Date oco TEPAN EPLAN Software amp Service liga o do Sensor de MEdioVacuo2 E fed wan GmbH amp Co KG Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by L1 7 L2 7 Terra Y 11 CEI dE 79 8 5 12 Botoeira de Emerg ncia O 02 Aral ULA Disjuntor do Quadro do CLP Fonte 1 11 1 24Vdc eee i Pa ae Lee ee ee N ee ee ee ee ee ee ee AL1 oo o OV 24V Terra E0 0 9 11 DO To To hoo EPLAN EPLAN Software amp Service Alimenta o
71. do CLP DO E E von GmbH amp Co KG Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by L1 7 7 L2 BEL el 10 1 Fonte 1 M01 Aade Z fo A ee ee ee ee 24Vdc FP9 Placa 1 Placa 2 1142 144 1 2 Amplificadores INA 12V a Amplificadores TLO72 12V a Oo OA NRO l I 1A l l Fus vel das Placas l 12V_1 l 12V_1 a l Ref 1 l Ref 1 oO l l l l I I I I l l 1 l Ref I l l jad I I i l l AA e J l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l EN E E J 10 12 Do Date 30 Nov 10 EPLANN EPLAN Software amp Service Alimenta o da Placa Amplificadora ooo C GmbH amp Co KG Appr Basic project with IEC identifier structure IEC_bas001 Modification Date Name Original Replaced by Replaced by 12V N N NI NI NI V 13 Ki a 8 1 14 16 4 iA 18 1 Contato Auxiliar NO de K1 13 K2 e Al 8 2 14 RES No 7 2 13 15 4 A2 Contato Auxiljar NO de K2 22 2 Svi 21 2 4 0 14 Bobina do Rele RE3 13 1 Sv2 FPS 4 0 114 n13 T 1A xi RPI 3 9k0hm Ty esistor de Ajuste x1 RRG1 6 8kOhm Ty Resistor de Ajuste 10X Ban En 2 TS aee G m aes A nd Dr a 6 nn VE soc De IB a A do 7 l O O O Cart o de Entradas Digitais 10X do CLP CO E0 1 100 E0 2 101 E0 3 102 E0 4 103 E0 5 104 E0 6 105 E0 7 106 E1 0 107 E1 1 108 E1 2
72. e m dio v cuo com refer ncia num sensor do pr prio sistema Isto n o quer dizer que os sensores apresentem defeitos mas para que o CLP possa tomar decis es com base numa press o referencial 2 O sensor de m dio v cuo da camp nula s tem sentido de ser considerado enquanto o sistema n o entra no processo de alto v cuo que colocar a bomba difusora e a bomba mec nica de v cuo em s rie O sensor de alto v cuo s deve ser ligado se o processo de alto v cuo j foi iniciado O tempo necess rio ap s iniciado o processo de alto v cuo para a metaliza o ser habilitada de aproximadamente 1 minuto Isto v lido para o caso que a bomba difusora est a plena opera o Adiante se que a press o limite adotada para habilitar a metaliza o de 5x10 TORR Acima desta press o n o se poder realizar a metaliza o Neste ensaio foi realizada uma metaliza o entretanto deixar se para um pr ximo subt pico os coment rios referentes a esta metaliza o e outras 3 2 2 Ensaio do dia 30 04 2010 Neste ensaio ser o determinadas as caracter sticas de partida do sistema Estas caracter sticas de partidas s o referentes ao tempo necess rio para que o sistema atinja certo n vel de v cuo Para tanto o procedimento ser iniciado fazendo se v cuo na camp nula 3 2 2 1 V cuo na camp nula Inicialmente certificou se que a press o interna camp nula estava na press o atmosf rica Ap s ligou
73. e se ao pr ximo passo TEMP R2 ROTINA 05 AC Q ok6 TON VAZ_SIST O s TH5m PT ET 0004 0005 O funcionamento anormal para esta situa o gravado na vari vel VAZ SIST quando a tens o lida da placa amplificadora cai ROTINA 05 AC Q ok6 r5_erro1 VAZ_SIST s r5_erro2 0006 Por m quando a tens o de sa da da placa amplificadora superior a 10 2 V alguma anormalidade est ocorrendo Este erro gravado na vari vel ERRO SENSOR 11 ROTINA 05 AC Q ok6 r5 erro3 ERRO SENSOR 11 s r5_erro4 a 0001 ROTINA 06 H um tempo de 2 segundos de espera para que o contator da bomba difusora ligue n o acionando detectado o problema e o programa cessa sua execu o Obs o sinal de realimenta o prov m de um contato NO do contator desta bomba e este sinal entra em 106 no CLP TEMP R1 ROTINA 06 AC Q 106 TON DIF_N_LIGOU Y W s TH2s PT ET 0002 Nesta situa o a press o do sistema n o varia muito logo deve permanecer numa faixa e isto que fazemos limita se a tens o lida numa faixa de seguran a O valor 58 refere se a press o de 4x101 1mbar para o sensor da bomba difusora o valor 63 representa a mesma press o para o sensor da camp nula ROTINA 06 AC Q 106 EN Al0 58 LT r6_erro1 LT EN ANA 63 r6_erro2 GT EN
74. ecida a bomba estar em pleno funcionamento 3 2 4 Ensaio de aquecimento da bomba difusora Basicamente colocou se um termopar na parte mais inferior da bomba difusora e monitorou se a temperatura conforme passava o tempo A Tabela 23 mostra a temperatura medida na parte externa da bomba difusora conforme passava o tempo Tabela 23 comportamento do aquecimento da bomba difusora Tempo Decorrido minutos Temperatura C 22 6 31 5 43 7 85 5 100 112 123 7 19 202 NO Por meio do software Matlab gerou se o gr fico com os pontos dados da Tabela 23 A rotina que gerou este gr fico est no anexo quatro O gr fico est mostrado na Figura 20 Caracteristica de aquecimento da bomba difusora eth eae te aer e g 2 pul o e e 15 20 Tempo min Figura 20 resposta da bomba difusora ao aquecimento Nota se da Figura 20 que um tempo e 25 minutos de aquecimento da bomba difusora suficiente para que esta entre em opera o E este tempo foi adotado no programa fonte do CLP 3 2 5 Ensaio de metaliza o Neste subt pico mostrar se a metaliza o no que diz respeito s vari veis el tricas que est o envolvidas neste processo que tens o e corrente el tricas aplicadas ao filamento Como j foi apresentado no painel el trico atual h dois dispositivos na parte mais inferior deste painel Um mede a tens o el trica em volts aplicada ao filamento outro
75. el foi til para se ensaiar o sistema e tamb m por consequ ncia auxiliou a realizar a metaliza o A Figura 15 mostra a foto deste painel el trico Para visualizar o esquema el trico deste painel consulte o anexo tr s Figura 15 painel el trico provis rio 3 Forma de opera o e levantamento dos par metros do sistema O cap tulo 2 apresentou a metalizadora no que diz respeito aos seus principais componentes No presente cap tulo apresentar se alguns ensaios realizados com esta metalizadora de modo a levantar seus dados de opera o Mas antes de tudo mostrar se o modo padr o de opera o da metalizadora Isto necess rio para que se possa compreender os ensaios realizados e o programa fonte implementado no CLP o que segue no pr ximo t pico 3 1 Forma de operar o sistema Para facilitar a compreens o da opera o da metalizadora dividir se a explica o em tr s subt picos a saber e Rotina de v cuo e Rotina de recarregamento e Rotina de desligamento 3 1 1 Rotina de v cuo Trata se basicamente do processo de se fazer v cuo no sistema de modo a habilitar o processo de metaliza o Para facilitar a compreens o do processo de v cuo a Figura 16 mostra o diagrama trajeto passo para a execu o deste processo Adianta se que este diagrama est simplificado pois n o est o presentes por exemplo as chaves de fim de curso das v lvulas pneum ticas Entretanto isto n o prej
