3 -pim final

67
1. INTRODUÇÃO A área de automação industrial está sendo repensada em função do grande desenvolvimento experimentado pelas técnicas digitais. No contexto industrial, há algumas décadas os problemas de automação são cada vez mais importantes. A sociedade depara-se com o avanço da tecnologia e com os seus desafios, que não são poucos. No entanto, observa-se que algumas perguntas precisam ser respondidas para melhor encaminhar esta importante área do conhecimento: como as instituições podem formar profissionais capazes de ter uma capacitação técnica suficiente para contornar suas próprias dificuldades? E garantir uma relação técnica com a sociedade sem assustá-la? O assunto é diversificado, pois abrange desde tópicos relativos à arquitetura de hardware e software, programação de controladores lógicos programáveis, controle de malhas contínuas até o gerenciamento estratégico de uma empresa, passando pela supervisão dos processos industriais e pela logística da produção. As técnicas desenvolvidas para o tratamento desses problemas atingiram hoje um relativo grau de sofisticação tecnológica e formal, exigindo pessoal técnico com formação específica para sua aplicação adequada [10]. Neste trabalho foi proposto o desenvolvimento de um sistema de automação, em equipamento para envase de líquidos isotônicos. Para a execução do projeto, além de conhecimentos adquiridos em sala de aula nas disciplinas de Controle, Microprocessadores e Microcontroladores, Pneumática e

Upload: diego-patricio-sena

Post on 31-Dec-2015

75 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

1. INTRODUÇÃO

A área de automação industrial está sendo repensada em função do grande

desenvolvimento experimentado pelas técnicas digitais. No contexto industrial, há algumas

décadas os problemas de automação são cada vez mais importantes. A sociedade depara-se

com o avanço da tecnologia e com os seus desafios, que não são poucos. No entanto, observa-

se que algumas perguntas precisam ser respondidas para melhor encaminhar esta importante

área do conhecimento: como as instituições podem formar profissionais capazes de ter uma

capacitação técnica suficiente para contornar suas próprias dificuldades? E garantir uma

relação técnica com a sociedade sem assustá-la?

O assunto é diversificado, pois abrange desde tópicos relativos à arquitetura de

hardware e software, programação de controladores lógicos programáveis, controle de malhas

contínuas até o gerenciamento estratégico de uma empresa, passando pela supervisão dos

processos industriais e pela logística da produção. As técnicas desenvolvidas para o

tratamento desses problemas atingiram hoje um relativo grau de sofisticação tecnológica e

formal, exigindo pessoal técnico com formação específica para sua aplicação adequada [10].

Neste trabalho foi proposto o desenvolvimento de um sistema de automação, em

equipamento para envase de líquidos isotônicos. Para a execução do projeto, além de

conhecimentos adquiridos em sala de aula nas disciplinas de Controle, Microprocessadores e

Microcontroladores, Pneumática e Hidráulica, Instrumentação e Desenho Assistido por

Computador foram feitas pesquisas sobre o tipo de equipamento industrial e seu

funcionamento, levantamento de dados junto a professores e profissionais da área, e

conhecimento prático de participantes do grupo.

Após o grupo tomar conhecimento da parte funcional mecânica do sistema, foi feita a

pesquisa sobre os componentes que foram usados no projeto, dando assim, respaldo suficiente

para o desenvolvimento da lógica de comandos para automação do processo. Através de

breves descrições sobre os componentes, diagramas de etapas, fluxogramas, esquemas

elétricos, desenhos técnicos e ilustrativos, apresentamos o projeto final para atender ao que

nos foi proposto.

2

1.1 JUSTIFICATIVA

O controle e automação das atividades industriais é um dos principais requisitos para o

desenvolvimento econômico do país e para uma participação mais eficiente no sistema

produtivo. A automação utiliza ferramentas lógicas e eletrônicas para controlar de forma

autônoma e automática um sistema composto de componentes eletrônicos interligados via

software embarcado. Automatizar um processo é trazer inúmeros benefícios a sua produção.

Um processo de fabricação automatizado hoje na indústria, inclusive no ramo de fabricação

de bebidas, significa um produto final com maior qualidade e mais competitividade devido a

fatores como padronização do processo e produto, rapidez de produção, produção programada

e contínua, diminuição de desperdício e menores chances de errar. Evita contato do produto

com o humano, o que para a área de alimentos traz muito mais higiene ao processo,

credibilidade e qualidade ao produto final. Apesar do alto investimento, o retorno é imediato

[7].

Mas para que isto ocorra de forma efetiva um sistema de automação precisa dispor de

uma série de informações gravadas no seu interior que lhe permite interagir com o ambiente.

Estas informações geradas e inseridas no periférico controlador constituem a sua programação

feita em um software. O software é uma sequencia de linguagem e funções destinadas a um

dispositivo tecnológico que irá incorporar conhecimento e inteligência sobre um dado

processo.

Nesse sistema automatizado, a programação é gravada em um microcontrolador.

Microcontrolador é um componente que agrega em uma única pastilha a função de

microprocessador e memória, além de conter chipsets e componentes que enviam e recebem

dados, ou seja, todos os periféricos necessários à comunicação do circuito do

microcontrolador estão contidos nele mesmos. Por empregar uma menor quantidade de CI’s e

a sua estrutura ser compacta, o sistema fica mais simples. Um microcontrolador é um

dispositivo que controla componentes eletrônicos a partir dos seus pinos de entrada e saída

E/S(I/O). É a partir dele que o robô recebe e executa comandos que já foram previstos e

programados anteriormente. No projeto em questão, o microcontrolador que será utilizado é o

MICROLOGIX 1200 da família PLC. Esse dispositivo eletrônico será o responsável pelo

recebimento dos sinais dos sensores, e a partir daí as informações contidas no

microcontrolador serão processadas e então emitirá sinais pela porta de saída, ativando ou não

outros dispositivos, como, por exemplo, os motores. Esse comando eletrônico poderá ser

utilizado em diversos seguimentos de fabricação e produção [8].

3

1.2 OBJETIVO

Elaborar um projeto de automação industrial para uma empresa de pequeno e médio

porte na fabricação de bebidas isotônica baseado em esteira transportadora, controle

automático de temperatura e clp para controle do processo de evasão.

1.2.1 OBJETIVO ESPECÍFICO

Automatização do sistema de controle de Temperaturas dos Tanques;

Automatização da maquina enchedora;

Controle da velocidade da esteira;

Automatização da estação de expedição.

