INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA
Área Departamental de Engenharia Mecânica
Figura nº1 Painel Pneumático Didático
Relatório dos trabalhos da unidade curricular
Automação de Processos Industriais
Grupo 4:
Filipe Tomé nº 33276
Gabriel Gonçalves nº 37299
Orientador: Prof. Mário J. G. C. Mendes
Janeiro 2014
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Índice
Indice 2
Introdução 3
Equipamento 4
Equipamento Trabalho 1 4
Equipamento Trabalho 2 7
1º Trabalho 8
Etapas do método sequencial 8
Diagrama de movimentos 8
Tabela de possibilidades 9
Diagrama de sensores 10
Diagrama de impulsos 11
Equações do sistema 12
Esquema CETOP 13
Aplicação num ciclo real 13
2º Trabalho 14
Ciclo obtido 15
Equações usadas 15
Entradas e saídas 15
Diagrama LAD 16
Programação na consola Eberle 17
Conclusões 18
Bibliografia 19
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Introdução
A pneumática e a óleo-hidráulica são aplicadas em diversas indústrias que utilizam
ferramentas de corte, sistemas de elevação de cargas, entre outros, com o objetivo de
otimizar os seus processos e aliviar as cargas aos trabalhadores, podendo ser operados
manualmente ou automaticamente com recurso a sensores e autómatos programáveis.
Assim, de forma a aplicar os conteúdos teóricos aprendidos nas aulas, foram realizados
2 trabalhos práticos utilizando os painéis didáticos disponíveis, sendo que os 2 trabalhos
apesar de implementados de forma diferente ( automação cablada/programada), no
fundo têm a mesma base.
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EQUIPAMENTO
Equipamento 1º trabalho
1- Atuadores pneumáticos
Estes cilindros pneumáticos são classificados como de duplo efeito porque
podem realizar trabalho, com um conjunto haste-êmbolo, no avanço como no
recuo, impulsionado por ar comprimido que é injectado nas suas câmaras,
positiva e negativa, através de válvulas.
Figura nº2 atuador pneumático
2- Sensores
Para que informe se a haste do cilindro recolhida ou extraída, temos sensores,
quando actuado pelo êmbolo, indica a posição inicial ou final do cilindro, por
alteração da posição da gaveta interna. Quando não está a ser actuado, o seu
retorno é por mola.
Figura nº 3 Sensor
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3- Portas Lógicas
OR
Elemento com duas entradas e uma saída embora, neste caso, quando entra o ar
comprimido por um dos lados a outra entrada fecha automaticamente, através de
uma esfera no seu interior, e vice-versa.
Figura nº 4 OR
AND
Elemento com duas entradas e uma saída embora, neste caso, quando entra o ar
comprimido por um dos lados a outra entrada fecha automaticamente, através de
uma esfera no seu interior, e vice-versa
Figura nº5 AND
4- Válvulas 5/2
BIESTÁVEIS
Estas válvulas foram utilizadas para controlar o avanço e recuo dos actuadores e
também como memórias.
Figura nº6 Válvula biestável
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MONOESTÁVEIS
Estas válvulas têm a sua particularidade de ser uma válvula cujo seu retorno é
feito por auxílio de uma mola.
Figura nº 7 Válvula monoestável
5- Start
Este componente é sempre passivo e, como o nome indica, dá indicação de
accionamento ou paragem do circuito.
Figura nº8 Start
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Equipamento 2º trabalho (painel com válvulas biestáveis)
1- Atuadores pneumáticos (idênticos aos do trabalho 1 )
2- Sensores (idênticos aos do trabalho 1 )
3- Consola programável Eberle
Esta consola permite introdução de linhas de código que servem para
programação dum autómato que irá controlar o sistema onde está implantado
de modo a seguir os passos definidos pelo operador.
Figura nº 9 Consola portátil Eberle
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1º Trabalho
O 1º trabalho teve como objetivo determinar as equações booleanas e posteriormente
implementá-las no painel do laboratório.
