Embed Size (px)
Citation preview
FACULDADE SATC
MURIEL MARTINHAGO PANDINI
PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PAR A O
ENSINO LABORATORIAL DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL, COM ÊN FASE NA
SUA IMPORTÂNCIA PARA FORMAÇÃO ACADÊMICA
Criciúma
Junho – 2015
MURIEL MARTINHAGO PANDINI
PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PAR A O
ENSINO LABORATORIAL DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL, COM ÊN FASE NA
SUA IMPORTÂNCIA PARA FORMAÇÃO ACADÊMICA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Elétrica da Faculdade SATC, como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro Eletricista.
Orientador: Prof. Me. Anderson Diogo Spacek
Coordenador do Curso: Prof. Me. André Abelardo Tavares.
Criciúma
Junho – 2015
MURIEL MARTINHAGO PANDINI
PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PAR A O
ENSINO LABORATORIAL DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL, COM ÊN FASE NA
SUA IMPORTÂNCIA PARA FORMAÇÃO ACADÊMICA
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado à obtenção do título de bacharel em Engenharia Elétrica e aprovado em sua forma final pelo Curso de Graduação em Engenharia Elétrica da Faculdade SATC.
Criciúma, (dia) de (mês) de 2015.
______________________________________________________ Prof. Anderson Diogo Spacek, Mestre.
Faculdade SATC
______________________________________________________ Prof. Nome do Professor, Título.
Faculdade SATC
______________________________________________________ Prof. Nome do Professor, Título.
Faculdade SATC
Dedico esse meu trabalho ao meu pai e minha
irmã, por sempre me incentivarem, em
especial à minha mãe, por todo o apoio, ajuda
e dedicação em todos esses anos, e em
memória ao meu avô, que sempre me apoiou e
acreditou que esse sonho pudesse ser
realizado.
AGRADECIMENTOS
Agradeço em primeiro lugar a Deus, por me dar forças e fazer com que eu não
desista diante das dificuldades, permitindo alcançar meus objetivos da melhor maneira
possível.
A toda minha família pelo incentivo prestado, em especial aos meus pais Edson e
Maristela e minha irmã Estéfane, por sempre acreditarem em mim e nunca me fazerem
desistir dos meus objetivos, sempre me apoiando e ajudando para realização desse sonho.
Aos meus amigos de faculdade, por todo o aprendizado conquistado, em especial
aos amigos Jean e Kevin, por toda a amizade e ajuda prestada nesses anos.
E ao me orientador Me. Anderson Diogo Spacek, pela dedicação, amizade,
empenho e por toda a ajuda empregada para tornar possível a realização desse projeto.
“Nunca deixe que lhe digam que não vale a pena acreditar no sonho que se tem,
ou que seus planos nunca vão dar certo, ou que você nunca vai ser alguém... Confie em si
mesmo. Quem acredita sempre alcança!” (Renato Russo)
RESUMO
Este trabalho relata o projeto e implementação de uma bancada didática para automação
industrial, ressaltando sua importância para a formação acadêmica, e levando em
consideração todas as normas de segurança. O estudo do projeto também abrange o baixo
custo levado para a fabricação da bancada, e a composição de circuitos de proteção,
garantindo a integridade física dos equipamentos que a constituem. O trabalho fundamenta-se
na importância das aulas práticas aliadas a teoria, acarretando em uma formação acadêmica de
maior qualidade. Além dessas informações, a fundamentação continua com informações
importantes sobre Controladores Lógicos Programáveis, Interfaces Homem-Máquina, redes
de comunicação, entre outras informações pertinentes sobre um processo automatizado. O
trabalho segue com uma metodologia de pesquisa e projetual, aliando um estudo feito
anteriormente com novos estudos e tópicos abordados. No decorrer do trabalho são
encontradas as etapas de elaboração da bancada didática proposta, os equipamentos que a
constituem, os diagramas elétricos, os projetos das placas eletrônicas de proteção e
acionamento, e o resultado final com a montagem propriamente dita da bancada, atestando
seu funcionamento. Por fim constata-se a viabilidade do projeto, devido ao custo benefício
gerado e funcionalidades específicas existentes, dando ênfase em sua importância na
formação acadêmica.
Palavras-chave: Automação Industrial; Bancada Didática; Formação Acadêmica.
LISTA DE FIGURAS
Fig. 1 – Pirâmide de Automação [2] ........................................................................................ 17
Fig. 2 – Constituição do CLP [1] .............................................................................................. 24
Fig. 3 – Controlador da Linha SIMATIC S7-1200 [13] ........................................................... 27
Fig. 4 – IHM KTP600 da Siemens [14] ................................................................................... 29
Fig. 5 – Topologia de Rede Ponto a Ponto [18] ....................................................................... 31
Fig. 6 – Topologia de Barramento [16] .................................................................................... 31
Fig. 7 – Topologia em Anel [16] .............................................................................................. 31
Fig. 8 – Topologia em Estrela [16] ........................................................................................... 32
Fig. 9 – Classificação de Redes Industriais [16] ...................................................................... 33
Fig. 10 – Layout da Bancada Idealizado no Primeiro Projeto [4] ............................................ 35
Fig. 11 – Bastidor Utilizado na Montagem da Bancada [4, Adaptado Pelo Autor] ................. 39
Fig. 12 – Layout em Auto CAD [Do autor 2015] ..................................................................... 40
Fig. 13 – Chapa Acrílica [Do autor 2015] ................................................................................ 41
Fig. 14 – Interface Gráfica para Usuário [Do autor 2015] ....................................................... 42
Fig. 15 – CPU 1214C DC/DC/DC [13] .................................................................................... 43
Fig. 16 – Módulo Analógico SB1232 [13] ............................................................................... 43
Fig. 17 – Switch CSM 1277 [13] .............................................................................................. 44
Fig. 18 – IHM KTP600 [Do autor 2015] .................................................................................. 45
Fig. 19 – Interruptor Diferencial Residual [Do autor 2015] ..................................................... 45
Fig. 20 – Fonte Chaveada 24 Vcc [Do autor 2015] .................................................................. 46
Fig. 21 – Botôes de Pulso e Chaves ON/OFF [Do autor 2015] ............................................... 46
Fig. 22 – Display e Potenciômetros [Do autor 2015] ............................................................... 47
Fig. 23 – Bornes [Do autor 2015] ............................................................................................. 47
Fig. 24 – Fontes de Alimentação [Do autor 2015] ................................................................... 48
Fig. 25 – Bornes de Alimentação [Do autor 2015] .................................................................. 49
Fig. 26 – Entradas do CLP [Do autor 2015] ............................................................................. 50
Fig. 27 – Saídas do CLP [Do autor 2015] ................................................................................ 51
Fig. 28 – Botões de Pulso [Do autor 2015] .............................................................................. 51
Fig. 29 – Chaves Liga/Desliga [Do autor 2015] ....................................................................... 52
Fig. 30 – Potenciômetros [Do autor 2015] ............................................................................... 53
Fig. 31 – Ligação dos Relés [Do autor 2015] ........................................................................... 53
Fig. 32 – Topologia de Rede [Do autor 2015] .......................................................................... 54
Fig. 33 – Esquema da Placa Reguladora de Tensão [Do autor 2015] ...................................... 56
Fig. 34 – Placa Reguladora de Tensão [Do autor 2015] ........................................................... 57
Fig. 35 – Esquema da Placa de Relés [Do autor 2015] ............................................................ 57
Fig. 36 – Placa de Acionamento com Relés [Do autor 2015] .................................................. 58
Fig. 37 – Esquema Eletrônico da Placa de Proteção [Do autor 2015] ...................................... 59
Fig. 38 – Layout da Placa de Proteção [Do autor 2015]........................................................... 59
Fig. 39 – Circuito do 4N25 [Do autor 2015] ............................................................................ 60
Fig. 40 – Circuito do Diodo Zener [Do autor 2015] ................................................................. 61
Fig. 41 – Placa de Proteção de Entradas e Saídas [Do autor 2015] .......................................... 61
Fig. 42 – Visão Frontal Superior [Do autor 2015] ................................................................... 63
Fig. 43 – Visão Frontal Inferior [Do autor 2015] ..................................................................... 63
Fig. 44 – Visão da Placa de Relés [Do autor 2015] .................................................................. 64
Fig. 45 – Vista Traseira da Bancada Didática [Do autor 2015] ............................................... 64
Fig. 46 – Bancada Didática [Do autor 2015] ............................................................................ 65
Fig. 47 – Bancada Didática Ligada [Do autor 2015] ................................................................ 65
9
LISTA DE TABELAS
Tab. 1 – Bancada Comercial (Ficha Técnica)[4] ...................................................................... 67
Tab. 2 – Custo da Bancada Didática......................................................................................... 68
Tab. 3 – Ficha Técnica da Bancada .......................................................................................... 69
10
LISTA DE ABREVIAÇÕES
SIGLAS
SATC ___ Associação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa Catarina
CLP ___ Controlador Lógico Programável
IHM ___ Interface Homem Máquina
CPU ___ Central Processing Unit
IEC ___ International Electrotechnical Commission
PWM ___ Pulse-Width Modulation
PID ___ Proporcional-Integral-Derivativo
LCD ___ Liquid Crystal Display
Bit ___ Binary Digit
OSI ___ Open Systems Interconnection
PNP ___ Positivo-Negativo-Positivo
IDR ___ Interruptor Diferencial Residual
CAD ___ Computer Aided Design
SÍMBOLOS
KHz [Hz] Frequência em quilo Hertz
Km [m] Distância em quilômetros
mm [m] Distância em milímetros
Vcc [V] Tensão em Volts contínuos
A [A] Corrente elétrica em Amperes
Vca [V] Tensão em Volts alternados
mA [A] Corrente elétrica em miliamperes
KΩ [Ω] Resistência em quilo Ohms
11
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 13
1.1 JUSTIFICATIVA E CONTRIBUIÇÕES .............................................................. 14
1.2 OBJETIVO GERAL ............................................................................................ 15
1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................. 15
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................. .............................................. 16
2.1 AUTOMAÇÃO ................................................................................................... 16
2.1.1 Automação industrial .............................. ...................................................... 16
2.2 METODOLOGIA DE ENSINO ........................................................................... 18
2.2.1 Estrutura de cursos laboratoriais ................. ............................................... 19
2.3 MERCADO DE TRABALHO E UNIVERSIDADE ............................................... 20
2.4 BANCADAS DIDÁTICAS ................................................................................... 21
2.4.1 Benefícios da bancada didática .................... ............................................... 22
2.5 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL ................................................... 23
2.5.1 NORMA IEC 61131 ......................................................................................... 24
2.5.2 SIMATIC S7-1200 ........................................................................................... 26
2.6 ENTRADAS E SAÍDAS ...................................................................................... 27
2.7 INTERFACE HOMEM MÁQUINA ...................................................................... 28
2.8 REDE DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL ........................................................ 29
2.8.1 Topologia física da rede .......................... ..................................................... 30
2.8.2 Componentes de uma rede industrial ................ ......................................... 32
2.8.3 Classificação das redes industriais................ ............................................. 33
2.8.3.1 Rede Ethernet industrial ............................................................................... 34
3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ............................................................ 35
4 PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA ....... ...................... 37
4.1 LEVANTAMENTO DE FUNCIONALIDADES .................................................... 37
4.2 DEFINIÇÃO DO LAYOUT ................................................................................. 38
4.3 COMPONENTES DA BANCADA DIDÁTICA ..................................................... 42
4.4 DIAGRAMA ELÉTRICO ..................................................................................... 48
4.5 DIAGRAMA DA REDE DE COMUNICAÇÃO .................................................... 54
4.6 DESENVOLVIMENTO ELETRÔNICO DE SUPRIMENTO, ACIONAMENTO E
PROTEÇÃO .............................................................................................................. 55
12
4.6.1 Sistema Eletrônico de Acionamentos ................ ......................................... 55
4.6.2 Sistema Eletrônico de Proteção..................... .............................................. 58
4.7 MONTAGEM DA BANCADA ............................................................................. 62
5 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ................ ................................. 67
6 CONCLUSÕES .................................................................................................... 71
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 73
APÊNDICES ............................................................................................................. 75
APÊNDICE A – FONTES DE ALIMENTAÇÃO ................ ........................................ 76
APÊNDICE B – BORNES DE ALIMENTAÇÃO ................ ........................................ 77
APÊNDICE C – ENTRADAS DO CLP ...................... ................................................ 78
APÊNDICE D – SAÍDAS DO CLP ........................ .................................................... 79
APÊNDICE E – BOTÕES DE PULSO ...................... ................................................ 80
APÊNDICE F – CHAVES ON/OFF ........................ ................................................... 81
APÊNDICE G – POTENCIÔMETROS ...................................................................... 82
APÊNDICE H – LIGAÇÃO DOS RELÉS .................... .............................................. 83
APÊNDICE I – TOPOLOGIA DE REDE .................... ............................................... 84
13
1 INTRODUÇÃO
A automação está muito presente em residências, indústrias e comércio, sendo que
ela já vem em uma crescente evolução desde muito tempo, principalmente no setor industrial,
onde se tornou indispensável para execução de tarefas. A automação oferece mais qualidade e
precisão nos processos industriais, gerando melhoria do produto final, satisfação do cliente e
benefícios para a empresa. A área da automação ganha cada vez mais espaço na indústria, e
vem acompanhando o avanço tecnológico, oferecendo mais agilidade aos processos e
comodidade aos operadores dos maquinários. Este processo de crescimento é inevitável, pois
se trata de uma necessidade de produção.