4

1.3 METODOLOGIA

O projeto em questão foi desenvolvido através de pesquisas e consultas a literaturas

de programação eletrônicas e desenvolvimento de processos industriais [10]. Inicialmente será

analisada a empresa e seu ramo de negócio, a fim de idealizar um embasamento correto sobre

esse tipo de atividade comercial, assim como um entendimento prático das atividades por ela

exercidas. Em sequencia, serão apurados os requisitos principais, baseando-se nas

dificuldades encontradas na situação atual. Também será observado o sistema que está sendo

implantado, identificando os recursos existentes no mesmo. Além disso, nessa etapa busca-se

reconhecer as necessidades de automatização. O próximo passo visa realizar estudos

referentes às tecnologias existentes no que diz respeito à automação comercial. Interpretar e

reconhecer ferramentas, periféricos e recursos em geral desse meio. Nessa etapa buscam-se,

de forma complexa, conhecimentos referentes a sensores, leitores, programação,

controladores, entre outras aplicações que se encaixam ao contexto. Pesquisam-se fórmulas

existentes que podem ser aplicadas nesse projeto de automação. A partir desses estudos,

desenvolve-se uma metodologia de automação dos processos, visando atender os requisitos

apontados na etapa de Matérias e Métodos contidos neste projeto. 

5

2. REFERENCIAL TEÓRICO

Nesta parte do projeto serão apontados as ferramentas e componentes utilizados no

desenvolvimento do circuito eletrônico para controle das atividades do sistema de automação.

2.1 ELEMENTOS DE PROJETO

2.1.1 Atuadores e Sensores

Atuador é um elemento que produz movimento, atendendo a comandos que podem ser

manuais, elétricos ou mecânicos. Como exemplo, pode-se citar atuadores de movimento

induzido por cilindros pneumáticos ou cilindros hidráulicos e motores (dispositivos rotativos

com acionamento de diversas naturezas). Tal como o nome sugere, deve obedecer a

comandos. Sendo geralmente acoplados a um sistema conhecido como malha fechada, eles

informam ao sistema de comando se a tarefa solicitada foi executada. Uma das formas de

fazer isso é por meio de transdutores de posição como potenciômetros e encoder´s.

Também são atuadores dispositivos como válvulas, contatores, pás, cancelas ou

qualquer elemento que realize um comando recebido de outro dispositivo, com base em uma

entrada ou critério a ser seguido. Hoje em dia é raro encontrar alguma máquina que não

possua sensores, pois estes são responsáveis por grande parte das informações que

possibilitam o funcionamento de uma máquina, como o próprio nome sugere, sensores são

dispositivos capazes de “sensorear”, monitorar, detectar algo. O sensor ideal depende

basicamente do material a ser detectado, e para uma especificação correta devem-se conhecer

as principais famílias de sensores, suas características e vantagens.

Os sensores industriais (são como o próprio nome diz) são os sentidos de um projeto

automatizado. Eles são usados para identificação do estado de uma variável, podendo ser esta

variável uma grandeza física qualquer. Veja um exemplo na figura 1:

6

Fonte: Google Imagens, 2013.

Um sistema bastante simples, onde um sensor é usado para detectar contar garrafas

que passam por uma esteira. O funcionamento é bastante simples toda vez que o sinal do

sensor é interrompido, sua saída comuta de baixo para alto, enviando um sinal a um

dispositivo contador que incrementa “1” a cada passagem de garrafa conforme a figura 2.

Analógicos ou digitais?

Fonte: Google Imagens, 2013.

Analógicos ou proporcionais:

Na figura 3 estão as informações em forma de um sinal elétrico proporcional à grandeza medida.

Fonte: Google Imagens, 2013.

Figura 1 - Sistema de Envase

Figura 2 - Sinal digital

Figura 3 - Sinal analógico

7

Um sensor, como qualquer outro dispositivo eletrônico, requer cuidado com a

alimentação, pois se feita de forma inadequada, poderá causar danos irreparáveis ao sensor.

Tensão Contínua ⇒ Os sensores encontrados no mercado operam em uma faixa de10 a 30

VDC, então qualquer tensão entre 10 e 30 VDC é suficiente para o correto funcionamento dos

mesmos. Na automação é muito comum o uso de alimentação de 24 VDC.

Tensão Alternada ⇒ Para máquinas que não tem disponibilidade de uma fonte de

alimentação DC, os fabricantes disponibilizam também, sensores com alimentação alternada

de 90 a 265 VAC, tornando-os compatíveis com os padrões brasileiros.

Tensão Universal ⇒ O avanço da tecnologia proporcionou comodidade à automação e os

fabricantes disponibilizam capazes de operar em tensões de 12 a 250 V alternada ou continua.

É obvio que toda comodidade tem um preço.

Saída dos sensores⇒ Os sensores com saídas discretas possuem saídas com chaveamento

eletrônico, e estes podem ser NPN ou PNP.

Sensores com saída NPN ⇒ São utilizados para comutar a carga ao potencial positivo

observado na figura 4 e 5. O módulo de saída possui um transistor NPN que conecta a carga à

terra (0 V). A carga é conectada entre a saída do sensor e a tensão de funcionamento positiva

(VDC).

Fonte: Google Imagens, 2013.

Figura 4 - Esquema eletrônico NPN

8

Fonte: Google Imagens, 2013.

Sensores com saída PNP ⇒ São utilizados para comutar a carga ao potencial negativo

conforme a figura 6 e 7. O módulo de saída possui um transistor PNP que conecta a carga à

terra (0 V). A carga é conectada entre a saída do sensor e a tensão de funcionamento negativo

(0 v).

Fonte: Google Imagens, 2013.

Fonte: Google Imagens, 2013.

Figura 5 - Esquema real NPN

Figura 6 - Esquema eletrônico PNP

Figura 7 - Esquema real PNP

9

Sensores com saída a relé ⇒ As saídas não são eletrônicas e sim mecânicas. O relê possui

contatos, normalmente abertos (NA) e normalmente fechados (NF), o que nos disponibiliza

uma independência quanto ao potencial da carga. A principal vantagem sobre os eletrônicos

esta no chaveamento de correntes mais altas.

Sensores com saída Analógica ⇒ São usados para monitoração das variáveis de processo,

são também chamados de transdutores, ou seja, convertem uma grandeza física em uma

grandeza elétrica normalmente de 4 à 20ma.

2.1.2 Sensores Ópticos

Os sensores ópticos são componentes eletrônicos de sinalização e comando que

executam detecção de qualquer material sem que haja contato mecânico entre eles.

O princípio de funcionamento do sensor óptico baseia-se na existência de um emissor

e um receptor. A luz gerada pelo emissor deve atingir o receptor com intensidade suficiente

para fazer com que o sensor comute sua saída.

Princípios de Funcionamento

O sinal de luz gerado pelo emissor do sensor óptico é modulado numa determinada

frequência, ou seja, o emissor gera um sinal com certo número de lampejos por segundo. O

receptor do sinal do sensor é acoplado um filtro que somente considera válidos sinais com a

mesma frequência do emissor. Esta característica é empregada no sensor óptico para

minimizar os efeitos de possíveis interferências causadas por outras fontes luminosas que não

o emissor.

Operação do Sensor Óptico de Acordo com o Diagrama de Blocos Abaixo

demonstrado na figura 8:

Oscilador- Gera um sinal elétrico modulado e envia ao emissor.

Emissor- Transforma o sinal elétrico vindo do oscilador em um feixe de luz pulsante

(modulado), sendo executada a emissão do sinal.

