SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
Dia 23 de outubro
Estudos para P1
PROFa. Giovana Savitri Pasa
giovanapasa@producao.ufrgs.br
2012-2
1
A- Etapas na aplicação de tecnologias
1 - Compreensão do processo;
2 - Simplificação do processo;
3 – Uso de uma tecnologia
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2012-2
2
B- Possibilidades de
aplicação de tecnologias:
ENG 09014
Fabricação
3
1. Especialização das Operações:
equipamentos dedicados
ENG 09014
máquina de costura para
zíper
4
2.
Operações combinadas
- mais de uma operação
ENG 09014
na mesma máquina
impressora
rotativa de
jornal
5
3. Simultaneidade de Operações
Realizar ao mesmo tempo, na mesma
estação de trabalho, mais de uma
operação
ENG 09014
kit injetado
simultaneamente
canal de injeçã
6
 4. Integração de Operações
dispositivos de manuseio para
transferir as peças entre as estações;
o produto precisa ser seqüenciado uma
única vez
ENG 09014
linha de
abate de
frangos
7
5. Aumento da Flexibilidade
ENG 09014
mesmo equipamento produz diversos
tipos (variedades)
Máquina de
corte por
jato de água
CNC
8
6. Aperfeiçoamento do
manuseio e armazenagem de
materiais
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9
Possibilidades de
aplicação de tecnologias:
ENG 09014
Inspeção e controle
10
ENG 09014
7. Inspeção On line
na fonte
informativa
por julgamento
100%
Amostragem
Sucessiva
Auto-inspeção
11
classificação: qto ao
foco
ENG 09014
CQZD
na fonte:
causas
qualidade
da água
informativa
analisa e
informa onde
defeito é
gerado
por julgamento
separa o que
está sem
qualidade
12
classificação: qto à
quantidade
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CQZD
100%
amostragem
poka yoke
13
classificação: qto ao
sujeito
ENG 09014
CQZD
auto
inspeção
posto 1
sucessiva
posto 1
posto 2
14
ENG 09014
8. Controle e Otimização do Processo
entrada
saída
processo
entrada
15
ENG 09014
9. Controle de Operações da Planta
sistemas
supervisórios
16
10. CIM – manufatura integrada por
ENG 09014
computador
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17
ENG 09014
C - Caminhos para a Automação
Fabricação de espadas
Demanda
Produção
Automatizada
Produção
Automatizada
e Integrada
Produção
Manual
Fase 1
Fase 2
Fase 3
Tempo
18
ENG 09014
Demanda
Produção
Automatizada
Produção
Automatizada
e Integrada
Produção
Manual
Fase 1
Fase 2
Fase 3
Tempo
19
ENG 09014
Demanda
Produção
Automatizada
Produção
Automatizada
e Integrada
Produção
Manual
Fase 1
Fase 2
Fase 3
Tempo
20
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
DAutomação – utilização de tecnologia
para realizar um processo ou
procedimento sem a assistência
humana
21
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
E –
Tipos de Variáveis:
1) Contínuas
2) Discretas
22
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
1) contínuas:
são
definidas
considerado
para
qualquer
valor
no
intervalo
ex.: tensão, temperatura
23
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
2) Discretas
Pode assumir somente determinados
intervalo considerado.
Podem ser:
2.1 Discretas não-binárias
2.2 Discretas binárias
valores
dentro
do
24
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
2.1 Discretas não-binárias
Podem assumir uma gama limitada de valores num determinado
intervalo.
Ex.: número de peças na manutenção a cada hora do dia
número de unidades em
manutenção ao longo do dia
horário (h)
25
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
2.2 Discretas binárias
Pode assumir somente dois valores ao longo do tempo (ligadodesligado; 0-1
ligado
desligado
26
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
3. Tipos de variáveis
3.1 Analógicas
3.2 Digitais
27
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
3.1 Analógicas
São variáveis contínuas que são análogas a uma variável de
interesse.