76. el pela medida dos dois sensores pode medir somente um sensor por vez Figura 12 medidor do sensor de m dio v cuo gg PR O principio de funcionamento de um medidor de v cuo tipo Pirani que o medidor da Figura 12 o da condutividade t rmica dos gases Um filamento aquecido por uma corrente el trica na atmosfera do g s cuja press o se quer medir Devido presen a do g s o filamento ir dissipar energia t rmica por condu o A dissipa o ser tanto maior quanto maior for a press o Consequentemente a temperatura do filamento uma fun o da press o AT a P decrescendo monotonicamente com a mesma A Figura 13 ilustra um circuito simplificado para este fim 5 Gauge head A Figura 13 a circuito utilizado para o medidor pirani b cabe a do medidor 1 filamento 2 suporte do filamento 3 capa ou envelope 5 O sensor de um medidor Pirani consiste de um tubo contendo o filamento e se acopla ao sistema de v cuo No esquema do circuito el trico de medi o associado ao sensor O filamento R constitui um dos bra os da ponte de Wheatstone Os outros bra os s o Ro R e Ry Re um resistor id ntico a R encapsulado a vacuo dentro de um tubo de vidro Esse tubo colocado em posi o adjacente a R de modo a compensar flutua es de voltagem na ponte devida s varia es de temperatura na regi o onde se instala o sensor Ra e Ra s o resistores vari veis Uma maneira
77. ermanecer numa faixa e para isto a bomba mec nica deve estar obrigatoriamente ligada Isto justifica a presen a da v lvula pneum tica 1 para a bomba mec nica permanecer ligada com a camp nula aberta a v lvula pneum tica 1 deve estar fechada O uso da v lvula pneum tica 2 justificada quando se deseja fazer v cuo na camp nula estando a bomba difusora ligada e em v cuo m dio A v lvula pneum tica 2 fechada isolando a bomba difusora e a v lvula pneum tica 1 aberta Um detalhe construtivo interessante destas v lvulas que cada uma possui uma chave de fim de curso ou seja quando a v lvula est totalmente aberta a chave de fim de curso detecta isto e fecha Isto serve como um sinal de realimenta o para o CLP Este emitiu o comando de abertura para a v lvula e este mesmo recebeu a informa o de que esta v lvula foi completamente aberta gg PR Para simplificar cnamar se v lvula 1 e v lvula 2 as v lvulas pneum ticas 1 e 2 respectivamente 2 7 V lvula quebra de v cuo Serve apenas para quebrar o v cuo do sistema na posi o que se encontra existe a possibilidade para se quebrar o v cuo apenas na camp nula Fazendo isto pode se preparar o sistema para uma nova metaliza o sem desligar a bomba mec nica e difusora Dessa forma economiza se tempo no processo de prepara o do sistema para uma nova metaliza o Mais adiante este processo de quebra de v cuo somente na camp nula far
78. est adequado para o recarregamento PLACA DESL BOOL indica o de que a placa amplificadora est desligada PLACA EST BOOL indica o de que a placa amplificadora est estabilizada passo 01 ok BOOL passo 01 executado corretamente passo 02 ok BOOL passo 02 executado corretamente passo 03 ok BOOL passo 03 executado corretamente passo 04 ok BOOL passo 04 executado corretamente p5_ok1 BOOL parte do passo 05 executado corretamente p5_ok2 BOOL parte do passo 05 executado corretamente passo 05 ok BOOL passo 05 executado corretamente passo 06 ok BOOL passo 06 executado corretamente passo 07 ok BOOL passo 07 executado corretamente passo 08 ok BOOL passo 08 executado corretamente ok1 BOOL estado de funcionalidade do sensor da bomba mec nica ok2 BOOL estado de funcionalidade do sensor da bomba difusora ok3 BOOL estado de funcionalidade do sensor da camp nula ok4 BOOL estado de funcionalidade da v lvula V1 ok5 BOOL estado de funcionalidade da v lvula V2 ok6 BOOL estado de funcionalidade da v lvula V1 na segunda abertura r7_ok1 BOOL parte 1 da rotina 07 executado com sucesso r7_ok2 BOOL parte 2 da rotina 07 executado com sucesso r7_ok3 BOOL parte 3 da rotina 07 executada com sucesso r7_ok4 BOOL parte 4 da rotina 07 executada com sucesso ok7 BOOL estado de funcionalidade d
79. ipais itens constru dos de modo que o CLP pudesse controlar o sistema O cap tulo 6 far uma breve discuss o dos principais problemas encontrados quando se realizou os testes com o sistema j automatizado Por fim o cap tulo 7 a conclus o tr s as realiza es e conhecimentos obtidos da realiza o deste trabalho e tamb m citar alguns aprimoramentos que poder o ser implementados no futuro 4 2 Breve apresenta o do equipamento a ser automatizado Neste cap tulo tratar se dos principais componentes da metalizadora a v cuo Mas antes mostrar se um croqui mec nico da m quina para se ter uma melhor compreens o do sistema como um todo A Figura 1 mostra o croqui mec nico desta m quina Figura 1 croqui mec nico da m quina A Tabela 1 lista os nomes dos componentes mostrados no croqui mec nico Existem outros componentes que foram omitidos por quest o de simplicidade Quando for necess rio ser o mencionados Tabela 1 legenda dos itens mostrados no croqui mec nico LEGENDA EQUIPAMENTO V lvula borboleta z ryt Valvula pneumatica 2 z za V lvula pneum tica 1 V lvula quebra de v cuo I Sensor de alto vacuo Sensor de m dio v cuo Sensor de m dio v cuo Sensor de m dio v cuo Serpentina de refrigera o da difusora Os pr ximos subitens explicar o os principais elementos mencionados na Tabela 1 2 1 Camp nula o local onde ocorre o processo de metaliz
80. ir 1 Aquisi o do sinal de todos os medidores de v cuo deve haver uma correspond ncia entre press o indicada pelos medidores e tens o anal gica lida pelo CLP 2 Acionamento dos componentes da metalizadora todas as v lvulas as duas bombas de v cuo e os medidores devem ser acionados ou ligados pelo CLP 3 O programa a ser implementado no CLP deve fazer a rotina de v cuo recarregamento e desligamento do sistema Al m disso deve possuir rotinas de seguran a de modo a detectar falhas no sistema durante a execu o do programa Para lembrar a rotina de v cuo compreende todos os processos necess rios para que o sistema esteja habilitado para realizar a metaliza o em si a rotina de recarregamento compreende todos os processos necess rios para que se possa realizar uma nova metaliza o sem ter que desligar o sistema por completo a rotina de desligamento compreende todos os processos necess rios para que o sistema desligue de forma segura Tendo se conhecimento dos principais problemas para serem solucionados tem se a seguir as solu es adotadas 4 1 Solu o do problema 1 O problema da aquisi o dos sinais dos sensores de m dio e alto v cuo ser solucionado da seguinte maneira ser retirado o sinal de entrada do galvan metro de cada medidor de m dio e alto v cuo Adianta se que o sinal proveniente dos medidores da ordem de milivolts Prosseguindo este sinal servir de entrada para uma placa amplific
