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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA
ENGENHARIA MECATRÔNICA (CONTROLE E AUTOMAÇÃO)
TRABALHO MPS (MANUFACTURING PROCESS SYSTEM)
ESTAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO
CURITIBA
2011
Bruno Sergio Adamczyk
Cleiton Ferreira dos Santos
Gabriel Maidl
TRABALHO MPS (MANUFACTURING PROCESS SYSTEM)
ESTAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO
Relatório apresentado à disciplina de Modelagem
e Controle de Sistemas a Eventos Discretos I, ao
curso de Engenharia Mecatrônica (Controle e
Automação), Centro de Ciências Exatas e de
Tecnologia da Pontifícia Universidade Católica do
Paraná.
Orientador: Prof. Dr. Eduardo Alves Portela Santos
CURITIBA
2011
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO.................................................................................................4
2. ESTRUTURA E FUNCIONAMENTO DA PLANTA MPS..................................
2.1 ESTAÇÕES DO MPS...............................................................................
2.1.1 ESTAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO........................................................
2.1.2 ESTAÇÃO DE CLASSIFICAÇÃO E TRANSPORTE........................
2.1.3 ESTAÇÃO DE PROCESSAMENTO................................................
2.1.4 ESTAÇÃO DE ARMAZENAMENTO................................................
2.2 DIAGRAMA DE INSTALAÇÃO PNEUMÁTICO – ELÉTRICA...................
2.3 RELAÇÃO DAS VARIÁVEIS DE ENTRADAS E SAÍDAS........................
3. ESTAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO........................................................................
3.1 CONDIÇÕES DE INICIALIZAÇÃO DA ESTAÇÃO...................................
3.2 SEQUENTIAL FUNCTION CHART (SFC)................................................
3.2.1 REPRESENTAÇÃO (SFC) DA SEQUÊNCIA OPERACIONAL........
3.3 DIAGRAMA ESCADA (LADDER).............................................................
4. REQUISITOS DE COORDENAÇÃO DAS ESTAÇÕES...................................
4.2 REPRESENTAÇÃO (SFC) DA COORDENAÇÃO CONJUNTA...............
5. CONCLUSÃO..................................................................................................
APÊNDICE............................................................................................................
REFERÊNCIAS.....................................................................................................
1. INTRODUÇÃO
4
2. ESTRUTURA E FUNCIONAMENTO DA PLANTA MPS
O sistema de processo de fabricação (MPS - Manufacturing Process
System) é composto por quatro módulos (ou estações) didáticos fabricados pela
FESTO. Cada módulo é composto por atuadores pneumáticos e/ou elétricos, além
de sensores.
O sistema simula uma linha de produção em que peças brutas são
alimentadas no primeiro módulo; testadas quanto à cor, material e espessura no
segundo; furadas e testadas no terceiro; manipuladas, separadas e armazenadas
pelo quarto.
2.1.ESTAÇÕES DO MPS
O MPS é composto por quatro estações independentes, são elas:
Estação de distribuição;
Estação de classificação e transporte;
Estação de processamento;
Estação de armazenamento.
2.1.1. ESTAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO
Esta estação tem por objetivo fornecer a matéria prima à planta. A matéria
prima consiste de peças cilíndricas de três tipos: metálica, plástica laranja e plástica
preta. As peças são armazenadas de forma aleatória no magazine de entrada. Os
objetivos da Estação de Distribuição são:
Retirar uma peça do magazine;
Posicionar a peça na estação seguinte.
2.1.2. ESTAÇÃO DE CLASSIFICAÇÃO E TRANSPORTE
Os objetivos da Estação de Classificação e Transporte são: Determinar o material e a cor da peça;
Medir a altura da peça;
Rejeitar a peça ou colocá-la na estação seguinte.
Após a peça ser posicionada pela Estação de Distribuição, seu material e sua
cor são determinados através da composição de sinais de três sensores de
proximidade: um indutivo, um capacitivo e um óptico.
5
2.1.3. ESTAÇÃO DE PROCESSAMENTO
Os objetivos da Estação de Processamento são:
Furar a peça;
Testar a presença do furo.
