matheus vinícius morais leite

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEAR

    CENTRO DE TECNOLOGIA

    DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA

    CURSO DE GRADUAO DE ENGENHARIA ELTRICA

    MATHEUS VINCIUS MORAIS LEITE

    AUTOMAO DE UMA MQUINA ENVASADORA: ESTUDO, SIMULAO E

    DESENVOLVIMENTO DE UMA INTERFACE HOMEM-MQUINA

    FORTALEZA

    2014

  • MATHEUS VINCIUS MORAIS LEITE

    AUTOMAO DE UMA MQUINA ENVASADORA: ESTUDO, SIMULAO E

    DESENVOLVIMENTO DE UMA INTERFACE HOMEM-MQUINA

    Monografia submetida ao Curso de

    Engenharia Eltrica da Universidade Federal

    do Cear como parte dos requisitos para

    obteno do grau de Graduado em Engenharia

    Eltrica.

    rea de concentrao: Automao e

    controle.

    Orientador: Prof. Dr. Fabrcio Gonzalez

    Nogueira.

    FORTALEZA

    2014

  • ___________________________________________________________________________

    Pgina reservada para ficha catalogrfica que deve ser confeccionada aps apresentao e

    alteraes sugeridas pela banca examinadora.

    Para solicitar a ficha catalogrfica de seu trabalho, acesse o site: www.biblioteca.ufc.br, clique

    no banner Catalogao na Publicao (Solicitao de ficha catalogrfica)

    ___________________________________________________________________________

  • Aos meus pais, Marcos e Telma.

    minha famlia.

    Aos meus colegas de curso.

  • RESUMO

    Este trabalho apresenta o estudo e simulao de um sistema de automao industrial para um

    processo de envase de margarina de uma indstria alimentcia do estado do Cear. O sistema

    estudado tem como principal componente um controlador lgico programvel (CLP) que

    executa um programa desenvolvido em linguagem ladder. A lgica de automao embutida

    no CLP foi simulada por meio de um conjunto de ferramentas computacionais, o que permitiu

    o estudo e testes sem a necessidade de conexo com o sistema de automao real. Alm disso,

    para fins de operao do sistema simulado, neste trabalho tambm foi desenvolvida uma

    interface homem-mquina (IHM) baseada no sistema de operao da mquina real.

    Basicamente, para o esquema de simulao foram utilizados os programas: RSLogix 500,

    leitura e edio do cdigo ladder, RSLogix Emulate 500, simulao do controlador; e

    Factorytalk View, implementao da IHM. A comunicao entre as ferramentas citadas foi

    realizada por meio do programa RSLinx, o qual utiliza protocolos de comunicao

    padronizados na indstria. Este trabalho apresenta detalhes.

    Palavras-chave: Automao industrial, CLP, IHM.

  • ABSTRACT

    This paper presents the study and simulation of an industrial automation system for a filling

    machine in a food industry in the state of Cear. The studied systems main component is a

    programmable logic controller (PLC) that runs a program developed in ladder language. The

    automation logic embedded in PLC was simulated by a group of softwares which allows the

    study and testing without the need for connection to the actual automation system.

    Furthermore, for purposes of operating the simulated system in this work, a human-machine

    interface (HMI) based on the operating system of the real machine was developed. Basically,

    the simulation process consists of: reading and editing of the ladder code in the RSLogix 500

    software, CLP simulation via RSLogix Emulate 500 software and system operation from a

    HMI implemented in FactoryTalk View software. The communication between said tools has

    been performed through RSLinx software, which uses communication protocols standardized

    in the industry.

    Keywords: Industrial Automation, CLP, HMI.