81. istema O alarme para o caso de erros que possam ocorrem durante a execu o do passo Step7 O desligamento do sistema ser abordado no pr ximo item O passo Step9 que respons vel pelo recarregamento executa as seguintes a es desliga se o medidor de alto v cuo muda se a refer ncia de media o do sensor de m dio v cuo passando da camp nula para a bomba mec nica fecha se a v lvula borboleta e espera se um tempo Passado este tempo quebra se o v cuo na camp nula Depois de recarregado o operador deve iniciar o processo via CLP da mesma maneira que o fez anteriormente Tamb m neste no passo Step9 tem se uma rotina de verifica o a ROTINA 09 que consiste na constante leitura das press es da bomba difusora e bomba s mec nica E estas leituras das press es devem estar numa faixa de seguran a sen o configurada uma situa o anormal e o alarme ativado e Passo Step8 Figura 31 R fem R Romao Ro Roman Figura 31 passo oito do programa Neste passo desligam se todos os medidores de v cuo fecha se a v lvula borboleta e desliga se a bomba difusora Espera se certo tempo at a bomba difusora esfriar e a sim desliga se a bomba mec nica fecha se a v lvula 2 e cessa o fluxo de gua usado para refrigera o da bomba difusora Dessa forma o programa retorna ao passo inicial Init Apresentado o programa ficar mais claro agora a compreens o de cada um dos 20 erros
82. lho 7 Conclus es De modo geral o trabalho realizado a automatiza o de uma metalizadora a v cuo foi de grande enriquecimento acad mico e profissional Acad mico pois se deu a oportunidade de desenvolver e documentar o trabalho de modo conciso e sistem tico Profissional pois permitiu a constru o por exemplo de todo o sistema de controle da metalizadora Ainda neste sentido de enriquecimento profissional os conhecimentos adquiridos incluem as reas de automa o instrumenta o constru o de pain is el tricos e no es de constru o de sistemas mec nicos que o caso do elevador da camp nula De fato pode se dizer que v rias reas do curso de engenharia el trica foram abordadas neste projeto x Com rela o metalizadora notaram se duas dificuldades iniciais a primeira era referente ao acionamento das v lvulas e a segunda a forma de se operar esta metalizadora Para contornar a primeira dificuldade construiu se um painel el trico provis rio Dessa maneira pode se ensaiar o sistema de modo a levantar os par metros deste A segunda dificuldade quanto opera o da metalizadora foi superada com o aux lio de pessoas experientes em metalizadoras a v cuo Em especial um antigo t cnico do IFSC Gilberto foi quem nos deu os primeiros passos de como utilizar esta metalizadora No que diz respeito ao desenvolvimento do trabalho houve muitas dificuldades Uma dessas foi com rela o s dimens es
83. ma forma padr o para operar este equipamento Tendo se conhecimento das principais caracter sticas desta metalizadora a v cuo prop em se solu es para que o CLP possa controlar este sistema Estas solu es s o referentes a tr s grandes problemas que s o aquisi o dos sinais dos sensores de v cuo acionamento dos componentes da metalizadora e a realiza o de tr s processos b sicos v cuo para realizar a metaliza o recarregamento e desligamento do sistema As solu es propostas foram implementadas e os testes realizados Pode se constatar o efetivo controle do CLP sobre o sistema Palavras Chave Automa o Controlador l gico program vel CLP Metalizadora a v cuo Abstract GUTNIK Y Automation of a Vacuum Metalizer 2010 168p Monografia TCC Escola de Engenharia de S o Carlos Universidade de S o Paulo S o Carlos 2010 The purpose of this work is to present the procedures taken to automate a vacuum metalizer First it is briefly described the equipment and its constituent parts further it is shown the standard procedure to operate this equipment Since the main characteristics are known a solution to control this system based on programmable logic control PLC is then proposed This solution concern in three major problems acquisition of the signals from vacuum sensors setting in motion components of the metalizer and implementation of three processes vacuum to perform the metallization recharging
84. mostra alguns dados coletados quando o sensor e o medidor de alto v cuo estavam em opera o Tabela 2 dados de sa da do medidor de alto v cuo Tens o de Sa da mV Press o indicada pelo medidor TORR 3 1 1x10 3 6 2x107 4 3 5x105 Comparando se os dados da Tabela 2 com o gr fico da Figura 10 percebe se que as tens es de sa da mostrada na Tabela 2 est o condizentes com os valores mostrados no gr fico da Figura 10 Dessa forma pode se dizer que o sensor e o medidor de alto v cuo est o funcionando corretamente 2 9 Sensor de m dio v cuo O sensor de m dio v cuo composto tamb m de duas partes o sensor em sie o medidor ou o rel gio indicador A Figura 11 ilustra este sensor e a Figura 12 ilustra o medidor deste sensor f 35 Figura 11 sensor de m dio v cuo Diferentemente do sensor de alto v cuo existem tr s sensores de m dio v cuo e dois medidores para estes sensores No presente caso dois sensores o sensor da bomba mec nica e o sensor da camp nula s o para um medidor e outro sensor da bomba difusora para outro medidor Segundo o croqui mec nico da metalizadora apresentado na Figura 1 h um sensor de m dio v cuo para a bomba mec nica outro para bomba difusora e ainda outro para a camp nula Note que esta configura o interessante pois se pode medir o v cuo nos tr s principais elementos do sistema separadamente Salienta se que o medidor que respons v
85. ndo esta acender WATCHDOG ALARME PLACA EST Q07 1 1 0001 ROTINA 01 A primeira a o desta rotina a verifica o do comportamento do sensor da camp nula e difusora juntamente com a placa amplificadora H um tempo de 5 segundos para ser verificado a funcionalidade destes sensores Esta funcionalidade basei se no princ pio de que ao ligar os medidores estes devem marcar uma tens o que seja um pouco abaixo do fundo de escala o valor 100 Note que ambos os sensores devem estar em funcionamento para n o ser detectado erro atrav s da vari vel ERRO S M D TEMP R1 ROTINA 01 AC Q Q17 ok1 TON ERRO_S_M_D 1 2 s T 5s PT ET ok2 1 0002 Como j foi dito o fundo de escala dos canais anal gicos o valor 100 tem se a opera o LT menor que em quest o ou seja quando Alf referente bomba mec nica for menor que 92 104 2mbar ent o a sa da ok1 TRUE da mesma forma quando AlO referente bomba difusora for menor que 95 10 2mbar ent o a sa da ok2 TRUE Salienta se que estes valores 92 e 95 foram obtidos por experimenta o ROTINA 01 AC Q ok1 LT 1 EN AN ok1 92 LT EN Ald ok2 95 0003 Estando funcionando normalmente os sensores juntamente com a placa a placa amplificadora esta informa o gravada em vari vel ok1 para o sensor da bomba mec nica e ok2 par
86. nel de fus veis e algumas chaves A Figura 46 mostrar o painel de fus veis utilizados para prote o dos elementos que o CLP aciona Para maior esclarecimento de quais s o estes elementos consulte o anexo tr s deste trabalho Figura 46 painel de fus veis do sistema A chave de cor azul utilizada para ativar o glow com j foi mencionado esta chave e a sa da Q04 operam em paralelo A chave de cor verde para a quebra de v cuo na camp nula sem ter que energizar o quadro de comando do CLP Mas para isto necess rio que se conecte um fio a um conector desta chave Este fio encontra se atr s deste pequeno painel de fus veis Est enrolado e com fita isolante enrolada na extremidade deste fio Procedeu se assim pois esta quebra de v cuo deve ser feita quando n o h possibilidades de se ligar o CLP ou seja precisa se retirar a camp nula do seu devido lugar sem utilizar o CLP 5 4 Placa amplificadora Um dos elementos mais importantes do painel el trico pois serve de interface entre o CLP e os medidores de v cuo Para que se possam visualizar os esquem ticos de amplificadores consulte o anexo dois deste trabalho gg PR A Figura 47 mostra uma foto do primeiro est gio de amplifica o do sinal dos medidores Esta primeiro est gio refere se aos amplificadores INA101HP A Figura 48 por sua vez mostrar o segundo est gio de amplifica o e corre o de offset Figura 48 segundo est gio amplificado
