Faculdade Ietec Pós-graduação

Engenharia da Manutenção – ETEG1701T05

15 de Julho de 2017

EMBARCADOS. SOLUÇÃO DE BAIXO CUSTO PARA A AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Messias da Silva Técnico de Manutenção Eletrônica messias_dasilva@yahoo.com.br

RESUMO

Atualmente, a Automação está presente em todos os processos industriais. Ela, proporciona o desenvolvimento acelerado de diversos processos produtivos (Seja no ramo automotivo, alimentício, metalúrgico, agropecuário, e entre outros). O desenvolvimento é garantido através da alta tecnologia utilizada nas máquinas, e equipamentos que compõe todo o processo. A presença de equipamentos robustos e de alta tecnologia, faz com que o processo produtivo muitas das vezes tenha um custo alto de produção. Este artigo, tem o objetivo de apresenta algumas das opções com baixo custo presentes no mercado, que muitas das vezes são deixadas de lado, devido ao não conhecimento das aplicações por parte da engenharia da manutenção.

Palavras-chave: Automação. Custo. Processo.

1 INTRODUÇÃO

A necessidade de inovação durante as atividades de manutenção industriais, muitas vezes

são necessárias. Seja na identificação de falhas de projetos durante as análises de falhas

dos equipamentos, ou no desenvolvimento melhorias para atualização de determinado

processo. Com o grande avanço e inovação no desenvolvimento de produtos robustos, e de

qualidade. O setor de manutenção industrial tem a disposição os dispositivos embarcados,

que no passado, eram direcionados apenas as salas de aulas de cursos técnicos, ou

faculdades.

Para exemplificar essa possibilidade de inovação, será abordado nesse artigo a plataforma

Arduino.

2 REFERENCIAL TEÓRICO

Mas o que é o “Arduino”?

De acordo com a bibliografia citada:

O Arduino é uma plataforma de hardware open source, projetada sobre o microcontrolador Atmel AVR, que pode ser programado através de uma linguagem de programação similar a C/C++, permitindo a elaboração de projetos com um conhecimento mínimo ou mesmo nenhum de eletrônica” (OLIVEIRA, 2015, p.17).

Figura 2.1: Arduino MEGA 2560. Exemplo de Arduino.

Fonte: www.arduino.cc

O Arduino MEGA 2560 na foto acima, opera com tensão 5Vcc, possui 54 pinos que podem

ser utilizados como entradas sendo atuadas através de atuadores externos (push botons,

chaves, sensores indutivos, foto refletivos, etc…), ou saídas acionando diversos dispositivos

externos (Sinaleiros, módulos relés, relés de estado sólidos, etc…).

Com, a popularidade da plataforma Arduino em todo o mundo. Vários fabricantes têm

desenvolvidos placas auxiliares, visando facilitar o melhor aproveitamento da plataforma.

Seja na comunicação e transferência de dados, implantando suporte a transmissão /

recepção de dados via Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, comunicação com dispositivos do

processo (A exemplo de PLC’s) através conversores rs232/rs485, ou armazenamento de

dados por SD-Card.

Para que seja possível a utilização do Arduino em trilhos fixados em quadros elétricos

comuns no ambiente industrial. Foi desenvolvido pela CZH-LABS um “Módulo Adaptador de

Montagem Em Trilho DIN” dentro dos painéis elétricos.

Figura 2.2: MD-D1100T-1 Módulo Adaptador de Montagem Em Trilho DIN.

Fonte: CZH-LABS

Figura 2.3: D1100T-1 Módulo Adaptador de Montagem Em Trilho DIN.

Fonte: CZH-LABS

Inicialmente, vemos um pequeno empecilho no quesito acionamento direto de alguns

dispositivos. Isso ocorre, devidos aos pinos I/O (Input /Output) do Arduino, fornecerem

apenas 5Vcc, e suportarem apenas uma corrente de no máximo 40mA percorrendo pelos

seus contatos. Nessa condição, a tensão de 5Vcc fornecida pelos contatos do Arduino,

impossibilita à atuação direta de dispositivos presentes na indústria. Que por sua vez, são

na maioria das vezes atuados por tensões de 24Vcc, ou 127Vca, ou 220Vca (A exemplo de

contatores, sinaleiros, e válvulas hidráulicas, ou pneumáticas.).

