EDER ANTONIO DA SILVEIRA PEREIRAGIVANILDO APARECIDO ZANFORLIN

LUIS HENRIQUE COMAR RONDINIDANILLO CORREA

RAUL COSTA

Relatório Técnico – Projeto de automatização dos processos de produção de uma fabrica de biscoitos utilizando (CLP)

UNIFEV-CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOTUPORANGA

JUNHO/2015

EDER ANTONIO DA SILVEIRA PEREIRAGIVANILDO APARECIDO ZANFORLIN

LUIS HENRIQUE COMAR RONDINIDANILLO CORREA

RAUL COSTA

Relatório Técnico - Projeto de automatização dos processos de produção de uma fabrica de biscoitos utilizando (CLP)

Relatório técnico apresentado à Unifev // Centro Universitário de Votuporanga / Para a obtenção da nota bimestral de trabalho referente a disciplina de Linguagens de Programação para CLP, sob a orientação do professor Fabio Durão.

UNIFEV-CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOTUPORANGA

JUNHO/2015

AGRADECIMENTOS

Agradecimento a todos participantes do grupo pela realização do projeto realizado em

laboratório, pelo empenho de todos para concluir o relatório técnico.

Agradecemos também ao professor Fabio Durão que ministra a disciplina de Linguagens de

Programação para CLP, pela sua dedicação em passar seus conhecimentos teóricos e práticos

para realização do projeto.

Agradecemos também a instituição Unifev que dispôs o laboratório de eletrotécnica para

realizarmos o estudo pratico sobre os CLP’s.

RESUMO

A proposta do trabalho foi fazer a automatização dos processos de produção de uma fábrica

de biscoitos fazendo com que esses processos sejam automatizados e façam o processo

automaticamente. A automação industrial é uma forma que muitas empresas encontraram de

melhorar o processo de produção de seus produtos. Um das vantagens de se usar a automação

industrial é o fato de que as máquinas, aliadas aos avanços tecnológicos e a informática,

conseguem fazer melhor e mais rapidamente o trabalho de um homem. Outra vantagem da

automação industrial é o capital, uma máquina custa um valor muito alto, porém o dono da

empresa irá arcar com o valor da manutenção do aparelho. Se ele contratasse pessoas para

fazer o trabalho da máquina teria que custear planos de saúde, licença, férias e vários outros

benefícios que o trabalhador tem direito perante a lei.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Diagrama em Blocos de um Sistema de Automação........................................8

Figura 2 - Janela de configuração do contador na programação ladder............................9

Figura 3 - Tabela descreve cada parâmetro de configuração do contador......................10

Figura 4 - CLP CLIC02 da WEG com um módulo de ampliação...................................11

Figura 5 - Diagrama para explicação do processo...........................................................13

Figura 6 - Programação ladder seleção de receitas.........................................................14

Figura 7 - Programação ladder IHMs..............................................................................14

Figura 8 - Programação ladder bobina do contador........................................................15

Figura 9 - Programação ladder start do processo............................................................15

Figura 10 - Programação ladder acionamento da válvula e esteira 1..............................16

Figura 11 - Programação ladder sensores........................................................................16

Figura 12 - Programação ladder processo embalagem....................................................17

Figura 13 - Montagem do circuito...................................................................................18

Sumário

1 Objetivo..........................................................................................................................7

2 Introdução sobre “Controlador Lógico Programável”...................................................7

2.1 Histórias do CLP’s......................................................................................................7

2.2 Funcionamento do CLP...............................................................................................8

2.3 Contadores...................................................................................................................9

2.4 Programação................................................................................................................9

2.5 Linguagem em Ladder.................................................................................................9

2.6 CLP CLIC02..............................................................................................................10

2.7 Quais as vantagens de se utilizar um CLP.................................................................10

3 Projeto de um misturador utilizando CLP para controle de vazão e capacidade.........12

3.1 Montagem..................................................................................................................13

3.2 Procedimentos...........................................................................................................14

4 Discussões sobre o projeto...........................................................................................18

5 Conclusão.....................................................................................................................18

6 Bibliografia...................................................................................................................18

1 Objetivo

O trabalho tem como objetivo propor e relacionar a parte teórica com

a prática realizando a automatização dos processos de produção de uma fábrica de

biscoitos, esses processos serão controlados por CLP. Empregar contadores na

automação de processos, de forma a contar eventos e tomar ações baseadas nestes.

