SUCO DE FRUTA - excute.educatronica.com.br 38ª EXCUTE/Mecatrônica... · Elas contam com um controle de preção de saída, para garantir que o volume seja o ideal e a velocidade

TRABALHO DE CONCLUSÃO DO CURSO TÉCNICO EM

MECATRÔNICA INTEGRADO

SUCO DE FRUTA

Ana Carolina de Freitas Afonso Denis Radichi Mas Lopes

Gabriel de Oliveira Gomes Gabriel de Paula Soares

Gabriel Giusseppe Lage Penasso Igor Cauê da Silva

Ivo Vecelic Neto Julia Vianna de Souza

Pedro Henrique Silva Pinto

Professor(es) Orientador(es): Eduardo

Arcy Nubas

São Caetano do Sul / SP 2013

Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza

GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO

Etec “JORGE STREET”

SUCO DE FRUTA

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como pré-requisito

para obtenção do Diploma de Técnico em Mecatrônica Integrado.

São Caetano do Sul / SP 2013

Dedicamos esse trabalho a todos que nos ajudaram durante todo esse

tempo de Jorge Street e principalmente agradecemos a nossos parentes e professores, que ao decorrer desse trabalho, foram nossos maiores colaboradores.

Porque tudo o que somos e seremos, devemos aos nossos erros e acertos, e

aprendemos a aceitar as derrotas de uma boa forma porque nossos mentores

sempre nos ensinaram isso.

AGRADECIMENTOS

• Gabriel Ando • Ivo Filho (Pai do Ivo) • Vovó Diva (Vó do Ivo) • Bete Freitas (Mãe da Ana) • Leonardo Marques • Arismar Vianna (Mãe da Julia) • Robson (Pai do Denis) • Robson (Pai do Gabriel Gomes) • Nilson (Padrasto do Igor) • Luiz (Pai do Gabriel Giusseppe) • Empresa Rebal Limitada • Loja Ru-pel • Professor Nubas • Professor Eduardo • Professor Beto • Professor Salomão • Professor Fernando • Grupo P.L.A.C.A.

RESUMO

A máquina Suco de Fruta foi montada em uma estrutura metálica com uma

esteira, tonéis para armazenamento, sensores e bombas. Controlada por

microcontrolador e CLP, utilizando-se de teclado e um LCD para a seleção do

suco desejado.

É um sistema que busca automatizar ao máximo o processo de

envasamento de suco, facilitando o uso na hora de servir.

Palavras-chave: Envasamento

Automatização

Suco

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 – Estrutura imcompleta de frente .............................................................. 12

Figura 02 – Soldagem do suporte ............................................................................. 12

Figura 03 – Desenho em autocad da estrutura ......................................................... 13

Figura 04 – Soldagem da estrutura ........................................................................... 13

Figura 05 – Estrutura pronta...................................................................................... 13

Figura 06 – Teste da esteira...................................................................................... 14

Figura 07 – Montagem da esteira .............................................................................. 14

Figura 08 – Suporte de copos ................................................................................... 15

Figura 09 – Base dos tonéis montada ....................................................................... 16

Figura 10 – Base dos tonéis ...................................................................................... 16

Figura 11 – Base do tonel com o tonel ...................................................................... 16

Figura 12 – Tonel de cima ......................................................................................... 17

Figura 13 – Tonel completo de frente ........................................................................ 17

Figura 14 – Tonel completo de cima ......................................................................... 17

Figura 15 – Tonel de armazenamento ...................................................................... 17

Figura 16 – Desenho em autocad ............................................................................. 18











Figura 27 – Circuito barreira óptica ........................................................................... 29

Figura 28 – Processo de um CLP ............................................................................. 55

Figura 29 – Controlador lógico e interface gráfica ..................................................... 56

Sumário

Introdução ................................................................................................................... 8

1– Proposta ............................................................................................................... 9

1.1. Objetivos.....................................................................................................9 1.2. Justificativa.................................................................................................9

2 – Fundamentação Teórica ................................................................................. 110

3 – Planejamento/ Desenvolvimento do Projeto ...................................................... 11

3.1. Mecânica...................................................................................................12 3.1.2 Montagem da estrutura...........................................................................12 3.1.3 Esteira.....................................................................................................14 3.1.4 Dispenser dos copos .............................................................................15 3.1.5 Base dos tonéis......................................................................................16 3.1.6 Tonéis.....................................................................................................17 3.1.7 Bombas...................................................................................................18 3.1.8 Desenhos................................................................................................19 3.2. Eletrônica..................................................................................................29 3.2.2 Motores...................................................................................................30 3.2.3 Teclado do númerico e LCD...................................................................31 3.2.4 Processo.................................................................................................31 3.2.5 Circuitos eletrônicos utilizados................................................................32 3.2.6 Programação..........................................................................................37 3.3. Pneumática...............................................................................................54 3.3.2 CLP.........................................................................................................55 3.3.3 Bombas...................................................................................................57 3.4. Fluxograma de processo..........................................................................58

4 – Cronograma ...................................................................................................... 59

5 – Custos ............................................................................................................... 60

6 – Gastos ............................................................................................................... 62

7 – FMEA ................................................................................................................ 63

8 – Resultados Obtidos ........................................................................................... 65

Conclusão ................................................................................................................. 66

Referências ............................................................................................................... 67

8

Introdução

No trabalho, encontram-se informações sobre o TCC do grupo Suco de Fruta

do 3º ano de mecatrônica integrado.