Ex.:
A tensão medida no termopar é proporcional à diferença de
temperatura entre as duas junções
28
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
3.2 Digitais
Sinais digitais são uma combinação de sinais lógicos e
podem ser apresentados em diversas combinações:
29
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
4- conversão analógica - digital
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30
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
6,8 V
6,8 V
pulsos modulados em amplitude
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31
ENG 09014
Metodo de aproximação sucessiva
Tem-se uma voltagem de referência 5 Volts
Valor a ser convertido é 6,8
a) 6,8>5 então bit=1
b) 6,8-5= 1,8
c) 1,8>2,5 falso entao bit=0
d) 1,8>1,25 entao bit=1
e) 1,8-1,25=0,55
f) 0,55>0,625 falso entao bit=0
g) 0,55>0,312 entao bit=1
h) 0,55-0,312=0,238
i) 0,238>0,156 entao bit=1
Usamos 6 bits
Entao 6,8 v decimal passou a 101011 em digital
Para conferirmos:
1*5+0*2,5+1*1,25+0*0,625+1*0,312+1*0,156=6,718 v
32
Dúvida:
ENG 09014
6,8 v decimal passou a 101011 em digital ??
Para conferirmos:
1*5+0*2,5+1*1,25+0*0,625+1*0,312+1*0,156=6,718 v
A dúvida que surgiu em aula:
Se convertemos 101011 para binário:
1 25  0 24  1 23  0 22  1 21  1 20  43
Trata-se de uma questão de escala, por termos utilizado
um dispositivo físico com tensão de referência de 5
volts.
Veja a seguir:
33
ENG 09014
5
5
5
5
5
5

1


0


1


0


1

1  6,718
20
21
22
23
24
25
25
m ultiplicandocadaterm o por tem  se :
5
25 5
25 5
25 5
25 5
25 5
25 5
25
 1   1  0   2 1   3  0   4 1   5 1   6,718
5 20
5 2
5 2
5 2
5 2
5 2
5
sim plificando, verificam os tratar  se de um fator de escala :
25
2 1  2  0  2 1  2  0  2 1  2 1   6,718  43
5
5
4
3
2
1
0
34
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
F –
Sistemas de controle:
Tipos:
a) contínuo
b) discreto
35
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
a) sistema de controle contínuo
Exemplo:
Saída de uma reação química que depende de temperatura,
pressão e vazão de entrada de reagentes
36
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
b) sistemas de controle discreto
Neste caso, as variáveis são modificadas em momentos discretos
do tempo.
As mudanças são ocasionadas por eventos ou pela passagem do
tempo
http://www.youtube.com/watch?v=wg8YYuLLoM0
37
G - SENSORES
Existe uma ampla variedade de medidores
usados na manufatura
Medidor = SENSOR + TRANSDUTOR
SENSOR detecta uma variável física de interesse, por exemplo:
- pressão, temperatura, força
TRANSDUTOR transforma essa variável em outro tipo de energia
38
HTRANSDUTOR transforma um tipo de energia
noutro tipo:
- temperatura em uma corrente
- pressão em uma voltagem
- força em uma voltagem
- voltagem em rotação
39
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
1- Chave bimetálica - são duas lâminas de metal de coeficientes de
dilatação diferentes coladas juntas;
- a uma mesma temperatura, o metal que se dilatar
mais provocará uma curvatura no outro metal;
- as mudanças de temperatura provocam a abertura
ou fechamento de um contato.
40
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
Chave bimetálica pode desligar um equipamento por ter atingido
uma temperatura muito alta (segurança)
41
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
2- Tacômetro
É um gerador que produz uma tensão
velocidade medida.
proporcional à
Aplicações:
- manter a rotação de um equipamento em níveis
desejados;
- acionar frenagem de segurança, etc
42
I - 42
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
3 - Dinamômetro
Capaz de medir forças.
Deformação pela força
Voltagem
43
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
Efeito piezoelétrico - Fenômeno observado
em cristais nos quais deformações
mecânicas provocam polarizações elétricas
seguindo determinadas direções.
Medir pressão, força...
Piezo - Unidade de medida de pressão: a
pressão exercida por uma força de 103 que
age perpendicular e uniformemente sobre
uma área de um metro quadrado. Vale 103
N/m2
44
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
4- Bóia
Simples dispositivo que flutua sobre um fluido.