Etapas do método sequencial
Diagrama de movimentos
Onde estão expressos os movimentos dos diferentes atuadores, sendo que neste
diagrama apenas os estados finais são relevantes (haste recolhida – 0; haste avançada –
1). É ainda de referir que as linhas horizontais significam os estados finais 0 e 1,
enquanto as linhas oblíquas descrevem a transição de um estado para outro. O diagrama
de movimentos do trabalho encontra-se na figura abaixo.
Figura nº 10 Diagrama de movimentos
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Tabela de possibilidades
Tem como objetivo determinar os estados físicos dos atuadores nas diferentes etapas do
sistema. Sendo que nesta etapa do processo que se pode verificar a existência de
incompatibilidades, como mostra a figura de seguida.
Figura nº 11 Tabela de possibilidades
Como se verificaram incompatibilidades (coluna 1 com coluna 7 e coluna 4 com coluna
6), pois o estado dos actuadores é o mesmo mas realizam funções distintas)
Para eliminar as incompatibilidades inserimos uma memoria.
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Diagrama de sensores
O diagrama de sensores tem como objetivo mostrar os tempos do sistema em que os
sensores (a0,a1,b1,b0,c0,c1) estão acionados, sendo que o início dessa atuação se
representa com uma bola, e o seu recurso com uma linha. É de referir então que tem de
haver sempre intervalo entre linhas não preenchido pelos sensores do mesmo cilindro,
uma vez que o cilindro demora uma fase a mudar de estado (de 0 para 1 ou vice-versa),
excepção para as memórias, uma vez que a sua atuação é instantânea.
Figura nº 12 Diagrama de sensores
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Diagrama de impulsos
O diagrama de impulsos é muito importante para obtenção das equações do sistema,
visto que é através dele que essas equações vão ser obtidas. É de referir que os impulsos
que os atuadores recebem podem ser momentâneos ou contínuos (permanecem durante
algum tempo), sendo que deste modo podemos ver os tempos limite para a permanência
dos atuadores.
Figura nº 13 Diagrama de impulsos
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Equações do sistema
Através do método sequencial pudemos chegar às equações do sistema
A+ = b0.m11
A- = c0
B+ = c1.m10.a0 + a1.m11
B- = mola
C+ = a0
C- = St.b0.m10.a1
M1+ = b1.a0
M1- = b1.a1
Sensores activos: a0 /b0 /c0 /a1/ b1/ m10/ m11
Sensores Passivos: St /c1
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Esquema CETOP
Recorrendo às equações faz-se o esquema CETOP do ciclo, onde as linhas a verde
correspondem às linhas de potência, as linhas vermelhas a ligações das equações e os
símbolos a azul significam as entrada de ar comprimido.
Figura nº 14 Esquema CETOP
Aplicação do ciclo num equipamento real:
O ciclo dado , C-/A-/C+/B+/B-/A+/B+/B- , pode ser implementado numa linha em que
um produto, por exemplo um bloco de madeira paralelepipédico que cai num encaixe
como mostra a figura abaixo assim que o êmbolo C e A estão recolhidos, seguidamente
o êmbolo C é atuado de modo a servir de batente ao bloco e o cilindro B atua timbrando
a face do bloco de madeira. Depois do êmbolo B recolher, o cilindro A empurra o bloco
para cima e o cilindro B atua novamente para efetuar um segundo timbre no bloco.
Temos portanto uma máquina de timbrar automatizada.
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Figura nº 15 esquema do ciclo para máquina de timbrar
2º Trabalho
Figura nº 16 Esquema do 2º trabalho
O segundo trabalho teve como objetivo a implementação dum ciclo idealizado pelos
alunos na consola Eberle. Para tal, foram dadas as condições que o sistema tinha que
cumprir e elaborado um ciclo que fosse de encontro ao pedido.
Foram determinadas as equações necessárias e programadas as linhas de código
necessárias para que o painel electropneumático reproduzisse o respetivo ciclo usando
Listas de Instruções.
