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universidade tecnológica federal do paraná departamento

1. 140 62 CONCEUSOES 141 7 CONCLUS ES FINAIS I I I II IU II II II 143 REFER NCIAS I I II I AD DE 145 S ss s E E U E l s O O 150 AP NDICE A GRAFCET N VEL 1 DO 151 AP NDICE B GRAFCET N VEL 2 DO PLC I I I I I I II I II III asua 153 AP NDICE C DIAGRAMA DE CONTATOS DO 155 AP NDICE D GRAFCET N VEL 1 DO 157 AP NDICE E GRAFCET N VEL 2 DO SERVOCONVERSOR 159 AP NDICE F DIAGRAMA DE CONTATOS DO SERVOCONVERSOR 161 16 1 INTRODU O Na Antiguidade as condi es prec rias e a necessidade de novos objetos fi zeram com que as antigas civiliza es desenvolvessem m todos e t cnicas para aperfei oar suas ferramentas e utens lios Um exemplo desse desenvolvimento a broca de fogo equipamento usado para gerar fa scas conforme mostrada na Figura 1 Figura 1 A broca de fogo Fonte Henriot e Brodbeck 1960 Nesse m todo uma estaca pontiaguda era amarrada por uma corda que por sua vez tinha suas extremidades puxadas de forma alternada Deste modo atrav s de movimentos de rota o em torno do eixo da estaca as fa scas eram geradas A partir de t cnicas semelhantes o movimento de rota o foi sendo
2. 37 Figura 12 Exemplo IHM com vis o do 43 Figura 13 pu uuu uu antas awha uu aaa 48 Figura 14 Placa posicionadora 48 Fig ra 15 S erFVolololi usan nuan Su aa 50 Figura 16 a Encoder incremental b Encoder absoluto 50 Figura 17 Showroom da linha de 55 Figura 18 Galp o onde se localiza o torno em estudo 56 Figura 19 Panelas ap s o processo de fabrica o 58 Figura 20 Matrizes utilizadas para confec o das panelas 58 Figura 21 Torno 60 Figura 22 Torno de placa 60 Fig r 239 Morno 61 Figura 24 Tormo pu una a 62 Figura 25 Torno copiado uu uu uuu a A raia A E 62 Figura 26 Principais partes do
3. Quadro 1 Lista de motores referente ao sistema de controle estudado Fonte Adaptado dos cat logos da PARKER 2012 WEG 2012 e SIBRATEC 2012 Como apresentado no Quadro 1 o sistema apresenta tr s motores com fun es e lugares totalmente diferentes entre si O primeiro motor MT j est instalado e o cerne do torno O motor do torno controlado atrav s de uma chave on off que comandada pelo operador do processo e mesmo com o retrofit o comando conti nuar sendo manual Em segundo n o est s um motor mas sim uma unidade hi 75 dr ulica que composta por um motor el trico trif sico e est acoplado a uma bomba hidr ulica que far o abastecimento de toda a parte hidr ulica do sistema contando tamb m com um reservat rio de flu do Ele ser controlado pelo PLC O ltimo motor faz parte de um sistema de controle mais sofisticado ele um servomotor que controlado por um atuador eletr nico o servoconversor Este e quipamento faz o controle de deslocamento do cilindro de repuxo CR ao longo do trilho adaptado controlando ativamente o processo de moldagem O servoconversor apresentado no Quadro 4 faz um o papel de um controlador intermedi rio onde ele controla o servomotor tem sua pr pria programa o e comandado pelos sinais do PLC V LVULAS N mero 1 2 3 4 C digo Vi V2 V3 V4 Equipamento CR CC CAC CA Aplica o
4. sgeala 2222 434 o Is ole elel zilo mellal ele 5 TCC2 Idd x 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a amp Diagramas Ladder E5 TCC2Idd 0 Assistentes de Configura o T17 Di logos de Monitora o 1 Di logos de Trend de Vari veis Em Di logos de Monitora o de 2 Di logos de Valores dos Par metr Monitora o de Entradas Sa das 1 airs amami Monitora o de Par metros 15 05 ISCOS 3 Monitora o Informa es Gerais dc _ s Para ajuda pressione F1 Pos2 00 v1 65 12 P gina 3 de 5 Figura 66 Simula o do Diagrama Ladder do servoconversor parte 2 Fonte Autoria pr pria 2013 software Weg Ladder Programmer V 9 11 133 WEG Ladder Programmer RECEITAL mld x Projeto Editar Exibir P gina Inserir Ferramentas Construir Bloco do Usu rio Janela Ajuda 8 x Di 204 246 22122 te opel o Ei a lmls el Se 9191 zlo melll ele TCC2 ldd x Diagramas Ladder TCC2ldd Assistentes de Configura o Di logos de Monitora o Di logos de Trend de Vari veis Di logos de Monitora o de Di logos de Valores dos Par metr Monitora o
5. ENCODER Figura 30 Diagrama esquem tico automatiza o torno com vista de topo Fonte Autoria pr pria 2012 software AutoCAD 2008 UNIDADE HIDR ULICA MB Figura 31 Local de instala o do bra o mec nico parte lateral Fonte Autoria pr pria 2012 d 7 P G MBA ERR ALE 785 o Figura 32 Local de instala o do bra o mec nico parte frontal Fonte Autoria pr pria 2012 e 70 71 Com o retrofit do torno mec nico pretende se realizar tr s tipos de pe as de forma automatizada atrav s da sele o de receitas com diferentes tamanhos de altura e di metro de panelas que o operador poder selecionar atrav s da IHM As tr s poss veis receitas ser o definidas em fun o das dimens es de matrizes Nesse sentido foram escolhidos tr s moldes diferentes comportando panelas de porte pequeno intermedi rio e grande conforme mostra a Tabela 2 Tabela 2 Dimens es das matrizes utilizadas para automatiza o do torno N DE REFER NCIA DA PANELA DI METRO cm ALTURA cm 26 26 23 5 34 34 33 45 45 5 46 Fonte Autoria pr pria 2012 Al m dos atuadores do sistema como motores e cilindros hidr ulicos ser o utilizados para a automatiza o do torno detectores de posi o das chapas de alu m nio quando fixadas ao molde Para a sele o das tr s receitas de panelas ser o usados seis sensores
6. HO 19 47 T6 Q 4 HH kH HHT m Hrs rs E4 E es R E22 B S E40 55 14 15 19 contl q E48 18 T HRH o F ri 32 E ra 15 F rjw El4 15 9 4 E49 116 T24 153 p s 5 132 T38 El6 10 19 50 120 CONT 6 H HH 419 E 154 T7 T25 139 a TR E23 R EN E47 H rss T7 T25 T39 no 5 6 FE 8 24 5 E29 1 10 8 R E6 T26 R E24 pts 42 E39 41 T9 T32 T44 E21 E19 S E43 Q12 T10 17 15 19 cont2 q 120 T26 S 45 E31 29 E17 15 19 T8 T46 E41 9 con 4 5 E7 Fe R E25 19 110 TH 115 5 E45 E49 Hr ha S E26 Q 19 T2Q E46 E48 H n Pq S E8 p 5 44 19 E21 H TI2 T27 Hr gt R E T48 R E44 Jos E28 E69 joio HA T 12 19 S E9 5 27 E S E45 11 123 T13 T28 T Q00 E24 15 19 cont3 q kR R E27 E T26 T11 T42 da EM 15 19 sJEIO E sys cont3 q 132 5 6 E26 12 19 El re 0 PE syeos 150 HH 27 HR E T12 T45 E27 15 119 ss E 1 2 EE sy T EU a EL ren 5 PL E29 112 Hr PE sje PP PL sjes 9 T3 Q n P 2 5 0 152 T14 T30 E28 2 gt 090 PE sro Hrs 124 T30 T53 s E3 T17 T31 aR E 5 R E31 T53 S E50 T17 Es a T31 E32 50 T18 R E14 PP re 155 124 TI6 S E33 EB eyes 40 T44 V
7. 2 4 3 ALARMES EVENTOS E T CNICAS DE MANUTEN O De uma maneira geral se forem devidamente programados os circuitos digi tais apresentam a capacidade de emitir um sinal de alerta caso determinado valor se encontre abaixo do desejado ou ultrapasse n veis aceit veis No que se refere a manuten o o defeito pode ser rapidamente consertado ou pode se tamb m substi tuir o m dulo do circuito correspondente PUPO 2002 De mesma forma a IHM tem a capacidade de liberar a CPU do controlador atrav s da emiss o de sinais de alarme quando sujeita a situa es irregulares no que se refere ao processo industrial Isso ocorre devido a constante monitora o das Tags que quando est o submetidas a falhas podem alertar e at mesmo sugerir ao 47 operador o procedimento que deve ser feito diante dessa situa o Al m disso o uso da IHM na maior parte dos casos permite que se efetue um registro hist rico a trav s do armazenamento de dados dos eventos e alarmes ocorridos o que viabiliza a obten o de informa es para um controle estat stico e an lise hist rica para con sulta plotagem e diferenciados tipos de relat rio e gr ficos de tend ncias SILVEIRA e SANTOS 1998 2 5 SERVOACIONAMENTO Servoacionamentos s o sistemas eletromec nicos de controle de precis o Geralmente s o utilizados em reas diversas como em m quinas ferramenta de co mando num rico em sistemas de posicionamento em sistemas flex veis de manuf
8. 2012 Segundo Vieira 2004 as IHMs surgiram no ambiente industrial como meio para facilitar a comunica o entre o operador e o meio produtivo seja ele de pro cesso ou de manufatura Se for analisado de uma forma evolutiva antigamente pa ra se alterar uma determinada temperatura o operador necessitava de uma chave de fenda um manual um mult metro e talvez um oscilosc pio Nesse processo com a chave de fenda variava se um potenci metro e com o mult metro conferia se a tens o gerada dessa forma seguindo uma tabela pr impressa obtinha se o valor calibrado para obter se a temperatura desejada Atualmente entretanto para um instrumentista alterar a temperatura certamente mais f cil somente bastando estar em frente a uma IHM para verificar essa mesma temperatura e alter la Nesse sentido de acordo com Silva 2010 as Interfaces Homem M quina est o sendo empregadas com maior frequ ncia em sistemas de produ o industrial justamente por apresentarem um consider vel avan o de forma proporcional tec nologia atualmente utilizada Esses dispositivos facilitam v rios processos dentre eles fechar e abrir v lvulas ou bombas enviar ordens de produ o monitorar fun es de rob s e visualizar o status de vari veis em tempo real Atualmente al m de serem utilizadas as fun es b sicas das primeiras gera es de IHMs acima citadas tamb m s o empregadas novas fun es e em alguns casos dispensa at a inst
9. 63 Figura 27 Torno mec nico estudado parte posterior 64 Figura 28 Torno mec nico estudado parte frontal 65 Figura 29 Esquema do torno mec nico estudado com vista de 66 Figura 30 Diagrama esquem tico da automatiza o do torno com vista de topo 69 Figura 31 Local de instala o do bra o mec nico parte lateral 70 Figura 32 Local de instala o do bra o mec nico parte frontal 70 Figura 36 Fun es de controle do sistema para fabrica o de panelas 79 Figura 37 Estrutura de cada parte do sistema de controle e seus inter 8 80 Figura 38 Diagrama das fun es de controle estruturado 81 Figura 39 Componentes das Redes de Petri 84 Figura 40 Redes de Petri Inicializa o do processo de fabrica o de panelas 86 Figura 41 Redes de Petri Moldagem da chapa de alum nio matriz acoplada ao 2 REDE UR CEAR aa Mas qaqapa s aaa RR NERO ERRA RR REAR aga CR qaqaqa d 87 Figura 42 Redes de Petri Processo acabamento das panelas 87 Figura 43 Red
10. Desliga 14 Desliga SM 013 E50 Q00 98 910 155 13 T54 120 CLP GRAFCET N VEL2 TRABALHO DE CONCLUS O DE CURSO UNIVERSIDADE TECNOL GICA FEDERAL DO PARAN Descri o AP NDICE B Alunas FERNANDA GAZOLA DA SILVA Escala S E Folha JACQUELINE BARREIRA MANOEL 1 1 FUCHS 11 03 2013 UTFPR 155 AP NDICE C DIAGRAMA DE CONTATOS DO PLC O Diagrama de Contatos ou linguagem Ladder exige a disposi o das eta pas a es transi es e receptividades definidas pelo GRAFCET n vel 2 do PLC de forma hier rquica Assim esta linguagem de programa o requer uma cronologia de atua es no sistema na qual as a es s o realizadas a partir das etapas e estas por sua vez t m origem nas transi es poss vel perceber que o GRAFCET n vel 2 apresentado com detalhes no Ap ndice bastante parecido com o GRAFCET n vel 1 do PLC detalhado na n tegra no Ap ndice A Por m os elementos de controle do segundo fluxograma est o diretamente relacionados com os elementos tecnol gicos utilizados para a imple menta o do PLC Com isso necess rio utilizar o GRAFCET n vel 2 do PLC para realizar a especifica o do Diagrama de Contatos Igualmente aos outros casos por quest es de limita o de espa o no corpo deste trabalho o Diagrama de Contatos do PCL foi colocado no texto de maneira simplificada apenas detalhando os processos mais
11. Diagrama de contatos Ladder simplificado do PLC Fonte Autoria pr pria 2013 software AutoCAD 2008 117 5 5 PROGRAMA O DO SERVOCONVERSOR Neste sistema produtivo para fabrica o de panelas o servoacionamento ter a fun o de deslocar o cilindro de repuxo CR no eixo da vertical tanto para cima como para baixo atrav s do acoplamento da rosca sem fim no eixo do servomotor A atua o do servoacionamento no processo de fabrica o de panelas ser reservado a partir do momento da sele o da receita R1 R2 ou R3 restrito ao momento de atua o do cilindro de repuxo CR A ativa o do avan o ou recuo do servomotor ser dada pelos detectores de posi o e sinais de entradas digitais enviados pelo PLC nos momentos de ativa o da v lvula de dupla a o V1 do cilindro de CR aqui chamadas de V1Y1 avan o da haste e V1Y2 recuo da haste importante ressaltar que deve haver uma atua o sincronizada do servoconversor com o PLC para garantia da realiza o do repuxo das panelas com perfei o Desta forma no momento em que o PLC comanda a energiza o da v lvula V1Y1 para avan o da haste do cilindro de repuxo deve se enviar o mesmo comando para o servoconversor efetuar o avan o do servomotor De mesma forma no momento de recuo da haste do cilindro de repuxo realizada pela energiza o da v lvula V1Y2 mediante comando do PLC deve se enviar o mesmo comando para servoconversor executar o re
12. Primeiramente ser o analisados par metros de leitura que permitem visuali zar 05 valores programados nos par metros de regula o de configura o do ser vomotor e das fun es especiais Este par metro n o possibilita editar o valor pro gramado somente realiza a sua leitura J os par metros de regula o representam os valores ajust veis a serem utilizados pelas fun es do servoconversor O Quadro 17 apresenta os par metros de leitura e regula o que ser o selecionados na confi gura o do servoconversor SCA 05 para o caso estudado 119 PAR METROS DE LEITURA E REGULA O DO SCA 05 PAR METRO DESCRI O P002 Velocidade do Servomotor RPM P003 Corrente do Motor A P004 Tens o do Link z P006 Estado do Servoconversor P012 Estado das Entradas Digitais DI1 DI6 P014a P017 ltimos erros ocorridos P023 Vers o do software P050 Posi o do eixo P099 Habilita o P100 a P103 Rampas de acelera o e de desacelera o P111 Sentido de giro Q P117 Refer ncia de posi o via HMI 119 Refer ncia de corrente Torque 121 Refer ncia de velocidade via HMI g P124 a P133 Fun o MOVE Refer ncia de velocidade de Posicionamentos P441 P490 Fun o MOVE Par metros de Posicionamento P136 Rela o Idin mico lnominal P159 Ganho operacional do regulador de posi o P161 a P163
13. bem como as receptividades vari veis de entrada a es vari veis de sa da apresentadas de acordo com a respectiva porta de entrada e sa da O GRAFCET n vel 2 do servoconversor com o detalhamento das etapas transi es receptividades e a es do sistema do retrofit do torno mec nico e mais especificamente da atua o do servomotor neste sistema apresentado neste ap ndice No corpo deste trabalho j foi apresentado O GRAFCET n vel 2 de forma integral no entanto para que seja poss vel uma melhor visualiza o do fluxograma ser disponibilizada uma vers o do GRAFCET n vel 2 do servoconversor num tamanho maior e com pequenas altera es contida neste ap ndice Ap ndice E a seguir 17 ISC 00 Desacionada N vel 0 TIA ISC 00 V Refer ncia Posi o absoluta ISC 01 ISC 02 ISC 03 SZ Pos 0 Aciona Servomotor Pos 0 R2 Aciona Servomotor Pos 0 R3 Aciona Servomotor Refer ncia R1 sentido direto Refer ncia R2 sentido direto Refer ncia R3 sentido direto ISC 04 ISC 08 SZ Ativa fun o Ativa fun o 05 00 Ativa fun o TCURVE TCURVE Vai p 119 CLP TCURVE Receita 1 Receita 2 Receita 3 ISC 05 En 15 05 ISC 04 ISC 04 ISC 04 15 06 ER QSC00 Ativa fun o SCOM Ativa fun o 5000 05 00 Ativa fun o contl q Vai p 119 CLP HOMING cont2 q HOMING contra E10 Tvaip T19 CLP HOMING Receita 1 Receita 2 Receita 3 ISC 04
14. o das panelas o alum nio puro fornecido por outra empresa que atua em S o Paulo e regi o metropolitana de Curitiba de grande import ncia a qualidade da mat ria prima na confec o das pe as pois interfere diretamente na qualidade do processo de fabrica o e consequentemente no resultado do produto fabricado Primeiramente o operador ajusta o torno para o molde desejado fazendo assim uma s rie de ajustes mec nicos no torno para se certificar que est bem colocado Depois ele insere a chapa de alum nio e centraliza ela manualmente no torno j adequado para o tamanho de panela desejado Ap s esse processo inicial aciona se a m quina de forma que a matriz juntamente com a chapa de alum nio come am a girar conforme a velocidade do eixo do motor Nesse momento o operador passa um material lubrificante pela superf cie que ser a parte externa da futura panela O repuxo requer a for a de dois operadores sendo assim o primeiro se prende ao torno e com a ajuda de um bast o de madeira pressionando a parte externa da futura panela e um apoio na parte interna os dois moldam a chapa de alum nio matriz girante Dependendo do processo a haste do bast o de madeira pode ser nica ou dupla Esse processo realizado continuamente e com angula es diferenciadas para que aos poucos a chapa plana acabe atrav s do repuxo se tornando o produto final Ao final do processo de repuxo o operador utiliza uma ferramenta de cor
15. 20 1 2 DELIMITA O DO TEMA aii du 23 1 3 PROBLEMAS E PREMISSAS I I uu 24 TE OBJETIVOS 25 14 1 9 25 1 4 2 OBJETIVOS ESPEC FICOS 25 TS JUSTIFICATIVA Tu upa u ka aa adotada 26 1 6 METODOLOGIA DE PROJETO DE UM SISTEMA DE CONTROLE 27 1 7 ESTRUTURA DO TRABALHQO I uuu 30 2 AUTOMA O E CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS 32 2 1 AUTOMA O INDUSTRIAL JU uu u 32 2 2 CONTROLE ANAL GICO E DIGITAL I uu uu 35 2 2 1 CONTROLE DIGITAL sara raia en 36 2 3 CONTROLADORES L GICOS PROGRAM VEIS 38 2 3 1 ARQUITETURA 38 2 3 2 FUNCIONAMENTO pa a a 40 2 3 3 LINGUAGEM DE PROGRAMA O 41 2 4 INTERFACE HOMEN M QUINA I uuu uu 42 2 4 1 INTERFACES GR FICAS DE USU RIO 45 2 4 2 CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO DE DADOS E RECEITAS 46 2 4 3 ALARMES EVENTOS E T CNICAS DE MANUTEN O 46 2 5 SERVOACIONAMENTO U uuu uuu 47 2 5 1 47 2 5 2 ERVOMOTOR 49 2 5 3 TRANSDUTOR DE POSI O ENCODER 50 2 6 REDES DE COMUNICA
16. As entradas e sa das s o a ponte f sica entre a CPU do PLC e o que se faz externo a ele Essa ponte se d atrav s de v rios tipos de circuitos de interfacea mento que possuem padr es semelhantes nos diversos equipamentos As entradas e sa das podem ser discretas ou seja um bit de informa o ou num ricas anal gi cas com v rios bits de informa o Todas essas caracter sticas da CPU processador mem rias entradas e sa das devem ser analisadas para que sejam suficientes e compat veis a necessidade de aplica o do PLC como a complexidade de programa o e planta que ser con trolada 2 3 2 FUNCIONAMENTO Em um processo industrial que precisa ser controlado de maneira automati zada apresentam se in meros sinais que devem ser emitidos por um controlador para que uma sub rotina entre em a o e sensores realimentem informa es de respostas desses equipamentos novamente para que esse controlador possa tra balhar em uma malha fechada de controle Esses sinais s o chamados de vari veis de entrada e de sa da e podem ser anal gicas ou digitais Segundo Ros rio 2005 as vari veis de entrada s o sinais externos ao PLC que podem ser origin rios de fontes que s o elementos pertencen tes ao processo como sensores e transdutores e tamb m comandos enviados pelo acionamento de botoeiras chaves ou pela IHM feitos pelo operador As vari veis de sa da por sua vez s o todos os dispositivos que
17. Desliga a Bomba MB Fim do processo de iga a Sinal IHM acabamento da panela Desliga Bomba MT Desliga o Servomotor SM S6 Continua IHM Desliga IHM CLP GRAFCET N VEL TRABALHO DE CONCLUS O DE CURSO UNIVERSIDADE TECNOL GICA FEDERAL DO PARAN Descri o AP NDICE A Alunas FERNANDA GAZOLA DA SILVA Escala S E Folho JACQUELINE BARREIRA MANOEL Dota 11 03 2015 1 1 UTFPR KAMILE_FUCHS 153 AP NDICE GRAFCET N VEL 2 DO PLC O GRAFCET n vel 2 do PLC com a descri o das etapas transi es a es e receptividades adquirido atrav s da sequencializa o dos arcos orientados realizada a partir do fluxograma j detalhado pelo GRAFCET n vel 1 do PLC A partir deste primeiro fluxograma todas as etapas e transi es devem ser devidamente enumeradas 2 1 T2 T3 bem como as receptividades vari veis de entrada e a es vari veis de sa das detalhadas de acordo com a respectiva porta de entrada e sa da do PLC Da mesma forma que o GRAFCET n vel 1 por quest es de limita o de espa o no corpo deste trabalho o GRAFCET n vel 2 do PCL foi colocado no texto de maneira simplificada n o expondo todos os processos envolvidos no programa Assim a vers o do GRAFCET n vel 2 do PLC na ntegra se est neste ap ndice onde se encontra de forma detalhada todas as partes do GRAFCET n vel 2 do PLC O GRAFCET n vel 2 do PCL contendo as etapas transi
18. Ladder PLC v2 tpc TPWO3 40HR A unkState Run Version PLC State Normal Overwrite Figura 62 Simula o do Diagrama de Contatos Ladder do PLC parte 2 Fonte Autoria pr pria 2013 software TPW03 PCLink V 2 1 EE TPW3 PCLINK V2 1 Ladder PLC v2 tpc 1 Fie F Edt E View V feleleteteletelelegeeEEeEleeee EE 3 89 A El z F J E ol 5 ETAPAS INICIO DO PROCESSO verificar Preset E 0265 ao 2 le aa r 1 0273 mi 1 0277 m i TPWO3 40HR A Linkstate Run PLC Version PLC State Normal Overwrite Figura 63 Simula o do Diagrama de Contatos Ladder do PLC parte 3 Fonte Autoria pr pria 2013 software TPWO3 PCLink V 2 1 131 09 12109 SOS Cs el Psl A E gt ea H JEJEJEJE E x Project F 0609 oo Parameter Set Memory Main o 2 523 S 36 333 E 536 E 0627 Ro N Ej Ladder_PLC v2 tpc 4 unksState Run PLC PLC version PLC State Normal Overwrite Figu
19. O PROCESSO DE PROCESSO DE DESLIGAMENTO COLOCA O CHAPA DE DA MOLDAGEM ACABAMENTO MANUAL DO DA MATRIZ ALUM NIO RECEITA DA CHAPA NA TORNO MATRIZ CENTRALIZA O DA CHAPA E POSICIONAMENTO ACIONAMENTO RECUO DOS TRAVAMENTO PREPARO DO MOTOR MB CILINDROS CR DO TORNO ACIONAMENTO DOS CILINDROS DE CORTE CC E CAC ACIONAMENTO LUBRIFICA O ACIONAMENTO EM ACIONAMENTO MANUAL DO DA CHAPA DE RECEITA 1 RECEITA 3 DO CILINDRO DO CILINDRO TORNO ALUM NIO CR o ATUA O ATUA O ATUA O ACIONAMENTO RECUO DOS ACIONAMENTO DOS DOS DOS DO SERVOMOTOR CILINDROS DE DO MOTOR MT DETECTORES DETECTORES DETECTORES MS CORTE CC E PIA E PIB P2A E P2B P3A E P3B CAC RECUO DE CILINDRO DE APOIO CA Figura 36 Fun es de controle do sistema para fabrica o de panelas Fonte Autoria pr pria 2012 79 N VEL 1 N VEL 2 N VEL 3 N VEL 4 N VEL 5 N VEL 6 80 3 5 DEFINI O DAS NECESSIDADES Para determinar as necessidades de se automatizar o sistema produtivo de panelas de alum nio imprescind vel realizar uma an lise entre as tr s partes en volvidas no sistema an lise do objeto de controle an lise do dispositivo de controle e an lise das fun es de controle A avalia o entre estas partes do sistema deve estabelecer algumas especifica es que satisfa am tanto a rela o entre estes ele mentos quanto a rela o interna de cada um dentro do sistema A Figura 37 apre senta a correla o entre o obj
20. Torno mec nico estudado parte frontal Fonte Autoria pr pria 2012 As matrizes adapt veis a este torno s o de diferentes alturas e di metros possibilitando a manufatura de variados tipos de panelas inclusive aquelas de ta manhos maiores as quais exigem uma estrutura mec nica mais robusta A Tabela 1 mostra as dimens es das poss veis matrizes que s o ajust veis ao torno estudado Tabela 1 Dimens es das matrizes do torno estudado N DE REFER NCIA DA PANELA DI METRO cm ALTURA cm 26 26 23 5 28 28 26 30 30 29 32 32 30 5 34 34 33 36 36 34 38 37 53 36 40 40 37 45 45 5 46 Fonte Autoria pr pria 2012 66 Existem algumas vantagens do torno de repuxo com rela o a outros equi pamentos tamb m utilizados para a fabrica o de panelas de alum nio Geralmente neste segmento de mercado utiliza se a t cnica de estampagem para a manufatura das panelas em larga escala justamente por ser de f cil produ o com rela o ao treinamento de pessoal e opera o das m quinas No entanto esse tipo de fabrica o apresenta como principal limita o o fato de trabalhar somente com utens lios e panelas pequenas visto que se torna completamente invi vel a estampagem de pa nelas com altura e di metro elevados pois afetam diretamente o disco de estampa gem da m quina Nesse sentido o torno mec nico de repuxo apresenta como principal vanta gem a quest o de acabamento e qualidade no produto final
21. o de dados utilizando um software priorit rio para sua programa o Existem v rios tipos de aplica es e utiliza es para uma IHM Castrucci e Moraes 2007 citam as seguintes Visualiza o de alarmes gerados por alguma condi o anormal do sistema Visualiza o de dados dos motores e equipamentos de uma linha de produ o Visualiza o de dados de processo da m quina Altera o de par metros do processo Opera o em modo manual de componentes da m quina Altera o de configura es de equipamentos De uma forma geral as IHMs devem propiciar uma maior precis o e abran g ncia nas medi es uma vez que o sistema supervis rio incluindo a IHM ir con centrar o controle de uma planta como um todo num nico terminal de computador 45 Nesse sentido o desenho de uma IHM muito importante para a opera o dessa planta j que o modo como o operador ir visualizar o controle e o estado do sis tema produtivo Atualmente os programas das IHMs s o de f cil configura o seja para o engenheiro ou operador podendo at dispensar o programador do sistema 2 4 1 INTERFACES GR FICAS DE USU RIO GUI A partir do momento que os computadores ganharam a capacidade de exibir gr ficos surgiu a necessidade de se obter um dispositivo de entrada podendo mani pular adequadamente esses gr ficos Assim foram iniciadas tentativas com canetas de luz tabletes gr ficos e joysticks por m o resul
22. 15 PES R E33 NIVERSIDADE TECNDL GICA FEDERAL DD CLP GRAFCET N VEL3 TRABALHO DE CONCLUS O DE CURSO Descri o AP NDICE C Alunas FERNANDA GAZOLA DA SILVA Escala S E Folha JACQUELINE BARREIRA MANOEL 1 1 FUCHS 11 03 2013 UTFPR 157 AP NDICE D GRAFCET N VEL 1 DO SERVOCONVERSOR Por meio da devida an lise do diagrama operacional do sistema considerando a ordem de funcionamento de todos os sensores de posi o finais de curso v lvulas e motores foi poss vel avaliar cada etapa deste processo de forma sequencial da mesma maneira como foi realizado para o PLC mas agora sob o aspecto do servoconversor A atua o do servoacionamento no sistema para a fabrica o de panelas ocorre de forma simult nea e sincronizada com a atua o do cilindro de repuxo CR comandada pelo PLC Este sincronismo no que se refere as atua es do sistema descrito pela correta disposi o dos sinais de entrada e sa da de um equipamento e a correspondente entrada e sa da do outro equipamento Com isso pode se descrever um fluxograma que apresenta cada passo do sistema desde a ativa o do servoconversor at o seu desligamento passando pelos blocos de fun es que s o ativados e desativados Este ap ndice mostra o GRAFCET n vel 1 do servoconversor destacando todas as etapas transi es e a es envolvidas na atua o do servomotor no sistema detalhando o que deve ocorrer em
23. 737 280 00 R ano M valor manuten o valor de custo M R 5 000 00 R 27 65 x 100unid x 240dias M 668 600 00 R ano 1 PAYBACK _ 187 913 24 s 737 280 00 668 600 00 PAYBACK anos 2 74 anos PAYBACK anos De acordo com o c lculo de payback a empresa ir recuperar o capital inves tido no prazo de 2 74 anos ou aproximadamente 33 meses O c lculo do VPL mostrado abaixo 139 VPL 1 j EE T 737 280 00 668 600 00 E e 1 0 05 1 VPL 187 913 24 530 328 00 VPL 342414 76 E os c lculos de payback e VPL para o modelo de n mero 45 s o mostrados a seguir B quantidade de panelas produzidas x valor de venda B 80unid x 240dias x R 61 00 1 171 200 00 R ano M valor manuten o valor de custo M R 5 000 00 R 54 90 x 80unid x 240dias 1 059 080 00 R ano I PAYBACK anos PAYBACK 187 913 24 1 171 200 00 1 059 080 00 PAYBACK anos 1 676 anos Ou seja de acordo com o c lculo de payback a empresa ir recuperar o capi tal investido no prazo de 1 676 anos ou aproximadamente 21 meses A seguir o c lculo do VLP VPL I T Z Ensis 1 171 200 00 1 059 080 00 VPL 187 913 24 i 1 0 05 i VPL 187 913 24 865 763 903 VPL 677 850 663 140 6 1 LINHAS DE CR DITO Ao pensar na possibilidade de implementa o do retrofit d
24. Entre etapas 6 e 11 T7 Entre etapas 11 e 0 T17 Entre etapas 3 e 7 T9 Quadro 21 Memoriza o interna no servoconversor de transi es do programa Fonte Autoria pr pria 2013 5 5 4 DIAGRAMA DE CONTATOS Para a realiza o do Diagrama de Contatos do servoconversor foi necess rio dispor as etapas a es transi es e receptividades definidas pelo GRAFCET n vel 126 2 de forma hier rquica seguindo uma cronologia de atua es no sistema da mes ma forma como foi realizado na programa o do PLC A Figura 60 demonstra o Dia grama de Contatos do servoconversor demonstrando os contatos NA e NF para ati va o das transi es etapas e a es do sistema TRANSI ES ETAPAS ISC00 T4 T AUXILIAR s T13 PO YAUXILIAR 18 02 TI3 T S E9 T16 El ISC03 S E0 H iIe 14 ni E2 1504 15 06 R E9 EF 2 15 05 contl q 5 0 pi TI TIS 4 y R E10 Is ki T2 T16 contl q R KI D E S Ell ISC04 ISCO6 HHFH 1504 ISC06 T8 HH HH HTS T2 TIS 1504 ISC07 a A 4 79 R E2 17 E7 ISCOS cont2 q kH eTo 15 s Es gude cont2 e A S K1 T8 cont2 q T6 95 00 am E8 ISC04 ISCO7 K2 u HHE E 8 E8 ISC04 ISCO7 K2 7 HAHAHA mT 4 15004 15 08 8 4 13 E9 E9
