AUTOMAÇÃO INDUSTRIALPARTE 2 GRAFCET Nestor Agostini [email protected] Rio do Sul (SC), 12 de março de 2014 1/33 1. Generalidades: Todos os circuitos vistos até o momento (na parte 1) pertencem ao grupo dos circuitos combinacionais. Estes circuitos têm como principal característica apresentar uma mesma saída para uma mesma combinação de entradas, ou seja, a saída é perfeitamente definida pela entrada. Há um outro tipo de circuitos, denominados de sequenciais cuja saída, além de depender das entradas, depende também do estado em que o circuito se encontrava anteriormente e/ou de outros eventos envolvidos no processo. A lógica combinacional é suficiente para a análise de processos combinacionais, porém não é adequada a análise de processos sequenciais e a maioria dos processos industriais são sequenciais A ferramenta que será analisada aqui para estes processos é o Grafcet. Na sequência deste trabalho será utilizado o padrão de Grafcet utilizado nos controladores lógicos programáveis Millenium III da Crouzet. Caso alguém tenha interesse em receber o software de programação destes controladores envie um e-mail para [email protected] ou pode fazer o download direto em um desses links: http://www.crouzet.com/english/support/downloads.htm O software é totalmente gratuito e completo, ou seja, não é uma versão de demonstração. Grafcet é uma técnica de representação de sistemas baseada em diagramas gráficos, derivada das redes de Petri. Além de representar o processo o Grafcet é também uma linguagem de programação de CLPs, o que o torna muito prático. A ideia básica do Grafcet é a de separar um sistema ou processo em etapas e analisar uma etapa de cada vez. Desta maneira consegue-se uma visualização muito simples e geral do problema a ser solucionado. A representação em Grafcet pode ser utilizada para qualquer sistema, mesmo que não seja exatamente um sistema de automação. Antes de dar prosseguimento imagine essas situações: a) Pegar uma caneta e transportá-la de uma posição para outra. Esse problema pode ser separado em etapas, exatamente como é a filosofia do Grafcet. Veja: Etapa 1: Pegar a caneta Etapa 2: Erguer a caneta Etapa 3: Deslocar a caneta até a nova posição Etapa 4: Baixar a caneta Etapa 5: Soltar a caneta. Esta seria a divisão deste problema em etapa. Cada etapa pode ser analisada de modo individual. b) Preparar e depois beber uma xícara de café com leite e açúcar. Etapa 1: Colocar o pó na xícara Etapa 2: Colocar o leite na xícara Etapa 3: Colocar o açúcar na xícara Etapa 4: Colocar água na xícara Etapa 5: Pegar uma colher Etapa 6: Erguer a colher Etapa 7: Transportar a colher até a xícara 2/33 Etapa 8: Baixar a colher Etapa 6: Mexer o café Etapa 7: Erguer a colher Etapa 8: Deslocar a colher até a posição apropriada Etapa 9: Baixar a colher na posição adequada Etapa 10: Pegar a xícara de café Etapa 11: Erguer a xícara Etapa 12: Deslocar o café até a boca Etapa 13: Beber o café Etapa 14; Afastar a xícara da boca Etapa 15; Baixar a xícara Note que os dois problemas apresentados bem como sua solução em etapas é algo totalmente intuitivo. Isso são operações simples feitas no dia a dia. É assim que funciona o Grafcet! 2. Características do Grafcet: a) Padronização pela norma IEC 848 (Sequential Function Charts) b) Desenvolvido na Europa pela Universidade + Indústria: Segue formalismo rigoroso + Aplicabilidade em situações reais c) Propicia processamento paralelo dos grafos independentes d) Sintaxe reduzida. Poucos e poderosos elementos e) Projeto independente do CLP. Projeto pode preceder a aquisição do CLP. Proporciona uma especificação viva do sistemas de controle. f) Possui ferramentas para traduzir os programas em Grafcet para Ladder. g) Facilita identificação de erros de projeto. h) Reduz