Transmite um ângulo de inclinação do braço a que
está preso.
Essa inclinação tem uma relação com o nível de
fluido.
45
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
4- Bóia
46
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
5 - chave de fim de curso
Transforma uma posição limite num tensão,
acionando um contato.
Ex. alimentador
47
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
6 - encoder ótico
Usado para medir uma velocidade.
Consiste de um disco com ranhura, o qual
separa uma fonte de luz de uma
fotocélula.
48
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
6 - encoder ótico
Na medida em que o disco gira, ele
transforma a luz em pulsos com freqüência
maior ou menor, dependendo da velocidade.
Velocidade
freqüência de pulsos
49
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
7 - sensor fotoelétrico
Consiste de um emissor - fonte de luz - e
de um receptor - célula fotoelétrica.
- Acionado por continuidade
- Acionado por bloqueio
Luz
voltagem
50
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
8 - Arranjo fotoelétrico
Consiste de um arranjo de sensores
fotoelétricos.
Serve para indicar a altura ou largura de
um objeto, na medida em que o objeto irá
bloquear alguns dos sensores do arranjo.
dimensão
voltagens
51
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
9 - Potenciômetro
Consiste de um resistor e de um contatoo
deslizante.
A posição do contato se transforma numa
resistência.
posição
resistência
52
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
10 - Strain gage
O tensionamento físico é transformado numa
variação de resistência.
tensão
resistência
53
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
11 - Termistor
Na medida em que aumenta a temperatura do
material (semicondutor) diminui a
resistência.
temperatura
resistência
54
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
12 - Termopares
Termômetro, especialmente para altas
temperaturas.
temperatura
voltagem
55
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
12 - Termopares
Baseia-se no fenômeno observado por
Seebeck, estudado por Peltier e Thomson
p.31
A diferença de temperatura entre as junções
de dois metais diferentes gera uma
diferença de potencial (voltagem) entre
essas junções.
56
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
12 - Termopares
A diferença de potencial (voltagem) é
proporcional à temperatura.
Uma das extremidades na fonte de calor a
ser medida e outra na temperatura
ambiente ou de referência.
Pequena voltagem - é amplificada.
57
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
HCaracterísticas desejáveis dos
dispositivos de medição
A) Alta Acurácia - A medida deve conter um
erro pequeno e sistemático em relação ao
valor real
B) Alta Precisão - A variabilidade
aleatória ou ruído devem ser baixos.
58
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
C) Resposta rápida
Capacidade do dispositivo de responder
rapidamente às mudanças na variável
medida.
D) Facilidade de calibração - estabelecer a
relação entre a variável de saída e o que
se deseja medir
59
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
E) Mínimo drift - drift é a tendência a
descalibrar com o tempo
F) Alta confiabilidade - robusto para
operar em ambientes agressivos, sem gerar
falhas
G) Baixo custo, em relação ao benefício
60
Níveis de automação
5
1
2
3
4
Dispositivo
Máquina
Célula ou
Sistema
Planta
corporativo
Sensor,
atuador
Máquinas
individuais (CN),
esteiras
Grupos máquinas
( células, linhas)
Sistema de
Produção
Informações
corporativas
61
IControle Numérico - CN
“O Controle numérico (NC) é uma forma de
automação programável na qual as ações
mecânicas de um equipamento ou da
ferramenta de uma máquina são controladas
por um programa contendo dados
alfanuméricos codificados (GROOVER,
2001).”
62
Máquina-ferramenta
Máquina dotada de um conjunto de
ferramentas acionadas mecanicamente, e
que se destina a dar forma à matériaprima
63
As máquinas de CNC utilizam
sistemas de coordenadas para
posicionar um cabeçote (onde
está presa uma ferramenta) em
relação a uma peça que está
sendo processada.
64
CNC
65
Sistemas de coordenadas
Eixos das coordenadas
coordenadas Cartesianas
o plano horizontal definido como
xy
e o vertical como z.
66
Sistemas de coordenadas
peças planas são utilizados os eixos
x, y, z.
peças rotacionais cada eixo possui
também uma referência angular
eixo x  ângulo de rotação a
eixo y  ângulo de rotação b
e eixo z  ângulo de rotação c.