25. Esses sensores podem indicar vari veis f sicas tais como press o e temperatura Os atuadores s o os dispositivos respons veis pela realiza o de trabalho no processo ao qual est se aplicando a automa o podendo ser magn ticos hidr ulicos pneum ticos el tricos ou de acionamento misto O controlador o elemento respons vel pelo acionamento dos atuadores este dispositivo deve considerar o estado das entradas sensores e as instru es do programa inserido em sua mem ria 2 2 CONTROLE ANAL GICO E DIGITAL A automa o industrial come ou por meio do controle pneum tico de grandezas anal gicas tratadas com estrat gias de controle cl ssico atrav s de rel s e solen ides Os pain is de comando com instrumentos de medi o anal gicos ocupavam grandes espa os junto s m quinas da linha de produ o ou centralizados em imensas salas de supervis o MOORE 1986 A evolu o da eletr nica a partir do surgimento do transistor e dos circuitos integrados fez reduzir o tamanho e custo dos pain is de supervis o mas ainda atu ando analogicamente sobre o controle do processo O advento dos microprocessa dores foi o grande avan o que tornou poss vel a digitaliza o do controle de proces 36 sos com grandes vantagens sobre os anal gicos As vantagens identificadas por Moore 1986 s o e Flexibilidade proporcionada pela programa o e Flexibilidade na aplica o do equipamento digital as modifica es
26. POS4R3 P POS5R1 POS5R2 POS5R3 POS6RI POS6R2 POS 683 POS7R1 POS7R2 POS7R3 O POS8R1 POS8R2 POS8R3 I POS9R1 POS9R2 POS9R3 Ra 1081 1082 POS 1083 POS 11R1 11R2 O POS12R1 POS 1282 lt POS13R1 POS 1382 Z POS14R1 POS 14R2 POS15R1 POS 15R2 POS 16R1 POS 17R1 POS 18R1 POS 19R1 POS 20R1 Quadro 14 Sinais de sa da do servoconversor Fonte Autoria pr pria 2013 102 5 PROJETO E DESENVOLVIMENTO DO SOFTWARE DE CONTROLE De acordo com a metodologia proposta por Miyagi 2001 a etapa do projeto e desenvolvimento do software de controle consiste em implementar nos dispositivos de realiza o de controle neste caso o PLC e o servoconversor a l gica das fun es de controle estabelecidas nos documentos gerados nas etapas de defini o das necessidades e projeto do sistema de controle Assim para o desenvolvimento da l gica de programa o partiu se da representa o do fluxo das fun es de con trole realizada a partir das Redes de Petri no item 3 5 2 para ent o projetar um flu xograma contendo cada etapa do processo de forma sequencial Para isso foi utili zada a programa o pelas t cnicas de Gr fico Funcional de Comandos Etapa Transi o chamado simplesmente por GRAFCET e posteriormente foi efetuado o Diagrama de Contatos ou linguagem Ladder a fim de detalhar o processo de fabri ca o das panelas a
27. TCP IP N vel respons vel pela programa o e pelo planejamento da produ o realizando c controle e a log stica de suprimentos Permite a supervis o do processo Normalmente possui banco de dados com informa es relativas ao processc Nivel onde se encontram os equipamentos que executam autom tico das atividades da planta ontrole Nivel das m quinas dos dispositivos dos componentes da planta Nivel 1 Dispositivos de campo sensores e atuadores Sensores digitais e anal gicos Figura 8 Pir mide da Automa o Fonte Castrucci e Moraes 2007 No modelo de arquitetura de rede simplificada mostrado na Figura 9 se en contram os sensores atuadores e PLCs pertencentes primeira e segunda camada Na terceira camada est o os sistemas de supervis o acionados pelo operador onde s o tomadas decis es como por exemplo paradas programadas de m quina e alte ra es no volume de produ o Esses tamb m est o integrados com os sistemas gerenciais respons veis pela contabilidade dos produtos e recursos das f bricas SILVA 2007 35 Sistemas Gerenciais Supervis rio 2 lt p Terceira Camada Sensores e Atuadores Figura 9 Arquitetura de rede para um sistema automatizado Fonte Silva 2007 Segundo Silva 2007 os sensores s o os elementos que fornecem informa es sobre o sistema correspondendo s entradas do controlador
28. o TCURVE e 15 posicionamentos de recuo efetuado pela sele o da fun o HOMING e finalmente para a Receita 3 devem ser selecionados 10 posicionamentos de avan o pela fun o TCURVE e 10 posicionamentos de recuo executado pela sele o da fun o HOMING Todos os avan os e recuos do cilindro de repuxo CR na posi o vertical realizados pela ativa o do servomotor devem ser executados de forma intercalada para garantir que ocorra o movimento de repuxo da panela como realmente feito manualmente 5 5 2 GRAFCET N VEL 1 Analisando o diagrama operacional do sistema apresentado na Figura 54 foi poss vel avaliar cada etapa deste processo de forma sequencial da mesma maneira como foi realizado para o PLC por m agora sob o aspecto do servoconversor Com isso pode se descrever um fluxograma que descreve cada passo do sistema desde a ativa o do servoconversor at o seu desligamento A Figura 58 apresenta o GRAFCET n vel 1 simplificado do servoconversor destacando todas as etapas transi es e a es envolvidas na atua o do servomotor no sistema detalhando o que deve ocorrer em cada um destes elementos de forma sequencial 122 O 18 00 Desucionada nivel 0 SERVOCONVERSOR DESLIGADO Liga servoconversor MS Porta O ISC 00 Vem Q13 CLP 1 15001 Vem do QI lt CLP 2 15002 Pona 3 25003 Vem Pos O RI Refer nci
29. o discutidas Para que esses problemas se tornem mais palp veis e de f cil entendimento resolveu se desenvolver o estudo de apenas um torno espec fico 24 Nesse sentido ser analisada atrav s da automa o controle e sensoria mento qual a solu o mais eficiente de exercer o controle do sistema atrav s da uti de um controlador l gico program vel interligado uma interface homem m quina 1 3 PROBLEMAS E PREMISSAS Observando os processos de fabrica o das panelas os quais sempre utili zam o torno como m quina ferramenta principal poss vel assinalar alguns pontos cr ticos em seu funcionamento e que se tornam significativos quando analisados mais a fundo conforme ser detalhado a seguir O primeiro ponto analisado se d pelo fato do processo da confec o das pa nelas depender exclusivamente da m o de obra humana como ferramenta para a opera o do torno e para a modelagem das pe as Para a opera o da m quina s o necess rios dois oper rios com alta habilidade f sica e manual Essa exig ncia acarreta o desgaste f sico progressivo do trabalhador fazendo com que a sua vida til nessa fun o seja reduzida se comparada a de outra pessoa que n o exer a es se mesmo esfor o Al m do desgaste essa fun o requer uma experi ncia e preci s o de um artes o fazendo com que a poss vel substitui o por outro oper rio seja de transi o dif cil e demorada Nesse sentido o trein
30. rio definir o tipo e a quantidade de dispositivos de controle que devem ser utilizados na realiza o das fun es de controle determinadas nas etapas anteriores Segundo Miyagi 2001 os dispositivos de controle s o caracterizados a partir da classifica o das fun es de controle em n veis hier rquicos sendo eles n vel de gerenciamento n vel de opera o autom tica n vel de opera o manual n vel de dispositivo de a tua o e n vel de comando O Quadro 8 apresenta a hierarquia das fun es de con trole e dispositivos de controle DISPOSITIVO DE HIERARQUIA DO CONTROLE FUN ES DE CONTROLE CONTROLE N vel de Otimiza o do Processo Computador de Gerenciamento Planejamento Gerenciamento do Processo Processo N vel de Opera o Autom tica Opera o Autom tica de Toda a Instala o Opera o Autom tica de Parte da Instala o N vel de Opera o Manual Opera o Manual Cont nua Opera o Manual Independente PLC controladores a rel e servoconversores N vel de Dispositivo de Atua o Opera o de Ajuste do Equipamento Dispositivo de Acionamento de Motores e V lvulas N vel de Comando Detectores Motores V lvulas Solen ides Detectores Quadro 8 Hierarquia das fun es de controle e dispositivos de controle Fonte Miyagi 2001 90 A partir da hierarquia das fun es de controle e dispositivos de controle ex postas pelo Qu
31. um equipamento para outro extinguindo com isso poss veis erros de sincronia no sistema 134 6 VIABILIDADE T CNICO ECON MICA DO RETROFIT DO SISTEMA Alguns m todos matem ticos s o utilizados pelas empresas nas decis es pa ra implementa o de novos projetos Geralmente atrav s de c lculos financeiros a viabilidade t cnico econ mica analisada Este trabalho utilizar dois desses m to dos financeiros para an lise da viabilidade t cnico econ mica do retrofit do torno mec nico Em ambos os m todos o fluxo de caixa utilizado como uma de suas vari veis Abaixo a Figura 68 ilustra o fluxo de caixa de uma empresa e investimento do projeto R Benef cios fluxo de entrada de caixa gt Tempo anos 0 Manuten o Inv inicial Investimento Figura 68 Fluxo de caixa Fonte Gitman 2002 O primeiro desses c lculos financeiros o payback De acordo com Gitman 2002 o termo payback ou tempo de retorno usado para designar a avalia o de investimentos proposto em uma empresa O per odo de payback o per odo de tempo necess rio para que o investidor recupere o valor total do investimento atra v s do seu fluxo de entrada de caixa A seguir a Equa o 1 demonstra o tempo de retorno e representada por PAYBACK anos Em 1 Onde 135 l o valor do investimento R B benef cio capacidade de retorno para a empresa ou fluxo de entrada de caixa R ano M m
32. velocidade entre outros Deste modo a lista pr definida contendo os diversos dispositivos de controle feita na eta pa da an lise de necessidades deve ser revisada e atualizada MIYAGI 2001 Os dispositivos de detec o determinam as especifica es dos detectores que ser o usados na realiza o das fun es e tamb m aqueles utilizados na pro te o e seguran a da instala o A lista preliminar dos dispositivos de detec o ela borada na etapa da an lise das necessidades tamb m deve ser atualizada MIYAGI 2001 O Quadro 7 ilustra a lista dos dispositivos de comando e monitora o INDICA O NA PLAQUETA Modo de opera o QUANTIDADE SITUA O IHM INDICA O NO DISPOSITIVO Manual Autom tico Entrada da chapa de alum nio Ativado Desativado Acionamento do torno e lubrifica o manual da chapa de alum nio Torno acionado Torno de sacionado Sele o da receita Receita 1 Receita 2 Receita 3 Processo de moldagem da chapa matriz Conclu do N o Conclu do Acabamento Conclu do N o Conclu do Quadro 7 Lista dos dispositivos de comando e monitora o Fonte Autoria pr pria 2012 83 Os dispositivos de comando e os de monitora o determinam o modo de ope ra o dos equipamentos da instala o e de qual modo os resultados ser o monito rados Desta forma as especifica es precisam ser definidas ap s
33. 15 05 ont3 T3 p a T14 Hs E 10 T9 HA 4 s jx 4 T9 CONT 1 CONT 2 R KI 5 7 es ENT 7 ENT T12 E10 1504 15 08 K3 6 RESET 8 RESET HHn 15 E10 ISCO4 1808 R E7 HAIA A mig o CONT3 15 00 DO s es E9 ENT HT di 10 RESET nm R E8 10 PV CTU Figura 60 Diagrama de contatos Ladder servoconversor Fonte Autoria pr pria 2013 software AutoCAD 2008 127 Para possibilitar uma melhor visualiza o do diagrama demonstrado na Figu ra 60 ser disponibilizada uma vers o do Diagrama de Contatos Ladder do servoconversor num tamanho maior inclu da no Ap ndice F deste trabalho 5 6 TESTES Ap s a finaliza o dos Diagramas de Rel s tanto para o PLC quanto para o servoconversor foi necess rio simular a programa o atrav s de softwares ficos para cada equipamento As ferramentas computacionais utilizadas para a reali za o dos testes s o disponibilizadas gratuitamente pela pr pria fabricante dos e quipamentos que no caso a WEG Assim os programas utilizados foram TWP03 PCLink WEG o PLC TPWO3 e Weg Ladder Programmer WLP no caso do servoconversor SCA 05 com placa posicionadora POS 02 Ambos os softwares s o program veis atrav s da programa o Ladder Dia grama de Contatos portanto poderiam ser utilizados para avaliar a programa o feita anteriormente No entanto por ter sido escolhido um tipo de P
34. 1960 Atualmente as empresas fabricantes de torno mec nico buscam adequar su as m quinas antigas s exig ncias do mercado e da concorr ncia Para isto quando seus equipamentos j n o est o condizendo com o processo produtivo essas m quinas operatrizes s o reformadas Essa moderniza o denominada retrofit De acordo com Ghisi 1997 retrofit o termo utilizado para se referir mo derniza o ou qualquer tipo de reforma em equipamentos Esse investimento com tecnologias de manufatura visa reutilizar equipamentos antigos modernizando os sem ter a necessidade de altos investimentos com m quinas novas Al m disso o retrofit de uma m quina ferramenta quando bem projetado e executado apresenta desempenho e vida til compar vel a de um equipamento novo BARBOSA 2009 Deste modo este trabalho ir estudar a viabilidade da realiza o do retrofit de um torno mec nico automatizando o a fim de melhorar sua produtividade de modo a n o utilizar a for a humana 20 1 1 TEMA Na Idade M dia o artesanato e as condi es prec rias de trabalho nas f bri cas eram as principais caracter sticas da produ o na poca Locais com pouca ven sujos na maioria das vezes pequenos a quantidade de trabalhadores eram algumas das peculiaridades do sistema de produ o Por m a busca por mai ores lucros rapidez e menores gastos na produ o fez com que a burguesia indus trial investisse e
35. 230 Corrente Nominal de Sa da A 8 Cart o para Rede de Comunica o RS 485 C digo do Fabricante SCA05 0008 T 2223 P S C5 Z Quadro 4 Lista de atuador eletr nico referente ao sistema de controle estudado Fonte Adaptado dos cat logos da PARKER 2012 WEG 2012 e SIBRATEC 2012 N mero 1 3 4 5 6 7 8 9 Mol Mol Mol Posicio Posicio Equipamento de de de de de namento namento namento 1 2 2 3 3 1 2 3 Aplica o DETEC O DA POSI O P1 P2 P2 P3 P3 A A B A B POS1 POS2 INDUTIVO Sa das NA NORMALMENTE ABERTO NF NORMALMENTE FECHADO Alcance de 15 Detec o mm Corpo CIL NDRO COM ROSCA ENCAPSULAMENTO MET LICO Tens o Operacional V sb DE Material METAL Frequencia de comuta o Hz 65 Corrente de sa da 200 cont nua mA Grau de Prote o IP67 Temperatura de opera o C Di metro do corpo mm C digo do Fabricante C digo 30 LM30 3015PC Quadro 5 Lista de detectores referente ao sistema de controle estudado Fonte Adaptado dos cat logos da PARKER 2012 WEG 2012 e SIBRATEC 2012 77 O sistema apresenta um sistema de detec o para auxiliar o controle do PLC sendo assim os sensores de posi o fecham a malha de controle do sistema Con forme o Quadro 5 tem se 9 detectores no sistema sendo todos do mesmo modelo sensores indu
36. 5 4 2 GRAFCET N VEL 2 A obten o do GRAFCET n vel 2 especificando somente as quantidades de etapas transi es a es e receptividades dispostas no GRAFCET n vel 1 por meio da sequencializa o dos arcos orientados foi realizada a partir do fluxograma detalhado anteriormente A partir do primeiro fluxograma todas as etapas e transi es devem ser devidamente enumeradas 2 1 T2 T3 bem como as receptividades vari veis de entrada e a es vari veis de sa das apresentadas de acordo com a respectiva porta de entrada e sa da j definidas no item 4 2 1 A Figura 56 exibe o GRAFCET n vel 2 do PCL de forma simplificada detalhando as etapas transi es receptividades e a es do sistema do retrofit do torno mec nico Da mesma forma que o GRAFCET n vel 1 por quest es de limita o de espa o no corpo deste trabalho o GRAFCET n vel 2 do PCL colocado no texto de maneira simplificada n o expondo todos os processos envolvidos no programa como mostra a Figura 56 A vers o do GRAFCET n vel 2 do PLC na ntegra est no Ap ndice B onde se encontra de forma detalhada todos os processos do GRAFCET do PLC 112 Ae MHK TQ Espe gpeg De K DT ase 19 7 19 40121 TA 15 019 curas he Yz Qiz GD pisje 7 Tr Tr ESSE
37. 90 el tricos e amplitude ajust vel Al m disso com o desenvolvimento das tecnologias de telecomunica o a automa o tamb m evoluiu juntamente com os protocolos de comunica o Por este fato atualmente os drivers de acionamento dos servomotores s o encontrados no mercado com os diversos protocolos de comunica o tais como RS 232 RS 485 CANOpen Ethernet 10 100 DeviceNet e EtherCAT Esses drivers s o respons veis pelo controle e acionamento dos servomotores e atrav s de sistemas de comunica o enviam e recebem dados ao sistema de controle OLIVEIRA e LIMA 2011 A Figura 15 ilustra um servomotor 50 Figura 15 Servomotor Fonte Cat logo WEG Automa o Servoconversores SCA 05 e Servomotores SWA 2012 Para os servomotores serem controlados indispens vel que estes repassem informa es de posi o e ou velocidade para os servoconversores Essas informa es podem ser medidas ou estimadas por m quando h necessidade de obter se maior precis o os sensores s o empregados na medi o 2 5 3 TRANSDUTOR DE POSI O ENCODER Os sensores de posi o tamb m conhecidos como transdutores de posi o ou encoders s o classificados como incrementais ou absolutos A Figura 16 ilustra os dois tipos de encoders a Figura 16 a Encoder incremental b Encoder absoluto Fonte Cat logo WEG Guia de Aplica o de Servoacionamentos 2012 51 O encoder incremental possui const
38. COMANDO CIL NDROS V LVULA DE COMANDO POR Tipo de Produto SOLEN IDE 4 VIAS 3 POSI ES CENTRO Refer ncia da V lvula ABERTO Vaz o de leo l min 15 Acionamento EL TRICO Tens o V 115 VCA Press o M xima de Trabalho bar psi 700 10 000 Manifold MONTAGEM DIST NCIA Quadro 2 Lista de v lvulas referente ao sistema de controle estudado Fonte Adaptado dos cat logos da PARKER 2012 WEG 2012 e SIBRATEC 2012 CILINDROS HIDR ULICOS N mero 1 3 Aplica o REPUXO AVAN O DO CORTE C digo CR Quantidade 1 1 Avan o mm 800 1000 For a ton Kn 150 1386 Tipo HIDR ULICO Quadro 3 Lista de cilindros hidr ulicos do sistema de controle estudado Fonte Adaptado dos cat logos da PARKER 2012 WEG 2012 e SIBRATEC 2012 Conforme visto no Quadro 2 e Quadro 3 apresentam se a parte hidr ulica do sistema cilindros e v lvulas que s o alimentados pela unidade hidr ulica j citada 76 As v lvulas s o os controladores dos cilindros comandando os devido a necessida de apresentada pelo sistema Os cilindros por sua vez s o os atuadores ativos nos processos de moldagem e acabamento da panela em suas diversas fun es apre sentadas nos pr prios quadros ATUADOR ELETR NICO N mero 1 Aplica o SERVOCONVERSOR C digo SC Quantidade 1 Alimenta o de Entrada TRIF SICA Tens o V 220
39. Figura 56 GRAFCET n vel 2 simplificado da programa o do PLC Fonte Autoria pr pria 2013 software AutoCAD 2008 113 A partir do GRAFCET PLC podem se definir memoriza es internas do PLC de cada uma das etapas do programa conforme exp e o Quadro 15 abaixo ETAPA MEM RIA PLC ETAPA MEM RIA PLC Etapa 0 Etapa 26 26 Etapa 1 Etapa 27 E27 Etapa 2 E2 Etapa 28 E28 Etapa 3 E3 Etapa 29 E29 Etapa 4 E4 Etapa 30 E30 Etapa 5 E5 Etapa 31 E31 Etapa 6 E6 Etapa 32 E32 Etapa 7 E7 Etapa 33 E33 Etapa 8 E8 Etapa 34 E34 Etapa 9 E9 Etapa 35 E35 Etapa 10 E10 Etapa 36 E36 Etapa 11 E11 Etapa 37 E37 Etapa 12 E12 Etapa 38 E38 Etapa 13 E13 Etapa 39 E39 Etapa 14 E14 Etapa 40 E40 Etapa 15 E15 Etapa 41 E41 Etapa 16 E16 Etapa 42 E42 Etapa 17 E17 Etapa 43 E43 Etapa 18 E18 Etapa 44 E44 Etapa 19 E19 Etapa 45 E45 Etapa 20 E20 Etapa 46 E46 Etapa 21 E21 Etapa 47 E47 Etapa 22 E22 Etapa 48 E48 Etapa 23 E23 Etapa 49 E49 Etapa 24 E24 Etapa 50 E50 Etapa 25 E25 Quadro 15 Memoriza o interna no PLC das etapas do programa Fonte Autoria pr pria 2013 114 Pela mesma an lise do GRAFCET tamb m se podem definir as memoriza es internas do PLC de cada uma das transi es do programa conforme exp e o Quadro 16 abaixo TRAN
40. Figura 64 EE TPW3 PCLINK V2 1 Ladder PLC v2 tpc lel x Fie F Edit E PLC P Compie C View V Help H Dil E Bi gt fo IB E 1111 TRANSICOES E INICIO DO PROCESSO Project X m Programs 0000 a riqa n Parameter Set Comment 3 E Elem Memory 0003 5 w Main2 s XP J ca to cos X006 0016 4 SELECAO RECEITA 0019 3 Fi E El Ladder PLC v2 tpc TPWO3 40HR A Linkstate Run PLC version PLC State Normal Overwrite Figura 61 Simula o do Diagrama de Contatos Ladder do PLC parte 1 Fonte Autoria pr pria 2013 software TPW03 PCLink V 2 1 130 TPW3 PCLINK V2 1 Ladder PLC v2 tpc E Programs y man as wass A Parameter Set i Comment E Elem Memory SH 6 1 Main 29 tes FUN O MOVCONTADOR 1 Mainz do 314 5 X023 Bea 25 S X010 X023 AP Gns e rmou ns HE Tara 4 817 5 X023 0065 ce 2 817 5 3 pm TX 4 Gar J ho re 2 8 010 0075 I 4 L hs E
41. L GICO PROGRAM VEL Neste sistema produtivo para fabrica o de panelas o PLC ter a fun o de acionar os cilindros hidr ulicos de forma ordenada para realiza o do processo de repuxo e acabamento das panelas conforme solicita o do operador via IHM A atua o PLC se inicia com a ativa o do PLC e da IHM O operador tem a op o de operar manualmente o torno ou de forma automatizada atrav s da sele o IHM Caso a escolha for o processo autom tico ent o o servoacionamento ativado atrav s do PLC e o oper rio deve colocar a chapa de alum nio no torno de forma que esta ser identificada atrav s do sensor PO Aciona se manualmente o torno e lubrifica se a chapa de alum nio Neste momento o operador seleciona a receita desejada na IHM R1 R2 ou R3 de forma que o PLC envia um sinal de sa da para ativa o da bomba hidr lica e da programa o do servoconversor Para qualquer receita selecionada tr s processos s o ativados simultaneamente avan o do cilindro de repuxo CR atrav s da energiza o da v lvula de dupla a o V1Y1 avan o do servomotor por meio do envio do mesmo comando da energiza o de V1Y1 avan o do cilindro de apoio CA pela v lvula de dupla a o V4Y1 Este avan o limitado at o recebimento do sinal de P1B P2B ou P3B dependendo da receita selecionada e do sinal enviado pelo servoconversor determinando o fim do primeiro posicionamento Ent o pela energiza o da v vula V1Y2 at
42. T9 E7 ISC05 Hrg E8 ISC04 ISC07 cont2 q ED E8 15 04 ISCO7 m Ama E4 15604 ISCO8 HA 13 E9 ISCO5 HA 4 E10 15 04 ISCO8 cont3 q HA TIS 15 04 15 08 cont3 q 0 16 E11 15600 HA 17 SERVOCONVERSOR GRAFCET NIVERSIDADE TECNOL GICA FEDERAL NIVELS TRABALHO DE CONCLUS O DE CURSO Descri o AP NDICE F JACQUELINE BARREIRA MANOEL 1 1 KAMILE_FUCHS 11 03 2013 UTFPR
43. a quantidade de canais necess rios para atender a necessidade de automatiza o do torno O PLC TPWOS 40HR A foi definido partir da defini o da quantidade e tipo dos sinais de entrada e sa da do controlador No sistema produtivo para fabrica o de panelas foram previstas 21 portas de entrada digital 1 0 como mostra o Quadro 9 Este quadro indica a sensibilidade a correspondente entrada no PLC o n mero do canal 1 0 de entrada de qual interface o sinal prov m Neste caso o sinal proveniente da sa da da IHM do pain l el trico onde est o conectados os sensores e finais de curso e tamb m do servoconversor 94 SENSIBILIDADE ENTRADA PLC N PORTAS VEM DE Liga IHM 0 1 QIHMO Desliga IHM 13 2 QIHM1 S1 1 3 QIHM2 S2 12 4 IHM S3 R1 7 5 QIHM4 S4 R2 18 6 QIHM5 S5 R3 19 7 QIHM6 S6 Continua IHM 120 8 QIHM7 P0 16 9 111 10 110 11 2 113 12 2 112 13 115 14 z P3B 14 15 PAINEL ELETRICO fca 14 16 fcr 15 17 fcac 17 18 fcac 16 19 fcc 18 20 FUN O TCURVE HOMING 19 21 QSC00 SERVOCONVERSOR Quadro 9 Sinais de entrada do PLC Fonte Autoria pr pria 2013 De mesma forma foram previstas 15 portas de sa da digital I O como mostra o Quadro 10 Este quadro exp e a a o no sistema a correspondente sa da no PLC o n mero do canal de sa da e para qual interface o s
44. al m da poss vel con fec o de pe as em tamanhos maiores j que as panelas s o fabricadas cuidado samente de forma artesanal Al m disso a aplica o de um sistema de manufatura utilizando a t cnica de repuxo mais barata quando comparada t cnica de estam pagem A seguir de acordo com a Figura 29 encontra se um esquema do torno me c nico estudado com vista de topo contendo suas dimens es em mil metros 00000000000000000000000000000000000000 Figura 29 Esquema do torno mec nico estudado com vista de topo Fonte Autoria pr pria 2012 software AutoCAD 2008 67 3 4 AN LISE DAS NECESSIDADES De acordo com a metodologia proposta por Miyagi 2001 utilizada para o de senvolvimento da automatiza o do referido torno mec nico a primeira etapa do ci clo de vida de um sistema de controle se faz a partir da an lise das necessidades requeridas para realizar a automa o do processo Neste caso este exame ser vol tado a automatiza o do torno mec nico que configura o objeto de controle neste caso espec fico atrav s de um bra o mec nico acoplado a um sistema de controle que representam o dispositivo de controle no processo de fabrica o de panelas Os documentos gerados nesta etapa s o de extrema import ncia j que neste ponto que se define as especifica es do sistema de controle de forma a serem avaliadas pelo operador do sistema evitando poss veis mo
45. as mec nicas L R 10 000 00 R 10 000 00 Quadro el trico 12 de for a e 1 R 12 000 00 R 12 000 00 comando INVESTIMENTO TOTAL R 187 913 24 Fonte C O Muller 2013 e Hidromatic 2013 A empresa Hidromatic ALS Automa o industrial tamb m situada na cidade de Curitiba PR contribuiu com este trabalho elaborando a cota o do item 6 ao i tem 10 mostrados na Tabela 3 Esta tabela est apresentando os valores individuais de cada um dos principais equipamentos considerados neste trabalho O investimen to total do retrofit do torno tamb m foi apresentado De acordo com dados fornecidos pela empresa DeLucca Alum nio os valores vendidos comercialmente e custos embutidos em cada tipo de panela utilizada para o desenvolvimento deste trabalho est o listados na Tabela 4 Estes dados s o ne 137 cess rios para os c lculos do payback e do valor presente l quido VLP que deter minar o a viabilidade t cnico econ mica deste projeto Tabela 4 Valores comerciais e pre os de custo das panelas PRE O CAPACIDADE DE ITEM COMERCIAL FE ne PRODU O DI RIA Venda Panelas Dia das n R 20 47 R 18 42 10 R 2 05 150 aa n R 30 72 R 27 65 10 R 3 07 100 ao ii R 61 00 R 54 90 10 R 6 10 80 Fonte DeLucca Alum nio Ltda 2012 A Tabela 4 apresenta os valores atuais de comercializa o das panelas pro duzidas pelo torno e estudadas neste trabalho Segundo a empresa a margem de lu
46. atrav s dos agentes financeiros do BNDES bancos comerciais bancos de desenvolvimento cooperativas de cr dito etc H a possibilidade de utiliza o do Fundo Garantidor para Investimentos BNDES FGI para complementar as garantias das empresas Para mais informa es clique aqui lt lt Voltar para o in cio O banco nacional D BN DE do desenvolvimento Figura 69 Simula o de linha de cr dito pelo BNDES Fonte BNDES 2013 Analisando os dados fornecidos pela simula o notou se que o prazo do fi nanciamento pode ser de at 48 meses Levando se em considera o os c lculos de payback para o pior caso que seria o caso da panela de refer ncia n mero 34 com tempo de retorno de 2 74 anos ou aproximadamente 33 meses esta linha de cr dito seria compat vel j que o tempo de retorno do investimento menor que o prazo de financiamento da linha de cr dito Assim poss vel concluir que esta linha de cr dito se adapta aos tr s casos aqui analisados da implementa o do projeto de retrofit Atualmente h v rias institui es financeiras que amparam o empres rio no que diz respeito aos investimentos em empreendimentos e projetos de moderniza o e conforme citado para cada caso o limite de cr dito calculado atrav s da an lise de renda por m s 6 2 CONCLUS ES Com a an lise da viabilidade t cnico econ mica atrav s dos m todos do payback e do valor presente l quido pode se determinar
47. cada um destes elementos de forma sequencial No corpo do texto j foi apresentado O GRAFCET n vel 1 de forma integral no entanto para que seja poss vel uma melhor visualiza o do fluxograma ser disponibilizada uma vers o do GRAFCET n vel 1 do servoconversor num tamanho maior e com pequenas altera es contida neste ap ndice Ap ndice D a seguir Porta 0 ISC 00 Desacionada nivel 0 SERVOCONVERSOR DESLIGADO Liga servoconversor MS Porta 0 ISC 00 Vem do Q13 CLP x Sele o da Vai para Refer ncia Receita Posi o absoluta Porta 1 15 01 Vem do QI CLP Pos 0 R1 Porta 2 15 02 Vem do Q2 CLP Pos 0 R2 Porta 3 15 03 Vem do Q3 CLP N 7 Pos 0 R3 Aciona Servomotor sentido direto Aciona Servomotor sentido direto Aciona Servomotor sentido direto Porta 4 15 04 Acionou 1 Vem do Q5 CLP Sensor 1 Porta 4 15 04 Acionou V1Y1 Vem do Q5 CLP Sensor POS2 POSOR2 Porta 4 15 04 Acionou 1 Vem do Q5 CLP Sensor POS3 POSOR3 N N Avan o QSC00 Ativa a fun o Avan o QSC00 Ativa a fun o Servomotor MS Vai p 9 MOVE Servomotor MS Vai p 9 MOVE Receita 2 Receita 3 V Avan o QSC00 Ativa a fun o Servomotor MS Vai p 119 CLP MOVE Receita 1 Porta 4 15 04 Acionou 1 Vem do Q5 CLP Sensor POS1 POSOR1 N Recuo Servomotor MS Porta 5 ISC05 Acionou V1Y2 Vem
48. das transi es do programa Fonte Autoria pr pria 2013 115 5 4 3 DIAGRAMA DE CONTATOS Para a realiza o do Diagrama de Contatos ou linguagem Ladder neces s rio dispor as etapas a es transi es e receptividades definidas pelo GRAFCET n vel 2 de forma hier rquica seguindo uma cronologia de atua es no sistema na qual as a es s o realizadas a partir das etapas e estas por sua vez t m origem nas transi es poss vel perceber que o GRAFCET n vel 2 apresentado simplificadamente na Figura 56 e com mais detalhes no Ap ndice B tem aspecto bastante similar ao GRAFCET n vel 1 mostrado simplificadamente na Figura 55 e detalhado na ntegra no Ap ndice A No entanto os elementos de controle do segundo fluxograma est o diretamente relacionados com os elementos tecnol gicos utilizados a imple menta o que neste caso o PLC Assim sendo deve se utilizar o GRAFCET n vel 2 para realizar a especifica o do Diagrama de Contatos Mais uma vez por quest es de limita o de espa o no corpo deste trabalho o Diagrama de Contatos do PCL foi colocado no texto de maneira simplificada apenas detalhando os processos mais importantes da programa o A Figura 57 apresenta o Diagrama de Contatos desenvolvido a partir do GRAFCET n vel 2 especificando os momentos mais importantes primeiramente das transi es seguido pelas etapas e por fim das a es do sistema produtivo A vers o integral