Para atender a toda essa demanda de serviço, necessita-se de mão-de-obra
qualificada, ou seja, é preciso capacitar pessoas para destinar a esta tarefa. Para essa
capacitação, é necessária a formação de mão de obra qualificada, o que de um modo geral
acontece em cursos de nível técnico, superior e de pós-graduação. O ramo da automação
carrega consigo certa complexidade, além de mudar constantemente, acompanhando o avanço
tecnológico que é cada vez mais rápido e criativo, exigindo assim uma formação contínua e
de qualidade dos profissionais.
Essa formação começa nas universidades ou escolas técnicas, visando a preparar o
aluno para o mercado de trabalho de modo a apresentar-lhe metodologias e ferramentas que
possam lhe auxiliar em situações triviais ou em situações adversas, o que é muito comum
neste ramo. As engenharias e tecnologias voltadas para a área de automação são compostas
por grades curriculares com extensa carga teórica, deixando muitas das vezes as aulas práticas
em segundo plano.
No entanto, na opinião de pessoas que se dedicam a estudar sobre métodos de
ensino, bem como na opinião de muitos professores e principalmente na opinião de alunos, as
aulas práticas são de extrema importância, uma vez que as atividades práticas trazem a
comprovação da teoria ao educando e aproxima-os de situações que o mesmo encontrará
durante sua carreira profissional.
Para proporcionar ao aluno essa vivência prática, muitas instituições de ensino
optam por trabalhar com desenvolvimento de experimentos didáticos, ou ainda uso de
bancadas didáticas que proporcionam aos acadêmicos uma ideia dos equipamentos que
encontrarão na indústria, bem como o tempo útil para executar uma atividade, noções de
segurança, trabalho em equipe e raciocínio lógico para resolução de problemas.
14
Assim, este trabalho de conclusão de curso apresenta o processo de
desenvolvimento de uma bancada didática para ensino de automação industrial, no que tange
a programação e aplicação de controladores lógicos programáveis (CLP) e interfaces humano-
máquina (IHM).
1.1 JUSTIFICATIVA E CONTRIBUIÇÕES
O ensino prático é de extrema importância para o aprendizado do educando, já
que comprovam as teorias e aproximam o aluno da realidade da indústria. Na área da
automação assim como em muitas áreas da engenharia, é essencial o conhecimento prático
para a formação de um profissional de qualidade com noções de situações reais encontradas
no ambiente fabril.
Desse modo, o desenvolvimento de um trabalho que disserta sobre a concepção de
uma bancada didática de apoio ao ensino teórico de automação industrial tem sua justificativa
no benefício que a mesma traz ao seu desenvolvedor e aos seus futuros usuários que como já
mencionado poderão exercitar sua capacidade de resolução de problemas práticos.
Sob esta justificativa principal, o presente trabalho expõe o desenvolvimento de
uma bancada didática de apoio prático ao ensino teórico de automação industrial dos cursos
técnicos e superiores afins da Associação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa
Catarina, mais conhecida como Faculdade SATC localizada na cidade de Criciúma. Além
disso, o trabalho justifica-se pela busca de opções construtivas que atendam às peculiaridades
de ensino específicas da instituição mencionada e também pela possibilidade de redução dos
elevados custos de aquisição de bancadas comercializadas atualmente a nível nacional.
Portanto, a principal contribuição deste trabalho é com a concepção de uma
bancada didática personalizada com custo reduzido, que permita o ensino prático de
programação e aplicação de CLPs e IHMs. Além disso, sendo o projeto e montagem realizada
pela própria instituição se reduz os custos com manutenções externas, uma vez que isso será
realizado dentro da própria instituição, em muitos casos pelos próprios alunos.
15
1.2 OBJETIVO GERAL
Desenvolver uma bancada didática para ensino prático laboratorial de automação
industrial abrangendo a programação e aplicação de CLPs e IHMs, prevendo dispositivos
eletroeletrônicos de segurança pessoal e dos equipamentos utilizados. Além disso, busca-se
conceber um produto de manuseio intuitivo e que proporcione ao aluno uma aproximação
com situações reais do mercado de trabalho.
1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Coletar informações sobre a concepção inicial da bancada dissertada no trabalho
“Desenvolvimento de uma bancada de baixo custo para o ensino de automação industrial
pautada nas normas de segurança vigentes”;
- Coletar informações sobre os equipamentos adquiridos para montagem da
bancada (CLP, IHM, chaves, botões, fonte de tensão, mostrador digital, etc.);
- A partir das informações coletadas, propor um novo projeto da bancada,
conservando as características principais de segurança e funcionalidade da proposta original e
corrigindo eventuais deficiências do mesmo. Ainda, dentro deste projeto, propor novas
funcionalidades para a bancada e também a aplicação de dispositivos que permitam
maximizar a segurança e operação da mesma;
- Elaborar um layout para a bancada apoiado nas propostas e informações
levantadas;
- Elaborar diagramas elétricos, eletrônicos e de estrutura de rede para confecção
da bancada;
- Realizar um estudo sobre a importância da utilização das bancadas para a
formação profissional;
- Produzir uma bancada para automação com base nos projetos e estudos feitos e
realizar testes de funcionalidade.
16
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A automação está presente no cotidiano de praticamente todas as pessoas. Ela
pode ser encontrada em prédios, como nos elevadores, centrais de monitoramento, entre
muitas outras aplicações. Também está presente em casas, como no controle de luminosidade
de lâmpadas, sistemas de alarmes, entre outros [1,2].
Porém, o foco principal do estudo para elaboração da bancada didática é a
automação industrial. Sendo assim, este capítulo trata a respeito deste tipo de automação, seus
conceitos e equipamentos utilizados, entre outros dados a serem abordados [1,2].
2.1 AUTOMAÇÃO
A palavra automação deriva de Automation (1960), que destacava a participação
do computador em ambientes industriais para seu controle automático. A automação é todo
sistema que visa a substituir o trabalho humano pelo trabalho de máquinas computadorizadas,
as quais são controladas automaticamente. Essa substituição tem por função aumentar a
qualidade dos produtos desenvolvidos, oferecer segurança às pessoas durante a execução de
trabalhos de risco, reduzir o tempo de execução de serviços, trazer mais comodidade e
facilidade e alguns outros benefícios [1,2].
Com um processo automatizado também é possível reduzir custos, pois a
execução do serviço fica mais precisa, reduzindo as perdas de materiais e, consequentemente
aderindo um acabamento melhor ao produto. Sendo assim, gasta-se menos com matéria-prima
e aumenta a qualidade final, gerando mais competitividade e lucros para determinada empresa
[1,2].
2.1.1 Automação industrial
Foi a partir da década de 1960 que todo o estudo e análise utilizados por
engenheiros na área aeroespacial começaram a ser utilizados nos processos industriais. A
17
partir dos anos de 1970 e 1980, a teoria de controle começou a evoluir, devido ao aumento da
capacidade dos computadores processarem os dados [3].
A automação industrial é baseada em três áreas da engenharia, sendo elas: a área
elétrica, a mecânica e a informática. Para automatizar um processo, é essencial a união dessas
três competências para que se possa ter um serviço de qualidade e de segurança [1,2,4].
A mecânica é responsável pela parte de estruturação física de um determinado
maquinário. A elétrica se responsabiliza pela parte de sensores, atuadores e por toda estrutura
eletrônica do processo, que é parte indispensável na automação. Enquanto a informática
detém as arquiteturas dos bancos de dados e permite o transporte de informações pelas redes
de comunicação [1,2,4].
Esses três fatores juntos dão origem a um processo automatizado de qualidade,
respeitando também os níveis hierárquicos de um processo de automação industrial. Os níveis
de automação industrial são representados por uma pirâmide conhecida como “Pirâmide de
Automação”. A Fig. 1 retrata essa pirâmide que serve como um guia para a automação
[1,2,4].
Fig. 1 – Pirâmide de Automação [2]
A Fig. 1 refere-se aos níveis existentes de automação. Como é possível observar,
o nível 1 é a base da pirâmide, sendo representado pelos atuadores, sensores, enfim, pela parte
18
física da máquina, ou seja, representa os componentes encontrados em uma máquina, no chão
de fábrica [1,2,4].
O nível 2 é o dos controladores lógicos e digitais. É neste nível em que se faz o
controle do processo e se recebe informações provenientes do nível anterior. O nível 3
representa o controle do processo produtivo, sendo constituído geralmente por banco de
dados, os quais permitem a geração de relatórios, índices e estatísticas [1,2,4].
Chegando ao nível 4, tem-se a responsabilidade pela programação e pelo
planejamento de um processo produtivo. Já o nível 5, o ponto mais alto da pirâmide, é
responsável pela administração dos recursos da empresa, utilizando softwares para gestão de
vendas e gestão financeira. Para um bom processo automatizado, é imprescindível que as
informações percorram todas as camadas. É preciso que o nível 5 possa obter informações do
nível 1, por exemplo. Essa característica de transporte de informações está sendo muito
utilizada nas empresas atuais [1,2,4].
A automação está cada vez mais presente na sociedade e tende a crescer mais,
devido aos seus benefícios, como qualidade proporcionada aos produtos, segurança, redução
de custos, comodidade, entre outros. Porém, todo esse progresso também tem seus pontos
negativos, pois gera desempregos, e necessita-se cada vez mais de profissionais qualificados.
Para obter esses profissionais qualificados, é preciso dar uma boa estrutura aos estudantes,
melhorando o método de ensino empregado pelas instituições, permitindo uma aproximação
entre a teoria e a prática [1].
2.2 METODOLOGIA DE ENSINO
O ambiente acadêmico atual permite que educandos e educadores estejam em
constante aprendizado, de formas bastante diversificadas. As mais diversas literaturas
existentes apresentam várias teorias e conceitos que já foram provadas no passado, porém,
elas sempre são explanadas de forma teórica, despertando a curiosidade do aluno em
comprovar se o que é mostrado na teoria realmente existe na prática [5].
Nos cursos voltados à engenharia, está se pensando cada vez mais em expor os
alunos a situações práticas, pois é desse modo que os futuros engenheiros podem comprovar
tudo o que aprendem nas aulas teóricas, e também vivenciar situações reais que encontrarão
no cotidiano profissional [5].
19
As aulas práticas têm uma importância muito grande para os cursos de engenharia,
pois elas fazem os acadêmicos aprenderem com situações reais, levando em conta todos os
fatores adversos existentes na vida profissional. As aulas teóricas não demonstram o que as
influências externas (interferências) podem causar em um determinado processo. É a partir de
aulas práticas que os acadêmicos conseguem ter uma melhor noção da realidade e, de certa
forma, se interessarem mais por uma determinada disciplina, já que conseguem fazer um
equilíbrio entre as teorias e as práticas [4,5].
Normalmente, os cursos de graduação abordam os estudos de forma mais
abrangente, não possuindo um foco específico para determinados assuntos. No geral, os
cursos de tecnologia, por possuírem um conjunto de disciplinas mais restritas, sofrem menos
com esse problema. Porém, as graduações, como as engenharias, por exemplo, possuem
diversas disciplinas, fazendo com que os alunos abordem os assuntos teóricos e pouco
explorem as práticas. Isso faz com que as habilidades de entendimento prático sejam pouco
exploradas, deixando os graduandos mais distantes da real rotina encontrada no mercado de
trabalho [6].
2.2.1 Estrutura de cursos laboratoriais
Ao fazer uma análise das estruturas apresentadas pelos cursos laboratoriais,
encontram-se três opções de destaque, sendo elas: estrutura autônoma, concorrente ou
complementar. Nos cursos com estrutura autônoma, os conceitos fazem parte da atividade em
laboratório, pois oferecem informações essenciais para execução dos experimentos. A ideia é
fazer o aluno aprender os conceitos e buscar explicações de outras fontes, para que possam
entender os fenômenos encontrados nos experimentos [4].
Nas estruturas concorrentes, as aulas de laboratório são compostas por
experimentos e conceitos, o que permite experiências mais sofisticadas, com teorias mais
complexas. A estrutura complementar tem por característica, o conhecimento prévio, ou seja,
o estudante já possui conhecimento necessário para execução dos experimentos, facilitando
assim, as análises e compreensões dos resultados [4].