Decidiu-se por este projeto, porque abrangia muitas áreas do que foi

aprendido durante o curso, assim poderíamos colocar em prática os conhecimentos

adquiridos.

Foram feitas pesquisas, onde pode se observar um processo de produção de

envasamento de embalagens. Onde o líquido é produzido, passa por mangueiras e

bombas que o despeja em seu respectivo recipiente, seja ele, garrafa, lata ou como

no caso desse projeto, um copo.

Nessa máquina é possível observar que o suco fica armazenado em tonéis,

feitos de plástico, para não oxidar, depois passam por bombas quando o suco, ou os

sucos, são selecionados, o dispenser de copos libera um por vez, e o recipiente é

levado pela esteira até a saída da bomba. O suco entra no copo e está pronto para o

consumo.

Demorou-se cerca de nove meses para a conclusão do projeto, desde sua

decisão até a sua montagem final.

9

1. Proposta

No começo do ano, durante as aulas de TCC, o projeto escolhido havia sido

um braço robótico. Ele pegaria uma determinada peça de um ponto A e a levaria até

um ponto B. Mas esse foi descartado por ser muito caro, e por nem todos do grupo

concordarem com a escolha do mesmo.

Por se ter outro projeto em mente, até se chegar nessa decisão, foi

desperdiçado muito tempo em pesquisas, mas nem por isso o grupo ficou atrasado

em suas tarefas.

Já na decisão do projeto final para TCC, a escolha foi bem elaborada, visando

aplicar todo conhecimento nas principais áreas do curso. Porém, ocorreram diversas

adaptações por conta da condição financeira do grupo, e também para facilitar a

montagem da máquina no todo, desde sua programação. Foi realizada a busca pelo

patrocínio, peças e componentes para a máquina. Definimos as etapas e as

dividimos entre os integrantes, formando subgrupos, para melhor organização do

desenvolvimento do projeto.

1.1. Objetivo

O objetivo principal é colocar em prática todos os conhecimentos adquiridos

durante os três anos de curso.

1.2. Justificativa

Foi escolhido esse projeto, pois abrangia várias áreas que fazem parte do

processo de aprendizagem do curso de Mecatrônica Integrado e também

porque trazia desafios em diversos aspectos.

10

2. Fundamentação Teórica

Durante esses anos de curso, aprendeu-se diversas áreas da mecatrônica. Como

os componentes do grupo tinham facilidade em algumas áreas do curso, decidiu-se

escolher um projeto que envolvesse cada uma delas que gerassem um certo desafio

de conhecimento, procurava-se algo que estivesse ligado às áreas de mecânica,

eletrônica e automação. Por isso optou-se por uma máquina de suco, baseada numa

envasadora de um processo de produção.

Nas envasadoras, de grandes produções, todo o lugar onde tem contato direto

com o liquido, deve ser feito em aço inox, para que não haja uma contaminação

devido à oxidação da máquina. Elas contam com um controle de preção de saída,

para garantir que o volume seja o ideal e a velocidade de enchimento também.

Através de sensores e esteiras, o processo todo se torna mais eficiente.

Baseado nisso o trabalho proposto foi pensado e desenvolvido, que serve

apenas para enchimento em copos de sucos escolhidos pelo usuário.

Assim como outros tipos de envasadoras de suco, a máquina projetada não deixa o

suco em contato com o ar, então não ocorre nenhum tipo de contaminação, o liquido

vai da máquina, direto para o copo.

11

3. Planejamento/ Desenvolvimento do Projeto

Desenhou-se todo o projeto como foi pensado, de acordo com as idéias propostas. Depois levantou-se os matérias necessários e as empresas que poderiam colaborar com patrocínio para o desenvolvimento da máquina.

A estrutura foi conseguida em um ferro velho, sua montagem começou e então veio o patrocínio da empresa Rebal LTDA, que nos forneceu os tonéis de armazenamento, com eles pode-se fazer toda a estrutura.

A escola forneceu a esteira para enfim completar-se toda a parte mecânica. Sensores verificam o copo desde o começo da esteira, até a parada para o

envasamento, e depois para a colocação das tampas. O sistema pneumático foi doado pelo pai de um dos integrantes do grupo, restou

apenas comprar as bombas e também foi doada uma válvula. Foi feita toda a programação por microcontrolador, usando teclado e LCD, e

assim seria feito, porém, viu-se que o microcontrolador não aguentaria toda a corrente e então teve que ser mudado para CLP. Continuou-se com o microcontrolador para programação do teclado e do LCD, mas o resto seria controlado pelo CLP.

Por fim o sistema de tampas foi colocado, e feito pneumaticamente, ventosas pegam as tampas e as colocam em cima dos copos para tampá-los.

12

3.1. Mecânica

Para a parte mecânica, optou-se em usar uma estrutura de metal, onde se

pudesse apoiar os tonéis e as bombas, e assim, facilitar a utilização para os

usuários.

Figura 1

Figura 2

3.1.2 Montagem da Estrutura

Para a inicialização da parte mecânica, foi comprada uma chapa de aço, 1045

galvanizado, em um ferro velho. Tirou-se as medidas para fazer toda a parte de

suporte e então foi feita a estrutura em formato quadricular, com cantoneiras.

