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Automação Manipulador 2008

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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
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_1266695199/ole-[42, 4D, 86, 21, 00, 00, 00, 00]
_1266695361/ole-[42, 4D, A6, 11, 00, 00, 00, 00]

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