67
Flexibilidade
A capacidade de modificar a
programação permite o uso de CNC na
produção de baixas e médias
quantidades.
68
Os componentes básicos de um
sistema de CNC são:
um programa de instruções;
uma unidade de controle de
máquina (MCU);
e um equipamento de processamento
que realiza algum trabalho.
69
programa de instruções
Comandos detalhados, em linguagem
de programação própria
especificam:
as posições relativas da
ferramenta em relação à peça
velocidades
ferramenta selecionada
70
unidade de controle de máquina
(MCU)
Consiste de um microprocessador e
equipamentos de controle que
armazenam as instruções
71
equipamento de processamento
É a parte mecânica
furações, laminações,
torneamento, montagens, soldas,
etc
72
Sistema CNC
Equipamento de processamento
programa
MCU
73
MCU - unidade de controle
Memória
CPU
Interfaces I/O
Barramento de
comunicação
Controles
das
ferramentas
Controles
da
máquinaferramenta
74
MCU - unidade de controle
Memória
Sistema operacional
programas para fabricação das
peças
75
MCU - unidade de controle
CPU
Unidade de processamento central
similar ao computador
76
MCU - unidade de controle
Interfaces I/O
painel do operador
comunicação com outros computadores
comunicação com outros dispositivos
(robôs, esteiras, sensores,...)
77
MCU - unidade de controle
posicionamento
velocidade
Controles
das
ferramentas
78
MCU - unidade de controle
Dispositivos de resfriamento
fixação da peça trabalhada
troca de ferramentas
Controles
da
máquinaferramenta
79
MCU - unidade de controle
Memória
CPU
Interfaces I/O
Barramento de
comunicação
Controles
das
ferramentas
Controles
da
máquinaferramenta
80
As máquinas de CN são mais
apropriadas para aplicação em:
– produção em pequenos e médios lotes;
– os mesmos lotes de produtos são produzidos
repetidamente e de forma aleatória;
– a geometria da peça é complexa;
– é necessária a remoção de grande quantidade de
material;
– são necessárias muitas operações em diferentes
máquinas para a produção da peça;
– as peças são caras.
81
Vantagens
Redução de tempo não produtivo;
Maior precisão e repetibilidade;
Menores taxas de refugo;
Redução do nº de inspeções;
Facilita alterações de projeto;
As fixações das peças são facilitadas;
Possibilita menores lead times;
Reduz o inventário;
Requer menor espaço;
Reduz o nível de habilidade requerido do operador.
82
J - Robótica
industrial
I - 83
Robótica industrial
“Os robôs são manipuladores de uso geral,
reprogramáveis,
de múltiplas funções e
que possuem algumas características dos seres humanos.”
(Gaiter e Frazier, 2001).
84
Outras características similares
ao homem:
Além das características como forma (braço, corpo),
também...
Capacidade de responder a entradas sensoriais
capacidade de comunicar-se com outras máquinas
Possibilidade de tomar decisões.
85
Similaridades CN e robótica
O CN surge como tecnologia inovadora, que abre caminho
para o desenvolvimento da robótica
As tecnologias de CN e de robótica são muito similares,
envolvendo:
Controle coordenado de múltiplos eixos;
O uso de computadores dedicados no seu controle
86
Diferenças
CNC - processos específicos, tais como
usinagem,
corte, solda
Robôs - ampla variedade de tarefas
87
Algumas tarefas típicas de robôs:
Pintura
transporte/manuseio de material
solda
carregamento de máquinas (alimentação)
montagens
88
Elementos de um robô
Base
hastes
links ou hastes
juntas
As juntas provém
graus de liberdade.
juntas
base
89
Configurações de robôs
Os robôs são classificados em relação aos
movimentos
que são capazes de realizar e em relação aos eixos
de deslocamento (x, y, z, rotações).