Receptor- Converte o sinal de luz pulsante (modulado) em um sinal elétrico modulado.

10

Pré-amplificador- Adequa o sinal elétrico modulado vindo do receptor a níveis compatíveis

com o circuito eletrônico do sensor.

Analisador de Frequência - Compara a frequência do sinal recebido pelo receptor com a

frequência do sinal gerado pelo emissor, considerando apenas os sinais que sejam

compatíveis.

Discriminador - Compara o nível do sinal recebido do analisador de freqüência com níveis

pré-estabelecidos, definindo o estado do sensor.

Estágio de Saída - Recebe o sinal do discriminador e comuta a carga.

LED- Indicador de estado, sendo acionado pelo discriminador.

Fonte de Alimentação - A alimentação do circuito do sensor é feita por um Regulador

interno.

Fonte: Google Imagens, 2013.

2.1.3 Sensor Óptico, Detecção por Reflexão Difusa.

O sensor óptico de detecção por reflexão-difusa possuem o emissor e o receptor

montados no mesmo corpo. A luz gerada pelo emissor cria uma região ativa onde a presença

de um objeto, faz com que a luz seja refletida de forma difusa, de volta ao receptor, ativando o

sensor conforme demonstração nas figuras 9 e 10.

Figura 8 - Operação do Sensor Óptico

11

Fonte: Google Imagens, 2013.

Fonte: Google Imagens, 2013.

Figura 9 - Sensor Óptico com Fibra Difusa

Figura 10 - Aplicação de sensores de reflexão-difusa

12

2.1.4 Controlador de Temperatura

Controladores de Temperatura são utilizados em inúmeros processos industriais,

garantindo qualidade de produtos de setores alimentícios, bebidas, automobilísticos, etc.

Resumidamente, o controle de temperatura envolve: entrada, valor de processo,

Setpoint e saída. Vejamos a seguir como funciona um processo de controle de temperatura:

Tomemos como exemplo um controle de processos químicos. Um termômetro, usado

para medir a temperatura da substância, é acoplado à entrada do CT (Controlador de

Temperatura) fazendo o monitoramento constante. O valor que chega à entrada é então,

comparado com o valor de Setpoint ajustado previamente para o processo, este valor é

extremamente importante para manter a qualidade do fluído, pois é a partir dele, que o

controle PID é acionado.

PID (Proporcional, Integral e Derivado) são as variáveis calculadas durante o processo

que permitem um controle de aquecimento sem oscilações, ou seja, o sinal é “filtrado” e é

feito um controle fino até o Valor de Processo (PV) atingir o Valor de Setpoint. A saída do

CT é responsável por aquecer o fluído químico, esta se manterá acionada até que a substância

atinja o valor necessário. O aparelho HW1440 (figura 11), usado nesse projeto, aceita uma

grande variedade de sensores de temperatura (termoelementos ou termoresistência Pt100),

mostrando a temperatura com precisão e oferece saída para controle (PID ou ON-OFF) para

manter um processo na temperatura desejada. Graças à sua versatilidade, um único aparelho

permite atender a uma grande variedade de aplicações, associado à facilidade de programação

por parte do operador [4].

Fonte: Google Imagens, 2013.

2.1.5 Termopares

Figura 11 - Controlador de Temperatura

13

Termopares são sensores de temperatura simples, robustos e da baixo custo, sendo

amplamente utilizados nos mais variados processos de medição de temperatura. Um termopar

é constituído de dois metais distintos que unidos por sua extremidade formam um circuito

fechado. O termopar desta maneira gera uma Força Eletro-Motriz (FEM), que quando

conectada a um Instrumento de Leitura consegue ler a temperatura do processo destes

Termopares. Diferentes tipos de Termopares possuem diferentes tipos de Curva FEM x

Temperatura [5].

Os termopares disponíveis no mercado têm os mais diversos formatos, desde os

modelos com a junção a descoberto que têm baixo custo e proporcionam tempo de resposta

rápido, até os modelos que estão incorporados em sondas. Está disponível uma grande

variedade de sondas, adequadas para diferentes aplicações (industriais, científicas,

investigação médica, etc.).

Quando se procede à escolha de um termopar deve-se ponderar qual o mais adequado

para a aplicação desejada, segundo as características de cada tipo de termopar, tais como a

gama de temperaturas suportada, a exatidão e a confiabilidade das leituras, entre outras.

Também deve-se levar em consideração, além da especificação do tipo de liga, a

construção física do termopar. Para cada processo é necessário uma construção física

específica, já que alguns processos agridem o material utilizado. Desta forma, é

imprescindível que na especificação do termopar, além da liga, seja levada em consideração

sua construção física externa.

2.1.5.1 Tipo J (Ferro / Constantan)

A sua gama limitada (-40 a 750 °C) é a responsável pela sua menor popularidade em

relação ao tipo K. Aplica-se, sobretudo com equipamento já velho que não é compatível com

termopares mais ‘modernos’. A utilização do tipo J (figura 12) acima dos 760 °C leva a uma

transformação magnética abrupta que lhe estraga a calibração [5].

Termoelemento positivo (JP): Fe99,5%

Termoelemento negativo (JN): Cu55%Ni45% (Constantan)

Faixa de utilização: -210 °C a 760 °C

f.e.m. produzida: -8,096 mV a 42,919 mV.

14

Fonte: Google Imagens, 2013.

2.1.6 Relé de Estado Sólido

O termo relé de estado sólido é a tradução da expressão em inglês Solid State Relay

(SSR) e refere-se a dispositivos semicondutores capazes de desempenhar as mesmas funções

dos relés eletromecânicos comuns, porém seu sistema de funcionamento é completamente

diferente.

O relé de estado sólido (figura 13) não possui partes mecânicas, operando por meio de

tiristores que comutam quando uma determinada corrente passa por eles, esse é um processo

químico que ocorre no tiristor, transistores ou triacs isso elimina a necessidade de contactos

metálicos no interior do relé o que aumenta exponencialmente a sua vida útil e a segurança da

operação além de eliminar o barulho e requerer cargas menores para a alimentação.

Fonte: Google Imagens, 2013.

Figura 12 - Termopar TIPO J

Figura 13 - Rele de Estado Solido (SSR)

15

2.1.7 Clp

Por definição, a tecnologia CLP se baseia na modulação de sinais de telecomunicações

sobre o canal da rede elétrica. Inicialmente ela foi desenvolvida observando-se diversos

equipamentos que já geravam modulações nessa rede. Por exemplo, liquidificadores antigos,

que inseriam modulações, ou ruídos, identificáveis no canal. Portanto, quando esses aparelhos

eram usados, outros como sistemas de som e televisão, sofriam interferências.