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Ciclo Obtido :
A+/A-/B+/C+/C-/B-
Equações usadas:
A+ = b0.m10.st
A- = a1
B+ = a0.m11
B- = c0.m10
C+ = b1.m11
C- = c1
M1+ = a1
M1- = c1
Entradas e Saídas (as entradas I0 e I1 não foram utilizadas)
a 0 I2 start I11
a 1 I3 A+ O2
b 0 I4 A- O3
b 1 I5 B+ O4
c 0 I6 B- -->O5
c 1 I7 C+ O6
C- O7
Tabela nº 1 Entradas e Saídas utilizadas
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Diagrama LAD
I3 A1
M1+ |-----------||---------------------( )--------|
I7 M1
M1- |-----------||---------------------( )--------|
I4 M1 I11 O2
A+ |-------||--------|/|------||----------( )------|
I3 O3
A- |--------------||---------------------( )------|
I2 M1 O4
B+ |----------||-----------||-------------( )------|
I6 M1 O5
B- |-------||--------------|/|------------( )------|
I5 M1 O6
C+ |----------||-----------||-------------( )-------|
I7 T4
C- |---------||--------------------------( )-------|
TB=2 k=3
T4 O7
|-------||-----------------------------( )------|
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Programação na consola Eberle:
Lista de instruções ( IL)
M1+ L I 003
S M 001
M1- L I 007
R M 001
A+ L I 004
AN M 001
A I 011
= O 002
A- L I 003
= O 003
B+ L I 002
A M 001
= O 004
B- L I 006
AN M 001
= O 005
C+ L I 005
A M 001
= O 006
C- (inserção do temporizador que atua
durante 3 segundos) L I 007
= T 004
TB = 2
K = 3
L T 004
= O 007
FINALIZAR EP
Tabela nº 2 Lista de instruções
A tabela nº2 contém a lista de instruções utilizada e está separada por secções de modo
a que se possa entender o que cada secção de instrução faz.
Para evitar possíveis problemas com o ciclo, a memória foi implementada logo no início
do código.
Na temporização do cilindro C, foi usada uma base 2 (TB=2) com K igual a 3, isto
permite ao autómato atuar durante os 3 segundos que são necessários.
Na programação do autómato, foi usada uma memória por haver uma incompatibilidade
no ciclo, desta forma o ciclo decorre sem quaisquer erros.
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Através da consola portátil do Eberle, é possível programar o autómato de uma maneira
rápida e direta. Trata-se de uma plataforma simples e prática para implementar listas de
instruções.
Também é possível fazê-lo à distância através de controlo remoto que pode ser efetuado
a partir de um computador ligado via cabo ao autómato ou, ainda, via internet, com as
devidas condições de segurança informática, desde que o autómato possua a capacidade
de ser programado desta forma.
Conclusões
Ao concluir este relatório, obtivemos um melhor e maior conhecimento e
sensibilidade para a execução dos exercícios teóricos aplicados a situações reais, tal
como os exercícios desenvolvidos no livro Método Sequencial para Automação
Electropneumática.
No que toca à aplicação destes sistemas em situações reais, apercebemo-nos que
existem diversas opções para automatismos e diversas maneiras de os programar
utilizando os mesmos componentes. Os componentes são versáteis e, portanto, fáceis de
trabalhar e reutilizar em diferentes configurações. Por isto, estes sistemas tornam-se
económicos e práticos.
Como formando, após a reflexão dos conceitos teóricos transmitidos pelo
docente durante as aulas, estes trabalhos práticos foram muito enriquecedores para as
noções básicas desta matéria para a vida profissional do futuro engenheiro.
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Bibliografia:
Apontamentos teóricos das aulas de Automação de Processos Industriais
Novais, José Maria Almeida; “Método Sequencial para Automação
Electropneumática”; Lisboa, Fundação Calouste Gulbenkian; 5ª Edição, 2007
Novais, José Maria Almeida; “Programação de Autómatos – Método Grafcet”;
Lisboa, Fundação Calouste Gulbenkian; 4ª Edição, 2008
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