49. de Constru o por m faz se necess ria uma avalia o mais detalhada juntamente com a institui o Al m do Banco do Brasil o BNDES Banco Nacional do Desenvolvimento tamb m apresenta linhas de cr dito para pequenos e m dios empres rios Atrav s da p gina eletr nica na internet efetuou se uma simula o de linha de cr dito para o caso espec fico da implementa o do retrofit do torno mec nico e o resultado mostrado na Figura 69 141 Resultado Op es selecionadas Pessoa Jur dica gt gt Empres rio Individual gt gt At R Moderniza contrata o do financiamento est condicionada an lise de cr dito Veja abaixo as op es de apoio financeiro que mais se enquadram ao seu neg cio Clique na op o de apoio desejada para obter maiores informa es Nome do apoio financeiro Quanto o BNDES financia Financiamento destinado moderniza o de m quinas e equipamentos instalados no pa s Este financiamento realizado atrav s dos agentes financeiros do BNDES bancos comerciais bancos de desenvolvimento cooperativas de cr dito etc H a possibilidade de utiliza o do Fundo Garantidor para Investimentos BNDES para complementar as garantias das empresas com Receita Operacional Bruta ROB de at R 90 milh es Para mais informa es clique aqui Financiamento destinado moderniza o de m quinas e equipamentos instalados no pa s Este financiamento realizado
50. em cada etapa Para Miyagi 2001 essa associa o pode ser efetuada da seguinte maneira AN LISE DAS NECESSIDADES 1 Identifica o do objetivo final do sistema 2 3 Organiza o dos conhecimentos sobre o sistema de controle 4 Compreens o do objeto de controle instala es e equipamentos Abstra o e an lise das fun es de controle e DEFINI O DAS NECESSIDADES 5 Defini o das fun es de controle 6 Defini o do fluxo das fun es de controle e PROJETO DO SISTEMA DE CONTROLE 7 Divis o das fun es e defini o das interfaces 8 Defini o e aloca o dos sinais de entrada e sa da 30 9 Defini o da estrutura do sistema de controle e PROJETO DO SOFTWARE DE CONTROLE 10 Projeto da reutiliza o 11 Projeto do programa 12 Projeto de programas n o padronizados DESENVOLVIMENTO PRODU O DO SOFTWARE 13 Desenvolvimento do programa e seu carregamento nas m quinas e TESTES 14 Teste por unidade 15 Teste do sistema Posteriormente ao primeiro processo da fase de projeto detalhado acima se r realizada ent o a fase de implementa o opera o e manuten o do ciclo do sistema de controle de maneira a confirmar os resultados obtidos e esperados na fase anterior 1 7 ESTRUTURA DO TRABALHO Este trabalho composto por sete cap tulos O primeiro cap tulo cont m a introdu o a delimita o do tema os problemas e premissas os objetivo
51. es receptividades e a es do sistema do retrofit do torno mec nico est representado integralmente neste ap ndice Ap ndice B a seguir detalhando etapas e transi es de forma enumerada sequencialmente bem como apresentando a es e receptvidades do sistema T54 T8 17 Honen TI4 T32 15 e 119 cont3 q 15 119 15 e 119 cont2 q 15 119 cont2 q T26 15 119 T18 cont3 q 15 e 119 contl q T44 15 55 D 120 1 2 T3 Acionamento Servomotor Q13 T4 14 15 Di 16 T6 Temporizador 1 Acionamento do 30s 014 30s 7 Le e TIO 19 T13 x Q4 Q3 T16 18 T12 Hone TIS on Q11 012 Temporizador 4 20s 119 205 T43 114 119 cont6 q T42 15 e 119 e cont4 q T40 15 119 cont5 q 15 119 cont6 q 012 15 119 cont4 q T34 15 119 e cont5 q T46 15 T45 lt 15 58 47 55 x 116 e 118 NZ V3Y1 Q9 T49 117 x 07 50 4 111 e 113 e 115 V Temporizador 6 10s T514 105 0907 Q8 07 T52 118 V V3Y2 910 99 T53 116 Desliga MB 04
52. frontal do terreno da empresa se encontra a divis o administrativa e a recep o com um showroom da linha de produtos como mostra a Figura 17 Figura 17 Showroom da linha de produtos Fonte Autoria pr pria 2012 56 Ao fundo do terreno se encontra um barrac o conforme mostra a Figura 18 onde fica o estoque de mat ria prima a linha de produ o do equipamento estudado e a estocagem dos produtos finais Arm rio Arm rio Torno x rea de Acesso qo armazenamento dep sito das panelas Torno x E b x 5 Torno em estudo Torno x Acesso 5 outro galp o LLJ x Torno x k 5 Banheiro Acesso rea externa Figura 18 Galp o onde se localiza o torno em estudo Fonte Autoria pr pria 2012 software AutoCAD 2008 57 3 2 PROCESSO DE FABRICA O Em geral o processo de fabrica o dos artefatos de alum nio na empresa mencionada exije uma maior aten o qualidade do sistema como um todo desde a mat ria prima at o produto acabado O equipamento estudado neste trabalho atua na produ o de ca arolas comerciais e refor adas de alum nio cuja manufatura se d por meio da grande habilidade manual por parte do operador da m quina Atualmente apenas dois funcion rios na empresa inteira est o capacitados para operar o torno mec nico em quest o A mat ria prima utilizada para a fabrica
53. http www bb com br portalbb page3 19377 19435 21 0 1 1 bb codigoNoticia 33898 amp codigoMenu 1 6856 Acesso 20 Mar 2013 BARBOSA Danielle A DAMASCENO M rcio D S MOREIRA Andr P Simula o de um retrofitting em um torno convencional IV Congresso de Pesquisa Inova o da Rede Norte e Nordeste de Educa o Tecnol gica Bel m PA 2009 Dispon vel em http connepi2009 ifpa edu br connepi anais artigos 69 3691 1816 pdf Acesso em 4 Fev 2013 BNDES Apoio Financeiro aplica o Dispon vel em http www bndes gov br SiteBNDES bndes bndes pt Institucional Apoio Financeiro Acesso em 20 Mar 2018 BOLTON W Engenharia de Controle Tradu o Valceres Vieira Rocha e Silva revis o t cnica Ant nio Pertence J nior S o Paulo MAKRON 1995 CAPELLI Alexandre Automa o industrial controle do movimento e processos cont nuos 2 ed S o Paulo Erica Ltda 2006 CARDOSO Janette VALETTE Robert Redes de Petri Florian polis 1997 Dispo n vel em http dainf ct utfpr edu br maziero lib exe fetch php software redes de petri cardoso valette pdf Acesso em 4 Fev 2013 CASTRUCCI Pl neo L MORAES C cero C Engenharia de Automa o Industrial 2 ed Rio de Janeiro LTC 2007 146 CENFIM CENTRO DE FORMA O PROFISSIONAL DA IND STRIA METAL RGICA E MATELOMAC NICA Torneamento Dispon vel em http opac iefp pt 8080 images winlibimg exe key amp doc 73388 amp img 1304 Acesso em
54. importantes da programa o A vers o integral do Diagrama de contatos do PLC ou linguagem Ladder contendo todos os passos envolvidos no programa se encontra neste ap ndice Ap ndice C a seguir especificando todas as etapas transi es e a es do sistema TRANSI ES ETAPAS A ES TO E33 14 T19 E2 50 CONTI T1 k kH T33 AUXIDIAR PRESET m S 16 S E34 Q13 ne E13 Em H E34 15 19 5 ES ES0 HH 12 HH PS PRESET S AUXILIAR R E34 E E E34 15 9 5006 E10 50 cont5 g T40 T19 RJE T40 Q4 M 15 E36 114 119 El i i PRESET a o 2 CONT2 B E37 I5 19 T55 12 20 Elo HA 5 HAHAHA 139 120 R E17 T46 RE EI8 E4 16 E37 14 119 15 EA E10 205 E P a ES E39 114 1 S E36 HA kn Ermo doa 2 E6 17 E48 H9 4 Hs k Ts LO mg TI 5 til Q3 CONT3 18 aR E 8 EL R E36 E30 T k ken 95 T14 tH20s E6 19 E35 E38 E42 H 5 19 T35 rio HHAH Er 7 43 5 E T36 r HA E T3 Ro R E37 E8 i E44 16 T18 PL 8 620 CONTA T2 E9 E45 117 Hs 22 T36 40 r F a9 kne T4 t 20s E10 46 Ill 50 R E T22 5 E21 T46 He E11 113 T3 T23 e ks ES 9 12 115 T5 CONT 5 rg R E3 23 6 622
55. matriz do torno Nesse sentido indispens vel um apoio internamente ao disco at que este se estabilize acomodando se efetivamente no molde e possibilitando com isso um melhor aca bamento e finaliza o do repuxo Com rela o parte hidr ulica al m dos cilindros ser necess ria uma uni dade hidr ulica contendo uma bomba e um reservat rio dimensionados para esta situa o De mesma forma ser o utilizadas v lvulas hidr ulicas para o devido dire cionamento do fluido e atua o dos cilindros Pela necessidade de espa o para a instala o da unidade hidr ulica e do bra o mec nico composto pelo conjunto trilho e cilindros foi decidido fazer todas essas instala es na regi o esquerda do torno conforme mostra o esquem tico da Figura 30 A acomoda o dos dispositivos neste local al m de ser mais vi vel em termos de espa o mant m a possibilidade de se utilizar o torno manualmente quando necess rio A Figura 31 e a Figura 32 demonstram o local onde o bra o mec nico com posto pelos cilindros hidr ulicos ser instalado no sistema atual de fabrica o de panelas Definiu se que o bra o seja instalado esquerda do torno justamente por haver um espa o maior para acomoda o da unidade hidr ulica bra o mec nico e 69 painel el trico como tamb m preservasse a possibilidade de se utilizar a m quina ferramenta de forma manual MOTOR TORNO MT de alum nio L T S semvonoroR MS
56. montagem NGELO et al 2002 CAC BRA O MEC NICO TORNO MEC NICO Figura 33 Torno e bra o mec nico com identifica o dos cilindros Fonte Autoria pr pria 2012 software SolidWorks 2010 A Figura 34 e a Figura 35 ilustram as diversas pe as que compuseram a ani ma o do processo de modelagem da panela Tamb m mostram as diferentes vis tas criadas na modelagem do projeto caracterizando a etapa 3 detalhando os mo vimentos de cada cilindro conforme explicado na Figura 30 Chapa de Alum nio TORNO MEC NICO BRA O MEC NICO Figura 34 Torno e bra o mec nico com indica o dos movimentos dos cilindros Fonte Autoria pr pria 2012 software SolidWorks 2010 73 BRA O MEC NICO Figura 35 Movimentos dos cilindros e matriz girante Fonte Autoria pr pria 2012 software SolidWorks 2010 Assim deve se estabelecer uma inter rela o entre os elementos j detalha dos para automa o do objeto de controle tais como os cilindros motores e detecto res de posi o junto ao torno mec nico e as fun es de controle do sistema produti vo que ser o definidas mais adiante 3 4 2 DISPOSITIVOS E INSTALA ES DO TORNO MEC NICO E DO BRA O MEC NICO A seguir ser apresentado um detalhamento dos dispositivos utilizados para a automatiza o do torno atrav s do bra o mec nico conforme foi descrito no item 3 4 1 As listas referentes aos motores Quadro 1 v lvulas Quadro
57. no proces so de um equipamento anal gico exigem mudan as f sicas nas conex es in ternas do mesmo s o onerosas e lentas No equipamento digital a mudan a ocorre na programa o por software tem menor custo e bem mais flex vel e Flexibilidade na medi o dos par metros do processo grandezas medidas podem ser modificadas para representar condi es reais de um processo que n o podem ser medidas diretamente evitando se assim infer ncias na malha de controle e Flexibilidade no desempenho do controle ajustes podem ser programados com a finalidade de se otimizar um processo em situa es imposs veis para um operador em uma planta anal gica 2 2 1 CONTROLE DIGITAL Os sistemas automatizados podem ser aplicados em m quinas simples ou em ind strias inteiras por meio da utiliza o de sistemas de controle A diferen a es t no n mero de elementos monitorados e controlados Estes pontos controlados podem ser simples v lvulas ou servomotores de forma que a eletr nica de controle pode ser bastante complexa Para Pereira 2003 de uma forma geral todo sistema de controle de qualquer processo envolve uma mesma estrutura padr o como mos trado na Figura 10 onde os citados pontos correspondem tanto aos atuadores quan to aos sensores t y t Processo Sensor Figura 10 Diagrama de blocos de um sistema de controle realimentado Fonte Pereira 2003 37 A malha de cont
58. o do s culo passado SENAI RJ 2012 Por se tratar de um equipamento que permite a execu o de muitas opera es se comparado com qualquer outra m quina ferramenta tornou se a mais com pleta de fabrica o mec nica capaz de modelar in meros perfis cil ndricos e c ni cos atrav s de movimento de rota o em torno de seu eixo Tamb m adequado para usinar superf cies planas no topo das pe as facear abrir entalhes de qualquer forma e al m dessas opera es prim rias o torno pode polir pe as FREIRE 1984 Ou seja torno mec nico permite a usinagem de variados artefatos transformando o material em estado bruto em pe as de quaisquer se es circulares Segundo Freire 1984 pelo fato deste equipamento ter uma ampla aplicabili dade h diversos tipos de tornos mec nicos os quais se diferenciam pelas dimen s es caracter sticas formas construtivas entre outras propriedades 3 3 2 TIPOS Neste sentido ao determinar um tipo espec fico de torno deve se basear nas dimens es e forma da pe a que se deseja fabricar na quantidade a ser produzida no grau de precis o exigido FREIRE 1984 A seguir ser o apresentadas as classifica es de tornos mec nicos segundo Freire 1984 A Figura 21 ilustra o torno horizontal ou de pontas 60 Figura 21 Torno horizontal Fonte Usinagem com torno mec nico 2012 Este tipo de torno o mais encontrado e utilizado por m n o possibilita a
59. os quais s o defi nidos como vari veis de entrada pelo pr prio operador da m quina ferramenta Na rede de petri representam se os sinais enviados pelo PLC no sistema as opera es do operador e os bot es da interface gr fica da IHM como lugares tam b m conhecidos como eventos que durante o passo a passo da simula o devem ser acionadas fichas aos lugares para que represente a a o ou o envio de sinal vem do Fim do Processo de Acabamento Ativa FCR FCR Operador A o 2 Operador A o 1 2 IHM PLC Modo de Modo Lubrifica o Acionado Acionado Opera o Autom tico da Chapa vai Moldagem da Chapa Matriz Chapa no Torno do Fim do Processo de Acabamento Operador A o 3 Vem da HM Receitas RIR2R3 do Fim do Chapa Processo de Escolhida Acabamento do Fim do LEGENDA Processo de Schapa Sensor de posicionamento da Chapa Acabamento Sensor Indutivo x Servomotor Fcac Fim de curso do cilindro Fcac Fim de curso de cilindro 0 Dep sito Dep sito Dep sito Pequena Grande Figura 40 Redes de Petri Inicializa o do processo de fabrica o de panelas Fonte Autoria pr pria 2012 software Visual Object Net V 1 44 2 87 LEGENDA vVOY1 V lvula do processo 0 no movimento 1 Fcac Fim de curso do cilindro Fim de curso de cilindro Avan a
60. partir do controle por l gica sequencial Optou se pelo GRAFCET e Diagrama de Contatos justamente por possibilita rem um modelamento mais vi vel com rela o a sistemas automatizados devido facilidade de interpreta o que apresenta em sua estrutura Segundo Silveira e San tos 1998 estas t cnicas proporcionam a habilidade do modelo da Rede de Petri para modelagem de concorr ncia e a simplicidade das fun es booleanas para a representa o de decis es complexas 5 1 O GRAFCET De acordo com Silveira e Santos 1998 um GRAFCET um modelo de re presenta o gr fica do comportamento da parte de comando de um sistema auto matizado constitu do por uma simbologia gr fica com arcos orientados que interli gam etapas e transi es Tamb m apresentam em sua estrutura as chamadas re ceptividades e a es que s o selecionadas por meio de uma interpreta o das vari veis de entrada e sa da da parte de comando do sistema O comportamento mico dos elementos comandados definido por regras de evolu o sequencial dos elementos que comp em o fluxograma A Figura 52 apresenta os elementos de um GRAFCET 103 Etapa A o Transi o Receptividade Figura 52 Elementos de um GRAFCET Fonte Silveira e Santos 1998 Para Silveira e Santos 1998 as etapas do fluxograma se referem ao estado no qual o comportamento do circuito de comando n o se altera com rela o s en tradas e sa das A etapa
61. perceber os quatro cilindros hidr ulicos interligados unidade hidr ulica e ao painel el trico de forma a serem controlados pelo PLC Co mo j detalhado anteriormente o cilindro de repuxo CR al m da movimenta o da haste atrav s da v lvula de dupla a o V1 na horizontal comandada pelo PLC tam b m ser acoplado a um carro de rolamento adaptado a uma rosca sem fim aciona da por servomotor e fixado num trilho de forma a possibilitar o movimento tamb m no eixo vertical atrav s de servoacionamento A combina o do movimento na hori zontal atrav s da haste do cilindro comandada por PLC e do movimento da vertical atrav s da atua o do servomotor comandado pelo servoconversor far surgir uma for a resultante diagonal permitindo o repuxo da chapa de alum nio matriz fixada ao torno Tamb m percept vel na Figura 54 o cilindro de apoio CA que ser contro lado inteiramente pelo PLC e utilizado apenas para realizar o apoio da chapa quan do fixada ao molde at a sua estabiliza o durante os primeiros ciclos de repuxo Para o processo de acabamento da panela o cilindro de corte CC ser utilizado atrav s do comando do PLC pela energiza o da v lvula de dupla a o V2 de for ma a retirar o excesso de alum nio ap s a finaliza o do processo de repuxo O ci lindro hidr ulico CAC ser utilizado apenas para deslocar o primeiro cilindro de cor te CC at o ponto onde se faz o acabamento para qualquer rec
62. pode estar ativa ou inativa dependendo do momento em que o sistema se encontra isto demonstra a situa o do sistema A transi o repre sentada por um tra o diz respeito possibilidade de evolu o do GRAFCET de uma situa o para outra A passagem de uma situa o para outra s possibilitada atra v s da validade de uma transi o A transi o somente v lida quando todas as e tapas precedentes e ligadas a ela estiverem ativas Os autores ainda ressaltam que os arcos orientados simbolizam a sequ ncia do GRAFCET pela interliga o de uma etapa a uma transi o e desta ltima a outra etapa As a es s o os efeitos obtidos por meio do mecanismo controlado em um determinado momento e podem atuar como uma ordem de comando que especifica o que deve ser realizado no sistema Operam em elementos f sicos do mecanismo controlado por exemplo nas sa das do PLC temporizadores contatoras ou IHM Por fim as receptividades representam a fun o l gica combinacional associ ada a cada transi o sendo o elo de liga o entre a l gica combinacional e a l gica sequencial do sistema Na pr tica a receptividade pode ser um sinal de entrada do sistema vari veis internas de controle resultado de compara es com contato ras temporizadores ou uma informa o sobre o estado de uma etapa 104 5 2 O DIAGRAMA DE CONTATOS Com a evolu o da ci ncia da computa o no que diz respeito an lise e t cnicas de program
63. posicionadora O cart o opcional POS2 permite transformar o servoconversor SCA 05 em um m dulo posicionador de um eixo No caso do retrofit do torno 98 mec nico ser preciso utilizar a placa posicionadora pois ser o necess rios mais de 10 posicionamentos da fun o MOVE para realizar o processo de repuxo da panela De acordo com o cat logo da WEG Automa o Servoconversores SCA 05 e Servo motores SWA 2012 dentre as caracter sticas t cnicas da placa POS2 est o e Posicionamento com perfil trapezoidal e S absoluto e relativo e Programa o Mestre Escravo Sincronismo entre motores ou eletronic gearbox caixa de engrenagens e Busca do zero da m quina homing e came eletr nico e Blocos de PLC como temporizadores bobinas contatos aritm ticos compara o PID e fun es matem ticas e Programa o em linguagem Ladder atrav s do Software WLP e 100 par metros do usu rio Al m das vantagens acima listadas a placa POS2 possui 9 entradas digitais program veis 24Vcc 3 sa das digitais program veis a rel 3 sa das digitais transistorizadas 1 entradas anal gica 10 10 V 1 entrada diferencial encoder A Figura 50 mostra um servoconversor SCA 05 com o detalhe da placa po sicionadora POS2 anexada ao hardware Figura 50 Servoconversor SCA 05 com placa posicionadora POS2 Fonte Cat logo WEG Automa o Servoconversores SCA 05 e Servomotores SWA 2012 O servomotor dimensionado
64. que o projeto vi vel eco 142 nomicamente Considerando um investimento total de R 187 913 24 para imple menta o do retrofit do torno mec nico pode se concluir atrav s da an lise do payback que o tempo de retorno para este investimento de 24 meses para a pa nela de refer ncia n mero 26 33 meses para a panela de refer ncia n mero 34 e 21 meses para a panela de refer ncia n mero 45 Portanto o tempo de retorno do capi tal investido para qualquer uma das panelas consideravelmente menor que a vida til estimada para o conjunto torno bra o mec nico e sistema de controle viabili zando com isso o projeto do retrofit do torno Este resultado foi confirmado pelos c lculos do valor presente l quido de forma que todas as solu es para os tr s casos apresentaram valor maior que zero VPL gt 0 importante destacar que a avalia o de viabilidade t cnico econ mica para o retrofit do torno mec nico foi baseada na capacidade de produ o atual de pane las executada pelos oper rios de forma manual Assim este estudo atrav s dos c lculos de tempo de retorno do valor investido e VPL admite o pior caso o qual considera que a capacidade de produ o com a automatiza o do processo de fa brica o de panelas se mantenha igual produ o atual feita manualmente No en tanto percept vel atrav s das simula es executadas da programa o que com o retrofit do torno mec nico o tempo de atua o
65. ricos Abstra o e an lise das fun es de controle modos de opera o e moni tora o das instala es e equipamentos Defini o das fun es de controle Defini o do fluxo das fun es de controle Divis o das fun es e defini o das interfaces Defini o e aloca o dos sinais de entrada e sa da 29 9 Defini o da estrutura do sistema de controle 10 Projeto da reutiliza o 11 Projeto do programa 12 Projeto de programas n o padronizados 13 Desenvolvimento do programa e seu carregamento nas m quinas E Teste por unidade 5 Teste do sistema A devida associa o entre o ciclo de vida e o conte do dos procedimentos do sistema de controle acima detalhados determinar o uma an lise mais organizada do projeto de pesquisa em quest o minimizando erros de processos e por conse qu ncia diminuindo custos durante todo o ciclo de vida do sistema de controle A fase de projeto dentro da esquematiza o do ciclo de vida do sistema de controle o principal processo para garantir o sucesso do projeto de pesquisa como um todo justamente por averiguar em teoria todo e qualquer tipo de poss veis fa lhas que possam acarretar ao sistema quando se processar a fase de implementa o Essa fase de projeto que envolve in meras etapas como mostrado na Figura 7 deve ser relacionada com as atividades apresentadas pelos procedimentos de con trole assim definindo o que ser realizado
66. sistema com o detalhamento das fun es de controle destes dispositi vos al m da determina o e localiza o dos sinais de entrada e sa da Tamb m de talha o desenvolvimento do software de controle para opera o do sistema atrav s da programa o do PLC IHM e servoacionamento A programa o dos dispositivos validada atrav s da realiza o de testes por unidade e do sistema como um todo com demonstra o dos resultados simulados Por fim este trabalho ainda demons tra uma an lise de viabilidade t cnico econ mica para executar a automatiza o do sistema produtivo atrav s do or amento de investimentos realizados dos equipa mentos que seriam empregados na constru o do sistema automatizado Palavras chave Retrofit Automatiza o de Processos Industriais Torno Mec nico Controlador L gico program vel Servoacionamento ABSTRACT FUCHS Kamile MANOEL Jacqueline B SILVA Fernanda G Retrofit of Lathe for Manufacturing Aluminium Cookware 2013 141f TCC Gradua o em Engenharia Industrial El trica Universidade Tecnol gica Federal do Paran Curitiba 2013 By observing the manufacturing process of aluminum pans using lathe machine tool it was possible to point out some critical points in your operation Since the process of making pots depends exclusively on human labor as a tool for operating the lathe it was possible to detect a progressive worker s physical wear over time As a result there ca
67. torno Fonte SENAI RJ 2007 O barramento respons vel pelo deslizamento longitudinal do carro e por esse motivo s o necess rios trilhos paralelos r gidos e resistentes O cabe ote fixo 64 uma pe a maci a que tem como fun o alterar a velocidade de rota o do com ponente al m de ser capaz de inverter o sentido dessa rota o O cabe ote m vel localizado sobre o barramento tem como fun es dar apoio ao material usinado e guiar ferramentas de corte O carro transversal movimenta se transversalmente ao barramento J o carro longitudinal desempenha movimentos longitudinais sendo manual ou autom tico de modo a transportar os outros conjuntos FREIRE 1984 O porta ferramenta que configura outra parte do torno possui dispositivo de avan o manual e est localizado em cima do carro transversal sendo capaz de variar o ngulo da ferramenta em rela o pe a E a placa universal tem finalidade de fixar o material a ser usinado utilizando um sistema de castanhas pela a o de uma chave a ser introduzida em um dos furos FREIRE 1984 3 3 3 O TORNO ESTUDADO Como mencionado anteriormente h diversos tipos de tornos mec nicos Po r m o torno que se dar destaque o torno de repuxo o qual est localizado no bar rac o da f brica de panelas conforme mostra a Figura 27 e a Figura 28 Figura 27 Torno mec nico estudado parte posterior Fonte Autoria pr pria 2012 65 Figura 28
68. 05 possuem diversas fun es e especifica es t cnicas especiais tais como e Regula o em modo posicionador velocidade e torque e Fun o MOVE incorporada com o ciclo autom tico at 10 posicionamentos via par metro para o modelo standard com rampa de acelera o e desacelera o program veis e Controle de torque tipo PID digital com Feedfoward e controle de velocidade tipo PID e Simulador de encoder incorporado simula os sinais A A B N N program vel de 1 a 4096 pulsos rota o e Interface Homem M quina descart vel com display em LED e Unidade de engenharia para IHM remota e Programa o de par metros via HMI incorporada HMI remoto ou via serial e CANopen Modbus RTU e DeviceNet incorporados e Microcontrolador de alta performance tipo RISC 32 bits O servoconversor do modelo SCA050008T2223P0P22Z foi definido a partir da determina o da quantidade e do tipo dos sinais de entrada e sa da Este modelo apresenta corrente nominal de 8 A rms corrente din mica de 16 A rms alimenta o trif sica de 220 230 Vca e tens o de sa da de O at 200 230 Vca Adicionalmente possui 6 entradas digitais program veis 15 a 24Vcc 3 sa das digitais program veis 2 entradas anal gicas program veis 10 V a 10 V resolu o de velocidade de 32 bits e frequencia de entrada para trem de pulso de 100 kHz O servoconversor 050008 2223 0 27 comporta o cart o POS2 para placa
69. 2 cilindros hi dr ulicos Quadro 3 atuador eletr nico Quadro 4 e detectores de posi o Quadro 5 foram elaboradas a partir da an lise realizada pelas especifica es t cnicas dos fabricantes para cada equipamento levando se em conta o processo de automatiza o descrito anteriormente Os dados dos equipamentos listados foram retirados dos cat logos da PARKER 2012 WEG 2012 e SIBRATEC 2012 74 MOTORES Aplica o C digo MT Quantidade 1 Pot ncia CV 5 Velocidade rpm 1700 Tens o V 220 CA Corrente A 14 C digo do Fabricante S rie 13 Tipo de Controle ON OFF Aplica o UNIDADE HIDR ULICA C digo MB Quantidade 1 Press o de Sa da psi 3600 CONT NUO 4500 PICO Press o de Entrada bar 1 72 M XIMO 0 17 M NIMO DE V CUO Taxa de rota o rpm 600 A 3000 Temperatura de opera o C 40 A 71 Material FERRO FUNDIDO Pot ncia CV 7 5 N mero de Polos 4 Tens o V 220 380 Frequ ncia Hz 60 Capacidade do Reservat rio L 180 Capacidade do Acumulador L 4 C digo do Fabricante PVP2336R2 Tipo de Controle ON OFF Hidr ulica El trico Aplica o SERVOMOTOR C digo MS Quantidade 1 Pot ncia kW 1 1 Velocidade rom 2000 Torque Rotor Bloqueado N m 6 1 Corrente A RMS 5 2 In rcia X 10E 3 Kg m2 0 5 C digo do Fabricante WEG SWA562 6 1 20 Tipo de Controle Servoconversor
70. 30 Jan 2013 C O MULLER C O Muller com rcio de motores e bombas Ltda Curitiba 2013 DELUCCA ALUM NIO DeLucca Alum nio Ltda Curitiba 2013 FACULDADE DE TECNOLOGIA DE S O BERNARDO DO CAMPO Fundamentos de Engenharia de Software Interface Homem Maquina Dispon vel em http pt scribd com rafaelqg d 87479362 FATEC SBC Fundamentos de Engenharia de Software Interface Homem Maquina Acesso em 13 Abr 2012 FREIRE Jos de Mendon a Torno mec nico Rio de Janeiro LTC Livros t cnicos e cient ficos editora S A 1984 GEORGINI Marcelo Automa o aplicada descri o e implementa o de sis temas sequenciais com PLCs 9 ed S o Paulo Erica 2007 GHISI E Desenvolvimento de uma metodologia para retrofit em sistemas de ilumina o estudo de caso na Universidade Federal de Santa Catarina Disser ta o de Mestrado Universidade Federal de Santa Catarina 1997 GITMAN Lawrence J Princ pios de Administra o Financeira 7 edi o Editora Harbra S o Paulo 2002 HENRIOT G BRODBECK G Le tourneur construction m canique Paris Eyrolles 1960 HIDROMATIC Hidromatic ALS automa o industrial Ltda Curitiba 2013 LOPEZ R A Sistemas de Redes para Controle e Automa o S o Paulo Book Express 2000 MACIEL P R M LINS R D CUNHA P R F Introdu o s Redes de Petri e aplica es Campinas Instituto de Computa o UNICAMP 1996 147 MARRANGHELLO N Redes de Petri conceitos
