Aula Prática Controle e Automação de Processos Industriais

Aula Prática Controle e Automação de Processos Industriais

 

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1

NOME DA DISCIPLINA: Controle e Automação de Processos Industriais

Unidade: 3 – Integração de componentes para automação de um sistema

Aula: 2 – Estruturando o funcionamento do sistema

OBJETIVOS

Definição dos objetivos da aula prática:

Familiarizar-se com o software de construção de diagramas e fluxogramas.

SOLUÇÃO DIGITAL:

DIA

O DIA é um software utilizado para elaboração e diversos tipos de diagramas. É um programa

relativamente simples e intuitivo que visa facilitar a representação de fluxogramas. O download

pode ser feito gratuitamente no link: http://dia-installer.de/download/index.html.

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Procedimento/Atividade nº 1

Fluxogramas para automação

Atividade proposta: Aprendendo a utilizar o software DIA e construindo um fluxograma de

automação de um processo.

Procedimentos para a realização da atividade:

Para utilizar o software DIA, o primeiro passo é realizar a sua instalação. Feita a instalação,

execute o programa, chegando em sua tela inicial, apresentada na Figura 1.

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Figura 1 | Tela inicial do software DIA.

Fonte: elaborado pelo autor.

Analisando a Figura 1, repare que na barra de ferramentas a esquerda, você tem acesso a todos

os blocos que podem se utilizados em um fluxograma. A função dos principais blocos está

detalhada na Figura 2.

Figura 2 | Função dos blocos do software DIA.

Fonte: elaborado pelo autor.

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Público

Considerando os blocos indicados na Figura 2, é importante saber que a leitura dos dados de um

sensor, será feita com um bloco de entrada de dados. Normalmente, após a leitura das

informações de um sensor, é colocada uma comparação, o que deve ser feito com o bloco de

condição. Dependendo do resultado da condição, uma ação deve ser tomada, que deve ser

indicada com o bloco de processo. Não se esqueça de iniciar o fluxograma com o bloco de início.

Voltando a Figura 1, repare que a direita você encontra a área onde irá montar o seu fluxograma.

Para adicionar um bloco ao seu diagrama, clique sobre ele e o arraste para a área de montagem

do fluxograma. Assim que adicionar o bloco, clique sobre ele para adicionar texto em seu interior.

Caso queira alterar o texto de um bloco, selecione ele e utilize a ferramenta Edição de texto na

barra a esquerda. Quando tiver colocado alguns blocos em seu diagrama, você deve interligar os

blocos. Para isso utilize a ferramenta linha ou arco, na parte superior da barra à esquerda. Utilize

as marcações que aparecem em volta dos blocos para realizar a ligação entre eles. Se quiser

adicionar algum texto adicional ao seu fluxograma, utilize a ferramenta Texto. A Figura 3 mostra

a posição das ferramentas citadas.

Figura 3 | Ferramentas de edição.

Para praticar e conhecer as funcionalidades do software, monte o diagrama genérico apresentado

na Figura 3. Feito isso, você já pode partir para a atividade prática, que está descrita a seguir.

Fonte: elaborado pelo autor.

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Público

Agora, você deve estruturar por meio de um diagrama em blocos a partida direta de um motor de

indução trifásico utilizado em um torno. A Figura 4 apresenta os diagramas de comando e

potência para esse tipo de partida. Você deve montar o diagrama de blocos para garantir o

funcionamento correto do circuito de comando. Perceba que nesse circuito de comando existem

dois botões: S1, do tipo normalmente aberto; e S0, do tipo normalmente fechado. Além dos

botões, existe o contato auxiliar do contator, representado por uma chave denominada K1 e a

bobina que aciona o contator K1, com os terminais A1 e A2 representados no diagrama.

Figura 4 | Diagramas de partida direta: (a) comando; (b) potência.

(a)

(b)

Fonte: Ravezi, 2014.

Na partida direta, com acionamento do botão S1, a bobina do contator K1 é energizada, fazendo

com o contator seja acionado e o motor trifásico entre em funcionamento. Neste mesmo

momento, o contato auxiliar K1 é fechado, mantendo sua bobina alimentada, mesmo se o botão

S1 for solto. Quando o botão S0 for acionado, a alimentação da bobina do contator é interrompida,

fazendo com que o motor trifásico se desligue.

Conhecendo o funcionamento da partida direta, você deve montar o diagrama de blocos que

descreve esse processo. Para isso, é necessário conhecer o software a ser utilizado e todos os

blocos que podem ser utilizados em um fluxograma.

