projeto envasadora automatica

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NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
MAIQUI BESS DRUN
RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR EM ENGENHARIA ELÉTRICA
CHAPECÓ/SC
2020
MAIQUI BESS DRUN
RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR EM ENGENHARIA ELÉTRICA
Relatório de Estágio Supervisionado como avaliação final da Disciplina Estágio Curricular em Engenharia Elétrica.
CHAPECÓ/SC
2020
SUMÁRIO
1	Introdução	3
2	Objetivos	4
3	Justificativa	6
4	Revisão de Literatura	7
5	metodologia ou Materiais e métodos	8
5.1	COMPREENSÃO DO NEGÓCIO E REQUISITOS DA AUTOMAÇÃO.	8
5.2	DISPOSITIVOS DE FORÇA, COMANDO, CONTROLE E PROTEÇÕES	9
5.3	DIAGRAMAS DE FORÇA E COMANDO E TABELA DE I/Os	21
5.4	REQUISITOS DE SOFTWARE E CONTROLE	25
5.5	PROGRAMAÇÃO DOS INVERSORES	26
5.6	PROGRAMAÇÃO E SIMULAÇÃO DE LOGICA LADDER	28
5.7	DOCUMENTAÇÃO DO PROJETO	30
6	resultados e discussões	31
7	Conclusão	32
REFERÊNCIAS	34
Introdução
A proposta de estágio selecionada foi o estágio B que propõe a automatização de um processo de envase de líquidos em frascos do tipo “bolha”, tal processo já tem toda a estrutura mecânica dimensionada, cabendo ao responsável desenvolver a parte de dimensionamento de dispositivos necessários para efetivar a automação requisitada pelo cliente de acordo com o fluxograma do processo de envase disposto na Figura 2 do Plano de trabalho.
Os passos tomados diante desse cenário foram de compreensão do processo, se atentando a possível necessidade do cliente, bem como características de segurança, higiene, confiabilidade de informações entre outras, podendo assim dimensionar o sistema com a máxima assertividade a fim de trazer eficiência e qualidade na automação, se atentando sempre aos requisitos do processo como o fluxo de trabalho, corrente máxima para cada motor, velocidade da linha, etc.
Diante disso foi montado um cronograma de execução, Determinar elementos da automação: (CH: 30h), Programação de CLP e Simulação: (CH: 50h), Parametrização de inversor de frequência (CH: 30h), Documentação do projeto de automação (CH: 50h), ficando de maneira simplificada da seguinte forma:
Tabela 1: Cronograma simplificado
	Sprint
	Tempo estimado
	Objetivo
	1
	1 Semana
	Compreensão do negócio e requisitos da automação.
	2
	1 Semana
	Dispositivos de força, comando, controle e proteções.
	3
	1 Semana
	Diagramas de força e comando e Tabela de I/Os.
	4
	1 Semana
	Requisitos de Software e Controle.
	5
	1 Semana
	Programação dos inversores.
	6
	1 Semana
	Programação e Simulação de logica LADDER.
	7
	1 Semana
	Documentação do projeto.
Fonte: Elaborado pelo Autor
Como é possível ver pela tabela 1 acima, todos os prazos estão iguais, isso porque, para dar um maior dinamismo no projeto foi usado uma metodologia ágil de projeto, Scrum, a qual os passos são divididos em sprints semanais garantindo que, diante de um imprevisto seja possível mudar tanto a ordem dos sprints quanto as atividades dentro deles, possibilitando uma grande facilidade de retrabalho caso necessário. Vale ressaltar que, este projeto foi estruturado seguindo a sugestão do Plano de trabalho alinhado com metodologias de gestão de projetos, tais como Scrum e PMBOK onde é cabível a aplicação para atingir os objetivos do projeto.
Objetivos
O principal objetivo do projeto é realizar a automação da planta, para isso foi considerado objetivos específicos para cada um dos sprints dispostos na tabela 1, sendo os específicos de cada sprint a seguir:
Sprint 1 – Compreensão do negócio e requisitos da automação.
Para realizar a planta corretamente a fim de atingir os objetivos, deve-se compreender o seguimento do negócio e o que é esperado desse tipo de automação, seja precisão, velocidade, segurança contra contaminações, dentre outras diversas variáveis que rodeiam os diversos tipos de sistemas, para só depois levantar os equipamentos referentes a automação uma vez que tendo os requisitos é possível começar a visualizar o sistema em funcionamento.
Sprint 2 – Dispositivos de força, comando, controle e proteções.
Nesse momento, já com a compreensão sobre o negócio e como funcionará a automação, pode-se inferir dentro de uma gama de equipamentos os quais trarão melhor desempenho para seu negócio diante do contexto apresentado, aqui serão levantados todos os equipamentos levando em consideração todas as cargas, métodos de comando, protocolos de comunicação dentre outros itens para a funcionalidade ser totalmente compatível para evitar a necessidade de retrabalho.
Sprint 3 – Diagramas de força e comando e Tabela de I/Os.
Uma vez levantado todos os equipamentos, motores, indicadores luminosos, dispositivos de proteção, controladores e inversores, juntamente com seus manuais e características é possível realizar os diagramas de força e comando, juntamente com a tabela de I/O onde serão demonstrados os esquemas elétricos e as interconexões entre os equipamentos. A partir desses diagramas é possível realizar o trabalho de montagem do circuito, uma vez que todas as conexões serão explicitadas nessa fase.
 
Sprint 4 – Requisitos de Software e Controle.
Uma vez que o sistema elétrico foi validado será iniciado a parte referente ao controle, nessa etapa é importante definir os passos da logica integrados ao equipamento, ou seja, desenhar o funcionamento do processo considerando as características de toda a instrumentação de campo, como motores, inversores, botoeiras, atuadores etc.