2 Introdução sobre “Controlador Lógico Programável”

Os CLP’s podem ser definidos, segundo a norma ABNT, como um

equipamento eletrônico digital compatível com aplicações industriais. O termo em

inglês é PLC, que significa Programmable Logic Controller.

2.1 Histórias do CLP’s

Antes da evolução da Era Eletrônica na indústria já existia a

necessidade crescente de se automatizar os processos de fábrica. Mas naquela época, o

que as fazia era controlar esses processos por meio de grandes placas com um

amontoado de relés que, a cada acionamento, executavam uma ação programada. A

programação destas diversas placas era feita por meio de cabos plugáveis, do mesmo

modo que se fazia com as conexões telefônicas de tempos remotos. Cada configuração

de cabos executava ações específicas. Todas estas placas eram presas à outra placa

maior.

Desta forma, além de uma operacionalidade muito baixa, existiam

outros problemas: alto consumo de energia, difícil manutenção, modificações de

comandos dificultados e onerosos com muitas alterações na fiação ocasionando número

de horas paradas, além das dificuldades em manter documentação atualizada dos

esquemas de comando modificado.

Com a industrialização da eletrônica, os custos diminuíram, ao mesmo

tempo em que a flexibilidade aumentou, permitindo a utilização de comandos

eletrônicos em larga escala. Mas alguns problemas persistiram, e quem sentia estes

problemas de forma significativa era a indústria automobilística, pois a cada ano com o

lançamento de novos modelos, muitos painéis eram sucateados, pois os custos para

alteração eram maiores do que a instalação de novos painéis.

O Controlador Lógico Programável (CLP), nasceu dentro da General

Motors, em 1968, devido a grande dificuldade de mudar a lógica de controle dos painéis

de comando a cada mudança na linha de montagem. Tais mudanças implicavam em

altos gastos de tempo e dinheiro. Nascia assim um equipamento bastante versátil e de

fácil utilização, que vem se aprimorando constantemente, diversificando cada vez mais

os setores industriais e suas aplicações.

2.2 Funcionamento do CLP

De modo simples, o CLP funciona basicamente por um sistema de

controle sobre processos. Para que esse controle seja correto e preciso é preciso que o

processo que se deseja controlar seja monitorado, papel este desempenhado por

sensores. O CLP então atua sobre o processo com base nas leituras dos sensores, por

meio de atuadores.

Figura 1 - Diagrama em Blocos de um Sistema de Automação

2.3 Contadores

O contador é uma função de muita utilização em projetos de

automação, pois através deste é gerado uma série de lógicas para controle, como:

contagem de peças, posicionamento e etc.

O CLIC – 02 possui 31 contadores, cada contador pode operar em 9

modos de contagem diferentes:

1 modo para contador de pulso;

6 modos para contador de uso geral;

2 modos para contagem de alta velocidade.

Cada contador possui 6 parâmetros para configuração:

Figura 2 - Janela de configuração do contador na programação ladder.

Figura 3 - Tabela descreve cada parâmetro de configuração do contador.

2.4 Programação

Para que um CLP funcione corretamente ele precisa ser programado

para desempenhar a função que desejarmos. Isso quer dizer que ele não vem pronto de

fábrica para ligar onde quisermos, é preciso que se diga a ele o que fazer com as

informações que o mesmo receber através de suas entradas.

2.5 Linguagem em Ladder

Foi a primeira que surgiu para programação dos Controladores

Lógicos Programáveis. Considerando que na época, os técnicos e engenheiros

eletricistas eram normalmente os encarregados na manutenção no chão de fábrica, a

linguagem Ladder deveria ser algo familiar para esses profissionais. Assim ela foi

desenvolvida com os mesmos conceitos dos diagramas de comandos elétricos que

utilizam bobinas e contatos.