Para prender a estrutura iriam ser utilizados parafusos, pois eram mais fáceis

de montar. Porém como não tinham uma boa firmeza e deixavam toda a estrutura

bamba, optou-se por soldar essas partes que antes eram presas por parafusos.

Na etapa da soldagem foi necessário um treinamento além da sala de aula.

Estudou-se todos os tipos de soldas disponíveis na escola, como as soldas TIG, MIG

e a por Eletrodo. Verificou-se cada tipo para ver qual delas ficaria melhor, então se

verificou que a por eletrodo seria a escolha final, pois era mais simples e dava mais

firmeza à solda

13

Figura 3

Figura 4

Figura 5

14

3.1.3 Esteira

A escola doou ao grupo uma esteira já pronta, que foi desmontada e

remontada conforme as medidas necessárias. Ela foi projetada para ter o menor

numero de inércia e ter uma maior precisão.

Para a montagem da esteira, desde o principio, a idéia era soldar a estrutura,

para garantir que ela ficasse fixa na chapa, assim poderia utilizar-se o próprio pé da

esteira como suporte para as barreiras óticas. Porém era necessário regular a

posição da esteira sem alterar a posição das barreiras, porque caso isto ocorresse

alteraria a parada dos copos.

Desenvolveu-se então um sistema onde se pudesse regular a posição da

esteira a partir dos seus parafusos de fixação, garantindo que todas as exigências

fossem atendidas.

Figura 6

Figura 7

15

3.1.4 Dispenser de copos

Existia a necessidade de desenvolver um sistema capaz de alimentar a

máquina com um copo por vez (dispenser), que deveria ser fixado no inicio e na

parte superior da esteira. Assim foi preciso soldar duas barras de aço junto ao

primeiro par de pés da esteira, com isso o dispenser de copos ficaria exatamente

sobre a esteira e a respectiva barreira ótica. Foi feito um mecanismo com base nos

dispensers comuns, que se utiliza de um tubo, com o diâmetro um pouco maior que

o do recipiente, e um mecanismo no final do mesmo para a liberação dos copos.

Acoplado as duas barras foi parafusada uma chapa para sustentar o tubo do

dispenser.

Primeiro mecanismo desenvolvido foi uma estrela de quatro pontas, de pontas

achatadas de 45º acoplada no motor de passo. Durante os testes desse mecanismo,

foi detectado que a força por ele aplicada era tangencial, ou seja, a força rotacionava

o copo sem movê-lo, com o intuito de criar uma força linear, foi confeccionada uma

peça de forma helicoidal, que tinha o passo do mesmo tamanho que a parte superior

do copo. Houve o problema que a peça helicoidal quando girava, girava também os

copos que estavam presos nela

Figura 8

16

3.1.5 Base dos Tonéis

Na parte superior da estrutura foram parafusadas as três bases de aço inox dos tonéis, isso fortaleceu a estrutura, pois tais bases também atuam como junção axial das barras de sustentação. Os tonéis e suas bases, fornecidas pela Rebal LTDA, possuem o seguinte formato:

Figura 9

Figura 10

Figura 11

As bases dos tonéis foram fixas em uma disposição triangular para que os

sistemas de despejo ficassem atrás da maquina e não aparentes, mantendo assim a

estética do projeto e facilitando a disposição das mangueiras.

17

3.1.6 Tonéis

Internamente os tonéis possuem um sistema de refrigeração por uma barra de

aço inox contendo gelo, localizada ao centro do tonel. Com a bomba ligada o liquido

circula por todo o sistema, fazendo assim que todo o conteúdo entre em contado

com a barra de refrigeração e devido ao movimento a troca de calor se tornar mais

intensa, assim o suco gela mais rápido e se mantém na temperatura por mais tempo.

Figura 12

Figura 13

Figura 14

Figura 15

18

3.1.7 Bombas

Nas válvulas manuais dos tonéis foi acoplado um sistema de bombeamento e

controle por válvula para realizar o envasamento, sendo que há apenas um ponto de

despejo, situado no segundo par de pés da esteira, onde foi soldado uma barra de

aço com uma estrutura plástica para manter as mangueiras de despejo fixas

segundo o esquema abaixo:

Figura 16

19

3.1.8 Desenhos

Figura 17

20

Figura 18

21

Figura 19

22

Figura 20

23

24

Figura 21

25

Figura 22

26

Figura 23

27

Figura 24

28

Figura 25

29

Figura 26

30

3.2. Eletrônica

Para fazer a parte eletrônica optou-se por um micro controlador, por causa de

sua praticidade. Então foi pesquisado o mais adequado, e a escolha foi o próprio

8051 que fora utilizado durante as aulas de Programação Assembler e C. Ele

funcionaria basicamente como o cérebro do projeto, onde todas as funções seriam

executadas, a partir de comandos dele.

Acoplado ao micro controlador tense barreiras ópticas, que são responsáveis

pela detecção dos copos na esteira, e a parada dos mesmos no limite final dela.

Também um motor de passo, que faz com que o sistema de deposição de copos

funcione, junto, dois motores DC, um que gira a mola do dispenser e o outro que

move a esteira. Três bombas, para despeje do suco. Um teclado numérico, para a

seleção dos sucos e um LCD, que mostra a mensagem de escolha do conteúdo.