87. nnnnnnnnnn nn 45 Tabela 20 press o ap s 15s de evacua o uuunnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn EEn 45 Tabela 21 press o ap s 27S de evacua o uunennnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 45 Tabela 22 press o ap s 1min de evacua o uueennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 45 Tabela 23 comportamento do aquecimento da bomba difusora nenn 47 Tabela 24 fun o das entradas do CLP uuunnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 72 Tabela 25 tens es para fus vel intacto nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 73 Tabela 26 tens es para fus vel queimado rrss44nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nenn 74 Tabela 27 tens o para sa da Q04 aberta uunnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 75 Tabela 28 fun o das sa das do CLP do grupo de isola o Zero 76 Tabela 29 fun o das sa das do CLP do grupo de isola o um 77 Tabela 30 parametriza o dos sensores de m dio VACUO uumnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennn nn 81 Tabela 31 tens o lida pelo CLP conforme a press o de refer ncia 82 Tabela 32 parametrizac o do medidor de alto v cuo uuunnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nennen 83 Lista de Equa es Equa o 1 determina o de ratita ads 27 Equa o 2 equival ncia entre unidades de press o eee 39 Equa o
88. nnnnnnnnnnnnnn nn 51 4 1 SoOli o do problema a nes Eee 51 4 27 cSoli ao do problema 2 usa e see lin tada 52 437 Sol o do Problema Sea 52 5 Constru o do painel el trico entre outros itens cccccccccnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnos 69 5 1 Painel el trico principal escisiones antas 69 5 1 1 Fun o das entradas digitais do CLP au ae 71 5 1 2 Fun o das sa das digitais a rele rare aaana 76 5 2 Sistema elevador da camp nula u a 77 5 3 Painel de fus veis e algumas chaves uuunsssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 79 54 Placa AMplNCadO A ernennen ed 79 6 Alguns coment rios sobre os testes realizados e nenn nenne nnnnnnnnnnne 85 6 1 Problemas com a faixa de seguran a estabelecida para os sensores de m dio v cuo no programa do GUP 2 saca ACAM o a aaa cada 85 6 2 Problema com o tempo de espera para a evacua o da camp nula 85 6 3 Problemas com a faixa de seguran a do medidor de alto v cuo ccccccccnnn 86 6 4 Problema com ru do presente na placa amplificadora nennen 86 To GONE A a a E 87 Refer ncias a 89 Anexo Um Programa fonte na NteQTa oooooococcccnocccocanoncncnccnnnnnnnnnnnnncnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnns 91 Anexo Dois Esquem ticos usados para constru o da placa amplificadora 139 Anexo tr s Diagramas el tricos utilizados para a constru
89. o 08 LD Passo 09 LD ROT DEC LD ROTINA 00 ROTINA 01 ROTINA 02 ROTINA 03 ROTINA 04 ROTINA 05 ROTINA 06 ROTINA 07 ROTINA 09 LD rvore de chamadas de PLC PRG PRG SFC P gina A 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 1 10 1 11 1 12 1 13 1 14 1 15 1 16 1 17 1 18 1 19 1 20 1 21 1 22 1 23 1 24 1 25 1 Anexo Dois Esquem ticos usados para constru o da placa amplificadora Estes esquem ticos foram gerados no software MULTSIM 10 N o correspondem ao layout da placa amplificadora pois o circuito foi montado numa placa gen rica Assim procedeu pois o circuito amplificador como um todo era de simples montagem VS OFFADJ1 OFFADJ2 U2B IN E 7 E GAINSENSE1 2 TLO72CP GAINSET1 4 R6 O GAINSET2 11 GAINSENSE2 40kQ R5 INA101HP 12V 100kQ 50 Key A Projeto placa amplificadora para sensores de v cuo Circuito amplificador para sensor da camp nula e bomba mec nica Autor Yvan Gutnik Data 19 10 2010 VS OFFADJ1 OFFADJ2 IN GAINSENSE1 a GAINSET1 L Q GAINSET2 GAINSENSE2 R5 INA101HP gt 12 V 100kQ 50 Key A Projeto placa amplificadora para sensores de v cuo Circuito amplificador para sensor da bomba difusora Autor Yvan Gutnik Data 19 10 2010 VS OFFADJ1 OFFADJ2 IN GAINSENSE1 GAINSET1 0 GAINSET2 GAINSENSE2 R5 INA101HP 12V 100kQ 50 Key A Projeto placa amplificadora para sensores de va
90. o amostradas na Tabela 3 Tabela 3 dados das press es medidas pelos sensores de m dio v cuo Sensor Press o 10 bar Camp nula 10 10 Bomba Mec nica 2x107 Bomba Difusora 10 Nota se que pelas valvulas que estao abertas e pelo tempo que o sistema permaneceu na mesma configura o de opera o todos os sensores deveriam indicar a mesma press o Mas n o indicam Portanto percebe se a necessidade de calibrar estes sensores com referencial em um nico sensor 3 2 1 2 Ensaio de alto v cuo Prosseguindo se fechou se a v lvula 1 e abriu se a v lvula borboleta Instantes depois da abertura da v lvula borboleta houve um surto de press o indicador pelo sensor da bomba difusora Ao mesmo tempo verificou se uma queda de press o indicado pelo sensor da camp nula Isto mostra a opera o da bomba difusora esta retirou ar da camp nula e lan ou o na sua sa da A Tabela 4 mostra a configura o do sistema durante este 38 J1 transit rio A medi o foi feita da seguinte forma no momento que o sensor da bomba difusora indicou a maior press o tomou se a leitura do sensor da camp nula Outros ensaios foram realizados e verificou se praticamente o mesmo comportamento Tabela 4 press es indicadas pelos medidores durante o surto de press o Sensor Press o 10 bar Camp nula 10 10 Bomba Difusora 2x10 Passado o transit rio ligou se o medidor de alto v cuo A Tabela 5 mostra os dados da p
91. o deste painel j instalado na metalizadora Figura 41 painel el trico principal Os componentes externos que est o fixados na tampa do quadro de comando s o v CLP da Altus serie DUO 351 v Tr s l mpadas de 24Vdc localizadas esquerda do CLP o J1 Y Medidor de m dio v cuo j apresentado anteriormente v Medidor de alto v cuo j apresentado anteriormente v Abaixo do medidor de m dio vacuo uma led que sinaliza se o medidor est ligado ou desligado um porta fus vel de painel o fus vel contido no porta fus vel serve de prote o para a placa amplificadora Antes de prosseguir ser apresentado o CLP em quest o de caracter sticas t cnicas e a fun o das tr s l mpadas gt CLP Altus S rie DUO 351 A Figura 42 mostra o CLP em quest o Figura 42 foto ilustrativa do CLP 7 A seguir t m se as principais caracter sticas t cnicas do CLP Estas caracter sticas foram encontradas no site da empresa 7 que fabrica este CLP e Programador MasterTool IEC com as 5 linguagens da norma IEC 61131 3 e 20 entradas digitais sendo 6 pontos r pidos configur veis para 2 contadores bidirecionais ou 4 contadores unidirecionais e 14 sa das digitais Rel para o Duo 351 ou Transistor para o Duo 350 e 2 sa das digitais a transistor configur veis como 2 pontos de sa das r pidas PTO PWM VFO e 4 entradas anal gicas configur veis para O a 10v 0a 20 mA ou 4 a 20 mA e