Independentemente da estrutura a qual o curso segue sempre se busca uma maior
flexibilidade dos experimentos, diversificando o uso dos equipamentos, pois eles podem ser
usados por diversas áreas da automação. O fator que desenvolve o aprendizado é a prática,
20
pois deste modo, o aluno se depara com situações reais, incentivando o processo de
investigação, curiosidade e análise dos experimentos. São com esses fatores encontrados nas
experiências práticas, que um futuro profissional aproxima-se do mercado de trabalho,
conseguindo obter uma relação entre universidade e empresa [4].
2.3 MERCADO DE TRABALHO E UNIVERSIDADE
A demanda por engenheiros especializados tem crescido no mercado de trabalho,
inclusive na área de automação. Educadores e gestores têm se unido para fazer o uso de uma
metodologia que possa unir a teoria e a prática, visando ao estudante o aprendizado de novos
conhecimentos e a capacitação de novas habilidades. Este método de ensino, no entanto, não
depende apenas de simulações ou experimentos [7].
Faz-se preciso o uso de bancadas didáticas ou outros equipamentos que possam
reproduzir situações reais que acontecem no cotidiano de uma indústria, seja o ramo a qual ela
pertencer, pois o processo de automatização está presente em todas as indústrias, por meio dos
seus maquinários existentes [7].
Essa intensa busca por engenheiros mais completos tem gerado certo desconforto
em algumas instituições, colocando em dúvida sua própria qualidade de ensino e buscando
trazer profissionais da educação com experiências práticas e teóricas. Um profissional
completo deve possuir conhecimento teórico, prático e experiência profissional, caso seja
possível [8].
O problema é em como alcançar tudo isso em uma universidade, levando-se em
conta, o tempo que se permanece nela. Obter experiência profissional em uma universidade é
algo mais complicado, porém, aliar conhecimento teórico e prático, é algo mais simples,
quando se tem laboratórios para tal ação [8].
Diante das inovações tecnológicas que ocorrem constantemente nas indústrias, a
automação ganha cada vez mais destaque no mercado profissional. Ela está sendo utilizada
para gerenciamento, controle e supervisão dos processos industriais, considerando ainda os
benefícios por ela proporcionados. Uma das funções de um curso de ensino superior é
oferecer ao acadêmico um ambiente que demonstre as condições futuras encontradas por ele,
no mercado de trabalho [9].
21
Em todo curso de engenharia, deve-se incentivar os alunos a apresentações de
projetos multidisciplinares, visitas técnicas, desenvolvimento de protótipos, entre outros.
Muitos graduados saem da universidade sem conseguir estabelecer uma conexão entre os
conhecimentos adquiridos e as atividades da indústria, o que para a área da automação, torna-
se um problema. O uso de bancadas didáticas na automação tende a reduzir esse contratempo,
oferecendo um contato mais próximo do aluno com as rotinas práticas encontradas
futuramente [9,10].
2.4 BANCADAS DIDÁTICAS
Uma das melhores maneiras de associar as aulas práticas com as aulas teóricas é
por meio de bancadas didáticas de ensino. Estas dão uma boa visão ao aluno do que será
encontrado na indústria. Tratando-se de bancada didática para a automação, a qual é o foco do
estudo, pode-se considerar que a mesma traz uma boa perspectiva dos equipamentos e
situações encontrados no setor industrial [4,7,8].
Uma bancada para automação geralmente possui CLP, IHM, componentes de
entrada e saída, enfim, elas trazem o essencial para aprender e aprimorar o conhecimento do
aluno. Desse modo, os estudantes se deparam com algo muito próximo da realidade industrial,
com seus problemas e com suas situações cotidianas [4,7,8].
A aquisição de bancadas didáticas pode ser um problema para muitas instituições,
devido ao valor elevado que algumas delas possuem. No Brasil, existem empresas que
fabricam e vendem essas bancadas, tornando-se uma atividade lucrativa, já que há muitas
instituições no país. As bancadas apresentam muitos pontos positivos quando relacionadas à
educação e a aprendizagem. São essenciais para a formação de um profissional completo na
área de automação [7,8].
Porém, as bancadas têm uma peculiaridade, quando se refere ao preço. Muitas
delas custam caro, e devido a características especiais de algumas disciplinas e cursos, são,
muitas vezes, difíceis de encontrar, sendo necessário buscar bancadas importadas.
Dependendo da região do Brasil em que ela é fabricada, ou se ela for importada, existe
também o problema da manutenção. Se a distância for muito grande, a assistência técnica
demora muito para fazer o atendimento, ou até nem o realizem, em casos de serem do exterior
[7,8].
22
Portanto, uma maneira que possui um bom custo benefício é usar o próprio
conhecimento acadêmico para confecção dessas bancadas. Desse modo, elas podem ser
montadas utilizando apenas os equipamentos necessários, diminuindo o seu valor final, e
atendendo às características necessárias a que a disciplina precisa, evitando também gastos
com assistência externa. Assim, as instituições podem ter um material de qualidade, que
atenda aos requisitos desejados, com uma redução de custos quando comparado à compra de
uma bancada externa [4,8].
2.4.1 Benefícios da bancada didática
As bancadas didáticas de automação podem trazer uma série de benefícios para a
formação de engenheiros e para estudantes de tecnologia. Entre os benefícios existentes,
podem-se destacar alguns, como os listados abaixo [4,7]:
- Depara-se com situações reais da automação em uma indústria;
- Desenvolvimento prático de projetos e experimentos;
- Aproximação entre a teoria e a prática;
- Desenvolver a criatividade do aluno;
- Proporcionar iniciativa do estudante para solucionar problemas encontrados nos
experimentos;
- Envolver os estudantes em grupo para discussão de assuntos e interação entre
eles;
- Aplicar os conhecimentos adquiridos em salas de aula;
- Instruir para os alunos questões de segurança, vinculadas à execução do serviço;
- Dar uma perspectiva de tempo para execução de um procedimento e
- Entrar em contato com tecnologias atuais, e aprender a manipulá-las [4,7].
Estes são alguns fatores que demonstram o quanto as bancadas didáticas são
importantes. A utilização do CLP e da IHM é um ponto a ser observado, já que esses
componentes estão presentes em praticamente todos os processos automatizados. Com as
bancadas, os futuros engenheiros e trabalhadores da área entram no mercado de trabalho mais
preparados, formando assim profissionais competentes [4,7].
23
2.5 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL
Os controladores lógicos programáveis, ou simplesmente CLP’s, surgiram na
década de 70. Eles vieram para aperfeiçoar as tarefas de comando e controle de processos
industriais que eram, antigamente, feitos por relés eletromagnéticos. O comando por relés
exigia a montagem de um painel de tamanho grande e de muitas fiações. Quando era
necessário fazer alterações no processo automatizado, tinha-se que modificar toda a fiação
para mudar a lógica do processo e, em muitas vezes, era mais viável substituir todo o painel
por um novo [1,11].
O primeiro CLP surgiu nos Estados Unidos, na indústria automobilística, para
controlar as operações de uma linha de montagem, mais especificamente na Hydromic
Division da General Motors, em 1968, devido às dificuldades existentes na modificação dos
painéis de comando a relés, a cada vez que havia alteração na linha de montagem [1,11].
O projeto do CLP estava sob o comando do engenheiro Richard Morley, e seguia
especificações que refletia a necessidade de muitos usuários das indústrias manufatureiras,
além da indústria automobilística. O CLP inicial possuía algumas características como:
facilidade de programação, confiabilidade, tamanho menor que os painéis de relés, entre
outros. Sendo sua principal vantagem a possibilidade de reprogramação, ou seja, alterações no
software sem modificações no hardware (parte física). Ainda em 1970, surgem os
microprocessadores, permitindo um maior poder de processamento e confiabilidade. Desde
então os CLP’s vêm sendo implementados com novas inovações tecnológicas [1,11].
Como definição, pode-se dizer que um CLP é um aparelho eletrônico digital com
capacidade de armazenar instruções em sua memória programável para controlar por meio de
seus módulos de entrada e saída, diversos tipos de máquinas ou processos. Ele é projetado
para ser integrado de forma fácil a um sistema de controle industrial. Nele, permite-se
executar funções lógicas, de temporização, contagem, aritmética, entre outras [1,4].
Um CLP é constituído por algumas partes, sendo necessário que todas trabalhem
juntas para o seu funcionamento. A Fig. 2 ilustra as partes constituintes de um CLP [1].
24
Fig. 2 – Constituição do CLP [1]
Ele é formado por blocos de entradas e saídas que são responsáveis por adquirir
dados e acionar dispositivos físicos, uma fonte de alimentação e uma CPU (Unidade Central
de Processamento). A CPU é o cérebro do sistema, pois executa o programa do usuário,
atualiza as memórias de dados e faz todo o processamento do CLP [1].
De uma maneira geral, os CLP’s oferecem muitas vantagens quando comparados
a outros dispositivos de controle. Entre essas vantagens pode-se citar: menor espaço ocupado,
maior confiabilidade, fácil manutenção, pode ser reprogramado, utiliza redes de
comunicações, entre outros. Toda essa tecnologia utilizada e de fácil entendimento, é possível
devido a uma padronização existente, que foi criada pela International Electrotechnical
Commission (IEC), em 1992, chamada de norma IEC 61131. Essa norma se aplica aos
controladores programáveis e seus periféricos, incluindo aspectos da programação [1, 12].
2.5.1 NORMA IEC 61131
Esta norma foi criada para estabelecer critérios à aplicação dos controladores
programáveis, especificando requisitos mínimos para sua funcionalidade, características
construtivas e segurança ao usuário e ao equipamento. Antes de ser criada essa norma, o setor
de automação possuía dezenas de fabricantes de CLP’s, sendo que cada um tinha sua
25
arquitetura específica, exigindo treinamentos para cada marca e dificultando muito a
manutenção por parte das empresas já que não existia um padrão de processo [12].
A norma IEC 61131 trouxe alguns benefícios com a imposição da sua
padronização. Entre as mais perceptíveis pode-se ressaltar a redução de custos de implantação
em um processo automatizado, que antes existia devido às diferenças entre fabricantes, existe
também um maior foco para resolução dos problemas, redução da dependência de fabricantes
e criação de bibliotecas padrões para diferentes programações. Essa norma foi criada e
dividida em oito partes, sendo que cada parte trata de um assunto específico, como será
explanado nos parágrafos a seguir [12].
A primeira parte conceitua os controladores programáveis e mostra informações
gerais como conceitos de sistema de automação, entradas e saídas, linguagem textual, entre
outras. Essa parte também define as características funcionais de um controlador, como por
exemplo, o processamento de sinais, a comunicação entre controladores, fontes de
alimentação e confiabilidade e disponibilidade [12].
A segunda parte da norma trata da segurança de operação e manuseio dos
equipamentos, de proteções contra interferências eletromagnéticas e de requisitos quanto à
construção dos controladores programáveis (requisitos elétricos, mecânicos e ambientais)
[12].
A parte três é a mais extensa e aborda tópicos sobre a lógica de programação,
estipulando métodos e definições para a mesma. Nesta parte são mencionadas regras para os
programas, blocos funcionais, funções e variáveis. Os programas são constituídos por blocos
funcionais e funções, comandando diretamente entradas e saídas. Os blocos funcionais são
partes de programas estruturados e inalterados, como blocos temporizadores, PID e
contadores. As funções são elementos que geram resultados a cada operação, podendo citar os
blocos aritméticos. Toda a programação é desenvolvida com base em variáveis estipuladas na
norma, sendo locais (utilizada em um bloco específico) ou globais (utilizadas em qualquer
parte da programação) [12].
A norma IEC 61131 define também quais as linguagens de programação aceitas,
sendo elas divididas em cinco tipos. As linguagens de Texto Estruturado e Lista de Instruções
são textuais, pois suas instruções são por meio de textos. A Ladder Diagrams e o Diagrama
de Blocos Funcionais são do tipo gráfico, já que sua programação é representada por
símbolos. O último tipo de programação permitido é chamado de Funções Gráficas de
Sequenciamento, que permite a inserção de instruções tanto de forma gráfica quanto textual
[12].
26
A quarta parte apresenta as orientações aos usuários, para que eles possam
adquirir e instalar os controladores e seus periféricos. Aborda temas como as fiações corretas
e aterramento, condições ambientais e requisitos gerais para projetos e instalações [12].
A quinta parte define aspectos de comunicação entre controladores e entre seus
periféricos. Ela permite a criação de um padrão para a troca de dados do sistema. A parte seis
que trata da comunicação via Fieldbus e a parte sete, que retrata a programação utilizando
lógica Fuzzy, também especificam sobre comunicação, porém cada uma delas tem ênfase em
um tipo específico, no caso, Fieldbus e Fuzzy [12].