Fugura 27

31

3.2.2 Motores

Os motores DC são ativados através do circuito de Interfaces de Potência,

feitos por transistores BD137, pois a tensão de 5V que alimenta o micro controlador,

não era capaz de proporcionar a corrente necessária para alimentar os motores. E

para solucionar o mesmo problema no motor de Passo, utilizou-se o kit de Interface

de Potência da escola, a qual é comandada pelo transistor TIP122 e com

configuração Darlington. Ambas as interfaces aumentam a corrente, para poder

igualar a dos motores com a do micro controlador.

32

3.2.3 Teclado numérico e LCD

No micro controlador o teclado numérico funciona como seletor da máquina, ou

seja, a partir dele o usuário irá selecionar a opção de sabor desejada. Já o LCD, tem

a função visual, que seria mostrar ao usuário as opções do suco, e após o que ele

digitar no teclado, sua escolha final.

3.2.4 Processo

Depois que ocorre a seleção do suco, o micro controlador irá mandar um

comando para os motores de Passo e DC, que farão os copos caírem na esteira,

então as barreiras ópticas terão como função detectá-los, e avisar ao micro

controlador, para que ative o outro motor DC, que está preso a esteira a partir do

sistema de correias, e então ela começará a andar. Em seguida o copo passará por

outra barreira óptica que está abaixo das mangueiras, que avisará o micro

controlador, e este por sua vez, fará o motor da esteira parar imediatamente. Ao

mesmo instante será mandado um impulso de volta, que ativará a bomba do sabor

de suco selecionado, através dos circuitos de potência, e depois de um tempo pré-

determinado, a bomba será desativada e a esteira religada. Por fim uma terceira

barreira óptica irá avisar o micro controlador, que desativará a esteira quando o copo

estiver na sua extremidade final, e assim o usuário poderá pegar o seu suco e

desfrutá-lo.

33

3.2.5 Circuitos utilizados

Barreira Óptica

Ident. Descrição

LED 3 mm - vermelho

R1 Resistor de carbono - 180 ohms x 1/4 W

R2 Resistor de carbono - 1k5 ohms x 1/4 W

R3, R4 Resistor de carbono - 10k ohms x 1/4 W

R5 Resistor de carbono - 4k7 ohms x 1/4 W

Q1 Transistor de sinal - BC 547 ou BC 548 - NPN

CN1 Conector molex - grande - 2 vias - macho

CN2 a CN4 Conector molex - pequeno - 2 vias - macho

RX Fototransistor infravermelho - PHFT 580 transp. - 5mm

TX LED infravermelho - PHIV 590 azul - 5 mm

34

Interface de Potência com Relé

Ident. Descrição

D1 Diodo retificador - 1N 4004 ou 1N4007

LED 3mm - vermelho, verde ou amarelo

RELÉ Relé - 12 VDC - 1 contato reversível

Q1 Transistor de sinal - BC 547 ou BC 548 - NPN

R1 a R3 Resistor de carbono - 4k7 ohms x 1/4 W


CN2 Conector molex - pequeno - 2 vias - macho

CN3 Conector KRE - 3 vias

35

Interface de Potência para motor de passo

LCD - Pinagem

Pino Função Descrição

1 Alimentação Terra ou GND

2 Alimentação VCC ou +5V

3 V0 Tensão para ajuste de contraste

4 RS Seleção: 1 - Dado, 0 - Instrução

5 R/W Seleção: 1 - Leitura, 0 - Escrita

6 E Chip select 1 ou (1 →0) - Habilita, 0 - Desabilitado

7 B0 LSB Bit menos signifcativo do Barramento de Dados

8 B1

9 B2 Barramento

10 B3 de

11 B4 Dados

12 B5

13 B6

14 B7 MSB Bit mais significativo do Barramento de Dados

15 A (quando existir) Anodo p/ LED backlight

16 K (quando existir) Catodo p/ LED backlight

Ident. Descrição

D1 a D4 Diodo retificador - 1N 4004 ou 1N4007

Q1 a Q4 Transistor de potência - TIP 122

R1 a R4 Resistor de carbono - 4k7 ohms x 1/4 W


CN2 Conector molex - pequeno - 4 vias - macho

CN3 e CN4 Conector molex - grande - 3 vias - macho

36

Cabo: Microcontrolador – LCD

Observação importante: - Quando ligar o Port 0 ao LCD, utilizar resistores de pull-up de 10k

(recomenda-se utilizar rede resistiva).

1

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

PY.0

PY.1

PY.2

PX.0

PX.1

PX.2

PX.3

PX.4

PX.5

PX.6

PX.7

10k

Microcontrolador LCD 2

37

Cabo: Teclado – Microcontrolador

Observação Importante: - Recomenda-se colocar resistores de pull-up de 10k em P1.0, P1.1, P1.2 e

P1.3 ou colocar uma rede resistiva de 10k em P1.

