controle de velocidade de motores via supervisório

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁCAMPUS PONTA GROSSA

ELISEU AUGUSTO TUREKFRANCISCO DE PAULA

DISPONIBILIZAÇÃO DE UM CONTROLE DE VELOCIDADE VIA SUPERVISÓRIO DOS MOTORES DA ETAPA DE RETIRADA DE

PLACAS DE PRENSAS MELAMÍNICAS.

Ponta Grossa, PR.2009




Monografia apresentada à Coordenação

de Eletrônica no Campus Ponta Grossa da

Universidade Tecnológica Federal do

Paraná como requisito parcial para

obtenção da conclusão do Curso Superior

de Tecnologia em Automação Industrial.

Orientador Profº Claudinor Bitencourt

Nascimento, Dr.

Ponta Grossa, PR.2009




Esta monografia do Trabalho de Conclusão de Curso foi julgada e aprovada

pela Coordenação de Eletrônica no Campus Ponta Grossa da Universidade

Tecnológica Federal do Paraná como cumprimento às exigências legais do currículo

do Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial.

Ponta Grossa, 03 de novembro de 2009.

___________________________________Prof. Helio Voltolini, Dr.

Responsável do Trabalho de Conclusão de Curso

_____________________________________Prof. Claudinor Bitencourt Nascimento, Dr.

Coordenador do Curso

Banca Examinadora:

______________________________________Prof. Claudinor Bitencourt Nascimento, Dr.

Presidente e Orientador

______________________________________Prof. Sergio Okida, MS.c.

Membro

______________________________________Prof.

Membro

AGRADECIMENTOS

Agradecemos a Universidade Tecnológica Federal do Paraná por

disponibilizar um ensino público e de qualidade, ao Claudinor por nos dar suporte na

realização desse trabalho e nos orientar da melhor maneira possível. Aos

supervisores Luciano Tozetto e Christian Montuani por acreditarem no nosso projeto

e permitir que colocássemos em prática dentro da linha de produção. A todos os

nossos amigos que trabalham no dia a dia conosco e nos deram apoio nessa

caminhada.

Eliseu,

Agradeço a minha esposa Priscila pela compreensão e apoio. A meus pais

pelo incentivo. Aos meus amigos pela companhia e a todos os profissionais de

Automação Industrial que contribuíram indiretamente para realização desse projeto.

A todos meus agradecimentos, pois me ajudaram a construir essa

monografia.

Francisco,

Agradeço a minha mãe Maria e minha irmã Janaina por nunca deixarem de

me incentivar na realização desse trabalho, sendo inclusive bem enfáticas nesse

incentivo, mas não menos prestativas. Aos meus colegas de trabalho pelo apoio

incondicional. A Carol por me ajudar com a língua inglesa. Aos meus amigos por me

auxiliarem, sempre, na hora de desestressar. A música, do rock’n roll a clássica, por

acompanhar todas as etapas de escrita e revisão deste projeto.

RESUMO

O projeto de disponibilização de um controle de velocidade via supervisório

dos motores da etapa de retirada de placas de prensas melamínicas, tem como

objetivo o maior controle sobre um processo automatizado, como uma forma de

dinamizar a produção de melamina.

O processo de placas melaminizadas é sensível a desvios no processo

devido à diversidade das características das matérias-primas que a compõe. A falta

de um controle na velocidade de retirada de placas contribui para o desvio chamado

de papel grudado.

A partir da constatação deste problema foi avaliado em como poderia ser

modificado o sistema permitindo uma alternativa que atenuasse as incidências de

papel grudado. Para isso foi levantada a hipótese de se alterar a velocidade na

retirada de placas, criando uma interface que permite o operador adapte o processo

as necessidade de cada material rapidamente.

A partir de um módulo I/O analógico, foi criado toda uma interface que permite

um PLC controlar o parâmetro de controle de velocidade de um conversor de

frequência. O programa foi testado dentro de um laboratório antes de ser instalado

na linha de produção. Alterando também o sistema supervisório para disponibilizar

esse controle diretamente ao operador de forma simples.

O projeto resultou em uma diminuição media de 148 chapas/mês rejeitadas

por papel grudado, o que representa uma economia de aproximadamente U$

7.400,00 a cada mês. Contribui para um aumento significativo na velocidade de

produção o que aumenta o índice de produção, melhorando o nível de

competitividade da empresa no mercado de painéis revestidos.

O desenvolvimento deste trabalho mostra como a automação industrial é

fundamental para que se melhore um processo produtivo, facilitando o controle que

o operador deve ter sobre a máquina, para que se possa tirar o máximo de todo o

sistema.

Palavras-chave: Conversor de frequência, PLC, Painéis Revestidos, Alteração de

Supervisório.

ABTSTRACT

The project of availability of a speed control via supervisory of the engines

from the withdrawal of melamine plates presses step, aims greater control over an

automated process, as a way of make the production of melamine more dynamic.

The process of melaminized plates is sensitive to deviations in the process

due to the diversity of characteristics in the raw materials that compose it. The lack of

control on the speed of plate removal contributes to the deviation called the pasted

paper.

From the observation of this problem it was evaluated how the system could

be changed allowing an alternative which attenuated the incidence of pasted paper.

For such it was hypothesized the change of speed in the removal of plates, creating

an interface that allows the operator to adapt the process to the needs of each

material quickly.

From a module I/O analogical, was created a whole interface which allows a

PLC to control the parameter of speed control from a frequency converter. The

program was tested inside a laboratory before it was installed in the production line.

Also changing the supervisory system to provide this control directly to the operator

simply.

The project resulted in an average decrease of 148 plates/month rejected by

pasted paper, which represents a saving of approximately U$ 7,400.00 each month.

It contributes for a significant increase on the speed of production which increases

the rate of production, improving competitiveness levels of the company on the

market of covered panels.

The development of this essay shows how industrial automation is

fundamental in order to improve the productive process, facilitating the control that

the operator must have over the machine, in order to take the maximum of the entire

system.

Key-Words: Frequency converter, PLC, Covered Panels, Changing of Supervisory.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 01 Alimentação de Placas 18

Figura 02 Formação de placas e papel 19

Figura 03 Introdução de Placas na Prensa 20

Figura 04 Vista lateral da Prensa 21

Figura 05 Retirada de Placas da Prensa 22

Figura 06 Fresadora 23

Figura 07 Empilhador 24

Figura 08 Configuração básica de um Conversor de Frequência 26

Figura 09 Tela principal do supervisório da Linha Melamina 31

Figura 10 SIMATIC S7-300 Siemens 33

Figura 11 Conversor de frequência Lenze EVF 8243-E 37

Figura 12 Esquema de conexão de força 37

Figura 13 Esquema de conexão do motor 38

Figura 14 Diagrama de conexões de forças 39

Figura 15 Atribuição dos terminais de controle 40

Figura 16 Disposição dos terminais de controle 41

Figura 17 Conexões com módulo I/O 41

Figura 18 Diagrama de conexões de controle 42

Figura 19 Módulo Analógico 2AO U 43

Figura 20 Esquema de ligação do 2AO U 44

Figura 21 Tela do supervisório antes da modificação 49

Figura 22 Tela do supervisório depois da modificação 50

Figura 23Análise do percentual de 2ª qualidade por papel grudado em

relação ao total produzido51

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

OHSAS Occupational Health & Safety Advisory Services

ISO International Organization for Standardization

CCX Chicago Climate Exchange

FSC Forest Stewardship Council

IHM Interface Homem Máquina

NR10 Norma Regulamentadora 10

PLC Controlador Lógico Programável

UCP Unidade Central de Processamento

AC Alternating Current Corrente Alternada

IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor

PQW Peripheral output word

I/O Input/Output

NA Normal Aberto

NF Normal Fechado

PTC Termistor de Potência, Sensor de Temperatura

QV Tensão de saída analógica

PE Potencial Elétrico

GND Refere-se ao aterramento (Ground)