A oitava e última parte da norma mostra as implementações de linguagem e
orientações necessárias à programação. Esse tópico complementa a terceira parte, dando
orientações aos usuários quanto as variáveis globais e locais e quanto ao uso de linguagens
adicionais [12].
A norma IEC 61131 especifica todos os parâmetros julgados necessários para a
utilização do CLP e com isso torna possível um padrão para constituição de um processo
automatizado, facilitando a compreensão dos profissionais da área. Todas as linhas de
programadores seguem esta norma, independente do fabricante que a constitui [12].
2.5.2 SIMATIC S7-1200
A linha SIMATIC S7-1200 é uma linha de controladores modulares, versáteis e
compactos. Ela oferece interfaces de comunicação de alto padrão e possui tecnologia para
oferecer uma solução completa para a automação. Essa linha possui quatro modelos de CLP:
1211C, 1212C, 1214C E 1215C. Ela também possui interfaces de comunicação PROFINET
integrada e PROFIBUS a AS-Interface. Outra característica é o acesso remoto, permitindo
flexibilidade e comunicação simples para as atividades tecnológicas [13].
O novo processador de comunicação permite controlar o S7-1200 por meio da
internet ou celular. A interface PROFINET pode ser utilizada para programação e para
comunicação entre CLP e IHM. Também possui uma tecnologia de entradas e saídas rápidas,
contendo duas saídas rápidas de trem de pulsos em 100 KHz, as quais controlam até motores
de passo. Na Fig. 3 mostra-se um controlador da linha SIMATIC S7-1200 [13].
27
Fig. 3 – Controlador da Linha SIMATIC S7-1200 [14]
Esta nova linha da Siemens possui algumas melhorias com relação aos modelos
fabricados anteriormente. Possui uma maior velocidade de processamento, maior memória
para armazenamento de dados, contendo também saídas PWM e controle PID, além das
entradas e saídas digitais e analógicas. Sua estrutura modular e flexível permite expansões de
módulos de entrada e saída em sua parte frontal, mantendo o tamanho físico compacto.
Permite uma alta flexibilidade e fácil programação, permitindo soluções eficientes para as
tarefas destinadas [13,14].
2.6 ENTRADAS E SAÍDAS
As entradas e saídas são os elementos por onde um controlador analisa as
variáveis do processo e atua sobre elas para modificá-las. Existem dois tipos de entradas e
saídas em um processo, que são as digitais e as analógicas [15].
As variáveis digitais são aquelas que possuem dois estados, ligado (bit 1) ou
desligado (bit 0), ou seja, elas informam se uma condição está sendo satisfeita ou não. Este
exemplo de entrada é encontrado em sensores, fins de curso, botões, enfim, elementos com
dois estados de identificação. As saídas digitais funcionam do mesmo modo, ou o processador
28
manda ligar uma saída ou manda desligar, operando nestes dois estados, como exemplos,
saídas a transistor ou a relés [15].
As entradas e saídas analógicas possuem infinitos estados, diferentemente das
digitais. São exemplos disso as medidas de temperatura, pressão, vazão, entre outros. Estes
dados mudam a cada instante de segundo, possuindo diversos valores, já que são variáveis
instáveis. Como os processadores interpretam apenas sinais digitais, os analógicos passam por
um conversor analógico/digital, e assim é compreendido pelo sistema. As saídas analógicas
funcionam de forma contrária as entradas, transformando novamente o sinal digital em
analógico [15].
2.7 INTERFACE HOMEM MÁQUINA
A Interface Homem Máquina, mais conhecida como IHM, é todo e qualquer
sistema utilizado como sinalizador de eventos de uma máquina. Ela surgiu devido à
necessidade de uma interface amigável, que fosse capaz de fazer a integração entre os
sistemas de automação e as equipes responsáveis por sua operação [1].
Essas interfaces permitiram uma maior interatividade no controle dos processos,
já que as IHM’s possuem displays, possibilitando que o operador visualize as condições da
máquina e tome ações para alterar o processamento. O propósito das IHM’s é disponibilizar
uma interface gráfica de fácil entendimento ao operador [1].
Anteriormente as IHM’s eram utilizadas sirenes, sinaleiros luminosos, chaves
seletoras, enfim, componentes que indicavam o estado do processo ao operador. Com a
criação dos displays e surgimento das IHM’s, isso tudo mudou. Com uma IHM no processo,
podem-se observar alguns benefícios como: economia de fiação, flexibilidade, aumento do
controle do processo, operação amigável, fácil manutenção, entre outros [4].
As IHM’s passaram por processos de atualização com o passar do tempo. Elas
possuíam displays menores e botões para acionamentos. Com o avanço da tecnologia, esses
displays aumentaram de tamanho e, atualmente, existem IHM’s Touch Screen, ou seja,
sensíveis ao toque na tela, melhorando ainda mais a visualização do processo [4].
A Fig. 4 mostra um exemplo de IHM de alta tecnologia da Siemens.
29
Fig. 4 – IHM KTP600 da Siemens [16]
Esta IHM é do modelo KTP 600 Basic Color da Siemens. Ela é uma IHM Touch
Screen com display de LCD colorido, de 5,7 polegadas. A mesma ainda possui 6 teclas de
funções abaixo da tela, como se observa na Fig. 4. Este modelo é compatível com os CLP’s
da linha SIMATIC S7-1200, comunicando-se por meio de redes de comunicação, usando a
rede Ethernet, para esse fim. Essa compatibilidade entre IHM e CLP proporciona uma
interface gráfica de qualidade [13].
2.8 REDE DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL
As redes de comunicação surgiram inicialmente para a comunicação entre
computadores, entretanto, com a evolução dos microprocessadores, muitos instrumentos
fabris passaram a ter essa possibilidade de comunicação, formando uma rede de comunicação
industrial. A utilização das redes possibilita uma transmissão de dados rápida e confiável
entre equipamentos, fatores esses, que são indispensáveis para a produção industrial atual [4,
17].
As redes de comunicação industrial passaram a ser introduzidas no ambiente
industrial a partir da década de 1960. Anteriormente, era utilizada uma transmissão
30
pneumática, o que aumentava o custo de instalação dos sistemas e tornava a transmissão dos
sinais mais lenta. Porém, mesmo com o surgimento das redes, a comunicação entre os
pequenos dispositivos de chão de fábrica não era muita aceita até os anos 80. Devido a isso,
os barramentos de comunicação de instrumentos das fábricas não evoluíram muito até os anos
90 [4,17].
Com a evolução dos sistemas de automação industrial, o número de dispositivos
começou a aumentar de maneira significativa, tornando-se imprescindível a criação de um
padrão de comunicação internacional. Com isso, surgiu o padrão OSI (Open Systems
Interconnection), permitindo a comunicação confiável entre dois dispositivos de automação
independentemente do fabricante a que eles pertencem [17].
O uso das redes de comunicação industrial tem por finalidade a interligação da
maior quantidade de dispositivos possíveis dentro de uma indústria, compartilhando
informações, trazendo confiabilidade, rapidez e redução de custos para as empresas. Com o
crescimento da tecnologia, as redes industriais trouxeram muitas vantagens, como redução da
fiação, facilidade na manutenção, flexibilidade de configuração e diagnóstico de dispositivos
[17].
Para que uma rede de comunicação atenda corretamente uma planta industrial,
devem-se estar atentas às seguintes variáveis: taxa de transmissão, tecnologia de
comunicação, o custo de instalação, manutenção, segurança, disponibilidade de produtos,
topologia física da rede, entre outros fatores importantes [17].
2.8.1 Topologia física da rede
Sistemas industriais geralmente são constituídos de dois ou mais dispositivos.
Para esses sistemas existem topologias físicas de rede, ou seja, foram criados alguns modelos
para interligar os dispositivos industriais. Descreve-se a seguir as topologias mais comuns
encontradas atualmente [17].
31
Fig. 5 – Topologia de Rede Ponto a Ponto [18]
A Fig. 5 retrata a topologia ponto a ponto, a qual possui comunicação entre dois
ou mais processadores, não precisando estar conectados diretamente. Ela é pouco utilizada,
pois em caso de falha ou adição de algum dispositivo, terá sua transmissão interrompida [17].
Fig. 6 – Topologia de Barramento [16]
Na Fig. 6 tem-se a topologia de barramento, que como se pode observar, possui
um meio físico de comunicação comum a todos os processadores. É amplamente utilizada,
porque possui capacidade de expansão e uma falha em um processador não prejudicará os
demais [17].
Fig. 7 – Topologia em Anel [16]
32
A Fig. 7 apresenta a topologia tipo anel que é uma arquitetura parecida com a
ponto a ponto, porém, liga-se o último processador ao primeiro, fazendo o sinal circular em
forma de anel. Ela é mais confiável que a topologia ponto a ponto, mas existe retardo de
transmissão a medida que ela é expandida [17].
Fig. 8 – Topologia em Estrela [16]
O que se observa acima é uma topologia tipo estrela, onde é utilizado um nó
central para gerenciar a comunicação. Se houver falhas em algum nó, a transmissão não é
prejudicada, a não ser que o nó central seja atingido, o que provoca a falha de todo o sistema.
Para comunicação dessas topologias descritas, é preciso mais do que cabos para conectar
todos os nós da rede, sendo necessários alguns componentes especiais para tal ação [17].
2.8.2 Componentes de uma rede industrial
Nos ambientes fabris, é preciso mais do que cabos para conectar todos os
dispositivos da rede. Após decidir a topologia adotada, fazem-se uso de alguns componentes
típicos de rede para facilitar a transmissão de dados de forma confiável. Entre esses
componentes, destacam-se os repetidores (repeaters), as pontes (bridges), os roteadores
(routers) e os gateways [4, 17].
Os repetidores amplificam o sinal para que possam ser transmitidos dados entre os
nós mais afastados. As pontes fazem conexões entre duas redes com características elétricas
diferentes. Os roteadores retransmitem as informações entre várias redes de comunicação e os
33
gateways promovem a comunicação entre sub-redes, visando a uma melhor operabilidade do
sistema [4,17].
2.8.3 Classificação das redes industriais
As redes de comunicação industrial são sistemas com certa complexidade,
precisando de níveis hierárquicos para estruturá-los. Cada nível está associado a um nível de
comunicação com exigências próprias. Essa hierarquia pode ser observada na Fig. 9 [17].
Fig. 9 – Classificação de Redes Industriais [16]
A rede SensorBus é o nível mais baixo, sendo utilizado para ligar equipamentos
simples e pequenos, como sensores. Também se preocupa em manter baixos os custos de
conexão. Seu tempo de reação é na casa dos milissegundos com distâncias de até 200 metros
[4,17].
A rede DeviceBus possui equipamentos com pontos discretos ou dados
analógicos. Possui transferência de dados rápida como a rede SensorBus e cobre uma área de
500 metros de distância [4,17].
Na rede FieldBus, encontram-se os equipamentos de entradas e saídas
inteligentes, que possuem função de controle do processo. Atingem uma distância de até 10
km e o tempo de transferência é maior, na ordem de centenas de milissegundos [4,17].
34
Já a rede DataBus faz a comunicação entre o sistema de supervisão e o sistema de
gestão. Possuem tempos de reação de segundos ou até minutos, podendo chegar a distâncias
de 100 km. Geralmente, utiliza-se a rede Ethernet para essa transmissão de dados [4,17].
2.8.3.1 Rede Ethernet industrial
A rede Ethernet foi criada pela Xerox, nos anos 70. Ela é mundialmente usada
para conexões entre computadores pessoais e passou a ser usada nas indústrias também. No
padrão Ethernet, ocorrem colisões entre os dados transportados, o que para a automação não é
recomendável, pois não se tem um tempo definido de resposta, podendo comprometer o
desempenho do sistema [17].
Mesmo este protocolo de comunicação não possuindo algumas características
desejáveis para a automação, ele é muito utilizado, pois é uma tecnologia que já está
difundida, permitindo seu uso em grande escala e também um baixo custo de implantação. A
rede Ethernet vem evoluindo muito, passando também a ser utilizada como Wireless e
estando presente em diversos processos automatizados [17].
35
3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
O presente trabalho como já mencionado anteriormente, apresenta detalhadamente
a construção de uma bancada didática para o apoio prático ao ensino teórico de automação
industrial. A automação é uma área bastante ampla da engenharia e, portanto, delimita-se
neste trabalho a construção da bancada para o ensino de programação e aplicação de
controladores lógicos programáveis (CLP) e interface humano-máquina (IHM).
Este trabalho dá continuidade a uma pesquisa anterior, que com o mesmo
objetivo, dissertou sobre a concepção e projeto de uma bancada didática para ensino de
automação industrial. Naquele momento, o trabalho objetivou apenas a concepção, projeto e
especificação de componentes eletroeletrônicos a serem utilizados nas bancadas, observando
normas de segurança vigentes como a norma regulamentadora n°10 (NR-10) que dispõe sobre
segurança em instalações elétricas de baixa tensão e a norma regulamentadora n°12 (NR-12)
que dispõe sobre segurança em máquinas e equipamentos.
