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  • Automao Industrial

    CENTEC Centro de Ensino de Tecnologias

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    INDCE Introduo a automao e CLP...........................02-42 Soft starter......................................................43-79 Inversor de freqncia.......................................80-98 Sensores aplicados na automao.......................99-108

    AUTOMAO

    INDUSTRIAL

  • Automao Industrial

    CENTEC Centro de Ensino de Tecnologias

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    Introduo a Automao industrial

    A palavra automao est diretamente ligada ao controle automtico,

    ou seja, aes que no dependem da interveno humana. Isso discutvel, pois a mo do homem necessria indiscutivelmente, pois sem ela no seria possvel a implantao de tais processos automticos. No mbito fabril, para realizar na prtica a Automao Industrial necessrio conhecer uma grande quantidade de conceitos e tcnicas, e por isso os grandes projetos neste campo envolvem uma infinidade de profissionais e os custos so

    suportados geralmente por grandes empresas.

    Para comear a entender os conceitos aqui apresentados, o primeiro passo o de entender o que um controle, quais so seus elementos

    bsicos e quais so os seus principais tipos. De uma forma geral um

    processo sob controle tem o diagrama semelhante ao mostrado na figura abaixo:

    Diagrama simplificado de um sistema de controle automtico

    Existem vrios exemplos de processos que podem ser controlados, dentre eles o acionamento de motores de forma seqencial, a dosagem de

    componentes qumicos, a medio de uma pea, entre outros. Neste

    contexto os sensores so dispositivos sensveis a um fenmeno fsico, tal como temperatura, umidade, luz, presso, etc.

    Eles so responsveis pelo monitoramento do processo, enviando um sinal

    ao controlador que pode ser discreto (abertura ou fechamento de contatos), ou analgico. Caso o sinal seja transformado em uma corrente eltrica, tem-

    se o caso dos transdutores.

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    Os atuadores so os dispositivos responsveis pela realizao de trabalho no processo ao qual est se aplicando a automao. Podem ser magnticos,

    hidrulicos, pneumticos, eltricos, ou de acionamento misto. E finalmente o controlador responsvel pelo acionamento dos atuadores,

    segundo um programa inserido pelo usurio do sistema de controle.

    CONTROLES ANALGICOS E DISCRETOS Ainda referindo-se a figura anterior nota-se que toda a comunicao

    entre os diferentes sistemas feita atravs de variveis fsicas. Para efeito de controle, estas variveis podem ser dividas em analgica e digital.

    As variveis analgicas so aquelas que variam continuamente com o tempo, conforme mostra a figura (a). Elas so comumente encontradas em

    processos qumicos advindas de sensores de presso, temperatura e outras

    variveis fsicas. As variveis discretas, ou digitais, so aquelas que variam discretamente com o tempo, como pode ser visto na figura (b).

    Variveis analgicas e digitais

    DIFERENTES TIPOS DE ENTRADAS E SADAS

    Entradas discretas: so aquelas que fornecem apenas um pulso ao

    controlador, ou seja, elas tm apenas um estado ligado ou desligado, nvel alto ou nvel baixo, remontando a lgebra boolena que trabalha

    com uns e zeros. Alguns exemplos so mostrados na figura abaixo dentre elas: as botoeiras (a), vlvulas eletro-pneumticas (b), os

    pressostatos (c).

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    Entradas analgicas: como o prprio nome j diz elas medem as

    grandezas de forma analgica. Para trabalhar com este tipo de entrada os controladores tem conversores analgico-digitais (A/D). Atualmente

    no mercado os conversores de 10 bits so os mais populares. As principais medidas feitas de forma analgica so a temperatura e

    presso. Na figura abaixo mostra-se o exemplo de sensores de presso ou termopares.

    Sadas discretas: so aquelas que exigem do controlador apenas um pulso que determinar o seu acionamento ou desacionamento.

    Como exemplo tm-se elementos mostrados na figura abaixo: Contatores (a), que acionam os Motores de Induo (b), e as Vlvulas

    Eletro-pneumticas (c).

    Sadas analgicas: como dito anteriormente, de forma similar o controlador necessita de um conversor digital para analgico (D/A),

    para trabalhar com este tipo de sada. Os exemplos mais comuns so: vlvula proporcional, acionamento de motores DC, displays grficos,

    entre outros.