Sprint 5 – Programação dos inversores.
Essa etapa visa explicitar a forma com que cada um dos inversores trabalhará, bem como sua programação segundo o manual e requisitos do processo.
Sprint 6 – Programação e Simulação de logica LADDER.
Uma vez levantado todos os itens e compreendendo o funcionamento técnico e processual do sistema que será automatizado de acordo com o idealizado, já pode ser feita a lógica de programação seguindo os protocolos de comunicação levantados e também os requisitos de softwares e a forma de acionamento programado nos inversores, finalizando o projeto prático.
Sprint 7 – Documentação do projeto.
Ao final do desenvolvimento prático e com base nos relatórios e materiais produzidos iniciará a fase de documentação do projeto explicitando todo o processual executado bem como a forma e as motivações possibilitando a clara compreensão.
Justificativa
Atualmente, é cada vez mais comum nos depararmos com processos industriais automatizados, uma vez que é possível, inclusive fazer marketing com estes. Isso ocorre porque a automação atualmente tem ganhado grande notoriedade sendo sinônimo de eficiência e desenvolvimento, mas não só isso, a automação promove além da produtividade, a diminuição dos riscos de acidentes, a minimização dos trabalhos pesados e repetitivos e o conforto para diversas tarefas sendo aplicável a qualquer processo onde é possível aplicar a instrumentação capaz de suprir a sensibilidade humana. Este campo voltado não só a automação, mas também ao controle é de grande valia para as indústrias sendo capazes de conectar e integrar toda uma cadeia produtiva desde os níveis estratégicos da empresa até os níveis de produção e operações, a quantidade de dados circulando na casa dos milissegundos são suficientes para alimentar bancos de dados robustos podendo gerar através das técnicas certas informações de valor, operacional ou estratégico.
Pode-se dizer que isso é fruto das evoluções tecnológicas que nos trouxe a quarta revolução industrial, tema extremamente atual na nossa sociedade global, onde o foco é a informação, para isso a garantia de interconectividade garante o colhimento e tratamento de dados os transformando em informação útil para deixar o negócio mais competitivo, então, dentre os diversos pilares da indústria 4.0 é notável a necessidade da compreensão dessas tecnologias por parte do engenheiro frente aos desafios que esse novo contexto propõe, sendo assim, para o engenheiro eletricista, é de grande valor de diversos modos, uma vez que, tem a área de atuação extremamente extensa, de forma a atuar na automação, otimizaçãoda eficiência energética, analises de processos, projetos de equipamentos, sistemas elétricos de potência, eletrônica, enfim, compreender esse contexto faz toda a diferença para agregar além do valor técnico o valor estratégico ao negócio.
A aplicabilidade da automação frente as demais áreas de atuação dentro da engenharia elétrica é que para um dimensionamento correto deve ter um olhar crítico a tudo a respeito do processo e conseguir relacionar diversos instrumentos existentes a sua necessidade, tornando obrigatório que o profissional sempre esteja atualizado e mantendo o aprendizado continuo.
Revisão de Literatura
As bases do desenvolvimento do projeto são as normas técnicas que regulamentam as particularidades para uma padronização e um entendimento para qualquer pessoa com conhecimento técnico desenvolver, repetir e compreender o projeto, sendo assim além dos catálogos dos fabricantes foram usadas as seguintes normas técnicas:
IEC 61131-3, esta seção de acordo com a própria norma, é responsável por regulamentar e normalizar as linguagens de programação para controladores lógicos programáveis, dentro desta, há a linguagem LADDER, além de outras quatro linguagens de programação.
A NR-12, se refere a máquinas e equipamentos novos e usados, exceto nos itens em que houver menção específica quanto à sua aplicabilidade, está norma visa proteger o ambiente de trabalho de forma coletiva e individual, ainda segundo a NR-12, há disposições quanto a intertravamentos, logica, equipamentos elétricos, mecânicos e acionamentos de todo tipo. 
Os dispositivos dos diagramas seguiram sua nomenclatura de acordo com a tabela de símbolos literais da NBR5280, com exceção dos dispositivos de manobra e atuadores, que foram nomeados de acordo com a legenda do projeto, uma vez que essa norma está cancelada. Para embasar o dimensionamento de condutores e proteção foi usado NBR5410 que tem como objetivo segundo a norma, regulamentar instalações elétricas de baixa tensão já que para o projeto desenvolvido foi considerado uma instalação de baixa tensão.
Finalmente, foram usadas as normas de desenho técnico NBR10068, NBR8403 e NBR8402 para normalização das folhas, layers e informações escritas no projeto, as simbologias gráficas dos desenhos seguiram os padrões das normas IEC 60617-1 e NBR5410 citadas anteriormente.
 Já para o relatório foi utilizada como referência a ABNT, associação brasileira de normas técnicas como sugerido pelo plano de trabalho regendo a fonte, organização e elementos dispostos nesse. Com base nessas normas, catálogos e diversos manuais, foi possível realizar todo o planejamento, execução e propostas de melhorias, culminando no desenvolvimento descrito a seguir detalhadamente.
metodologia ou Materiais e métodos
Então, conforme descrito anteriormente, a execução do projeto foi dividida em sprints, e este em atividades. 
COMPREENSÃO DO NEGÓCIO E REQUISITOS DA AUTOMAÇÃO.