92. o sensor de alto v cuo 0062 ok8 BOOL quebra de v cuo efetuada 0063 TEMP P1 TON temporizador 1 para ser usado na execu o de passos 0064 TEMP P2 TON temporizador 2 para ser usado na execu o de passos 0065 TEMP R1 TON temporizador 1 para ser usado na execu o de rotinas 0066 TEMP RZ2 TON temporizador 2 para ser usado na execu o de rotinas 0067 TEMP R3 TON temporizador 3 para ser usado na execu o de rotinas 0068 TEMP R4 TON temporizador 4 para ser usado na execu o de rotinas 0069 TEMP R5 TON temporizador 5 para ser usado na execu o de rotinas 0070 TEMP ALARM TON temporizador usado na rotina de alarme geral 0071 RECARREGAR BOOL autorizar recarregamento de nova amostra para metaliza o 0072 DESLIGAR BOOL autorizar desligamento do sistema 0073 GLOW OK BOOL indica o feita pelo usu rio de que o glow j foi realizado 0074 REC BOOL vari vel auxiliar para autorizar o recarregamento do sistema 0075 DESL BOOL vari vel auxiliar usada para autorizar o desligamento so sistema 0076 GLOW DESL BOOL indica o de que o glow est desligado 0077 GLOW AUT BOOL indica o de que o gl
93. os e outros itens consulte o anexo tr s deste trabalho 5 1 2 Fun o das sa das digitais a rele A Tabela 28 mostra a fun o de cada sa da digital do grupo de isola o zero A Tabela 29 por sua vez mostrar a fun o de cada sa da digital do grupo de isola o 1 Tabela 28 fun o das sa das do CLP do grupo de isola o zero Sa da Fun o Q02 Liga Desliga a solenoide de gua 03 comuta o dos sensores de v cuo Liga Desliga o rel que liga desliga o transformador utilizado para realizar o Glow 005 Habilita Desabilita a chave manual que liga o glow Q06 Liga Desliga luz de sinaliza o da cor azul Liga Desliga o rele que comuta as Q07 luzes de sinaliza o das cores verde e vermelha N o se usou as sa das Q00 e Q01 pois a alimenta o deste cart o do tipo sink ou seja OVdc no ponto comum C6 Tabela 29 fun o das sa das do CLP do grupo de isola o um Sa da Fun o Q1 Abre Fecha a v lvula pneum tica 1 indiretamente Q1 Abre Fecha a v lvula pneum tica 2 indiretamente Q1 Abre Fecha a v lvula 3 1 0 1 2 Abre Fecha a v lvula borboleta Q13 indiretamente Q14 5 4 Liga Desliga o contator da bomba mec nica Liga Desliga o contator da bomba Q1 difusora Liga Desliga transformador 220V 127V utilizado para alimentar o medidor de alto v cuo Liga Desliga os dois medidores de Q17 re medio vacuo O fato das sa das Q10 Q11 e Q13 abrirem as v
94. ow foi autorizado a ser realizado 0078 Q V BOOL vari vel auxiliar usada para quebra de v cuo 0079 SIST_AQC BOOL indica o de a bomba difusora ja est aquecida 0080 SIST AQC 2 BOOL vari vel transi o usada para o caso da bomba difusora de v cuo estar 0081 END VAR Init S Passo_00 S ROTINA_00 S ALARME_GI gt S ROT_DEC R Passo_08 start Step R Passo_00 S Passo_01 S ROTINA_01 passo 01 ok ALARME Step12 R Passo 01 R ROTINA 01 TRUE T Init Step2 R Passo_01 R ROTINA_01 S Rotina 02 S Passo_02 R ROTINA_09 R Passo_09 S ROT_DEC passo 02 ok ALARME Step13 Init TRUE Passo_02 ROTINA_02 Step3 Passo_02 ROTINA_02 ROTINA_03 n a Dd Passo_03 passo_03_ok ALARME Step14 Init TRUE Passo_03 ROTINA_03 Step4 Passo_03 ROTINA_03 Passo_04 an ROTINA_04 passo 04 ok ALARME Step15 Init TRUE Passo 04 ROTINA 04 Step5 R Passo 04 R ROTIN
95. primeira vez que se liga o sistema para que a leitura dos rel gios de v cuo sejam mais pr ximas poss veis com valores reais TEMP_P1 ASSO_00 ACQ ALARME TON PLACA_EST a 2 6 T 5m PT ET 0003 Para impedir que o usu rio inicie o processo sem esperar os 5 minutos a vari vel start matida em reset o tempo todo em que o sistema estiver se estabilizando ASSO 00 AC Q PLACA EST start 1 R 0004 A vari vel Q02 respons vel pela abertura da v lvula de gua que refrigera a difusora Num primeiromomento com a vari vel ALARME desativada este passo pode e deve resetar esta vari vel O problema surge quando a difusora j est aquecida e ocorre um problema de modo que a vari vel ALARME ative Como se sabe o programa p ra sua execu o e retorna ao passo Init Neste passo Init o passo atual Passo_00 executado Entretanto a vari vel Q02 neste caso n o resetada e portanto n o falta refrigera o bomba difusora ASSO_00 AC Q ALARME f 0001 Passo 01 Liga se ambos os medidores de v cuo por meio de Q17 um medidor possui dois sensores com localiza o na bombamec nica e na camp nula e outro medidor um sensor apenas localizado na bomba difusora Como um medidor possui dois sensores deve se escolher um para aferi o O escolhido referente a bomba mec nica Q03 em reset Um detalhe o reset em start e set em INICIO o primeiro necess rio para que o p
96. que o in cio de muitos processos depende de eventos instant neos tais como o pressionar de um bot o ou o ativar de um sensor De fato muitas das tecnologias em uso s o orientadas a eventos tais como as redes de comunica o os programas de computadores ou unidades em f bricas 1 Neste contexto tornou se comum o uso do termo automa o esta palavra est diretamente ligada ao controle autom tico ou seja a es que n o dependem da a o humana um conceito discut vel pois a interven o humana ser sempre necess ria do contr rio n o seria poss vel a constru o e implementa o dos processos autom ticos 2 No trabalho que foi desenvolvido fez se o uso de um dispositivo conhecido como CLP controlador l gico program vel O CLP um dispositivo eletr nico dotado de um microprocessador capaz de controlar e gerenciar m quinas sistemas e processos industriais Utiliza em sua mem ria um programa capaz de executar tarefas espec ficas opera es l gicas opera es matem ticas energiza o e desenergiza o de rel s temporiza o contagem e manipula o de vari veis de oito ou dezesseis bits entre outras tarefas 3 gg PR O equipamento que se deseja automatizar uma metalizadora a v cuo Esta realiza metaliza o em alto v cuo Metaliza o a v cuo um processo simples e de baixo custo na qual camadas de metal ou de n o metal relativamente frias s o depositadas em alto v
97. r e corre o de offset Como foi comentado anteriormente havia a necessidade de calibra o dos sensores de m dio v cuo com refer ncia num nico sensor Para isto tomou se o seguinte procedimento fez se v cuo em todo sistema somente com a bomba mec nica at que o sensor da camp nula indicasse a press o de 10mbar Ap s isto desligou se a bomba mec nica e esperou se que a press o do sistema subisse lentamente Isto foi poss vel pois embora a bomba mec nica tenha v lvula de reten o esta v lvula ainda assim deixa passar ar Logo quando a bomba mec nica est desligada esta funciona como um 9 Jh pequeno vazamento A Tabela 30 mostra os dados colhidos para todos os medidores de m dio v cuo com a refer ncia de medida tomada no sensor da camp nula Na Tabela 31 encontra se a leitura feita pelo CLP da placa amplificadora Tabela 30 parametriza o dos sensores de m dio v cuo Press o de refer ncia Vin mV sensor Mir sensor Vin mV sensor da da bomba 10 bar camp nula da camp nula ala bomba Difusora 6x10 3 6 4 5 3 1 8x10 3 8 5 2 3 7 10 4 5 6 1 4 5 2x10 6 3 8 1 6 6 4x10 10 0 12 6 10 6 6x10 13 0 15 3 13 4 2x10 18 4 19 3 17 8 4x10 20 2 20 6 19 4 6x10 21 3 21 3 20 3 10 22 0 21 9 20 9 10 225 22 2 21 4 10 23 2 22 8 22 0 10 16 0 17 4 15 9 Tabela 31 tens o lida pelo CLP conforme a press o de refer ncia Press o 10 bar de 10xVout V refer ncia sensor