DB. DBW Endereço de campo de valor

mA Unidade de corrente elétrica, Ampere, de ordem de mili, x10 -3

V Unidade de Tensão Elétrica Volts

Hz Unidade de Frequência elétrica, Hertz

Kg/m³ Kilograma por metro cúbico

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO 101.1. DELIMITAÇÃO 101.2. PROBLEMA 111.3. OBJETIVOS 111.3.1. OBJETIVO GERAL 111.3.2. OBJETIVO ESPECÍFICO 121.4. JUSTIFICATIVA 12

2. DESCRIÇÃO DO PROCESSO PRODUTIVO MELAMÍNICO. 13

2.1. PROCESSO PRODUTIVO E SUAS PARTICULARIDADES 132.2. CARACTERISTICAS DO PRODUTO MELAMÍNICO 132.2.1. MATÉRIAS PRIMAS 132.2.1.1. Placas 132.2.1.2. Papéis Impregnados 142.2.2. TEXTURAS 152.2.3. PROPRIEDADES DAS PLACAS MELAMINIZADAS 152.2.4. POLIMERIZAÇÃO. 152.3. DETALHAMENTO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO 162.3.1. ALIMENTAÇÃO DE PLACAS DE MDF 162.3.2. ALIMENTAÇÃO DE PAPEL IMPREGNADO 172.3.3. FORMAÇÃO 172.3.4. INTRODUÇÃO DE PLACAS NA PRENSA 182.3.5. PRENSAGEM 192.3.6. RETIRADA DE PLACAS DA PRENSA 202.3.7. FRESAMENTO 212.3.8. CLASSIFICAÇÃO 222.3.9. EMPILHAMENTO 22

3. MATERIAIS E METODOS 24

3.1. EMBASAMENTO TEÓRICO DOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS 243.1.1. CONVERSOR DE FREQUÊNCIA. 243.1.1.1. Configuração Básica de um Conversor de Frequência 253.1.1.2. Instalação de Conversores de Frequência 263.1.2. DISPOSITIVO I/O (MÓDULOS ANALÓGICOS) 263.1.3. MOTOR ELÉTRICO. 273.1.3.1. Motores de corrente contínua. 273.1.3.2. Motores de corrente alternada. 283.1.4. SISTEMAS SUPERVISÓRIOS OU IHMS. 293.1.5. CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL. 303.1.5.1. Características Gerais 313.1.5.2. Arquitetura 313.1.6. FUNDAMENTOS DE PROGRAMAÇÃO LADDER. 323.1.6.1. Periférico de I / O Endereçamento. 333.2. PASSOS DE EXECUÇÃO DO PROJETO 34

3.2.1. ANÁLISE DE EQUIPAMENTOS A SEREM UTILIZADOS 343.2.1.1. Conversor de Frequência. 353.2.1.1.1. Diagrama de conexões de força. 373.2.1.1.2. Atribuição dos terminais de controle. 383.2.1.1.3. Diagrama de conexões de controle. 413.2.1.2. Módulo I/0 (Input/Output) Analógico. 413.2.1.2.1. Características do Módulo Analógico 423.2.1.2.2. Representação de valor analógico 433.2.1.3. Elaboração da programação em ladder 443.2.1.4. Modificação na tela do supervisório 473.2.2. TESTES DE FUNCIONAMENTO DO SISTEMA 49

4. ANÁLISE DOS RESULTADOS 50

5. CONCLUSÃO 52

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 53

APÊNDICE 1 - PROGRAMAÇÃO EM LADDER 54

APÊNDICE 2 - ESQUEMA ELÉTRICO CONVERSOR 61-A1 56

APÊNDICE 3 - ESQUEMA ELÉTRICO CONVERSOR 61-A2 58

APÊNDICE 4 - Tutorial de alteração das telas do supervisório 60

1. INTRODUÇÃO

Os desafios que as empresas encaram na competição para conquistar

clientes, e cada vez mais se fortalecer no mercado englobam diversos fatores. Com

uma crise econômica essa urgência pelo fortalecimento da marca dentro do

mercado aponta para a otimização de recursos. Dentro de uma empresa

automatizada, isso significa principalmente utilizar ao máximo os recursos de suas

máquinas para conseguir o maior índice de produtividade e qualidade possível,

alcançando um patamar cada vez maior e extraindo o máximo de qualidade,

produtividade, confiabilidade, facilidade e velocidade operacional.

Para isso é imprescindível a utilização de processos automatizados, que dão

um maior controle e gerenciamento dos recursos alcançando um produto cada vez

mais atrativo e ajudam a conquistar o mercado extremamente concorrido.

A indústria de painéis de madeira no Brasil tem uma grande concorrência,

devido ao número de empresas que atuam neste segmento. Dentro deste mercado

destaca-se a produção de painéis revestidos, devido suas características e

inovações, que dão a ele um alto valor agregado.

A linha de produção de painéis de MDF melamaminizados, chamada de Linha

de Produção de Melamina, consiste em um processo que irá unir dois tipos de

matérias-primas específicas que são: um painel de madeira – nesse caso o MDF – e

um papel impregnado com resina melamínica. Esses dois materiais são submetidos

a uma prensa, com temperatura e pressão controladas. Essa prensagem irá

desencadear um processo de polimerização que transforma painel e papel em um

único produto, destinado à confecção de móveis e design de interiores. Entre as

principais características desse painel podemos destacar: a resistência mecânica

aos efeitos da abrasão e umidade que tem sua superfície, além das diferentes

possibilidades de coloração e acabamento.

1.1. DELIMITAÇÃO

O presente trabalho buscou o desenvolvimento de uma interface que

possibilite ao operador ajustar rapidamente a velocidade da retirada de chapas da

prensa na linha de produção de melamina, para corrigir desvios de qualidade,

aumentando o controle sobre a diversidade de produtos, e a velocidade do processo

sem perder qualidade. O sistema em funcionamento anteriormente não possibilitava

qualquer alteração pelo operador da máquina.

1.2. PROBLEMA

A falta de controle de velocidade traz diversas dificuldades operacionais. Um

de seus problemas centrais é a limitada, ou quase inexistente capacidade de ação

em resposta aos diferentes desvios de qualidade. Grande parte destes desvios são

gerados pela falta de acesso a um controle de velocidade. Uma destas anomalias de

produção é o papel grudado. O Papel Grudado é uma irregularidade dentro do

processo produtivo, que pode ocorrer por motivos diversos, principalmente devido à

retirada da placa após a prensagem.

