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�PAGE � SOCIEDADE EDUCACIONAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA TUPY – CURITIBA CURSO TÉCNICO EM ELETRONICA - TURMA ELM340C AUTOMAÇÃO DO MANIPULADOR CURITIBA 2008 SOCIEDADE EDUCACIONAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA TUPY – CURITIBA CURSO TÉCNICO EM ELETRÔNICA – TURMA ELM340C AUTOMAÇÃO DO MANIPULADOR Trabalho da disciplina de Trabalho Experimental, Prof. Wilerson Sturm. Alunos: Edivaldo Pereira dos Santos Fabio A Godoy dos Santos José Aparecido da Silva Mauro Cesar da Silva Prado CURITIBA 2008 SUMÁRIO 41. INTRODUÇÃO � 52. AUTOMAÇÃO � 53. PROGRAMAÇÃO � 64. CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL (CLP) � 84.1 TABELA 1: Endereços � 84.2 TABELA 2: Sinais Enviados para Válvulas. � 94.3 TABELA 3: Sinais na Tomada Herthing � 94.4 TABELA 4: Endereços (pneumáticos). � 134.6 TABELA 6: Lista de Sinais do Display � 135. AUTOMAÇÃO DO MANIPULADOR � 145.1. Modo de Funcionamento � 156. CONCLUSÃO � 167. REFERÊNCIAS � 178.ANEXOS � 18ANEXO 1 : Cronograma � 19ANEXO 2 : Programa do CLP � � 1. INTRODUÇÃO A automação de manipuladores poderá executar funções que atualmente são realizadas por seres humanos, que apresentam risco de acidentes. Assim, a máquina poderá efetuar suas funções com agilidade, segurança e confiabilidade, tornando o modo de operação mais fácil e seguro. Propomos desenvolver uma automação para o manipulador Star-800 FIVP, para ampliar o estudo esta máquina e saber quais as suas aplicações e sua forma de funcionamento. Com estas informações será criada uma programação, visando utilizar melhor o manipulador com a elaboração de uma aplicação prática simulada. . 2. AUTOMAÇÃO Efetuar uma automação é utilizar um conjunto de técnicas para construir sistemas capazes de agir com exatidão de acordo com as informações recebidas sobre uma determinada máquina. Quando as informações no sistema são usadas como uma realimentação, o sistema é conhecido como sistema de malha fechada, pois está sempre sendo realimentado de novas informações, para continuar o processo. Mantendo atualizados os valores da entrada com os de saída, é possível manter, com o menor valor de erro o valor atual próximo do set point. Para efetuar esse controle são utilizados cálculos, algoritmos ou circuito eletrônico, isso para chegar ao valor desejado (Set Point) a grandeza controlada. Existe também o sistema de malha aberta que não compara as informações da saída com as da entrada, não tendo um controle fino. (ARANTES et al, 2007) A flexibilidade de se trabalhar com automação é que, além do programa original que já vem do sistema que vai ser automatizado, pode-se alterá-lo para que seja adaptado à realidade de cada empresa, também alterando sua rotina de funcionamento, isso só é possível porque todo o sistema está associado ao conceito de software (ARANTES et al, 2007). 3. PROGRAMAÇÃO A programação do CLP (controlador lógico programável) foi desenvolvida no software da siemens, versão demonstração. Analisados os sinais dos sensores, que estão na entrada no CLP que tem sinais na saída para executar as funções. Na programação serão utilizados contatos NA (normalmente aberto ) e NF ( normalmente fechado), para simbolizar a entrada dor sinais , e contato de bobina a relé para as saídas. Assim pode-se efetuar a montagem do programa, programar os sinais de entrada e saída, simular o programa no próprio software para verificar o seu funcionamento. Após descarregar o programa no CLP e será finalmente confirmar o seu funcionamento. 4. CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL (CLP) Será utilizado um controlador lógico programável para que possa efetuar a comunicação do computador com o manipulador. O CLP receberá os sinais dos sensores e atuadores para que, com a lógica pré-programada, possa processar as informações e enviar resposta para o manipulador. Cada parte do manipulador que receber os comandos, vai atuar para que possa executar a sua função pré-determinada com segurança e agilidade (NATALE, 2000). Os controles de processos industriais e a automação são, sem dúvida, uma das aplicações de maior impacto nas fábricas (NATALE, 2000). Eles melhoram o controle,facilitam a manutenção, mais agilidadee flexibilidade (OMORI, 2008). O CLP pode controlar uma grande quantidade de variáveis, substituindo o homem com mais precisão, confiabilidade, custo e rapidez (NATALE, 2000). O diagrama (apresentado na figura 1) mostra como atua o CLP, quando as variáveis de entrada, coletadas por sensores, informam a cada instante como está o sistema. Estes sensores dão na entrada do CLP um dado nível lógico. O programa instalado no CLP atua em suas saídas. As variáveis de saída executam, a cada instante o fechamento de válvulas e acionamento de motores para realizar um determinado movimento (NATALE, 2000). � Figura 1 : Controle de Processo Fonte: Adaptado de NATALE (2000). O processamento será feito em tempo real, as informações de entrada serão analisadas e comparadas em seqüência, as decisões serão tomadas pelo CLP, e executadas pelas saídas. A alimentação de 24 VCC (volts corrente continua) é fornecida por uma fonte externa que alimentara cada módulo de I/Os (entradas e saídas) e também para sensores envolvidos no processo, desde que não ultrapasse 2 A (amperes) valor de referência. Cada comando é dado de entrada do CLP, que efetuará a sua programação e atuará na saída, aguardado o próximo comando que receber para continuar a executar o programa. Caso o tempo entre uma tarefa e outra seja muito alto, enviando um aviso sonoro, que pode ser resetado, caso tudo já tenha voltado a normalidade. Se o erro persistir o aviso sonoro continuara. 4.1 TABELA 1: Endereços Entradas DISPOSITIVO DESCRIÇÃO TAG Sensor magnético – 2 fios Cilindro de giro recuado Ls1 Sensor magnético – 2 fios Cilindro de giro avançado Ls2 Sensor Indutivo – 3 fios (NPN) Cilindro vertical recuado (eixo Y ) Ls3 Sensor magnético – 2 fios Dispositivo da garra atuada Ls4 Vacuostato Vácuo OK Ls5 Fonte: SEIKI 2008 4.2 TABELA 2: Sinais Enviados para Válvulas. Saídas Dispositivo Descrição TAG Solenóide da válvula 4.1 Movimento vertical (eixo Y) avança cilindro V1 Solenóide da válvula 5.1 Movimento horizontal (eixo X) avança cilindro V2 Solenóide da válvula 6.1 Movimento da garra – fecha garra V3 Solenóide A da válvula 1.1 Movimento do giro – avança cilindro e giro garra V4 Solenóide B da válvula 1.1 Movimento do giro – recua cilindro e retorna da garra V5 Solenóide da válvula 3.1 Gerador de vácuo – atua ventosa V6 Fonte: SEIKI 2008 4.3 TABELA 3: Sinais na Tomada Herthing Tomada Harthing Cor Pinagem Identificação Amarelo e Verde 3 MD Vermelho 2 MO Branco 10 MA Azul 11 C Fonte: SEIKI 2008 4.4 TABELA 4: Endereços (pneumáticos). Dispositivo Descrição Tag Cilindro pneumático de ação dupla com duplo amortecimento variável Faz o giro da torre do manipulador (eixo X) 1.0 Válvula de retorno de fluxo com retorno livre (unidirecional) Controla a velocidade de avanço do cilindro de giro 1.01 Válvula de retorno de fluxo com retorno livre (unidirecional) Controla a velocidade de recuo do cilindro de giro 1.02 Cilindro de ação dupla Dispositivo de giro da garra 2.0 Válvula de retorno de fluxo com controle livre (unidirecional) Controla a velocidade de avanço do giro da garra 2.01 Válvula de retorno de fluxo com retorno livre (unidirecional) Controla a velocidadede recuo do giro da garra 2.02 Gerador de vácuo Gera vácuo a partir da pressão do ar comprimido pelo princípio do tubo de venturi. Acoplado uma ventosa na sua saída, podem-se pegar peças planas. 