1 2 3

4 5 6

7 8 9

* 0 #

C1

C2

C3

L1

L2

L3

L4

Microcontrolador

P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

P1.4

P1.5

P1.6

P1.7

38

3.2.6 Programação

#include <at89x52.h>

#include <LCD.h>

#include <TEC4x4.h>

#include<ATRASO.h>

/**************** MANUAL DO PORTS: COMO LIGAR

*************

;p2.0=barreira do copo p1.0=teclado p3.0=motor de

passo p0.0=b4

;p2.1= barreira do suco p1.1=teclado p3.1=motor de

passo p0.1=b5

;p2.2= barreira da tampa p1.2=teclado p3.2=motor de

passo p0.2=b6

;p2.3= p1.3=teclado p3.3=motor de passo

p0.3=b7

;p2.4= solenóide atuador p1.4=teclado p3.4=motor da

esteira p0.4=vavula 1 morango

;p2.5= solenóide rotativo duplo go p1.5=teclado p3.5=rs

p0.5=vavula 2 laranja

;p2.6= ventosa p1.6=teclado p3.6=e

p0.6=vavula 3 limão

;p2.7= p1.7=teclado p3.7=motor dos copos

p0.7=

*/

code unsigned char msg1[17]={" Suco de Fruta ",0x00}; // Mensagem com o

nome do projeto

code unsigned char msg2[17]={"Selecionar suco ",0x00}; // Mensagem com a

indicação do inico do processo

code unsigned char msg3[17]={" A = Morango ",0x00}; // Mensagem com o

comando para escolher o Sabor Morango

39

code unsigned char msg4[17]={" B = Laranja ",0x00}; // Mensagem com o

comando para escolher o Sabor Laranja

code unsigned char msg5[17]={" C = Limão ",0x00};// Mensagem com o

comando para escolher o Sabor Limão

code unsigned char msg6[17]={" Acabou o copo ",0x00};// Mensagem com

uma utilazação futura

code unsigned char msg7[17]={" 1 sabor ",0x00};// Mensagem com o

comando para escolher o apenas 1 suco

code unsigned char msg8[17]={" 2 sabores ",0x00};// Mensagem com o

comando para escolher o 2 tipos de suco

code unsigned char msg9[17]={" 3 sabores ",0x00};// Mensagem com o

comando para escolher o 3 tipos de suco

code unsigned char msg10[17]={"Erro De Registro",0x00};// Mensagem com a

indicação de erro

code unsigned char msg11[17]={" Aperte 0 ",0x00};// Mensagem com uma

utilização futura

code unsigned char msg12[17]={" Retire o copo ",0x00};// Mensagem com a

indicação do fim do processo

code unsigned char msg13[17]={"A= Morango&Limão",0x00};// Mensagem com

o comando para escolher o Sabor Morango e Limão

code unsigned char msg14[17]={"B=LaranjaMorango",0x00};// Mensagem com

o comando para escolher o Sabor Morango e laranja

code unsigned char msg15[17]={"C= Limão&Laranja",0x00};// Mensagem com

o comando para escolher o Sabor Limão e Laranja

code unsigned char msg16[17]={" Sabor 1,2,3 ",0x00};// Mensagem com o

comando para escolher o numero de sabores

code unsigned char msg17[17]={" Sabor A,B,C ",0x00};// Mensagem com o

comando para escolher os tipos de sabores

unsigned char num;// variavel do teclado inicial

unsigned char numx;// variavel do teclado numero de sabores

unsigned char numt;// variavel do teclado tipos de sabores

unsigned char cont=0;// variavel do motor de passo

40

unsigned char opc=1;// variavel de verificação do processo

void main()

