Projeto integração, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Metalúrgica

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CETEC-CENTRO DE TECNOLOGIA ARIVALDO FONTES

TÉCNICO EM INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

PROJETO INTEGRAÇÃO

MECATRÔNICA

Vitória

Fernando sobrinho

Luan Dias Endlich

Luciano Martins da silva

A minha familia,por todos estes anos por apoio incondicional. A minha mãe que de certa forma me ajudou com orações e palavras de conforto e a minha esposa Cristina que sempre confiou e confia em minha vitória.

Thelmo Tonini

ESTAÇÃO

DE

DISTRIBUIÇÃO

Projeto final apresentado à disciplina Mecatrônica e sistema Supervisório, do curso Técnico em Instrumentação Industrial, turma CTIN36, do Centro Ensino Técnico Arivaldo Fontes - SENAI.

Professor orientador: Everton Santana e George Componentes: Fernando Sobrinho, Luan Dias Endlich, Luciano M. da Silva, Thelmo Tonini.

Conteúdo

1. Introdução:

1.1 Objetivos do projeto: Controlar e executar as funções da Estação de distribuição, através de conhecimentos adquiridos em PLC Básico, PLC Avançado, Sistema Supervisório e Mecatrônica transmitida pelos docente Alfeu (PLC básico), Giuliano (PLC avançado), Everton (Sistemas supervisórios) e mecatrônica (Giuliano e Everton). Além de:

• Utilizar recursos do PLC Siemens, Siemens Step7 e Supervisório In Touch.
• Interpretação de diagramas Elétricos e Eletro pneumáticos bem como as funcionalidades de seus componentes: sensores e atuadores.
• Descrever os procedimentos da Estação, Fluxograma de seqüência e linguagem de programação utilizada no PLC (Graphcet e Ladder).
• Desenvolver animações da Estação através do Software In Touch para o Sistema Supervisório.
• Realizar a interação entre recursos do PLC Siemens, Siemens Step 7 e Supervisório In Touch.
• Integrar a bancada de distribuição com as demais bancadas em interação com os demais grupos

1.2 Descrição: A célula de manufatura didática, denominada MPS, é composta de cinco estações (ou módulos) de trabalho. A célula 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 no quarto; transportadas pelo Robô da ABB do quarto para o quinto módulo e, por fim, novamente, manipuladas, separadas e armazenadas no quinto. Cada uma das estações executa uma série de atividades, de forma que a ação conjunta de todas as tarefas conduza ao produto final. Segue abaixo o fluxograma da bancada MPS:

Figura 2: Estação de distribuição

Figura 1: Estação de teste

Figura 3: Estação de manipulação

Figura 4: Estação de processamento

Figura 6: Braço ABB

Figura 5: Estação de separação

• Módulos de I/O (SM)
  • Digitais (24 Vdc, 48-130 Vac, 120/230 VAC, Relé, etc.)
  • Analógicos (± 5 v, 0-10V, 0/4 - 20ma, Hert, etc.)
• Módulos de Comunicação (CP)
  • Profibus DP / FMS
  • Ethernet
  • AS - interface
  • Serial Ponto-a-Ponto
  • Modelos
• Módulos de Função (FM)
  • Contadores rápidos
  • Saídas de pulso rápida
  • Controle de motor de passo
  • Controle em malha fechada (PID)
• Um total de até 32 módulos de expansão pode ser utilizado em uma configuração centralizada.

2.1.5 Comunicação Além dos diversos módulos de comunicação que podem ser agregados a configuração, toda CPU da série S7-300 traz integrada a si uma porta de comunicação MPI. Através desta porta a CPU é programada e parametrizada. Com a porta MPI é possível ainda implementar uma rede de pequeno porte com equipamentos SIEMENS, tais como:

• CLPs SIMATIC S7-200/300/
• Controladores SIMATIC C
• Interfaces Homem Máquina SIMATIC HMI
• Computadores Industriais SIMATIC PC

Além de interface MPI, alguns modelos de CPU possuem uma segunda interface de comunicação integrada, Profibus-DP ou Serial Ponto-a-Ponto.

2.1.6 Aplicações SIMATIC S7-300 oferece soluções para as mais diversas tarefas de automação, nas seguintes áreas:

• Engenharia de produção
• Indústria automobilística
• Construção de máquinas especializadas
• Construção de máquinas em série (todos os tipos de máquinas de produção), OEM
• Processamento de plástico
• Indústria de embalagens
• Indústria alimentícia e de cigarros
• Engenharia de processos (p. e. saneamento, automação predial)

Para aplicações especiais, estão disponíveis produtos adicionais dedicados que complementam a linha SIMATIC S7-300:

• Aplicações à prova de falhas, com a nova CPU 315F desenvolvida de acordo com as diretrizes TÜV, assim como com os respectivos I/Os. Agora é possível implementar o conceito de falha segura em aplicações centralizadas ou distribuídas;
• Componentes especiais para instalação em ambientes agressivos suportam condições rigorosas, níveis de temperatura maiores;
• SIMATIC C7, CPU's da série SIMATIC S7-300 com interface homem-máquina (IHM) integrada, ideal para aplicações em que o espaço para instalação é extremamente restrito;

2.1.7 Composição do Sistema Com exceção de sistemas de pequeno porte, onde podemos utilizar apenas uma fonte e uma CPU Compacta, um sistema de controle baseado no CLP SIMATIC S7-300 geralmente é composto por:

• Fonte (PS) e PU
• Módulos de Expansão e Módulos de I/O (SM)
• Módulos de Comunicação (CP)
• Módulos de Função (FM)

Chamamos de Rack Central (CR) o trilho que acomoda a CPU, podemos acoplar a este trilho até oito módulos de expansão. Caso haja a necessidade de mais módulos de expansão, dependendo do modelo de CPU, a configuração pode ser ampliada através de Módulos de Interface (IM) num total de até três Racks de Expansão (ER) cada qual com mais oito Módulos de Expansão, totalizando 32 módulos para uma configuração centralizada.