Além disso, foram realizados levantamentos que permitiram comparar
economicamente a vantagem da montagem da bancada dentro da própria instituição em
comparação com a aquisição de bancadas prontas de empresas do ramo. Portanto, o produto
do trabalho anterior apresentado na Fig. 10 resume-se a sugestão de um layout, definição do
diagrama elétrico e lógico (rede) e especificação de componentes eletroeletrônicos para a
bancada didática, resguardando as questões de segurança dos usuários, e questões financeiras.
Fig. 10 – Layout da Bancada Idealizado no Primeiro Projeto [4]
36
Buscando dar sequência ao trabalho anterior segue-se, portanto, com as principais
características do mesmo, como segurança e especificação de componentes, porém
readequando layout e diagrama elétrico a necessidades levantadas conforme realidade atual de
aplicação, culminando na montagem e testes da bancada a partir do projeto atualizado. No
projeto atual, ainda busca-se desenvolver circuitos eletrônicos de proteção que garantam a
integridade dos principais equipamentos da bancada (CLP e IHM) no caso de uma ação
indevida do aluno, como por exemplo, inversão de polaridades e conexão errônea de níveis de
tensão elétrica nos pontos e entrada e saída.
O processo metodológico para elaboração da bancada em questão foi iniciado com
a pesquisa bibliográfica através de livros e arquivos online como: artigos, teses, apostilas e
catálogos, de modo a garantir aprimoramento do conhecimento teórico do assunto em questão
permitindo a aplicação correta dos elementos na bancada. Para uma melhor caracterização da
bancada e uma orientação sobre a montagem da mesma buscando experiências anteriores,
realizou-se também uma pesquisa correlata sobre bancadas desenvolvidas no âmbito nacional
com aplicações semelhantes tanto no meio acadêmico quanto no meio comercial.
Em um segundo momento houve a busca da informação utilizando-se fontes orais
como, por exemplo, a experiência de instrutores da instituição sobre os objetivos almejados
com a bancada, permitindo assim um melhor entendimento sobre mesma e garantindo a
personalização para as aplicações propostas, que no caso, é o uso nas disciplinas dos cursos
técnicos e de graduação da SATC.
Em posse de todas as informações coletadas, a bancada passou pelo processo de
projeto, apoiado pelos softwares específicos de desenho e simulação, que permitiram a
visualização da disposição física dos elementos e simulação das funcionalidades buscadas
durante o projeto.
Por fim, com a etapa de projeto finalizada houve a montagem da bancada em
escala real de aplicação e testes de funcionalidades, permitindo desse modo, constatar o
sucesso do projeto e discutir os resultados atingidos.
37
4 PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA
A partir desse ponto são apresentados os passos realizados em direção à
concepção, projeto e implementação da bancada didática para a consolidação do conteúdo
teórico de automação industrial, abrangendo desde os levantamentos preliminares até a
finalização e testes da bancada concebida.
4.1 LEVANTAMENTO DE FUNCIONALIDADES
Tendo em vista a necessidade de personificação da bancada para a aplicação na
SATC, buscou-se inicialmente por meio de consultas aos instrutores (professores) as
funcionalidades necessárias a serem aplicadas as bancadas, de modo que atendam a demanda
das disciplinas ofertadas aos alunos dos cursos técnicos, tecnológicos e de engenharia da
instituição. O levantamento realizado acrescido às características sugeridas no projeto anterior
apontou as seguintes necessidades:
- A bancada deve prever a proteção de seus usuários contra choque elétrico
causado por eventuais problemas de isolação ou até mesmo ação indevida do usuário;
- A bancada deve prever a proteção dos equipamentos contra sobrecarga causada
por eventuais problemas com cargas conectadas a mesma ou ainda ação indevida do usuário;
- A bancada deve prever a proteção dos equipamentos contra curto circuito
causado por eventuais problemas nos equipamentos utilizados ou ainda ação indevida do
usuário;
- Deve prever a possibilidade de manobra da bancada permitindo o seu
desligamento a qualquer momento;
- A bancada deve prever a conexão de entradas e saídas utilizando bornes e
conectores de conexão rápida;
- Para as conexões de entradas digitais do CLP, a bancada deve disponibilizar
chaves e botões de pulso em quantidade suficiente que permita preencher todos os pontos
disponíveis no CLP;
38
- Para as conexões de saídas digitais do CLP, a bancada deve disponibilizar todos
os pontos via bornes de conexão rápida além de pelo menos cinco relés externos, com tensão
elétrica de operação compatível a saída do mesmo;
- Para as conexões de entradas analógicas do CLP, a bancada deve disponibilizar
dois potenciômetros multivoltas que permitam a simulação de uma entrada analógica variável
de 0V a 10Vcc;
- Para a conexão de saída analógica do CLP, a bancada deve disponibilizar um
mostrador digital, que permita ao usuário constatar a variação da tensão de saída de 0V a
10Vcc;
- A bancada deve disponibilizar uma fonte de 24Vcc de modo a permitir a
alimentação dos diversos equipamentos nela existentes, além de disponibilizar via borne de
conexão rápida, pontos de 0V e 24V que permitam atendimento a eventual necessidade de
conexão de equipamentos externos;
- A bancada deve possuir CLP e IHM conectados constantemente via rede
ethernet, além de prever a conexão de computadores externos ou outros dispositivos via
mesma rede;
- A bancada deve prever dispositivo de proteção eletrônico de modo a proteger
entradas e saídas do CLP, evitando que o mesmo seja danificado no caso de conexão errônea
do usuário;
- A IHM deve ser posicionada na bancada em um nível mais baixo possível, de
modo a garantir a visualização e operação da mesma quando o usuário estiver em posição de
programação, que neste caso é sentado.
4.2 DEFINIÇÃO DO LAYOUT
A estrutura metálica de sustentação da bancada apresentada na Fig.11 foi
reutilizada, aproveitando o bastidor de uma bancada já existente na instituição, recentemente
inutilizada, haja vista seu avançado tempo de uso. Com base nisso foi possível definir o
tamanho total da bancada para iniciar a elaboração do layout. Após essa definição foram
coletadas as dimensões de todos os componentes a serem utilizados, desde o CLP e IHM até
os bornes de ligação. Com as dimensões coletadas realizou-se a elaboração do layout em
39
software de interface gráfica CAD (Computer Aided Design), que permite a criação de
projetos e desenhos arquitetônicos e de engenharia.
Fig. 11 – Bastidor Utilizado na Montagem da Bancada [4, Adaptado Pelo Autor]
De posse dos dados métricos e demais informações iniciou-se efetivamente a
elaboração do layout buscando a melhor disposição dos componentes. O desenho do layout
foi realizado em ferramenta específica que permite reprodução de objetos com dimensões
reais e deste modo posicioná-los da melhor maneira possível, ocupando de forma ordenada o
espaço permitido. A área útil para a bancada possui dimensões de 515 mm de altura por 427
mm de largura, necessitando posicionar todos os acessórios dentro desse espaço. Depois de
um planejamento adequado chegou-se ao layout final demonstrado na Fig. 12.
No layout apresentado, pode-se observar que a IHM foi posicionada no centro da
bancada, devido a altura que ela ficará aos olhos do educando, pois como a bancada ficará em
cima de uma mesa e ao lado de um computador, para fazer a programação, ela precisa estar
com uma altura de fácil manuseio para os usuários. O CLP por sua vez não é um componente
40
que possui interface gráfica e, por esse motivo foi posicionado na parte superior, fazendo o
comando inteligente de todos os dispositivos.
A bancada projetada possui além do CLP e IHM, alguns outros acessórios para
seu funcionamento. São componentes periféricos como: chave LIGA/DESLIGA e botões de
pulsos, para simular sinais de entrada ao CLP, led’s para indicação de acionamento das saídas,
placa eletrônica de relés para chavear cargas de potência, display voltímetro para informar a
saída analógica, bornes para as ligações, entre outros.
Fig. 12 – Layout em Auto CAD [Do autor 2015]
Depois que o layout em CAD foi finalizado, o mesmo foi impresso em tamanho
real para verificação se os tamanhos dos dispositivos e suas disposições estavam todos
corretos. Findada a análise que comprova que o layout está correto, foi realizado o corte da
chapa de acrílico a ser utilizada para fixação dos componentes da bancada. A escolha da
chapa de acrílico com espessura de 6mm na cor branca, justifica-se pela necessidade de uso
de um material de boa resistência mecânica e que principalmente não ofereça o risco de
41
condução de corrente elétrica, evitando assim curtos circuitos ou ainda choques elétricos aos
usuários.
Na chapa de acrílico onde serão fixados os componentes e equipamentos são
necessários a realização de furos e cortes precisos conforme desenho do layout. A realização
destes furos e cortes demandou o uso de uma ferramenta específica disponibilizada dentro da
própria instituição que é a impressora a laser. Esta máquina faz o corte de acordo com o
projeto do CAD, de forma milimétrica, apresentando uma precisão de alta qualidade,
essencial para posicionar os componentes na bancada. A Fig. 13 ilustra a placa acrílica após o
processo de corte. Posteriormente ao corte da placa acrílica, foi realizado o processo de
fixação na estrutura metálica no bastidor.
Fig. 13 – Chapa Acrílica [Do autor 2015]
Para finalizar esta parte do projeto, elaborou-se uma interface gráfica para ser
colada na placa acrílica, utilizando também o CAD. Nessa interface estão todas as tags
(etiquetas) que indicam cada componente, os nomes das entradas e saídas do CLP, indicação
das fontes de tensão, enfim, todas as informações necessárias para o entendimento do usuário.
42
Fig. 14 – Interface Gráfica para Usuário [Do autor 2015]
O desenho foi impresso em uma folha adesiva em tamanho real, para ser colada
em cima do acrílico e finalizar o layout. Na Fig.14, exposta anteriormente, pode-se observar o
acrílico preso à estrutura e com a interface colada.
4.3 COMPONENTES DA BANCADA DIDÁTICA
Os componentes da bancada didática são os responsáveis pelo total
funcionamento do projeto, é por meio deles que todo o processo de automação é realizado. A
função do presente trabalho não é de estipular quais os melhores equipamentos a serem
utilizados, pois cada equipamento tem sua particularidade, de acordo com o uso a qual será
destinado. Como já foi mencionado, outro estudo foi realizado anteriormente, o qual os
definiu, sendo que essa escolha foi tomada seguindo as necessidades da instituição,
encontrando equipamentos adequados para o aprendizado e a realidade comercial da região,
onde a grande maioria dos acadêmicos será inserida. A seguir, apresentam-se os componentes
que constituirão a bancada e algumas de suas características.
O CLP é o principal componente, pois ele comanda todo o processo a partir de
uma programação feita pelo usuário. Será utilizada a CPU 1214C DC/DC/DC da Siemens,
que possui uma tecnologia de processamento avançada. Esse CLP possui alimentação de 24
43
Vcc (tensão contínua), 14 entradas digitais, 10 saídas digitais, 2 entradas analógicas e
comunicação via rede Ethernet.
Suas entradas digitais são PNP, ou seja, elas possuem o negativo como comum, e
recebem o positivo (24 Vcc) como sinal de entrada. As saídas digitais quando acionadas,
emitem também um sinal de 24 Vcc para acionamento de cargas. Já as entradas analógicas,
têm uma tensão específica que varia de 0 até 10 Vcc. A Fig. 15 ilustra a CPU da Siemens
utilizada no projeto.
Fig. 15 – CPU 1214C DC/DC/DC [13]
Para obter o sinal de saída analógica, acopla-se um módulo de expansão ao CLP.
A Fig. 16 apresenta esse módulo, que possui uma saída analógica de 0 a 10Vcc.
Fig. 16 – Módulo Analógico SB1232 [13]
44
A Fig. 17 apresenta o switch CSM 1277, que tem como função fazer a
comunicação e transmissão de dados. Esse switch tem 4 portas de comunicação RJ45, onde
são utilizados cabos Ethernet para interligar o CLP, a IHM e o computador. Ele também
precisa de uma alimentação externa de 24 Vcc para poder funcionar.
Fig. 17 – Switch CSM 1277 [13]
A IHM em um processo de automação permite uma visão ampla e facilita a
manipulação dos dados. No projeto da bancada didática será utilizada uma IHM da Siemens, a
KTP600. Ela possui um display de LCD de 5,7 polegadas, e sua principal característica é sua
tela Touch Screen colorida, ou seja, tem uma tela sensível ao toque. A KTP600 possui
também 6 teclas de função e é alimentada por uma tensão de 24 Vcc. Por ser Touch Screen,
ela apresenta maior interatividade com o usuário, causando destaque no layout da bancada,
como pode ser observado na Fig. 18.