2.1.4. ESTAÇÃO DE ARMAZENAMENTO
A Estação Armazenamento tem por objetivo armazenar peças processadas
de acordo com as informações obtidas na Estação de Classificação e Transporte.
Dessa forma, o tipo de peça (metálica, plástica laranja ou plástica preta) determina o
magazine a ser utilizado. Os objetivos da estação são:
Retirar a peça da Estação de Processamento;
Posicionar a peça no magazine correto (de acordo com o tipo de peça);
Refugar a peça caso o furo não esteja correto.
2.2.DIAGRAMA DE INSTALAÇÃO PNEUMÁTICO – ELÉTRICA
Diagrama elétrico
Diagrama pneumático
Figura xx- Atuador de dupla ação
6
Figura XX – Ventosa de vácuo
Figura XX – Unidade rotativa
2.3.RELAÇÃO DAS VARIÁVEIS DE ENTRADAS E SAÍDAS
7
Na tabela 1, segue a relação das variáveis de entradas e saídas utilizadas no
processo (obs.: as entradas e saídas do CLP, nem sempre corresponderão aos
inputs/outputs na prática, ou seja, na tabela segue apenas as entradas fictícias).
Estação Variável Comunicação
CLPDescrição
Entrada CLP Saída CLP
Dis
trib
ição
Y1_1 ET200-10 - O Avançar atuador AY1_2 ET200-10 - O Ativar gerador de vácuo 1Y1_3 ET200-10 - O Desativar gerador de vácuo 1
Y1_4 ET200-10 - O Avançar atuador B (posicionar sobre a Estação de Classificação e Transporte)
Y1_5 ET200-10 - O Recuar atuador B (posicionar sobre a Estação de Distribuição)
Alarm5 ET200-10 - O Sinalizar falta de peças no armazém inicial
B1_1 ET200-10 I - Atuador A recuadoB1_2 ET200-10 I - Atuador A avançadoS1_1 ET200-10 I - Peça na posição 2S1_2 ET200-10 I - Vácuo 1 acionado
S1_3 ET200-10 I - Atuador B avançado (posicionado sobre a Estação de Classificação e Transporte)
S1_4 ET200-10 I - Atuador B recuado (posicionado sobre a Estação de Distribuição)
m5OK ET200-10 I - Confirmação de alimentação do armazém inicial
G1Start ET200-10 I - Início de operação da Estação de Distribuição
Tabela 1 – Variáveis de entradas/saídas do CLP (Estação de distribuição)
Estação Variável Comunicação
CLPDescrição
Entrada CLP Saída CLP
Clas
sific
ação
e T
rans
port
e
Y2_1 ET200-10 - O Retornar atuador DY2_2 ET200-10 - O Avançar atuador DY2_3 ET200-10 - O Avançar atuador CM2_1 ET200-10 - O Ativar motor da esteiraB2_1 ET200-10 I - Atuador D avançadoB2_2 ET200-10 I - Atuador D recuadoB2_3 ET200-10 I - Atuador C recuadoB2_4 ET200-10 I - Atuador C avançadoB2_5 ET200-10 I - Sensor indutivoB2_6 ET200-10 I - Sensor capacitivoB2_7 ET200-10 I - Sensor óptico
G2Start ET200-10 I -Início de operação da Estação de Classificação e Transporte
Tabela 2 – Variáveis de entradas/saídas do CLP (Estação de classificação e transporte)
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Estação Variável Comunicação
CLPDescrição
Entrada CLP Saída CLPPr
oces
sam
ento
Y3_1 ET200-10 - O Recuar atuador FY3_2 ET200-10 - O Avançar atuador FY3_3 ET200-10 - O Avançar atuador GY3_4 ET200-10 - O Avançar atuador EM3_1 ET200-10 - O Ativar motor da furadeiraM3_2 ET200-10 - O Ativar motor da mesa rotativaB3_1 ET200-10 I - Atuador F recuadoB3_2 ET200-10 I - Atuador F avançadoB3_3 ET200-10 I - Atuador G recuadoB3_4 ET200-10 I - Atuador G avançadoB3_5 ET200-10 I - Atuador E recuadoB3_6 ET200-10 I - Atuador E avançadoB3_7 ET200-10 I - Mesa na posição 1, 2, 3 ou 4
B3_8 ET200-10 I - Presença de peça na posição 6 (posição 1 da mesa)
G3Start ET200-10 I - Início de operação da Estação de Processamento