Caso a aplicação exija um número maior de módulos ou mesmo uma distância maior entre o Rack Central (CR) e os Racks de Expansão (ER) a configuração pode ser expandida através de uma rede Profibus-DP e estações de I/O remoto ET 200. Tal expansão pode ser implementada através da interface Profibus-DP já integrada a algumas CPUs ou através de um Módulo de Comunicação.

2. 2 Software STEP O Software STEP 7 (figura 8) é a ferramenta de configuração e programação para os sistemas de automação Simatic S7-300/S7-400, Simatic C7 e Simatic WinAC.

Figura 8: Imagem de capa do STEP

A IHM está normalmente instalada em uma estação de trabalho, traduzindo os sinais vindos do CLP para sinais gráficos, de fácil entendimento. Porém, quem faz o controle da planta é o CLP, de acordo com a programação feita e com os comandos do operador. O CLP envia as mensagens para a IHM através de Tags, ou seja, mensagens digitais que levam conseguem informações como o endereço dentro do CLP, para o caso de retorno da informação, e o tipo de tag.

Todo Supervisório possui várias caixas de ferramentas para auxiliar a configuração:

• Geral
• Desenho
• Cores
• Alinhamento
• Arranjo O Supervisório possui uma biblioteca com vários símbolos estáticos e dinâmicos:
• Equipamentos de processo (Bombas, Motores, Válvulas)
• Instrumentos
• Botões
• Indicadores
• Desenhos são colocados na tela e atribuídos
• Tags Objetos, linhas, células podem ser animados em função de mudança de status (ligado ou desligado) em função de:
• Cor
• Tamanho
• Visibilidade
• Posição
• Rotação Planejamento do Sistema:
• Entendimento do processo a ser automatizado
• Tomada de dados
• Planejamento do banco de dados
• Planejamento dos alarmes
• Planejamento da hierarquia de navegação entre telas
• Desenho das telas
• Gráficos de tendência dentro das telas
• Planejamento de um sistema de segurança O programa supervisórios Intouch (figura 10) é um programa que permite a configuração de um Sistema de Supervisão de Processo, incorporando recursos de operação configuráveis pelo usuário, como: telas, sinópticos, gráficos e registros de alarmes, entre outras. É a interface homem-máquina mais simples de serem configurados em comparação aos demais softwares existentes no mercado.

Figura 10: Sistemas supervisórios Intouch

3.0 Estação de distribuição

3.1 Funções da estação: A estação de distribuição (figura 11) armazena e transporta as peças para a estação seguinte. O compartimento de armazenamento tem capacidade para ate oito peças. A presença de peça e monitorada por meio de um sensor ótico. Um cilindro dupla ação retira as peças individualmente. O modulo de transferência prende e retira a peça usando uma ventosa. Um sensor de vácuo verifica se a peça esta presa. O braço da unidade de transferência, que e dirigida por uma movimentação giratória, transfere a peça para a estação seguinte.

Figura 11 : Estação de distribuição

3.4 Descrições de sensores e atuadores Segue tabelas de I/O’s e descrição dos sensores e atuadores

3.5 Desenho-Vista superior

Figura 12 : vista superior

3.6 Diagrama eletro pneumático

Figura 13: Diagrama eletro pneumático

3.7 Diagrama elétrico

Tabela 1: Diagrama elétrico 1

3.8.2Magazine- Empilhamento módulo revista O modulo de empilhamento revista magazine (figura 15) separa peças de uma revista. Um cilindro de dupla ação empurra a peça do fundo para fora. A posição do cilindro e detectada por sensores indutivos.

3.8.3 módulo changer O módulo changer (figura 16) é um pneumático de manipulação. A ventosa é utilizada para pegar peças e realocar-las para as posições de 0° a 180° usando uma unidade semi-rotativa. Sensores assumir a detecção da posição final.

3.8.4 Interruptor de vácuo Interruptor de vácuo (figura 17) com ajuste, ponto de comutação e chaveamento com indicador de estado (LED)

Figura 15: Magazine

Figura 16: Módulo changer

Figura 17: Interruptor de vácuo

3.8.5 Terminal da vávula AS-interface Válvulas duas vias, tipo N, E conexão. Opções para quatro sensores (figura 18).

3.8.6 Pinça de sucção A pinça de sucção pega a peça através do vácuo. O vácuo e gerado por meio do principio de Venturi e é controlada por um interruptor de pressão (figura 19).

3.8.7 Atuador semi-rotativo A estação de distribuição utiliza vários atuadores que são de uso industrial. O atuador rotativo do braço giratório pode ser ajustado para vários ângulos entre 90° e 270°. As posições finais são captadas por meio de micro interruptoras (figura 20).

Figura 18: Válvula duas vias

Figura 19: Pinça de sucção

Figura 20: Atuador semi-rotativo