Dependendo da velocidade de retirada deste material, pode ocorrer do papel

grudar no prato da prensa, e quando entrar outra chapa para prensar esse papel se

instala na placa, criando um relevo que não condiz com as características pré-

estabelecidas do material. Sem esse controle também não é possível alterar a

condição do processo em materiais aonde é possível produzir com a velocidade

máxima. Com o aumento da diversificação dos produtos que tem características

especificas de produção essa falta de controle se torna cada vez mais critica.

1.3. OBJETIVOS

1.3.1. Objetivo Geral

Criar uma interface via supervisório que possibilite total controle sobre a

velocidade do motor de acionamento do sistema de retiradas de placa da Prensa.

1.3.2. Objetivo Específico

Configurar um conversor de frequência para ser manipulado remotamente.

Instalar um dispositivo de comunicação entre conversor de frequência e PLC.

Criar uma programação para que o PLC consiga a partir de um comando no

supervisório controlar o parâmetro de velocidade do conversor de frequência.

Modificar uma interface via supervisório para tornar acessível ao operador o

acesso ao parâmetro de velocidade do conversor de frequência.

Melhorar o índice de qualidade com a diminuição do defeito classificado como

“papel grudado”.

Criar uma nova variável que auxilie o operador a controlar melhor a linha de

produção de acordo com a particularidade de cada produto.

1.4. JUSTIFICATIVA

A necessidade de um ajuste fino para cada tipo especifico de padrão de

material produzido, bem como de ajustes para garantir a qualidade do produto final,

aliadas a uma maior velocidade e otimização do sistema, para alcançar o maior

índice de produtividade e qualidade possível delinearam as ações inerentes à

presente pesquisa. Vislumbrou-se a possibilidade do operador ter um maior controle

sobre a máquina, fazendo com que o mesmo possa utilizar o equipamento da

melhor forma possível.

Cada padrão possui um papel com características distintas, e um insumo com

espessura e propriedades diferentes, se não houver a possibilidade de ajustar o

sistema a essas variações, não há um controle efetivo, que é o objetivo de todo

processo automatizado.

2. DESCRIÇÃO DO PROCESSO PRODUTIVO MELAMÍNICO.

2.1. PROCESSO PRODUTIVO E SUAS PARTICULARIDADES

O processo de produção de painéis melamínicos consiste em revestir um

painel de madeira, o MDF, com papel impregnado com Resina Melamina. É

importante ressaltar que durante esse processo diversos fatores devem ser levados

em conta para que o produto final esteja de acordo, como as características das

matérias primas, painel e papel, junto aos sub-processos que irão determinar a

perfeita execução das atividades de produção, justamente para que, no final, esse

material tenha todas as características de qualidade garantida.

2.2. CARACTERISTICAS DO PRODUTO MELAMÍNICO

Painéis Melamínicos são painéis de MDF (Médium Density Fibreboard),

Aglomerado ou MDP (Médium Density Particleboard) revestidos em uma ou duas

faces com papéis impregnados com resina melaminica e submetidos a uma prensa

de baixa pressão, o que lhes confere excepcional qualidade de resistência à abrasão

e ao ataque de produtos químicos, dispensando tratamentos superficiais

complementares. Ideal para uso mobiliário e revestimentos em geral, os painéis

melamínicos estão disponíveis em diversos padrões de cores e texturas, podendo

ser combinados em qualquer textura com qualquer padrão de cor.

2.2.1. Matérias Primas

2.2.1.1. Placas

Os substratos mais utilizados na laminação de ciclo curto são as placas de

partículas (aglomerado) e as placas de densidade média (MDF). Estas placas

devem cumprir os seguintes requisitos:

Densidade: 550 – 750 Kg/m³;

Umidade: espessura entre 3 e 6 mm < 5%

Espessura entre 7 e 40 mm < 7%;

Superfície: fechada e lixada;

Tolerância para espessura nominal: máx. 0,15 mm;

Desvio do tamanho nominal: máx. 2,00 mm;

Perfil de densidade: simétrico;

Temperatura dos painéis: min. 15 ºC

máx. 40 ºC

Tamanhos 2 x 2.440 x 1.830/1.530/1.220 mm

2 x 2.600 x 1.830/1.530/1.220 mm

2 x 2.750 x 1.830/1.530/1.220 mm

Espessuras 3 – 40 mm;

Peso máximo da placa 151 Kg;

Altura máxima da pilha de placa crua 1.000 mm;

Altura máx. da pilha de placa laminada 800 mm;

Peso máximo da pilha de placa crua· 3.780 Kg;

Peso máx. da pilha de placa laminada 3.030 Kg.

2.2.1.2. Papéis Impregnados

Os papéis devido à característica na sua fabricação têm sempre a face

superior com mais resina do que a inferior. Motivo pelo qual as folhas que vão

embaixo da placa são viradas. A face com mais resina deve ficar voltada para a

bandeja para conferir as melhores propriedades de fechamento superficial, dureza,

impermeabilidade, etc.

São principalmente:

Papéis melamínicos de simples ou dupla impregnação;

Papéis pós-impregnados;

Finish foils;

Fólios vernizáveis;

Overlays para pisos;

Papéis melamínicos para pisos;

Papéis fenólicos.

2.2.2. Texturas

A textura desse material é estabelecida por uma chapa em aço com desenho

gravado, esse desenho irá dar uma característica especifica a cada material, essas

chapas em aço são chamadas de bandeja.

As bandejas são feitas de aço AISI 410 o 630 com uma face cromada e

texturizada, pesam aproximadamente 450 kg. E suas dimensões são de 2010 x

5800 x 5 mm.

2.2.3. Propriedades das Placas Melaminizadas

Resistências a água;

Resistência mecânica;

Resistência a adquirir sujeira;

Resistência aos agentes químicos.

Todas as placas são testadas em suas características por uma equipe, e seus

resultados são analisados pela Qualidade Assegurada, para garantir que todo

material esteja conforme os padrões de qualidade exigidos.

2.2.4. Polimerização.

Quando a placa com os papéis é deixada dentro da prensa, ela começa a

receber temperatura e pressão para que ocorra o processo de polimerização, ou

seja, o endurecimento da resina impregnada no papel, penetrando também na

superfície da placa.

A resina melamina formoldeído (geralmente chamada melamina ou resina melamínica, abreviada MF) utilizada no processo de fabricação de placas melamínicas provém da família de resinas termorrígidas. Uma resina termorrígida é um polímero macio antes de polimerizar totalmente com pressão e temperatura, mas quando curado fica resistente e não é possível transformá-lo sob nenhuma circunstância, ao contrário de um polímero termoplástico, que pode ser repetidamente amolecido pelo aquecimento. A resina melamínica provém de uma classe de amíno, resinas que tem a única qualidade de ser completamente incolor e transparente quando polimerizadas. Por isso qualquer cor ou desenho no papel se mostrará com alta fidelidade.Durante o processo são adicionados outros aditivos químicos para alcançar certas características desejadas e reduzir efeitos indesejados. Por exemplo, incorporou-se um plastificante como o dietilenoglicol para aumentar o escorrimento da resina melamínica e para reduzir a fragilidade da resina curada que por outro lado poderia apresentar quebras e lascas quando a placa fosse cortada. Quando se completa a reação, a resina é resfriada e filtrada.Nesta etapa, a resina melamínica é conhecida como -estado caracterizado por sua solubilidade parcial em água a altas concentrações de sólido. Uma diluição excessiva resulta em enturbiamento ou precipitação da resina. (APOSTILA DE POLIMERIZAÇÃO. 2002. p. 21-22).