No primeiro sprint foi observado que o processo possuía alguns fatores limitantes para a proposta de automação, a primeira delas é que já havia uma proposta preestabelecida, de forma a usar uma mesa esférica com um atuador em sua lateral, e a envasadora seria controlada por uma bomba peristáltica, ainda, o frasco do tipo “bolha” era outra questão a se considerar uma vez que não foi explicitado o tipo da esteira, podendo haver perdas decorrentes da fragilidade do frasco, justificando as velocidades solicitadas pelo plano de trabalho, frente a esse contexto, de bombas de medidas precisas, e frascos, foi definido que provavelmente o sistema seria de um segmento cosmético ou farmacêutico, sendo que podia haver mistura, esta segunda menos provável pela inclinação da esteira 1, outras métricas que foram consideradas foram a questão da proteção do sistema sempre com alto grau de proteção contra jatos da água, pois o processo sendo molhado pode haver vazamentos por queda dos frascos (se considerado que veem semipreenchidos) ou vazamento na envasadora, além que, não tem a informação de onde passará a alimentação da bomba. Outro fator é a fragilidade da “bolha” sendo que um acionamento pneumático de não precisão e na pressão errada pode danificar os frascos e causar vazamentos, outra questão é a respeito do escoamento do frasco pela mesa esférica, se ela pararia mecanicamente em uma espécie de fim de percurso, ou se, com a velocidade definida no motor da esteira 2 ela pararia na posição correta para o envase, foi decidido que pararia por uma força resistente predisposta no projeto mecânico já na posição para a atuação da envasadora. 
Todos estes parâmetros foram decididos pensando como suprir a necessidade do negócio com o mínimo possível de complexidade de instrumentação para um bom controle. Com estes parâmetros já se torna possível desenhar um projeto com os equipamentos bem definidos a suprir a necessidade do projeto.
DISPOSITIVOS DE FORÇA, COMANDO, CONTROLE E PROTEÇÕES
Nesta etapa foram listados todos os equipamentos necessários para a automação desta linha.
V0 - Fonte 24V Schneider Eletric Modicon Power Supply ABLS1A24038
	Essa, tem a função de converter a tensão da rede 220V alternada para 24V continua, dessa forma podendo trabalhar todo o comando em extra baixa tensão, garantindo uma maior segurança no painel elétrico, esta fonte possui 91,2W que são suficientes para o acionamento das bobinas dos contatores, acionamento dos motores de corrente continua e atuadores, além da alimentação dos demais equipamentos dimensionados para o comando.
Figura 1: Fonte V0.
Fonte: < https://www.se.com/br/pt/product/ABLS1A24038/fonte-de-alimenta%C3%A7%C3%A3o-otimizada---24-vdc---3.8-a/>. Acesso em: 29 de set. 2020.
K1, K2 E K3 - Contator Tripolar Schneider Eletric TeSys D LC1D12B7
	Esses contatos vão ter suas bobinas conectadas às porta Q0.0 e tem a função de habilitar o funcionamento de potência do sistema, ou seja, o controle dos motores, todos esses três contatores possuem 3 contatos normal aberto de potência com suporte de tensão até 690VAC com até 400Hz ou 300VCC e para corrente, suporte de até 25A monofásico ou 12 trifásico, o suficiente para comportar a necessidade dos motores dimensionados para este projeto. O comando desse contator é acionado por uma tensão de 24VCC e conta 2 com contatos auxiliares do tipo NA e NF que não serão utilizados nesse projeto.
Figura 2: Contator K1, K2 e K3.
Fonte: Acesso em: <https://www.se.com/br/pt/product/LC1D12B7/contator-tripolar-12a-1na%2B1nf-24vca/>. 29 de set. 2020.
Q1, Q2 e Q3 – Disjuntor Motor Termomagnético Schneider Eletric EasyPact TVS GZ1E
Esse modelo de disjuntor tem tecnologia termomagnético e atende bem o projeto já que a corrente máxima dos motores é de 2,84A em partida direta, uma vez que, será controlado por inversor de frequência, o disjuntor é mais que suficiente para proteger o circuito, lembrando que a capacidade de corrente do condutor especificado para instalação deve ser de maior que o do disjuntor, dessa forma o disjuntor protege os condutores do circuito. A capacidade de corrente é de 5A para o disparo magnético e de 0,25 a 0,4 A para a proteção térmica e trabalha em várias faixas de tensão, inclusive 220/380, sendo uma boa aplicação para o circuito, o circuito de potência usará cabos de 2,5mm por ser o mínimo pra comando de força.
Figura 3: Disjuntores de força Q1, Q2 e Q3. 
Fonte: Acesso em: < https://www.se.com/br/pt/product/GZ1E03/disjuntor-termomagnetico-tesys-gz1e-0.25-0.40a-botao-impulsao/?range=63104-disjuntor-motor-gz1e&node=12366742591-disjuntor-motor&selected-node-id=12366742591&parent-subcategory-id=3055>. 29 de set. 2020.
Q0 - Disjuntor Schneider Eletric EasyPact EZC100H2015
	Este modelo, se difere do modelo anterior por ter apenas dois polos mas possui a mesma capacidade e especificações do modelo de disjuntor anterior, dessa forma será alocado entre as fases e a fonte de alimentação, o circuito de comando por sugestões dos fabricantes dos atuadores elétricos, se utilizará de condutores de secção de 2,5mm igual ao de força uma vez que pode haver sobrecargaspor algum problema mecânico, acionando assim o disjuntor diante dessa situação.
Figura 4: Disjuntor de comando Q0.
Fonte: Acesso em: < https://www.se.com/br/pt/product/EZC100H2015/disjuntor-15a-2p-ezc100h/>. 29 de set. 2020.
G1, G2 e G3 - Inversor de Frequência WEG CFW300A01P6T2NB20
	Os inversores dimensionados para o projeto são inversores trifásicos que trabalham na faixa de tensão de 200 a 240V com suporte de corrente nominal até 1,6A e corrente de sobrecarga de 2,4A por até 60 segundos, trabalham com os limites de frequência de rede entre 48 e 62Hz e possuem 4 entradas digitais de 24V.
Figura 5: Inversores G1, G2 e G3.