A função principal de um programa em linguagem Ladder é controlar

o acionamento de saídas, dependendo da combinação lógica dos contatos de entrada. O

diagrama de contatos Ladder é uma técnica adotada para descrever uma função lógica

utilizando contatos e relés. Sua notação é bastante simples. Um diagrama de contatos é

composto de duas barras verticais que representam os polos positivos e negativos de

uma bateria.

2.6 CLP CLIC02

A WEG, com fábrica situada no Brasil, desenvolveu, entre muitos de

seus produtos, um CLP de baixo custo para aplicações simples. O mesmo denomina-se

CLIC02. Este CLP é do tipo modular, ou seja, se necessário podem ser acrescentadas

partes que ampliam seu poder de ação e controle, permitindo um uso em escala maior.

Figura 4 - CLP CLIC02 da WEG com um módulo de ampliação

2.7 Quais as vantagens de se utilizar um CLP

A resposta é muito simples de responder custo, praticidade,

localização de falhas, operações complexas, flexibilidade, tempo de processamento e

expansão.

Custo: Hoje em dia quando há necessidade de se utilizar mais de cinco relés em um

sistema, os CLP se tornam economicamente mais viável.

Praticidade: Depois de desenvolvido e testado, o programa pode ser gravado em um

computador ou CLP e transferido para quantos equipamentos o usuário possa ter, isso

viabiliza a produção em série de máquinas e equipamentos, além do fato de que, uma

vez testado e qualificado, o programa não sofre alteração.

Localização de falhas: O CLP, por ser um equipamento microprocessador, traz ao

usuário a facilidade de interação com o hardware via software, assim se torna muito

prática e fácil à localização de falhas nos sistemas criados pelo usuário.

Operações complexas: Os CLP’s possuem uma grande variedade de funções e rotinas

avançadas, podem executar desde tarefas simples e repetitivas até grandes cálculos

matemáticos, trigonométricos além da manipulação de variáveis numéricas com

números inteiros e com ponto flutuante, isso dá ao projetista uma série de recursos

impossíveis de se utilizar com a lógica convencional de relés.

Flexibilidade: Como a aplicação é executada em um ambiente virtual nas memórias e

processadores da CPU, as mudanças no projeto podem ser realizadas apenas com a

adição ou exclusões de linhas no programa fonte, existem equipamentos que permitem

essa mudança em ambiente on-line, assim o equipamento ou linha de produção não

sofrem paradas para intervenção da manutenção.

Tempo de processamento: Em certas aplicações é solicitado ao CLP que processe

informações de forma rápida e precisa isso não é problema, existem CPU’s que

processam informações provenientes dos dispositivos de entrada em frações de

milissegundos. Assim, por mais rápido que seja o processo industrial, sempre haverá um

modelo de CLP que atenda à necessidade.

Expansão: Atualmente, existem no mercado equipamentos capazes de se comunicar

com tudo que existe em chão de fabrica, isto é, equipamentos como computadores,

sensores, dispositivos de pesagem, interfaces de operação (IHM), softwares

supervisórios, até mesmo outros CLP’s de fabricantes diferentes, enfim a capacidade de

expansão e interação com outros dispositivos é fato comprovado na maioria dos CLP’s

existentes no mercado atual.

3 Projeto de automatização dos processos de produção de uma fabrica de biscoitos utilizando (CLP)

Foi esboçado pelo professor em sala um diagrama básico de

explicação dos processos de produção da fábrica de biscoitos, explicando passo a passo

e detalhadamente todos os processos a serem realizados na programação ladder.

Figura 5 - Diagrama para explicação do processo

3.1 Montagem

Materiais:

3 botoeiras N/A 6 sinaleiros Fios 1 CLP modelo CLW-02/20VR-D 1 CPU para programação Fonte de Tensão 24 Volts

3.2 Procedimentos

Agora iremos explicar passo a passo todos os processos de todas as

partes da programação em ladder, a explicação será feita através de imagens tiradas da

programação.