3.0 Vacuostato e vacuômetro com display digital Mede a pressão negativa e seta a saída conforme parametrização pré-estabelecida 3.01 Válvula direcional simples solenóide 3/2 vias com posição normal fechada acionada por eletro imã servocomando. Abre ou fecha o cilindro de geração de vácuo automaticamente. 3.1 Válvula de fechamento Abre ou fecha o cilindro de geração de vácuo manualmente. 3.2 Cilindro pneumático de ação dupla com amortecimento variável. Faz movimentos verticais da torre do manipulador (eixo Y) 4.0 Válvula de retorno de fluxo com retorno livre (unidirecional). Controla a velocidade de avanço do cilindro de movimentos verticais 4.01 Válvula de retorno de fluxo com retorno livre (unidirecional). Controla a velocidade de recuo do cilindro de movimentos verticais. 4.02 Válvula direcional simples solenóide 5/2 vias acionada por eletro imã servocomando. Direciona o avanço e o recuo do cilindro de movimentos verticais. 4.1 Cilindro pneumático de ação dupla com duplo amortecimento variável. Faz movimentos horizontais da torre do manipulador (eixo X) 5.0 Válvula de retorno de fluxo com retorno livre (unidirecional). Controla a velocidade de avanço do cilindro de movimentos horizontais. 5.01 Válvula de retorno de fluxo com retorno livre (unidirecional). Controla a velocidade de recuo do cilindro de movimentos horizontais. 5.02 Válvula direcional simples solenóide 5/2 vias acionada por imã servocomando. Direciona o avanço e o recuo do cilindro de movimentos horizontais. 5.1 Cilindro de ação simples com retorno por mola. Abre e fecha o dispositivo da garra 6.0 Válvula direcional simples solenóide 3/2 vias com posição normalmente fechada acionada por eletro imã servocomando. Direciona o dispositivo da garra para aberto ou fechado. 6.1 Cilindro de ação simples com retorno por mola. Trava do cilindro vertical da torre do manipulador (eixo Y ) 7.0 Fonte: SEIKI 2008 4.5 TABELA 5: Descrição dos Botões da IHM (Interface Homem Maquina). Auto Modo Automático. Stop Manu Parar e entrar em modo manual. Desloca a programação para cima. Desloca a programação para baixo. Desloca a programação para direita. Mode Time Programação dos movimentos e dos tempos dos movimentos. ON UP Liga os movimentos na programação e aumenta os tempos nos movimentos. OFF DOWN Desliga os movimentos na programação e diminui os tempos dos movimentos. Reset Limpa alarmes, erro e sai da programação. Start Liga modo automático de funcionamento. UP Levanta manualmente a torre. DOWN Abaixa manualmente a torre. RET Avanço horizontal manual. ADV Recuo horizontal manual. CLOSE Fecha a garra. OPEN Abre a garra. RET Giro vertical para a direita. ACT Giro vertical para esquerda. Fonte: SEIKI 2008 Sinais da injetora MO MO Operação do molde completada MD MD Porta da injetora aberta ou fechada MN MN Defeito do molde MA MA Modo automático Sinais dos sensores indicando o movimento 1 LS1 Giro de 50° a 90° para a direita 2 LS2 Retorno de posição de giro 3 LS3 Avanço da torre 4 LS4 Confirmação da garra 5 LS5 Confirmação da ventosa 6 LS6 Confirmação de finalização Válvulas solenóides 1 V1 Descida da torre 2 V2 Subida da torre 3 V3 Fecha Garra 4 V4 Avanço da torre 5 V5 Recuo da torre 6 V6 Sucção da ventosa 7 V7 Descida lenta 8 V8 Garra Saídas dos relés 1 RY1 Abrir/fechar molde com segurança de circuito 3 RY3 Início de ciclo 7 RY7 Início da ejeção I / O 6 RY6 Transportador BZ BZ Buzina 4.6 TABELA 6: Lista de Sinais do Display Fonte: SEIKI 2008 5. AUTOMAÇÃO DO MANIPULADOR Com o objetivo de automatizar o manipulador