Fonte: Acesso em: <https://www.weg.net/catalog/weg/BR/pt/Automa%C3%A7%C3%A3o-e-Controle-Industrial/Drives/Inversores-de-Frequ%C3%AAncia/Micro-e-Mini-Drives/Inversor-de-Frequ%C3%AAncia-CFW300/INVERSOR-CFW300A01P6T2NB20/p/13059422>. 29 de set. 2020.
PLC – PLC Schneider Eletric TM221CE24T 
É um controlador robusto com saída transistor PNP, além disso, ele trabalha em extra baixa tensão, 24VCC e corrente de saída de 0.5A, possui um total de 14 entradas digitais e 10 saídas digitais. O consumo ativo de potência é de 4,8W, atende bem às necessidades do projeto com atuações rápidas, baixa corrente e segurança para o sistema de comando.
Figura 6: PLC.
Fonte: Acesso em: < https://www.se.com/br/pt/product/TM221CE24T/controlador-l%C3%B3gico-program%C3%A1vel---14-entradas---10-sa%C3%ADdas-digitais---sa%C3%ADdas-source-%28pnp%29---modbus-tcp-ethernet-ip-%28slave%29---24-vdc/>. 29 de set. 2020.
S0 e S1 - Sensor Laser Schneider Eletric OsiSense XUBTANSNM12
	Estes sensores são dispositivos que emitem um laser que, quando cortado fecha o sinal do seu contato interno, enviando este para o controlador, esse modelo em especifico é feito para não falsear leituras por vidro ou água, garantindo a veracidade da informação enviada, trabalha com tensão de alimentação e sinal de 24VCC, e tem um range de 0 a 1,4m sem zona morta. Esse modelo, conta também com uma placa refletora para ajustar o espaço que deve ser considerado, para evitar leituras errôneas. O sensor denominado S0 será disposto na entrada da esteira 2, identificando a entrada de uma nova “bolha” na esteira, e ao final dessa esteira, será posicionado o sensor S1, que fará a identificação da saída das “bolhas” da esteira, permitindo uma contagem. Ambos os sensores, serão posicionados a 5mm da parte rolante, de forma que o laser fique paralelo a superfície, S0 posicionado no início e S1 ao final, seguindo o fluxo do processo.
Figura 7: Sensores S0 e S1.
Fonte: Acesso em: < https://tesensors.com/br/pt-br/product/reference/XUBTANSNM12>. 29 de set. 2020.
S2 e S3 - Sensor Capacitivo	Schneider Eletric OsiSense XT112S1NAL2
	
	Estes sensores trabalham em uma tensão de alimentação e sinal de 24VCC, possui um range de 0.5 a 5mm ajustáveis, dessa forma, capazes de grande precisão, o sensor S2 será responsável pela percepção do posicionamento da bolha para começar o processo de enchimento, deve ser posicionado na parte de baixo da mesa esférica ou no retentor do movimento da bolha, caso exista. Já o sensor S3, deve ser posicionado em paralelo a mangueira da envasadora de forma a reagir somente ao liquido presente dentro da bolha, estes sensores, por estarem próximos a parte “molhada” do processo, possui alto grau de proteção, IP67, sendo resistente a jatos de agua e poeira, vale ressaltar que, para o sensor S3 deve ser considerado uma “sobra” no fio para garantir a integridade do mesmo, no processo de retração e extensão do posicionamento da envasadora.
Figura 8: Sensores S2 e S3.
Fonte: Acesso em: < https://tesensors.com/br/pt-br/product/reference/XT112S1NAL2>. 29 de set. 2020.
B0 - Botão monobloco vermelho Schneider Eletric Harmony XB7 XB7NA42
	Botoeira não retentiva, de plástico com retorno a mola, diâmetro de 22mm, normalmente fechado, será alocada no painel e será acionada caso necessário fazer a parada do sistema.
Figura 9: Botoeira NF B0.
Fonte: Acesso em: <https://www.se.com/br/pt/product/XB7NA42/bot%C3%A3o-monobloco-%C3%B822mm-pl%C3%A1stico%2C-retorno-por-mola%2C-vermelho%2C-nf/>. 29 de set. 2020.
B1 - Botão monobloco verde Schneider Eletric Harmony XB7 XB7NA31
	Botoeira não retentiva, de plástico com retorno a mola, diâmetro de 22mm, normalmente aberto, será alocada no painel e será acionado para iniciar o sistema.
Figura 10: Botoeira NA B1.
Fonte: Acesso em: < https://www.se.com/br/pt/product/XB7NA31/bot%C3%A3o-monobloco-%C3%B822mm-pl%C3%A1stico%2C-retorno-por-mola%2C-verde%2C-na/>. 29 de set. 2020.
EM - Botão cogumelo Vermelho Schneider Eletric Harmony XB5 XB5AS8445
	Botão retentivo, de plástico, diâmetro de 22mm, diâmetro de cogumelo, 40mm, 2 acionamentos do tipo normal fechado, sendo um deles comprado a parte uma vez que o produto vem com um normalmente fechado e um normalmente aberto, este ser alocado, também no painel, para que, em uma situação de emergência possa ser rapidamente acionado.
Figura 11: Botão Emergência EM.
Fonte: Acesso em: < https://www.se.com/br/pt/product/XB5AS8445/bot%C3%A3o-%C3%B822mm-pl%C3%A1stico%2C-emerg%C3%AAncia%2C-cogumelo-%C3%B840mm%2C-vermelho%2C-na%2Bnf/>. 29 de set. 2020.