45
Fig. 18 – IHM KTP600 [Do autor 2015]
A alimentação de toda a bancada passa por um Interruptor Diferencial Residual
(IDR) da Siemens, que possui uma corrente nominal de desarme de 25 A. A bancada é
alimentada em 220 Vca, passando pelo IDR para proteção contra choque elétrico, já que ele
desarma com uma corrente de fuga de 30 mA. Esse componente mostrado na Fig.19 secciona
tanto a fase quanto o neutro, sendo utilizado depois para alimentar a fonte chaveada de 24
Vcc.
Fig. 19 – Interruptor Diferencial Residual [Do autor 2015]
46
Quase todos os componentes são alimentados por uma fonte chaveada de 24 Vcc,
com exceção do display de saída analógica, que é alimentado com 9 Vcc. Após a alimentação
passar pelo IDR, ela chega à fonte ilustrada na Fig. 20. Essa fonte chaveada possui 5 bornes,
sendo um para o terra, dois para entrada de tensão (220 Vca) e dois para saída retificada de 24
Vcc, a qual fornece uma corrente máxima de 2,1 A.
Fig. 20 – Fonte Chaveada 24 Vcc [Do autor 2015]
As entradas digitais do CLP são simuladas por botões de pulso e chave
LIGA/DESLIGA. Ambas possuem conectado o sinal positivo de 24 Vcc, sendo preciso ligá-
las aos bornes de entrada por cabos externos, para que possam comutar o sinal. A bancada
possui 14 botões de pulso (a esquerda da Fig.21) e 14 chaves LIGA/DESLIGA (a direita da
Fig.21), sendo que possuem a mesma função, porém os botões emitem apenas um sinal digital
de curto espaço de tempo (pulso) e as chaves permanecem no estado em que estão até serem
comutadas novamente.
Fig. 21 – Botões de Pulso e Chave Liga/Desliga [Do autor 2015]
47
Referindo-se aos sinais analógicos, têm-se os elementos de entrada e de saída
mostrados na Fig. 22. Acima está o display do voltímetro digital, que tem como função
mostrar os valores obtidos na saída analógica do CLP, que variam de 0 a 10 Vcc. Abaixo
estão os dois potenciômetros para simularem as entradas analógicas, sendo potenciômetros
multivoltas de 10 KΩ cada um. Esses potenciômetros precisam ser alimentados pelo sinal de
10 Vcc, que existe na bancada, para assim variar seu sinal entre 0 e 10 Vcc.
Fig. 22 – Display e Potenciômetros [Do autor 2015]
Para tornar possível todas as ligações de sinais entre os componentes citados
acima, e oferecer toda a funcionalidade da bancada, é indispensável à presença de bornes para
as ligações, que são feitas com cabos de conexão rápida, também conhecidos por cabos
banana específicos para essa finalidade.
Fig. 23 – Bornes [Do autor 2015]
São utilizados bornes de 2 mm², conforme Fig. 23, em toda a bancada didática,
podendo ser na cor vermelha, para representar as tensões positivas (24 Vcc e 10 Vcc), na cor
48
preta, para os sinais negativos da fonte, e na cor azul para os demais componentes de entrada
e saída.
4.4 DIAGRAMA ELÉTRICO
Para compreensão das ligações elétricas e facilidade na montagem das bancadas,
foram desenvolvidos diagramas elétricos multifilares, que representam todas as conexões em
todos os componentes. O diagrama pode ser interpretado por um profissional qualificado,
fazendo o mesmo ter a capacidade de montar a bancada e prestar manutenção quando
necessário.
O projeto elétrico inicia-se com as fontes de suprimento elétricas, observadas na
Fig. 24. A bancada didática é alimentada por uma rede de 220 Vca externa com seu devido
aterramento. Essa rede passa por um IDR para proteção contra choques e sobre corrente, e
posteriormente por um fusível. O acionamento do IDR pelo usuário alimenta a fonte de 24
Vcc, responsável pela alimentação de toda a bancada. No apêndice A pode ser observado esse
diagrama com maiores detalhes.
Fig. 24 – Fontes de Alimentação [Do autor 2015]
49
A fonte de 24 Vcc alimenta todos os componentes e também gera saída para
alimentação externa, por meio dos bornes existentes na bancada. Na Fig. 25, têm-se os bornes
de alimentação de 24 Vcc, com os sinais positivos e negativos, e os de 10 Vcc, também com
os positivos e negativos. Como a tensão de 10 Vcc é utilizada apenas no sinal analógico, ela
possui dois bornes, enquanto que 24 Vcc possui quatro, por ser utilizado em mais aplicações.
No apêndice B retrata-se esse esquema de forma mais ampla.
Fig. 25 – Bornes de Alimentação [Do autor 2015]
Na Fig. 26 observam-se todas as entradas de sinais ao CLP. A entrada L+ recebe o
sinal de 24 Vcc (+), e M e 1M recebem 24 Vcc (-), enquanto a entrada 2M recebe o sinal de
10 Vcc (-). Esses sinais alimentam o CLP e servem como referência para entradas analógicas
e digitais. Todas as entradas para o CLP passam antes por uma placa eletrônica de entrada e
saída, cuja função é proteger o CLP de ligações errôneas, que podem danificá-lo. A função
dessas placas de proteção será explanada adiante, e para uma melhor visualização desse
diagrama, conferir o apêndice C.
50
Fig. 26 – Entradas do CLP [Do autor 2015]
O bloco de saídas do CLP é apresentado na Fig. 27, onde ele é alimentado por 24
Vcc (+) no 3L+ e 24 Vcc (-) no 3M. Todas as saídas digitais do CLP também passam pela
placa de proteção, para depois chegarem aos bornes. Em cada borne de saída, tem-se um led
ligado em série com um resistor, para que assim que a respectiva saída seja acionada, o
usuário tenha um sinal luminoso de indicação. O sinal analógico é ligado a um display
voltímetro, para indicar a tensão de saída oferecida naquele instante. O apêndice D apresenta
uma visão mais detalhada.
51
Fig. 27 – Saídas do CLP [Do autor 2015]
Para simular os sinais de entradas digitais, a bancada possui botões de pulso, os
quais recebem um sinal de 24 Vcc (+) para chavear em seus acionamentos, como se mostra na
Fig. 28. O apêndice E representa esse diagrama de forma mais clara.
Fig. 28 – Botões de Pulso [Do autor 2015]
52
Outra forma de simular as entradas digitais é por meio da chave LIGA/DESLIGA
que assim como os botões de pulso, também chaveiam o sinal de 24 Vcc (+), observado na
Fig. 29. A diferença entre chaves e botão é a duração do sinal enviado, pois os botões emitem
um pulso (curto intervalo de tempo), enquanto as chaves permanecem em um determinado
estado até serem comutadas novamente. O diagrama a seguir está exposto amplamente no
apêndice F.
Fig. 29 – Chaves Liga/Desliga [Do autor 2015]
Para simular os sinais de entradas analógicas, utilizam-se dois potenciômetros
multivoltas de 10 KΩ cada um. A Fig. 30 ilustra os mesmos e suas ligações. Esses
potenciômetros precisam ser alimentados pelos sinais de 10 Vcc nos bornes das extremidades,
sendo que o borne do meio é o gerador do sinal de saída. No apêndice G, tem-se uma melhor
visualização desse esquema.
53
Fig. 30 – Potenciômetros [Do autor 2015]
O projeto previu também, além das saídas do CLP, cinco saídas para maiores
potências utilizando relés. Na Fig. 31 apresenta-se a ligação desses componentes. Como se
pode observar, eles possuem dois bornes para acionamento de suas bobinas, sinal que vem do
CLP geralmente, um borne para conectar um sinal de referência, e dois contatos, sendo um
aberto e outro fechado. Esse diagrama está no apêndice H, para ser observado com maiores
detalhes.
Fig. 31 – Ligação dos Relés [Do autor 2015]
54
Os diagramas elétricos existentes no projeto permitem a ligação de toda a bancada
didática. Após a execução dos projetos descritos acima, toda a bancada estava ligada, faltando
apenas uma comunicação entre CLP, IHM e computador a qual foi realizada na sequência.
4.5 DIAGRAMA DA REDE DE COMUNICAÇÃO
Para o usuário poder programar o CLP ele utilizará o software Portal TIA V12 da
Siemens, exclusivo para essas aplicações. O estudante irá fazer a programação no computador
e enviá-la ao CLP e/ou IHM, por meio de uma rede de comunicação. Na Fig. 32 apresenta-se
esse esquema de rede com seus componentes utilizados.
Fig. 32 – Topologia de Rede [Do autor 2015]
A topologia de rede adotada no projeto é a topologia em estrela, ou seja, toda a
comunicação está ligada a um nó central. O Switch CSM 1277 representa esse ponto central,
onde são ligados CLP, IHM e um computador. A comunicação entre eles acontece por um
cabo de Ethernet industrial, utilizando um IP para cada componente, para evitar conflitos.
55
Com essa topologia de rede têm-se vantagens, como por exemplo, a falha de
comunicação em algum ponto, se isso ocorrer, a comunicação entre os demais dispositivos
não é prejudicada, a não ser que o problema seja no CSM 1277. Essa comunicação utiliza
mais cabos, já que é preciso ligar cada dispositivo ao Switch central. Porém como o cabo de
ligação é um cabo Ethernet, ele pode ser facilmente encontrado ou fabricado.
Desse modo, o educando consegue enviar todos os dados do computador para o
CLP e a IHM, sem ocorrer erros e/ou conflitos de comunicação, permitindo assim, a perfeita
funcionalidade do projeto.
4.6 DESENVOLVIMENTO ELETRÔNICO DE SUPRIMENTO, ACIONAMENTO E
PROTEÇÃO
O projeto da bancada didática foi planejado para possuir algumas placas
eletrônicas, separadas em duas classes: uma de acionamentos e outra de proteção. As placas
foram desenvolvidas por meio do software de desenvolvimento e simulação eletrônica, no
qual foi desenvolvido todo o layout. A produção dos circuitos foi de forma artesanal, fazendo
a montagem dos mesmos na instituição SATC.
Após a modelagem do circuito no software, iniciou-se o processo de transferência
do circuito à placa, corrosão do cobre, e solda dos componentes. Todo esse processo foi feito
manualmente, sem auxílio de máquinas de fabricação. Foram elaborados três circuitos
diferentes, com distintas funcionalidades. Montaram-se dois circuitos para acionamentos,
sendo um, uma placa reguladora de tensão, e outro, uma placa de relés. Também foi
desenvolvida uma placa de proteção ao CLP, como será descrito a seguir.
4.6.1 Sistema Eletrônico de Acionamentos
A bancada possui uma fonte de alimentação de 24 Vcc, mas para utilizar as
entradas analógicas do CLP precisa-se de 10 Vcc. Para evitar a compra de outra fonte de
tensão e gerar maiores custos, foi desenvolvida uma placa reguladora de tensão. Na Fig. 33
56
apresentasse o esquema eletrônico e o layout desenvolvido pelo software, para a execução do
projeto.
Fig. 33 – Esquema da Placa Reguladora de Tensão [Do autor 2015]
A placa acima é alimentada por 24 Vcc e dispõe em sua saída duas tensões, sendo
uma de 10 Vcc para as entradas analógicas, e uma de 9 Vcc, para alimentar o display
voltímetro, que irá mostrar o sinal de saída analógico. O componente principal dessa placa é o
regulador de tensão, que como o próprio nome diz, regula a tensão para um valor desejado,
que nesse caso, recebe 24 Vcc e regula para 10 Vcc.
Para isso foi utilizado o LM 7810 (10 Vcc) e o LM 7809 (9 Vcc) além de alguns
capacitores para filtrar ruídos e estabilizar a tensão. A placa também possui led’s para indicar
que está ligada. Para evitar o aquecimento dos reguladores, foram colocados dissipadores nos
mesmos, evitando danos causados por aumento de temperatura. A Fig. 34 representa o
resultado final da montagem da placa, mostrando sua semelhança com o projeto.
57
Fig. 34 – Placa Reguladora de Tensão [Do autor 2015]
Visto a necessidade de acionar cargas com maiores potências, foi planejada uma
placa com relés, para ser utilizada na saída do CLP. As saídas do CLP fornecem uma tensão
de 24 Vcc, porém caso seja preciso acionar cargas com tensões maiores, até 220 V, por
exemplo, usam-se os relés. Na Fig. 35 está ilustrado o esquema eletrônico para essa placa.
