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AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Integração de Sistemas Pneumáticos e Controladores Lógicos Programáveis (CLPs). Maio 11-5 2021 Jackson T. Veiga SENAI – Santa Catarina - SC, Brasil jackson.veiga@usp.br Tópicos • Objetivo • Introdução: Contexto, Integração PLCs e IOs • Conceitos da proposta: Metodologia, Ferramentas, • Proposta do Trabalho • Referências Bibliográficas Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 2 Objetivo da Aula • Identificar as mudanças de paradigma advindas com a transformação digital para integração de CLP e sistemas pneumáticos. A) Contextualização Teórica; B) Apresentação da proposta prática. Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 3 Introdução Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 4 • CLPs Industriais – Controlador que executa funções lógicas; – Desenvolvido para substituir os comandos elétricos tradicionais; – Vantagens na integração do I/Os; – Linguagens de Programação: Ladder (LD), Blocos (FDB), Lista (IL) (IEC61131); – Operações Lógicas básicas: aberto, fechado, ou (OR), e (AND); Introdução Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 5 • CLPs Industriais Ref. Bibliográfica Introdução Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 6 • Sistemas Pneumáticos: Interligação de componentes para realizar trabalho em equipamentos de automação. – Atuadores e Sensores; – Estação de ar; – Válvulas; – Ilhas de válvulas eletropneumáticas. – Simbologia (NBR 8896) Introdução 23-26/nov/2020 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 7 Exemplo – Integração clássica • Dado o diagrama eletropneumático da fig.2. Descrever as etapas para conversão deste sistema para PLC. • Figura 2: Comando eletropneumático Introdução 23-26/nov/2020 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 8 • Identificar os sinais e comandos (I/Os); • Dimensionar os tipos de entradas/saídas do PLC; • Desenhar o diagrama elétrico do PLC; • Escrever a tabela de alocação “allocation list”; • Escrever o programa. • Figura 3: Comando eletropneumático Contexto para Trabalho • Normalmente estes processos são realizados utilizando métodos e ferramentas para conversão. Durante este processo pode ocorrer falhas na programação (situações não previstas no programa). a) Como otimizar as tarefas de concepção destes modelos reduzindo falhas na programação? b) Como antecipar as tarefas de engenharia de forma remota, buscando reduzir o tempo de comissionamento e startup? 23-26/nov/2020 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 9 Contexto para Trabalho Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 10 • Contexto Tradicional – Sistemas tradicionais são hierárquicos; – Não há integração total entre os níveis da ISA95; (Matthias et al. 2017). Contexto para Trabalho Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 11 • Contexto Indústria 4.0 – Gêmeo Digital; – Integração horizontal e vertical; – Aplicações web; – Novos ativos aprimorados. (Matthias et al. 2017). Conceitos da Proposta • Modelagem e Simulação – A simulação é a imitação da operação de um processo real ou sistema ao longo do tempo (extrapola-se o que deseja observar); – Um sistema é definido como um conjunto de componentes, interagindo a partir da percepção de entradas e atualização de saídas para alcançar um determinado objetivo. Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 12 Conceitos da Proposta • Exemplos de Simulação – Operação de Usinagem: verificar os processos de torneamento, furação, soldagem; – Estoques: verificação de taxas de ocupação, fluxo e armazenagem de material; – Controle de processo: a integração de sistemas eletropneumáticos e PLCs podem ser modeladas e simuladas com objetivo de entender o funcionamento do sistema. Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 13 Sirus Simulation: Bancada Festo https://www.youtube.com/watch?v=sPEi1wSAq9M ../Material_Apoio/FESTO MPS 500 System in CIROS Simulation and in Reality.mp4 Conceitos da Proposta Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 14 Simulação - Ferramentas • Multisim; • Fluidsim; • Matlab; • PLC simulator; Multisim - eletrônica Fluidisim - pneumática Matlab – dados, cálculos, modelos Codesys - PLC simulator Conceitos da Proposta Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 15 • OPC – Interface de comunicação padrão para aplicações e serviços em sistemas operacionais Windows. • OPC-UA (arquitetura padrão) • Possibilita integração com MES, SCADA, IHM; • Clássico (COM/DCOM); • Cliente/Servidor. Conceitos da Proposta Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 16 • OPC - UA UAExpert Integração, OPC-UA (serviços) Proposta do Trabalho Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 17 • Tópicos principais do trabalho: • Exemplo Simulação; • Apresentação das principais ferramentas; • Entregas esperadas. Requisitos da Proposta Especificação e Modelagem dos componentes Apresentação da solução e simulação Proposta – Introdução Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 18 Você é o integrador de uma célula de manufatura distribuída, sendo esta composta por atuadores pneumáticos e PLC “laboratório”. A