tempo de desenvolvimento do projeto em cerca de 50%. i) Permite simular todo o projeto antes da implementação no CLP. Todo o projeto lógico pode ser simulado em um PC. j) Facilita comunicação na discussão das especificações entre as diversas pessoas envolvidas no projeto. k) Notação mais compacta que lógica ladder. l) Programação naturalmente estruturada segundo modelo top-down. Elementos de um Grafcet: etapas, transições, arcos, receptividade, ações e regras de evolução. O gráfico da Figura 2.1 mostra como o Grafcet é visto nos controladores Millenium III. ETAPA INICIAL ATIVAÇÃO DA ETAPA TRANSIÇÃO AÇÃO DA ETAPA ETAPA 3/33 2. Assim que a etapa deixar de ser ativa a ação também deixa de existir. Veja na figura anterior a nomenclatura para a etapa inicial. Em um dado instante. Representam também ordens de comando (“como deve ser feito”). Ex. Em um dado instante uma etapa pode estar ativa ou inativa.2. Pode existir uma ou mais etapas iniciais de acordo com a característica do problema a ser modelado.Figura 2. significa a evolução do Grafcet de uma situação para outra. O conjunto de etapas ativas num determinado instante determina a situação em que se encontra o Grafcet. assim que for aplicado um sinal na entrada de ativação. Não deve ser possível ligar M2 se M1 não estiver ligado. Transição e receptividade Representada graficamente por linhas que ligam etapas. Etapa inicial é a etapa que se torna ativa logo após o início do funcionamento do Grafcet. A passagem de uma situação para outra só é possível com a validade de uma transição. 2. Ação da etapa As ações representam os efeitos que devem ser obtidos sobre os mecanismos controlados em uma determinada situação (“o que deve ser feito”).1: Esquema básico do Grafcet 2.3. Uma transição está válida quando todas as etapas imediatamente precedentes estiverem ativas. M2 e M3 através de chaves push Button (chave de pulso). Quando a etapa está ativa ela gera a ação da etapa. Etapa Uma etapa é um estado no qual o comportamento do circuito de comando não se altera frente a entradas e saídas. Solução ladder: 4/33 .1.4. o próxima etapa é que se torna ativa. Também não deve ser possível ligar M3 se M2 não estiver ligado. 2. de modo que a sequência de ligação seja sempre M1 – M2 e M3. se a etapa inicial estiver ativa. Exemplo: Projetar um Grafcet para acionar três motores M1. e se dá com a ocorrência da transição. uma transição pode estar válida ou não. Ativação da etapa É um sinal aplicado à etapa que faz com ela passe a condição de ativa à próxima etapa. A primeira etapa é a etapa inicial. no final é necessário desativar o Grafcet para que o sistema ressete.3: Grafcet do problema dos três motores Ao ser compilado o Grafcet fica assim. mostrando a etapa ativa 5/33 . Como não foi definido nada a respeito do retorno ao ponto de origem. que fica ativa logo após a ligação do CLP. o motor M1 liga. Figura 2. O mesmo vale para as outras duas chaves push Button.Figura 2.2: Aparência dos Diagramas Ladder Solução Grafcet: Esse é um Grafcet muito simples e que pode ser implementado somente com os blocos do próprio Grafcet. Quando for pressionado o botão LIGA M1. Veja M1 ligado. acontece o mesmo que o descrito para M1.4: Grafcet do problema dos três motores . Veja como ficou o Grafcet: 6/33 .Figura 2. Figura 2. Uma melhoria que poderia ser introduzida é uma chave desliga com retorno ao início para iniciar uma nova seção.simulação Aplicando dois cliques (push Button tem que voltar a desligar) na chave LIGA M1.5: Grafcet do problema dos três motores .simulação Para os outros motores. 7: Grafcet com ordem na etapa Aqui assim que B02 for pressionada (2 vezes). onde a segunda etapa possui uma ordem temporizada. Agora um novo pressionamento de B02 repete o ciclo. Figura 2. O temporizador B04 inicia a contagem e quando o valor setado for alcançado é enviado um sinal à entrada do bloco B01 que desliga o motor B03 e volta o comando a B00. 