Star 800 FIVP, utilizando o CLP Siemens, modelo logo, foi efetuada pesquisa sobre estes equipamentos de como integrar os sinais e achar uma aplicação prática, já que a injetora de plástico, máquina para a qual o manipulador foi criado para retirar do molde, já não se encontra mais na instituição por motivo de manutenção. Foi criada uma simulação utilizando uma pista de autorama, o lugar de uma linha de produção. Nesta pista foi colocado um sensor para verificação de peças (carrinhos), um para liberação de peças na pista, e um para final de curso, sinais que são aplicados ao CLP. O CLP que foi disponibilizado para a aplicação possui oito entradas e quatro saídas, será alimentado em 24 VCC (corrente contínua), foi montada uma fonte de alimentação utilizando transformador 127/220 para 24, ponte de diodos, capacitor e um regulador de tensão 7824. Utilizando o manual do manipulador, foi efetuado o mapeamento de seus sinais, analisando as entradas e saídas para poder implementar os sinais necessários no CLP. A programação do CLP foi feita no programa LOGO!Soft confort V5.0, baseada em modo Lader. Foi efetuada a programação do CLP e foi possível simular, e corrigir possíveis erros na programação. 5.1. Modo de Funcionamento Com o sensor de final de curso acionado, será dado um comando para ligar o manipulador, que retira a peça (carrinho) da pista e coloca em outro recipiente, após isso o manipulador manda um sinal de final de curso. Após o sinal de final de processo do manipulador será acionado o sensor de liberação da peça que irá liberar mais uma peça na pista, que voltará a acionar o sensor de final de curso . Todos estes sinais dos sensores e do manipulador estão nas entradas e saídas do CLP e estará efetuando o gerenciamento do sinal baseado no programa que foi gravado em sua memória. Caso haja algum tipo de erro nos sensores da pista ou no manipulador, o processo será interrompido até que seja solucionado o problema para que volte ao seu modo normal de funcionamento. 6. CONCLUSÃO Foi desenvolvida a automação do manipulador, com algumas dificuldades, e algumas idéias consideradas no início do projeto foram descartadas, como a utilização do software Elipsce Scada para efetuar a interface gráfica homem maquina. Foi substituído o clp da Moeller, modelo Easy para o LOGO da Siemens, foi substituído logo após e foi possível programar e simular sua programação no computador. Foi criada uma pista para efetuar a simulação, e foram adaptados carinhos para que o manipulador pudesse pegá-lo e fosse colocado em outro recipiente. Foram utilizados três sensores para verificação de posicionamento, a utilização de um motor CC (Corrente Contínua) para liberação de peças (carrinho) na pista. Todos estes sinais estão nas estradas e saídas no CLP, que com sua programação interna efetua a lógica, controlando o processo. 7. REFERÊNCIAS ARANTES, C.; Lemes, D.; Nogueira, D.; Gavazzoli, R.; Relatório de Trabalho Experimental. 1ªedição. Curitiba: Sociedade Educacional de Santa Catarina, 2007. SEIKI, Star CO..LTD. STEC-K2. Operation Manual. Japão,2008. NATALE, Ferdinando. Automação Industrial. 3 ª edição. São Paulo: Editora Érica, 2000. OMORI, Julio. Apostila de Controlador Lógico Programável. Curitiba: Sociedade Educacional de Santa Catarina, 2008.8.ANEXOS ANEXO 1 : Cronograma � � ANEXO 2 : Programa do CLP Variáveis �de controle Variável de saída Variável de entrada Máquina ou Processo controlado Relés, contatores Válvulas Lâmpadas Controlador Programável Sensores mecânicos indutivos Geradores �PAGE � �PAGE �8� _1266695199/ole-[42, 4D, 86, 21, 00, 00, 00, 00] _1266695361/ole-[42, 4D, A6, 11, 00, 00, 00, 00]
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