planta encontra- se situada em outro estado com acesso limitado para deslocamento. A fábrica dispõe de pouco tempo e devido a restrições, foi lhe solicitado antecipação das atividades para o correto funcionamento dos “ativos”. A) Quais soluções e técnicas você utilizará para especificar e testar os equipamentos previamente “sem acesso ao HW”? B) Como realizar essa integração e comissionamento de forma a resolver o problema apresentado? Proposta – Introdução Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 19 • Estações reais (físico) • Estações virtuais (simulador) Proposta – Introdução Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 21 Proposta do Trabalho Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 22 • Ferramentas – Simulador PLC; – Integração simulador via OPC-UA; – Módulos de entrada e saída do fluidsim (OPC); – Simulador Eletropneumático. • Softwares: CoDeSys, OPCConfig ou PLCWinNT24 Proposta - Ferramentas Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 23 O software FluidSim é usado na simulação de sistemas eletropneumáticos; • Biblioteca de componentes; • Servidor OPC; https://www.youtube.com/watch?v=Akg0uJzIcXE Tela Fluidsim Proposta - Ferramentas Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 24 O software CodeSys é usado na simulação do CLP em sistemas eletropneumáticos. https://www.youtube.com/watch?v=yJbYRMUZD2A Proposta - Ferramentas Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 25 O software CodeSys é usado na simulação do CLP em sistemas eletropneumáticos. simulador de CLP (PLCWintNT24) simulador de CLP (OpenPLC) https://www.youtube.com/watch?v=Akg0uJzIcXE https://www.youtube.com/watch?v=xFReoHQuWyQ Proposta - Entregas esperadas • Proposta do Trabalho: – Objetivo do controle de processo: Ex.: classificação, separação, transporte; – Diagrama Funcional; – Especificação dos componentes: Ex.: estações, subestação, válvulas eletropneumáticas, sensores, atuadores; – Lista de sinais I/Os; – Diagrama eletropneumático; – Diagrama de interligação dos componentes; – Apresentação do método escolhido para conversão dos comandos; 23-26/nov/2020 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 26 Proposta - Entregas esperadas • Proposta do Trabalho: – Proposta de layout para simulação utilizando ferramenta adequada; – Apresentação da simulação do sistema; – Testes e validação da lógica no modelo virtual; – Integração PLC virtual e layout (visualização) do processo; – Testes e revisões dos modelos; – Agendar ida no laboratório para validação da proposta; – Apresentação final do Projeto (proposta). 23-26/nov/2020 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 27 Material de Apoio • Manual para simulação de sistemas eletropneumáticos; • Como instalar e configurar o CodeSys; • Como instalar e configurar o FluidSim; • Apostila• Vídeo Aula: https://www.youtube.com/watch?v=3s7iKFMjDMA • Como configurar OPC no FluidSim; https://www.youtube.com/watch?v=Akg0uJzIcXE https://www.mtibrasil.com.br/artigos/criar-e-simular-circuitos-pneumaticos-com-o- fluidsim.php • Acknowledgments. The authors would like to thank the Brazilian governmental agencies CAPES, CNPq, PET, and FAPESP for their partial support. Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 28 Exemplos Simulação: PLCSIM (TIA): https://www.youtube.com/watch?v=ZdQzTBr0tIw PLC WINNC34: (Codesys): https://www.youtube.com/watch?v=6q4hQ0m_Hvc OpenPLC: https://www.youtube.com/watch?v=xFReoHQuWyQ Vídeo simulador: https://www.youtube.com/watch?v=78W8Kf8GLAk https://www.youtube.com/watch?v=3s7iKFMjDMA https://www.youtube.com/watch?v=3s7iKFMjDMA https://www.youtube.com/watch?v=Akg0uJzIcXE https://www.youtube.com/watch?v=ZdQzTBr0tIw https://www.youtube.com/watch?v=ZdQzTBr0tIw https://www.youtube.com/watch?v=ZdQzTBr0tIw https://www.youtube.com/watch?v=6q4hQ0m_Hvc https://www.youtube.com/watch?v=6q4hQ0m_Hvc https://www.youtube.com/watch?v=6q4hQ0m_Hvc https://www.youtube.com/watch?v=6q4hQ0m_Hvc https://www.youtube.com/watch?v=6q4hQ0m_Hvc https://www.youtube.com/watch?v=6q4hQ0m_Hvc https://www.youtube.com/watch?v=xFReoHQuWyQ https://www.youtube.com/watch?v=xFReoHQuWyQ https://www.youtube.com/watch?v=xFReoHQuWyQ https://www.youtube.com/watch?v=xFReoHQuWyQ https://www.youtube.com/watch?v=78W8Kf8GLAk https://www.youtube.com/watch?v=78W8Kf8GLAk https://www.youtube.com/watch?v=78W8Kf8GLAk Revisão Bibliográfica • SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL. Departamento Regional de São Paulo. Controle lógico programável. São Paulo : SENAI-SP Editora, c2016. • MIYAGI, Paulo Eigi. Controle programável: fundamentos do controle de sistemas a eventos discretos. São Paulo: Blucher, 2001. • SILVEIRA, Paulo R. da; SANTOS; Winderson E. dos. Automação e controle discreto. São Paulo: Erica, 2009. • FONSECA, Marcos de Oliveira; SEIXAS FILHO, Constantino; BOTTURA FILHO, João Aristides. Aplicando a norma IEC 61131 na automação de processos. São Paulo: ISA, 2008 • Acknowledgments. The authors would like to thank the Brazilian governmental agencies CAPES, CNPq, PET, and FAPESP for their partial support. Maio 11-5 2021 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 29
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