98. ra 4 Neste ponto o sistema poder ser desenergizado via chave geral do painel el trico principal com seguran a Note o desligamento referente parada de opera o do sistema como um todo a desenergiza o do sistema referente ao corte de energia para o sistema como um todo Com estes passos o sistema desligado seguramente O pr ximo t pico tratar dos ensaios realizados de modo a levantar dados de opera o do sistema Antes por m faz se gy PR a observa o de que o sensor de m dio v cuo da bomba mec nica SBM n o foi aparentemente utilizado Na realidade este sensor utilizado em algumas rotinas de seguran a que foram implementadas no CLP Isto se tornar mais claro no cap tulo 4 neste cap tulo apresentado de forma resumida o programa que fora implementado no CLP Ter se a seguir apenas a documenta o de alguns ensaios realizados no corrente ano de 2010 A partir destes ensaios ser o inferidos os par metros de comportamento do sistema 3 2 1 Ensaio do dia 29 04 2010 Neste ensaio realizou se uma metaliza o ap s o sistema ser recarregado De in cio verificou se o comportamento do sistema em m dio v cuo e alto v cuo 3 2 1 1 Ensaio de m dio v cuo Neste passo o sistema estava com ambas as bombas ligadas as v lvulas 1 e 2 abertas e a refrigera o da bomba difusora ligada O sistema ficou nesta configura o por cerca de 2 horas As press es lidas nos sensores est
99. ra informa o logo no in cio da metaliza o conforme o filamento aquece sua resist ncia aumenta fazendo com que a corrente passante por este diminua Este o motivo do primeiro pico de corrente A segunda informa o referente ao segundo pico de corrente justamente neste momento que material usado para deposi o se funde e envolve o filamento Isto pode ser visto por meio de uma janela que h na camp nula Com o material envolvendo o filamento a resist ncia filamento mais material fundido diminui e por consequ ncia a corrente passante aumenta A terceira informa o com rela o ao decaimento da corrente passante ap s o segundo pico de corrente Evidente o material est se evaporando e a resist ncia do filamento mais material fundido tende a aumentar Chega o momento que n o h mais material fundido e a situa o torna se como dantes Este resultado interessante pois se trata de uma situa o que possui alto grau de reprodutibilidade Dessa forma o operador saber quando come ou realmente a metaliza o e quando terminou O pr ximo cap tulo tratar dos problemas a serem solucionados para que o CLP possa controlar o sistema oj 4 Identifica o dos problemas e solu es adotadas Neste cap tulo trataremos das principais solu es adotadas para automatizar a metalizadora a v cuo Mas antes faremos men o dos tr s grandes problemas a serem resolvidos Estes s o listados a segu
100. ress o lida nos sensores do sistema Adianta se que o medidor de alto v cuo indica a press o em Torricelli Tabela 5 medi o das press es em alto v cuo Sensor Press o Camp nula 10 mbar Bomba Mec nica 2x102mbar 3 Bomba Difusora 10 mbar Alto V cuo 10 TORR Fa amos uma r pida an lise de modo a obter alguma correspond ncia de uma mesma press o lida por sensores distintos No presente caso quer se comparar o sensor da camp nula e o sensor de alto v cuo pois medem a press o no mesmo ponto do sistema Portanto de modo aproximado tem se 1bar 760Torr Equa o 2 equival ncia entre unidades de press o Assim 1 5 5 en Es 8 z A Tor aq PO E Las A para Equa o 3 transforma o de 10 Torricelli 10 Torr 1 3 10 mbar Paz mbar Nota se que h um fator 100 entre a press o indicada pelo sensor da camp nula e o sensor de alto v cuo Esta compara o v lida pois ambos os sensores como j foi mencionado medem a press o no mesmo ponto Isto quer dizer que o sensor de m dio v cuo n o deve ser considerado quando o sensor de alto v cuo estiver habilitado a entrar em opera o um tanto que bvio pois um sensor de m dio v cuo e outro sensor de gg PR alto v cuo A Figura 16 mostra uma compara o entre os diversos sensores de v cuo no que tange a faixa de opera o nesta figura encontram se medidores de v cuo em quest o PRESS O TORR 10 10 10 1
101. riormente a bomba difusora e a bomba mec nica de v cuo operam em s rie A Figura 4 mostra o esquem tico interno desta bomba lt Gas inlet Spring loaded vane Figura 4 esquematico interno da bomba mecanica de vacuo 5 2 4 Bomba difusora de vacuo A bomba difusora tamb m uma bomba de v cuo O que muda o principio de funcionamento A Figura 5 mostra o esquem tico interno desta bomba Molecule capture To forepump Figura 5 esquem tico interno da bomba difusora de v cuo 5 Como se v na Figura 5 o leo que fica num reservat rio na parte inferior da bomba aquecido at tornar se vapor de leo Os jatos de vapor de leo sobem e s o injetados na dire o da parede da bomba Envolvendo externamente esta parede se encontra a serpentina de refrigera o desta bomba Dessa forma quando o leo vaporizado entra em contato com a parede refrigerada da bomba se condensa e escorre para o reservat rio de aquecimento O motivo de ser assim este quando alguma mol cula de vapor de leo colide com alguma mol cula que comp em o ar a mol cula de ar jogada para baixo no sentido de se expulsa da bomba difusora Isto poss vel pois a mol cula de leo geralmente muito maior que uma mol cula que comp em o ar Sendo assim a colis o entre estas mol culas comparada a colis o entre um ciclista mol cula de ar e um caminh o mol cula de leo Pode se dizer que o caminh
102. rna se poss vel o recarregamento do sistema Quando autorizado o recarregamento deve se pressionar a tecla F2 Para voltar tela quatro basta pressionar a tecla F3 gt Tela Sete LIGADO Se o glow j foi realizado ressione a tecla F5 u Voltar F6 Figura 40 tela de operac o do glow Nesta tela Figura 40 tem se a indicac o de que o glow est ligado ou desligado Tamb m h a indica o que deve ser feita pelo operador quando este j realizou o glow gg PR Dessa maneira o programa prosseguir para o processo de alto v cuo Isto necess rio pois se verificou experimentalmente que o glow n o opera durante o processo de alto v cuo Para retornar tela quatro basta pressionar F6 Encerra se portanto a apresenta o resumida do programa fonte do CLP Para melhor esclarecimento como j foi dito basta consultar o programa fonte na ntegra Este se encontra no anexo um deste trabalho 5 Constru o do painel el trico entre outros itens Este cap tulo tratar dos principais componentes que foram constru dos para que a automatiza o da metalizadora a v cuo concretizasse Para melhor compreens o apresentar se os seguintes itens separadamente 1 Painel el trico principal 2 Sistema elevador para camp nula 3 Painel de fus veis 5 1 Painel el trico principal Este painel el trico o principal componente do sistema pois neste painel encontra se o CLP A Figura 41 mostra uma fot