Fig. 35 – Esquema da Placa de Relés [Do autor 2015]
Como se observa no esquema, a placa de relés possui um circuito simples. São
apenas ligados os cinco terminais dos relés aos conectores. Na bancada são feitas as ligações
dos conectores aos bornes, permitindo assim, o uso dos relés em acionamentos de grandes
cargas. Cada relé possui dois terminais para as bobinas, as quais alimentam esse componente,
com tensão de 24 Vcc, e outros três terminais para chaveamento de cargas. O terminal comum
58
recebe um sinal para ser chaveado entre os outros dois contatos, sendo um normalmente
aberto e outro normalmente fechado, comutando ambos assim que a bobina for alimentada.
Toda a alimentação e ligação de cargas externas são feitas pelos usuários por meio dos bornes
existentes na bancada.
Fig. 36 – Placa de Acionamento com Relés [Do autor 2015]
Essa placa de relés é colocada na parte frontal da bancada, para facilitar a ligação
do usuário. Devido a esse motivo ela foi recoberta por uma cor branca, como se mostra na
Fig. 36, para ficar da mesma cor que a bancada e apresentar um visual agradável.
4.6.2 Sistema Eletrônico de Proteção
Como o CLP é um dispositivo caro e de importância para o funcionamento da
bancada, foi projetada e elaborada uma placa de proteção para as entradas e saídas, analógicas
e digitais. Essa placa foi fixada na parte de trás da bancada, próxima ao CLP, fazendo com
que todos os sinais antes de chegarem ao CLP, passassem por ela, protegendo assim o
dispositivo. Na Fig. 37 mostra-se o esquema eletrônico dessa placa de proteção.
Essa placa protege contra surtos de tensões para o CLP, além de ligações errôneas
por parte do usuário, como por exemplo, alimentar uma entrada analógica com uma tensão
maior que 10 Vcc. Caso ocorra algum defeito, a placa irá garantir a integridade do dispositivo
protegido.
59
Fig. 37 – Esquema Eletrônico da Placa de Proteção [Do autor 2015]
A Fig. 38 representa o layout em três dimensões da placa de proteção elaborada
do software.
Fig. 38 – Layout da Placa de Proteção [Do autor 2015]
60
Para as entradas e saídas digitais, a placa possui uma proteção diferente com
relação a entrada analógica. As entradas e saídas são opto acopladas, ou seja, o sinal chega até
a placa e passa por um componente que envia um sinal de luz e satura um transistor interno,
enviando um sinal de tensão em sua saída. A Fig.39 mostra o esquema de um 4N25,
componente utilizado na placa de proteção.
Fig. 39 – Circuito do 4N25 [Do autor 2015]
O 4N25 mostrado acima isola sua entrada de sua saída. Ao receber o sinal de 24
Vcc no pino 1, ele aciona um led interno, e por esse motivo tem-se um resistor ligado em
série, para limitar a corrente e não danificar o led. Quando o sinal luminoso é acionado, ele
aciona o transistor interno, saturando-o e fechando contato entre os pinos 5 e 4.
No pino 5 foi ligado um sinal de tensão de 24 Vcc, que quando acionado, libera
esse sinal para o pino 4, chegando até a entrada do CLP. O resistor R2 garante que quando o
4N25 está desacionado, chegue até a entrada do CLP um sinal de 0 Vcc, e não fique com um
sinal flutuante, o que pode causar acionamentos indesejados. Desse modo, o sinal é isolado, e
qualquer falha que acontecer não afeta o CLP. Esse esquema é o mesmo empregado para as
saídas digitais do CLP.
Para proteção das entradas analógicas, que variam continuamente no tempo, foi
preciso usar um diodo zener. A função desse diodo é limitar a faixa de tensão em um valor
específico do componente. No projeto foi utilizado o diodo zener 1N4740, que é um diodo
que regula a tensão em 10 Vcc. O diodo zener começa a atuar a partir do ponto em que a
tensão em seus terminais for maior que 10 Vcc, ou seja, para tensões na entrada analógica
menor que que esse valor, o diodo não atua, mandando o sinal direto ao CLP.
61
Se o usuário cometer algum erro na ligação e alimentar a analógica com uma
tensão maior que 10 Vcc, o diodo atua, fazendo a tensão na saída continuar em 10 Vcc. Essa
proteção evita a queima da entrada analógica, caso o estudante insira um sinal de 24 Vcc, o
diodo atua, enviando apenas 10 Vcc ao CLP. A Fig.40 ilustra a ligação do diodo zener
utilizado, com alguns resistores para limitar corrente e garantir a funcionalidade do circuito.
Fig. 40 – Circuito do Diodo Zener [Do autor 2015]
A placa eletrônica de proteção possui dois diodos zener, e 24 opto acopladores
4N25, sendo um para cada entrada e um para cada saída. Com base nas informações descritas
acima, foi elaborado o circuito de proteção para o CLP, como se observa na Fig. 41.
Fig. 41 – Placa de Proteção de Entradas e Saídas [Do autor 2015]
62
Com essa placa de proteção finaliza-se a etapa de criação do projeto da bancada
didática, partindo assim para a montagem final. A seguir está o levantamento dos
componentes utilizados para confecção dessa placa:
- 24 opto acopladores 4N25;
- 26 resistores de 10 KΩ;
- 14 resistores de 2,2 KΩ;
- 10 resistores de 1 KΩ;
- 2 resistores de 5,6 KΩ;
- 2 diodos zener 1N4740;
- 28 bornes 2 vias.
Com esses componentes conseguiu-se elaborar a placa de proteção e utilizá-la no
projeto proposto.
4.7 MONTAGEM DA BANCADA
Com todos os projetos e layouts realizados e definidos, começou-se a montagem
propriamente dita da bancada didática. Foram colocados todos os dispositivos e placas
eletrônicas na bancada, e depois, seguindo os projetos elétricos, foram feitas todas as ligações
necessárias para seu funcionamento.
Na parte superior da bancada foram colocados o CLP, o IDR para alimentação
geral da bancada, e os bornes de entrada e saídas, devido a proximidade dos mesmos do CLP.
Na parte central colou-se a IHM bem no centro, para dar destaque e facilidade de manuseio, e
ao lado da IHM, os botões de pulso e chave LIGA/DESLIGA, para simular os sinais de
entrada. A Fig. 42 retrata a parte superior e central da bancada, quando a mesma estava em
processo de montagem.
63
Fig. 42 – Visão Frontal Superior [Do autor 2015]
Na parte inferior da bancada, foram posicionados potenciômetros, o display, a
fonte de alimentação e a placa de relés confeccionada anteriormente. A Fig. 43 mostra a visão
dos potenciômetros e da fonte de alimentação, enquanto a Fig. 44 ilustra a placa de relés.
Fig. 43 – Visão Frontal Inferior [Do autor 2015]
64
Fig. 44 – Visão da Placa de Relés [Do autor 2015]
Todas as ligações da bancada foram feitas utilizando o fio 1 mm², trazendo um
padrão estético ao projeto. Todos os cuidados para fixação e ligação do projeto foram
realizados, para trazer segurança, robustez e confiabilidade ao projeto. A Fig. 45 demonstra a
parte traseira da bancada, com todas as fiações utilizadas.
Fig. 45 – Vista Traseira da Bancada Didática [Do autor 2015]
65
A foto a seguir (Fig. 46) ilustra a bancada didática final, após todo o processo de
montagem. Uma visão frontal do projeto após todo o planejamento, mostrando que o objetivo
final foi alcançado.
Fig. 46 – Bancada Didática [Do autor 2015]
Com a montagem toda completa a bancada foi ligada, com mostra-se na Fig. 47.
Fig. 47 – Bancada Didática Ligada [Do autor 2015]
66
Depois de toda a bancada projetada e montada, foram realizados testes de
funcionamento. Para execução destes testes foram implementados algoritmos via software e
transferidos ao CLP e IHM para verificar a comunicação. Foram realizados também testes de
funcionalidade em todas as entradas e saídas do CLP, tanto as analógicas quanto as digitais
bem como também foram testadas todas as chaves, os botões, os relés, enfim todos os
componentes. Desse modo verificou-se a correta funcionalidade da bancada didática,
concluindo o projeto planejado nesse trabalho de conclusão de curso.
67
5 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Com todo o estudo realizado em sequência a um trabalho anteriormente iniciado,
conseguiu-se dimensionar, elaborar e executar o projeto proposto. Com as informações
adquiridas, uma bancada didática foi montada para comprovar a eficácia do presente trabalho
e os benefícios adquiridos com esse estudo.
A montagem da bancada dentro da própria instituição proporciona alguns
benefícios, estando entre os primordiais, o custo financeiro para elaboração e a funcionalidade
que a bancada proporciona, pois a mesma atende as necessidades sugeridas pela própria
instituição.
Adiante será mostrada a ficha técnica da bancada didática desenvolvida
juntamente com os custos gerados para esse processo. Porém antes dos dados técnicos do
projeto, será mostrada uma ficha técnica de uma bancada comercial existente no mercado, de
modo a tonar perceptível a diferença entre ambas.
Tab. 1 – Bancada Comercial (Ficha Técnica) [4]
1 Mini Voltímetro
1 Chave Geral Liga/Desliga
Valor: R$ 21.320,00
Bancada Comercial - Ficha Técnica
Modelo: Dock Station
Alimentação Monofásica: 110/220 Vca
CLP S7-1200 - CPU: 1214C DC/DC/DC
IHM Touch Screen Siemens
8 Chaves ON/OFF
8 Led's de Indicação das Saídas Digitais
2 Potenciômetros
Os dados expostos na tabela acima (Tab.1) são retirados do estudo realizado
anteriormente, o qual tinha a finalidade de fazer uma comparação com bancadas comerciais.
Essa bancada mostrada anteriormente possui características que se assemelham ao projeto
elaborado, porém com funcionalidades inferiores. O valor descrito da bancada provavelmente
sofreu alterações, devido a depreciação e as taxas monetárias que modificaram no período de
aproximadamente um ano. Mesmo com algumas alterações, observa-se que uma bancada
68
comercial possui um valor elevado para aquisição, e com funcionalidades específicas do
fabricante.
Para ter uma noção do custo gerado para fabricação de uma bancada na
instituição, foi elaborada uma tabela (Tab.2) com todos os componentes utilizados na mesma,
contemplando os dispositivos de automação e também os componentes eletrônicos para
fabricação das placas. Nessa mesma tabela encontra-se a quantidade de cada componente
utilizado e seus valores de aquisição, gerando um custo total para elaboração.
Tab. 2 – Custo da Bancada Didática
Dispositivos e Componentes Eletrônicos Valor Unitário R$ Quantidade Total R$
Kit Automação Siemens SIMATIC S7-1200
CLP/CPU 1214C DC/DC/DC - Módulo Analógico SB1232
Switch CSM 1277 - IHM KTP600
Interruptor Diferencial Residual - 25A /30mA R$ 75,00 1 R$ 75,00
Fonte Industrial 24 VCC - 2,1 A R$ 41,29 1 R$ 41,29
Botão de Pulso R$ 2,20 14 R$ 30,80
Chave ON/OFF R$ 3,90 14 R$ 54,60
Medidor Digital - Modelo: PM-438 R$ 50,00 1 R$ 50,00
Potenciometro Multivoltas - 10KΩ R$ 39,00 2 R$ 78,00
Bornes de Ligação R$ 1,50 97 R$ 145,50
Led's R$ 0,60 12 R$ 7,20
Suporte Plástico para Led's R$ 0,70 10 R$ 7,00
Porta Fusível R$ 3,00 1 R$ 3,00
Fusível 4A R$ 0,50 1 R$ 0,50
Placa de Acrílico Branca R$ 62,70 - R$ 62,70
Trilhos DIN de Fixação R$ 1,80 - R$ 1,80
Parafusos R$ 2,00 - R$ 2,00
Interface - Adesivo R$ 40,00 - R$ 40,00
Cabo Flexível 1 mm² R$ 6,40 - R$ 6,40
Terminais - Tubolar e Tipo Garfo R$ 2,00 30 R$ 60,00
Relés - 24 Vcc R$ 3,00 5 R$ 15,00
Bornes para Circuito - 3 vias R$ 1,50 5 R$ 7,50
Bornes para Circuito - 2 vias R$ 1,00 36 R$ 36,00
Diodo Zener 10V - 1N4740 R$ 1,00 2 R$ 2,00
Opto Acoplador 4N25 R$ 1,50 24 R$ 36,00
Resistor 10KΩ R$ 0,05 26 R$ 1,30
Resistor 2,2KΩ R$ 0,05 14 R$ 0,70
Reisitor 1kΩ R$ 0,05 20 R$ 1,00
Reisitor 5,6kΩ R$ 0,05 2 R$ 0,10
Reisitor 820Ω R$ 0,05 2 R$ 0,10
Capacitor Eletrolítico 100uF - 50V R$ 0,50 2 R$ 1,00
Capacitor Cerâmico 100nF R$ 0,30 4 R$ 1,20
Regulador de Tensão LM7809 R$ 2,00 1 R$ 2,00
Regulador de Tensão LM7810 R$ 2,00 1 R$ 2,00
Placa Fenolite Cobreado para Montar Circuitos R$ 7,00 - R$ 7,00
TOTAL R$ 4.458,69
R$ 3.680,00 - R$ 3.680,00
69
Nessa tabela não está inclusa a mão-de-obra para projetar e montar a bancada
didática, porém, observa-se um valor bem abaixo de uma bancada comercial. A mão-de-obra
pode ser encontrada dentro da própria instituição, por meio de projetos com acadêmicos,
evitando um gasto elevado nesse requisito.