71. AFCET e Diagrama de Contatos tanto para o PLC como para o servoconversor Com isso comprovou se a sincronia entre IHM PLC e servoconversor atrav s da devida aloca o das entradas e sa das de um dispositivo para o outro Apesar dos equipamentos n o estarem conectados fisicamente p de se validar a simula o e fetuada de forma individual pelo fato de terem sido conferidos cuidadosamente os sinais de entrada e sa da de um equipamento e as correspondentes entradas e sa das referente ao outro equipamento Portanto pode se dizer que ap s a realiza o dos testes de simula o o sistema proposto vi vel quando analisado operacio nalmente no que se refere programa o do sistema de controle Sob o ponto de vista financeiro atrav s dos c lculos de payback para os mo delos de ca arola observou se que os tr s c lculos referentes s tr s panelas aten deram s condi es para o projeto ser vi vel ou seja nos tr s casos o per odo de recupera o do capital investido n o foi muito longo atestando sua viabilidade de implementa o Al m disso para os c lculos de Valor Presente L quido observou se que a solu o foi maior que zero VPL gt 0 para os tr s casos confirmando mais uma vez a viabilidade de implementa o do projeto Portanto notou se que o proje to da automatiza o do torno atrav s do bra o mec nico pode ser considerado vi vel tamb m economicamente considerando a fabrica o de qualquer u
72. ENTRADA SA DA 93 4 3 INTERFACE HOMEM M QUINA I uuu 95 4 3 1 DEFINI O E ALOCA O DOS SINAIS DE ENTRADA E SA DA 96 4 4 SERVOACIONAMENTO I uuu uu 97 4 4 1 DEFINI O E ALOCA O DOS SINAIS DE ENTRADA E 99 5 PROJETO E DESENVOLVIMENTO DO SOFTWARE DE CONTROLE 102 GRAFCET lan has 102 5 2 O DIAGRAMA DE CONTATOS I uuu u 104 5 3 DIAGRAMA FUNCIONAL DO SISTEMA PRODUTIVO 105 5 4 PROGRAMA O DO CONTROLADOR L GICO PROGRAM VEL 108 5 4 1 GRAFCET N VEL 109 5 4 2 GRAFCET N VEL 2 a 111 5 4 3 DIAGRAMA DE CONTATOS eternas 115 5 5 PROGRAMA O DO SERVOCONVERSOR 117 5 5 1 PAR METROS DO 118 5 5 2 GRAFCET N VEL 1 area A 121 SO SGRAFCETN VELS 123 5 5 4 DIAGRAMA DE CONTATOS 125 5 0 FESTES Se u u u A iate aa Gai ud iu ima ed 127 5 6 1 CONTROLADOR L GICO 127 5 6 2 SERVOCONVERSOR III I a 131 5 7 CONCLUSOES l mua 133 6 VIABILIDADE T CNICO ECON MICA DO RETROFIT DO SISTEMA 134 6 1 LINHAS DE CR DITO
73. Ganhos do controlador PID de velocidade Quadro 17 Par metros de leitura e regula o do 05 Fonte Adaptado de Cat logo WEG Guia de Aplica o de Servoacionamentos 2012 Tamb m foram selecionados alguns par metros de configura o bem como par metros do servomotor Os par metros de configura o definem as caracter sti cas do servoconversor as fun es a serem executadas e tamb m as fun es das entradas e sa das J os par metros do servomotor determinam os par metros obti dos por dados de placa O Quadro 18 mostra os par metros de configura o e do servomotor que ser o selecionados na configura o do servoconversor SCA 05 pa ra o caso estudado 120 PAR METROS DE CONFIGURA O E SERVOMOTOR DO SCA 05 PAR METRO DESCRI O P202 Modo de Opera o Torque velocidade ou posi o Q P229 Op o Rampas de acelera o e desacelera o z P263 a P268 Fun o das Entradas Digitais 1 a DI6 P275 P277 P279 Fun o da Sa das Digital 001 e a Rel e RL2 u P340 N mero de pulsos do simulador de Encoder 6 P341 Posi o do Pulso Nulo O p342 Seleciona sequ ncia A e B P385 Modelo do Servoconversor T P401 Corrente Nominal do motor In 5 402 Velocidade Nominal do motor wn 2 409 416 Grandezas El tricas do motor Resist ncia Indut ncia Tens o E P417 Constante de Torque do motor kt N P418 In rcia do Eix
74. LC que n o tem dispon vel nos laborat rios da UTFPR a simula o teve de ser feita separadamente para cada equipamento somente via software e sem possibilidade de conex o en tre o PLC e o servoconversor Assim para que o sistema n o demonstre erros de simula o por n o haver esta interliga o entre os equipamentos os sinais de en tradas e sa das foram cuidadosamente detalhados e especificados ao longo deste trabalho tanto para o PLC quanto para o servoconversor 5 6 1 CONTROLADOR L GICO PROGRAM VEL Para a simula o do Diagrama de Contatos do PLC foi utilizado o software TWP03 PCLink da WEG Esta ferramenta computacional pode ser programada em Ladder ou lista de instru es Segundo o Manual de Programa o TPWOS PCLink WEG 2012 existem seis tipos de endere os de mem ria que s o utilizados neste programa de forma que o Diagrama de Rel s ou linguagem Ladder mostrado anteriormente na Figura 57 foi devidamente adaptado a estas vari veis Os endere os de mem ria s o 128 e X Identifica todas as entradas f sicas e diretas do PLC e Y Identifica todas as sa das f sicas e diretas do PLC e T Identifica todos os temporizadores internos do PLC e Identifica os contadores internos PLC e M eS Marcadores auxiliares que podem ser utilizados para opera es inter nas do programa do PLC Desta forma o programa foi baseado nestes endere os de mem ria de forma que a adapta o de cada va
75. O INDUSTRIAL u 51 3 DEFINI O DO SISTEMA PRODUTIVO I U uu uu 55 3 1 LOCAL DE TRABALHO I uuu 55 3 2 PROCESSO DE FABRICA O I u uuu u 57 3 3 TORNO MEC NICO 59 59 S TIPOS 59 3 3 3 TORNO ESTUDADQO I aasan 64 3 4 AN LISE DAS NECESSIDADES U uuu u 67 3 4 1 O BRA O MEC NICO sas aiii I Sais ds ss bis 67 3 4 2 DISPOSITIVOS E INSTALA ES DO TORNO MEC NICO E DO BRA O MECANICO AT da Q Ra a RD a 73 3 4 3 LEVANTAMENTO E AN LISE DAS FUN ES DE 77 3 5 DEFINI O DAS NECESSIDADES I uuu u 80 3 5 1 DEFINI O DAS FUN ES DE 81 3 5 2 DEFINI O DO FLUXO DAS FUN ES DE CONTROLE ATRAV S DAS REDES DE P TRI A 83 4 PROJETO DA AUTOMATIZA O DO SISTEMA PRODUTIVO 89 4 1 DEFINI O DAS INTERFACES DAS FUN ES 89 4 2 CONTROLADOR L GICO 91 4 2 1 DEFINI O E ALOCA O DOS SINAIS DE
76. OVE Fra o de Voltas para cada Posicionamento Programado P481 a P490 Fun o MOVE N mero de Voltas para cada Posicionamento Programado Quadro 19 Par metros das fun es especiais do SCA 05 Fonte Adaptado de Cat logo WEG Guia de Aplica o de Servoacionamentos 2012 121 Com a adi o da placa opcional posicionadora POS 02 no servoconversor SWA 05 al m de aumentar o n mero de entradas digitais foi poss vel utilizar a fun o TCURVE e a fun o HOMING para ativar diversos ciclos de posicionamento pa ra avan o e recuo do cilindro repuxo CR no eixo vertical o que n o seria poss vel se utiliz ssemos somente os par metros do modelo Standard do SCA 05 Tam b m com a placa posicionadora foi poss vel programar a posi o de refer ncia ab soluta necess ria para a realiza o da l gica de programa o do servoacionamento al m de haver a possibilidade de se programar atrav s de Diagrama de Contatos Ladder o que facilitou bastante no caso do projeto estudado Como j mencionado anteriormente optou se por realizar 20 s ries de repuxo para a Receita 1 15 s ries de repuxo para Receita 2 e 10 s ries de repuxo para a Receita 3 Na Receita 1 portanto devem se selecionar 20 posicionamentos de avan o pela fun o TCURVE e 20 posicionamentos de recuo efetuado pela sele o da fun o HOMING de mesma forma na Receita 2 devem se selecionar 15 posicionamentos de avan o pela fun
77. RADA IHM N PORTAS VEM DE Texto IHM IIHM0 1 Q0 PLG Liga IHM IIHM1 2 Desliga IHM IIHM2 3 51 IIHM3 4 S2 IIHM4 5 53 RT 6 OPERADOR 54 R2 7 55 R3 7 8 56 Continua IHM IIHM8 9 Quadro 11 Sinais de entrada da IHM Fonte Autoria pr pria 2013 Com rela o as portas de sa da da IHM foram previstos 15 canais de sa da digital como mostra o Quadro 12 Este quadro exp e a a o no sistema correspondente sa da na IHM o n mero do canal de sa da e para qual interface o sinal se desloca Nota se que todos os sinais de sa da da IHM se deslocam para o PLC A O SA DA N PORTAS VAI Liga IHM QIHMO 1 IO Desliga IHM QIHM1 2 I3 S1 QIHM2 3 1 52 QIHM3 4 2 53 1 QIHM4 5 I7 res S4 R2 QIHM5 6 I8 S5 R3 QIHM6 7 I9 S6 Continua IHM QIHM7 8 120 Quadro 12 Sinais de sa da da IHM Fonte Autoria pr pria 2013 97 4 4 SERVOACIONAMENTO Como j detalhado no item 2 5 o servoacionamento composto por servoconversor e o servomotor portanto devem ser dimensionados estes dois equipamentos para a execu o do servoacionamento inclu do neste projeto de automa o O servoconversor utilizado para a realiza o do controle do cilindro de repuxo CR juntamente com o PLC ser o SCA 05 da WEG Segundo o cat logo da WEG Automa o Servoconversores SCA 05 e Servomotores SWA 2012 os servoconversores SCA
78. ROLE Segundo Miyagi 2001 as fun es de controle devem ser desenvolvidas at que se tenha um detalhamento de fun es e quando necess rio acrescentar as fun es complementares at alcan ar uma descri o total do sistema A fun o de n vel mais inferior consiste na fun o referente ao objeto de controle ou dos m dulos funcionais do software de controle Analisando o n mero de passos do programa das fun es inferiores ou o tempo de projeto poss vel predizer o tempo total e o n mero total de passos do programa ou macro fun es portanto facilitando no gerenciamento do cronograma Para definir as fun es de controle necess rio determinar as especifica es dos elementos do sistema de controle tais como dispositivo de comando de atua o de detec o de realiza o e de monitora o A Figura 38 apresenta o diagra ma das fun es de controle estruturado descriminando as tr s partes constituintes do sistema produtivo o dispositivo de controle o objeto de controle e as fun es de controle Dispositivo Dispositivo o N VEL de atua o OBJETO DE PERADOR gt Dispositivo 1 gt realiza o gt cilindros CONTROLE PRODUTOS USU RI comando e do v lvulas ds Panela
79. SC 04 SC 04 ISC 06 ISC 07 ISC 08 contl q cont2 q cont3 q N ISC 00 Desacionada Nivel 0 T17 SERVOCONVERSOR GRAFCET NIVEL2 UNIVERSIDADE TECNOL GICA FEDERAL DO PARAN TRABALHO DE CONCLUS O DE CURSO Descri o AP NDICE E JACQUELINE BARREIRA MANOEL 1 1 KAMILE_FUCHS 11 03 2013 UTFPR 161 AP NDICE F DIAGRAMA DE CONTATOS DO SERVOCONVERSOR O Diagrama de Contatos do servoconversor ou linguagem Ladder exige a disposi o das etapas a es transi es e receptividades definidas pelo GRAFCET n vel 2 do servoconversor de forma hier rquica seguindo uma cronologia de atua es no sistema da mesma forma como foi realizado na programa o do PLC Esta programa o demonstra os contatos NA e NF para ativa o das transi es etapas e a es do sistema No corpo do texto j foi apresentado o Diagrama de Contatos Ladder de forma integral no entanto para que seja poss vel uma melhor visualiza o desta programa o ser disponibilizada uma vers o do Diagrama de Contatos Ladder do servoconversor num tamanho maior e com pequenas altera es contida neste ap ndice Ap ndice F a seguir TRANSI ES ETAPAS 15 00 AUXILIAR PRESET El ISCOI 4 7 PRESET AUXILIAR El ISC02 HHAH T El ISC03 E2 15 04 15 06 HA 2 15 05 k T6 ISC04 ISC06 contl q HeT ISC04 ISC06 conti q m E3 ISC04 18 07 EC
80. SI O MEM RIA PLC TRANSI O MEM RIA PLC Entre etapas 0 e 1 T1 Entre etapas 26 e 27 T27 Entre etapas 1 e 2 T2 Entre etapas 27 e 26 T42 Entre etapas 1 e 3 T3 Entre etapas 27 e 28 T28 Entre etapas 2 e 4 T4 Entre etapas 29 e 30 T29 Entre etapas 3 e 0 T5 Entre etapas 30 e 31 T30 Entre etapas 4 e 5 T6 Entre etapas 31 e 32 T31 Entre etapas 5 e 6 T7 Entre etapas 33 e 34 T33 Entre etapas 6 e 7 T8 Entre etapas 34 e 33 T40 Entre etapas 6 e 8 T9 Entre etapas 34 e 35 T34 Entre etapas 6 e 9 T10 Entre etapas 36 e 37 T35 Entre etapas 7 e 10 T11 Entre etapas 37 e 36 T43 Entre etapas 8 e 11 T12 Entre etapas 37 e 38 T36 Entre etapas 9 e 12 T13 Entre etapas 39 e 40 T37 Entre etapas 10 e 13 16 19 114 Entre etapas 40 41 T38 Entre etapas 11 e 23 26 29 T15 Entre etapas 41 e 42 T39 Entre etapas 12 e 33 36 39 T16 Entre etapas 15 18 22 e 43 T44 Entre etapas 13 14 T17 Entre etapas 25 28 32 e 43 T45 Entre etapas 14 e 13 T24 Entre etapas 35 38 42 e 43 T46 Entre etapas 14 15 T18 Entre etapas 43 e 44 T47 Entre etapas 16 e 17 T19 Entre etapas 44 e 45 T48 Entre etapas 17 e 16 T41 Entre etapas 45 e 46 T49 Entre etapas 17 e 18 T20 Entre etapas 46 e 47 T50 Entre etapas 19 e 20 T21 Entre etapas 47 e 48 T51 Entre etapas 20 e 21 T22 Entre etapas 48 e 49 T52 Entre etapas 21 e 22 T23 Entre etapas 49 e 50 T53 Entre etapas 23 e 24 T25 Entre etapas 50 e 1 T54 Entre etapas 24 e 23 T32 Entre etapas 50 e 0 T55 Entre etapas 24 e 25 T26 Quadro 16 Memoriza o interna no PLC
81. STA DE TABELAS Tabela 1 Dimens es das matrizes do torno estudado 65 Tabela 2 Dimens es das matrizes utilizadas para automatiza o do torno 71 Tabela Investimento para implementa o bra o mec nico 136 Tabela 4 Valores comerciais e pre os de custo das 137 Tabela 5 Linhas de cr dito do Banco do Brasil 140 ASCII EEPROM EPROM GRAFCET IHM NA NF PID PLC PROM SED SCADA STN RAM RISC ROM RTU GUI LED LCD VPL WLP LISTA DE SIGLAS American Code for Information Interchange Electrically Erasable Programmable Read Only Memory Erasable Programmable Read Only Memory Gr fico Funcional de Comandos Etapa Transi o Interface Homem M quina Normalmente Aberto Normalmente Fechado Proporcional Integral Derivativo Proportional Integral Derivative Programmable Logic Controller Programmable Read Only Memory Sistemas e Eventos Discretos Supervisory Control and Data Acquisition Super Twisted Nematic Random Access Memory Reduced Instruction Set Computer Read Only Memory Remote Terminal Unit Interfaces Gr ficas de Usu rio Light Emmiting Diode Liquid Crystal Display Valor presente l quido Weg Ladder Programmer SUM RIO 1 INTRODU O a dd la 16 E TEMA us SS
82. UNIVERSIDADE TECNOL GICA FEDERAL DO PARAN DEPARTAMENTO ACAD MICO DE ELETROT CNICA CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL EL TRICA FERNANDA GAZOLA DA SILVA JACQUELINE BARREIRA MANOEL KAMILE FUCHS RETROFIT DE TORNO MEC NICO PARA A FABRICA O DE PANELAS DE ALUM NIO TRABALHO DE CONCLUS O DE CURSO CURITIBA 2013 FERNANDA GAZOLA DA SILVA JACQUELINE BARREIRA MANOEL KAMILE FUCHS RETROFIT DE TORNO MEC NICO PARA A FABRICA O DE PANELAS DE ALUM NIO Trabalho de Conclus o de Curso de Gradua o apre sentado disciplina de Trabalho de Conclus o de Cur so do Curso Superior de Engenharia Industrial El trica nfase em Eletrot cnica e Controle e Automa o Departamento Acad mico de Eletrot cnica DAELT da Universidade Tecnol gica Federal do Paran UTFPR como requisito parcial para obten o do t tulo de En genheiro Eletricista Orientador Prof M Sc Jorge Assade Leludak CURITIBA 2013 Fernanda Gazola Da Silva Jacqueline Barreira Manoel Kamile Fuchs Retrofit de Torno Mec nico para a Fabrica o de Panelas de Alum nio Este Trabalho de Conclus o de Curso de Gradua o foi julgado e aprovado como requisito parcial para a obten o do T tulo de Engenheiro Eletricista do curso de Engenharia Industrial El trica do Departa mento Acad mico de Eletrot cnica DAELT da Universidade Tecnol gica Federal do Paran UTFPR Curitiba 18 de mar o de 2018 Prof Emerson Rigoni Dr Coorden
83. WEG Automa o Servoconversores SCA 05 e Servomotores SWA 2012 49 A placa oferece a possibilidade de transformar o servoconversor em um m dulo posicionador de um eixo Posicionamento com perfil trapezoidal e S absoluto e relativo programa o Mestre Escravo Sincronismo entre 2 ou mais motores bus ca de zero m quina ou homming blocos de PLC como temporizadores contadores bobinas contatos aritm ticos e compara o programa o em linguagem Ladder s o as caracter sticas da placa posicionadora 2 5 2 SERVOMOTOR De acordo com o Guia de Acionamentos de Servomotores da WEG 2012 a escolha de um servomotor relaciona se com a simplicidade e facilidade de atua o no torque na m quina Entre os servomotores h os motores de corrente cont nua e os de corrente alternada Os servomotores de corrente cont nua eram mais utilizados antes do desen volvimento e aperfei oamento dos dispositivos semicondutores de pot ncia com ca pacidade de condu o e bloqueio IGBT dos materiais magn ticos de elevado magnetismo remanente e for a coercitiva e dos microprocessadores de baixo custo Automa o Servoconversores SCA 05 e Servomotores SWA 2012 Os servomotores de corrente alternada s o menos precisos se comparados com os servomotores de corrente cont nua Uma de suas fases alimentada com tens o alternada de frequ ncia e amplitude constante e a outra fase com a mesma frequ ncia por m defasada de
84. a o estruturada passou se a valorizar a manuten o flexibili dade e documenta o de forma a n o haver muita relev ncia caso a solu o imple mentada n o fosse de menor extens o em termos de ocupa o de mem ria Atu almente segundo Silveira e Santos 1998 n o h a preocupa o de limita o de mem ria A exemplo do PLC um rel pode ter quantos contatos o programador de sejar j que ele apenas uma opera o de leitura de mem ria e portanto n o se limita a um determinado n mero de contatos NA ou NF como os tradicionais rel s e contatores Como j mencionado anteriormente na estrutura do GRAFCET existem tr s elementos b sicos as transi es as etapas e as a es Deste modo para se trans formar esta estrutura de fluxograma em linguagem de rel s deve se dispor estes elementos de forma hier rquica em que a es s o realizadas a partir das etapas e estas por sua vez t m origem nas transi es De acordo com Silveira e Santos 1998 num diagrama de rel s ou tamb m chamado de programa o Ladder a im plementa o do GRAFCET deve ser entendido atrav s da subdivis o da sua estru tura em tr s partes distintas uma parte respons vel pela ocorr ncia de transi es realizam o fluxo do processo outra respons vel pela sequencializa o das etapas de forma interconectada garantem a sequ ncia correta do processo e por fim ou tra parte que realizar as a es operativas do sistema
85. a tura rob s industriais entre outros WEG Automa o Servoconversores SCA 05 e Servomotores SWA 2012 O servoacionamento composto pela uni o do servomotor e do servoconver sor A seguir ser o detalhados cada componente do servoacionamento 2 5 1 SERVOCONVERSOR Os servoconversores s o equipamentos vers teis que possibilitam a comuni ca o direta com controladores externos a comunica o nos variados meios Field bus e a associa o de m ltiplos eixos numa mesma fonte de alimenta o Possuem fun es de posicionamento velocidade e rampas de acelera es desacelera o program veis A Figura 13 apresenta um exemplo de servoconversor 48 Figura 13 Servoconversor Fonte Cat logo WEG Automa o Servoconversores SCA 05 e Servomotores SWA 2012 Segundo o cat logo de Automa o Servoconversores SCA 05 e Servomoto res SWA da WEG 2012 as caracter sticas t cnicas principais de um servoconver sor s o regula o em modo posicionador velocidade torque controle de torque PID e controle de velocidade tipo PID simulador de encoder incorporado uni dade de engenharia para IHM remota programa o de par metros via IHM incorpo rada IHM remoto ou via serial microcomputador PC entre outras Al m disso o servoconversor possui alguns acess rios opcionais entre eles a placa posicionadora A Figura 14 apresenta este acess rio Figura 14 Placa posicionadora Fonte Cat logo
86. a R 4 15 04 Aciocaou V1Y1 Vem do 0 1 Sensor POSORI Porta 4 15004 Acionou V1Y1 Vem do QS CLP Sensor POS2 2 Val p Poria 5 ISCOS Acionou 1 2 Vem do 0 1 e 4 7877 Vai 1941 Ativa Se o Receita 1 Porta 5 ISC05 Acionou VIY2 Vem do 06 1 4 QSC Vai p N9 CLP 4 ISCUS Acionou Vem do 051 Sensor POSI 1 Poeta 4 15004 Acionou VIY Vem do Q5CLP Sensor POS2 POS0R2 e K2 Porta 4 15 04 V1Y1 Vem 5 Sensor POS3 e K3 Pecta 4 ISC04 Ac onou VIVI Vem do 05 1 e 22 Sensor POSI 1 Ki Porta 4 ISC04 Aciomos V1Y1 Vem do Q S CLP e a Sensor POS2 POS0R2 e K2 4 ISC04 Acsonou V1Y1 Vem do QSCLP 5 Sensor POSI POS0R3 K3 Porta 0 ISC 00 Desscionada nivel 0 Figura 58 GRAFCET n vel 1 servoconversor Fonte Autoria pr pria 2013 software AutoCAD 2008 123 Para que seja poss vel uma melhor visualiza o do fluxograma da Figura 58 ser disponibilizada uma vers o do GRAFCET n vel 1 do servoconversor num tamanho maior contida no Ap ndice D deste trabalho 5 5 3 GRAFCET N VEL 2 O GRAFCET n vel 2 do servoconversor com detalhes apenas das etapas transi es a es e receptividade
87. a banca s empresas Hidromatic e C O Muller pela grande contribui o com a realiza o dos or amentos de equipamentos utilizados nesta pesquisa Universidade Tecnol gica Federal do Paran por disponibilizar toda a infraestrutu ra laboratorial o que possibilitou o desenvolvimento dos testes e simula es essen ciais para a obten o dos resultados deste trabalho Aos integrantes da banca por toda a dedica o na revis o e sugest es para melho ria deste trabalho Aos nossos pais familiares e amigos nossos sinceros agradecimentos pelo carinho apoio paci ncia e compreens o nos momentos de aus ncia sempre nos incenti vando aos estudos e nos apoiando incondicionalmente para a realiza o deste r duo trabalho de conclus o de curso nesta trajet ria de nossas vidas RESUMO FUCHS Kamile MANOEL Jacqueline B SILVA Fernanda G Retrofit de Torno Mec nico para a Fabrica o de Panelas de Alum nio 2013 141f TCC Gradua o em Engenharia Industrial El trica Universidade Tecnol gica Federal do Paran Curitiba 2013 Ao observar o processo de fabrica o de panelas de alum nio utilizando o torno me c nico como m quina ferramenta principal foi poss vel assinalar alguns pontos cr ti cos em seu funcionamento J que o processo da confec o das panelas depende exclusivamente da m o de obra humana como ferramenta para a opera o do torno foi poss vel detectar um desgaste f sico progressi
88. a como uma rela o entre objetivo e meio m todo Deste modo o objetivo da estrutura o das fun es referentes ao sistema produtivo principalmente a visualiza o do sistema como um todo facilitando tare fas de verifica o e corre o de fun es Nesta an lise poss vel averiguar as fun es que realmente s o necess rias identificar as fun es erradas ou dispens veis identificar a natureza e abrang ncia das fun es e adicionar as fun es que faltam caso existam A Figura 36 apresenta um fluxograma com a estrutura o das fun es de controle referentes ao sistema de fabrica o de panelas a partir da automatiza o do torno mec nico Neste caso espec fico mostrado na Figura 36 a fun o de con 78 trole principal a fabrica o da panela representada pelo n vel 1 do fluxograma das fun es de controle No entanto para a fabrica o da panela necess rio realizar as fun es secund rias constitu das pelo n vel 2 senda elas escolha e coloca o da matriz entrada da chapa de alum nio sele o da receita processo de moldagem da chapa matriz processo de acabamento e desligamento manual do torno De mesma forma para se alcan ar cada fun o destacada no n vel 2 preciso realizar fun es inferiores as quais s o constitu das pelo n vel 3 do fluxograma que por sua vez necessitam da atua o das fun es representadas pelo n vel 4 e assim sucessi vamente Assim na etapa
89. a de IHM que est pre sente em boa parte dos equipamentos e sistemas automatizados de forma a de sempenhar um papel importante em diversas fun es tais como a verifica o de status de produ o cumprimento de ordens do controlador avisos de alarme entre outras VIEIRA 2004 Assim este trabalho acompanha a tend ncia mundial no cen rio da ind stria da automa o em supervisionar um equipamento de uma f brica atrav s de um PLC e IHM Os sistemas de IHM atuais devem oferecer a interface ao operador controle supervisionado e aquisi o de dados al m de proporcionar alarmes e informa es para o sistema de planejamento corporativo O setor industrial que ser estudado para a realiza o deste trabalho envolve a fabrica o de utens lios e artefatos de alum nio especialmente panelas refor adas e de grande porte utilizados em cozi nhas industriais Para a fabrica o deste tipo de panelas s o geralmente utilizados 23 tornos mec nicos de repuxo de forma que o pr prio operador realiza manualmente a manufatura do produto O torno mec nico ou m quina ferramenta como classificado considera do fundamental no processo de confec o e acabamento de pe as Este equipa mento tem a capacidade de executar maior n mero de obras do que qualquer outra m quina e por este motivo considerado o precursor das m quinas ferramentas Al m disso este equipamento pode modelar qualquer superf cie de revolu o atra
90. a o trabalho humano em benef cio da seguran a das pessoas da qualidade dos produtos da rapidez da produ o ou da redu o de custos por meio da utiliza o de computadores CASTRUCCI e MORAES 2007 Nesse sentido a automa o de uma ind stria ou processo industrial realizada quando se pretende uma maior produtividade e consequente redu o de custos ainda que ocorra em decorr ncia disso a substitui o de m o de obra ou mesmo o desaparecimento de uma fun o na f brica No entanto de acordo com Castucci e Moraes 2007 automatizar um sistema produtivo n o resulta somente em menores custos mas tamb m proporciona variadas vantagens aos sistemas abrangendo de forma direta a informatiza o Dentre os benef cios pode se destacar a possibilidade de expans o utilizando recursos acess veis maiores n veis de qualidade maior flexibilidade de modelos para o mercado maior seguran a p blica e dos oper rios menores perdas materiais e de energia mais disponibilidade e qualidade de informa o sobre o processo e melhor planejamento e controle da produ o A automa o envolve a implanta o de sistemas interligados e assistidos por redes de comunica o compreendendo sistemas supervis rios e interfaces homem m quina que possam auxiliar os operadores no exerc cio da supervis o e da an lise dos problemas que porventura venham a ocorrer CASTRUCCI e MORAES 2007 Com rela o produ o industrial a automa o
91. a organiza o funcional de todos os comandos de opera o Tamb m aspectos como ngulo de opera o posicionamento formato entre outros devem ser levados em considera o MIYAGI 2001 3 5 2 DEFINI O DO FLUXO DAS FUN ES DE CONTROLE ATRAV S DAS REDES DE PETRI Dando continuidade metodologia proposta por Miyagi 2001 neste momen to necess rio definir os procedimentos que ativam as fun es de controle j defini das anteriormente para a realiza o das opera es especificadas Deve se portanto determinar o fluxo das fun es de controle Geralmente para representar o fluxo das fun es de controle s o utilizados fluxogramas cartas de tempo representa o por redes etc Neste caso optou se por desenvolver o fluxo das fun es de controle atrav s da representa o por Redes de Petri a partir do diagrama funcional determinado pe la Figura 30 A representa o por Redes de Petri foi escolhida devido possibilidade de representa o de processamentos paralelos concorrentes e ass ncronos que s o caracter sticas do controle de SED A teoria das Redes de Petri foi desenvolvida durante a tese de doutorado de Carl Adam Petri Intitulada Kommunikation mit Automaten Comunica o com Aut matos a teoria foi apresentada em 1962 na faculdade de Matem tica e F sica da Universidade de Darmstadt na Alemanha O estudo de Petri se destacou e gerou interesse em outros pesquisadores Desta forma em co
92. adas e sa das do 132 sistema Algumas partes da simula o do Ladder do servoconversor SCA 05 com placa posicionadora POS 02 no software Weg Ladder Programmer s o apresenta dos da Figura 65 Figura 67 Os blocos de fun es utilizados foram TCURVE HOME e USERFB WEG Ladder Programmer TCC2 Idd Projeto Editar Exibir P gina Inserir Ferramentas Construir Comunica o Bloco do Usu rio Janela Ajuda la x 8041 a mea 2212 S alz 4434 Is mis alel alel 9191 w zilol melraaH lel TCC2 ldd E Diagramas Ladder TCC2Idd Assistentes de Configura o Di logos de Monitora o Di logos de Trend de Vari veis Di logos de Monitora o de Di logos de Valores dos Par metr Monitora o de Entradas Sa das Monitora o de Par metros via Monitora o Informa es Gerais dc 15 04 15 07 i gt e RECETTA3 A zl Para ajuda pressione F1 Pos2 00 v1 65 Ln 13 Col P gina 1 de 5 Figura 65 Simula o do Diagrama Ladder do servoconversor parte 1 Fonte Autoria pr pria 2013 software Weg Ladder Programmer V 9 11 WEG Ladder Programmer TCC2 Idd Projeto Editar Exibir P gina Inserir Ferramentas Construir Comunica o Bloco do Usu rio Janela Ajuda x so elele
93. ador de Curso Engenharia El trica Profa Annemarlen Gehrke Castagna Mestre Coordenadora dos Trabalhos de Conclus o de Curso de Engenharia El trica do DAELT ORIENTA O BANCA EXAMINADORA Jorge Assade Leludak M Sc Andrea Lucia Costa Dra Universidade Tecnol gica Federal do Paran Universidade Tecnol gica Federal do Paran Orientador Roberto Cesar Betini Dr Universidade Tecnol gica Federal do Paran Rosalba da Costa M Sc Universidade Tecnol gica Federal do Paran A folha de aprova o assinada encontra se na Coordena o do Curso de Engenharia Industrial El trica AGRADECIMENTOS Ao Professor Jorge Assade Leludak nossos sinceros agradecimentos pela sua de dica o sabedoria compreens o e orienta o que foram essenciais para o desen volvimento deste trabalho empresa DeLucca Alum nio Ltda por ceder espa o nossa pesquisa sem ne nhuma restri o permitindo o estudo do sistema produtivo e do equipamento utiliza do como objeto principal de estudo deste projeto Ao Professor Jaime Favretto pelos valiosos ensinamentos e contribui es em partes decisivas para o andamento e finaliza o deste trabalho Professora Rosalba da Costa pela disponibilidade em nos atender e nos ajudar em diversos momentos que permitiram a realiza o deste trabalho Professora Andrea Lucia da Costa que em virtude dos acontecimentos se dispo nibilizou a corrigir o trabalho e participar d