M1, M2 e M3 - Motor de Indução Trifásico WEG W22 Wash
Este motor é ideal para aplicações onde há risco de molhar, além disso, possui proteção térmica e proteções anticorrosiva e antibacteriana, são aplicações comuns desse motor, na indústria farmacêutica e indústria de frios e frigoríficos. Das diversas especificações possíveis dentro do modelo escolhido, as especificações que atende bem a necessidade são as seguintes, 0,16 cv, 60Hz, 220/380V, 6 polos, 1200rpm, escorregamento de 6.67%, corrente de partida 2.84/1.64A, corrente nominal 0.84/0,49A, corrente a vazio 0,7/0,41A, conjugado nominal 0.104kgfm, conjugado de partida 190%, conjugado máximo 200%, fator de serviço 1,25, fator de potência nominal 0,59.
Nessas especificações para o transporte de frascos do tipo bolha, é mais que o suficiente de torque e velocidade, uma vez que não se trata de um sistema de atuação de alta precisão e os acionamentos precisam ser suaves por esse motivo. Todos os motores serão alocados a suas respectivas esteiras da seguinte forma, M1 para esteira 1, M2 para esteira 2, M3 para esteira 4.
Figura 12: Motores M1, M2 e M3.
Fonte: Acesso em: < https://www.weg.net/catalog/weg/BR/pt/Motores-El%C3%A9tricos/Trif%C3%A1sico---Baixa-Tens%C3%A3o/Efici%C3%AAncia-Energ%C3%A9tica/IR3-Premium/W22-Wash-IR3-Premium/W22-Wash-IR3-Premium-0-16-cv-6P-63-3F-220-380-V-60-Hz-IC411---TFVE---B3D/p/12987769>. 29 de set. 2020.
BO – Bomba Peristáltica Grothen G328
	Esta bomba é acionada por um motor de 24VCC de corrente continua com um tubo de 3mm com capacidade de 83ml/min com pulsações de 3 rolos, é uma bomba relativamente pequena, mas com grande precisão de dosagem, já que se trata de frascos que precisam atingir certos níveis de fluido. Além de que a vazão não é agressiva, evitando respingos, outro ponto é que a resolução desta bomba é muito alta, sendo usual para misturas se for o caso, mas também com a velocidade, caso seja necessário, uma vez que estamos lidando com frascos.
Figura 13: Bomba BO
Fonte: Acesso em: < https://www.americanas.com.br/produto/1676923518/grothen-dc-24v-bomba-de-dosagem-bomba-peristaltica-mini-bomba-de-liquido-de-agua-peristaltic-tube-head-funcao-self-priming-para-o-laboratorio-de-aquario-aditivos-de-dosagem-de-anal#&gid=1&pid=1>. 29 de set. 2020.
A1 e E1 - Atuador linear Elétrico Thomson Electrak® HD24B0170300LLX1MAMD e HD24B0170100LLX1MAMD
	Estes atuadores, E1 e A1 são responsáveis por, respectivamente, recolher e avançar a envasadora, remover a bolha da mesa esférica, para isso foi dimensionado A1 com avanço de 30cm e E1 com avanço de 10cm, estes, serão posicionados de forma que cheguem aos seus fins de curso para cumprir seus objetivos. Para tanto, E1 será posicionada na parte superior da mesa rolante, em um ângulo ligeiramente declinado, de forma que quando alcançar sua máxima extensão, fique perfeitamente posicionada na “boca”do frasco sem que o toque. Já A1, será posicionada alinhada de frente para a esteira 4 mas antes da mesa esférica, de forma que quando atuada, empurre a “bolha” para a esteira quatro, também conta com alto grau de proteção, IP67/IP69K, e para controlar corretamente o fluxo destes acionamentos foi escolhido o método de controle LLX, o qual permite por meio de chaves internas saber as posições máximas de atuação, essas chaves, serão conectadas ao CLP afim de otimizar o ganho em tempo hábil para próxima tomada de decisão. Segue o esquema dos atuadores.
Figura 14: Esquema de ligação atuadores A1 e E1.
Fonte: Acesso em: < https://www.thomsonlinear.com/en/product/HD24B017-0200SYN2EESD>. 01 de out. 2020.
Figura 15: Atuador linear A1 e E1.
Fonte: Acesso em: < https://www.thomsonlinear.com/en/product/HD24B017-0200SYN2EESD>. 01 de out. 2020.
 L0 e L1 - Sinalizador Led Schneider Eletric Harmony XB7 XB7EV04BP e Harmony XB7 XB7EV03BP
	Estes são os sinalizadores luminosos que ficarão dispostos na porta do painel, sendo L0 da cor vermelha, indicando o sistema inativo, e L1, verde, indicando que o sistema está ativo e pode iniciar a qualquer momento, ambas sinalizações são de led, com o diâmetro de 22mm e tensão de 24VCC.
Figura 16: L0
Fonte: Acesso em: < https://www.thomsonlinear.com/en/product/HD24B017-0200SYN2EESD>. 01 de out. 2020.
Figura 17: L1.
Fonte: Acesso em: < https://www.thomsonlinear.com/en/product/HD24B017-0200SYN2EESD>. 01 de out. 2020.
DIAGRAMAS DE FORÇA E COMANDO, TABELA DE I/Os E QUADRO
Uma vez com os dispositivos levantados, é possível começara a realizar os desenhos do projeto, o primeiro passo foi montar o diagrama de força, esse diagrama bem como o de comando e as demais partes envolvidas no livro do projeto foram feitas majoritariamente no software chamado CADe_simu, quando finalizado, é plotado em pdf e pode ser convertido para o formato dwg compatível com o AutoCad e também o SolidWorks. Este software foi escolhido pois além de ter a facilidade de ser especificamente voltado para diagramas de comando e força contendo todos os itens necessários, os outros dois softwares possuem as suas licenças pagas, além de que, o AutoCad versão estudante não possui bibliotecas especificas para este tipo de projeto. Outra grande vantagem do CADe_simu é a possibilidade de simulação, mostrando possíveis situações de curto circuito, sobrecarga etc.