3. O bloco B04 é um temporizador cujo tempo de atuação pode ser escolhido quando o bloco é colocado no Grafcet. O Grafcet seguinte apresenta um sistema em duas etapas. o bloco B01 se torna ativo e o motor B03 liga. Essas ordens são as ações que devem ser tomadas quando a etapa estiver ativa. Na maior parte dos sistemas existem as ordens vinculadas ao bloco de Grafcet. Mas nem sempre é assim.6: Grafcet do problema dos três motores realimentado O exemplo apresentado é realmente simples pois não há nada além dos blocos do próprio Grafcet.Figura 2. Ordens: 7/33 . Com retardo Figura 3. 3. 3. 3.2. com retardo. limitada no tempo e impulsional. condicional. Ordem condicional Figura 3. depende de uma outras condições lógicas a serem satisfeitas.3: Grafcet – ordem com retardo Trata-se do caso particular de ordem condicional em que a dependência é associada a um retardo de tempo.3. Ordem contínua Figura 3.4.1: Grafcet – ordem contínua Tipo de ordem de comando cuja emissão depende da ativação da etapa a qual estiver associada.Uma ação pode conter ordens de comando do tipo: contínua. Muito utilizada em sistemas sincronizados no tempo.1.2: Grafcet – ordem condicional Tipo de ordem de comando cuja emissão além da ativação da etapa associada. Limitada no tempo 8/33 . memorizada. 3. 3. 3. mas com tempo de duração “infinitesimalmente” pequeno (corresponde ao ciclo de varredura do CLP comum).6. 9/33 .4: Grafcet – ordem limitada no tempo A ordem é emitida logo após a ativação da etapa. Memorizada Figura 3.Figura 3.5.5: Grafcet – ordem impulsional Semelhante à limitada. porém com duração limitada a um valor de tempo específico.6: Grafcet – ordem memorizada Ação específica para ligar (SET) e outra para desligar (RESET). Impulsional Figura 3. dependendo da situação anterior do processo. As em boas condições seguem um caminho e aquelas que não satisfazem os requisitos são enviadas para outro local. junções etc. ele irá tomar um dos caminhos.B10 se em primeiro lugar for dada a ordem em B07 A partir do momento em que um dos caminhos é escolhido. Não será possível seguir pelos dois caminhos e o caminho tomado será o primeiro que receber a ordem de avançar.B09 se em primeiro lugar for dada a ordem em B06 . o caminho a seguir será: . Exemplo: Suponha uma máquina separadora de peças. Divergência em OU (OR): Quando o Grafcet chega a um bloco de divergência em OU. A principal utilidade desta divergência é quando se precisa selecionar entre dois possíveis caminhos. desvios. Comandos de desvio e de junção: Dentro da estrutura Grafcet também estão previstos.4.1: Divergência em OU No Grafcet da Figura quando o bloco B05 (divergência em OU) estiver ativo. Figura 4. Um possível Grafcet para isso seria: 10/33 . não será mais possível realizar o outro.1. Os blocos seguintes realizam essas funções: 4. no final.2: Convergência em OU A chave B06 inicia o processo. Suponha um processo em duas peças precisam ser preparadas para depois serem juntadas para produzir uma outra peça. O outro caminho é analisando da mesma maneira. Se a peça for aprovada é enviado um sinal em B02 e o Grafcet segue o caminho B04.3. 11/33 . Veja que mesmo aplicando o comando de ordem em B14 o Grafcet fica parado. Convergência em OU (OR): Este bloco. Somente quando as duas peças chegam é que é possível seguir adiante. Logo após chega-se a divergência em OU. No exemplo a divergência em Ou abriu dois caminhos e a convergência em OU os fechou novamente. Observe que aqui foi utilizado o bloco B07 que é uma convergência em OU. Quando a peça é posicionada no local adequado dá-se um sinal em B10 e o Grafcet volta ao início. 