Figura 6 - Programação ladder seleção de receitas

A figura 6 representa o inicio da programação é aonde é feito a

seleção de receitas, cada pulso aplicado em Z1 é selecionado uma receita através dos

contadores C1, C2 e C3.

Figura 7 - Programação ladder IHMs

A figura 7 mostra as bobinas H1, H2, H3 e H4 essas bobinas servem

para mostrar no display do CLP os nomes de cada receita selecionada.

H1 > SELECIONAR RECEITAS

H2 > BISCOITO DE CHOCOLATE

H3 > BISCOITO DE MORANGO

H4 > BISCOITO DE BAUNILHA

Figura 8 - Programação ladder bobina do contador

A figura 8 mostra o acionamento da bobina M10 de memória do

contador 1, quando selecionada a receita o contador irá energizar essa bobina que

memoriza o acionamento de uma determinada saída que neste caso será C1.

Figura 9 - Programação ladder start do processo

Depois de selecionada a receita, vamos seguir dando um start no

programa para que o processo da fábrica comece, esse processo acontece quando Z2 é

acionado energizando a bobina M01 que sela para que continue energizada, a bobina

M01 que dará seguimento no resto do processo.

Figura 10 - Programação ladder acionamento da válvula e esteira 1

Quando Z2 é acionado dando start no processo, Q1 que representa a

válvula que libera os biscoitos e Q2 esteira que leva os biscoitos até o saco, serão

acionados automaticamente como mostra a figura 10.

Figura 11 - Programação ladder sensores

A figura 11 mostra os sensores I1, I2 e I3.

O sensor I1 é colocado no final da primeira esteira com a finalidade de

contar o número de biscoitos que passa por ele, este número de biscoitos é denominado

por cada contador de cada receita (C4, C5 e C6), atingindo o número de biscoitos o

sensor liga a seladora que é representada pela bobina Q3, o processo de selamento dura

três segundos que é representado por T1, depois de selado o saco a esteira 2 que é

representada por Q4 leva o saco até a caixa, o sensor I2 atua quando ele percebe a

presença do saco de biscoitos desligando a esteira e rezetando todo o processo para que

ele volte até atingir o número de sacos que é representado pelos contadores (C7, C8 e

C9), atingindo o numero de sacos a caixa é fechada e levada pela esteira Q5 até o pallet,

a esteira Q5 desliga quando o sensor I3 percebe a presença da caixa, em seguida a

lâmpada Q6 é acessa para mostrar que o pallet esta pronto para ser levado pela

empilhadeira, o numero de caixas por pallet é representado pelos contadores (C10, C11

e C12).

Figura 12 - Programação ladder processo embalagem

Montagem do circuito para teste de funcionamento

Depois da programação realizada em Ladder e transferida para o CLP,

foi feita a montagem do circuito para testarmos e comprovarmos que o projeto rodou

perfeitamente.

Figura 13 - Montagem do circuito

4 Discussões sobre o projeto

Tendo em vista que o projeto da fábrica de biscoitos é bem mais

elaborado que os anteriores, tiveram algumas dificuldades extras por se tratar de uma

lógica mais detalhada, levando um tempo mais longo para sua execução, tendo que

refazer varias vezes para que o programa rodasse de acordo com o proposto pelo

projeto.

5 Conclusão

Concluímos que a parte lógica do projeto e a parte pratica que envolve

a montagem do circuito e testes ocorreu perfeitamente, neste projeto aprendemos coisas

novas como a utilização de contadores, hoje no senário industrial é muito útil e utilizado

para os processos de produção das indústrias, aumentando a nossa visão em relação ao

CLP e em relação à automação industrial.

6 Bibliografia

Apostila sobre Controladores Lógicos Programáveis – LADDER

Micro Controlador Programável CLIC-02 – Manual do Usuário disponibilizado pelo site da WEG

www.engelogic.com.br/arquivos

www.pharmaster.com.br/artigos