Para solução deste pequeno problema, diversos fabricantes desenvolveram placas

auxiliares (Shield), onde quando são acionadas, possibilitam o acionamento de cargas com

tensão, e correntes maiores do que as suportadas pelos pinos I/O do Arduino.

Uma das soluções disponíveis no mercado, são os módulos relés mecânicos, ou os relés

estado sólido já disponíveis no mercado.

1. Os Módulos relés mecânicos, são placas com circuitos acionados com tensão de

5Vcc, que contém em seus circuitos um ou mais relés, que quando acionados,

permitem acionar através de seus contatos cargas com corrente de até 10A, com

tensão máxima de 250Vca.

Figura 2.4: Módulo 4 Relés. Figura 2.5: Módulo 16 Relés.

2. Os relés de estado sólidos, são dispositivos encapsulados com circuitos eletrônicos

acionados com tensões de 3Vcc a 32Vcc. Em seus circuitos, há a presença de

semicondutores de potência (A exemplo do TRIAC). Ao ser alimentado, o relé de

estado sólido permite acionar através de seus contatos (conforme seu modelo),

cargas com corrente de até 300A, com tensão máxima de 480Vca. Proporcionando,

o acionamento de cargas de grandes potências.

Figura 2.5: Relé de Estado Solido Figura 2.6: Relé de Estado Solido TZC-25A Trifásico TST-25A

Fonte: MetalTex Fonte: MetalTex

Para interação com o usuário, inicialmente a plataforma Arduino é vista como de poucas

soluções. Principalmente por projetistas que não tiveram origem no seguimento eletrônico

industrial.

A empresa chinesa Itead (Desenvolvedora de diversos produtos, no seguimento eletrônico),

fornece vários modelos de IHM (Interface Homem-Máquina) de fácil programação, para

desenvolvimento de interfaces com usuário, na plataforma Arduino.

Figura.1.9: IHM Nextion Figura 2.10 IHM Nextion ligada.

Fonte: Itead.cc Fonte: O Autor.

A Itead disponibiliza gratuitamente o software Nextion Editor, para desenvolvimento, e

programação das IHM Nextion.

Figura 2.11 Tela do Nextion Editor

Fonte: Auto

3 METODOLOGIA

Esse trabalho foi desenvolvido baseado em leituras de livros técnicos sobre a plataforma

Arduino, pesquisas visando identificar os equipamentos, e acessórios já disponíveis no

mercado passiveis de utilização no seguimento industrial, e na experiência prática de mais

de dez anos do autor no ramo de manutenção e automação industrial.

E no momento presente, a experiência prática no setor da manutenção voltada a automação

industrial, está proporcionando ter facilidade em implantar uma solução de baixo custo em

um processo produtivo.

Infelizmente, devido a segredos de projetos relacionado aos produtos produzidos, não é

permitido mostra o projeto em funcionamento no processo produtivo. Mas vamos ao estudo

do caso.

Uma empresa tem um processo produtivo, onde ocorre várias etapas de trabalho manuais

em pequenas peças. Ao fim da etapa de produção, é necessário contagem das peças

produzidas, para armazenamento nos respectivos recipientes de transporte.

Para solução da questão acima, é mais comum no dia a dia, ser implantado um sistema com

controlado por um PLC (Controlador Lógico Programável), monitorando a passagem das

peças, por uma barreira de detecção infravermelha.

Figura 3.1: PLC LOGO! Figura 3.2: Barreira Infravermelho

Fonte: Siemens.com Fonte: Sick.com

O que por sua vez, resolveria todo o problema.