94. ados movimentos de transla o longitudinal e transla o transversal concomitantemente 63 Outra classe dessas m quinas o torno de produ o Este se destaca pela elevada produ o j que composto por dois carros trabalhando simultaneamente um deles com movimento longitudinal e outro transversal Tamb m h o torno au tom tico Neste equipamento toda a fabrica o das pe as feita de modo autom ti co ou seja todas as opera es s o cumpridas consecutivamente necessitando de apenas um oper rio que carregue o vergalh o Al m dos tipos de tornos mec nicos citados anteriormente existem o torno semiautom tico e os tornos especiais O torno semiautom tico apenas se difere do torno autom tico por necessitar de um oper rio para que coloque o material em es tado bruto para ser torneado e no t rmino do processo retire a pe a produzida J os tornos especiais s o representados pelo torno detalonador e o repetidor O pri meiro utilizado para retirar o material dos dentes das fresas o segundo apropria do para a produ o em s rie e as pe as s o colocadas uma a uma na pin a da m quina A Figura 26 a qual ilustra um torno do tipo horizontal apresenta as principais partes constituintes de um torno mec nico Placa universal Porta ferramenta y Carro transversal Cabe ote fixo Cabe ote m vel gt Barramento Carro longitudinal Figura 26 Principais partes do
95. adro 8 poss vel definir as interfaces que realizam o controle do processo para o caso espec fico do retrofit do torno mec nico A realiza o do con trole do sistema para produ o de panelas feita por meio de um controlador l gico program vel e de um serconversor associados Tamb m ser interligada diretamen te PLC uma interface homem m quina para detec o das vari veis de entrada mediante a sele o de processos efetuados pelo operador do torno Os sensores de posi o e os finais de curso ser o conectados do respectivo equipamento ao quadro el trico de forma que a sa da do quadro el trico para cada dispositivo de de tec o ser ligada s entradas do PLC e do servoconversor atuando como vari veis de entrada para o controle do sistema A associa o do PLC ao controlador por servoacionamento se deu principal mente pelo fato da necessidade de sincronismo entre o movimento horizontal e o movimento vertical realizado pelo cilindro de repuxo CR no momento da moldagem da chapa de alum nio matriz acoplada ao torno Neste sentido o projeto e a pro grama o dos controladores do sistema tiveram de ser associadas para que aten dessem a necessidade de movimenta es nos eixos X e Y de forma simult nea e devidamente associadas para garantir uma boa qualidade de execu o no processo de repuxo O diagrama da Figura 45 apresenta as interfaces utilizadas para a automati za o do torno a partir do bra o mec ni
96. ala o de drives controladores Atrav s da aplica o de importantes microprocessado res a nova gera o de IHMs passou a assumir uma fun o imprescind vel numa re de automatizada por meio do armazenamento de dados e desempenho de todas as fun es de controle VIEIRA 2004 43 Castrucci e Moraes 2007 ressaltam que as IHMs s o sistemas supervis rios que surgiram da necessidade de uma interface amig vel eficiente e ergon mica en tre sistemas de automa o complexos e a equipe encarregada de sua opera o Devem portanto ser encontradas pr xima a linha de produ o instaladas na esta o de trabalho de modo a traduzir sinais vindos do PLC para sinais gr ficos de f cil entendimento como mostra a Figura 12 Figura 12 Exemplo de IHM com vis o do processo Fonte ABB Ltda 2012 De acordo com Silveira e Santos 1998 as IHMs s o atualmente dispon veis em duas principais op es e Hardware espec fico do fabricante do PLC e Softwares Supervis rios executado em computador A primeira op o tem a vantagem de ser um dispositivo totalmente integrado ao PLC e possuir alto ndice de adapta o ao ambiente industrial no entanto apre senta o inconveniente de apenas ser utilizada com equipamentos dispon veis pelo fabricante escolhido Por outro lado os Softwares Supervis rios oferecem uma vasta comunica o com diversos tipos de marcas e modelos de equipamentos dispon veis no mercado Entretanto
97. amb m se gundo Cardoso e Valette 1997 um modelo matem tico com representa es gr ficas Esta teoria possibilita a modelagem de sistemas paralelos concorrentes as s ncronos e n o determin sticos MACIEL 1996 As Redes de Petri representam sistemas a eventos discretos nos quais ocor rem mudan as de estado em momentos precisos e de forma brusca CARDOSO e VALETTE 1997 De acordo com Paulo Maciel 1996 essa t cnica formada por dois elementos transi o elemento ativo e lugar elemento passivo A Figura 39 abaixo mostra as representa es desses dois elementos D ou EEE Transi o Lugar Figura 39 Componentes das Redes de Petri Fonte Marranghello 2005 As transi es representadas graficamente por um tra o correspondem s a es ou eventos realizados pelo sistema Os lugares s o representados por um c rculo e correspondem vari veis de estado As a es sempre est o relacionadas a algumas pr condi es havendo uma rela o entre os lugares e as transi es ou 85 seja para que os eventos sejam realizados estes devem estar associados a uma vari vel de estado Esses dois componentes lugar e transi o s o interligados a trav s de arcos dirigidos representados graficamente por setas Por virtude de suas vantagens a teoria das Redes de Petri amplamente uti na modelagem de sistema como citado anteriormente Dentre essas vanta gens est a rep
98. amento de pessoal para as sumir essa fun o se torna um empecilho para a empresa pois demanda experi n cia que s adquirida ao longo do tempo e disposi o para o trabalho bra al Por ser considerada uma produ o semi artesanal outro ponto preocupante a falta de padroniza o tanto nos processos envolvidos quanto nos produtos finais Isso pode ocorrer devido ao modo de trabalho que varia de acordo com o oper rio podendo gerar falhas nas pe as ocasionando retrabalho e refugo o que afeta dire tamente na qualidade Al m disso essa n o conformidade no modo de trabalho leva a um processo com dura o vari vel afetando diretamente no rendimento da produ o Com o retrofit do sistema parte se do pressuposto que seja estabelecida uma diminui o no retrabalho e no desperd cio de mat ria prima bem como na m o de obra utilizada o que aumentaria a produ o das panelas retornando lucro para em presa 25 A partir da an lise dos problemas e premissas envolvidos e anteriormente ex postos nesse sistema atual de produ o poss vel levantar alguns questionamen tos a respeito das falhas bem como das solu es de melhoramento desse projeto De que maneira poss vel reduzir o desgaste f sico e a for a humana aplicada no processo E nesse caso como utilizar uma m o de obra menos especializada ob tendo resultados satisfat rios E ainda dentro do escopo de automa o e controle qual seria a s
99. andos sequenciais ou que dependem do tempo pois caso utilizadas as linguagens mais tradicionais o programa pode ficar confuso e invi vel Segundo Silveira e Santos 1998 o GRAFCET foi obtido atrav s do resultado de t cnicas como fluxogramas diagramas de vari veis de estado redes de Petri e diagrama trajeto passo que ten taram dispor uma metodologia de programa o para alguns problemas que as lin guagens tradicionais n o contemplavam Para Pires 2002 o GRAFCET um conjunto de etapas ou estados que cor respondem a a es onde as transi es dessas etapas s o determinadas por condi es l gicas e os elementos que as ligam conferem orienta o l gica 42 2 4 INTERFACE HOMEM M QUINA As IHMs configuram um canal de comunica o entre o homem e o computa dor atrav s do qual interagem visando atingir um objetivo comum Apresentam um conjunto de caracter sticas com o qual os utilizadores se relacionam com as m qui nas dispositivos programas de computador ou alguma outra ferramenta complexa Como o pr prio nome sugere a interface homem m quina um modelo efetivo de comunica o entre o ser humano e o computador Assim por meio de um conjunto de princ pios de projeto de interface que poss vel identificar objetos e a es de in terface e depois criar um layout de tela que forma a base para um prot tipo de inter face homem m quina FACULDADE DE TECNOLOGIA DE S O BERNARDO DO CAMPO Fundamentos
100. anuten o R ano Analisando a f rmula pode se concluir que quanto maior o tempo de pay back retorno menos vi vel ser o projeto proposto Ou seja quando o tempo de re torno usado para aceitar ou rejeitar decis es os seguintes crit rios devem ser considerados se o per odo de payback menor do que o per odo m ximo aceit vel o projeto vi vel caso esse per odo seja maior o projeto deve ser rejeitado Apesar de este m todo ser muito utilizado e conhecido ele pouco preciso e menos sofisticado entre os outros artif cios de c lculo financeiro pois al m de n o usar taxas de juros n o considera o valor do dinheiro no tempo GITMAN 2002 Outro m todo para analisar a viabilidade econ mica de um novo projeto Va presente l quido VPL URTADO et al 2009 Este m todo um dos mais usa dos para tomar decis es sobre investimentos A Equa o 2 demonstra o VPL calcu lado da seguinte maneira n VPL SIS E 2 1 1 7 benef cio capacidade de retorno para a empresa ou fluxo de entrada caixa R ano M manuten o R ano i Taxas de desconto do projeto n vida til do projeto equipamento anos A an lise feita para a tomada de decis o de implementa o ou n o do novo projeto considera que o projeto pode ser aceito se o valor de VLP maior que zero VPL gt 0 Se o valor for menor que zero VLP lt 0 o projeto invi vel Deste modo co
101. atarina 2012 Automa o Servoconversores SCA 05 e Servomotores SWA Cat logo Santa Catarina 2012 Manual de Programa o TPWO3 PCLink Manual T cnico Santa Catari na 2012 Manual do Usu rio Weg Ladder Programmer Manual T cnico Santa Catarina 2012 150 AP NDICES 151 AP NDICE A GRAFCET N VEL 1 DO PLC Por meio de uma correta interpreta o do diagrama operacional do sistema considerando a ordem de funcionamento de todos os sensores de posi o finais de curso v lvulas e motores foi poss vel avaliar cada etapa do processo de fabrica o das panelas de forma sequencial e ordenada A partir desta an lise um fluxograma que apresenta cada passo do sistema gerado destacando todas as partes envolvidas no processo de fabrica o de panelas desde a ativa o do PLC e IHM at o seu desligamento Por quest es de limita o de espa o no corpo deste trabalho optou se por colocar no texto um fluxograma simplificado da programa o do PLC n o detalhando todos os processos envolvidos no programa No entanto a vers o do fluxograma na ntegra se encontra neste ap ndice de forma a demonstrar detalhadamente todos os processos do fluxograma O GRAFCET n vel 1 do PLC do sistema do retrofit do torno mec nico est apresentado neste ap ndice Ap ndice A a seguir representando integralmente de forma sequencial o que deve ocorrer em cada etapa do processo desde a inicializa o do proce
102. cessadores fizeram com que os computadores fossem integrados nas ind strias e deste modo as tecnologias para automa o industrial ganharam espa o J no final da d cada de 60 a ind stria automobil stica General Motors foi a pioneira a tes tar um controlador l gico que permitia a programa o atrav s de software que pos sibilitava opera es diversas Este dispositivo desenvolvido pela Bedford Associates recebeu o nome de MODICON 084 sigla de Modular Digital Controller e representou o primeiro controlador l gico program vel CAPELLI 2006 21 Durante a d cada de 70 ocorreram diversos progressos no desenvolvimento do PLC Computadores robustos com processadores prec rios foram substitu dos por microprocessadores Nessa d cada tamb m foi desenvolvido um sistema que intercomunicava atrav s de redes os PLCs possibilitando assim o controle remoto de m quinas Al m disso foram criadas interface e programa o que permitiriam configura es exclusivas de acordo com a necessidade do usu rio SILVEIRA e SANTOS 1998 Desse modo a aplica o dos controladores se expandiu n o s no setor au tomobil stico mas nas ind strias em geral O aumento da vida til do controlador a redu o das manuten es nos equipamentos e a possibilidade de reprogramar sem interromper a produ o s o alguns dos fatores que contribu ram para essa expan s o De acordo com Georgini 2007 um controlador l gico program vel um c
103. co controlado por PLC servoacionamento e IHM Tamb m s o mostradas as interliga es de entradas e sa das entre estas in terfaces determinando o modo como operam em conjunto IHM PLC E 74 SERVOCONVERSOR 5 SERVOMOTOR ENCODER ALIMENTA O QUADRO EL TRICO Figura 45 Esquema de rela o entre IHM PLC e servoacionamento Fonte Autoria pr pria 2012 91 4 2 CONTROLADOR L GICO PROGRAM VEL Para a realiza o do controle ser utilizado o controlador l gico program vel WEG do modelo TPWOS Este PLC compacto com alta velocidade de processamento e ideal para se aplicar a processo industriais pequenos e de m dio porte Tamb m se optou por este controlador justamente por possuir software de programa o gratuito TPWO3 PCLink comunica o Modbus no modelo padr o al m de permitir expans es de entradas e sa das I O Algumas das vantagens proporcinadas pelo TPWOS de acordo com cat logo da WEG Automa o Controladores L gicos Program veis CLPs e Rel Program vel 2012 s o Alta velocidade de processomento Grande capacidade de mem ria Facilidade de instala o e manuten o atrav s de blocos terminais plug veis Unidades b sicas flex veis com 14 20 30 40 e 60 pontos de I O Capacidade de expans o de I O digitais e anal gicas Configur vel at 256 pontos de digitais e 64 de anal gicas Sa das digitais a rel 2A e a transistor 0 Entra
104. como s o softwares executados em computadores as suas aplica es em ch o de f brica podem implicar no uso de computadores industriais os quais garantem maior prote o mas consequentemente apresentam maiores custos SILVEIRA e SANTOS 1998 As formas mais comuns de IHMs s o e Frontais de teclado e display de 7 segmentos 44 Frontais de teclado de LCD ou v cuo fluorescente Terminal de v deo Softwares de supervis o e gerenciamento de processos Segundo Castrucci e Moraes 2007 as IHMs apresentam sensores alfanum ricos bem como teclados de fun es e comunica o serial de modo a trazer com isso in meros benef cios como Economia de fia o e acess rios j que a comunica o com o PLC se baseia numa transmiss o serial com um ou dois pares de fio tran ados economi zando com isso em v rios pontos de entrada ou sa da e a fia o deste com os sinaleiros e bot es Redu o da m o de obra para montagem pois em vez de v rios dispositivos somente a IHM montada Elimina o f sica do painel sin tico Aumento da capacidade de comando e controle considerando que a IHM po de auxiliar o PLC em algumas fun es Maior flexibilidade frente a altera es necess rias no campo Opera o amig vel F cil programa o e manuten o Pode se dizer que as IHMs s o hardwares industriais compostas geralmente por uma tela de cristal l quido e um conjunto de teclas para navega o ou inser
105. configuram a consequ ncia da etapa corretamente ativa A Figura 53 demonstra um exemplo da estrutura de um Diagrama de Conta tos implementado a partir de um GRAFCET 105 eH Transi es eh mie nTIA Etapas A es l Figura 53 Diagrama de Contatos Fonte Silveira e Santos 1998 Assim ser apresentada como t cnica de programa o a l gica sequencial u tilizando Diagrama de Contatos a partir do desenvolvimento do GRAFCET tanto do PLC como do servoconversor sendo este tipo de programa o bastante utilizado atualmente na grande maioria dos equipamentos de controle de sistemas automati zados 5 3 DIAGRAMA FUNCIONAL DO SISTEMA PRODUTIVO Para a elabora o do projeto e desenvolvimento do GRAFCET referente ao sistema produtivo para fabrica o de panelas imprescind vel fazer primeiramente a esquematiza o de um diagrama funcional do sistema destacando cada equipamento de detec o atuadores e dispositivos de realiza o do controle envolvidos no sistema Isto permitir identificar facilmente as vari veis de entrada e sa da de cada dispositivo de realiza o de controle que neste caso s o representados pelo PLC e o servoconversor A Figura 54 apresenta o esquem tico 106 do torno juntamente ao bra o mec nico indicando cada sensor de posi o e finais de curso interligados ao respectivo dispositivo de controle Na Figura 54 poss vel
106. contendo todos os passos envolvidos no programa se encontra no Ap ndice C 116 TRANSI ES ETAPAS A ES kiri B I 5 12 2 qtas e E2 E50 jan FE mee E E2 15 cont3 q 5 t 0 50 ra m Aa R K Erro 4 4 25 Ti EM S E1 E4 16 E24 P 139 R E36 Sis ES TIQ qua E 5 7 cont q 1 T36 E6 17 s R E37 E Jor E6 18 5 R K4 E o2 a Ys IE 5 12 E i IP ro Eee Eyes 1 EE q 16 ai TS qa EL 4syem Ir E12 mar 09 jar T41 E13 PE tre T51 91 EL ses s p Eees contl q T52 E TER rs 21 T53 E14 A ir KI T21 T53 73 414 Es ye20 E s eso 119 153 122 Ram cont2 q 5 2 Ps p2 s ez T55 E46 48 cont2 q E48 E50 R K2 H 08 7 15 19 K2 CONTI ps E49 650 H hen ME ENT Eid 9 cora 16605 560 irr Er 15 ev ctu Es 900 ES en 16 4 T2 Q 122 d Eae TER 4 E10 9 IN N 18608 teos Figura 57
107. cro a mesma para qualquer tamanho de panela fabricada Os c lculos de payback e VPL ser o feitos para os tr s tama nhos de panelas A Tabela 4 mostra que para cada modelo de ca arola a capacida de de produ o di ria por unidade distinta Al m disso para os c lculos ser o considerados 240 dias teis no ano de fabrica o de cada modelo de panela ou se ja 8 horas por dia e 5 dias por semana Tamb m ser considerada uma vida til n de 10 anos do equipamento e um custo anual de manuten o R 5 000 00 Aplicando os dados fornecidos na equa o de payback para a ca arola de n mero 26 tem se B quantidade de panelas produzidas x valor de venda B 150unid x 240dias x R 20 47 763 920 00 R ano M valor manuten o valor de custo M R 5 000 00 R 18 42 x 150unid x 240dias M 668 120 00 R ano I PAYBACK anos 138 PAYBACK 187 913 24 763 920 00 668 120 00 PAYBACK anos 1 96 anos Ou seja de acordo com o c lculo de payback a empresa ir recuperar o capi tal investido no prazo de 1 96 anos ou aproximadamente 24 meses Conforme citado o VPL tamb m ser calculado B M G VPL E EE E T lt 763 920 00 668 120 00 E e 1 0 05 1 VPL 187 913 24 739 742 19 VPL 551828 95 Para a panela de n mero 34 tem se B quantidade de panelas produzidas x valor de venda B 100unid x 240dias x R 30 72
108. cuo do servomotor Para garantia de que os movimentos na vertical e na horizontal do cilindro de repuxo CR sejam realizados com sicronismo tamb m ser enviado um comando por parte do servoconversor atrav s de uma sa da digital cada vez que ocorrer a finaliza o do avan o e do recuo do servomotor Isto habilitar a posterior ordem de avan o ou recuo do cilindro executada pelo PLC por meio da v lvula V1 atuando como pr condi o para continua o do processo O servoconversor quando ligado inicialmente d ordem para o servomotor avan ar at a refer ncia da posi o absoluta posi o esta j programada diretamente no servoconversor Com a sele o da receita executada pelo operador na IHM o sinal repassado programa o do PLC e do servoconversor Neste momento o servoconversor habilita o servomotor a se dirigir at a posi o inicial dependendo da receita de panela selecionada pelo operador e detectada pelos sensores de posi o POS 1 POS 2 ou POS 3 Como especificado anteriormente a ordem de avan o do servomotor ser dada somente pelo sinal de energiza o da v lvula V1Y1 efetuada pelo PLC e repassada ao servoconversor Este sinal enviado 118 pelo PLC ativar a fun o TCURVE do servoconversor que ir selecionar o primeiro posicionamento que o servomotor dever realizar Ao final deste posicionamento ser enviado um sinal de sa da pela desabilita o da fun o TCURVE para o PLC o qual ir habi
109. da entrada da chapa de alum nio necess rio centralizar a chapa e travar o torno que por sua vez preciso acionar manualmente o equipa mento e lubrificar a chapa de alum nio ambas representadas pelo n vel 4 Para fina lizar este processo deve se realizar o n vel 5 das fun es de controle que configura o acionamento do motor do torno Na etapa da sele o das receitas necess rio que se posicione e prepare o torno n vel 3 do fluxograma a partir da escolha da receita 1 2 ou 3 feita atrav s da IHM no n vel 4 A escolha da receita definir a atua o dos respectivos sensores es colhidos para cada receita representadas pelo n vel 5 O processo de moldagem da chapa matriz ocorrer atrav s do acionamento da bomba hidr ulica no n vel 3 que por sua vez ser ativado mediante a atua o dos cilindros de apoio CA repuxo CR e servomotor representados pelos n veis 4 5 e 6 respectivamente Para realizar o processo de acabamento das panelas preciso que desative o cilindro de repuxo CR e servomotor representado pelo n vel 3 do diagrama das fun es de controle e acione o cilindros de apoio do cilindro de corte CAC e cilindro de corte CC atrav s do n vel 4 Finalmente ap s a atua o dos cilindros CAC e CC necess rio que estes mesmos cilindros sejam recuados A finaliza o das fun es de controle ocorre por meio do desligamento manual do torno FABRICA O DE PANELA ESCOLHA E ENTRADA DA SELE
110. das r pidas at 100kHz Sa da trem de pulso e PWM Fun o PID Rel gio de tempo real Comunica o Modbus Programa o em linguagem Ladder ou lista de instru es Software de programa o gratuito TPWOS PCLink Comunica o com a linha PWS de IHMs inteligentes M dulos de comunica o opcionais Ethernet TCP IP Profibus DP DeviceNet escravos Atualiza o de firmware diretamente via computador pessoal PC A especifica o t cnica do PLC que ser utilizado para simula o do retrofit do torno mec nico o 0 40HR A Este modelo comporta 24 portas de entrada digital 24Vcc 16 sa das digitais rel 2A com possibilidade de expans o para at 92 256 pontos de entradas e sa das digitais 56 entradas anal gicas 8 sa das anal gicas A tens o de alimenta o do equipamento de 100 240 Vca 60 Hz A Figura 46 apresenta o modelo acima detalhada que ser utilizado para a automatiza o do torno Unidade b sica Unidades de expans o de Unidades de expans o de entradas e sa das digitais entradas e sa das anal gicas 2222222 tt t tt e EA Chave run stbp d Estados l gicos programa o Conex o da das entradas Conex o para RS292 mem ria de backup e sa das digitais m dulos de expans o Figura 46 PLC TPW03 40HR a Fonte Cat logo WEG Automa o Controladores L gicos Prog
111. de Entradas Sa das Monitora o de Par metros via IHA Monitora o Informa es Gerais dc Para ajuda pressione F1 2 00 1 65 P gina 1 2 Figura 67 Simula o do Diagrama Ladder do servoconversor parte 3 Fonte Autoria pr pria 2013 software Weg Ladder Programmer V 9 11 importante ressaltar que o software Weg Ladder Programmer funciona so mente atrav s de monitoramento online ou seja a simula o s pode ser realizada com o computador conectado placa posicionadora POS 02 inserida no SCA 05 Neste caso foi utilizado o laborat rio de servoacionamento da UTFPR para realiza o da simula o do programa do servoconversor 5 7 CONCLUS ES Ap s a realiza o da programa o atrav s do GRAFCET e Diagrama de Contatos Ladder tanto para PLC quanto para o servoconversor foi poss vel validar a l gica de programa o executada para ambos os equipamentos atrav s dos testes efetuados para cada dispositivo As simula es realizadas atrav s dos softwares TPWO3 PCLink e Weg Ladder Programmer demonstraram coer ncia nos resultados divulgando o que realmente se esperava com a l gica de programa o para cada caso por meio da execu o da malha de controle Apesar dos equipamentos n o es tarem conectados fisicamente p de se reproduzir perfeitamente a intera o entre PLC e servoconversor uma vez que as vari veis de entrada e sa da foram cuidado samente especificadas
112. de posi o sendo dois dispositivos para cada matriz j que configuram diferentes tamanhos de altura e di metro para cada molde Estes detec tores atuar o na identifica o dos estados de opera o da m quina bem como na transi o de um estado para outro como in cio durante e final do processo de fabri ca o das panelas Os mesmos sensores estar o relacionados seguran a e a pro te o do sistema Para a modelagem f sica e a simula o de funcionamento conforme ilustrado na Figura 33 utilizou se como ferramenta o software SolidWorks Atrav s desse programa foi poss vel desenvolver a modelagem s lida do torno existente com o bra o mec nico proposto Esta figura ainda identifica cada cilindro como cilindro de repuxo CR cilindro de corte CC cilindro de apoio ao cilindro de corte CAC e ci lindro de apoio O SolidWorks uma ferramenta de projeto que utiliza a modelagem param trica de s lidos baseada nas caracter sticas de cada elemento e sua a o Este dispositivo permite alterar a atua o de cada pe a em qualquer altura do pro cesso de modela o Al m disso a execu o de um projeto no SolidWorks se divide em tr s etapas principais A primeira determinada pela confec o e desenvolvi mento de cada pe a parte do projeto de forma separada A segunda se caracteriza 72 pela uni o e montagem das pe as confeccionadas na etapa anterior E a terceira a cria o das vistas das v rias pe as e
113. difica es nas etapas seguintes 3 4 1 O BRA O MEC NICO Para uma melhor compreens o do procedimento de automatiza o do torno mec nico que configura o objeto de controle estudado de fundamental import n cia analisar detalhadamente as fun es de controle bem como as caracter sticas de funcionamento de cada dispositivo utilizado para automatizar o processo de manufa tura das panelas atrav s de um bra o mec nico Primeiramente para a constitui o do bra o mec nico que realizar o pro cesso de automatiza o do torno ser o necess rios quatro cilindros hidr ulicos conforme mostra o diagrama esquem tico da Figura 30 Um dos cilindros CR ser acoplado a um carro de rolamento adaptado a uma rosca sem fim e fixado num trilho de forma a possibilitar o movimento deste cilindro CR no eixo vertical tanto para cima como para baixo Figura 30 movimento 2 A rosca sem fim ser acionada por um servomotor interligado a um PLC o qual realizar o controle do movimento do cilindro via software Para a realiza o do movimento na horizontal ser adapta da uma roda de rolamento na pr pria haste deste mesmo cilindro CR de maneira a proporcionar avan o ou recuo eixo horizontal Figura 30 movimento 1 A partir destes dois movimentos surgir uma for a resultante diagonal permitindo que a roda de rolamento deslize pela chapa de alum nio atuando efetivamente no processo de repuxo do disco matriz fixada a
114. difundido na cria o de novas ferramentas HENRIOT 1960 Os eg pcios por exemplo utilizavam uma esp cie primitiva de torno para mo delar e fazer pe as com formatos arredondados J os persas e os hindus usavam a mesma t cnica de tornearia para elaborar colunas de madeira Esse sistema rudi mentar de tornearia semelhante t cnica da broca de fogo consistia em duas esta cas enterradas no solo as quais davam sustenta o aos pinos do eixo girante Uma corda enrolada ao eixo gerava movimentos de rota o ROSSETTI 1978 Posteriormente este m todo foi sendo aprimorado conforme ilustram a Figu ra 2 e a Figura 3 17 Figura 2 O torno eg pcio a arco Fonte Henriot e Brodbeck 1960 Figura 3 O torno vara Fonte Henriot e Brodbeck 1960 O acr scimo de uma estrutura de apoio e a eleva o da pe a a ser usinada facilitou o trabalho e a modelagem dos artefatos ROSSETTI 1978 Al m disso ar cos e varas auxiliavam na composi o dos movimentos rotat rios O mecanismo de funcionamento tamb m foi aperfei oado passando a ser acionado atrav s de pedal A Figura 4 esbo a esse aprimoramento 18 Figura 4 Aperfei oamento do torno vara Fonte Henriot e Brodbeck 1960 Nesse sistema esbo ado pelo artista Renascentista Leonardo Da Vinci a pe a trabalhada era amarrada com uma corda em um poste sobre o artes o HENRIOT 1960 Uma das extremidades era atada ao objeto enquant
115. do Manual Receita 1 LEGENDA Sensor Indutivo x Ativa Sensores Figura 43 Redes de Petri Atua o da IHM Fonte Autoria pr pria 2012 software Visual Object Net V 1 44 2 Contador Avan ar LEGENDA Cilindro v lvula Cilindro Sensor Indutivo do processo x CR Fim do CR V lvula do processo 0 no movimento 1 CR Fcac Fim de curso do cilindro cac Fcac Fim de curso de cilindro 0 0 SO Posi o 0 MB v1Y2 FCR Processo do SM 50 Avan o SM Reset Ciclo Auxiliar 15 Figura 44 Redes de Petri Atua o do servoacionamento Fonte Autoria pr pria 2012 software Visual Object Net V 1 44 2 89 4 PROJETO DA AUTOMATIZA O DO SISTEMA PRODUTIVO Neste cap tulo pretende se definir as interfaces e aloca es das fun es de controle bem como determinar os sinais de entrada e sa da de cada dispositivo utili zado para controle e monitoramento do bra o mec nico Como j definido anterior mente os dispositivos de realiza o do controle s o constitu dos pelo controlador l gico program vel servoconversor e IHM A seguir ser apresentado um detalha mento com rela o ao funcionamento especifica es t cnicas e operacionais para cada um destes equipamentos 4 1 DEFINI O DAS INTERFACES DAS FUN ES Nesta etapa do projeto da automatiza o do sistema produtivo necess