103. rocesso de v cuo na bomba difusora 6 3 Problemas com a faixa de seguran a do medidor de alto v cuo A princ pio estabeleceu se que o sistema deveria operar na faixa de 5x10 TORR a 10 TORR para a situa o de metaliza o autorizada Entretanto a press o por raras vezes ocorreu de ser menor que 10 TORR Sendo assim o alarme era ativado sem necessidade alguma O que se fez foi o aumento da faixa de seguran a para menores e press es O aumento da faixa de seguran a para altas press es n o deve ser feito pois a qualidade da metaliza o est fortemente ligada press o interna da campanula quanto menor a press o melhor ser a metaliza o obtida 6 4 Problema com ru do presente na placa amplificadora Percebeu se que a tens o de entrada anal gica do CLP variava em at dois volts aproximadamente quando se ligava a v lvula 2 ou a bomba mec nica Note o problema foi verificado inicialmente na sa da da placa amplificadora que serve de entrada para o CLP Depois de algumas an lises constatou se que o ru do estava presente principalmente na entrada dos amplificadores de instrumenta o A solu o para este problema foi a coloca o de filtros passivos na entrada da placa amplificadora Para os medidores de m dio v cuo utilizaram se dois filtros RC para o medidor de alto v cuo colocou se apenas um capacitor na entrada Para melhor entender a instala o destes filtros consulte o anexo dois deste traba
104. rocesso possa ser iniciado novamente o segundo um marcador de in cio do processo ASSO 01 AC Q Q17 s Q03 R start R INICIO s 0002 Neste trecho h uma espera de 5 segundos para que os sensores se estabilizem ap s este tempo liga se a bomba mec nica espera se que a press o chegue a 4x10 1mbar aproximadamente em tens o anal gica equivale a 5 4 V Adianta se que o fundo de escala de leitura do clp para os canais anal gicos o valor 100 Este o motivo de aparecer o valor 54 na opera o GT maior que Sendo assim Alf maior que 54 seguir se ao pr ximo passo TEMP P1 ASSO_01 AC Q TON ALARME Q14 IN de Q 1 1 S T 5s PT ET GT EN AN passo 01 ok 54 Novamente tem se que esperar 5 segundos para o sensor estabilizar depois disto poder se executar o pr ximo passo Note que a vari vel ALARME est presente em quase todas as linhas de programa o onde h a vari vel de transi o de passo Isto para assegurar que a vari vel de transi o de passo n o ser ativada quando a ALARME for ativada ASSO_02 AC Q Q11 Q03 lI TEMP_P1 TON ALARME AND IN En Q EN TH5s PT Er TRUE 0001 Passo_02 Temos aqui a mudan a no local da medi o dos sensores de v cuo deixa se de medir na bomba mec nica e passa se a medir na camp nula Q03 em set O contato Q12 NO serve para garantir de que se far v cuo na camp
105. rs Y van Desktop TCC 20Entrega Arquivos 20Matlab das quatro colunas TNTOMNWOMNWONWDNWOHNDONDOUHDUNDOHDOUNWOMNWOMNOMOUMNOWMOWOWO WoO WWWWWW WW WW WW WW WW WW WW WW WW WW WW WW WW WW WW Ww Ww 9900090000 a a a YU OOO ss ss ss HAHAHAHAHAHA ps os os SA 10 12 il s s 34 34 34 34 33 33 32 32 32 31 31 31 30 29 28 28 28 27 27 27 26 26 26 26 25 25 25 25 24 24 24 24 24 24 24 24 23 23 57 57 58 58 59 59 60 60 61 61 62 62 63 63 64 64 65 65 66 66 67 67 68 68 69 69 70 70 71 71 72 72 13 13 74 74 Taz 75 NOMOMOLMOLMOMOMOMOMOLMOMOLMOLMOLMONMOMOGMOONOo WWWWWWWWWW Y Y WW WW WW WW WWW WWW WW WW WW WW WW Y Ww AOaannrnninrnaiainrnaininanainrnnianininnnainnaaiwnnranan oo 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 231 Comportamento da tens o el trica aplicada ao filamento 01 Dec 10 9 43 Graficos file C Users Y van Desktop TCC 20Entrega Arquivos 20Matlab Comportamento da corrente el trica passante no filamento Corrente A 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Tempo s Comportamento da tens o el trica aplicada ao filamento i ATA EEA EET qui 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Tempo s Published with MATLABO 7 10 30f3 01 Dec 10 9 43
106. s e rotinas utilizadas para constru o dos gr ficos Matlab Graficos 1 of 3 Gr fico Tempo versus Temperatura de aquecimento da bomba difusora SD D ole 0 18 22 31 43 58 72 85 100 112 vo Dcu RUNE 134 144 177 JIOSNUWUBWUNHO oo x a A 2 lt 6 5 7 9 wm 123 153 161 169 183 190 f 1 ados Gerais Tempo Temperatura wo 4 8 7 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 39 Eixo das abscissas A 1 Eixo das ordenadas 4 para cada uma das sL 197 202 207 212 218 222 225 229 233 235 238 239 241 242 242 242 242 242 3 Constru o do gr fico plot x y ylabel Temperatura title Caracter stica de aquecimento da bomba difusora 250 200 150 Temperatura C 50 grid xlabel Tempo Con 10 15 20 Tempo min min file C Users Y van Desktop TCC 20Entrega Arquivos 20Matlab duas colunas Caracter stica de aquecimento da bomba difusora 25 30 35 SGr fico do comportamento da tens o e corrente el tricas aplicada ao filamento durante a metaliza o 01 Dec 10 9 43 Graficos 2 of 3 Dados Gerais oo B K do e E pas ll x o IS do RE pas I x O SEixo y2 94 00 IIDNO UM MBEWOWUNINHHOO 000 500 000 500 000 500 000 2 0 0 000 500 000 500 000
107. se a bomba mec nica de v cuo e abriu se a v lvula 1 As tabelas a seguir mostram como evoluiu o v cuo conforme passou o tempo O tempo foi contado a partir da abertura da v lvula 1 com a bomba mec nica j em funcionamento e Ap s 1min f n Tabela 11 press o indicada ap s 1min de v cuo Sensor Press o 10 bar Camp nula 10 e Ap s 1min20 s Tabela 12 press o ap s 1min20s de vacuo Sensor Press o 10 bar Camp nula 10 e Ap s 2min Tabela 13 press o indicada ap s 2min de v cuo Sensor Press o 10 bar Camp nula 2x10 Completado os dois minutos referidos partiu se imediatamente ao pr ximo passo que consistiu em fazer v cuo no sistema 3 2 2 2 V cuo no sistema Ap s estes dois minutos abriu se a v lvula 2 A press o na bomba difusora era de 6x10 mbar As Tabelas a seguir mostram o comportamento da press o no sistema conforme passa o tempo Novamente o tempo come a a ser contado a partir da abertura da v lvula 2 e Ap s 1min Tabela 14 press o indicada pelos sensores do sistema ap s 1min de v cuo Sensor Press o 10 bar Camp nula 10 Bomba Difusora 10 e Ap s 7min Tabela 15 press o indicada pelos sensores do sistema ap s 7min de v cuo Sensor Press o 10 bar Camp nula 2x10 Bomba Difusora 2x10 e Ap s 15min Tabela 16 press o indicada pelos sensores do sistema ap s 15min de v cuo Sensor Press o 10 bar Bomb
108. tempo de espera para que esta bomba aque a e esteja apta para fazer parte da execu o do processo de alto v cuo Entretanto caso a bomba difusora j esteja aquecida pode se passar diretamente para o passo Step7 sem ter que esperar o tempo de aquecimento desta bomba Atrav s da vari vel SIST_AQC_2 e de um comando do operador dizendo que j realizou o glow passa se ent o ao pr ximo passo Step7 zg Pe Novamente quando algum problema detectado o alarme ativado e a execu o do programa para e Passo Step7 Figura 30 RO Peno RO from RO Romao RO Romas RO roma RO frorvec Figura 30 passo sete do programa O passo Step7 configura se basicamente no processo de alto v cuo fecha se a v lvula 1 e abre se a v lvula borboleta Tamb m se liga o medidor de alto v cuo para averigua o da press o na camp nula pois como j foi discutido anteriormente n o h possibilidade de usar o sensor de m dio v cuo quando o processo em execu o for o de alto v cuo A ROTINA 07 verificar se o medidor de alto v cuo realmente est em opera o e se a press o medida na bomba difusora est numa faixa de seguran a Tamb m atrav s desta rotina que o processo de metaliza o autorizado quando a press o indicada pelo medidor de alto v cuo alcan ar certa faixa de press o preestabelecida Ap s a execu o do passo Step7 h duas possibilidades ou desliga se o sistema ou recarrega se o s