Aparelhos como esses liquidificadores recebem eletricidade para o rotor de seus

motores por carvões, o que gera atrito, de onde centelhas acabam por introduzir na rede

elétrica sinais modulados. Tais sinais não são uniformes e possuem frequência bastante

próxima da velocidade de giro do motor, além das frequências harmônicas. Assim, como não

existem controladores do nível de modulação e filtros que impedissem a propagação, o sinal

modulado será conduzido pela fiação elétrica a outros equipamentos ligados próximos. Tendo

como base esse fenômeno, desenvolveu-se uma tecnologia que permitisse que se

transmitissem sinais controladamente, com frequências diferenciadas das que são utilizadas

por outros equipamentos e pela transmissão elétrica. Está é a tecnologia CLP, que atualmente

tem sido denominada Broadband PowerLine (BPL). Sistemas que usam essa tecnologia

utilizam a faixa de 1,6 a 30 MHz, com taxas de até 200Mbps.

O princípio elementar dessa tecnologia é que como a ordem da frequência do sinal

modulado é muito maior do que a do sinal elétrico, que opera na faixa de 50 a 60Hz, ambos

podem existir em harmonia no mesmo canal sem que ocorra perda de informação. Os sistemas

CLP trabalham com a camada de enlace do modelo OSI, podendo ser acoplada a redes

TCP/IP. De fato, as CLP’s são capazes de distinguir pacotes TCP e UDP, além de possuírem

agentes SNMP para que se possa monitorar e controlar a rede.

2.1.7.1 Tipos de CLP

Quanto a frequência:

a. CLP Faixa Larga (BroadBand): Este tipo utiliza grande faixa de frequências, variando de

1.6 a 30Mhz, enquanto que possui alta taxa de transmissão. Este é o tipo de CLP que mais

vem recebendo atenção em virtude de sua utilização para o acesso a internet e é o foco deste

trabalho em especial.

16

b. CLP Faixa Estreita(NarrowBand): Este tipo utiliza uma faixa de freqüência menor, na

faixa de 0.1 a 0.9 kHz, possuindo taxa de transmissão menor que 1Mbps. Suas aplicações

geralmente são nas áreas de gestão de energia elétrica, automação, medição remota, etc.

Quanto à localização:

a. Power Line Indoor Communication (PLIC): A CLP é feita para fins de se construir uma

rede local. É feita através de uma caixa comutadora que injeta dados de uma rede banda larga,

xDSL, Wifi na rede elétrica do local. Através de uma PLIC, todas as tomadas se tornam

pontos de conexão para a rede.

b. Power Line Outdoor Communication (PLOC): A CLP é feita como uma rede entre

subestações elétricas e redes locais/residenciais. No PLOC, existe o papel do Master, que tem

o papel de controlar e repetir o sinal transmitido, sendo conectado à distribuição primária ou

secundária. Através do Master que é possível que se tenha diferenciações na taxa de

transmissão de acordo com os contratos com os clientes. A quantidade de usuários que podem

se conectar a um mesmo Master costuma ser, no máximo quarenta, mas este número sofrer

variações. Através de testes, constata-se que um Master pode cobrir, sem perdas, até 2 km, se

estiver conectado a rede de distribuição primária, ou seja, aquela que possui tensão de

13,8KV.

A tecnologia Broadband over Power Lines(BPL) é o uso de PLOC para o acesso de

banda larga à Internet. Para tanto, é necessário um modem BPL ligado a rede elétrica para se

ter o acesso de alta-velocidade. Os modens utilizados usam 11 voltas para a transmissão em

alta frequência (1,6 a 30Mhz). A velocidade assimétrica desses modens costuma ficar na faixa

de 256kbps a 2,7Mbps, sendo que no repetidor que fica localizado do medidor da rede

elétrica, a velocidade é de até 45Mbps, que pode ser conectado até 256 modens. Vale ressaltar

que essas restrições são baseadas em requisitos para a qualidade do serviço, ou seja, caso elas

não sejam respeitadas haverá queda na qualidade da CLP em questão. Já nas estações de

média voltagem, a velocidade para a conexão a internet é de até 135Mbit/s.

Esta conexão pode ser feita através de, por exemplo, fibras ópticas ou conexões sem

fio. Cabe ressaltar que tanto nas PLOC, quanto nas PLIC, todas as tomadas estariam aptas a

serem pontos de acesso, sendo apenas diferenciadas na forma como é feito o controle,

interligação dos equipamentos e transmissão de dados.

17

Foi visto que a tecnologia CLP pode ter alguns benefícios em relação às conexões

usuais via cabo. De fato, ao usar a infraestrutura da rede elétrica já existente, torna-se possível

levar o acesso a internet a regiões remotas com relativamente pouco investimento. Sua rápida

implantação também permite que seja possível se realizar instalações massivas em períodos

de alto crescimento da demanda. Além disso, devido a sua forma de acesso, torna-se mais

fácil a conexão de aparelhos eletroeletrônicos, como televisões, geladeiras, aparelhos de som,

rádios, entre outros, ao sistema.

Atualmente, devido à quantidade de produtos CLP disponíveis no mercado, percebe-se

que essa tecnologia já atingiu certo grau de maturidade. Muitas empresas já fornecem

equipamentos para a utilização de CLP’s do tipo PLIC (Power Line Indoor Communication),

enquanto já se tem alguns casos de efetivas implementações de redes PLOC (Power Line

Outdoor Communication). Quanto a este último tipo, é interessante notar que sua utilização

como rede de acesso à internet, incentiva a competitividade no setor, principalmente no

referente à chama última milha da internet. Portanto, é certo se dizer que a Power Line

Communication é uma tecnologia comprovada e viável. Em nosso projeto utilizamos o CLP

Micrologix 1200, conforme Figura 14:

Fonte: Google Imagens, 2013.

2.1.8 Motor Elétrico

O motor elétrico é utilizado para transformar energia elétrica em mecânica. Dentre

todos os motores existentes este é o mais utilizado nas indústrias, pois combina o baixo custo

pela utilização de energia elétrica, bem como suas simplicidades na manutenção, facilidades

nos comandos, limpeza, transporte e versatilidade nas adaptações para melhores rendimentos.

Figura 14 - CLP Micrologix 1200

18

Geralmente os motores elétricos trabalham pelo eletromagnetismo, mas há também

motores em funcionamento através de outros fenômenos eletromecânicos, tais como forças

eletrostáticas. O princípio fundamental em que os motores eletromagnéticos são baseados é

que há uma força mecânica em todo o fio quando está conduzindo a eletricidade contida

dentro de um campo magnético. A força é descrita pela lei da força de Lorentz e é

perpendicular o fio e o campo magnético. Em um motor giratório, há um elemento girando, o

rotor. O rotor gira porque os fios e o campo magnético são arranjados de modo que um torque

seja desenvolvido sobre a linha central do rotor.

A maioria de motores magnéticos são giratórios, mas os tipos lineares existem

também. Em um motor giratório, a parte giratória (geralmente no interior) é chamada o rotor,

e a parte estacionária é chamada de estator ou bobina de campo.

Os tipos mais comuns de motores são os de corrente contínua e os de corrente

alternada, os quais especificaram abaixo:

• Corrente contínua – É necessária uma fonte de corrente contínua ou um dispositivo que

converta a corrente alternada para corrente contínua. As velocidades podem ajustadas para um

melhor controle na flexibilidade e precisão.

