Fábrica de Cerveja

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
ALINE SOUSA VIEIRA
GUILHERME DA SILVA
PEDRO HENRIQUE BOHRER MONTEIRO 
FÁBRICA DE CERVEJA
	
Itajaí - SC
2015
 UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
ALINE SOUSA VIEIRA
GUILHERME DA SILVA
PEDRO HENRIQUE BOHRER MONTEIRO
FÁBRICA DE CERVEJA
Trabalho apresentado em cumprimento às exigências da disciplina: INFORMÁTICA INDUSTRIAL do curso de Bacharel em Engenharia Mecânica, ministrada pelo professor: Alecir Pedro da Cunha.
Itajaí - SC
2015
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................04
2 PROBLEMATIZAÇÃO....................................................................................................05
2.1 Fábrica de cerveja.......................................................................................................05
3. DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE CONTROLE EM LADDER...........................08
3.1 Circuito Lógico............................................................................................................10
3.2 Detalhamento do processo de realização das atividades......................................13
4 CONCLUSÃO..................................................................................................................18
5 REFERÊNCIAS...............................................................................................................19
INTRODUÇÃO
 	Este trabalho irá apresentar o sistema de uma estação de engarrafamento de uma fábrica de cerveja. O sistema é baseado em uma esteira com pallets fixados a cada metro e quatro máquinas dispostas em série, sendo elas: um atuador, uma bomba, um tampador e um robô.
	O objetivo deste projeto é a implementação do sistema de controle que aumente a eficiência da estação, produção e segurança do mesmo.
	A lógica da programação do CLP é elaborada na linguagem de Ladder no software Clic02 Edit da empresa Weg.
PROBLEMATIZAÇÃO
Fábrica de cerveja
 	A estação de engarrafamento da fábrica de cerveja é baseada em uma esteira com pallets fixados a cada metro e quatro máquinas dispostas em série conforme a figura.
Seu funcionamento é comandado por um CLP que garante o envasilhamento das garrafas pelos passos:
o atuador avança, depositando uma garrafa vazia em P1 
a esteira avança 1 metro
a bomba enche a garrafa de cerveja
a esteira avança 1 metro
a garrafa é tampada
a esteira avança 1 metro
o robô retira a garrafa da esteira
 	A esteira foi projetada para operar apenas uma garrafa por vez, ou seja, o atuador só é acionado novamente depois que o robô retirar a garrafa da esteira. Esta restrição evita os problemas que podem ocorrer na operação de múltiplas garrafas em paralelo. Mas, esse modo é pouco eficiente, pois o atuador, a bomba, o tampador e o robô passam a maior parte do tempo parados enquanto poderiam operar em paralelo, ou seja, simultaneamente.
 	Você, como engenheiro industrial, é contratado para desenvolver uma lógica de controle que aumente a eficiência da estação. O técnico responsável pela manutenção da linha de produção tem muita prática na programação de CLP. Ele se dispõe a implementar o programa de controle caso lhe seja fornecida a lógica de funcionamento da estação, baseada nos sinais de entrada e saída do CLP como apresentado:
A0: comando que inicia um avanço de 1 metro da esteira;
B0: sinal de final de operação da esteira. (após iniciada, não pode ser evitada);
A1: sinal de comando do atuador pneumático, de início de depósito de uma garrafa no pallet da esteira situado na posição P1;
B1: sinal de final de operação do atuador pneumático. (Uma vez iniciada a operação, não pode ser evitado);
A2: comando que inicia o enchimento da garrafa que estiver na posição P2;
B2: sinal de final de operação da bomba automática. (Uma vez iniciada a operação, não pode ser evitado);
A3: comando que começa a tampar uma garrafa situada na posição P3;
B3: sinal de final de operação do tampador automático. (Uma vez iniciada a operação, não pode ser evitado);
A4: comando que inicia a retirada de uma garrafa do pallet da esteira situado na posição P4;
B4: Sinal de final de operação do robô. (Uma vez iniciada a operação, não pode ser evitado).
O programa do sistema em malha fechada tem como restrições de coordenação:
não operar o atuador, a bomba, o tampador ou o robô enquanto a esteira estiver avançando;
não sobrepor garrafas em P1;
não avançar a esteira sem que as garrafas em P2; P3 e P4 tenham sido enchidas, tampadas ou retiradas, respectivamente;
não encher, tampar ou acionar o robô sem garrafas nas posições P2; P3 e P4, respectivamente;
não encher ou tampar duas vezes a mesma garrafa;
não avançar a esteira sem garrafa em alguma das posições
Assim, o problema de controle para você, como engenheiro industrial, resolver, pode ser especificado como:
Seja a planta de engarrafar cervejas, composta de um atuador pneumático, uma esteira, uma bomba de cerveja, um tampador, e um robô; projetar uma lógica de controle para CLP, que permita à esteira operar uma, duas, três ou quatro garrafas em paralelo; garantindo que o comportamento do sistema controlado obedeça a especificação de funcionamento do sistema, de forma a evitar os problemas que podem ocorrer na operação de múltiplas garrafas em paralelo, restringindo o sistema apenas o necessário, e garantindo a produção continuada de cervejas.
DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE CONTROLE EM LADDER
Para desenvolver a lógica de sistema de controle para a estação de engarrafamento da fábrica de cerveja em Ladder, no software Clic02 Edit, foi aplicada uma simbolização característica do software para cada contato inserido no circuito. Para facilitar a leitura e entendimento do processo ocorrido, a tabela 1 traz todas as botoeiras utilizadas e suas aplicações, respectivamente.
	Botoeiras
	Descrição
	