{

P0=0x00;// desligar portas de P0.0 até P0.7




lcd_ini();// inicializa o LCD

while(1)// rotina principal

{

lcd_cmd(0x80);// coloca cursor do LCD na parte superior

lcd_str(msg1);// coloca o nome do projeto no LCD

atraso_ms(1000);// inicia uma rotina de tempo que dura 1 segundo

lcd_cmd(0x80);//coloca o cursor do LCD na parte superior

lcd_str(msg2);// indica no LCD para selecionar o suco

lcd_cmd(0xC0);//coloca o cursor do LCD na parte inferior

lcd_str(msg7);//indica o comando para escolher 1 suco no LCD



lcd_str(msg8);//indica o comando para escolher 2 sucos no LCD


41

lcd_cmd(0xC0);// coloca o cursor do LCD na parte inferior

lcd_str(msg9);// indica o comando para escolher 3 sucos no LCD



lcd_str(msg16);// indica os 3 comandos que podem ser utilizados nesse

momento

atraso_ms(1000); // inicia uma rotina de tempo que dura 1 segundo

do

{

numt=teclado();// verifica o teclado enquanto ele não foi apertado

}

while(numt==0x0F);// verifica se o teclado foi apertado

switch (numt)// dependendo do valor do teclado executa uma ação

{

case 0x01://caso seja escolhido 1 sabor

lcd_cmd(0x80);// coloca o cursor do LCD na parte superior






lcd_str(msg3);//indica no LCD o comando para escolher o suco de morango

puro

42



lcd_str(msg4);//indica no LCD o comando para escolher o suco de laranja

puro



lcd_str(msg5);// indica no LCD o comando para escolher o suco de limão

puro



lcd_str(msg17);// indica no LCD os comando posiveis


do

{

numx=teclado();// verifica o teclado enquanto ele não foi apertado

}

while(numx==0x0F);// verifica se o teclado foi apertado

switch (numx)//dependendo do valor do teclado executa uma ação

{

case 0x0A:// caso seja escolhido morango puro

opc=0x0A;// coloca a opção na memoria


lcd_str(msg7);//coloca no LCD a opção de 1 suco


lcd_str(msg3);//coloca no LCD a opção do suco de morango

atraso_ms(1000);//inicia uma rotina de tempo que dura 1 segundo

case 0x0B://caso seja escolhido laranja puro

opc=0x0B;// coloca opção na memoria


43



lcd_str(msg4);//coloca no LCD a opção do suco de laranja


case 0x0C://caso seja escolhido a limão puro

opc=0x0C;//coloca opção na memoria




lcd_str(msg5);//coloca no LCD a opção do suco de limão


default://caso a escolha esteja errada

opc=0 ;//variavel para futura mudança

}

case 0x02:// caso seja escolhido misturar dois sucos


lcd_str(msg1);//coloca o nome do projeto no LCD



lcd_str(msg2);//coloca no LCD a messagem para selecionar suco


lcd_str(msg13);//coloca no LCD o comando para selecionar a mistura

morango e limão



lcd_str(msg14);//coloca o LCD o comando para selecionar a mistura

morango e laranja



lcd_str(msg15);//coloca o LCD o comando para selecionar a mistura laranja e

limão

44



lcd_str(msg17);// coloca todos os comandos possiveis


do

{

numx=teclado(); // verifica o teclado enquanto não é acionado

}

while(numx==0xff);// verifica se o teclado foi acionado

switch (numx) // dependendo do valor do teclado executa uma ação

{

case 0x0A:// caso seja escolhido morango e limão

opc=0xAB;// carrega a variavel com a opção


lcd_str(msg8);//coloca no LCD a opção de 2 sucos


lcd_str(msg13);//coloca no LCD a opção de morango e limão como

mistura


case 0x0B://caso seja escolhido morango e laranja

opc=0xAC;// carrega a variavel com a opção


lcd_str(msg8);//coloca no LCD a opção de 2 sucos


lcd_str(msg14);//coloca no lcd a opção de morango e laranja como

mistura


case 0x0C://caso seja escolhido laranja e limão

45

opc=0xBC;// carrega a variavel com a opção


lcd_str(msg8);// coloca no LCD a opção de 2 sucos


lcd_str(msg15);// coloca no LCD a opção de laranja e limão como

mistura


default:// caso a escolha esteja errada

opc=0 ;// variavel para futura mudança

}

case 0x03:// caso escolha misturar 3 sucos

opc=0xFF;// carrega varialvel com a opção


lcd_str(msg1);//coloca no LCD o nome do projeto


lcd_str(msg9);// coloca no LCD que foi escolhido misturar os 3 sabores


default:// caso a escolha esteja errada

opc=0 ;// variavel para futura mudança

}

if(P2_0==0)// verifica se existe algo obstruindo o caminho do copo

{

do

{

46

P3_0=0;//desliga a bobina 1 do motor de passo




atraso_ms(50);// rotina de tempo para não queimar

motor de passo

P3_0=1;//liga a bobina 1 do motor de passo


motor de passo




motor de passo



motor de passo



motor de passo


47


motor de passo



motor de passo

cont++;//aumenta a contagem de passos em 1

}

while (cont <= 2);//verfica se o motor de passo deu os

passos

P3_0=0;// desliga a bobina 1 do motor de passo





motor de passo

P3_7=1;//liga o motor que gira a mola

P2_5=1;//aciona o atuador que gira para cima

P2_6=1;//aciona o atuador que liga a ventosa

atraso_ms(500);//atraso para girar

P2_4=1;//aciona o atuador que avança o atuador reto

48

atraso_ms(750);//atraso para avançar e pegar a tampa

do recipiente

P2_4=0;//aciona o atuador que retorna o atuador

rotativo

atraso_ms(125);// atraso para mudança de angulo

P2_5=0;//aciona o atuador que retorna o atuador

rotativo

cont=0;// zera variavel do motor de passo

do

{






motor de passo

P3_3=1;// liga a bobina 4 do motor de passo


motor de passo


49


motor de passo



motor de passo



motor de passo



motor de passo



motor de passo



motor de passo

cont++;

}

while (cont <= 2) ;

50

while (P2_0==0) {}// espera o copo cair

P3_7=0;//desliga o motor da mola

atraso_ms(3000);//atraso para esperar o copo cair





P3_4=1;//liga o motor da esteira

while (P2_1==0) {} //fica verificando a barreira optica

P3_4=0; //desliga o motor da esteira

switch(opc) // verifica a opção

{

case 0x0A://caso seja morango puro

P0_4=1;//liga a valvula 1

atraso_ms(2650);// tempo para encher 1 copo inteiro

P0_4=0;// desliga a valvula 1

opc=1;// coloca o valor inicial na variavel

51

case 0x0B://caso seja laranja puro

P0_5=1;//liga a valvula 2

atraso_ms(2650);//tempo de encher 1 copo inteiro

P0_5=0;//desliga a valvula 2

opc=1;// coloca o valor inicial na variavel

case 0x0C://caso seja limão puro

P0_6=1;//liga valvula 3

atraso_ms(2650);//tempo de encher 1 copo inteiro

P0_6=0;//desliga a valvula 3

opc=1;//coloca o valor inicial da variavel

case 0xAB://caso seja suco de limão e morango



atraso_ms(1275);//tempo para encher o meio copo

P0_6=0;//desliga valvula 3


52

opc=1;//coloca valor inicial da variavel

case 0xAC://caso seja suco de laranja e morango



atraso_ms(1275);//tempo de encher meio copo




case 0xBC://caso seja laranja e limão



atraso_ms(1275);//tempo de encher meio copo




case 0xFF://caso seja morango, laranja e limão

53




atraso_ms(883);//tempo de encher um terço do copo





default://caso a opção n esteja na memoria

opc=0 ;//variavel para utilização futura

}

P3_4=1;//liga motor da esteira

while(P2_3){}// fica verificando a barreira optica

P3_4=0;//desliga o motor da esteira

atraso_ms(500);//rotina de tempo que dura meio

segundo

P2_4=1;//liga a solenoide que avança o atuador

atraso_ms(500);//tempo para avançar

54

P2_6=0;//desliga a solenoide que controla a ventosa

atraso_ms(500);//tempo para cair a tampa

P2_4=0;//deliga a solenoide que controla o atuador

reto

atraso_ms(500);//tempo para retornar atuador

lcd_cmd(0x80);//coloca o cursor na parte superior do

LCD

lcd_str(msg12);//indica o fim do processo no LCD

atraso_ms(5000);