• Corrente alternada – os de maiores utilizações, pois a distribuição de energia elétrica é feita

normalmente na corrente alternada. Seu princípio de funcionamento é baseado no campo

girante, que surge quando um sistema de correntes alternadas trifásico é aplicada em polos

defasados fisicamente de 120º. Dessa forma, como as correntes são defasadas 120º elétricos,

em cada instante, um par de pólos possui o campo de maior intensidade, causando a

associação vetorial desse efeito o campo girante. Abaixo na Figura 15 pode-se visualizar um

modelo de motor elétrico.

Fonte: Google Imagens, 2013.

Figura 15 - Motor de Elétrico

19

2.1.9 Válvula Solenóide

Solenóide ou cilindro eletrodinâmico foi à designação dada por Ampère a um sistema

por si idealizado, composto por um conjunto de correntes circulares infinitamente pequenas e

infinitamente próximas umas das outras. O termo solenóide passou então a designar qualquer

instrumento constituído por um fio metálico condutor, enrolado em hélice com um

determinado número de espiras circulares, todas com a mesma área e percorridas pela mesma

corrente elétrica.

O solenóide é um dispositivo usado para transladar sinais elétricos ON/OFF em

movimentos mecânicos ON/OFF. Válvula é um dispositivo mecânico projetado para controlar

a vazão dos fluidos.

Válvula solenóide é uma combinação destes dois componentes básicos:

válvula contendo uma abertura com a posição de um disco ou haste para regular a vazão e

solenóide, que é o dispositivo eletromagnético com a bobina. A válvula é aberta ou fechada

pelo movimento do núcleo, que é comandado pela passagem ou não da corrente através da

bobina do solenóide. A válvula retorna automaticamente para sua posição original quando a

corrente é interrompida.

A vantagem das bobinas de baixa tensão é, obviamente, de segurança elétrica.

Hobbyists e faça-você-mesmo poder muitas vezes as válvulas solenóide de baixa tensão com

transformadores de parede. A maioria das pequenas válvulas 12 válvulas VDC pode ser

alimentado por um 12-Volt / fonte de alimentação de 50 MA. No entanto, sempre se certificar

de sua fonte de alimentação não atender ou exceder os requisitos de potência do solenóide. As

24 válvulas solenóides VAC apelam para hobbyists já que elas podem ser facilmente

controladas por temporizadores de irrigação. A maioria das aplicações industriais e máquinas

pesadas utilizam solenóides com 24 bobinas de VDC. Uma válvula de solenóide não requer

atual para permanecer em sua posição energizada. A energia elétrica é consumida apenas para

abrir e fechar a válvula, não para mantê-la em qualquer uma dessas posições. Válvulas de

travamento são frequentemente utilizadas em aplicações de bateria alimentada (por exemplo,

torneiras automáticas), pois só precisa de um poder de pulso para alterar o estado aberto /

fechado da válvula. A polaridade dos pulsos é invertida entre o pulso de abertura e

fechamento. A válvula solenóide mais comum tem duas portas: uma porta de entrada e uma

porta de saída, as mais avançadas podem ter três ou mais portas. Alguns projetos utilizam um

design de múltiplo tipo conforme demonstrado na figura 16.

20

Fonte: Google Imagens, 2013.

2.1.10 Botão de Comando ou Botoeira

Quando se fala em ligar um motor, o primeiro elemento que vem a mente é o de uma

chave para ligá-lo. Só que no caso de comandos elétricos a “chave” que liga os motores é

diferente de uma chave usual, destas que se tem em casa para ligar a luz por exemplo. A

diferença principal está no fato de que ao movimentar a “chave residencial” ela vai para uma

posição e permanece nela, mesmo quando se retira a pressão do dedo. Na “chave industrial”

ou botoeira há o retorno para a posição de repouso através de uma mola, como pode ser

observado na figura 17. O entendimento deste conceito é fundamental para compreender o

porquê da existência de um selo no circuito de comando. A botoeira faz parte da classe de

componentes denominada “elementos de sinais”. Estes são dispositivos pilotos e nunca são

aplicados no acionamento direto de motores.

Fonte: Google Imagens, 2013.

Figura 16 - Válvula Solenóide

Figura 17 – Botoeira usada para ligar o Motor

21

2.1.11 Relés

A história do relé começou com os estudos de Joseph Henry cientista norte americano

em 1830, enquanto construía eletroimãs, descobriu o fenômeno eletromagnético chamado

indução electromagnética ou autoindutância e a indutância mútua.

O seu trabalho foi desenvolvido independentemente de Michael Faraday, mas é a este

último que se atribuí a honra da descoberta por ter publicado primeiro as suas conclusões. A

Henry também é creditada a invenção do motor elétrico, embora mais uma vez, não tenha sido

o primeiro a registrar a patente. Seus estudos acerca do relê eletromagético foram a base do

telégrafo elétrico, inventado por Morse e Wheatstone.

As partes que compõem um relé eletromecânico são:

Eletroímã (bobina) - constituído por fio de cobre em torno de um núcleo de ferro

macio que fornece um caminho de baixa relutância para fluxo magnético;

Armadurade ferro móvel;

Conjuntos de contatos;

Mola de rearme;

Terminais - estes podem variar dependendo da aplicação: *Terminais tipo Faston;

*Terminais para conexão em Bases (Sockets); *Terminais para conexão em PCI´s

(Placas de Circuito Impresso).

Nas proximidades de um eletroímã é instalada uma armadura móvel que tem por

finalidade abrir ou fechar um jogo de contatos.

Quando a bobina é percorrida por uma corrente elétrica é criado um campo magnético

que atua sobre a armadura, atraindo-a.

Nesta atração ocorre um movimento que ativa os contatos, os quais podem ser abertos,

fechados ou comutados, dependendo de sua posição, conforme mostra a figura 18.

22

Fonte: Google Imagens, 2013.

2.1.11 Disjuntores

Os disjuntores também estão presentes em algumas instalações residenciais, embora

sejam menos comuns do que os fusíveis. Sua aplicação determinadas vezes interfere com a

aplicação dos fusíveis, pois são elementos que também destinam - se a proteção do circuito

contracorrentes de curto-circuito. Em alguns casos, quando há o elemento térmico os

Figura 18 - Diagrama esquemático de um relé

23

disjuntores também podem se destinar a proteção contra correntes de sobrecarga A corrente

de sobrecarga pode ser causada por uma súbita elevação na carga mecânica, ou mesmo pela

operação do motor em determinados ambientes fabris, onde a temperatura é elevada. A

vantagem dos disjuntores é que permitem a religação do sistema após a ocorrência da

elevação da corrente, enquanto os fusíveis devem ser substituídos antes de uma nova

operação.

Fonte: Google Imagens, 2013.