	
	I01
	Liga o sistema
	X01
	Desliga o sistema
	Z01
	Liga esteira
	Q01
	Atuador
	Q02
	Bomba
	Q03
	Tampador
	Q04
	Robô
	Q05
	Esteira
	Y01
	Liga o temporizador
	M01
	Liga o atuador
	T01
	Liga a esteira
	T02
	Desliga a esteira
	C01
	Contador
	C02
	Contador
	C03
	Contador
	C04
	Contador
Tabela 1: Identificação das botoeiras utilizadas e suas aplicações.
 	Para facilitar a leitura, a compreensão e a correção de todos os itens aplicados neste sistema, como solicitado, aderimos a uma padronização da legenda dos contatos principais utilizados. A tabela 2 apresenta a descrição das funções destas botoeiras, com a simbologia do próprio sistema e a padronização concordada.
	Descrição
	Símbolos
	Botoeiras
	
	
	
	Comando que inicia um avanço de 1 metro da esteira.
	A0
	T01
	Sinal de final de operação da esteira.
	B0
	T02
	Sinal de comando do atuador pneumático, de início de depósito
	A1
	Q01
	de uma garrafa no pallet da esteira situado na posição P1.
	 
	 
	Sinal de final de operação do atuador pneumático.
	B1
	T01
	Comando que inicia o enchimento da garrafa que estiver na posição P2.
	A2
	Q02
	Sinal de final de operação da bomba automática. 
	B2
	T01
	Comando que começa a tampar uma garrafa situada na posição P3.
	A3
	Q03
	Sinal de final de operação do tampador automático.
	B3
	T01
	Comando que inicia a retirada de uma garrafa do 
	A4
	Q04
	pallet da esteira situado na posição P4.
	 
	 
	Sinal de final de operação do robô.
	B4
	T01
Tabela 2: Descrição das funções das botoeiras, com suas respectivas simbologias.
3.1 Circuito Lógico 
Detalhamento do processo de realização das atividades
	Para iniciar o sistema utilizamos a botoeira “I01”, normalmente aberta, como mostra a figura 1. Esta botoeira aciona a memória, responsável pela ativação do atuador que irá inserir a primeira garrafa. Abotoeira “Z01” liga um temporizador que atuará como sensor para esteira, ou seja, a cada 10 segundos a esteira se desloca 1 metro, na velocidade de 0.1 m/s.
Figura 1: Imagem de parte do Circuito logico feito no software Clic02 Edit
	
Na figura 2, o contato normalmente fechado “t01” (linha 005) impede que o atuador insira a garrafa com a esteira em movimento.
 	O contato normalmente aberto “T01” (linha 006) impede o funcionamento da esteira sem que haja a primeira garrafa inserida pelo atuador. 
Figura 2: Imagem de parte do Circuito logico feito no software Clic02 Edit
	Neste próximo conjunto da figura 3, após a esteira percorrer o primeiro metro, será ativada a bomba e então, o atuador irá inserir uma nova garrafa.
Figura 3: Imagem de parte do Circuito logico feito no software Clic02 Edit
	Quando a esteira for ativada novamente, o atuador e a bomba serão desativados. Observe na figura 4.
Figura 4: Imagem de parte do Circuito logico feito no software Clic02 Edit
O trecho da figura 5 permite a inicialização do tampador após a terceira garrafa ser depositada na esteira, ligando simultaneamente o atuador e a bomba.
Figura 5: Imagem de parte do Circuito logico feito no software Clic02 Edit
	O comando do contador “C04” permite a atuação do robô quando a quarta garrafa for depositada, como mostra a figura 6.
Figura 6: Imagem de parte do Circuito logico feito no software Clic02 Edit
	A seguir na figura 7, o comando “X01” (linha 023) é responsável pelo desligamento de todo o sistema.
Figura 7: Imagem de parte do Circuito logico feito no software Clic02 Edit
	No próximo trecho, a figura 8 mostra que o contato normalmente fechado “t01” é responsável por ativar os quatro equipamentos simultaneamente (atuador, bomba, tampador e robô), alternando com o funcionamento da esteira.
Figura 8: Imagem de parte do Circuito logico feito no software Clic02 Edit
Abaixo na figura 9, apresentamos o trecho que é responsável pelo funcionamento da esteira no modo automático e dos contadores de garrafa.
Figura 9: Imagem de parte do Circuito logico feito no software Clic02 Edit
 
CONCLUSÃO
Para este trabalho desenvolvemos, alguns sistemas de controle lógico para a atividade da “Fábrica de cerveja”, até encontrarmos o ideal, regendo todas as especificações como solicitado. 
 	Esse projeto nos beneficiou aperfeiçoando o conteúdo passado em aula, reforçando a linguagem de Ladder e sua aplicação, explorando novas funções e esquemas lógicos.
	Analisamos a importância de um circuito lógico programável dentro da indústria, com fáceis possibilidades de implementação e atualização de informações, reduzindo falhas, tempo e custos.
REFERÊNCIAS
IWEG, 20 de junho. Disponível em <http//:www.weg.net/br