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Avaliando os resultados:

Apresente no seu relatório o fluxograma elaborado, justificando o porque da utilização de cada

símbolo utilizado. Explique a ideia e o fluxo apresentado no fluxograma de forma detalhada,

justificando a ordem adotada para cada uma das ações propostas.

Checklist:

✓ Fazer uma pesquisa e compreender o que é e como funciona um motor de indução

trifásico.

✓ Fazer uma pesquisa e compreender como acontece a partida direta de um motor de

indução trifásico.

✓ Analisar o problema apresentado.

✓ Identificar a simbologia a ser utilizada.

✓ Compreender como utilizar o software.

✓ Utilizar as ferramentas do programa para a montagem do fluxograma.

✓ Verificar se a solução proposta atende a necessidade do sistema.

RESULTADOS

Resultados do experimento:

Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações

obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito

das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.

• Referências bibliográficas ABNT (quando houver).

Resultados de Aprendizagem:

Ao final desta aula o aluno deve ser capaz de estruturar uma lógica de programação utilizando

diagramas de blocos, além de diversos outros problemas que exijam uso da lógica para sua

solução.

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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2

NOME DA DISCIPLINA: Controle e Automação de Processos Industriais

Unidade: 3 – Integração de componentes para automação de um sistema

Aula: 3 – Criando um software

OBJETIVOS

Definição dos objetivos da aula prática:

Estudar os conceitos de programação, com a utilização da linguagem LADDER para a

programação de um CLP.

SOLUÇÃO DIGITAL:

ZelioSoft

O ZelioSoft é a ferramenta de programação dos CLPs da Schneider Electric, disponível em

diversas linguagens, entre elas o português. A vantagem desse software é que além de permitir

a programação do CLP, ele também permite a simulação do funcionamento do programa

desenvolvido. Disponível para download na página do desenvolvedor:

https://www.se.com/br/pt/product-range/542-zelio-soft/#overview ou no link direto de download:

https://tinyurl.com/2s3e8k6d.

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Procedimento/Atividade nº 1

Programação em Ladder

Atividade proposta: Realizar a implementação da automação para uma furadeira de bancada.

Procedimentos para a realização da atividade:

Realize o download e instalação do Zelio Soft no seu computador. Após a instalação, execute o

programa e em sua tela inicial, selecione a opção “Criar um novo programa” como mostra a Figura

5.

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Figura 5 | Tela inicial do Zelio Soft.

Fonte: elaborado pelo autor.

Criado o novo projeto, selecione a família e modelo de CLP conforme indicado na Figura 6. O

código do modelo a ser utilizado é SR2B201BD, que possui 6 entradas digitais, 6 entradas mistas

e 8 saídas digitais com relés, podendo ser programado com linguagem LADDER ou FDB.

Figura 6 | Seleção do CLP no Zelio Soft.

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Fonte: elaborado pelo autor.

Selecionado o modelo, na tela seguinte para a adição de expansões simplesmente clique em

avançar. Na terceira tela, selecione a linguagem LADDER e clique em avançar. Feito isso, você

será levado a tela de programação.

O programa possui vários blocos que podem ser utilizados no seu algoritmo. A Figura 7 apresenta

os principais. Para a programação, existem 5 colunas onde podem ser colocados contatos e uma

coluna referente a bobina, onde será colocado o elemento que será acionado quando a condição

dos contatos for estabelecida (saída ou contador, por exemplo).

Figura 7 | Elementos de programação em LADDER do Zelio Soft.

Fonte: elaborado pelo autor.

Para adicionar um elemento, selecione a sua categoria e então arraste o item desejado para o

local dentro do programa. A Figura 8 mostra o procedimento para adicionar a entrada I1 ao

programa. Vale ressaltar que as entradas são adicionadas sempre em Normalmente Aberto no

programa. Ao clicar com o botão direito sobre ela, haverá a opção de selecionar o contato

Normalmente Fechado.

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Na Figura 8 também é apresentada a forma de se adicionar uma saída ao programa. Caso se

arraste o nome da saída, por exemplo Q1, ela será adicionada com um contato de entrada.

Para os símbolos o elemento será adicionado no formato de saída, podendo ser ativa no estado

(mais comum), na frente, set ou reset.

Figura 8 | Adição de entrada e saída no programa.

Conhecendo as funções dos blocos, você pode montar um programa de teste e realizar a

simulação para compreender o processo. A Figura 9 mostra um programa simples que liga e

desliga a saída Q1, utilizando as entradas I1 e I2. Para realizar a simulação você deve clicar no

Fonte: elaborado pelo autor.