116. do Q6 CLP e contl q Porta 4 15 04 Acionou V1Y1 Vem do Q5 CLP Sensor POS1 POSORI KI Ativa fun o HOMING Receita 1 Porta 4 15 04 Acionou 1 Vem do Q5 CLP Sensor POS2 POSOR2 e K2 Porta 0 ISC 00 Desacionada nivel 0 Porta 5 ISC05 Acionou V1Y2 Vem do Q6 CLP e cont2 q V Recuo Ativa fun o HOMING Servomotor MS Receita 2 Porta 4 15 04 Acionou V1Y1 Vem do Q5 CLP Sensor POS2 5 2 K2 Porta 4 15 04 Acionou 1 Vem do Q5 CLP Sensor POS3 POSOR3 e K3 Fim da atua o do servoacionamento UNIVERSIDADE TECNOL GICA FEDERAL DO PARAN Porta 5 ISC05 Acionou V1Y2 Vem do Q6 CLP e cont3 q N Recuo Ativa fun o HOMING Servomotor MS Receita 3 Porta 4 15 04 Acionou V1Y1 Vem do Q5 CLP Sensor POS3 POSOR3 e SERVOCONVERSOR GRAFCET N VEL1 TRABALHO DE CONCLUS O DE CURSO Descri o AP NDICE D Alunas FERNANDA GAZOLA DA SILVA JACQUELINE BARREIRA MANOEL KAMILE FUCHS Escala Data S E 11 03 2013 UTFPR 159 AP NDICE E GRAFCET N VEL 2 DO SERVOCONVERSOR O GRAFCET n vel 2 do servoconversor obtido atrav s das etapas transi es a es e receptividades expostas no GRAFCET n vel 1 por meio da sequencializa o dos arcos orientados realizada a partir do fluxograma detalhado anteriormente Todas as etapas e transi es devem ser devidamente enumeradas EO 2 1 2
117. e Sensor PIB Sa da fun o TCURVE e fer cont5 q Sa da fun o TCURVE e fcr cont g Sa da fun o TCURVE e Sensor P3B Sa da fun o TCURVE e Sensor P3B Sa da fun o Sa da fun o Sa da fun o Sa da fun o TCURVE e TCURVE e TCURVE e TCURVE e fcr Sensor P2B fer e Sensor P2B Recuo do cont3 q cont4 q Ativa 20s Programa Servoconversor Receita 1 Receita 3 Sa da fun o TCURVE e e contl q Sa da fun o TCURVE e e cont2 q Sa da fun o TCURVE e fcr cont5 q Sa da fun o TCURVE e fer cont q ntrada Ativa g ISC05 fca Programa Servoconversor Receita 2 fca Sa da fun o TCURVE e fcr Sa da fun o TCURVE e fer e cont4 q 27 fca Fim do processo de Fim do processo de l Fim do processo de Fim do processo de Servoacionamento moldagem da chapa apoio do cilindro matriz CA moldagem da chapa apoio do cilindro matriz Fim do processo de Fim do processo de moldagem da chapa apoio do cilindro matriz CA Fim do processo de modelagem da chapa matriz 5s SZ a panela feac fec Acionamento do Cilindro de Apoio do Corte CAC SZ jonamento do 5 Cilindro de Corte CC V2Yy1 Tempo Cilindro Temporizador 6 CC acionado 105 10s feac feac
118. e aplica es Unesp 2005 Dis ponivel em http www dcce ibilce unesp br norian cursos mds ApostilaRdP CA paf Acesso em 4 Fev 2013 MIYAGI Paulo Eigi Controle program vel fundamentos do controle de siste mas a eventos discretos S o Paulo Editora Edgard Bl cher Ltda 2001 MOORE J A Digital Control Devices Equipament and applications ISA Press 1986 OLIVEIRA Alisson Ant nio de LIMA Carlos Raimundo Erig Proposta de laborat rio multidisciplinar de servomotores XXXIX Congresso Brasileiro de Educa o em Engenharia Blumenau SC 2011 Dispon vel em http www abenge org br CobengeAnteriores 2011 sessoestec artl771 pdf Acesso em 01 Mar 2013 OLIVEIRA A Interface de Usu rio A Intera o Homem Computador atrav s dos Tempos Olhar Cient fico Revista de publica es da FAAr Volume 1 N mero 2 2010 Dispon vel em http Avww olharcientifico kinghost net index php olhar article viewFile 28 29 Acesso em 21 06 2012 PARKER Cat logo de Produtos Gerais Dispon vel em http Awww parker com Acesso em 15 Nov 2012 PEREIRA L F A Controle Digital Adaptado por Pablo Alberto Spiller Pontif cia Universidade Cat lica do Rio Grande do Sul 2008 PINHEIRO J M S Introdu o s Redes de Supervis o e Controle S o Paulo 2006 Dispon vel em http www projetoderedes com br artigos artigo redes de supervisao e controle Acesso em 19 06 2012 PIRES J N Automa o industrial Li
119. ed through testing unit and the whole system with a demonstration of the simulated results Finally this work also demonstrates an anal ysis of technical and economic feasibility to implement the automation of the produc tion system through investments of equipment that would be used in the construction of the automated system Keywords Retrofit Automation of Industrial Processes Lathe Programmable Logic Controller Servo drive LISTA DE FIGURAS Figura 1 A broca de fogo SERA aa 16 Fig ra 2 uu u u uu l uu Uu uu uwa 17 Figura u usu tu w uu as u aaa waaka us 17 Figura 4 Aperfei oamento do torno 18 Figura 5 Torno por comando independente 18 Figura 6 PLC com m dulos de expans o de entradas e sa das 22 Figura 7 Ciclo de vida do sistema de 28 Figura 8 Pir mide da Automa o 34 Figura 9 Arquitetura de rede para um sistema automatizado 35 Figura 10 Diagrama de blocos de um sistema de controle realimentado 36 Figura 11 Diagrama de blocos um sistema de controle
120. eita escolhida j que o corte sempre realizado no mesmo local Este ltimo cilindro CAC ser intei ramente controlado pelo PLC por meio da energiza o da v lvula dupla a o V3 A atua o dos cilindros hidr ulicos comandados pelo PLC para determinada receita de panelas ser delimitada pela sele o realizada pelo operador na IHM pe los sensores de posi o e finais de curso Para a Receita 1 ser o utilizados os sen sores e P1B j para a Receita 2 ser o utilizados os sensores 2 e 2 e para a Receita 3 ser o utilizados os sensores P3A e P3B Os finais de curso s o defini dos pelo fcr para limite m nimo do curso do cilindro de CR fca para li mite m nimo do curso do cilindro de apoio CA fcac para limite m ximo do cilin dro CAC e por fim fcac para limite m nimo do cilindro CAC 107 UNIDADE o qa HIDR ULICA MB QUADRO EL TRICO Figura 54 Diagrama funcional do retrofit do torno mec nico Fonte Autoria pr pria 2013 software AutoCAD 2008 interessante comentar que o diagrama funcional do retrofit do torno nico apresentado na Figura 54 v lido tanto para a elabora o da programa o do PLC quanto do servoconversor justamente pelo fato dos dois dispositivos de reali za o de controle atuarem de forma sincronizada para realizar o movimento de re puxo das panelas de alum nio 108 5 4 PROGRAMA O DO CONTROLADOR
121. eral do sistema de controle A l m disso dever ser considerada a padroniza o de recursos e a otimiza o das ferramentas utilizadas para uma avalia o mais precisa dentro dos padr es econ micos esperados A partir das orienta es de Miyagi 2001 o fluxograma do ciclo de vida de um sistema de controle a seguir conforme a Figura 7 demonstra as etapas funda mentais de uma metodologia de pesquisa a ser adotada por meio de uma cronologia de procedimentos 28 AN LISE DAS NECESSIDADES DEFINI O DAS NECESSIDADES PROJETO DO SISTEMA DE CONTROLE Fase de Projeto Desenvolvimento Y PROJETO DO SOFTWARE DE CONTROLE DESENVOLVIMENTO PRODU O DO SOFTWARE TESTES OPERA O Fase de Implementa o Opera o Manuten o MANUTEN O Figura 7 Ciclo de vida do sistema de controle Fonte Miyagi 2001 Da mesma forma faz se necess ria uma an lise n o somente das etapas do ciclo de vida de um sistema de controle como delimitado acima mas tamb m de fundamental import ncia um estudo minucioso em cima do conte do dos procedi mentos de controle envoltos nesse sistema Segundo Miyagi 2001 o conte do desses processos engloba as seguintes atividades Identifica o do objetivo final do sistema Compreens o do objeto de controle instala es e equipamentos Organiza o dos conhecimentos sobre o sistema de controle dispositivo de controle e equipamentos perif
122. es de Petri Atua o da IHM a a 88 Figura 44 Redes de Petri Atua o do servoacionamento 88 Figura 45 Esquema de rela o entre IHM PLC servoacionamento 90 Figura 46 PLC TPW03 92 Figura 47 PLC TPWOS 40HR A 92 Figura 48 Interfaces Modbus 5485 E 5232 nos modos RTU e ASCII 93 Figura 49 Interface Homem M quina PWS 6400 5 95 Figura 50 Servoconversor SCA 05 com placa posicionadora 2 98 Figura 51 Esquema de liga o do servoconversor SCA 05 e o servomotor SWA 99 Figura 52 Elementos de um GRAFCET serena 108 Figura 53 Diagrama de Contatos a 105 Figura 54 Diagrama funcional do retrofit do torno 107 Figura 55 GRAFCET n vel 1 simplificado da programa o do PLC 110 Figura 56 GRAFCET n vel 2 simplificado da programa o do PLC 112 Figura 57 Diagrama de contatos Ladder simplificado do 116 Figura 58 GRAFCET n vel 1 do servoconversor 122 Figura 59 GRAFCET n vel 2 do servoconversor 124 Figura 60 Diagrama de conta
123. eto de controle o dispositivo de controle e as fun es de controle adaptadas ao sistema produtivo para o retrofit do torno mec nico N vel 1 BRA O MEC NICO Dispositivo de Controle N vel 2 TORNO MEC NICO Objeto de Controle N vel 3 FABRICA O DAS PANELAS Fun o Principal de Controle ESCOLHA DA MATRIZ ENTRADA DA CHAPA DE ALUM NIO SELE O A RECEITA Fun es Secund rias MOLDAGEM DA CHAPA MATRIZ de Controle ACABAMENTO DESLIGA O TORNO Figura 37 Estrutura de cada parte do sistema de controle e seus inter relacionamentos Fonte Autoria pr pria 2012 Pela Figura 37 pode se notar a rela o entre os elementos do sistema produ tivo dessa forma o bra o mec nico representa o dispositivo de controle e o torno mec nico configura o objeto de controle para este caso espec fico A fun o princi pal de controle se d pela fabrica o das panelas de alum nio no entanto poss vel determinar fun es secund rias de controle representadas pela escolha da ma triz entrada da chapa de alum nio sele o da receita moldagem da chapa matriz e a desativa o do torno Al m da inter rela o entre estes tr s elementos do siste ma de forma a n o estabelecerem uma rela o independente uns dos outros im portante destacar a exist ncia de um v nculo interno de funcionamento em cada par te do sistema 81 3 5 1 DEFINI O DAS FUN ES DE CONT
124. firmam e que foram citadas anteriormente Taxa de Transmiss o a quantidade m dia de dados a serem transmitidos na rede num determinado per odo de tempo O termo utilizado para esta es pecifica o o throughput medida em kilobits por segundo kb s Topologia F sica da Rede o modo como se disp e construtivamente os dis positivos que est o conectados rede As topologias f sicas de rede podem ser de ponto a ponto anel estrela e barramento Meio F sico de Transmiss o est relacionado ao cabeamento utilizado para a interconex o dos dispositivos Os tipos de cabos s o selecionados de acordo com a aplica o dist ncia entre dispositivos taxa de transfer ncia desejada ou do protocolo a ser utilizado Alguns exemplos de cabos s o os cabos coa xiais par tran ado e fibra tica Tecnologia de Comunica o a maneira de gerenciamento entre os pontos de comunica o da rede chamados de n s no que se refere comunica o de dados As tecnologias comumente utilizadas s o mestre escravo e produ tor consumidor Algoritmo de Acesso ao Barramento o algoritmo usado pelos n s para a cessar ou disponibilizar informa es da rede Os algoritmos mais empregados de acesso ao barramento s o processos de varredura ou c clica cyclic pol ling CSMA CD carrier sense multiple access colision detection token pas sing e mudan a de estado Cos change of state Segundo Pinheiro 2006 as redes de com
125. inal se desloca Neste caso espec fico o sinal vai para o servoconversor painel el trico e a A O SA DA PLC N PORTAS VAI PARA Acionar SM Q13 1 ISC00 SERVOCONVERSOR Acionar MT Q14 2 Acionar MB Q4 3 V2Y1 Q7 4 V2Y2 Q8 5 V3Y1 Q9 3 PAINEL EL TRICO V3Y2 Q10 7 V4Y1 Q11 8 V4Y2 Q12 9 V1Y1 Q5 10 ISC04 Viy j ISC05 PAINEL E SERVOAC Selecionar R1 Q1 12 ISC01 Selecionar R2 Q2 13 ISC02 SERVOCONVERSOR Selecionar R3 Q3 14 ISC03 Texto IHM Qo 15 IIHM0 IHM Quadro 10 Sinais de sa da do PLC Fonte Autoria pr pria 2013 95 4 3 INTERFACE HOMEM M QUINA O sistema produtivo para manufatura de panelas de alum nio ainda prev uma interface homem m quina que possibilitar uma melhor intera o entre o ope rador torno e bra o mec nico facilitando o monitoramento e comando dos equipa mentos que realizam o controle do sistema A IHM utilizada para este caso espec fi co ser a da linha PWS 6400 F S da WEG De acordo com o cat logo da WEG Automa o Interfaces Homem M quina 2012 este modelo possui LCD monocrom tico STN de 3 3 de diagonal resolu o de 240 x 240 pixels totalmente touch screen com uma vida til maior que 1 000 000 opera es CPU de 32 bits RISC 512 KB de mem ria RAM 4MB de mem ria de aplica o Flash ROM rel gio de tempo real duas entradas de comunica o RS232 RS422 RS485 al m de conter o soft
126. litar o recuo do cilindro atrav s da energiza o da v lvula V1Y2 para recuar a haste do cilindro de repuxo CR Mediante o comando da v lvula V1Y2 um sinal enviado novamente ao servoconversor desta vez ativando a fun o HOMING que realizar o retorno do servomotor posi o inicial da receita selecionada Assim este processo de avan o e recuo do servomotor se repetir diversas vezes atrav s da sincroniza o dos sinais enviados e recebidos do PLC sendo a quantidade de vezes definida de acordo com o tamanho da panela ou seja de acordo com a receita selecionada pelo operador A seguir ser feito um detalhamento de como ser o programados os par metros no servoconversor que definir o os ciclos de posicionamento do servomotor realizados a partir da fun o TCURVE e fun o HOMING 5 5 1 PAR METROS DO SERVOCONVERSOR A parametriza o do servoconversor pelo usu rio possibilita a leitura e a pro grama o de valores que mostrem sintonizem e adequem o comportamento do ser voacionamento em determinada situa o Os par metros segundo o Guia de Acio namentos de Servomotores da WEG 2012 podem ser divididos em par metros de leitura par metros de regula o par metros de configura o par metros do ser vomotor e par metros das fun es especiais Os par metros que ser o utilizados pa ra este caso do retrofit do torno mec nico e que devem ser programados no servo conversor SCA 05 s o descritos a seguir
127. m dos tr s modelos de fabrica o das panelas O modelo de ca arola de n mero 45 panelas de maior tamanho demonstrou ter uma recupera o do capital investido mais r pida de aproximadamente 21 meses apesar da capacidade de produ o di ria ser inferi or s outras Embora as panelas de n mero 34 e n mero 26 panelas de tamanho 144 m dio e pequeno respectivamente terem apresentado um tempo de retorno maior esses per odos n o foram muito longos quando comparados panela de refer ncia 45 demonstrando um tempo de retorno de 33 meses para a panela m dia e 24 me ses para a panela pequena Assim poss vel concluir que o retrofit do torno mec nico para a fabrica o de panelas de alum nio apresentou resultados que de fato comprovam a sua viabili dade tanto do ponto de vista t cnico operacional da automatiza o do sistema co mo tamb m do ponto de vista econ mico 145 REFER NCIAS Ltda Discrete Automation amp Motion IHM Interface Homem M quina Linha CP400 S o Paulo Dispon vel em http www rgacomponentes com br downloads rga abb finish 48 44 Acesso em 21 06 2012 NGELO Hugo CARROLO Jo o BEIRA Ricardo Introdu o SolidWorks Instituto Superior T cnico 2002 Dispon vel em http www dem ist utl pt m desl dowload sebentasw V2 pdf Acesso em 13 Mar 2013 AutoCAD Software AutoCAD 2008 Vers o 2008 BANCO DO BRASIL Empr stimo Bom pra todos Dispon vel em
128. m melhorias e modifica es neste campo CAPELLI 2006 Na Inglaterra no in cio do s culo XVIII a mecaniza o dos sistemas de pro du o foi respons vel pela Revolu o Industrial Este considerado o ponto inicial do desenvolvimento da automa o industrial al m de outras tecnologias Segundo Capelli 2006 a m quina a vapor por exemplo criada nesse per odo acelerou e aumentou a produ o tendo como consequ ncia o decr scimo do pre o das mer cadorias Entretanto essa mecaniza o que se ampliou e se aprimorou ao passar do tempo necessitou de um sistema de produ o com poucas paradas e que aten desse a crescente demanda pelas mercadorias CAPELLI 2006 As t cnicas desenvolvidas por Henry Ford no s culo XX e a produ o em s rie tomaram conta dos cen rios fabris principalmente das ind strias automobil sti cas Neste contexto de acordo com Silveira e Santos 1998 o controle l gico das linhas de produ o era feito atrav s de dispositivos eletromec nicos os rel s que eram interconectados por meio de uma l gica Apesar desse sistema de controle re presentar um grande progresso continha alguns problemas de ordem pr tica Al m de ocupar um enorme espa o e de trabalhar com poucas vari veis quando ocorria algum defeito este comprometia horas ou at dias de trabalho para a corre o da falha SILVEIRA SANTOS 1998 Na d cada de 50 o aperfei oamento da eletr nica e o desenvolvimento dos pro
129. m ser dispostos de forma a exercer as fun es na seguinte ordem e N vel 1 constitui o n vel das m quinas dispositivos e componentes de senso res e atuadores Por exemplo m quinas de embalagens linhas de montagem ou manufatura e N vel 2 constitui o n vel dos controladores digitais din micos e l gicos e de algum tipo de supervis o Nesse patamar se encontram concentradores de in forma es sobre o N vel 1 e as Interfaces e N vel 3 neste n vel poss vel o controle do processo produtivo Geralmente constitu do por bancos de dados com informa es com ndices de qualidade da produ o relat rios e estat stica de processos Por exemplo avalia o de controle da qualidade em processo qu mico ou aliment cio e N vel 4 constitui o n vel respons vel pela programa o e planejamento da produ o realizando controle e a log stica dos suprimentos Por exemplo controle de suprimentos e estoques em fun o da sazonalidade e da distribu i o geogr fica 34 e N vel 5 representa o n vel respons vel pela administra o dos recursos da empresa em que se encontram os softwares para gest o de vendas e finan ceira al m de ser o n vel onde se realiza a decis o e o gerenciamento de todo o sistema N veis de pir mide 7 Administra o de recursos da empresa Neste n vel encontram se os softwares para gest o de vendas financeiras Ethernet MAC
130. ma de automa o Analisando o sistema de produ o percebe se uma grande dificuldade no treinamento de novos funcion rios que exer am a fun o de torneiro mec nico com a mesma destreza que os atuais Levando se em conta que a carreira dos operado res presentes de em m dia vinte e cinco anos e que se leva cinco anos para trei nar um novo funcion rio a substitui o se torna dif cil para a empresa e impacta no ritmo da produ o Al m disso esse tempo de adapta o pela falta de experi ncia do funcion rio pode levar a problemas com padroniza o das pe as e refugo na produ o Sendo assim com a automatiza o do sistema n o ser necess rio um artes o e sim um operador o que pode vir a facilitar no treinamento de se destacar que o torno mec nico em quest o est funcionando h mais de sessenta anos e neste sentido que se torna necess ria a moderniza o do sis tema Para isso a automatiza o j mencionada determina um passo importante pa ra o retrofit do torno mec nico visando devida adaptabilidade no mercado Segun do Ghisi 1997 retrofit o termo utilizado em sua forma original para definir qual quer tipo de reforma Neste trabalho o retrofit ser utilizado para agregar novas tecnologias modernizando uma m quina j ultrapassada Com o retrofit de se esperar que haja uma diminui o no retrabalho e no desperd cio de mat ria prima e m o de obra consequentemente levando a
131. ma zona de mem ria especial de leitura escrita destinada a conter o programa em execu o e alguma mem ria s de leitura ela n o aces s vel ao utilizador para a opera o e n o vol til tendo uma bateria de backup A pesar de tamb m ser uma zona de mem ria de leitura e escrita a mem ria de traba lho utilizada para manter um registro das entradas e sa das assim como o resulta do das opera es l gicas e matem ticas etc Apesar do utilizador n o ter acesso direto mem ria nela que se gravam os dados instantaneamente recebidos pelo PLC Al m disso em uma zona de mem ria n o vol til que se faz o mapeamento das entradas e sa das do PLC Seguem alguns tipos de mem rias encontrados no controlador 40 e RAM uma mem ria vol til e amplamente utilizada sua principal ca racter stica que a grava o e altera o de dados s o f ceis e ROM uma mem ria n o vol til e projetada para guardar informa es que n o devem ser alteradas sendo assim o usu rio s pode ler seus dados e PROM similar ao ROM mas permite que o pr prio usu rio grave in forma es por m em uma opera o nica EPROM e EEPROM s o categorias es pec ficas de mem rias do tipo PROM A primeira permite que o usu rio altere os da dos armazenados esse processo feito ao se expor o chip luz do tipo ultravioleta j a segunda tem a mesma flexibilidade por m os dados s o apagados eletricamen te
132. n be a lack of pattern in the manufacturing processes involved as the final products which result in flaws in the pieces causing rework scrap production and directly affecting the product quality This research project has as main objective to analyze the feasibility of replacing the manual method of cooking pans through the retrofit of the current system which will be made in a factory aluminum pots and arti facts in the region of Curitiba Accordingly this study analyzes through automation sensing and control an effective solution to exert control system using servo drive programmable logic controller and human machine interface To achieve the objec tives of this technology research this project is structured in the methodology of con trol systems described by Miyagi 2001 in order to achieve an efficient procedure for systematizing the automating of the lathe For determination of the production system the content of this paper also presents a detailing of the workplace the manufactur ing process of the pots studied This project is based on an examination of the opera tion of the programmable logic controller and servo drive to work in the system with details of the control functions of these devices beyond the determination and loca tion of the input and output signals It also details the development of control software for operating the system through the programming of PLC HMI and servo drive The programming of devices is validat
133. nforme citado anteriormente este trabalho ir analisar a viabi lidade t cnico econ mica do retrofit do torno mec nico da empresa DeLucca Alum nio utilizando os m todos de payback e do valor presente l quido A seguir ser o a 136 presentados os valores do investimento e tamb m as vari veis necess rias para os c lculos financeiros Foram realizados or amentos dos equipamentos hidr ulicos e de controle A empresa Muller com rcio de motores e bombas localizada na Avenida Mare chal Floriano Peixoto na cidade de Curitiba forneceu a cota o do item 1 ao item 5 da Tabela 3 apresentada abaixo Tabela 3 Investimento para implementa o do bra o mec nico 2 VALOR VALOR ITEM MATERIAL DESCRI O QTD UNIT RIO TOTAL i SIPRATEC sensor 1 Sensor indutivo ndo fics ado Omin 10 R 50 00 R 500 00 2 Servoconversor 5 05 1 R 3 911 20 R 3 911 20 3 Servomotor WEG SWA562 6 1 20 1 R 2 909 04 R 2 909 04 4 IHM WEG PWS 6400F S 1 R 1 359 00 R 1 359 00 5 PLC TPW03 20SR A 1 R 934 00 R 934 00 Unidade 6 Hidr ulica Parker 1 R 85 000 00 R 85 000 00 7 Cilindro Hidr ulico Parker 7 R 2 500 00 R 17 500 00 g Kit conex es e 1 R 10 000 00 R 10 000 00 mangueira Transdutor de 9 Posi o 6 R 2 300 00 R 13 800 00 2 Servi o de 10 M o de obra c o implementa o instala o 1 R 30 000 00 R 30 000 00 Estrutura Mesa trilhos rosca sem fim n mec nica e outras pe
134. njunto os pesquisadores expandiram e aperfei oaram a teoria e suas representa es MACIEL 1996 No final da d cada de 60 a teoria foi usada pela primeira vez no projeto nor te americano Information System Theory da Applied Data Research Inc Este traba lho destacou as aplica es na an lise e na modelagem de sistemas utilizando a teo ria das Redes de Petri MARRANGHELLO 2005 Durante a d cada de 70 houve confer ncias sobre o tema as quais foram fundamentais para a expans o e avan o do estudo das Redes de Petri Entre os anos de 1970 e 1975 o grupo de estrutura 84 da computa o do Instituto de Tecnologia de Massachusetts Massachusetts Institu te of Technology MIT conduziu de forma ativa diversas pesquisas sobre o assun to MACIEL 1996 Nas d cadas de 80 e 90 seguiram estudos que propunham altera es no modelo original da teoria Com o desenvolvimento das chamadas Redes de Petri de alto n vel que acrescentou grande diversidade ao processo de modelagem ocorreu um aumento consider vel na utiliza o no modelo Atualmente a teoria de Redes de Petri usada em diferentes reas por exemplo na automa o bancos de dados intelig ncia artificial sistemas de informa o sistemas de manufatura sistemas de transportes entre outras MARRANGHELLO 2005 De acordo com Paulo Maciel 1996 Rede de Petri uma t cnica de especi fica o de sistema que possibilita uma representa o matem tica T
135. nsiderado o c rebro do PLC De acordo com Silveira 2008 a capacidade de processamento e caracter sti cas que diferenciam cada PLC atualmente est diretamente relacionada qualidade do processador utilizado que pode ser um microprocessador ou microcontrolador A capacidade de processamento influencia diretamente na habilidade e velocidade de solu es matem ticas e opera es l gicas manipula o de dados e controle do programa garantindo a execu o do ciclo de varredura Os processadores podem ser classificados pelo tamanho de armazenamento e manipula o Os tamanhos mais comuns nos PLCs s o de 8 16 ou 32 bits A ve locidade de opera o tamb m chamada de clock tamb m pode ser pr requisito para se classificar os PLCs Nesses tipos de controladores os mais robustos podem ter uma velocidade de opera o de at 100MHz n o se fazendo necess rio que se tenha uma velocidade de processamento como a de um computador que em geral mil vezes mais r pido As mem rias s o componentes semicondutores e os m todos mais utilizados para armazenamento de informa o digital s o o de grava o magn tica e tica As mem rias de armazenamento vol teis s o aqueles em que se houver perda de ali menta o as informa es armazenadas se perdem j as n o vol teis ret m a in forma o mesmo sem alimenta o No PLC existem dois tipos de mem ria a mem ria de programa e a mem ria de trabalho A primeira u
136. nte entrada no servoconversor o n mero do canal de entrada e de qual 100 interface o sinal prov m Neste caso o sinal de todas as entradas do servoconversor t m origem no PLC SENSIBILIDADE ENTRADA SCA 05 N PORTAS VEM DE Liga Desliga SERVO SM ISC00 1 Q13 Receita 1 ISC01 2 Q1 Receita 2 ISC02 3 Q2 PLC Receita 3 ISC03 4 Q3 Acionou V1Y1 ISC04 5 Q5 Acionou V1Y2 ISC05 6 Q6 Sensor POS 1 POS0R1 ISC06 7 Sensor POS 2 POS0R2 ISC07 8 PAINEL Sensor POS POS0R3 ISC08 9 Quadro 13 Sinais de entrada do servoconversor Fonte Autoria pr pria 2013 Pela mesma an lise foi poss vel determinar apenas uma porta de sa da digital 1 0 no servoconversor conforme demonstra o Quadro 14 Este quadro exp e a a o no sistema a correspondente sa da no PLC o n mero do canal de sa da e para qual interface o sinal se desloca Os sinais de sa da s o provenientes da posi o em que o cilindro se encontra detectados pelo encoder incremental a partir de um ponto inicial pr estabelecido como refer ncia inicial para cada receita Todos os sinais de sa da do servoconversor seguem para o PLC 101 A O SA DA SCA 05 N PORTAS VAI RECEITA 1 RECEITA 2 RECEITA 3 POSO0R1 POSOR2 POSOR3 POS1R1 POS1R2 POS1R3 POS2R1 POS2R2 POS2R3 POS3R1 POS3R2 POS4R1 POS4R2
137. o a outra no pedal Deste modo quando o pedal era pressionado puxava a corda a pe a gira va CENFIM 2013 Ap s foi desenvolvido um sistema no qual uma manivela por meio de correi as de transmiss o gerava a rota o do torno A Figura 5 ilustra essa evolu o Figura 5 Torno por comando independente Fonte Henriot e Brodbeck 1960 19 Esse equipamento denominado torno por comando independente era acio nado atrav s de uma manivela por um assistente O controle da rota o era feita pe lo operador auxiliar 1960 Posteriormente as t cnicas de tornearia foram evoluindo de acordo com a necessidade de produ o Com a inven o do motor a vapor e tamb m da eletrici dade o torno ganhou espa o e se difundiu nas f bricas Por esse motivo esse equi pamento passou a ter velocidade cont nua e desta forma ficou conhecido como m quina ferramenta ROSSETTI 1978 Durante o s culo XIX com o desenvolvimento das ind strias metal rgicas na Europa os metais come aram a fazer parte da estrutura dos tornos que anterior mente constitu dos de madeira passaram a ser totalmente met licos Al m disso com crescimento das f bricas e ind strias houve a necessidade de tornos cos com dimens es maiores e mais velozes A partir disso as ferramentas os su portes e tamb m as pe as que comp em o torno foram modificadas e aprimoradas de acordo com a necessidade do mercado HENRIOT