Para a proteção contra a sobrecarga existe um elemento térmico (bi-metálico). Para a

proteção contra curto-circuito existe um elemento magnético. O disjuntor precisa ser

caracterizado, além dos valores nominais de tensão, corrente e frequência, ainda pela sua

capacidade de interrupção, e pelas demais indicações de temperatura e altitude segundo a

respectiva norma, e agrupamento de disjuntores, segundo informações do fabricante, e outros,

que podem influir no seu dimensionamento. A figura 19 mostra o aspecto físico dos

disjuntores comerciais.

2.1.12 Inversor de Frequência

Os conversores de frequência, também conhecidos como inversores de frequência

(figura 20), são dispositivos eletrônicos que convertem a tensão da rede alternada senoidal,

24

em tensão contínua e finalmente convertem esta última, em uma tensão de amplitude e

frequência variáveis.

A denominação Inversor ou Conversor é bastante controversa, sendo que alguns

fabricantes utilizam Inversor e outros Conversor. Inerentemente ao projeto básico de um

Conversor de Frequência, teremos na entrada o bloco retificador, o circuito intermediário

composto de um banco de capacitores eletrolíticos e circuitos de filtragem de alta frequência e

finalmente o bloco inversor, ou seja, o inversor na verdade é um bloco composto de

transistores IGBT, dentro do conversor. Na indústria, entretanto, ambos os termos são

imediatamente reconhecidos, fazendo alusão ao equipamento eletrônico de potência que

controla a velocidade ou torque de motores elétricos.

Eles são usados em motores elétricos de indução trifásicos para substituir os rústicos

sistemas de variação de velocidades mecânicos, tais como polias e variadores hidráulicos,

bem como os custosos motores de corrente contínua pelo conjunto motor assíncrono e

inversor, mais barato, de manutenção mais simples e reposição profusa.

Os conversores de frequência costumam também atuar como dispositivos de proteção

para os mais variados problemas de rede elétrica que se pode ocorrer, como

desbalanceamento entre fases, sobrecarga, queda de tensão, etc.

Normalmente, os conversores são montados em painéis elétricos, sendo um dispositivo

utilizado em larga escala na automação industrial. Podem trabalhar em interfaces com

computadores, centrais de comando, e conduzir, simultaneamente, dezenas de motores,

dependendo do porte e tecnologia do dispositivo. Os conversores costumam ser

dimensionados mais precisamente, pela corrente do motor.

O dimensionamento pela potência do motor pode também ser feita, entretanto, a

corrente é a principal grandeza elétrica limitante no dimensionamento. Importante também

notar outros aspectos da aplicação, durante o dimensionamento, como por exemplo, demanda

de torque (constante ou quadrático), precisão de controle, partidas e frenagens bruscas ou em

intervalos curtos ou muito longos, regime de trabalho, e outros aspectos particulares de cada

aplicação. Dentre os diversos fabricantes deste produto, temos uma vasta coleção de catálogos

e normas, que devem sempre ser consultados.

Quando o acionamento elétrico não exige variação da velocidade do motor, querendo-

se apenas uma partida mais suave, de forma que limite-se a corrente de partida evitando assim

quedas de tensão da rede de alimentação costuma-se utilizar soft-starters.

25

Os conversores de frequência tem uma vasta aplicação na indústria de máquinas e

processos em geral. Com a capacidade inerente de variar a velocidade de motores elétricos

trifásicos de Corrente Alternada, permitem a aos projetistas, desenvolver máquinas que sem

os mesmos, seriam praticamente impossíveis de serem fabricadas. Os conversores de

frequência de última geração, não somente controlam a velocidade do eixo de motores

elétricos trifásicos de corrente alternada, como também, controlam outros parâmetros

inerentes ao motor elétrico, sendo que um deles é o controle de Torque.

Fonte: Google Imagens, 2013.

2.1.13 Linguagem Ladder

Também conhecida como linguagem de diagrama de contatos, a linguagem ladder é a

mais amplamente utilizada quando de trata de automação industrial e permite programar

desde função binária simples até as mais complexas atividades matemáticas. Seu princípio de

funcionamento é o mesmo dos diagramas de relés e contatos, e nota-se que independente da

complexidade do programa de aplicação, há certos fundamentos da linguagem que são

Figura 20 - Inversor de frequência

26

imprescindíveis para um desenvolvimento adequado e que são válidos genericamente a todos

os controladores lógicos programáveis [8].

A linguagem consiste de um diagrama lógico em que se tem basicamente dois

componentes: contatos e bobinas. Os contatos representam as entradas, que podem ser

sensores mecânicos, indutivos, capacitivos, térmicos, chaves fim-de-curso e até mesmo taco-

geradores, enquanto que as bobinas representam as saídas, que podem ser válvulas, lâmpadas,

contatores e relés convencionais.

A figura 21 representa os dois elementos mais utilizados e um terceiro que é apenas

uma variação do contato normalmente aberto.

Fonte: Google Imagens, 2013.

Segundo [7], existem regras básicas para constituição do diagrama ladder (ou

diagrama de contatos):

Os contatos estão sempre à esquerda e as bobinas mantêm-se sempre à direita, próximos

às linhas verticais, conhecidas como linhas-mãe.

Todos os elementos ficam contidos entra duas linhas verticais e tem-se uma sequência

semelhante aos degraus de uma escada.

A sequência de causa e efeito, além de estarem de acordo com a lógica, vão da esquerda

pra direita e de cima para baixo.

As bobinas só são acionadas se a linha horizontal correspondente estiver ativa. Logo, uma

bobina é acionada de acordo com a lógica dos contatos à esquerda de sua linha.

Nota-se que, para que uma bobina (ou qualquer outro elemento de saída) seja

acionada, é necessário que ela tenha diferença de potencial. Logo, emprega-se o conceito de

corrente lógica fictícia, ou seja, supondo que entre as barras verticais exista uma diferença de

Figura 21 - Elementos básicos da programação ladder

27

potencial (a barra da esquerda com potencial maior que a barra da direita), haverá a circulação

de corrente da esquerda para a direita se a lógica de controle permitir tal fato [9].

Vale lembrar que cada elemento básico (contato ou bobina, por exemplo) da lógica de

controle representa uma instrução da linguagem ladder sendo alocada em um endereço

específico e consumindo uma quantidade determinada de memória (Word) disponível para

armazenamento do programa de aplicação, conforme a CPU utilizada [8]. Um mesmo

símbolo gráfico da linguagem ladder (contato normalmente fechado, por exemplo) pode

representar instruções diferentes, dependendo da localização na lógica de controle. Além dos

elementos básicos, que constituem praticamente uma lógica binária para a programação,

existem também elementos como, por exemplo: temporizadores, contadores, blocos de

função, podendo até mesmo realizar operações lógicas e algébricas.

28

3. PROJETO DA SOLUÇÃO

O projeto consiste de dois tanques que terão a temperatura de seus líquidos controlada

por resistências e termopares. A função do termopar nos tanques é enviar a temperatura de

momento ao controlador, que recebe essa informação e converte o sinal recebido do termopar

em graus.