2.3. DETALHAMENTO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO

No processo de produção de painéis melamínicos estão vários outros

importantes sub-processos que vão desde a alimentação da linha de produção com

matérias primas até a saída do produto acabado estes podem ser divididos em:

Alimentação de placas de MDF;

Alimentação de papel impregnado;

Formação;

Introdução de placas na prensa;

Prensagem;

Retirada de placas da prensa;

Fresamento;

Classificação;

Empilhamento;

Embalagem.

2.3.1. Alimentação de placas de MDF

É a parte do processo no qual será desempilhado os “pallets” de painéis

entrando um a um na linha de produção. São braços mecânicos que succionam

chapa a chapa mediante vácuo e a transportam até rolos que continuarão dando

seguimento à entrada da chapa na linha. Após entrarem duas chapas na mesa outro

braço mecânico ira transportar para a Mesa de Formação.

A figura 01 Alimentação de Placas, apresenta um pallet de MDF sendo

desempilhado por um braço com ventosas e um painel de operação.

Figura 01: Alimentação de placas

Fonte: Autoria Própria

2.3.2. Alimentação de papel impregnado

Um Braço mecânico com ventosas, denominado braço de papel, permite, a

partir do vácuo tirar uma folha para colocar na mesa de formação do painel. No caso

de produção de um material com duas faces, será retirada uma folha colocada na

mesa de Formação, depois serão colocadas as chapas em cima dessa folha e o

braço virá novamente com uma folha para a parte superior da chapa. Caso seja

apenas uma face, a folha só vai ser colocada na parte superior da chapa.

2.3.3. Formação

Consiste na mesa que levará as chapas formadas até o equipamento que vai

introduzir a chapas na prensa. Durante esse caminho o material irá passar por

barras de energia eletrostática. Essa carga de energia serve para que o papel

“grude” nas chapas não se desprendendo no estágio de entrada na prensa.

A figura 02 apresenta a mesa de formação vazia, e o braço de papel com

suas respectivas ventosas.

Figura 02: Formação de placas e papel


2.3.4. Introdução de placas na prensa

As placas são introduzidas na prensa através de um carro com braços de

sustentação que são abertos quando se encontra na posição da prensa.

A figura 03 mostra o momento em que a chapa está apoiada no braço e irá

levar as chapas para dentro da prensa.

Figura 03: Introdução de placas na prensa (Carro Introdutor)


2.3.5. Prensagem

A prensagem do material envolve a parte mais critica do processo. As

prensas de melamina são consideradas de baixa pressão, por isso são chamadas

de linhas BP. Todas as variáveis – pressão, temperatura e tempo de prensagem –

são consideradas de acordo com o material que está produzindo. Existem padrões

pré-estabelecidos para cada tipo de material, e os operadores devem trabalhar a

partir de um “range” aceitável. Qualquer alteração tanto na entrada dessas chapas

dentro da prensa e quanto na sua retirada pode gerar diversos desvios de qualidade

dentro do processo.

As prensas são aquecidas por um circuito de óleo térmico alimentado por

bombas centrífugas, onde 14 cilindros de sentido único de pressão servem para

distribuir uniformemente em toda a superfície da chapa e outros dois cilindros para

levantar o prato da prensa.

A figura 04 mostra a lateral de um prensa BP de uma linha de produção de

Melamina. Pode se observar parte do circuito de óleo térmico e os flamers de

sustentação da prensa.

Figura 04: Vista lateral da prensa


2.3.6. Retirada de placas da prensa

As placas são retiradas da prensa por um braço com ventosas que succionam

as chapas mediante vácuo e as sustentam enquanto o carro as movimenta para fora

da prensa. O movimento de subida e descida desse braço é importante para que a

chapa não fique excessivamente em contato com a bandeja, e também para que a

subida não seja tão rápida que quebre o papel e consequentemente ele venha a

grudar nas próximas chapas.

A figura 05 mostra as placas já fora da prensa e o conjunto de braço com

ventosas para segurar essas chapas.

Figura 05: Retirada de placas da prensa


2.3.7. Fresamento

A Fresadora serve para retirar o excesso de papel que fica nas bordas das

chapas, dando o acabamento final. Em caso de defeito na polimerização do material

a fresa acaba revelando o desprendimento do papel na superfície da chapa.

Quando as facas raspam a chapa os pedaços que ficam nas bordas vão

caindo, para uma esteira que levará esse resíduo para uma linha de aspiração.

A figura 06 mostra a vista lateral de uma máquina de fresamento. Pode se

perceber que ela não permite espalhar o resíduo das bordas.

Figura 06: Fresadora


2.3.8. Classificação

Todas as chapas são classificadas uma a uma por um operador e o auxilio de

um braço mecânico para garantir a inspeção no lado superior e inferior da chapa. O

operador classificará a chapa entre três níveis dentro dos critérios de qualidade da

empresa. Na classificação é considerado o aspecto visual da chapa, se não há

nenhum papel grudado, quebrado, parte faltando, manchas, insetos, etc..

2.3.9. Empilhamento

Após serem classificadas as chapas são empilhadas de acordo com sua

classificação e os pallets de produto acabado serão formados.

A figura 07 apresenta um braço colocando uma chapa na formação de pallets

de materiais acabados.

Figura 07: Empilhador


2.3.10. Embalagem

Todos os pallets de produto acabado são embalados e estocados, para

ficarem três dias resfriando. Após esse período o produto é carregado e enviado aos

clientes.

3. MATERIAIS E METODOS

Todo projeto que se desenvolve dentro de uma linha de produção gera uma

grande dificuldade na implementação, uma vez que as mudanças podem

comprometer a eficiência do processo. Não se pode fazer alterações sem considerar

as variabilidades e suas consequências no caso do projeto não apresentar

resultados satisfatórios. O presente projeto foi testado primeiro em laboratório,

visando minimizar os impactos na hora de modificar o sistema.

Esta sistemática de trabalho permitiu controlar os desvios do projeto e corrigi-

los antes de sua instalação definitiva. Assim, o processo de testes, ensaios e

correções puderam ser realizados de uma forma mais tranquila e com critérios

melhor estudados. Após a confirmação dos resultados possibilitou-se a colocação do

projeto em prática dentro da linha de produção.

3.1. EMBASAMENTO TEÓRICO DOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS

3.1.1. Conversor de Frequência.

A importância dos equipamentos conversores de frequência (utilizados no

controle e precisão de velocidade e torque em acionamentos de motores AC) na

automação industrial tornou-se extremamente significativa na ultima década.

Atualmente os conversores são dispositivos comuns que equipam grande parte das

máquinas e sistemas de produção contínuos e de manufatura.

O método mais eficiente de controle de velocidade de motores de indução

trifásicos, com menores perdas no dispositivo responsável pela variação de

velocidade, consiste na variação de frequência da fonte alimentadora através de

conversores de frequência, em que o motor pode ser controlado de modo a prover

um ajuste continuo de velocidade e conjugado com relação à carga mecânica

(MORO, 2007).