Para a adição do temporizador também existem várias opções. Ao adicionar o nome (T1, por

exemplo) será adicionado o contato que será acionado quando a condição do temporizador for

satisfeita. O símbolo T indica o comando, que quando acionado irá iniciar a contagem. O símbolo

R é referente ao reinicio ou desabilitação do temporizador. Para configurar a forma que o

temporizador irá funcionar, basta dar dois cliques sobre o elemento referente a ele adicionado no

projeto.

Por sua vez, o contador possui as funções de contagem, direção da contagem e reinicialização,

além do contato que será fechado quando a contagem pré-estabelecida for atingida. Você pode

consultar a própria ajuda do programa, que possui a explicação detalhada de cada item presente

no programa.

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S, no canto superior direito da tela e então o “Run” para iniciar a simulação. Você terá a sua

disposição teclas virtuais referentes as entradas físicas do CLP e lâmpadas que indicam o estado

das saídas. Caso adicione temporizadores e contadores no programa, também será possível

monitorar a temporização/contagem durante a simulação.

Figura 9 | Ambiente de simulação do Zelio Soft.

Fonte: elaborado pelo autor.

Zeliosoft

No link a seguir está disponível um vídeo tutorial de como utilizar as funcionalidades necessárias

do

para

realizar

as

simulações:

https://kroton

my.sharepoint.com/:v:/g/personal/giancarlo_lopes_kroton_com_br/Edv249DDVN9BvR00cinHxc

MBtY6o18a-qvQvkqNhnDT6bQ?e=2RZube

Agora que você conhece como utilizar o software, você deve implementar um algoritmo de

controle em linguagem LADDER para implementar a automação para uma furadeira de bancada.

O funcionamento da automação deve seguir os seguintes passos:

1. Pressionar um botão para ligar a furadeira.

2. Após ligada contar 5 s.

3. Descer até a peça.

4. Esperar 5 s para furar a peça.

5. Retornar a posição inicial.

6. Desligar a furadeira.

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Além dos motores (M1 e M2) e do botão, essa furadeira possui duas chaves fim de curso, uma

superior (FC1) e uma inferior (FC2), que são utilizadas para identificar a posição da furadeira. A

Figura 10 ilustra tais elementos e como estão dispostos no sistema, para a furadeira levantada e

abaixada. Vale ressaltar que o motor M2 deve girar nos dois sentidos, sendo o horário para a

furadeira descer e o anti-horário para subir. Assim, as ligações nas entradas e saídas do CLP

seguem o apresentado no Quadro 1.

Figura 10 | Furadeira de bancada automatizada: (a) levantada; (b) abaixada.

(a)

(b)

Fonte: elaborado pelo autor.

Quadro 1 | Ligações das entradas e saídas do CLP.

Entradas

Saídas

S1

I1

M1 – Horário

Q1

FC1

I2

M1 – Anti-horário

Q2

FC2

I3

M2

Q3

Fonte: elaborado pelo autor.

Assim, inicialmente utilizando o software Dia, elabore o fluxograma da automação. Então, elabore

no ZelioSoft o algoritmo em LADDER que resolve o problema e faça a sua simulação. Caso haja

algum erro, faça as correções e novas simulações até que o funcionamento desejado seja obtido.

Avaliando os resultados:

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Público

Apresente no seu relatório o fluxograma elaborado, justificando o porquê da utilização de cada

símbolo utilizado. Explique a ideia e o fluxo apresentado no fluxograma de forma detalhada,

justificando a ordem adotada para cada uma das ações propostas. Apresente ainda o algoritmo

em LADDER criado, com comentários detalhados de cada linha e a lógica utilizada. Insira

vários prints da simulação para comprovar que o algoritmo elaborado é funcional e atende os

requisitos do procedimento.

Checklist:

✓ Montar um fluxograma da automação, para facilitar o desenvolvimento do programa em

LADDER.

✓ Analisar o problema proposto e identificar quantas entradas e saídas do CLP devem ser

utilizadas.

✓ Estruturar a lógica de programação a ser utilizada e as condições para o acionamento

das saídas, conhecendo os blocos existentes da linguagem LADDER.

✓ Montar o algoritmo no software de programação.

✓ Realizar a simulação do algoritmo, verificando o seu funcionamento.

RESULTADOS

Resultados do experimento:

Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações

obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito

das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.

• Referências bibliográficas ABNT (quando houver).

Resultados de Aprendizagem:

Ao final desta aula o aluno deve ser capaz de estruturar uma lógica de programação utilizando

fluxograma e a linguagem LADDER, aplicada na programação

CONTINUA…

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