Diversos tipos podem ser vistos, com mais detalhe, em
Groover (2001)
90
Work envelope
- work volume
Diz respeito à área de abrangência que o robô domina
É o conjunto dos pontos físicos do espaço que podem ser
alcançados pela extremidade do braço do robô
É uma função da configuração do robô
91
Work envelope
- work volume
hastes
juntas
base
92
Sistemas de alimentação de robôs
A força para a movimentação dos braços dos robôs pode ser
elétrica
hidráulica
pneumática
93
Sistemas de alimentação de robôs
Elétricos:
permitem aplicações mais sofisticadas
comercialmente são preferidos
facilidade de adaptação dos controles ao controle central
oferecem mais acurácia
94
Sistemas de alimentação de robôs
Hidráulicos:
capazes de prover mais força e velocidade do que os
elétricos
Pneumáticos:
robôs menores, de movimentação de materiais
95
Resposta dinâmica do robô
Resposta dinâmica depende:
- tipo de sistema de alimentação (drive system)
- sensores utilizados (velocidade de resposta)
- velocidade de movimentação do braço
- aceleração e desaceleração suaves
- overshoot e oscilação
- do objeto manipulado (peso)
96
Resposta dinâmica do robô
Todas essas características também são chamadas de
velocidade de resposta do robô.
A velocidade de resposta do robô restringe o desempenho
do sistema ao qual este está integrado.
97
Terminações: garras ou ferramentas
Garras
são terminações usadas para segurar as peças que estão
sendo trabalhadas
Podem ser:
- mecânicos
98
Terminações ou ferramentas
Ferramentas
- pistola de solda
- pistola de pintura
- aparafusador automático
- ferramenta giratória para perfurar, desbastar, etc
- facho de aquecimento
- ferramenta de corte
99
Sensores
Na robótica, dividem-se em:
- INTERNOS:
usados para controlar a velocidade e a posição das
juntas (realimentação)
- EXTERNOS
relacionais, para localizar o robô em relação ao
ambiente e às outras máquinas
100
Aplicações industriais
1. Ambiente inadequado para seres humanos;
inseguro/perigoso
insalubre (encargos trabalhistas também)
2. Ciclos de trabalhos repetitivos;
oferecem maior consistência e repetibilidade
3. Tarefas difíceis para as pessoas
pesos excessivos, calor, posicionamento desconfortável
4. Operações que requeiram múltiplas modificações;
um robô é capaz de substituir mais de um funcionário, em
uma estação de trabalho
101
Aplicações industriais
5. Produção de lotes de tamanhos que justifiquem a
reprogramação
paralelo com a TRF - troca rápida de ferramentas
6. Posicionamento e orientação do ciclo de trabalho fixos
e pré-estabelecidos na célula de trabalho
isso é um requisito para robôs que têm uma referência
posicional
102
L –
FMS
Flexible Manufacturing System
I - 103
Definição
É uma célula altamente automatizada
Consiste de estações de trabalho –
usualmente CNCs – interconectadas por
equipamentos de manuseio e controladas
por um sistema de computadores.
I - 104
Evolução
Células
processamentos
Células automatizadas
montagens
I - 105
características
Possuem diversas estações de trabalho
Integradas entre si
Capazes de executarem diferentes roteiros,
ou seja, diferentes peças ou produtos
I - 106
Utiliza:
CNCs
Controles computacionais
Elementos de manuseio de material
Tecnologia de grupo
I - 107
Situações que têm potencial de
aplicação:
A) produção de lotes de peças ou produtos
B) existem, atualmente, células operadas
manualmente; deseja-se automatizá-las
I - 108
Condições necessárias
Possibilidade de agrupar as peças em
famílias
Peças similares
Pertencem a um mesmo produto
Possuem geometrias similares
I - 109
Relação entre células operadas
manualmente e FMS
FMS
FMS
FMS
FMS
FMS
requer equipamentos mais caros
requer operários mais qualificados
reduz espaço requerido
reduz lead time
requer menos mão-de-obra direta
I - 110
Por que é flexível?
É capaz de processar simultaneamente uma
variedade de peças nas estações de
trabalho(**)
O mix pode ser ajustado para responder a
mudanças na demanda (**)
Capaz de se recuperar de erros e falhas sem
causar ruptura na produção (*)
Aceitar produtos novos (*)
(**) obrigatórios
recomendados
(*)
I - 111
O que confere flexibilidade ao
FMS?