}

}

lcd_cmd(0x80);// coloca cursor do LCD na parte

superior


atraso_ms(1000);// inicia uma rotina de tempo que

dura 1 segundo

lcd_cmd(0x80);//coloca o cursor do LCD na parte

superior


}

55

3.3. Pneumática O projeto possui uma automatização composta por três componentes

pneumáticos, um atuador linear, um atuador rotativo e uma válvula de vácuo, todos controlados através de um módulo CLP.

Este conjunto é responsável por tampar o copo, e devido a sua precisão é possível sincronizar a posição dele, através de seu centro, para que a tampa seja colocada com eficiência sobre o mesmo.

Para realizar o controle dos atuadores são usadas válvulas solenóides de cinco duas vias e três duas vias. Para controlar o atuador rotativo foi utilizada uma válvula cinco duas vias, o que permite controlar o giro do atuador para ambos os sentidos.

Já para a válvula de vácuo e para o atuador linear foi utilizada válvulas três duas vias, pois só há necessidade de controlar o sentido de avanço.

56

3.3.2 CLP

COMO FUNCIONA O CLP?

Conforme abordagem (CLPREDES, 2013), o CLP funciona basicamente por um sistema de controle sobre processos. Para que esse controle seja correto 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. Observe a figura:

Figura 28 — Diagrama em Blocos de um Sistema de Automação.

1. HARDWARE

Basicamente o hardware de um CLP pode ser dividido em três partes:

1º FONTE DE ALIMENTAÇÃO Atualmente a maioria das fontes de CLP é chaveada e apresenta uma tensão

de saída única de 24 Vcc. Ela serve para alimentar os módulos de entrada e saída e CPU ao mesmo tempo. Esta tensão possui algumas vantagens sobre outras (como 5 Vcc, por exemplo) por poder ser facilmente regulada para tensões menores, ter uma maior imunidade a ruídos elétricos e ser compatível com o padrão RS-232 de comunicação.

2º CPU (Central Processor Unit) OU UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO

A CPU pode ter inúmeras naturezas. Logo no início eram usados micro controladores ao invés de microprocessadores, devido ao custo-benefício. Atualmente, com exceção de alguns pequenos CLP’s, os tipos industriais utilizam microprocessadores padrão IBM-PC. Muitas vezes a CPU é a mesma que a de um PC, mudando apenas o aspecto construtivo.

http://clpredes.files.wordpress.com/2010/05/clp-fig-1.jpg

57

3º INTERFACES E/S (Entrada e Saída, ou do inglês I/O – Input and Output) São as portas por onde entram e saem sinais do CLP. Ao trazer uma

informação do mundo externo o CLP também precisa enviar um comando baseado nesta informação. Estas entradas e saídas podem se do tipo analógica ou digital.

2. 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. A programação do CLP é feita por meio de uma Ferramenta que pode ser um Programador Manual (Terminal de Programação, Handheld Programmer), ou um PC com Software de Programação específico (ambiente DOS ou Windows).

Figura 29 — Controlador Lógico Programável e interface gráfica do programa em ambiente

Windows.

http://clpredes.files.wordpress.com/2010/05/clp-fig-2.jpg

58

3.3.3 CLP aplicação no projeto

Optou-se por controlar o sistema através de um CLP devido as vantagens de montagem e opções de programação oferecidas, entretanto ainda utilizou-se um micro controlador para analisar as opções de escolha e dar os sinais de chave para o CLP.

As vantagens são: a facilidade de programação e montagem de hardware, que no caso do micro controlador não foi possível utilizar.

Outra vantagem é não precisar de interfaces de potência para acionar os mecanismos, ao contrario do micro controlador, que necessitava.

A desvantagem é o seu alto custo. O funcionamento consiste em identificar o sinal enviado do micro controlador, o que o fará identificar as ações a serem efetuadas. Após receber o sinal, sem auxilio de interfaces, o CLP executa as ordens de programação nele contidas, realizando o movimento da esteira e a sequência de movimentos dos atuadores para colocar a tampa sobre o copo por meio das ventosas.

59

3.4. Fluxograma de Processo

Inicio

Inicio do reservatório

dos copos

B.O. 1 foi acionada

?

Esteira começa a andar

B.O. 2 foi acionada?

Os copos estão

cheios?

Esteira para, Sucos começam a

ser colocados

Esteira começa a andar

B.O. 3 foi acionada

Esteira para, Tampas começam a ser

colocadas

As tampas foram

postas?

Fim de programa.