3.1.1.1. Configuração Básica de um Conversor de Frequência

Circuito de entrada (ponte retificadora não controlada);

Circuito de pré-carga (resistor, contator ou relé);

Circuito intermediário (banco de capacitores Buss DC, resistores de

equalização);

Circuito de Saída "conversor" (ponte trifásica de IGBT);

Placa de controle (microprocessada);

Placa de driver's (disparo dos IGBT, fontes de alimentação, etc.);

Réguas de bornes de interligação (controle de potência);

Módulo de frenagem (interno ou externo).

A configuração básica para conversores de frequência é apresentada na

figura 08.

Figura 08: Configuração básica de um Conversor de Frequência

Fonte: http://www.dca.fee.unicamp.br/~rangel/controle/home-page/inversor2.doc

3.1.1.2. Instalação de Conversores de Frequência

Os conversores de frequência são conhecidos como emissores de EMI

(interferências eletromagnéticas), sua instalação exige cuidados básicos, quando

não considerados podem prejudicar toda a máquina e por consequência o sistema

em que ela está instalada.

A grande sensibilidade a vibrações, temperatura, oscilações de energia e

aterramento mostra que devem ser considerados todos os fatores, conferido-os com

o máximo de cuidado.

3.1.2. Dispositivo I/O (Módulos Analógicos)

Módulo I/O (Input/Output) é um dispositivo que permite a automação de redes

industriais. Existe uma vasta gama de módulos I/O, que encontram-se disponíveis

em diversas versões para diferentes aplicações. Possuem combinações diferentes

de entradas e saídas, analógicas ou digitais,e prevêem (quase) tudo o que se possa

desejar.

Para além de sinais binários, na automatização de processo industrial, muitas

vezes também precisam ser processados sinais de comando analógicos como, por

exemplo, valores de pressão ou de temperatura. Nas áreas da técnica de transporte,

as máquinas e as unidades são reguladas na sua velocidade através de transmissão

de sinais contínuos. Por norma, é insignificante se os valores analógicos

representam uma temperatura, uma velocidade, uma pressão ou outra variável

necessária para o processo. Normalmente, o valor analógico é convertido através de

um sensor adequado num valor de tensão ou de corrente e, deste modo, está

disponível para o processo. Com a ajuda dos módulos analógicos I/O, estes valores

podem, em seguida, ser reencaminhados de modo digital através de um cabo

padrão AS-i para o controlador.

Neste projeto é utilizado um módulo com saídas analógicas com range de 0 à

10V, sinal enviado para a entrada analógica do conversor de frequência.

Uma entrada/saída analógica é um sinal elétrico, mensurável e definido numa

gama de valores, ou seja, varia continuamente de uma forma definida em relação à

propriedade medida.

Além de ser compativel com o conversor de frequência instalado na linha, os

módulos analógicos trabalham com sinais de tensão ou corrente que permitem uma

variação de 0 a 100%.

3.1.3. Motor Elétrico.

Para Franchi (2007, p. 17) motor elétrico é um dispositivo que transforma

energia elétrica em energia mecânica, em geral, energia cinética, ou seja, num

motor, a simples presença de corrente elétrica, seja corrente contínua ou alternada,

garante movimento em um eixo, que pode ser aproveitado de diversas maneiras,

dependendo da aplicação do motor.

Essas máquinas elétricas podem ser divididas em dois grupos, dependendo

do tipo de alimentação, em motores de corrente contínua (DC) e corrente alternada

(AC).

3.1.3.1. Motores de corrente contínua.

De acordo com Del Toro (1990), um motor de corrente continua é um gerador

de corrente continua com fluxo de potencia invertido. No motor de corrente contínua,

a energia elétrica é convertida em mecânica. Esse motor tem como principal

característica o controle preciso de velocidade e ajuste fino, e é utilizado em

aplicações que exigem controles críticos. Tem um custo elevado de fabricação e

instalação, o que torna sua utilização limitada, apenas em caso de necessidade

extrema.

Segundo Fachi, devido o constante desenvolvimento da eletrônica de

potência os motores de corrente contínua estão em constante processo de

abandono. Isso porque fontes de tensão e frequência controladas permitem que um

motor de corrente alternada se tornem em opções mais acessíveis e com controle

tão preciso quanto os motores de corrente contínua.

3.1.3.2. Motores de corrente alternada.

Motor elétrico de corrente alternada é um equipamento rotativo que funciona a

partir de energia elétrica. O motor AC não precisa, necessariamente, um

equipamento para ligá-lo na rede de energia, o que torna sua utilização facilitada.

O rotor do motor precisa de um torque para iniciar o seu giro. Este torque

(momento) normalmente é produzido por forças magnéticas desenvolvidas entre os

pólos magnéticos do rotor e aqueles do estator. Forças de atração ou de repulsão,

desenvolvidas entre estator e rotor, 'puxam' ou 'empurram' os pólos móveis do rotor,

produzindo torques, que fazem o rotor girar mais e mais rapidamente, até que os

atritos ou cargas ligadas ao eixo reduzam o torque resultante ao valor 'zero'. Após

esse ponto, o rotor passa a girar com velocidade angular constante. Tanto o rotor

como o estator do motor devem ser 'magnéticos', pois são essas forças entre pólos

que produzem o torque necessário para fazer o rotor girar. Todavia, mesmo que

ímãs permanentes sejam frequentemente usados, principalmente em pequenos

motores, pelo menos alguns dos 'ímãs' de um motor devem ser 'eletroímãs'.

Um motor não pode funcionar se for construído exclusivamente com ímãs

permanentes. Isso é fácil de perceber, pois, não só não haverá o torque inicial para

'disparar' o movimento, se eles já estiverem em suas posições de equilíbrio, como

apenas oscilarão, em torno dessa posição, se receber um 'empurrão' externo inicial.

Os principais tipos são:

Motor síncrono: funciona com velocidade estável; utiliza-se de um induzido

que possui um campo constante pré-definido e, com isso, aumenta a resposta ao

processo de arraste criado pelo campo girante. É geralmente utilizado quando se

necessita de velocidades estáveis sob a ação de cargas variáveis. Também pode

ser utilizado quando se requer grande potência, com torque constante.

Motor de indução: funciona normalmente com velocidade constante, que varia

ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo. Devido a sua grande

simplicidade, robustez e baixo custo, é o motor mais utilizado de todos, sendo

adequado para quase todos os tipos de máquinas acionadas encontradas na prática.

Atualmente é possível controlarmos a velocidade dos motores de indução com o

auxílio de conversores de frequência

http://pt.wikipedia.org/wiki/Conversores_de_freq%C3%BC%C3%AAncia

http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_de_indu%C3%A7%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_s%C3%ADncrono

http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Equipamento_rotativo&action=edit&redlink=1

3.1.4. Sistemas supervisórios ou IHMs.

Para Moraes e Castrucci (2001) quando se trabalha com sistemas

automatizados complexos, surge a necessidade de se criar uma interface de

maneira a facilitar o trabalho da equipe encarregada da operação do sistema. Afirma

ainda que nos trabalhos de implantação e testes, é muito dificil o que esta

acontecendo pela análise do funcionamento da planta, diretamente pelo programa

do PLC. Diz que foi assim que surgiu a necessidade da criação de uma interface

amigável (eficiente e ergonômica), que o mercado tem designado por Sistema

Supervisório ou Interface Homem-Máquina (IHM), com o objetivo de permitir a

supervisão e comando de determinados pontos da planta automatizada.