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    Introduo aos Controladores Lgicos Programveis

    Controladores Lgico Programveis, mais conhecidos com CLPs, podem

    ser definidos, segundo a norma ABNT, como um equipamento eletrnico-digital compatvel com aplicaes industriais. Os CPLs tambm so

    conhecidos como PLCs, do ingls: Programmable Logic Controller.

    O primeiro CLP data de 1968 na diviso de hidramticos da General Motors. Surgiu como evoluo aos antigos painis eltricos, cuja lgica fixa

    tornava impraticvel qualquer mudana extra do processo.

    A tecnologia dos CLPs s foi possvel com o advento dos chamados Circuitos Integrados e da evoluo da lgica digital. Este equipamento trouxe

    consigo as principais vantagens:

    a) fcil diagnstico durante o projeto

    b) economia de espao devido ao seu tamanho reduzido c) no produzem fascas

    d) podem ser programados sem interromper o processo produtivo e) possibilidade de criar um banco de armazenamento de programas

    f) baixo consumo de energia g) necessita de uma reduzida equipe de manuteno

    h) tem a flexibilidade para expanso do nmero de entradas e sadas i) capacidade de comunicao com diversos outros equipamentos, entre

    outras.

    CLP o componente que substitui a parte lgica tradicional de uma instalao, o

    chamado circuito de comando, onde h contatos auxiliares, temporizadores,

    intertravamentos etc., e faz isso via software; quase sempre possvel sua interao com um microcomputador.

    Fisicamente o CLP formado por um circuito eletrnico, por entradas e por sadas. As entradas so os terminais onde se ligam todos os

    componentes que do instrues ao circuito, determinando o que deve ser feito com base em uma programao pr-realizada (software). Incluem-se os

    interruptores, fim-de-curso, pedaleiras, sensores, contatos do rel trmico de sobrecarga etc. Nas sadas so ligados os componentes que seriam

    acionados em um circuito de comando tradicional, como, por exemplo, contatores, lmpadas, solenides etc. As entradas e sadas podem ser

    analgicas (valores variveis) ou digitais (valores no variveis, ou seja, ligado ou desligado, tudo ou nada).

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    Estrutura bsica de um comando com CLP

    Os CLPs trazem a vantagem de reduzir e facilitar a instalao fsica,

    excluindo os componentes da parte de comando, como os temporizadores e rels de comando (ou contator auxiliar). Alm disso, qualquer mudana da

    parte lgica no implicar em mudana das ligaes, sendo alterada somente a programao do CLP

    (software).

    Ligao bsica das entradas e sadas (digitais) em um CLP

    CLASSIFICAO DOS CLPs:

    Os CLPs podem ser classificados segundo a sua capacidade:

    Nano e micro CLPs: possuem at 16 entradas e sadas. Normalmente so compostos por um nico mdulo com capacidade de memria mxima

    de 512 passos. CLPs de mdio porte: capacidade de entrada e sada em

    at 256 pontos, digitais e analgicas. Permitem at 2048 passos de memria. CLPs de grande porte:

    construo modular com CPU principal e auxiliares. Mdulos de entrada e sada digitais e analgicas, mdulos especializados, mdulos para redes

    locais.

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    Permitem a utilizao de at 4096 pontos. A memria pode ser otimizada para o tamanho requerido pelo usurio.

    PROGRAMAO DE CLPs EM LADDER

    A flexibilidade dos controladores lgicos programveis se deve a

    possibilidade de programao dos mesmos atravs de um software dedicado. A primeira linguagem de programao, que surgiu no mercado foi a

    linguagem Ladder , denominada assim por sua semelhana com uma escada. O diagrama de contatos (Ladder) consiste em um desenho formado

    por duas linhas verticais, que representam os plos positivo e negativo de uma bateria, ou fonte de alimentao genrica. Entre as duas linhas verticais

    so desenhados ramais horizontais que possuem chaves. Estas podem ser normalmente abertas, ou fechadas e representam os estados das entradas

    do CLP. Dessa forma fica muito fcil passar um diagrama eltrico para

    linguagem Ladder. Basta transformar as colunas em linhas. O primeiro e mais simples programa a ser feito, o programa para

    partida direta de um motor de induo trifsico, que tem o formato mostrado na figura abaixo :

    Programa em Ladder para partida direta de um motor

    Diagrama eltrico de uma partida direta

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    No se deve esquecer de ligar as botoeiras e contatores, que so os elementos de comando, externamente ao CLP. Para o caso deste comando as

    ligaes eltricas so mostradas na figura abaixo. importante observar que o rel foi colo