Foi considerado uma instalação trifásica de 380V, está conta com as fases identificada no projeto como R, S, T e o aterramento identificado como PE, destas saem três disjuntores motores em paralelo, sendo eles Q1, Q2 e Q3, cada qual seguido dos contatores de potência K1, K2 e K3 seguidos dos inversores G1, G2 e G3, estes indo direto para os seus respectivos motores fechados em triangulo, M1, M2, M3.
Este diagrama foi desenhado a fim de que, uma vez que os disjuntores estiverem ligados, o CLP possa comandar as bobinas dos contatores alimentando assim o inversor que por sua vez, sempre que necessário atuara no motor a fim de controla-lo, havendo qualquer distúrbio nessa linha cada motor é protegido pelo seu disjuntor, considerando que a instalação total já conte com as devidas proteções.
Figura 18: Diagrama de força
Fonte: Elaborado pelo Autor
O diagrama de comando mostra todas as conexões do comando da automação, alimentação e proteção, sendo assim, primeiro foi decidido as entradas e saídas do projeto para servir de guia no diagrama de comando, como mostrado abaixo pelas tabelas 2 e 3. 
Tabela 2: Entradas do CLP
	Endereço
	TAG
	Comentário
	Tipo
	IX0.0
	B0
	Botão Desliga
	NF
	IX0.1
	B1
	Botão Liga
	NA
	IX0.2
	S0
	Sensor de entrada na esteira 2
	NA
	IX0.3
	S1
	Sensor de saída na esteira 2
	NA
	IX0.4
	S2
	Sensor da mesa esférica
	NA
	IX0.5
	S3
	Sensor de nível alto
	NA
	IX0.6
	EEF
	Fim de curso envasadora estendida
	NA
	IX0.7
	EET
	Fim de curso envasadora retraída
	NA
	IX1.0
	AAF
	Fim de curso atuador estendido
	NA
	IX1.1
	AAT
	Fim de curso atuador retraído
	NA
Fonte: Elaborada pelo autor.
Tabela 3: Saídas do CLP.
	Endereço
	TAG
	Comentário
	Tipo
	QX0.0
	LIG
	Habilita sistema (Funcionando)
	NA
	QX0.1
	DESL
	Sistema desligado
	NA
	QX0.2
	BOM
	Bomba da envasadora
	NA
	QX0.3
	INV01
	Liga motor esteira 1
	NA
	QX0.4
	INV02
	Liga motor esteira 2
	NA
	QX0.5
	INV03
	Liga motor esteira 4
	NA
	QX0.6
	EMF
	Estende envasadora
	NA
	QX0.7
	EMT
	Retrai envasadora
	NA
	QX1.0
	AMF
	Estende Atuador
	NA
	QX1.1
	AMT
	Retrai Atuador
	NA
Fonte: Elaborada pelo autor.
Diante desta tabela o sistema elétrico de comando funcionará da seguinte forma, as fases R e S, passarão pelo disjuntor Q0 que, quando fechado alimentará a fonte V0, está fonte, responsável por alimentar todo o sistema de comando passará por uma chave normalmente fechada do botão com retenção do tipo cogumelo que é responsável pela abertura do circuito em caso de emergência, este botão como forma de redundância estará presente tanto no VCC quanto no GND que alimenta o PLC, nas saídas de alimentação do PLC estarão a alimentação de todos os dispositivos da automação, para todos terem o mesmo referencial foi conectado o terra entre todos os equipamentos que dispunham dessa conexão conforme os respectivos datasheets.
Ficou então a saída positiva do PLC, chamada de PLC+, alimentando B0, B1, S0, S1, S2, S3, A1+, A1COM, E1+ e E1COM. A saída negativa do PLC, chamada de PLC-, foi conectado aos terminais de L0, L1, K1, K2, K3, B0A2, G10V, G20V, G30V, A1-, A1RETURN, E1-, E1RETURN, S0, S1, S2 e S3.
Então uma vez alimentados as entradas funcionam da seguinte forma, I0.0 é a entrada 1 que recebe sinal do botão B0, seguindo I0.1 recebe B1 identificado pelo fio E2, em seguida I0.2, I0.3, I0.4 e I05 recebem respectivamente sinais dos sensores S0, S1, S2 e S3, identificado pelos fios, também respectivamente, E3, E4, E5 e E6. Após, tem os fins de curso da envasadora representados pelos fios E7 para totalmente avançado e E8 para totalmente retraído e em sequência temos E9 e E10 para os fins de curso do atuador sendo o primeiro para totalmente avançado e o segundo totalmente retraído, dos fios E7 a E10 os endereços são na ordem, I0.6, I0.7, I1.0 e I1.1. Nas saídas o fio S1, conectada no endereço Q0.0, é responsável por habilitar o sistema, sendo assim, ele aciona além da luz indicadora L1, as bobinas K1, K2 e K3, o endereço Q0.1 é conectada pelo fio S2 que é a luz indicadora vermelha, L0. A bomba é acionada pelo endereço Q0.2, conectada pelo fio S3, os endereços Q0.3, Q0.4 e Q0.5 são conectados aos inversores G1, G2 e G3 pelos fios, respectivamente S4, S5 e S6, o endereço Q0.6 é responsável pelo avanço da envasadora e Q0.7 pelo retorno da mesma, tais quais identificados pelos fios S7 e S8, e para S9 e S10 são conectadas respectivamente aos endereços Q1.0 e Q1.1 responsáveis pelo movimento também respectivamente de avanço e retorno do atuador.
Vale ressaltar que as alimentações dos drivers dos inversores não foram feitas pois estes já serão alimentados pela rede trifásica no diagrama de força, ainda, o condutor terra foi conectado para que, todo o sistema tenha o mesmo referencial, como forma de redundância também ao diagrama de força.
Figura 19: Diagrama de Comando.