(Cícero Couto de Moraes e Plínio de Lauro Castrucci) (Engenharia de

Automação Industrial 1.Ed.-Rio de Janeiro : LTC, 2001)

Uma IHM recebe sinais vindos do PLC e do operador e os envia para o PLC

atuar nos equipamentos instalados na planta. Uma IHM em quase todas as linhas de

produção esta instalada nas proximidades da estação de trabalho, traduzindo os

sinais vindos do PLC para os sinais gráficos e enviando comandos e offsets do

operador ao PLC para o controle da máquina ou das variáveis do processo.

A figura 09 mostra a tela do supervisório de controle da empresa Alemã

Inosoft (software Visiowin), ao clicar em alguma parte da planta, abre-se uma janela

com os dados do processo da referida parte.

Figura 09: Tela principal do supervisório da Linha Melamina


3.1.5. Controlador Lógico Programável.

Os circuitos integrados permitiram o desenvolvimento de minicomputadores,

que foram utilizados para o controle dos processos on-line, desenvolvidos no final da

década de 1960 por um grupo de engenheiros da firma General Motors, no momento

em que a empresa procurava um substituto para os caros controladores a relé.

Mais tarde, na década de 1970, estes controladores passaram a ter

microprocessadores, assim sendo chamados de Controladores Lógicos

Programáveis (PLC’s), tendo suas funções multiplicadas. Já na década de 1980,

houve um grande aperfeiçoamento das funções de comunicação destes

equipamentos, sendo então utilizados em redes de comunicação de dados.

O avanço tecnológico deixou os PLC’s cada vez mais modernos e versáteis,

sendo aplicáveis para inúmeras atividades e é amplamente utilizado para controle de

equipamentos.

3.1.5.1. Características Gerais

Os CPLs possuem algumas características peculiares muito importantes,

dentre elas:

Linguagem de programação de alto nível; sistema de fácil

entendimento com relação ao operador.

Simplificação em montagens de painéis e quadros elétricos; toda

fiação de comando fica restrita aos módulos I/O.

Confiabilidade operacional; alterações podem ser realizadas pelo

aplicativo (programa) sem necessitar modificar fiações elétricas.

Funções avançadas; podem efetuar inumeras tarefas de controle

por meio de funçoes matemáticas.

Comunicação em rede; permite um grande quantidade de trafego

de dados nos diversos níveis da piramide da automação.

3.1.5.2. Arquitetura

Um PLC tem em sua estrutura básica os seguintes módulos:

Fonte de alimentação;

Memorias dos tipos fixo e volátil;

UCP (Unidade Central de Processamento);

Dispositivos I/O (entradas e saídas);

Terminais de programação.

A figura 10 mostra a estrutura de um PLC, e como ele estaria instalado num

painel elétrico, também ilustra aonde é conectado o computador que programará

esse PLC

Figura 10: SIMATIC S7-300 Siemens

Fonte: Manual Step 7 Siemens

3.1.6. Fundamentos de programação Ladder.

Diagrama ladder é uma linguagem de programação gráfica e derivada da

representação do diagrama de circuitos de controladores a relé diretamente

conectados. O diagrama ladder contém linhas de corrente à direita e à esquerda do

diagrama. Estas estão ligadas através de caminhos de corrente com elementos

comutadores (contatos normalmente abertos, contatos normalmente fechados) e

bobinas.

Suas instruções básicas são de fácil representação como segue a seguir:

Contato normalmente aberto NA -| |-

Contato normalmente fechado NF -| /|-

Bobina -( )-

Bobina set -(S)-

Bobina reset -(R)-

Bobina de memorização (mantém estado) -(M)-

3.1.6.1. Periférico de I / O Endereçamento.

Há uma área separada para o endereço de entradas e saídas. Isto significa

que o endereço de uma área periférica não deve incluir apenas o byte ou palavra

tipo de acesso, mas também um identificador de entradas (I) e um identificador de

saídas (Q).

A tabela a seguir mostra a disposição de endereços de áreas periféricas:

Address Area Access via Units of Following Size S7 Notation (IEC)

Peripheral (I/O) area: inputs Peripheral input byte

Peripheral input word

Peripheral input double word

PIB

PIW

PID

Peripheral (I/O) area: outputs Peripheral output byte

Peripheral output word

Peripheral output double word

PQB

PQW

PQD

A linguagem “de relés” ou “Ladder” (que quer dizer em escada ou cascata) foi

a primeira que surgiu na programação dos Controladores Lógico Programáveis

(PLCs), pois sua funcionalidade procurava imitar os antigos diagramas elétricos,

utilizados pelos Técnicos e Engenheiros da época. O objetivo era o de evitar uma

quebra de paradigmas muito grande, permitindo assim a melhor aceitação do

produto no mercado.

Assim segundo Moraes e Castrucci (2001), o diagrama elétrico parte de duas

linhas verticais, que alguns também chamam de barras de alimentação. Cada

representação de causalidade é feita por uma linha horizontal. Esta linha, por sua

vez, é formada por, pelo menos, um elemento controlado (bobina de relé) e um

conjunto de condições para o controle desse elemento (rede de contatos).

O diagrama “ladder” é apenas uma representação lógica, trabalhando

somente com símbolos, não considerando a tensão envolvida nas barras de

alimentação e nem a intensidade da corrente pelo circuito. Os contatos e outro

dispositivos, no diagrama estão em cada momento abertos ou fechados e as

bobinas, por consequência, ficam energizadas ou desenergizadas. (Moraes e

Castrucci, 2001)

Então o PLC faz seu ciclo de execução (Scan), neste ciclo o PLC realiza as

seguintes etapas básicas:

Atualização das entradas;

Processamento das instruções do programa;

Atualização das saidas.

3.2. PASSOS DE EXECUÇÃO DO PROJETO

O projeto criou uma interface para que se possa controlar a velocidade da

retirada de placas da prensa. Parte do processo que ocorre logo após a prensagem.

3.2.1. Análise de equipamentos a serem utilizados

Para se ter uma interface de controle de velocidade via supervisório para um

motor, em uma parte importante do processo, deve-se ter basicamente o motor,

instalado na máquina, um conversor de frequência com entradas analógicas para

variação de velocidade, um módulo de I/O (Input/Output) analógico, um controlador

lógico programável (PLC) e uma interface supervisório para inserir valores que

correspondam a uma variação de velocidade no motor.

O sistema de retirada de placas da prensa compõe-se basicamente dos

seguintes elementos:

2 motoredutores com motores elétricos de indução, um para cada lado.

2 conjuntos mecânicos de eletro-cilindros, usados para movimentação

vertical dos braços.

2 conversores de frequência.

1 PLC (Controlador Lógico Programável, usado para controlar o

processo de toda a linha.

Sensores, utilizados para controlar fim de curso e posição do

movimento do sistema.

Para que fosse possível a implementação desse projeto foram

adicionados os seguintes e elementos.

Módulo I/O (Input/Output) da Siemens com 2 canais de saidas, uma

para cada conversor.

Modificação das configurações do conversor bem como jumps e

conexões de sinal analógico vindo do módulo I/O (Input/Output).