Após essa temperatura chegar ao valor ideal de trabalho, o controlador mandar um

sinal de confirmação para o plc dizendo que a temperatura dos tanques esta conforme

desejado, só após essa confirmação que será também identificada através de uma lâmpada

luminosa no painel é que se pode iniciar o processo da evasora de liquido.

Ao longo do processo o plc recebera informações de sensores para identificação cada

etapa do processo. O primeiro sensor será responsável pela verificação de entrada de material

(frasco) na esteira. Se a esteira tiver ligada e não passar material dentro de um certo tempo

setado no programa, será acionado um alarme sonoro para alertar o operador de falta de

material na esteira.

O segundo sensor será responsável pela parada da esteira e pela confirmação de

material na frente da válvula que injetara liquido no frasco por um tempo determinado no

programa, apos o fim desse tempo à esteira volta a funcionar. O terceiro sensor também ira

para a esteira para ser colocado manualmente à tampa no frasco. Toda vez que a esteira parar

por um sensor, ela só ira funcionar após a confirmação que todos os processos forem

concluídos. E por fim o quarto sensor será responsável pela retirada do material da esteira.

INICIO

VERIFICAR TEMPERATURA IDEAL DO LIQUIDO

PARA A ESTEIRA E LIBERA TENSAO PARA A VALVULA ENCHER O FRASCO. DEPOIS CONTINUA PROCESSO

SOAR ALARME DEPOIS DE UM TIMER.

CONTINUA PROCESSO

SENSOR 1 CONFIRMA PRESENÇA DE FRASCO NA ESTEIRA

NÃO

SIM

NÃO

LIGAR MÁQUINA

SENSOR 2 IDENTIFICA MATERIAL

SIM

29

3.1 Fluxograma do Projeto

PARA A ESTEIRA PARA COLOCAR A TAMPA MANUALMENTE. DEPOIS CONTINUA O PROCESSO

Fim

SOAR ALARME DEPOIS DE UM TIMER.

ACIONA CILINDRO PARA RETIRADA DO MATERIAL DA ESTEIRA

SENSOR 4 CONFIRMA PRESENÇA DE FRASCO NA ESTEIRA

SIM

NÃO

SIM

SENSOR 3 IDENTIFICA MATERIAL

NÃO

30

31

Figura 22 - Esquema Plc

Fonte: Autor.

Figura 23 - Esquema do Controlador

32

4. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO

Os itens básicos para a elaboração do projeto foram:

Esteira

Inversor de Frequência

Motor

Rele

Rack com CLP (Controlador Lógico Programável)

Tanques de armazenamento

Sensores

Abaixo demonstramos o inicio da construção do projeto nas Figuras 24 a 28.

Fonte: Autor.

A figura 24 mostra a válvula dosadora de liquido. A mesma será colocada nos tanques

para enchimento dos frascos. Uma das dificuldades encontradas no projeto foi em relação à

alimentação dessa válvula dosadora. Pois a mesma trabalha com tensão de 110vac e o plc

trabalha com tensão de 24vdc. Para solucionar esta dificuldade, colocamos um reles de 24vdc

para habilitar a mesma. Alimentação de saída do plc habilita o rele que fecha seu contato

liberando 110vac para a válvula.

Figura 24 - Válvula dosadora

Figura 25 - Tanque de armazenamento

33

Fonte: Autor.

A figura 25 mostra o tanque que utilizaremos para armazenamento do liquido. O

mesmo é feito de aço inox para aguentar o aquecimento da resistência.

Fonte: Autor.

A figura 26 mostra a resistência com potencia de 200W e alimentação de 110v para

aquecimento do liquido dentro do tanque.

.

Figura 26 - Resistência

Figura 27 - Rack com Plc

34

Fonte: Autor.

A figura 27 mostra o rack que utilizaremos para controlar nossa esteira envasora de líquidos.

No centro do rack esta o clp 1200 micrologix da Rockwell Automation. Do lado direito do clp

estão suas saídas (vermelhos) e o comum (preto). Do lado esquerdo temos as entradas do clp

(preto) e o 24vdc (vermelho), totalizando 12 entradas e 8 saídas.

Fonte: Autor.A figura 28 mostra a construção do painel de controle que terá os controladores de

temperaturas, botões start e stop do processo além da lâmpada indicadora de temperatura ideal

do processo.

Figura 28 - Construção do Painel de Controle

35

5. CONCLUSÃO

Neste projeto pode-se aprender e conhecer sobre o processo de planejamento,

desenvolvimento e implantação de um processo de fabricação de bebidas isotônicas. Esse

sistema possibilita ao graduando, conhecer ferramentas que auxiliem na resolução de

problemas que possam surgir no dia-dia. Compreendemos que as disciplinas cursadas neste

período foram de extrema importância para potencializar os nossos conhecimentos e nos

ajudaram a executar atividades de diversos meios e métodos. E importante ressaltar que o

trabalho em equipe é de extrema importância para que os componentes da equipe alcancem o

êxito em conjunto e individual, pois o projeto é um só, mais existem varias atividade a serem

executadas para se chegar ao resultado esperado. Para tanto, diversos critérios foram

utilizados, como a analise de especificações técnicas dos componentes, seguindo parâmetros

de normas nacionais e internacionais, utilizando componentes com o melhor custo/beneficio.

Com base na pesquisa realizada encontraram-se diversos benefícios, tais como,

grandes ganhos em eficiência, qualidade, precisão e produção, Os quais acarretam redução de

custos e maior lucratividade.

36

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

[1] NEWTON. C. Braga, (2012). Relés Circuitos e Aplicações. São Paulo: 2012

[2] www.clubedaeletronica.com.br. Acessado em 22 de Novembro de 2013.

[3] http://www.technosupply.com.br/blog/?p=1755. Acessado em 22 de Novembro de 2013.

[4] http://www.bagarel.com.br/coel/manuais/manual_HW1440_Rev1_08-00.pdf. Acessado

em 23 de Novembro de 2013.

[5] http://pt.wikipedia.org/wiki/Termopar. Acessado em 25 de Novembro de 2013.

[6] http://pt.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9_de_Estado_S%C3%B3lido. Acessado em 26 de

Novembro de 2013.

[7] MORAES, C. C. de, CASTRUCCI, P. de L. Engenharia de automação

industrial. 1ª Edição. Rio de Janeiro: LTC Editora, 2001. p. 29-47.

[8] Apostila de PLC – Básica. 6ª Edição. São Paulo: OMRON, 2004, p. 6-8.

[9] Fundamentos da programação LADDER, p. 3-6. Disponível em:

http://www.engprod.ufjf.br/epd_automacao/EPD030_Ladder1.pdf, acessado em

17/10/2013.

[10] FERNANDES A. M. C., SUGITA F. I. Automação de Esteira Transportadora em

Célula de Manufatura. 2007, p.28-29. Trabalho de Conclusão de Curso. Universidade

de São Paulo.