  • LISTA DE ILUSTRAES

    Figura 2.1 Mdulos de um sistema SLC 500 da Allen-Bradley ............................................ 19

    Figura 2.2 Ligaes de entradas sink source ......................................................................... 20

    Figura 2.3 Fluxograma do ciclo de scan de um CLP............................................................. 21

    Figura 2.4 Diagrama com as linguagens de programao de CLPs ...................................... 22

    Figura 2.5 Representaes das funes baseadas em rels no software RSLogix 500 ......... 23

    Figura 2.6 Representaes das funes TON e CTU no software RSLogix 500 .................. 24

    Figura 2.7 Representaes das funes SCL e SCP .............................................................. 27

    Figura 2.8 Possveis situaes na utilizao de um bloco da funo LIM ............................ 29

    Figura 3.1 Tela Inicial do software RSLinx .......................................................................... 32

    Figura 3.2 Configurao de drivers no software RSLinx ....................................................... 33

    Figura 3.3 Tela principal do software RSLogix 500 ............................................................. 34

    Figura 3.4 Endereamento no software RSLogix 500 ........................................................... 37

    Figura 3.5 Tela principal e janela de configurao do software RSLogix Emulate 500 ....... 38

    Figura 3.6 Tela principal do software RSNetWorx ............................................................... 40

    Figura 4.1 Viso geral da mquina de envase ....................................................................... 42

    Figura 4.2 Dispensador de baldes .......................................................................................... 43

    Figura 4.3 Esteira de baldes mostrada em detalhes. .............................................................. 44

    Figura 4.4 Vista detalhada da estao de dosagem. .............................................................. 44

    Figura 4.5 Clula de carga modelo PW15AH e esquema de aplicao. ............................... 45

    Figura 4.6 Dispensador de tampas. ........................................................................................ 46

    Figura 4.7 Parte do bloco de vlvulas que realiza o controle pneumtico. ........................... 47

    Figura 4.8 Comandos disponveis para o operador da mquina. ........................................... 47

    Figura 4.9 Controlador do caso referncia. ........................................................................... 48

    Figura 5.1 Slots e cartes configurados. ................................................................................ 51

    Figura 5.2 Topologia genrica de uma rede DeviceNet. ....................................................... 52

    Figura 5.3 Comissionamento do MOVIDRIVE MDX61B. .................................................. 53

    Figura 5.4 Rede do caso em estudo configurada via RSNetWorx. ....................................... 54

    Figura 5.5 Fluxograma programa ladder principal ................................................................ 55

    Figura 5.6 Palavras de controle do servodrive MDX61B ..................................................... 61

    Figura 6.1 Viso geral do software Factorytalk View ME. ................................................... 67

    Figura 6.2 Relao entre os softwares utilizados. ................................................................. 68

    Figura 6.3 Configurao do CLP simulado. .......................................................................... 69

  • Figura 6.4 Configurao de um tpico OPC no software RSLinx. ........................................ 71

    Figura 6.5 Configurao do arquivo ladder em modo online. .............................................. 71

    Figura 6.6 Modelo utilizado no caso real (esquerda) e modelo correspondente interface

    simulada (direita). ............................................................................................................. 72

    Figura 6.7 Adio de um servidor OPC no software Factorytalk View ME. ........................ 73

    Figura 6.8 Configurao das conexes de objetos grficos................................................... 75

    Figura 6.9 Configurao da visibilidade de um elemento ..................................................... 76

    Figura 6.10 Editor de tags do software Factorytalk View ME. ............................................. 78

    Figura 6.11 Editor de alarmes do software Factorytalk View ME. ....................................... 80

    Figura 6.12 Definies de segurana do software Factorytalk View ME. ............................ 81

    Figura 6.13 Tela inicial da aplicao desenvolvida. .......................................................... 84

    Figura 6.14 Expresso do status da mquina. ........................................................................ 84

    Figura 6.15 Tela menu da aplicao desenvolvida. ........................................................... 85

    Figura 6.16 Animao painel de status da mquina .............................................................. 86

    Figura 6.17 Tela disp_baldes2 da aplicao desenvolvida. ............................................... 86

    Figura 6.18 Tela disp_baldes1 da aplicao desenvolvida. ............................................... 87

    Figura 6.19 Detalhe dos atuadores do dispensador de baldes. .............................................. 88

    Figura 6.20 Tela disp_tampas1 da aplicao desenvolvida. .............................................. 89

    Figura 6.21 Tela disp_tampas2 da aplicao desenvolvida. .............................................. 89

    Figura 6.22 Detalhe dos atuadores do dispensador de tampas. ............................................. 90

    Figura 6.23 Tela disp_tempos1 da aplicao d