Cabos elétricos para comunicação da saída do módulo I/O

(Input/Output) até a entrada analógica dos conversores.

Modificação na interface do sistema no supervisório de controle da

empresa Alemã Inosoft (software Visiowin).

Programação lógica do controle através do programa Simatic Manager

da Siemens.

3.2.1.1. Conversor de Frequência.

O conversor que foi utilizado neste projeto é um Drive Lenze EVF 8243-E -

conversor de frequência da Global Drive. Um equipamento de simples controle de

velocidade e de alto desempenho com comunicações Field bus. Por oferecer

entradas analógicas não foi necessário substituí-lo, apenas foi habilitada e

conectado o módulo I/O analógico.

A figura 11 mostra o conversor de frequência utilizado, enquanto as

figuras 12 e 13 mostram as conexões de força do conversor e motor

respectivamente. É extremamente importante respeitar as conexões de forças para

não gerar curtos circuitos e arco elétrico.

Figura 11: Conversor de frequência Lenze EVF 8243-E

Fonte: Autoria própria

Figura 12: Esquema de conexão de força

Fonte: Global Drive 8220/8240 frequency

Inverters (2009)

Figura 13: Esquema de conexão do motor


Inverters (2009)

3.2.1.1.1. Diagrama de conexões de força.

A figura 14 mostra um diagrama de conexões de força do conversor de

frequência utilizado neste projeto, abaixo segue as legendas para a figura 15:

F1, F2, F3 Fusíveis

K10 Contator de fonte

Z1 Filtro de corrente da alimentação

Z2 Filtro do motor filtro de seno

Z3 Módulo de chopper de freio

RB Resistor de freio

∂ RB Monitorização de temperatura - Resistor de freio

X1 Terminal de bornes

Figura 14: Diagrama de conexões de forças


Inverters (2009)

3.2.1.1.2. Atribuição dos terminais de controle.

Para ser possível controlar a velocidade do conversor remotamente, é

necessário habilitar a entrada analógica através de um jump nos terminais 1 e 2

localizados atrás da IHM do conversor. Os terminais 7 e 8 referem-se fisicamente a

entrada analógica do conversor.

A figura 15 mostra as atribuições dos terminais de controle para fazer a

correta ligação dos terminais de controle do conversor.

Figura 15: Atribuição dos terminais de controle


Inverters (2009)

A figura 16 mostra a disposição dos terminais de controle na frente do

conversor. Já a figura 17 mostra as conexões feitas com as saídas do módulo I/O.

Figura 16: Disposição dos terminais de controle


Inverters (2009)

Figura 17: Conexões com módulo I/O


3.2.1.1.3. Diagrama de conexões de controle.

As conexões de controle possuem alimentação com tensão de controle

interna. GND1(borne 7) é a referência para as voltagens internas, GND2 (borne 39)

é a referência para as voltagens externas e tanto GND1 como GND2 têm um

potencial de isolamento dentro da unidade. O borne 8 foi utilizado como referência

de setpoint de entrada, conforme mostra o diagrama da figura 18.

Figura 18: Diagrama de conexões de controle


Inverters (2009)

3.2.1.2. Módulo I/0 (Input/Output) Analógico.

Foi pesquisado um módulo I/O com configurações que satisfizessem as

necessidades do projeto, entre elas:

Ter no mínimo duas saídas analógicas de tensão 0 a 10V;

Usar a mesma rede de comunicação, Profibus DP;

Ter o mesmo padrão de instalação dos outros módulos já existentes

em um formato de S7 SIMATIC.

Para isso foi escolhido o seguinte módulo:

Módulo I/O da Siemens com 2 canais, ou seja, 2 saídas analógicas para

saída de tensão de +- 10V com descrição: 2AO U Standart Analog Electronic Module

e número de ordem: 6ES7 135-4FB00-0AB0, como pode-se ver na figura 19.

Figura 19: Módulo Analógico 2AO U

Fonte: Siemens (2009)

3.2.1.2.1. Características do Módulo Analógico

2 saídas para saída de tensão;

Intervalo de saída:

- +- 10 V, a resolução 13 bits sinal;

- 1 a 5 V, resolução de 12 bits.

Isolado da tensão L+ da carga

O esquema de ligação do módulo é apresentado na figura 20.

Figura 20: Esquema de ligação do 2AO U

Fonte: Siemens (2009)

3.2.1.2.2. Representação de valor analógico

Como a entrada analógica do conversor tem um range de 0 à 10V para

controle da velocidade, e sabendo que o módulo I/O deste projeto tem uma saída

compatível, basta verificar qual valor de entrada em decimal é correspondente à 10V

na saída. Alterando esse valor (decimal) na entrada, altera-se também o valor na

saída (0 à 10V), por consequência a velocidade no motor vai variar.

A tabela 1 contêm os valores analógicos digitalizados para a medição dos

intervalos de módulos de saída analógica. A representação binária dos valores

analógicos é sempre o mesmo, portanto, nessa tabela apenas compara-se as

gamas de saída e as unidades.

Tabela 1: Representação de valor analógico para ranges

Fonte: Manual do Módulo I/O, 2009.

3.2.1.3. Elaboração da programação em ladder

Nessa etapa do projeto, a programação da variação da velocidade a partir de

um valor setado no supervisório, fez-se necessário tomar algumas precauções, visto

que apenas a velocidade de levante das placas e quando o carro estiver dentro da

prensa deve ser alterada; nas demais situações a velocidade tem que se manter em

100%, ou seja, no máximo de sua rotação nominal.

Com essa condição foi feita a programação, a partir do programa Simatic

Manager da Siemens.

I 123.2 – Inner Feeder (Carro avançado / Frente)

I123. 3 – Outer Feeder (Carro recuado) / Trás)

DB13. DBW28 – Endereço do campo de valor (0 a 100%) da velocidade de

subida no supervisório.

PQW544 – Word de saída para o periférico I/O, conversor lado esquerdo.

Nesta linha as entradas I123.2 em 0 e I123.3 em 1 dão condição para

proceder os cálculos e obter os valores desejados na saída PQW544. Na entrada

IN1 de MUL_R (Multiplicador), tem-se o valor constante em decimal (27648) que

segundo o manual do módulo I/O representa 10 V. Esse valor é dividido pelo valor

inserido pelo operador no supervisório através da DB13.DBW28, o resultado disso

está em OUT para MD10 do MUL_R, que por sua vez esta na entrada IN1(DIV_R)

para ser dividido por 100 (IN2) e obter um valor decimal em OUT (DIV_R) que

representara um valor de 0 a 27648 no sistema decimal sendo convertido num valor

de 0 a 10V pelo módulo de saída analógica usado neste projeto. A saída PQW544

será convertida e enviada para entrada analógica do 61-A1 lado esquerdo.


I 123.3 – Outer Feeder (Carro recuado) / Trás)



PQW546 – Word de saída para o periférico I/O, conversor lado direito.

Esta linha é semelhante à descrita acima. Muda apenas a saída PQW546 que

será convertida e enviada para entrada analógica do 61-A2 lado direito.