109. tes um deles ou ambos com a situa o de aquecimento da bomba difusora e ERRO 12 sinal anal gico lido pela entrada AVO n o est na faixa de opera o quando o processo de alto v cuo iniciado e ERRO 13 sinal anal gico lido pela entrada AVO n o est na faixa de opera o quando o processo de recarregamento realizado e ERRO 14 medidor de alto v cuo n o ligou Para ver mais erros pressione a tecla F3 sen o volte tela tr s pressionando F4 gt Tela Oito ERRO 15 ERRO 16 ERRO 17 ERRO 18 ERRO 19 Figura 36 tela de erros do erro 15 ao erro 20 ERRO 15 sinal anal gico lido pela entrada AV2 e n o est na faixa de opera o quando se ligou o medidor de alto v cuo ERRO 16 sinal anal gico lido pela entrada AV2 acusa que o sistema n o chegou ao v cuo necess rio para se realizar a metaliza o ERRO 17 bomba difusora n o ligou ERRO 18 erro durante o processo de recarregamento pode ser causado pelo n o fechamento da v lvula borboleta n o desligamento do medidor de alto v cuo entre outros itens ERRO 19 placa amplificadora est desligada possivelmente o fus vel de prote o queimou ERRO 20 ocorr ncia de WATCHDOG refere se a algum erro de hardware que possa ter ocorrido no CLP Pressionando a tecla F4 retorna se tela tr s Tela Quatro DESLIGAR F2 GLOW F6 RECARREGAR F3 VER ERROS FA Quebrar v cuo F5 o Voltar tela principal F1 Fig
110. udica a explica o do processo de v cuo pois a ideia principal mostrar apenas os passos que devem ser seguidos para realizar este processo Quanto a detalhes de que a v lvula 1 por exemplo abriu ou n o ser discutido quando for apresentado o programa que foi implementado no CLP TA JU JU JU IL JU JU U NI iP Figura 16 diagrama trajeto passo para o processo de v cuo f z J1 Este processo pode ser roteirizado nos seguintes passos Ligam se os sensores de m dio v cuo e liga se a bomba mec nica de v cuo Abre se a v lvula 1 Dessa forma estar se fazendo v cuo na camp nula Espera se o sensor de m dio v cuo da camp nula SC indicar a press o P1 Atingida uma press o P1 fecha se a v lvula 1 Abre se a v lvula 2 oa fF OUO N Espera se o sensor de m dio vacuo da bomba difusora SBD indicar a press o P2 a inten o fazer com que a press o P2 se aproxime da press o P1 7 Quando P2 for menor que a press o P1 abre se a v lvula 1 Desse modo passa se a fazer v cuo em todo sistema 8 Espera se o sensor de m dio vacuo da camp nula indicar a press o P3 Adianta se que embora se esteja fazendo v cuo em todo sistema este sensor da camp nula ser tomado como refer ncia para calibra o dos outros dois sensores de m dio v cuo 9 Quando o sensor da camp nula indicar uma press o P3 liga se a bomba difusora e abre se o registro de gua para refrigera o desta bomba
111. ula Novamente a ROTINA_02 averigua se a tens o lida est condizente Caso haja algum problema o alarme ativado e o programa segue para o passo Step13 Como se pode ver desativa se o Passo 09 e ROTINA 09 isto necess rio pois o programa retorna a este ponto depois de executar o Passo 09 este passo executa os procedimentos de recarregamento do sistema Tamb m neste passo a ROT DEC desativada portanto torna se necess ria sua ativa o neste passo Step2 e Passo Step3 Figura 26 RO Passo02 RR Romao s from R Paso R Ronna Figura 26 passo tr s do programa O Step3 realiza a abertura da v lvula 1 e monitora a press o da camp nula via sensor de m dio v cuo Se a press o chegar a um valor predefinido prossegue se para o pr ximo passo Neste caso a ROTINA_03 averigua se v lvula 1 abriu de fato ap s o comando de abertura e se o sistema atinge a press o desejada num tempo predeterminado Caso algumas dessas condi es n o sejam satisfeitas o alarme ativado e a execu o do programa para e Passo Step4 Figura 27 Figura 27 passo quatro do programa Com a camp nula j pr evacuada passa se agora a evacuar a bomba difusora Para tanto fecha se a v lvula 1 espera se um tempo e abre se a v lvula 2 Quando a press o medida na bomba difusora for menor que a press o medida na camp nula ent o a execu o deste passo est completa e segue se para o pr ximo passo O papel d
112. ura 14 foto do painel el trico atual Os seguintes itens comp e este painel pg PR Item de n mero 1 chave geral do painel Item de n mero 2 chave parada de emerg ncia usada para desligar as duas bombas de v cuo desabilitar a metaliza o e desligar o medidor pirani Item de n mero 3 Reostato multivoltas usado para ajustar a tens o aplicada ao filamento Abaixo do Item de n mero 2 tem se um comutador que aciona um contator este contator habilita a passagem de corrente pelo filamento Abaixo do comutador tem se o medidor pirani com seu sensor localizado na bomba difusora direita do medidor pirani tem se a chave que liga este medidor esquerda do medidor pirani t m se duas chaves a chave superior liga a bomba difusora de v cuo a chave inferior liga a bomba mec nica de v cuo Abaixo do medidor pirani tem se o medidor da tens o que aplicada ao filamento Abaixo do medidor de tens o do filamento tem se o medidor da corrente que passa por este filamento Painel provis rio para acionar alguns elementos da metalizadora Da apresenta o do subt pico anterior nota se que as v lvulas pneum ticas a v lvula borboleta a solenoide de quebra de v cuo e o glow n o est o a princ pio sendo acionados por qualquer chave ou equipamento Na realidade construiu se um pequeno painel compostos somente de chaves e l mpadas indicadoras para acionar os elementos referenciados acima Este pequeno pain
113. ura 37 tela auxiliar de op es As op es desta tela s o explicadas a seguir e DESLIGAR F2 prossegue para a tela cinco refere se ao desligamento do sistema com seguran a e RECARREGAR F3 prossegue para a tela seis refere se ao processo de recarregamento do sistema e VER ERROS F4 prossegue para a tela inicial de apresenta o dos erros que a tela dois e Quebrar V cuo F5 pode se quebrar o v cuo manualmente entretanto o programa habilita que isto seja feito somente nos passos Init e Step8 e GLOW F6 quando o programa habilitar o glow haver a indica o com o preenchimento do ret ngulo pressionando se a tecla F6 segue se para a tela sete e Voltar a tela principal F1 Caso deseje se voltar tela principal tela dois basta pressionar F1 gt Tela Cinco DESLIGAMENTO N O AUTORIZADO u Voltar F2 Figura 38 tela utilizada para realizar o desligamento do sistema gg PR Como se pode ver o desligamento do sistema est n o autorizado Quando o programa chega ao passo Step7 o desligamento autorizado Para efetuar o desligamento ent o deve se pressionar a tecla F1 para confirmar Definiu se assim para simplificar o programa como um todo Para voltar tela quatro basta pressionar a tecla F2 gt Tela Seis RECARREGAMENTO N O AUTORIZADO a Voltar F3 Figura 39 tela utilizada para realizar o recarregamento do sistema Novamente somente no passo Step to

Yvan Gutnik Automatização de uma metalizadora a vácuo

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