A análise do resultado financeiro é positiva, pois existe uma grande diferença de
valor entre uma bancada comercial semelhante e uma bancada construída na instituição,
mesmo acrescentando valor à mão-de-obra. Outra análise positiva é no quesito funcionalidade
proporcionada, pois como se mostrou, a bancada comercial apresenta algumas funções abaixo
do esperado, limitando o seu uso.
Além de possuir um custo reduzido, a bancada projetada atende a todas as funções
exigidas pela instituição, de acordo com informações colhidas pelos profissionais que
lecionam nessa área. A bancada comercial possui funções reduzidas, que muitas vezes não
agradam ao cliente final. Com a produção interna, todas as funcionalidades julgadas
necessárias são atendidas, trazendo maior confiabilidade e aprendizado aos estudantes.
Para exemplificar a análise feita com relação às funcionalidades existentes, criou-
se uma tabela (Tab.3) que representa a ficha técnica da bancada desenvolvida nesse projeto.
Nessa ficha técnica estão contidas todas as informações e funcionalidades a qual a bancada
didática elaborada possui, permitindo uma visão geral do presente estudo.
Tab. 3 – Ficha Técnica da Bancada
10 Led's de Indicação de Saídas Digitais
1 Mini Voltímetro Digital para Saída Analógica
5 Relés Auxiliares (24 Vcc) para Cargas de Maior Potência com Contato NA e NF
Saídas de Alimentação Externa de 24 Vcc
Saídas de Alimentação Externa de 10 Vcc
10 Saídas Digitais Opto Acopladas (Protegidas)
Bancada Didática - Ficha Técnica
Alimentação Monofásica: 110/220 Vca
CLP Siemens S7-1200 - CPU: 1214C DC/DC/DC
IHM Touch Screen Siemens de 5,7 Polegadas - KTP600
Comunicação Ethernet
Dispositivo Residual de Proteção Contra Fuga de Corrente - DR
Chave Geral Liga/Desliga
14 Botões de Pulso para Simulações
14 Chaves ON/OFF para Simulações
2 Potênciometros
14 Entradas Digitais Opto Acopladas (Protegidas)
2 Entradas Analógicas Protegidas
70
Ao analisar os resultados encontrados, pode-se dizer que a construção da bancada
didática dentro da instituição SATC é extremamente viável, visto que seu custo é reduzido e
suas características construtivas abrangem aos requisitos necessários. Uma compra externa,
além de gerar maiores gastos, possui muitas vezes funções que não serão utilizadas pelos
educadores e educandos, tornado a compra desnecessária.
A bancada desenvolvida atende a realidade da SATC, e demonstra aos alunos, as
tecnologias e situações encontradas no mercado de trabalho da região. A instituição passa a
gerar um aprendizado prático de maior qualidade e com custo reduzido, enquanto os
estudantes passam a receber maior conhecimento no setor de automação, elevando desse
modo, o nível dos laboratórios e o nível do ensino prestado, preparando um futuro
profissional de qualidade.
71
6 CONCLUSÕES
O estudo apresentou as etapas de montagem de uma bancada didática para
automação industrial, com relevância à sua importância na formação acadêmica. O projeto foi
elaborado na instituição SATC, permitindo a implementação de uma bancada que atendesse
as necessidades da própria instituição.
A automação está muito presente no dia a dia de todos, devido aos avanços
tecnológicos constantes a qual a sociedade vem passando. Saber lidar com essa tecnologia e
compreender como ela funciona é extrema importância, principalmente no lado profissional.
Com o aumento de equipamentos tecnológicos, tanto em residência quanto em indústrias, é
preciso haver pessoas qualificadas para essa área, necessitando de um profissional especialista
em automação.
Para se conseguir essa mão-de-obra de qualidade é preciso investir em educação,
seja em cursos técnicos ou graduações. Para fazer isso, é importante conciliar as aulas teóricas
com as aulas práticas, pois é por meio delas que o aluno passa a conhecer os equipamentos
existentes nessa área, adquire noção de tempo e de segurança para realizar um procedimento,
estimula o raciocínio lógico para resolver problemas entre outras particularidades.
Para elaborar as aulas práticas, usa-se bancadas didáticas, por exemplo, como uma
ótima ferramenta de auxílio. É por essa importância das aulas práticas, que o estudo foi
realizado, encontrando nas bancadas didáticas, um dos melhores métodos de aprendizado,
pois aproxima muito o aluno da realidade encontrada na indústria.
O trabalho realizou-se montando uma bancada para comprovação dos
resultados, para posteriormente, produzir mais bancadas conforme modelo projetado. Esse
estudo também se preocupa com a segurança dos equipamentos, projetando circuitos de
proteção, além da segurança dos usuários, com materiais acrílicos isolantes e dispositivos de
proteção contra choque.
A vantagem de se produzir uma bancada dentro da própria instituição está no
custo benefício e na funcionalidade a ela aplicada. Uma bancada encontrada no comércio
possui um valor muito mais elevado, e necessita de assistência externa. Com esse projeto, a
assistência é prestada dentro da própria SATC, reduzindo ainda mais os custos finais.
Outro fator importante é que o projeto foi desenvolvido de acordo com opiniões
levantadas pelos professores e instrutores da instituição. Desse modo o projeto atende aos
requisitos julgados necessários para formação acadêmica, elevando a qualidade de ensino.
72
Com a implementação da bancada o aluno não aprende apenas a programar, mas
também, a realizar ligações e acionamentos necessários à automação industrial. Todo esse
estudo e desenvolvimento do projeto incentivam ao aprendizado do aluno, deixando-o mais
interessado e aumentando a qualidade do ensino.
Por fim o objetivo inicial foi concluído, construindo a bancada didática com baixo
custo e com características próprias para a instituição. Com isso pode-se dizer que o projeto é
viável e válido, demonstrando uma ótima opção para elevar o nível educacional na área de
automação industrial.
73
REFERÊNCIAS
[1] MARTINS, Geomar Machado. Princípios de Automação Industrial. 2007. 215 f. Apostila. Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria, 2012. Disponível em: <http://coral.ufsm.br/desp/geomar/automacao/Apostila_032012>. Acesso em: 04 mar. 2015. [2] SOARES, Franciele Santos; CAMARGO, Nayara de Oliveira. História e Pirâmide da Automação Industrial. 2010. 16 f. Trabalho de Graduação. FASB – Faculdade do Sul da Bahia. Teixeira de Freitas, 2010. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABa0gAF/automacao>. Acesso em: 04 mar. 2015. [3] ALVES, José Luiz Loureiro. Instrumentação, Controle e Automação de Processos. Rio de Janeiro: LTC, 2005. [4] MARQUES, Jean Liecheski. Desenvolvimento de uma Bancada de Baixo Custo para o Ensino de Automação Industrial Pautada nas Normas de Segurança Vigentes. 2014. 86 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica). Faculdade SATC. Criciúma, 2014. [5] MOLIN, Anderson Dal; ZORZAN, Flávio Boufleur; Daronch, Jéferson. Desenvolvimento de uma Bancada Didática de Hidráulica. In: Fórum Latinoamericano, 2013. Foz do Iguaçu. Anais... Horizontina: Faculdade Horizontina, 2013. Disponível em: <http://www.unila.edu.br/sites/default/files/files/24%20-%20FLAE_DESENVOLVIMENTO_DE_UMA_BANCADA_DID%C3%81TICA_DE_HIDR%C3%81ULICA.pdf>. Acesso em: 12 mar. 2015. [6] BERNUY, Miguel Angel Chincaro; SOUZA, Josiane de. Duma Experiência de Educação Continuada em Automação Industrial – Bancada Didática com CLP. In: COBENGE: Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia, 2007. Curitiba. Disponível em: <http://www.abenge.org.br/CobengeAnteriores/2007/artigos/392-Miguel%20Angel%20Chincaro%20Bernuy.pdf>. Acesso em: 12 mar. 2015. [7] CERVANTES, Silvia G.S. et al. Bancadas Didáticas para Sistemas de Automação Pneumática. Disponível em: <http://www.abenge.org.br/CobengeAnteriores/2008/artigos/3191.pdf>. Acesso em: 13 mar. 2015. [8] FIGUEIREDO, Marcelo R.et al. Construção e Validação de uma Bancada Didática de Impulso Hidrostático. In: COBENGE: Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia, 2014. Juiz de Fora. Disponível em: <http://www.abenge.org.br/cobenge-2014/Artigos/129058.pdf>. Acesso em: 13 mar. 2015. [9] COSTA, Edson Guedes da; SOUZA, Ronimack Trajano de; PORPINO, José Carlos Pacheco. Laboratório de Instalações Elétricas: Nova Abordagem com o uso de CLPS. In: COBENGE: Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia, 2001. Porto Alegre. Disponível em: < http://www.abenge.org.br/CobengeAnteriores/2001/trabalhos/NTM036.pdf >. Acesso em: 13 mar. 2015.
74
[10] RAMOS, Vanessa Menezes et al. Desenvolvimento de Ações para Incentivo ao Estudo de Automação Industrial. In: COBENGE: Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia, 2014. Juiz de Fora. Disponível em: < http://www.abenge.org.br/cobenge-2014/Artigos/129033.pdf >. Acesso em: 13 mar. 2015. [11] MELLO, Marilourdes da Silva. CLP – Controlador Lógico Programável. Disponível em: <http://www.ice.edu.br/TNX/encontrocomputacao/artigos-internos/aluno_marilourdes_silva_clp.pdf>. Acesso em: 16 mar. 2015. [12] ALVES, Anísio Chagas Bernardino. Sistema de Controle: Especificação e Implantação – A Norma IEC 61131. 2008. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Universidade Federal do Espírito Santo. Disponível em: < http://libertas.pbh.gov.br/~danilo.cesar/outros/concurso_ufmg/Sistemas_de_Controle_-_NORMA_IEC_61131.pdf>. Acesso em: 16 mai. 2015. [13] SIEMENS. SIMATIC S7-1200: A Integração Faz a Diferença. Disponível em: <http://w3.siemens.com.br/automation/br/pt/automacao-e-controle/automacao-industrial/simatic-plc/s7-cm/s7-1200/Documents/Brochura_SIMATIC_S7_1200_portugues.pdf>. Acesso em: 17 mar. 2015. [14] SIEMENS. SIMATIC S7-1200: É a Integração que Faz a Diferença. 2009. Disponível em: <https://www.swe.siemens.com/portugal/web_nwa/pt/PortalInternet/QuemSomos/negocios/Industry/IA_DT/Noticias_Eventos/eventos/Documents/sales_Presentation_pt.pdf>. Acesso em: 17 mar. 2015. [15] KOPELVSKI, Maycon Max. Teoria de CLP. 2010. 24 f. Apostila. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia. São Paulo, 2010. Disponível em: <http://www.cefetsp.br/edu/maycon/arqs/ap_clp_rev00.pdf>. Acesso em: 27 mar. 2015. [16] SIEMENS. Siemens Automation Cooperates with Education (SCE). 2011. Disponível em: <http://w3.siemens.com.br/home/br/sce/Documents/Pacotes-SCE.pdf>. Acesso em: 17 mar. 2015. [17] NOGUEIRA, Thiago Augusto. Redes de Comunicação para Sistemas de Automação Industrial. 2009. 83 f. Monografia (Graduação em Engenharia de Controle e Automação). Universidade Federal de Ouro Preto. Ouro Preto, 2019. Disponível em: < http://www.em.ufop.br/cecau/monografias/2009/THIAGO%20AUGUSTO.pdf>. Acesso em: 23 mar. 2015. [18] PINHEIRO, José Maurício Santos.Topologias de Redes de Comunicação. 2006. Disponível em: <http://www.projetoderedes.com.br/artigos/artigo_topologias_de_rede.php>. Acesso em: 11 jun. 2015.
75
APÊNDICES
76
APÊNDICE A – Fontes de Alimentação
77
APÊNDICE B – Bornes de Alimentação
78
APÊNDICE C – Entradas do CLP
79
APÊNDICE D – Saídas do CLP
80
APÊNDICE E – Botões de Pulso
81
APÊNDICE F – Chaves On/Off
82
APÊNDICE G – Potenciômetros
83
APÊNDICE H – Ligação dos Relés
84
APÊNDICE I – Topologia de Rede