1. identificar e distinguir entre
diferentes peças
2. mudar rapidamente as instruções de
processamento
3. rapidez no setup físico
4. opções de roteamento
5. gama de ferramentas
I - 112
Elementos do FMS
1
2
3
4
–
–
–
-
estações de trabalho
sistemas de manuseio de materiais
sistema de controle computacional
pessoas
I - 113
1. Estações de trabalho
Estações de carregar/descarregar
requerem controles e sistema de entrada
de dados para o operador se comunicar
com o sistema computacional
I - 114
1. Estações de trabalho
Estações de processamento
CNCs ou centros de usinagem
Estações de montagem
Abrangem inspeção, desmontagens,
colagens, limpeza,…
I - 115
2. Sistema de manuseio de
materiais
Utiliza diversos tipos deequipamentos
Fazer leitura recomendada!
Definem o layout
I - 116
layout
linha
laço
escada
I - 117
layout
Laço aberto
I - 118
layout
Centrado no robô
I - 119
3. Sistema de controle
computacional
Controlar cada estação de trabalho individual
Distribuir as instruções às estações de trabalho
Integrar/sincronizar o funcionamento das estações
Controlar a produção:
mix,
taxas de produção,
Roteiros (vide layout)
I - 120
3. Sistema de controle
computacional
Controlar o tráfego (vide layout)
Acoplar estações secundárias
Controlar ferramentas: localização,
desgaste
Monitorar e gerar relatórios de desempenho
Auto diagnóstico de problemas
I - 121
Classificação
Single machine cell - SMC
Uma máquina/
estação de trabalho
I - 122
Classificação
Flexible manufacturing cell - FMC
2 ou3 estações
de trabalho
I - 123
Classificação
Flexible manufacturing system – FMS
4 ou mais estações
abrange
manuseio de materiais,
controle e monitoramento,
Coordenada por computador
I - 124
pergunta
FMS é sinônimo de flexibilidade na
produção?
I - 125
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
M
1- O que é o controle discreto de processos?
É o controle que trata com variáveis discretas, ou seja,
aquelas que podem assumir somente um conjunto de
valores.
Quando somente dois valores podem ser assumidos, temos
as variáveis discretas binárias.
Valores: 0 ou 1; desligado ou ligado; ausente ou
presente; falso ou verdadeiro; baixo ou alto
126
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
2- O controle discreto de processos pode ser:
2.1 – Controle lógico – quando as mudanças nas
variáveis são determinadas por eventos
Ex.: a peça estava presente (variável=1) e foi retirada
(variável=0)
2.2 – Sequenciamento – as mudanças nas variáveis são
decorrência da passagem do tempo.
Ex.: lavadora de roupas está no ciclo de lavar
(variável=1); passados 20 minutos ela deve entrar no
ciclo de esvaziar (variável assume valor 0)
127
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
2.1 controle lógico
Também chamado de controle lógico combinacional.
Os valores das saídas são determinados exclusivamente
pelos valores atuais das entradas.
Se o sensor de presença identifica a presença da peça
(1) “E” o robô está disponível (1), então o robô é
acionado (1)
Se há energia na rede (1) “E” interruptor está ligado
(1), então lampada acende (1)
128
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
Elementos de controle lógico:
“E”
129
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
Elementos de controle lógico:
O que acontece
se uma das
lâmpadas
queimar?
“E”
130
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
Elementos de controle lógico:
O que precisa
Acontecer para
a lâmpada
acender?
“E”
Chave 1
Chave 2
131
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
O que acontece
se uma das
lâmpadas
queimar?
“OU”
132
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
O que
precisa
Acontecer
para
a lâmpada
acender?
“OU”
Chave 1
Chave 2
133
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
“NOT”
Quando a chave está
aberta (X1=0) a
lâmpada está acesa
(Y=1);
Quando fechamos a
chave (X1=1), a
lâmpada apaga (Y=0).