138. o de componentes eletr ni cos anal gicos foi utilizado um computador digital de maneira a adaptar o diagrama de blocos para a inser o de um modelo digital conforme apresentado na Figura 11 COMPUTADOR y t Processo Sensor Figura 11 Diagrama de blocos de um sistema de controle Fonte Pereira 2003 Algoritmo de u t Controle Para Pereira 2003 poss vel observar comparativamente atrav s dos dia gramas que os sinais de entrada e sa da do computador s o os sinais em tempo 38 cont nuo b t e u t agora representados internamente no computador pelos seus equivalentes em tempo discreto respectivamente b KT e u KT Na Figura 11 em rela o execu o das tarefas de controle os blocos que comp em o computador s o o bloco A D conversor Anal gico Digital D A conversor Digital Anal gico Al goritmo de Controle e Clock O conversor A D o dispositivo de hardware utilizado para aquisi o de um sinal anal gico externo ao computador convertendo o em um sinal digital equivalen te ao sinal lido externamente No exemplo da Figura 11 o sinal anal gico externo o sinal de sa da do sensor b t que ap s a convers o A D ser representado pela vari vel b KT J o conversor D A atua como o hardware empregado para a conver s o de um sinal internamente representado no computador para um sinal anal gico externo ao computador No exemplo da Figura 11 o sinal interno o sinal u KT
139. o do motor J Quadro 18 Par metros de configura o e do servomotor do SCA 05 Fonte Adaptado de Cat logo WEG Guia de Aplica o de Servoacionamentos 2012 Os par metros das fun es especiais s o extremamente importantes para a realiza o deste projeto para automatiza o do torno mec nico justamente por ser atrav s desta parametriza o que se realiza a sele o do fun o TCURVE Tam b m poss vel selecionar par metros relacionados a Auto Tuning PID de veloci dade enter outros O Quadro 19 apresenta os par metros das fun es especiais que ser o selecionados na configura o do servoconversor SCA 05 para o caso es tudado PAR METROS DAS FUN ES ESPECIAIS DO SCA 05 PAR METRO DESCRI O P432 Aciona Fun o STOP servomotor desacelera e trava o eixo u P435 Aciona Fun o MOVE lt 436 Seleciona Ciclos de Posicionamentos 2 437 Programa refer ncia de Fra o de Volta a Fun o MOVE na Sa da Digital 5 438 Programa refer ncia de Voltas para Fun o MOVE na Sa da Digital E P439 Op o Ciclo Autom tico da Fun o MOVE ciclo escolhido em loop P441 a P450 Fun o MOVE Definem qual Ciclo pertence cada um dos Posicionamentos P451 a P460 Fun o MOVE Definem de que forma ser o feitos os Posicionamentos P461 P470 Fun o MOVE Timer tempo de repouso entre os Posicionamentos L P471 a P480 Fun o M
140. o torno 68 Um cilindro de corte CC ser utilizado para a realiza o do acabamento das panelas atuando de forma a retirar o excesso de alum nio ap s a finaliza o do pro cesso de repuxo De mesma forma ser adaptada uma ferramenta de corte na has te do cilindro CC para a retirada de rebarbas e finaliza o das pe as Como este ltimo processo executado sempre no mesmo local ou seja na borda da panela a uma dist ncia fixa independente do molde empregado optou se por utilizar um ter ceiro cilindro hidr ulico CAC apenas para deslocar o primeiro cilindro CC at o ponto onde faz o acabamento Figura 30 movimento 4 Portanto o local onde realizado o corte do excesso de alum nio na borda da panela sempre ser feito a partir de um mesmo deslocamento do cilindro de corte CC independente da matriz escolhida e fixada ao torno Figura 30 movimento 5 Um ltimo cilindro CA ser utilizado para realizar o apoio da chapa quando fixada ao molde at a sua estabiliza o Figura 30 movimento 3 No momento em que o torno acionado e a chapa juntamente matriz come a a girar os primeiros ciclos de repuxo do alum nio s o bastante delicados j que nesse momento que se faz a base da panela Para este processo aplicada uma for a bastante grande ne cess ria para curvar o disco de alum nio ao molde no entanto o disco se desestabi 2 justamente por ainda n o estar envolvido o suficiente na
141. o torno mec nico indispens vel avaliar algumas linhas de cr dito que auxiliam o empres rio no inves timento inicial para o seu neg cio Linhas de cr dito s o limites de cr dito ou em pr stimos concedidos a pessoas f sicas ou jur dicas Esses empr stimos s o ofere cidos por Bancos e Financeiras para micro e pequenas empresas O limite cr dito calculado atrav s da an lise de renda por m s A Tabela 5 apresenta as linhas de cr dito do Banco do Brasil Tabela 5 Linhas de cr dito do Banco do Brasil PRAZOS TAXAS ANTIGAS TAXAS BOM PRA TODOS LINHAS DE CREDITO Meses Cr dito Ve culo 02 58 a partir de 1 24 a partir de 0 77 Cr dito Ve culo Pr prio 02 58 a partir 2 57 a partir de 1 27 Financiamento Imobili rio 19 360 E 94 a partir de 7 9 a a Cr dito Im vel Pr prio 02 a 180 1 45 a 1 53 Cr dito Consignado INSS 02 a 58 0 85 a 2 04 0 79 a 1 69 Cr dito Material de Constru o 02 a 54 2 36 a 3 87 1 49 a 1 98 Credi rio 02 a 48 3 31 a 3 82 1 88 a 1 95 Credi rio Internet 02 58 3 31 4 1 88 a 1 98 Cr dito Autom tico 02 a 58 3 39 a 6 75 1 87 a 3 88 Cr dito Renova o 02 58 3 39 a 6 79 2 25 a 3 88 Cr dito Parcelamento Cart o 02 a 24 1 94 a 2 88 Cr dito Parcelamento Cheque Especial 02 a 24 2 88 Fonte Banco do Brasil 2013 A linha de cr dito do Banco do Brasil que se encaixaria de forma mais ade quada seria a linha do Cr dito Material
142. olu o mais adequada a fim de padronizar o processo de produ o e aumentar a qualidade do produto 1 4 OBJETIVOS 1 4 1 OBJETIVO GERAL Realizar um estudo de caso envolvendo retrofit de torno mec nico para a fa brica o de panelas de alum nio 1 4 2 OBJETIVOS ESPEC FICOS T m se como objetivos espec ficos os seguintes Realizar uma revis o de literatura abordando o estudo da automatiza o e controle de sistemas produtivos Estudar o local de trabalho e o processo de fabrica o atual das panelas de alum nio Estudar o uso do torno mec nico e formas de automatiz lo Estudar os tipos de bra os mec nicos e suas aplica es Projetar a automa o do sistema de produ o de panelas Desenvolver a programa o do controlador para que atenda a necessidade de opera o da m quina Simular o processo automatizado e validar a solu o encontrada Analisar a viabilidade t cnico econ mica do retrofit do sistema atual 26 1 5 JUSTIFICATIVA Como mencionado anteriormente a m o de obra utilizada no processo indus trial demanda muita for a e habilidade f sicas para a opera o m quina ferramenta Isso tem como consequ ncia uma redu o na vida til do trabalhador no mercado de trabalho justamente pelo desgaste f sico gerado pelo esfor o cont nuo e excessivo Neste sentido razo vel a substitui o da for a humana por mec nica atrav s de um aparato control vel integrado ao siste
143. omputador industrial que pode implementar fun es de controle manipular dados em rede al m de desempenhar opera es l gicas e aritm ticas constitu do por um processador microprocessador m dulos de entradas e sa das que podem ser digitais ou anal gicos fonte de alimenta o e rack ou base conforme representado na Figura 1 Al m disso pode ser composto por m dulos especiais que controlam a temperatura e PIDs entre outros A t tulo de exemplo a Figura 6 ilustra um PLC da marca MOELLER com 1 m dulo de 16 entradas e 1 m dulo de 16 sa das que est atualmente instalado no laborat rio D106 da Universidade Tecnol gica Federal do Paran Esses controlado res s o programados atrav s de um software de programa o ou de programadores manuais Essencialmente o texto estruturado Ladder lista de instru o diagrama de blocos e GRAFCET s o as cinco linguagens utilizadas 22 Figura 6 PLC com m dulos de expans o de entradas e sa das Fonte Laborat rio D106 da UTFPR 2012 Atualmente os ambientes de produ o industrial v m se aprimorando cada vez mais atrav s de m quinas mais velozes componentes mais compactos pro cessos que necessitam de maior controle melhor gerenciamento de falhas e uma redu o no tempo de parada o que aumenta a efici ncia na produ o As novas tecnologias utilizadas nesses processos de automa o industrial englobam o em prego da Interface Homem M quina comumente chamad
144. para a aplica o deste projeto o modelo SWA 562 6 1 20 da WEG Como caracter sticas t cnicas ele apresenta for a contra eletromotriz senoidal rota o suave e uniforme em todas as velocidades baixo n vel 99 de ru do e vibra es ampla faixa de rota o com torque constante baixa manuten o elevada capacidade de sobrecarga baixa in rcia e resposta din mica r pida Este modelo de servomotor apresenta 6 1 Nm de torque 5 2 A rms de corrente po t ncia nominal de 1 10 kW rota o 2000 RPM e in rcia de 0 50x10 3 kg m A Figura 51 apresenta o esquema de liga o entre o servoconversor SCA 05 e o servomotor SWA PE w v u es RO H so T Vi TO ET Rede Seccionadora Fus veis Blindagem Figura 51 Esquema de liga o do servoconversor SCA 05 e o servomotor SWA Fonte Cat logo WEG Guia de Aplica o de Servoacionamentos 2012 4 4 1 DEFINI O E ALOCA O DOS SINAIS DE ENTRADA E SA DA De acordo com as an lises efetuadas nas etapas anteriores foi poss vel definir os tipos das unidades de entrada e sa da do servoconversor a quantidade de canais necess rios para atender o prop sito de automatiza o do torno No sistema produtivo para fabrica o de panelas sob o ponto de vista do controle executado pelo servoacionamento foram previstas 6 portas de entrada digital I O como mostra o Quadro 13 Este quadro indica a sensibilidade a corresponde
145. para se fabricar uma panela menor que o tempo realizado atualmente de forma que a capacidade de produ o de pa nelas ir aumentar significativamente O valor de investimento pode ser facilitado atrav s das linhas de cr dito dis ponibilizadas por bancos e financeiras empresas de pequeno e m dio porte Pela linha de cr dito fornecida pelo Banco do Brasil pode se parcelar este capital investi do em at 54 vezes com juros de at 1 98 ao m s J o BNDES fornece linhas de cr dito para este valor de investimento com possibilidade de pagamento em at 48 meses de acordo com a simula o realizada na internet 143 7 CONCLUS ES FINAIS Ao longo deste trabalho de conclus o de curso foi desenvolvido um projeto para realiza o do retrofit de um torno mec nico para fabrica o de panelas de alu m nio seguindo uma metodologia aplicada a sistemas de controle proposta por Mi yagi 2001 A partir do projeto eletromec nico do conjunto bra o mec nico e siste ma de controle acoplado a ele foi poss vel analisar este projeto do ponto de vista t cnico operacional da automatiza o do sistema e tamb m do ponto de vista eco n mico para a poss vel implementa o deste trabalho Atrav s das simula es da programa o referente a cada equipamento de realiza o de controle nos softwares TPWO3 PCLink e Weg Ladder Programmer foi poss vel verificar e validar a l gica de programa o realizada atrav s da t cnica de GR
146. pode ser dividida em tr s classes a r gida a flex vel e a program vel aplicadas a grandes m dios e pequenos lotes de fabrica o respectivamente ROS RIO 2005 33 Ainda segundo Ros rio 2005 poss vel entender a automa o industrial como uma tecnologia que associa tr s reas a eletr nica respons vel pelo hardwa re a mec nica pelos dispositivos mec nicos atuadores e a inform tica respons vel pelo software que ir controlar todo o sistema Desse modo primordial uma forma o bastante vasta e diversificada dos projetistas ou ent o um trabalho de equipe muito bem coordenado com perfis interdisciplinares j que se exigem grandes co nhecimentos para efetivar projetos nesta rea Os projetos neste campo costumam envolver uma infinidade de profissionais e os custos s o suportados geralmente por grandes empresas De acordo com Castucci e Moraes 2007 a arquitetura da automa o indus trial pode ser disposta em forma de pir mide como mostra a Figura 8 tamb m cha mada de planta industrial Essa pir mide divide os n veis dos equipamentos envolvi dos na tecnologia de acordo com sua atua o na ind stria e mostra como as infor ma es s o filtradas do n vel 1 at chegar ao seu topo Em contrapartida as ordens vindas dos n veis administrativos 4 e 5 s o repassadas para o n vel 3 que garante que as tarefas sejam realizadas pelos n veis operacionais Os n veis que constituem a pir mide pode
147. produ o em s rie por apresentar dificuldade na troca de suas ferramentas A Figura 22 apresenta outra classe do equipamento o torno de placa Figura 22 Torno de placa Fonte Usinagem com torno mec nico 2012 61 Esta m quina ferramenta usada para tornear pe as curtas e com amplo di metro tais como polias volantes rodas etc O torno vertical conforme mostra a Figura 23 tamb m outra classe de tor no mec nico Figura 23 Torno vertical Fonte Usinagem com torno mec nico 2012 Este equipamento tem seu eixo de rota o na vertical e utilizado no torne amento de artefatos de grande tamanho e peso tais como volantes polias rodas dentadas etc Por apresentar peso e tamanho consider veis a plataforma redonda horizontal facilita no torneamento de pe as A Figura 24 ilustra mais um tipo de torno o revolver 62 Figura 24 Torno rev lver Fonte Usinagem com torno mec nico 2012 Essa m quina operatriz cont m diversas ferramentas dispostas e preparadas para o torneamento de modo que s o utilizadas sucessiva e ordenadamente cada uma dessas ferramentas espec ficas Tamb m o torno copiador mais um tipo de m quina ferramenta conforme apresentado na Figura 25 Figura 25 Torno copiador Fonte Usinagem com torno mec nico 2012 Esta m quina possibilita produzir quaisquer pe as com forma de s lidos de revolu o Entretanto necess rio que sejam aplic
148. que ap s a convers o D A ser representado pela vari vel u t utilizada para tarefa de controle do processo PEREIRA 2003 O bloco representado pelo Algoritmo de Controle cont m os c digos respon s veis pelo processamento do sinal b KT assim gerando o sinal u KT usado no controle do processo Na Figura 10 observa se que o sinal de entrada do bloco Controlador dado pela diferen a entre os sinais r t e b t anteriormente definido como sinal de erro e t Na Figura 11 o Algoritmo de Controle utiliza apenas a infor ma o do sinal b KT pois as vari veis de refer ncia r KT e o sinal de erro e KT s o internamente gerados neste bloco O Clock respons vel pela manuten o do sincronismo entre os demais blocos que constituem o bloco Computador PEREIRA 2003 2 3 CONTROLADORES L GICOS PROGRAM VEIS 2 3 1 ARQUITETURA A arquitetura b sica de um PLC composta por uma CPU com as mem rias RAM Random Access Memory ROM Read Only Memory PROM Programmable Read Only Memory EPROM Erasable Programmable Read Only Memory e EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory uma fonte de alimenta o para o sistema e interfaces de entrada e sa da E S 39 O PLC constitu do por um processador um grupo de mem rias e as interfa ces de entradas e sa das A CPU Central Processing Unit a unidade de processamento central como j diz o nome a principal parte do hardware co
149. r Cilindro CR VI Moldagem da Chapa matriz Ativa Sensores MB Ligado 99 CLP Sensor v lvulas OAHO Vem do Fim do Processo de Acabamento Motobomba CA Cilindro Auxiliar A O vai para P1B Acionar v lvula FO 60 Recuar A Cilindro Pulso do Servo Fim do Processo de Moldagem vai para Acabamento da Panela Figura 41 Redes de Petri Moldagem da chapa de alum nio matriz acoplada ao torno Fonte Autoria pr pria 2012 software Visual Object Net 1 44 2 Fim do Processo de Moldagem Acabamento da Panela vem de 0 LEGENDA Sensor Indutivo x vOY1 V lvula no movimento 1 Fcac Fim de curso do cilindro Fim de curso de cilindro Receita 3 vem da IHM Receita 2 Vem da IHM lt O Receita 1 da IHM lt CAC Pulso Eca do PLC nicializa Fim de Curso avan o fcac Pulso do PLC Inicializa Fim de curso fcc Cilindro fcac Recuar Avan o Cilindro de Corte CC Cilindro de Corte Recuo de Cilindro de Corte Fim do Processo de Acabamento Modo de Opera o Figura 42 Redes de Petri Processo de acabamento das panelas Fonte Autoria pr pria 2012 software Visual Object Net V 1 44 2 88 Modo de Autom tico Opera o 1 vem de PLC Aciona
150. ra 64 Simula o do Diagrama de Contatos Ladder do PLC parte 4 Fonte Autoria pr pria 2013 software TPW03 PCLink V 2 1 5 6 2 SERVOCONVERSOR Para a simula o do Diagrama de Contatos do servoconversor foi utilizado o software Weg Ladder Programmer WLP da WEG Esta ferramenta computacional pr pria para esta aplica o uma vez que foi utilizada a placa posicionadora POS 02 podendo ser programada via Ladder Diagrama de Rel s principalmente quando envolvem sistemas mais complexos Segundo o Manual do Usu rio do Weg Ladder Programmer 2012 anteriormente simula o deve ser escolhido o tipo de equi pamento utilizado para desenvolver a programa o que neste caso pela placa po sicionadora POA 02 e ap s este processo deve se colocar as vari veis de entrada e sa da de acordo com o tipo de endere o estabelecido pelo WLP Os endere os de entradas f sicas s o dados por lX as sa das f sicas s o especificados p QY os marcadores auxiliares s o apresentados como MX e os par metros de usu rio s o dados por UW Nesta ferramenta computacional poss vel colocar tags ou etiquetas para demarca o de cada endere amento assim facilitando a identifica o das vari veis durante a simula o Neste caso foram utilizados para demarca o das tags o mesmo endere o utilizado no Diagrama de Contatos do servoconversor demonstra do na Figura 60 tanto para etapas e transi es quanto para entr
151. ram veis 2012 As dimens es do PLC TPW03 40HR A est o detalhadas na Figura 47 em mmil metros 42 00 02 2202222207 2 2000002 2202020007 2 0000000 0222202207 2 0000000 0000008 dA Figura 47 PLC TPW03 40HR A dimens es Fonte Cat logo WEG Automa o Controladores L gicos Program veis 2012 Os controladores da linha TPWO3 podem se comunicar atrav s de redes industriais em sistemas de m ltiplas esta es de controle atendendo a diversas aplica es industriais No caso da automatiza o do torno o PLC ser conectado a 93 uma IHM e a um servoconversor de forma a realizar comunica o por redes A Figu ra 48 mostra a flexibilidade do PLC TPW03 podendo se interligar com v rios outros equipamentos atrav s de comunica o por rede Rede Modbus esta es mestres Interface de opera o Computador pessoal PC SCAO6 m dulo ECO 1 O n mero de participantes da rede influencia diretamente nos tempos de envio e recebimento dos dados PLC300 Figura 48 Interfaces Modbus RS485 RS232 nos modos RTU e ASCII Fonte Cat logo WEG Automa o Controladores L gicos Program veis 2012 4 2 1 DEFINI O E ALOCA O DOS SINAIS DE ENTRADA E SA DA De acordo com os documentos gerados na etapa da defini o das necessidades e as interfaces utilizadas para realiza o do controle foi poss vel definir os tipos das unidades de entrada sa da do PLC e
152. ramento Ambos atuam de dois modos diferenciados e Modo de Desenvolvimento atrav s de telas gr ficas e anima es representa tivas do processo 46 e Modo Run Time atrav s de uma janela animada que mostra o andamento do processo Tamb m poss vel fornecer e armazenar dados gerar gr ficos de tend ncias alarmes bem como a obten o de telas desenhadas de forma hi er rquica compat veis com a opera o do processo 2 4 2 CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO DE DADOS E RECEITAS Geralmente a interliga o entre IHM e PLC feita atrav s de um protocolo de comunica o espec fico de forma a produzir na IHM as vari veis do processo deno minadas de Tag Dessa maneira uma Tag representa uma vari vel da IHM a qual pode ser do tipo discreta num rica ou alfanum rica Pelo fato da comunica o entre PLC e IHM ser bidirecional uma Tag poder monitorar tanto o status do controlador quanto lhe enviar valores atrav s de setpoints valores predefinidos Outra op o de uso da IHM a possibilidade de armazenamento de conjun tos de setpoints que s o gravados num arquivo formando com isso parametriza es do sistema ou receitas de produ o Da mesma forma quando se detecta algum problema e se deseja interromper e alterar rapidamente a produ o de um determinado tipo de pe a perfeitamente poss vel realizar esse processo simples mente enviando um nico comando por parte do operador SILVEIRA e SANTOS 1998
153. rav s de sinal enviado pelo PLC ocorre o recuo haste do cilindro de repuxo CR Ao mesmo tempo o PLC envia um comando para o servoconversor ativando o retorno do cilindro CR posi o inicial O processo de avan o e recuo do cilindro de repuxo deve ser feito diversas vezes para uma mesma panela sendo a quantidade de vezes definida de acordo com o tamanho da panela ou seja de acordo com a receita selecionada pelo operador Optou se por fazer 20 s ries de repuxo para a Receita 1 j que uma panela de grande porte 15 s ries de repuxo para Receita 2 panela de m dio porte e 10 s ries de repuxo para a Receita 3 configurando a panela de pequeno porte Este processo do cilindro de repuxo CR considerando os movimentos da horizontal e da vertical sincronizados ser melhor detalhado no item 5 5 quando ser explicado a programa o do servoconversor Ap s a finaliza o do repuxo das panelas ocorre o processo acabamento com a ativa o dos cilindros de corte CC e de apoio ao corte CAC 109 Primeiramente o PLC envia um comando para energizar a v lvula de dupla a o V3Y1 e depois envia outro comando para energizar a v lvula V4Y1 ap s a realiza o do corte da borda da panela comandada por temporizador retornam se os dois cilindros que realizam o acabamento pela energiza o das v lvulas V4Y2 e V3Y2 respectivamente Finaliza o acabamento das panelas e o operador define pela sele o na IHM se continua o proces
154. resa De acordo com Castrucci e Moraes 2007 os avan os tecnol gicos trouxe ram vantagens relevantes em rela o aos sistemas convencionais de cabeamento tais como redu o da fia o facilidade na manuten o flexibilidade na configura o da rede e principalmente diagn stico de dispositivos Al m disso por haver uma padroniza o nos protocolos de comunica o digital essas redes possibilitam a in tegra o de equipamentos de v rios fabricantes distintos Esses sistemas s o cha mados de abertos e configuram uma tend ncia em todas as reas da tecnologia de vido a sua flexibilidade e capacidade de expans o Para a especifica o de uma rede de comunica o bem como a garantia de que ela atenda as necessidades da planta industrial devem se levar em considera o as seguintes vari veis taxa de transmiss o topologia f sica da rede meio f sico 52 de transmiss o tecnologia de comunica o e algoritmo de acesso ao barramento De mesma forma imprescind vel considerar fatores como a compatibilidade da re de com o ambiente o custo de instala o do projeto a facilidade de instala o a configura o e expans o do sistema a parte de manuten o a quantidade de dis positivos a disponibilidade de produtos e a seguran a CASTRUCCI e MORAES 2007 A seguir ser o detalhadas as vari veis necess rias para o desenvolvimento de uma rede de comunica o conforme Castrucci e Moraes 2007 a
155. resenta o explicita dos estados e dos eventos Al m disso poss vel descrever uma ordem parcial entre v rios eventos flexibilizando o sistema Tam b m uma nica fam lia de ferramentas usada na modelagem e nos diferentes n veis da estrutura facilitando na integra o do sistema e poss vel obter uma des cri o formal e precisa das sincroniza es CARDOSO e VALETTE 1997 Assim da Figura 40 Figura 44 apresentado o fluxo das fun es de contro le por meio da representa o por Redes de Petri para o caso espec fico da automa tiza o do torno atrav s do bra o mec nico A t cnica das Redes de Petri foi desen volvida atrav s do software Visual Object Net em cinco etapas e posteriormente si mulada Primeiramente foi feito o processo de inicializa o do sistema desde a ativa o da IHM e PLC passando pelas sele es do modo de opera o que pode ser manual ou autom tica Caso o operador selecione o modo autom tico o processo continua assim se a sele o for manual ele volta desligando o que j havia sido ati vado e retorna para o in cio do processo Continuando no modo de opera o auto m tico temos a sele o e coloca o manual da chapa a ser moldada pelo operador no torno que confirmada pelo Operador a o 2 seguindo para o ligamento au tom tico do servomotor e ativa o dos fins de curso FCA e FCR com todos j li gados feita a verifica o da chapa no torno a
156. ri vel de entrada e sa da do Diagrama de Contatos feito anteriormente correspondentes a cada vari vel de entrada e sa da do software TWP03 PCLink est o no Quadro 22 e Quadro 23 respectivamente SENSIBILIDADE ENTRADA PLC TPWO3 PCLINK Liga IHM 0 X000 Desliga IHM 13 X003 51 11 X001 S2 12 X002 53 1 17 X007 54 R2 18 X021 55 R3 19 X022 56 Continua IHM 120 X020 PO 16 X006 111 X011 P1B 110 X010 2 113 X013 P2B 12 X012 P3A 15 X015 P3B 14 014 fca 4 X004 fcr 15 X005 fcac 117 X017 fcac 16 X016 fcc 18 X024 FUN O TCURVE HOMING 119 X023 Quadro 22 Vari veis de entrada Fonte Autoria pr pria 2013 129 A O SA DA PLC TPWO3 PCLINK Acionar SM Q13 Y013 Acionar MT Q14 Y014 Acionar MB Q4 Y004 V2Y1 Q7 Y007 V2Y2 Q8 Y015 V3Y1 Q9 Y016 V3Y2 Q10 Y010 V4Y1 Q11 Y011 V4Y2 Q12 Y012 V1Y1 Q5 Y005 V1Y2 Q6 Y006 Selecionar R1 Q1 Y001 Selecionar R2 Q2 Y002 Selecionar R3 Q3 Y003 Texto IHM Q0 Y000 Quadro 23 Vari veis de sa da Fonte Autoria pr pria 2013 As etapas anteriormente representadas pela letra E foram substitu das pelo marcador auxiliar 5 e as transi es anteriormente representadas por T foram daptados para o marcador auxiliar M Algumas partes da simula o do programa do PLC est o expostas da Figura 61
157. ro 8 Hierarquia das fun es de controle e dispositivos de controle 89 Quadro 9 Sinais de entrada do PLC 94 Quadro 10 Sinais de sa da 94 Quadro 11 Sinais de entrada da 96 Quadro 12 Sinais de 96 Quadro 13 Sinais de entrada do servoconversor c 100 Quadro 14 Sinais de sa da do servoconversor e 101 Quadro 15 Memoriza o interna no PLC das etapas do programa 113 Quadro 16 Memoriza o interna PLC das transi es do programa 114 Quadro 17 Par metros de leitura e regula o do SCA 05 119 Quadro 18 Par metros de configura o do servomotor do 05 120 Quadro 19 Par metros das fun es especiais do SCA 05 120 Quadro 20 Memoriza o interna no servoconversor das etapas do programa 125 Quadro 21 Memoriza o interna no servoconversor de transi es do programa 125 Quadro 22 Vari veis de entrada 128 Quadro 23 Vari veis de sa da a 129 LI
158. role exemplificada na Figura 10 representa r t como um sinal de refer ncia e y t definido como o sinal de sa da do processo A informa o do sinal de sa da do processo obtida para efeito de compara o com a vari vel de refer ncia atrav s da utiliza o de um elemento sensor que d origem ao sinal b t Segundo Bolton 1995 o controle digital demanda sinais de entradas digitais No entanto grande parte dos sinais controlados s o anal gicos Desse modo ne cess rio convert los para sinais digitais em intervalos de tempo atrav s da amos tragem do sinal anal gico Nesse sentido descreve se um controlador digital como um sistema de dados amostrados Os sistemas de controle baseados em computador contrariamente aos con troladores anal gicos exercem as fun es de armazenamento de dados e supervi s o de todas as vari veis do processo em um nico local facilitando as tarefas rela cionadas ao gerenciamento e a opera o dos processos Outra vantagem a capa cidade de utiliza o de diferentes t cnicas de controle independente do grau de complexidade associada a cada uma delas atrav s da inclus o de novos algoritmos de controle sem a necessidade de qualquer altera o no hardware do controlador Quando necess rio tamb m perfeitamente poss vel ajustar os par metros dos controladores num sistema de controle baseado em computador PEREIRA 2003 Para a substitui o do controle realizado por mei
159. ru o simplificada Os pulsos A e B indi cados na Figura 16 a s o gerados provenientes de duas marca es igualmente espa adas permitindo a detec o da posi o pela contagem dos pulsos Uma mar ca de zero representada pela letra Z na Figura 16 na terceira circunfer ncia forne ce a indica o do t rmino de uma volta e do in cio da contagem No encoder absolu to conforme mostrado na Figura 16 b cada posi o do disco est relacionada a uma combina o de sinais fornecidos por sensores ticos ou magn ticos que detec tam a passagem pelas marcas do disco necess rio utilizar uma codifica o tal que s ocorra a mudan a de um bit a cada altera o de posicionamento evitando assim ambiguidades e facilitando a descoberta de erros WEG Guia de Aplica o de Servoacionamentos 2012 2 6 REDES DE COMUNICA O INDUSTRIAL De acordo com Pinheiro 2006 as redes de comunica o industrial s o uma plataforma atrav s da qual as informa es do sistema s o transferidas para o con trole central gerando a comunica o entre esta es que possibilitam a troca de in forma es entre si A principal finalidade de uma rede de comunica o industrial a de permitir que a maior quantidade de dispositivos possa estar interligada por meio do compartilhamento de recursos de dados dos sistemas dispon veis para o ambien te industrial oferecendo com isso rapidez confiabilidade e redu o de custos para a emp