LISTAS DE FIGURAS

Figura 1 - Sistema de Envase.................................................................................................................6

Figura 2 - Sinal digital............................................................................................................................6

Figura 3 - Sinal analógico......................................................................................................................6

Figura 4 - Esquema eletrônico NPN.......................................................................................................7

Figura 5 - Esquema real NPN.................................................................................................................8

Figura 6 - Esquema eletrônico PNP........................................................................................................8

Figura 7 - Esquema real PNP.................................................................................................................8

Figura 8 - Operação do Sensor Óptico..................................................................................................10

Figura 9 - Sensor Óptico com Fibra Difusa..........................................................................................11

Figura 10 - Aplicação de sensores de reflexão-difusa...........................................................................11

Figura 11 - Controlador de Temperatura..............................................................................................12

Figura 12 - Termopar TIPO J...............................................................................................................14

Figura 13 - Rele de Estado Solido (SSR).............................................................................................14

Figura 14 - CLP Micrologix 1200........................................................................................................17

Figura 15 - Motor de Elétrico...............................................................................................................18

Figura 16 - Válvula Solenóide..............................................................................................................20

Figura 17 – Botoeira usada para ligar o Motor.....................................................................................20

Figura 18 - Diagrama esquemático de um relé.....................................................................................22

Figura 19 - Aspecto dos disjuntores.....................................................................................................22

Figura 20 - Inversor de frequência........................................................................................................25

Figura 21 - Elementos básicos da programação ladder.........................................................................26

Figura 22 - Esquema Plc......................................................................................................................31

Figura 23 - Esquema do Controlador....................................................................................................31

Figura 24 - Válvula dosadora...............................................................................................................32

Figura 25 - Tanque de armazenamento.................................................................................................33

Figura 26 - Resistência.........................................................................................................................33

Figura 27 - Rack com Plc.....................................................................................................................34

Figura 28 - Construção do Painel de Controle......................................................................................34

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO..................................................................................................................................1

1.1 JUSTIFICATIVA..............................................................................................................................2

1.2 OBJETIVO.....................................................................................................................................3

1.2.1 OBJETIVO ESPECÍFICO............................................................................................................3

1.3 METODOLOGIA............................................................................................................................4

2. REFERENCIAL TEÓRICO.............................................................................................................5

2.1 ELEMENTOS DE PROJETO.............................................................................................................5

2.1.1 Atuadores e Sensores............................................................................................................5

2.1.2 Sensores Ópticos...................................................................................................................9

2.1.3 Sensor Óptico, Detecção por Reflexão Difusa......................................................................10

2.1.4 Controlador de Temperatura...............................................................................................12

2.1.5 Termopares.........................................................................................................................13

2.1.5.1 Tipo J (Ferro / Constantan)...............................................................................................13

2.1.6 Relé de Estado Sólido..........................................................................................................14

2.1.7 Clp........................................................................................................................................15

2.1.8 Motor Elétrico.....................................................................................................................17

2.1.9 Válvula Solenóide................................................................................................................19

2.1.10 Botão de Comando ou Botoeira........................................................................................20

2.1.11 Relés..................................................................................................................................21

2.1.11 Disjuntores........................................................................................................................22

2.1.12 Inversor de Frequência......................................................................................................23

2.1.13 Linguagem Ladder.............................................................................................................25

3. PROJETO DA SOLUÇÃO..............................................................................................................28

3.1 Fluxograma do Projeto...............................................................................................................29

4. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO........................................................................................31

5. CONCLUSÃO...................................................................................................................................35

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA....................................................................................................36

RESUMO

A finalidade básica deste projeto é mostrar um Sistema de Automação Industrial,

desenvolvido para uma empresa de Pequeno/Médio porte, que deseja automatizar um

processo de produção de bebidas isotônicas. O desenvolvimento deste projeto se deu com

base em estudos e pesquisas diretamente ligadas a este tipo de sistema de automatização

industrial, onde se priorizou alternativas simples, eficazes e de baixos custos para a

implantação da automação do processo de produção. O projeto é composto por uma esteira,

dois tanques controlados por um CLP e acionado por Relés, dois termopares do tipo “J”, dois

controladores de temperaturas, duas resistências para aquecimento da água, quatro sensores

ópticos (com fibra difusa), um motor e uma válvula solenoide para água.

PALAVRAS-CHAVE: Automação Industrial, Bebidas Isotônicas.

ABSTRACT

The basic purpose of this project is shows an Industrial Automation System,

developed for a company of Small / Medium-sized, you want to automate a process for the

production of sports drinks. The development of this project was made based on studies and

research directly related to this type of industrial automation system, where the priority was

simple, effective and low cost to implement the automation of the production process

alternatives. The project consists of a treadmill, two tanks controlled by a PLC and driven

relays, two thermocouples type "J" two temperature controllers, two resistances to heat water,

four optical sensors (with diffuse fiber) a motor step and a solenoid valve for water.

Word-key: Industrial Automation, Isotonic Drinks.

UNIVERSIDADE PAULISTA

PROJETO INTEGRADO MULTIDISCIPLINAR

CURSO SUPERIOR DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

AUTOMATIZAÇÃO DA MAQUINA DE ENVASE

Manaus

2013

Diego Patrício B54196-2

Arthur Victor B14HIA-4

Isaac Lima B522JA-0

Marco Antonio B536GG-8

Marco Tulio B52379-4

AUTOMATIZAÇÃO DA MAQUINA DE ENVASE

Projeto Integrado Multidisciplinar (PIM),

apresentado como exigência parcial para

conclusão do terceiro Semestre do Curso

Superior em Tecnologia em Automação

Industrial, da Universidade Paulista – UNIP,

campus Manaus, sobe a orientação do Prof.

Sergio Alencar.

Manaus

2

2013

Diego Patrício B54196-2

Arthur Victor B14HIA-4

Isaac Lima B522JA-0

Marco Antonio B536GG-8

Marco Tulio B52379-4

AUTOMATIZAÇÃO DA MAQUINA DE ENVASE

Aprovado: em ________________________/2013.

BANCA EXAMINADORA

Prof (a): Data: Assinatura:

_________________________________________________________________

Prof (a): Data: Assinatura:

_________________________________________________________________

Prof (a): Data: Assinatura:

_________________________________________________________________

AGRADECIMENTOS

Primeiramente agradecemos a Deus, a quem humildemente agradecemos pela

conclusão deste trabalho.

Agradecimento ao quadro docente da instituição pela forma briosa e atenciosa que

transmitem o conhecimento.

A todos de nossas famílias que nos encorajaram, compreendendo-nos e suportando

nossos momentos de ausência na difícil caminhada para a conquista de nossos ideais.

A todos aqueles que de alguma forma, nos apoiaram sendo solidários no decorrer desta

jornada fica registrado o nosso eterno agradecimento.

Epígrafe

“Não confunda derrotas com fracasso nem vitórias com sucesso. Na vida de um campeão sempre haverá algumas derrotas, assim como na vida de um perdedor sempre haverá vitórias. A diferença é que, enquanto os campeões crescem nas derrotas, os perdedores se acomodam nas vitórias.”

Roberto Shinyashiki