Então: Y=X1
Y=X1
resistor
Chave
X1
134
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
Controle lógico
OU
Botão
ligar
0 volts
E
Botão
desligar
relé
térmico
5 volts
Motor
Porta NOT
Lâmpada de
alarme por
superaquecimento
Acionando LIGAR – insere 1 na porta OU – o motor é acionado
Para DESLIGAR – insere 0 na porta E – o motor é desligado
Caso haja sobreaquecimento, o relé insere 0 na porta E e o motor é
desligado; a porta NOT transforma o sinal 0 do relé em 1 e aciona a
lâmpada de emergencia
135
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
2.2 sequenciamento
Utiliza dispositivos temporizadores para
quando modificar uma variável de saída.
determinar
Um temporizador pode alternar entre ligado e desligado
em determinados intervalos de tempo.
Temporizadores
podem
funcionar propositadamente
atraso no acionamento ou atraso no desligamento
com
Ex.: ligar a lavadora de roupas após abrir a tampa;
Desligar as luzes internas do carro após trancar o
carro
136
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
contadores
Um temporizador é um “contador” de unidades de tempo.
Podemos contar outras variáveis, tais como itens
produzidos, clientes atendidos. O incremento, no caso
do contador, virá de um sinal externo captado por um
sensor.
137
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
3 –LÓGICA LADDER - SIMBOLOGIA
138
NCLP -
Controlador Lógico Programável
139
SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014
AC500
140
Controlador Lógico Programável
CNC
CONTROLES DE MOVIMENTOS
Robôs
CLPs
USOS EM CONTROLES DIVERSOS
Computadores
141
Controlador Lógico Programável
Equipamento eletrônico digital com
hardware + software compatíveis com
aplicações industriais
Realizar funções de Controle Lógico e
seqüenciamento
variáveis binárias, ou seja, variáveis que
podem assumir somente os valores 1 ou 0
142
Controlador Lógico Programável
variáveis que são interpretadas como
- Liga/Desliga
- Verdadeiro/Falso
- Presente/Ausente
- Alta voltagem/Baixa Voltagem
143
Controlador Lógico Programável
São sistemas de controle que operam
ligando e desligando chaves, motores,
válvulas e outros dispositivos, em função
das condições operacionais
144
Controlador Lógico Programável
Os dispositivos de entrada enviam sinais
ao controlador
Os dispositivos de saída são regulados
pelo controlador
O controlador ( por exemplo, um CLP)
recebe sinais de entrada, processa-os de
acordo com uma lógica e envia sinais de
saída
145
Controlador Lógico Programável
controlador CLP
entrada
f(lógica)
saída
146
1) O CLP faz a função de Controle
Lógico – é aquele que vimos no
caso do acionamento do motor
Controle Lógico ou Sistema Combinacional:
é um sistema de chaveamento onde
as saídas em qualquer momento
são determinadas exclusivamente pelos
valores das entradas.
147
2- O CLP faz funções de
Seqüenciamento
É aquele que usa dispositivos de
temporização internos para determinar
quando iniciar mudanças nas variáveis de
saída.
148
Sistema de Seqüenciamento
Ex. de aplicação:
máquinas de lavar,
secadoras,
Determinam por temporização o momento de
iniciar e encerrar os seus ciclos.
149
Então, por que usar CLP’s?
Vantagens do uso de CLP’s:
 1. Programar um CLP é muito mais fácil do que
trabalhar a fiação de um painel de controle
por relés.
 2. CLP’s podem ser reprogramados, enquanto
controles convencionais precisam ter sua
fiação retrabalhada e frequentemente acabam
por ser sucateados.
150
Então, por que usar CLP’s?
Vantagens do uso de CLP’s:
 3. CLP’s ocupam menos espaço.
 4. Manutenção mais fácil.
 5. Confiabilidade maior.
151
Então, por que usar CLP’s?
 6. Comunicação com outros CLP’s e
microcomputadores.
 Ou seja, CLP’s são mais facilmente
conectados aos sistemas computacionais que
realizam a integração da planta.
 Isto é muito relevante num momento em que a
Manufatura Integrada por Computador assume
uma importância cada vez maior.
152
Então, por que usar CLP’s?
 7. Potência elétrica requerida é menor.
 8. Maior flexibilidade, atendendo maior nº
de aplicações.