Escolha de sabor

N

S S

S

S

S

N

N N

N

60

4. Cronograma

P (Planejado) R (Real)

Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro

Materiais

Mecânicos P

R

Materiais

Eletrônicos P

R

Materiais

Pneumáticos P

R

Montagem

Esteira P

R

Montagem

Circuitos

Eletrônicos

P

R

Reservatórios

dos Sucos P

R

Reservatório

dos Copos P

R

Reservatório

das Tampas P

R

Finalização do

Projeto P

R

Acabamento

do Projeto P

R

Monografia P

R

Apresentação/

Banca P

R

61

5. Custos

Estrutura

Material R$

Chapa 50,00

Barras 46,00

Total 96,00

Parte superior

Material R$

Reservatório 600,00 (cada) 1800,00

Bombas 30,00 (cada) 90,00

Sistema de fluxo 27,00 (cada) 81,00

Total 1971,00

Parte inferior

Material R$

Motores A 15,00 (cada) 30,00

Motor B 50,00

Motor C 30,00

Canos 39,00 (cada) 156,00

Esteira 900,00

Conjunto pneumático 140,00

Total 1306,00

62

Circuitos Elétricos/ Eletrônicos

Material R$

Barreira óptica 7,00 (cada) 28,00

Interfaces de potencia 4,00 (cada) 36,00

Microcontrolador 20,00

CI8051 10,00 (cada) 20,00

Total 104,00

Reposição de material/ Acabamentos

Material R$

Componentes 22,30

Tinta 25,50 (cada) 51,00

Designe 30,00

Total 103,30

63

6. Gastos

Custo do projeto

Material R$

Dinheiro do grupo 1100,00

Custo do projeto 3484,00

Custo com patrocínio 523,30

Total 576,70

64

7. FMEA de Produto

FMEA de Produto

Analise dos modos e efeitos das falhas

S: Severidade O: Ocorrência D: Detecção R: Risco

65

8. Resultados Obtidos

Após a montagem do projeto pode-se chegar a algumas conclusões sobre o

efeito da otimização do processo automatizado.

Conseguiu-se alcançar um resultado de misturar mais de um sabor de suco

em um único copo, onde pela junção das áreas de mecânica, eletrônica e

informática foi possível realizar o processo com qualidade superior de um sistema

manual.

Viu-se que com a automatização gerou-se mais velocidade, pois o suco sai do

tonel para o copo em um tempo inferior ao manual, depois passa pela esteira sem

que haja contato com outros ambientes e então é tampado automaticamente pelo

sistema de ventosa, estando assim pronto para o consumo.

A higiene obtida foi bem aproveitada, porque o suco sai do tonel, onde não há

contaminação externa e não tem contato com o ambiente ou ser humano, o que

mantém a higienização em ótima qualidade.

Por ser automatizado ele reduz as consequências de falha humana,

conservando assim a máquina e o produto por mais tempo, reduzindo gastos que

poderiam ocorrer pelo excesso de suco que um usuário poderia colocar em seu

copo, desperdiçando assim o conteúdo.

66

Conclusão

Durante o desenvolvimento do projeto foi encontrado diversas dificuldades em relação a parte eletrônica do mesmo, pois a corrente que utilizar-se-ia era muito alta para os circuitos que foram montados, então, praticamente toda a parte do funcionamento teve de ser alterada de ultima hora. Viu-se também que muitas das partes do projeto poderiam ser alteradas por coisas que já haviam sido desenvolvidas durante o curso, facilitando assim sua montagem.

O projeto requereu muita paciência, disciplina e cumplicidade, só assim foi possível terminar todo ele, mesmo às vezes em situações intensas o grupo se manteve firme e prestativo uns com os outros.

Evoluímos também, além do pessoal, nosso profissional, pois foram colocados em prática muito de nossos conhecimentos, assim, melhorando-os e também desenvolvendo novos, que foram aparecendo como dificuldade e ainda assim foram resolvidos.

O projeto foi criado para automatizar e aperfeiçoar um processo de envasamento de suco que, geralmente é feito manualmente. Conseguimos acelerar esse processo, melhorar a higienização, reduzir o número de falhas e possíveis danos a máquina.

Espera-se que após esse projeto, muitos outros possam vir, mesmo com

muitas dificuldades, porque, o aprendizado adquirido é o que mais importa.

67

Referências

Controle e Monitoramento Inteligente - Controlador Lógico Programável.

Disponível em: http://clpredes.wordpress.com/2010/05/31/como-funciona-o-clp/

Acesso em 12 setembros 2013.

Agra, A.S. Processo de produção da Coca Cola Disponível em:

http://www.slideshare.net/angelicaagra/processo-de-produo-da-coca-cola-14873306

Acesso em 05 março 2013

Best Crown China. Disponível em: http://www.bestcrownchina.com.pt/2-water-filling-

machine-1a.html Acesso em 05 março 2013.

Material Didático de Eletrônica

Disponível em: http://jorgestreet.com.br/downloads.html Acesso em 23 março 2013

Modelo de Monografia

Disponível em: http://jorgestreet.com.br/projetos.html Acesso em 29 julho 2013

E. Russell Jhonston Jr.

Ferdinand P. Beer

Livro: MECÂNICA VETORIAL PARA ENGENHEIROS: CINEMÁTICA E DINÂMICA

- 5ª EDIÇÃO

http://clpredes.wordpress.com/

Documents

SUCO DE FRUTA - excute.educatronica.com.br 38ª EXCUTE/Mecatrônica... · Elas contam com um controle de preção de saída, para garantir que o volume seja o ideal e a velocidade