Fonte: Elaborado pelo Autor
Com estes sistemas prontos foi construído no AutoCad o quadro elétrico, para este, foram utilizados os desenhos disponíveis nos sites das empresas.
REQUISITOS DE SOFTWARE E CONTROLE
Os requisitos identificados são, os intertravamentos entre os atuadores já que não podem atuar simultaneamente, isso inclui também a bomba. Outro requisito é que os motores sempre atuem juntos mandando sinal para o inversor sempre simultaneamente, outra questão é que o sistema habilitado ele pode partir automaticamente sem a ação humana, ou seja, de forma autônoma, ainda, pode haver situações de inconsistência ou situações que não fazem sentido, estas, serão identificadas na fase de programação. Para o software foram levantadas IDEs compatíveis com o PLC disposto pelo projeto, dentre as possibilidades, se destacaram o ZelioSofte o Codesys.
Neste projeto foi optado pelo Codesys que além de programar uma grande gama de CLPs presentes no mercado, ele ainda possui um CLP virtual, capaz inclusive de simular redes e conectar de fato em campo, mas para este projeto usaremos apenas para fins de simulação. A programação será feita em LADDER.
PROGRAMAÇÃO DOS INVERSORES
Por trabalharem de maneiras distintas, cada um inversor, será programado da seguinte forma:
Tabela 4: Requisitos de configuração dos inversores.
	Inversor
	Motor controlado
	Velocidade (rpm)
	Corrente de partida
	Torque Máx de partida
	G1
	M1
	600
	3,0 x 0,834 = 2,502
	190%
	G2
	M2
	850
	4,0 x 0,834 = 3,336
	190%
	G3
	M3
	1000
	4,5 x 0,834 = 3,753
	190%
Fonte: Elaborado pelo Autor
De acordo com a curva de operação por inversor do motor W22, o conjugado máximo de partida começa após a frequência aproximada de 7Hz se estabilizando na máxima aproximadamente aos 12Hz, dessa forma, uma vez que, não ultrapassada a frequência nominal do motor de 60Hz ele se estabilizará nos parâmetros nominais, ainda, é possível controlar essa velocidade sem alteração anormal na corrente uma vez que a tensão deve obedecer a relação V/f durante toda a operação como nos parâmetros nominais e consequentemente há variação na potência conforme a relação, garantindo a corrente dentro dos parâmetros e o torque máximo.
Dessa forma os parâmetros foram configurados conforme o passo-a-passo a seguir:
P204 – Nesse parâmetro será carregado o valor 5, para que o inversor restaure seus dados de fábrica no padrão 60Hz.
P220 – Este parâmetro identifica por onde será comandado o inversor, para este foi selecionado o valor 4 que indica o comando pelas portas digitais.
P133 – Refere-se à frequência de trabalho mínima, diante disso a mínima foi configurada para 7Hz.
P134 – Este parâmetro diz respeito a velocidade máxima, para a configuração exata foram feitos os seguintes cálculos considerando as características de placa do motor, considerando os dados da tabela 2.
A seguir tem as informações das nomenclaturas e suas unidades utilizadas nas fórmulas abaixo:
ns = velocidade síncrona (rpm)
n = velocidade assíncrona (rpm)
s = Escorregamento (pu)
P = Quantidade de polos
f = Frequência do campo girante (Hz)
Usando as formulas acima, foram encontradas para cada um dos motores uma frequência máxima, sendo elas:
Tabela 5: Frequências máximas.
	Inversor
	Velocidade assíncrona (rpm)
	Frequência máxima no inversor (Hz)
	G1
	600
	32,15
	G2
	850
	45,54
	G3
	1000
	53,57
Fonte: Elaborado pelo autor.
P229 – Este parâmetro se permanecerá padrão pois diz respeito ao método de frenagem, configurado como rampa.
P202 – Neste parâmetro trata do método de controle e a configuração será escalar, ou seja, 0.
P100 – O tempo de aceleração será de 5 segundos.
P101 – O tempo de desaceleração será de 2 segundos.
P135 – Este parâmetro se refere a corrente máxima, estes foram configurados conforme a tabela 2, na coluna corrente de partida.
P263 – Este, diz respeito da função da entrada DI1, que será configurado como 1 sendo que os parâmetros P224 também será 1, pois é a rampa considerando o sinal recebido pela entrada.
Os demais parâmetros foram mantidos os definidos como padrão.
PROGRAMAÇÃO E SIMULAÇÃO DE LOGICA LADDER
Dentro das normas que regem as linguagens de programação, IEC 61131-3 a linguagem escolhida foi a LADDER, esta, comumente utilizada na indústria é uma linguagem robusta, gráfica e de fácil compreensão, para melhorar a organização do software foram utilizados bobinas Set e Reset, fazendo os intertravamentos necessários para garantir o que foi requerido pelo plano de trabalho.
As variáveis do software foram as seguintes:
Figura 20: Variáveis do software.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Além das variáveis levantadas na lista de IO, há também três outras variáveis como mostra a figura a cima, sendo elas endereçadas na memoria do CLP, duas do tipo booleana e uma do tipo word, essas memorias booleanas foram usadas para identificar o estado em que o sistema se encontrava para evitar de fazer intertravamentos muito complexos e para não ficar confuso, já a memória word, serviu para fazer a contagem das “bolhas” na esteira 2.
O software possui 10 networks cada uma com sua funcionalidade, a primeira é um contato negado que reseta todo o sistema e seta a luz indicadora desligada, a segunda network inicia o funcionamento ligando o sistema, este só aciona quando o estado anterior for desligado, então a variável ciclo dá um pulso na terceira network coloca todos os atuadores para trás, até seus fins de curso, esses por sua vez, sem sinal dos sensores, iniciam as esteiras, enquanto isso, sempre que ligado na borda de descida dos sensores laser fazem a contagem de quando entra e quando sai uma “bolha” na esteira 2, seguindo para a sexta network, quando a presença da bolha é verdadeira na mesa rolante, então a envasadora é ligada até que o nível seja alto, acontecido isso, a bomba é desligada e retraída, em seguida o atuador empurra a bolha para a esteira 3 e retorna fazendo a conferencia da situação novamente, para reiniciar o ciclo.