 9. Projeto do sistema é mais rápido.
153
Voltamos à questão:
Para que serve um CLP?
a) Realizar funções de Controle Lógico e
Seqüenciamento
Além das funções de controle lógico e
seqüenciamento, os CLP’s evoluíram e
abrangeram várias outras capacidades.
154
b) Realizar funções aritméticas
O uso dessas funções permite algoritmos de
controle mais modernos.
155
c) Realizar funções matriciais
Alguns CLP’s tem a capacidade de
realizar operações matriciais em
valores armazenados na memória. Essa
capacidade pode ser usada para comparar
os valores reais de um conjunto de
entradas e saídas com os valores
armazenados na memória do CLP e
determinar se um erro ocorreu.
156
d) Controle Analógico
O Controle PID - Proporcional
Integarativo e Derivativo - é
disponível em alguns CLP’s. Esses
algoritmos de controle tradicionalmente
tem sido implementados em controladores
analógicos.
157
Hoje os esquemas de controladores
analógicos são aproximados usando
computador digital, quer com um CLP,
quer com um computador controlador do
processo. A aproximação do PID por um
computador digital é chamada de DDC Controle Digital Direto.
158
ENTÃO
Um CLP é um equipamento eletrônico de
operação digital (hardware) que usa uma
memória programável para armazenar
instruções (software) para a
implementação de funções de controle
lógico, seqüenciamento, temporização,
contador, aritméticas, matriciais e
controle “analógico”.
159
Essas funções são implementadas para
controlar vários tipos de máquinas ou
processos.
160
Como funciona um CLP?
TERMINAL
DE
PROGRAMAÇÃO
FONTE
DE
ALIMENTAÇÃO
PROCESSADOR
MEMÓRIA
I
N
T
E
R
F
A
C
E
MÓDULO
DE
ENTRADA
MÓDULO
DE
SAÍDA
ambiente
Esses componentes são alojados em um
gabinete adequado ao ambiente industrial.
162
Módulo de Entrada:
 Os módulos de entrada e saída são as conexões
para o processo industrial que está sendo
controlado.
 As entradas para o controlador são os sinais
de limit switches, pushbuttons, sensores.
163
Módulo de Saída:
As saídas do controlador são sinais on/off
para operar válvulas, motores e outros
dispositivos que atuam no processo.
164
Processador
O processador é CPU - Unidade Central de
Processamento - do CLP. Ele executa as
várias funções (lógicas, de
sequenciamento, etc) sobre as entradas
do CLP e determina os sinais de saída
apropriados.
O processador é um microprocessador muito
semelhante em sua construção àqueles
usados em computadores pessoais.
165
Memória
Junto à cpu está a memória do CLP (de
programa e de dados). Na memória de
programa estão os programas responsáveis
pelas funções de lógica, sequenciamento,
entrada e saída.
166
Dispositivo de Programação
O CLP é programado por meio de um terminal
de programação.
Usualmente esse terminal é destacável do
CLP e é compartilhado entre vários CLP’s.
167
Como o CLP opera:
1)As entradas do CLP são amostradas
pelo processador e os conteúdos são
armazenados na memória.
2)O programa é executado. Os valores
de entrada armazenados na memória são
usados nos cálculos para determinar
os valores das saídas.
3)As saídas são atualizadas para
concordarem com os valores
calculados.
168
Como o CLP opera:
O tempo de duração de um ciclo de varredura
é uma função do nº e da complexidade das
funções implementadas pelo programa.
O tempo de um ciclo de varredura é uma
função do nº de instruções e da
complexidade das operações lógicas.
169
Há várias abordagens para a
programação de CLP’s:
 1) Diagrama Lógico Ladder
 2) Linguagens tipo-computacional de baixo
nível
 3) Linguagens tipo-computacional de alto
nível
 4) Blocos Funcionais
 5) Gráfico de Funções Sequenciais
170
Onde CLP’s são aplicados?
 Máquinas industriais: operatrizes, injetoras
de plástico, têxteis, calçados, etc.
 Equipamentos industriais para processos:
siderurgia, papel e celulose, fornos, etc.
 Aquisição de dados de supervisão em:
fábricas, prédios inteligentes, dispositivos
que necessitam de controle remoto, etc.
 Bancadas de teste automático de componentes
industriais.
171
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