Tabela 3 – Variáveis de entradas/saídas do CLP (Estação de processamento)
Estação Variável Comunicação
CLPDescrição
Entrada CLP Saída CLP
Arm
azen
amen
to
Y4_1 ET200-10 - O Avançar atuador HY4_2 ET200-10 - O Recuar atuador HY4_3 ET200-10 - O Ativar gerador de vácuo 2Y4_4 ET200-10 - O Desativar gerador de vácuo 24M1a ET200-10 - O Ativar relé eixo X4M1b ET200-10 - O Ativar motor eixo X4M2a ET200-10 - O Ativar relé eixo Y4M2b ET200-10 - O Ativar motor eixo YB4_1 ET200-10 I - Atuador H recuadoB4_2 ET200-10 I - Atuador H avançadoB4_3 ET200-10 I - Eixo X na posição 1B4_4 ET200-10 I - Eixo X na posição 2B4_5 ET200-10 I - Eixo X na posição 3B4_6 ET200-10 I - Eixo X na posição 4B4_7 ET200-10 I - Eixo Y na posição 2B4_8 ET200-10 I - Eixo Y na posição 1S4_2 ET200-10 I - Vácuo 2 acionado
G4Start ET200-10 I - Início de operação da Estação de Armazenamento
Tabela 4 – Variáveis de entradas/saídas do CLP (Estação de armazenamento)
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3. ESTAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO
Conforme já comentado no item 2.1. deste relatório, esta estação tem por
objetivo fornecer a matéria prima à planta. A matéria prima consiste de peças
cilíndricas de três tipos: metálica, plástica laranja e plástica preta. As peças são
armazenadas de forma aleatória no magazine de entrada. Os objetivos da Estação
de distribuição são:
Retirar uma peça do magazine;
Posicionar a peça na estação seguinte.
A estação se divide em duas partes:
Módulo de alimentação;
Módulo de transferência.
O módulo de alimentação separa a peça do magazine. Um atuador
pneumático linear empurra a peça de baixo para a posição de retirada. Dois
sensores de proximidade identificam as posições avançada e recuada do atuador.
O módulo de transferência é composto de um atuador pneumático rotativo. As
peças são capturadas através de uma ventosa (vácuo) e levadas à estação seguinte
(Estação de classificação e distribuição – teste). Dois sensores de contato
identificam as posições 0º e 180º do manipulador. Um sensor de vácuo identifica a
presença de peça na ventosa.
A figura XX ilustra a Estação de distribuição.
Figura XX – Estação de distribuição
3.1.CONDIÇÕES DE INICIALIZAÇÃO DA ESTAÇÃO
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As condições de inicialização desta estação são as seguintes:
Recuar atuador A (Reset Y1_1);
Avançar atuador B, posicionar na Estação de classificação e transporte
(Set Y1_4);
Desligar vácuo (Set Y1_3).
3.2.SEQUENTIAL FUNCTION CHART (SFC)
Introdução sobre o que é o SFC...
3.2.1. REPRESENTAÇÃO (SFC) DA SEQUÊNCIA OPERACIONAL
Mostra através de SFC nossa sequência operacional...
11
Figura XX – Diagrama SFC da sequência operacional
3.3.DIAGRAMA ESCADA (LADDER)
12
Introdução sobre o que é o Diagrama Ladder... citar que o diagrama está no
apêndice deste relatório...
13
4. REQUISITOS DE COORDENAÇÃO DAS ESTAÇÕES
4.1.REPRESENTAÇÃO (SFC) DA COORDENAÇÃO CONJUNTA
Mostra através de SFC sequência operacional de todas as estações em
conjunto...
14
5. CONCLUSÃO
15
APÊNDICE
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REFERÊNCIAS
NATALE, F. Automação Industrial. 6. ed. São Paulo: Érica, 2004.
PRUDENTE, F. Automação Industrial PLC: teoria e aplicações. Rio de Janeiro:
LTC, 2007.
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