Mas analisando nosso processo, verificamos que a variável a ser controlada, não necessita

de um sistema de controle com grande processamento de dados. Ou seja, em nosso

exemplo, cada peça sairá pronta no final da linha a cada 30s, e controlaremos apenas uma

variável de processo. Então podemos fazermos a seguinte pergunta.

Haveria alguma solução com menor custo para a mesma solução?

Uma outra solução, seria utilizando a plataforma Arduino, juntamente com a IHM Nextion, e

um sensor infravermelho como sistema de monitoramento.

Figura 3.2: Arduino Nano. Figura 3.3: Sensor E18-D80NK 5Vcc

Fonte: Arduino.cc Fonte: Tinkbox.com

. Figura 3.2: Painel em funcionamento

Fonte: Autor.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Apesar dos diversos modelos de Arduino presente no mercado, alguns com poucas

entradas e saídas (No caso do Nano), ou muitas entradas e saídas (No caso do MEGA

2560). Os diversos acessórios disponíveis no mercado (Módulos relés, sensores industriais,

IHM, etc…), deparamos com a seguinte pergunta.

Por que a plataforma Arduino já não está presente no setor industrial?

A resposta é simples. Falta de conhecimento por parte dos profissionais de engenharia, e

manutenção.

Muitas profissionais, ainda tem o olhar para com a plataforma Arduino, como sendo uma

plataforma didática, com utilização voltada apenas ao seguimento acadêmico. Esquecendo,

da atenção dada pelos fabricantes no quesito melhoria, e robustez dos equipamentos da

plataforma Arduino.

As últimas experiências têm mostrado que dependo da necessidade de processamento do

processo a ser controlado, a utilização da plataforma Arduino no lugar de PLC’s, pode

reduzir cerca de 70% o valor do projeto. Devido ao baixo custo dos equipamentos que

compõe a plataforma Arduino.

Em uma pesquisa rápida em lojas do ramo, vemos que o preço em relação a aquisição de

um PLC, chega a 10 vezes menos quando é adquirido uma placa Arduino.

LOJA ARDUINO NANO ARDUINO MEGA 2560

www.FelipeFlop.com.br R$49,90 R$79,90

www.EletroGate.com.br R$39,90 R$79,90

www.UsinaInfo.com.br R$39,90 R$79,90

Tabela 4.1: Preço placas Arduino.

5 CONCLUSÃO

Com base nos diversos trabalhos realizados com a plataforma Arduino, vejo que a

plataforma Arduino pode não suprir os PLC’s em todos os processos de automação. Mas

pode funcionar com segunda opção em projetos de automação, aos quais não necessitam

de processamento rápido de grande quantidade de variáveis.

Onde dependendo do nível de conhecimento técnico do projetista, será possível pelo

mesmo um desenvolvimento de uma lógica de programação proporcionando simultaneidade

das ações, dependendo da versão do Arduino, um processamento próximo ao de um PLC.

O baixo custo com a implantação, e variedade de acessórios disponíveis no mercado, só

nos mostram uma coisa.

A plataforma Arduino veio para ficar, e o seguimento industrial também, tem o seu lugar.

REFERÊNCIAS

OLIVEIRA, Cláudio Luis; ZANETTI, Humberto Augusto Piovesana. ARDUINO

DESCOMPLICADO Como Elaborar Projetos de Eletrônica. 1. ed. São Paulo: Editora Érica,

2015. 288p

JR, Sergio Luiz Stevan; SILVA, Rodrigo Adamshuk. AUTOMAÇÃO e INSTRUMETAÇÃO

INDUSTRIAL com ARDUINO Teoria e Projetos. 1. ed. São Paulo: Editora Érica, 2015. 296p

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BELO HORIZONTE, 15 /07/2017

CURSO: Pós-graduação Engenharia da Manutenção

SEMESTRE/ANO: 1º Semestre / 2017

TURMA: ETEG1701T05

TÍTULO DO ARTIGO:

EMBARCADOS. SOLUÇÃO DE BAIXO CUSTO PARA A

AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

NOME DO AUTOR (LEGÍVEL) ASSINATURA

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Messias da Silva