160. s monitora o controle servon s IHM receita G aah servocon Dispositivo RECURSOS lt de 4 Chapa de N VEL 3 DISPOSITIVO DE detect o alum nio CONTROLE Bra o mec nico posi o N VEL 1 FUN O DE CONTROLE Figura 38 Diagrama das fun es de controle estruturado Fonte Autoria pr pria 2012 O Quadro 6 mostra detalhadamente a classifica o dos dispositivos de co mando de atua o de detec o de realiza o e de monitora o requeridos para o retrofit do torno mec nico 82 CLASSIFICA O DISPOSITIVO Inicializa o da opera o IHM Sele o da receita botoeiras Dispositivo de Comando Dispositivo de Avan o Cilindros CA CR CAC CC V lvulas V1 V3 V4 Contatoras Motor da bomba hidr ulica MB Motor Torno MT Servomotor MS Dispositivo de Detec o Sensores de posi o P1B P2A P2B POS1 POS2 servomotor Dispositivo de Realiza o PLC e Servoacionamento Dispositivo de Monitora o Quadro 6 Classifica o dos dispositivos Fonte Autoria pr pria 2012 IHM l mpadas sinalizadoras alarmes mostradores display Os dispositivos de atua o classificam as especifica es requeridas para ca da elemento ou seja s o determinados o custo e a capacidade compat veis com os par metros f sicos necess rios como for a torque
161. s a justificativa e a introdu o metodologia de projeto do sistema de controle O segundo cap tulo se remete fundamenta o te rica abordando o estudo da automatiza o e controle de sistemas produtivos de forma a destacar os siste mas e equipamentos envolvidos nesse processo O terceiro cap tulo composto pela determina o do sistema produtivo para fabrica o das panelas de alum nio contendo o detalhamento do local de trabalho e do processo de fabrica o Al m disso apresentado um estudo sobre tornos me c nicos utilizados em sistemas produtivos bem como apresenta o detalhamento do torno a ser automatizado na f brica de panelas estudada Ap s esse processo ain 31 da nesse cap tulo feita uma an lise e defini o das necessidades requeridas para a realiza o do projeto de automatiza o O quarto cap tulo aborda efetivamente o projeto da automatiza o do sistema industrial para fabrica o das panelas atrav s do exame de opera o do controla dor l gico program vel e servoacionamento para a atua o no sistema Esse proce dimento realizado com o detalhamento das fun es do PLC e servoacionamento defini o das interfaces e aloca o das fun es de controle al m da determina o e localiza o dos sinais de entrada e sa da Ainda nesse cap tulo apresentado o pro jeto do bra o mec nico utilizado para automatizar o torno mec nico estudado O quinto cap tulo cont m o proje
162. s o controlados individualmente 41 por uma sa da do PLC que enviam sinais para acionar elementos do sistema infor ma o para outros PLCs ou sistemas supervis rios displays e pain is de sinaliza o 2 3 3 LINGUAGEM DE PROGRAMA O A maneira que o programador transmite a CPU a forma que ele deve agir a cada a o durante o ciclo atrav s de certa linguagem de programa o que pode ser desde um sistema pr ximo ao de controle por rel s quanto atrav s de blocos funcionais par metros idiom ticos ou at mnem nicos booleanos Apesar de suas diferen as a maior parte das funcionalidades necess rias para a cria o de um pro grama podem ser supridas em todas as linguagens O Diagrama de Contatos ou Ladder a linguagem que mais se aproxima l gica de controle que era utilizada na poca em que os primeiros PLCs surgiram pois assim ficaram com uma interface mais amig vel s pessoas que j trabalhavam nessa rea O Diagrama de blocos funcionais se assemelha com os Diagramas L gicos utilizados na eletr nica digital mas a linguagem que se faz mais pr xima o pera o da CPU do controlador a de Mnem nicos Booleanos apesar de n o ser muito amig vel ao programador O STEP 5 foi criado por um fabricante de PLCs sendo formado pelas tr s linguagens citadas anteriormente trabalhando de forma conjunta para a programa o do sistema O GRAFCET a solu o para programas que exijam a es de com
163. s TPWOS Acesso em 12 Jan 2013 Usinagem com torno mec nico Dispon vel em http www ebah com br content ABAAABM29AB usinagem torno mecanico Acesso em 13 Abr 2012 URTADO E S SANTOS V S QUINTAIROS P R OLIVEIRA E A Q Apli ca o do m todo do valor presente l quido VLP na an lise da viabilidade e con mica de projetos na ind stria Metal Mec nica um estudo de caso XIII En contro Latino Americano de Inicia o Cient fica e IX Encontro Latino Americano de P s Gradua o Universidade do do Para ba Dispon vel 149 http Avww inicepg univap br cd INIC 2009 anais arquivos 0732 0960 01 pdf Aces so em 9 Mar 2013 VIEIRA S As Novas Tecnologias das IHMs Mecatr nica Atual Automa o In dustrial de Processos e Manufatura S o Paulo Ano 3 n mero 17 2004 Dispo n vel em http Anww mecatronicaatual com br secoes leitura 428 Acesso em 18 Mar 2012 VISUAL OBJECT NET Software Visual Object Net Vers o V 1 44 2 WEG LADDER PROGRAMMER Software Weg Ladder Programmer Vers o 9 11 WEG Dispon vel em http www weg net br Produtos e Servicos Drives Servoacionamentos SCAO5 Servoconversores Acesso em 18 Jan 2018 5 A Automa o Controladores L gicos Program veis CLPs e Rel Program vel Cat logo Santa Catarina 2012 Guia de Aplica o de Servoacionamentos Guia Santa Catarina 2012 Automa o Interfaces Homem M quina Cat logo Santa C
164. s expostas no GRAFCET n vel 1 por meio da sequencializa o dos arcos orientados foi realizada a partir do fluxograma detalhado anteriormente Todas as etapas e transi es foram devidamente enumeradas EO E1 2 1 T2 bem como as receptividades vari veis de entrada e a es vari veis de sa da que foram apresentadas de acordo com a respectiva porta de entrada e sa da j definidas no item 4 4 1 A Figura 59 exibe o GRAFCET n vel 2 do servoconversor na ntegra detalhando as etapas transi es receptividades e a es do sistema do retrofit do torno mec nico e mais especificamente da atua o do servomotor neste sistema De mesma forma para que seja poss vel uma melhor visualiza o do fluxograma da Fi gura 59 ser colocado no Ap ndice E deste trabalho uma vers o de maior tamanho do GRAFCET n vel 2 do servoconversor 124 117 i ISC 00 Desacionada Nivel 0 2 SC 01 Refer ncia ISC 02 ISC 03 Pos 0 R3 Aciona Servomotor Refer ncia R3 sentido direto ISC 04 ISC 08 e 9500 Ativa fun o Vai I19 CLP MOVE Receita 3 Pos 0 R2 Refer ncia R2 Ativa fun o MOVE Receita 1 Ativa fun o MOVE Receita 2 QSC00 es Vai p I19 CLP ISC 05 ISC 05 SC 05 T8 16 Cont 3 SC 04 contl q cont2 q ISC 04 cont3 q Cons 15 06 15 08 z QSC00 Ativa fun o QSC00 Ativa f
165. sagens em modo RTU com 8bits ou ASCII com dois chars a rede suporta de O a 247 endere os o c digo de fun o varia de 1 a 255 O custo benef cio para utiliza o desta rede satisfat rio uma vez que o um protocolo aberto de f cil implementa o e possui uma vasta disponi bilidade de c digos fonte pela internet 55 3 DEFINI O DO SISTEMA PRODUTIVO 3 1 LOCAL DE TRABALHO O equipamento em estudo de propriedade da empresa Alum nio DeLucca Ltda A empresa atua na fabrica o de panelas de alum nio e possui um quadro atual de 8 funcion rios tendo sua sede nica localizada na rua Major Theodolindo Ferreira Ribas n mero 135 no bairro Boqueir o da cidade de Curitiba estado do Paran Com mais de cinquenta anos de tradi o em fabrica o de panelas utens lios e artefatos em aluminio da linha hoteleira essa uma empresa familiar em que experi ncia no ramo passada de gera o em gera o O diferencial na fabrica o das pe as se encontra prioritariamente na qualidade dos produtos direcionando t cnicas de produ o com intuito de alcan ar esse objetivo Atualmente a empresa apresenta um razo vel volume na produ o de utens lios para cozinha industrial no entanto pela grande demanda requerida por este segmento de mercado necess rio aumentar sua produ o A f brica se divide em v rios compartimentos os quais s o separados de acordo com o tipo de processo produtivo Na parte
166. sboa ETEP Edi es T cnicas Profissionais 2002 S Interface Homem M quina para a Supervis o de um CLP em trole de Processos atrav s da WWW Disserta o de Mestrado Escola de Enge nharia de S o Carlos da Universidade de S o Paulo 2002 148 ROS RIO Jo o Maur cio Princ pios de Mecatr nica S o Paulo Editora Pearson Prentice Hall 2005 ROSSETTI T Manual pr tico do torneiro mec nico e do fresador S o Paulo Hemus Ltda 1978 SENAI RJ No es de tornearia Sistema Firjan Dispon vel http pt scribd com doc 77622949 15 Sequencia logica para usinagem da luva A cesso em 13 Jun 2012 SIBRATEC Cat logo de Produtos Gerais Rio do Sul Dispon vel em http www sibratec ind br index php pg 15 amp tipo 4 Acesso em 13 Dez 2012 SILVA Gustavo P ALVES Abel F GEBARA M An lise de interfaces Homem M quina IHM em equipamentos controlados eletronicamente Paran 2010 SILVA M E Curso de Automa o Industrial Escola de Engenharia de Piracicaba 2007 Dispon vel http pt scribd com doc 3020515 Apostila Automacao Industrial Acesso em 18 06 2012 SILVEIRA Paulo R SANTOS Winderson E Automa o e controle discreto S o Paulo Erica Ltda 1998 SOLIDWORKS Software SolidWorks 2010 Vers o 2010 TPWO3 PCLink Software TPWO3 PCLink Vers o V 2 1 WEG Dispon vel em http Anww weg net pr Produtos e Servicos Drives CLPs e Controle de Processo
167. so ou desliga IHM e PLC A seguir ser detalhada a programa o do processo de fabrica o de panelas descrito anteriormente apresentando o GRAFCET n vel 1 GRAFCET n vel 2 e Diagrama de Contatos para o PLC 5 4 1 GRAFCET N VEL 1 A partir do diagrama operacional do sistema foi poss vel avaliar cada etapa do processo de fabrica o das panelas de forma sequencial gerando com isso um fluxograma que descreve cada passo do sistema desde a ativa o do PLC e IHM at o seu desligamento A Figura 55 demonstra o GRAFCET n vel 1 simplificado contendo as etapas transi es e a es do sistema do retrofit do torno mec nico detalhando o que deve ocorrer em cada um destes elementos de forma sequencial importante destacar que por quest es de limita o de espa o no corpo deste trabalho optou se por colocar no texto um fluxograma simplificado da programa o do PLC n o detalhando todos os processos envolvidos no programa representado pela Figura 55 A vers o do fluxograma na ntegra est no Ap ndice A onde demonstra detalhadamente todos os processos do fluxograma 110 SERVOMOTOR Sele o RECEITA RECEITA TZ RECEITA 1 do CC mw Rena do Ondo Roan do Cepeda de T Figura 55 GRAFCET n vel 1 simplificado da programa o do PLC Fonte Autoria pr pria 2013 software AutoCAD 2008 111
168. sso de fabrica o das panelas passando pela sele o das receitas o processo de acabamento e a realimenta o do sistema a partir da sele o do operador SERVOMOTOR DESLIGADOS S6 Continua IHM 4 Modo de opera o IHM 51 AUTOM TICO Servomotor Liga servomotor SM fca fer Desliga IHM 13 SZ Entrada da ch de alum nio Sensor PO SZ Acionamento manual do Torno e motor amento do MT e lubrifica o manual da chapa Torno MT THM 30s SZ ele receita HM Sinal IHM 53 54 55 Ativa o sensores Ativa o sensores Ativa o sensores PIA e PIB P2A e P2B P3A e P3B 57 s Moldagem da Partida motor Receita 1 Posi o Moldagem da Partida motor Re osigi Moldagem da Partida motor Receita 3 Posi o chapa matriz da Bomba MB 1 Pos 0 chapa matriz da Bomba MB inicial2 Pos 0 R2 chapa matriz da Bomba MB inicial3 Pos 0 ED Sinal IHM s Sinal IHM RECEITA 1 RECEITA 1 RECEITA 2 RECEITA 3 E RECEITA 2 Avan o do Ativa Servomotor MS Programa Receita 1 3 Ativa Programa Servoconversor Receita 2 Sa da fun o TCURVE e fer e 41 Sa da fun o TCURVE e fer cont2 q Sa da fun o TCURVE e Sensor PIB Sa da fun o TCURVE
169. tado n o se mostrava satisfat rio apenas com o surgimento do mouse e o aumento da velocidade de processamento dos computadores da poca foi poss vel a manipula o direta de objetos na tela pe la primeira vez OLIVEIRA 2010 Com o desenvolvimento da GUI Graphical User Interface especificamente num ambiente industrial tornou se muito mais pr tico e r pido ao operador obter in forma es precisas a respeito do andamento do processo O operador tem uma me lhor visualiza o do sistema quando enxerga efetivamente uma v lvula abrindo o acionamento de um motor ou qualquer outro processo de forma visual e gr fica ao contr rio do que ocorria com os pain is de comando e quadros sin ticos que apenas utilizavam de l mpadas como sinaliza o A visualiza o gr fica permite que se a proveitem largamente as informa es utilizando de artif cios como cores textos e elementos animados graficamente SILVEIRA e SANTOS 1998 Segundo Silveira e Santos 1998 a elabora o de uma GUI pode disponibili zar representa es por meio de pain is sin ticos j comuns aos operadores dia gramas de fluxo da produ o layout dos equipamentos da planta Grafcet de contro le sequencial ou qualquer outro arranjo gr fico l gico que expresse adequadamente a planta a ser supervisionada Paralelamente a isso de acordo com Castrucci e Moraes 2007 PLCs e IHMs podem tamb m ser configurados de modo a enviarem sinais de atua o ou monito
170. te e com a matriz ainda girante retira o excesso de aluminio na borda da panela para a realiza o do acabamento A panela finalizada ap s o processo de repuxo mostrada na Figura 19 58 Figura 19 Panelas ap s o processo de fabrica o Fonte Autoria pr pria 2012 Como a troca do molde leva um certo tempo e trabalho s o realizadas poucas trocas ao longo do dia A Figura 20 apresenta algumas matrizes que s o utilizadas para a confec o das panelas no torno estudado O processo que come a no momento em que se coloca a chapa no torno at a finaliza o da panela leva de tr s a quatro minutos em m dia Figura 20 Matrizes utilizadas para confec o das panelas Fonte Autoria pr pria 2012 59 3 3 TORNO MEC NICO 3 3 1 DEFINI O Quando a hist ria do homem analisada d se grande destaque evolu o dos processos de fabrica o Desde que o homem come ou a desenvolver t cnicas de aperfei oamento para a produ o de seus utens lios e ferramentas o processo mec nico de usinagem de torneamento esteve presente O torno mec nico usado pelo homem desde a antiguidade para a produ o de vasilhas cer mica De acordo com Freire 1984 o torno uma m quina ferramenta muito utili zada em diversas reas industriais confeccionando e dando acabamento s pe as Entretanto apesar de ser um instrumento antigo sua utiliza o para usinagem de materiais met licos s foi efetivada no come
171. tes contatores Como exemplos temos as redes CAN e LonWorks e Redes de dispositivos ou Devicebus s o redes capazes de interligar dispo sitivos mais gen ricos como PLCs outras remotas de aquisi o de dados controle conversores AC DC rel s de medi o etc Exemplos Profibus DP DeviceNet Interbus S SDS LonWorks CAN ControlNet ModbusPlus e Redes de instrumenta o ou Fieldbus s o redes concebidas para integrar instrumentos anal gicos no ambiente industrial como transmissores de vaz o press o temperatura v lvulas de controle etc Exemplos IECSP5O H1 HART Profibus PA Para que haja uma comunica o e intera o completa do sistema o PLC a IHM e o servoconversor se comunicar o atrav s de uma rede ModBus pois con templa as op es dispon veis tanto no PLC quanto no servoconversor escolhidos para a serem utilizados Como o sistema possui um extenso sensoriamente tamb m poderia ser escolhida uma rede CAN para atender essa parte do sistema O ModBus foi a primeira rede industrial totalmente digital a ser utilizada em larga escala algo que se mant m at hoje O Modbus composto por tr s camadas estruturais e suporta o sistema mestre escravo A comunica o feita entre eles simples e comandada pelo mestre onde ele manda uma mensagem ao escravo e 54 posteriormente o escravo responde sendo que nunca de maneira simult nea que conhecido como broadcast poss vel enviar as men
172. tivos que atuam sem mesmo que haja contato somente aproxima o 3 4 3 LEVANTAMENTO E AN LISE DAS FUN ES DE CONTROLE Como j mencionado de fundamental import ncia estabelecer a correla o entre os elementos empregados no retrofit do torno e as fun es de controle utiliza das para desenvolver efetivamente o processo de fabrica o das panelas Segundo Miyagi 2001 necess rio analisar primeiramente as fun es f sicas consideradas para o objeto de controle e que podem ser realizadas por combina es das fun es dos elementos que constituem o pr prio objeto de controle Ap s esse procedimento deve se verificar os requisitos relacionados com a interven o que o operador pode realizar nas fun es dos dispositivos de realiza o do controle atua o ou detec o Por ltimo tamb m indispens vel fazer uma avalia o das poss veis falhas falta de energia modo de reinicializa o do sistema prote o de equipamentos e a seguran a do operador Para a divis o das fun es e seu consequente inter relacionamento segundo a metodologia estabelecida por Miyagi 2001 deve se avaliar as fun es indispen s veis e as fun es secund rias realiza o do controle da produ o Ap s este processo necess rio sistematiz las hierarquicamente de forma associativa inter ligando uma a outra Isto significa apresentar uma rela o entre a fun o superior e a fun o inferior que pode ser considerad
173. to e desenvolvimento do software de controle para opera o do sistema controlado atrav s da programa o do PLC IHM e ser voacionamento Ap s esse processo s o efetuados diversos testes por unidade e do sistema como um todo com demonstra o dos resultados simulados O sexto cap tulo faz a an lise da viabilidade t cnico econ mica para realizar a automatiza o do sistema produtivo atual atrav s do or amento realizado dos e quipamentos que seriam empregados na constru o e controle do bra o mec nico Por fim o s timo cap tulo apresenta discuss es sobre os resultados das si mula es e an lise t cnico econ mica para a implementa o do sistema produtivo estudado abordando as considera es finais obtidas atrav s do desenvolvimento deste trabalho 32 2 AUTOMA O E CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS 2 1 AUTOMA O INDUSTRIAL A hist ria da automa o industrial se inicia a partir das linhas de montagens automobil sticas com Henry Ford na d cada de 1920 Com o passar dos anos o avan o tecnol gico nas diversas reas da automa o industrial tem sido cada vez maior proporcionando um aumento na qualidade e quantidade de produ o A palavra automa o ou automation foi criada pelo marketing da ind stria de equipamentos na d cada de 1960 e procurava ressaltar a participa o do computador no controle autom tico industrial Desse modo pode se dizer que a automa o engloba qualquer sistema que substitu
174. tos Ladder do 126 Figura 61 Simula o do Diagrama de Contatos Ladder do PLC parte 1 129 Figura 62 Simula o do Diagrama de Contatos Ladder do PLC parte 2 130 Figura 63 Simula o do Diagrama de Contatos Ladder do PLC parte 3 130 Figura 64 Simula o do Diagrama de Contatos Ladder do PLC parte 4 131 Figura 65 Simula o do Diagrama Ladder do servoconversor parte 1 132 Figura 66 Simula o do Diagrama Ladder do servoconversor parte 2 132 Figura 67 Simula o do Diagrama Ladder do servoconversor parte 3 133 Figura 68 FIUXO uu uuu oa id dias sala danada awia aire dida 134 Figura 69 Simula o de linha de cr dito pelo 141 LISTA DE QUADROS Quadro 1 Lista de motores referente ao sistema de controle estudado 74 Quadro 2 Lista de v lvulas referente ao sistema de controle estudado 75 Quadro 3 Lista de cilindros hidr ulicos do sistema de controle estudado 75 Quadro 5 Lista de detectores referente ao sistema de controle estudado 76 Quadro 6 Classifica o dos dispositivos rien 82 Quadro 7 Lista dos dispositivos de comando e 82 Quad
175. trav s do sensor SC Verificado por SC que a chapa est realmente no torno o torno ligado manualmente e assim po de ser feita a lubrifica o da chapa Ap s lubrificada o operador escolhe atrav s da IHM qual a receita adequada para a chapa escolhida conforme mostra a Figura 40 J na Figura 41 temos a continuidade do processo onde ap s iniciados os sensores e P1B referentes receita 1 a parte de inicializa o termina e come a o pro cesso de moldagem da chapa Ap s ligada a bomba hidr ulica que alimenta os cilin dros s o acionadas as v lvulas V1Y1 e V4Y1 que comandam respectivamente os cilindros de repuxo CR e de apoio CA como detalhado na Figura 41 juntamente com a ativa o da programa o do servoacionamento para atua o do servomotor representado pela Figura 44 86 A Figura 42 define o processo de acabamento das panelas atrav s da ativa o dos cilindros de corte CC e de apoio ao cilindro de corte CAC e o aux lio dos fins de curso fcac e fcc e dos sensores 2 e Ap s o fim do pro cesso de acabamento acontece o desligamento dos elementos que foram ligados ao longo do processo sendo o PLC IHM bomba hidr ulica e servomotor de maneira autom tica e do torno manualmente pelo operado Tamb m foi efetuada a atua o da IHM isoladamente ao sistema como um todo conforme Figura 43 destacando os processos de sele o do modo de opera o e sele o da receita
176. um au mento na produ o das panelas Este aumento da capacidade ocasiona uma maior lucratividade para empresa Para verifica o deste lucro ser feito um estudo com parativo entre o sistema atual e o que se pretende implementar Observando os argumentos acima levantados razo vel que se desenvolva um estudo t cnico econ mico comparativo entre o sistema presente e o proposto por este trabalho haja vista o desgaste humano acima mencionado e a despadroni za o das pe as 27 1 6 METODOLOGIA DE PROJETO DE UM SISTEMA DE CONTROLE Para atingir os objetivos desta pesquisa tecnol gica de fundamental impor t ncia a estrutura o deste trabalho com base numa metodologia de projeto de sis tema de controle Este processo ser fundamentado na metodologia de projeto de sistemas de controle descrita por Miyagi 2001 a fim de realizar um eficiente proce dimento de sistematiza o e gerenciamento da automatiza o do torno mec nico delimitado por esse projeto de pesquisa Quando se estuda a aplica o de um sistema de controle de sistemas e even tos discretos SED comum defini lo a partir de um ciclo de vida padr o de modo a demarcar o projeto em si e seu desenvolvimento Segundo Miyagi 2001 dever conter nesse processo uma clara defini o das tarefas delimitando cada etapa do desenvolvimento bem como a especifica o de par metros de avalia o de quali dade de cada parte de forma a abranger uma vis o g
177. un o Ki Ha p 9 HOMING Vai p 119 CLP HOMING Receita 2 Receita 3 T7 ISC 04 ISC 04 asc 07 0508 K2 K3 T17 ISC 00 Desacionada Nivel 0 Figura 59 GRAFCET n vel 2 do servoconversor Fonte Autoria pr pria 2013 software AutoCAD 2008 125 A partir do GRAFCET n vel 2 do servoconversor podem se definir as memo riza es internas do servoconversor de cada uma das etapas do programa confor me exp e o Quadro 20 abaixo ETAPA MEM RIA SCA 05 Etapa O 1 Etapa 2 E2 Etapa 3 E3 Etapa 4 E4 Etapa 5 E5 Etapa 6 E6 Etapa 7 E7 Etapa 8 E8 Etapa 9 E9 Etapa 10 E10 Etapa 11 11 Quadro 20 Memoriza o interna no servoconversor das etapas do programa Fonte Autoria pr pria 2013 De mesma forma atrav s da an lise do GRAFCET n vel 2 do servoconversor tamb m se podem definir as memoriza es internas do servoconversor de cada uma das transi es do programa conforme exp e o Quadro 21 abaixo TRANSI O MEM RIA SCA 05 TRANSI O MEM RIA SCA 05 Entre etapas 0 e 1 Ti Entre etapas 7 e 8 T10 Entre etapas 1 e 2 T2 Entre etapas 8 e 7 T12 Entre etapas 1 e 3 T3 Entre etapas 8 11 T11 Entre etapas 1 e 4 T4 Entre etapas 4 e 9 T13 Entre etapas 2 e 5 T5 Entre etapas 9 e 10 114 Entre etapas 5 e 6 6 Entre etapas 10 9 T16 Entre etapas 6 e 5 T8 Entre etapas 10 e 11 T15
178. unica o abrangem ainda as redes de campo necess rias para a comunica o dentro do processo industrial tamb m conhecidas pelo nome gen rico de fieldbus ou barramento de campo O fieldbus uma rede de comunica o que substitui os sinais anal gicos 4 20mA e apresenta 53 como caracter stica b sica a transfer ncia bidirecional com barramento serial aplica da para conectar dispositivos como controladores transdutores atuadores e senso res LOPEZ 2000 Conforme os dispositivos e equipamentos de campo como transmissores e atuadores foram se modernizando de forma a enviar cada vez mais informa es sobre o processo tamb m ocorreu o desenvolvimento de protocolos de comunica o permitindo uma maior troca de informa es entre eles e a supervis o da planta Tais protocolos chegaram a uma padroniza o quando o comit IEC ISA 5 50 Fi eldbus organizou um conjunto de especifica es as quais relacionavam tempos de resposta topologia f sica redund ncia confiabilidade n mero de dispositivos por ramo de rede m todos de acesso ao meio f sico alimenta o dos transmissores comprimento do barramento e m todos de configura o do sistema LOPEZ 2000 Atualmente existem diversos sistemas fieldbus de acordo com Pinheiro 2006 eles podem ser divididos em tr s tipos diferentes e Redes de sensores ou Sensorbus s o redes apropriadas para interligar sensores e atuadores discretos tais como chaves limi
179. v s de movimento de rota o enquanto um ou diversos instrumentos de corte ou modelagem tem o movimento de transla o e avan o FREIRE 1984 De acordo com Freire 1984 pelo fato deste equipamento ter uma ampla a plicabilidade h diversos tipos de tornos mec nicos os quais se diferenciam pelas dimens es caracter sticas formas construtivas entre outras propriedades Nos pr ximos cap tulos os diferentes tipos de tornos e suas principais caracter sticas ser o abordados de maneira mais detalhada 1 2 DELIMITA O DO TEMA Este projeto de pesquisa inclui a an lise da viabilidade para substitui o do m todo manual de confec o de panelas por um sistema que n o exija a for a hu mana como principal instrumento no processo utilizando para isso um torno nico O estudo da automatiza o do sistema de produ o ser voltado a uma f bri ca de panelas e artefatos de alum nio na regi o de Curitiba Nesta empresa encon tra se um parque de tornos mec nicos rebitadeiras e retificadoras al m do pr prio estoque de mat ria prima e de moldes utilizados como base para os tornos cos de acordo com a pe a a ser produzida Para a manufatura dos produtos atualmente toda a opera o das m quinas e moldagem da mat ria prima feita de forma artesanal tendo como principal ferra menta para o processo de transforma o a for a humana o que determina algumas problem ticas que posteriormente ser
180. vo do trabalhador com o passar do tempo Em decorr ncia disto pode se haver uma falta de padroniza o tanto nos processos de manufatura envolvidos quanto nos produtos finais o que resultaria em falhas nas pe as ocasionando retrabalho refugo de produ o e atingindo direta mente a qualidade do produto Este projeto de pesquisa tem como principal objetivo analisar a viabilidade para substitui o do m todo manual de confec o de panelas atrav s do retrofit do sistema atual o qual ser voltado a uma f brica de panelas e artefatos de alum nio na regi o de Curitiba Nesse sentido este trabalho analisa a trav s da automa o controle e sensoriamento uma solu o eficaz para exercer o controle do sistema atrav s da utiliza o de servoacionamento controlador l gico program vel e interface homem m quina Para atingir os objetivos desta pesquisa tecnol gica o presente projeto est estruturado numa metodologia de projeto de sis temas de controle descrita por Miyagi 2001 a fim de realizar um eficiente procedi mento de sistematiza o e gerenciamento da automatiza o do torno mec nico Pa ra determina o do sistema produtivo o conte do deste trabalho apresenta ainda um detalhamento do local de trabalho do processo de fabrica o e do torno a ser automatizado na referida f brica de panelas estudada Este projeto se baseia no e xame de opera o do controlador l gico program vel e servoacionamento para a atua o no
181. ware editor gratuito ADP 6 3 1 Este modelo de IHM opera normalmente a temperaturas ambiente de 0 C a 50 e apre senta um grau de prote o IP65 Tem como dimens es 96mm de largura e altura e 46mm de profundidade pesando 0 21kg e funciona com uma alimenta o de 24VDC com uma varia o de 15 para cima ou para baixo importante destacar que este modelo de IHM possui comunica o em Modbus portanto tem a capacida de de se comunicar com o PLC TPWOS que foi escolhido para a simula o deste projeto Figura 49 Interface Homem M quina PWS 6400 F S Fonte Cat logo WEG Automa o Interfaces Homem M quina 2012 96 4 3 1 DEFINI O E ALOCA O DOS SINAIS DE ENTRADA E SA DA Por meio da an lise realizada nas etapas anteriores foi poss vel definir os sinais de entrada e sa da da IHM e a quantidade de canais necess rios para suprir a parte de comando do sistema produtivo A IHM PWS 6400 F S foi determinada mediante a defini o da quantidade e do tipo dos sinais de entrada e sa da da interface Assim foram definidas 9 portas de entrada digital 1 0 conforme detalhado no Quadro 11 O quadro apresenta a sensibilidade a correspondente entrada na IHM o n mero do canal de entrada e de onde prov m este sinal Neste caso alguns sinais v m a partir da sele o do pr prio operador da m quina na IHM e outro sinal proveniente de uma das sa das do PLC SENSIBILIDADE ENT

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