PQW544 – Word de saída para o periférico I/O, conversor lado esquerdo (61-

A1)

PQW546 – Word de saída para o periférico I/O, conversor lado direito (61-A2)



Sempre que o carro estiver avançado significa que não está retirando placas

da prensa. Portanto não precisa de variação de velocidade podendo permanecer em

100% de sua velocidade. A entrada I123.2 em 1 da condição para mover o valor

decimal 27648 (100%) para as saídas PQW544 e PQW546 referentes aos

conversores 61-A1 e 61-A2 respectivamente.



I414.5 – Caul plate change ON (Liga troca de pratos)

Para o procedimento de troca de pratos necessita-se que se esteja com 100%

da velocidade do motor. Então sempre que a entrada I414.5 estiver em 1, forçará um

valor de 100 na DB13.DBW28 mostrada no supervisório. O comparador CMP > 1

também serve para forçar o valor 100 na DB13.DBW28 mostrada no supervisório,

caso o operador coloque no supervisório um valor acima de 100.

3.2.1.4. Modificação na tela do supervisório

A mudança na tela do supervisório foi a última etapa da implantação do

projeto. No supervisório utilizado, para controle da planta existem várias telas que

contém variáveis de controle e operação do processo. A tela que foi modificada

compreende a visualização do carro de saída, que retira as placas da prensa.

Foi inserido um espaço onde o operador digita um valor de 20 à 100% que

refere-se a velocidade de levante do braço, na retirada de placas da prensa.

A modificação das telas foi feito num ambiente de programação em Visual-

Basic.

O apendice 4 desse Trabalho apresenta um tutorial de como alterar as telas

do supervisório da empresa Alemã Inosoft (software Visiowin), utilizado durante o

desenvolvimento deste projeto.

A figura 21 mostra a tela do supervisória sem alteração, enquanto a figura 22

mostra ela após o projeto se implementado.

Figura 21: Tela do supervisório antes da modificação

Fonte: Masisa do Brasil Ltda (2009)

Figura 22: Tela do supervisório depois da modificação

Fonte: Masisa do Brasil Ltda (2009)

3.2.2. Testes de funcionamento do sistema

Testes de fucionamento foram necessários, para a averiguação da

possibilidade de falhas e consequente comprovação do perfeito funcionamento do

que foi proposto. Passado alguns dias e várias mudanças no tipo de

produto/material que seria manufaturado, foi possível perceber a melhora na

agilidade de operação e uma significante melhoria na qualidade de produto.

4. ANÁLISE DOS RESULTADOS

Nesta análise de resultados foram coletados os dados referente à quantidade

de defeitos classificados como Papel Grudado, pegando toda a média desde

Maio/06 até Março/08. A presente datação compreende o período no qual o sistema

de classificação de defeitos foi padronizado conforme ainda é seguido pela empresa.

Pode se observar que houve uma queda no índice percentual de incidências de

papel grudado gradativamente desde que o sistema de controle de velocidade

começou a funcionar. Devido a grande influência das características peculiares de

cada material, tem-se algumas oscilações.

Figura 23: Análise do percentual de 2ª qualidade por papel grudado em relação ao total produzido

Fonte: Masisa, 2009.

O gráfico da figura 23, apresenta os resultados após a modificação do

sistema implementado em abril de 08. Pode se verificar uma redução média de

45,84%, com oscilações de 22,24% de redução a 64,60%. As diferenças nos

resultados de cada mês se dão devido aos fatores de, quantidade total de produção,

tipo de material produzido, condições gerais da linha. Exemplifica bem essa questão

os meses de novembro de 2008 a janeiro de 2009, em que os resultados estiveram

acima da média, devido a peculiaridade dos materiais que foram produzidos na

época muitos deles ainda em fase de teste.

A linha de tendência do gráfico em vermelho, mostra que as incidências

desse defeito durante o processo produtivo segue uma queda.

A realização do projeto dispendeu um investimento de aproximadamente U$

2.500,00, sendo U$ 1.000,00 do cartão analógico, U$ 1.000,00 do módulo I/O

analógico e U$ 500,00 entre base, cabos e conectores.

Em média houve uma redução de 148 chapas/mês em 2ª qualidade por papel

grudado, o que representa um economia mensal de aproximadamente U$ 7.400,00,

isso sem contar a possibilidade do aumento da produção devido ao aumento de

velocidade, o impacto no custo fixo e variável, e o revertimento dessa economia em

lucro pela venda desse material como 1ª qualidade. Desde a implementação do

projeto pode se dizer que a empresa economizou cerca de U$ 125.800,00.

5. CONCLUSÃO

Após a conclusão no desenvolvimento do projeto, foi observado que a

disponibilização de controles cada vez mais finos em sistemas tecnológicos

controlados por seres humanos são uma ferramenta primordial para poder tirar o

máximo de um equipamento sem afetar a qualidade e padronização do produto. O

impacto desse controle gera confiabilidade do sistema e retorno rápido do

investimento.

A possibilidade de controlar a velocidade de retirada das placas fez com que

o operador pudesse aumentar o volume de produção e responder rapidamente aos

desvios das matérias primas e condições climáticas, aumentando também os indices

de qualidade.

Esse maior controle aumenta a confiabilidade que o operador tem no sistema,

dando a ele um maior gerenciamento e também uma tranquilidade na correção de

desvios na qualidade.

O aumento da qualidade reduz tanto o ‘custo fixo’ quanto o ‘custo variável’ do

produto, diminuindo o valor final do produto e por consequencia aumentanto o lucro

da empresa. O índice de defeito por ‘papel grudado’ era substancialmente alto. O

sistema de controle de velocidade fez com que esse número diminuisse

consideravelmente, e tende a diminuir cada vez mais.

A importancia de se aperfeiçoar sistemas automatizados e os processos nos

quais eles estão inseridos é fundamental para que se quebrem paradigmas a

respeito da capacidade de produção. O desenvolvimento desse projeto auxiliou no

aumento da capacidade de produção, aumento da qualidade, menor consumo de

matéria prima e energia, menor custo final do produto, garantindo que os resultados

da empresa sejam cada vez melhores para que ela se estabeleça no mercado e

consiga estar competitiva dentro desta fase de turbulência economica.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas – Rio de Janeiro:

Prentice-Hall do Brasil LTDA, 1994.

FRANCHI Claiton Moro. Acionamentos Elétricos – 1ª Ed. – São Paulo: Erica,

2007.

MORAES, Cícero Couto de; CASTRUCCI, Plínio de Lauro. Engenharia de

Automação Industrial – Rio de Janeiro: LTC, 2001.

Masisa do Brasil Ltda. Apostila de Polimerização. Ponta Grossa, 2002.

Masisa do Brasil Ltda. Manual de Operação da Prensa de Melamina. 2002.

Lenze. Frequency Inverters. Operating Instructions. 1997.

Siemens. Simatic S7. Programação Básica. jun. 1998.

Siemens. Simatic S7-400, M7-400 Programmable Controllers. Module

Specifications. jul. 2000.

Siemens. S7-400 Programmable Controller CPU 412, 414, 416, 417. Instruction

List. jul. 2000.

APÊNDICE 1 - Programação em ladder

APÊNDICE 2 - Esquema elétrico Conversor 61-A1

APÊNDICE 3 - Esquema elétrico Conversor 61-A2

APÊNDICE 4 - Tutorial de alteração das telas do supervisório

controle de velocidade de motores via supervisório

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