Figura 21: Simulação - Estrutura LADDER
Fonte: Elaborado pelo autor.
Figura 22: Simulação – Variáveis LADDER
Fonte: Elaborado pelo autor.
DOCUMENTAÇÃO DO PROJETO 
Feita as partes práticas do processo, foi desenvolvido e a documentação do mesmo em modelo de livro projeto, este contem os seguintes itens e suas subdivisões.
Tabela 6: Documentos
	Projeto Envazadora Automatizada
	· Capa
· Sumário 
· Lista de materiais 
· Lista de I/Os
· Lógica LADDER 
· Programação do Inversor
· Legendas
· Diagrama de Força
· Diagrama de Comando
· Disposição dos equipamentos no quadro elétrico
	Relatório do Projeto
	· Elementos pré-textuais
· Elementos textuais
· Elementos pós-textuais
Fonte: Elaborado pelo autor.
resultados e discussões
Dentre as diversas atividades desenvolvidas, cada uma com um grau de dificuldade, porém foram realizadas com êxito, desde o levantamento do material necessário e a compreensão do processo até a programação e documentação de todo o processo.
O método utilizado para realizar as atividades propostas foram bem assertivas, no que se refere a toda a parte pratica, uma vez que foi possível simular todos os sistemas, tanto elétricos, quanto, de lógica e acionamentos dos inversores, sempre tendo em mãos os manuais dos fabricantes para imputar os dados corretos na hora de fazer os diagramas, endereçar as portas do CLP dentre outras características.
Diversas vezes foram encontrados dilemas quanto ao processo o que dificultou a análise da automação, já que não é ideal gastar muito para fazer coisas que não demandam tanta robustez, sendo assim foi complicado encontrar os materiais que atendiam o processo dentro do meio termo, custo-benefício, pois não tinha informações do tipo peso da carga nas esteiras, materiais dos frascos, tipo de fluido da envasadora etc. Todos estes itens, se explicitados poderiam contribuir para um melhor projeto.
No geral, foi alcançado um bom resultado, com um sistema com um grau razoável de proteção, dado o tipo de processo, com robustez contra falhas, já que foram feitas intertravamentos elétricos e também via softwares como recomendados pela NR12, ainda, todo o processo foi validado juntamente com as funcionalidades dos sistemas via softwares, são eles, Codesys para a lógica de programação e CADe_SIMU para acionamentos elétricos. Tudo isso foi decisivo para o sucesso do projeto, mesmo diante de algumas adversidades limitantes que foram contornadas. 
Outra parte do projeto que a princípio seria complexa, mas se tornou de grande facilidade foi a realização do relatório, pois depois de realizado o projeto se tornou simples explicitar a maneira que justificasse cada decisão tomada frente ao trabalho proposto. 
Os prazos foram cumpridos e o projeto não apresentou atrasos ao final mesmo que ocorresse algum imprevisto ou atraso pontual nas entregas propostas, sendo assim entregando uma solução com valor agregado a produção.
Conclusão
Ao longo do trabalhoforam encontrados alguns pontos que não são justificáveis como o fluxograma do processo de envase, disposto na figura 2 do plano de trabalho, quando diz que quando se a bolha não estiver cheia deve encher a bolha e estender o atuador, ocasionando nessa situação um desperdício, outro ponto é a esteira 3 estar sempre ligada quando o sistema está ativo, o que não justifica se não tiver um sistema de iniciação automatizado, mas foi realizado o trabalho conforme o solicitado, outros pontos são as faltas de informação a respeito da mecânica do processo, por exemplo pesos das “bolhas”, fatores de segurança para o dimensionamento dos acionamentos, materiais para a escolha correta dos sensores, enfim, o trabalho ficou bem explicito sobre o que era para ser desenvolvido mas algumas informações do processo ficou em aberto.
Neste sistema, se levado em conta uma aplicação cabível na indústria farmacêutica, pode ser tido que uma duas esteiras seriam suficientes, podendo ainda ser só uma esteira controlando o posicionamento da “bolha” pelo inversor e CLP através de portas analógicas, ainda poderia dispor de sistemas de supervisão, atuação de precisão utilizando pneumática, otimizando o processo, sendo que ele ligado ficaria em stand-by até que a entrada fosse verificada, ligando o motor, ao chegar em determinada posição seria conferido o nível e a presença para o envase e então a “bolha” sairia já levando a próxima caso houvesse entrada a posição de envase, utilizaria apenas um motor, um encooder e sensores, isso também poderia justificar a não necessidade de atuadores que poderiam dependendo da força quebrar a “bolha”, ainda, há a possibilidade de utilização de robôs mas para estes o fluxo de trabalho necessitaria ser enorme frente ao preço desses equipamentos.
Diante dessas pontuais observações juntamente com a abrangência da automação e elétrica foi um projeto valoroso e agregador, sendo uma situação real e de grande ocorrência nessas áreas, desde levantamento de material, passando por proteções e controladores, atuadores e sensores dentre outros, a organização e esquematização das conexões, programação, desenhos técnicos, e até a realização deste relatório.
Enfim, a relação da automação com a elétrica é muito grande, o foco em processos é de grande valia também para o profissional da elétrica que cada vez mais tem pode explorar essas questões, podendo atuar com maestria nessa área uma vez que se disponha a se informar das tecnologias procedimentos dessa ampla área.
REFERÊNCIAS
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