4. Tente simular o Grafcet abaixo chegando com apenas uma das peças à convergência em E. já utilizado no exemplo anterior faz o fechamento dos caminhos abertos por blocos que fazem divergência. As convergência e divergência em E são muito úteis para sincronizar processos. onde é necessário decidir entre um dos dois caminhos. Não é possível passar adiante antes que as duas peças cheguem a esse ponto. Note que na convergência em E o processo fica aguardando as duas peças. Cada caminho seria a preparação de uma peça e. 4.Figura 4.2. elas são juntadas através de uma convergência em E. Divergência em E (AND): A divergência em E abre dois caminhos no Grafcet e ambos são executados. 4. 12/33 .3: Divergência e convergência em E 4.5.4 Convergência em E (AND): É o bloco destinado a juntar os dois caminhos abertos por alguma divergência de modo que somente quando os processos dos dois caminhos estejam concluídos é que será possível seguir adiante. Veja que essa etapa possui duas entradas: uma de reinicialização (ligada a B19) e outra de transição (ligada a B28).Figura 4. Etapa inicial com resset: O Grafcet padrão do CLP Millenium III possui uma etapa inicial com resset. Na figura essa etapa é o bloco B27. .1: Carrinho de carga 13/33 .Quando o sensor “p” for acionado é porque o peso correto foi atingido. 5.Neste instante fecha a comporta “carrega”.Figura 4.A qualquer momento a aplicação de um pulso na entrada de reinicialização fará com que o processo volte ao início. o sistema retorno no ponto em que faltou energia. . . Aqui termina o nosso exemplo.Quando a botoeira for pressionada o carrinho se desloca para a direita até acionar o sensor “b”. o sistema voltará ao início quando a energia retornar. . A partir deste ponto serão apresentados vários exemplos de aplicação de Grafcet. a não ser que seja aplicado um pulso na entrada reinicialização quando a energia retornar. .4: Sincronização em E A etapa inicial com resset pode ser usada da seguinte maneira: .Enquanto a entrada de reinicialização estiver em nível alto o sistema fica travado. não é possível iniciar o processo com essa entrada da etapa inicial com resset em nível alto. se a etapa inicial for a normal. . No caso da utilização da etapa inicial com resset. Carrinho de transporte Suponha um carrinho para transporte de algum produto da seguinte maneira: .O processo inicia com o pressionamento da botoeira “m”.O carrinho aguarda 5 s para o fechamento da comporta e inicia o retorno para a esquerda. Exemplos de aplicação de Grafcet: 5.O carrinho começa se deslocar para a esquerda até atingir o sensor “a”. Figura 5. Apresentar um Grafcet de controle deste processo. . .No caso de falta de energia. ou seja. .A posição de repouso é sempre a esquerda com o sensor “a” acionado.1. Não há necessidade de determinar a sequência do processo.Logo após acionado o sensor “b” abre a comporta “carrega” e o carrinho é carregado. Convém tomar cuidado com essa opção do sistema retornar no ponto em que houve a falta de energia porque nem sempre essa condição é segura. 2: Grafcet do problema do carrinho 5. Para iniciar o processo é necessário ligar uma chave elétrica de partida (PTD). . obtido pelo acionamento da válvula pneumática EV4 e monitorada pela ação do foto sensor (FS). A sequência de operação consiste em: . ou seja. Aí está uma possível solução. 14/33 . . um cilindro estampador (cilindro 2) e um cilindro extrator (cilindro 3). chaves e acionamentos são usados. A retirada da peça é realizada por um sopro de ar comprimido. 1998) Uma máquina de estampagem de peças é formada por um dispositivo de carregamento por gravidade.Acionar o sopro de ar.Recuar o estampador.Solução: A solução deste problema.Recuar êmbolo do cilindro 1. Os sensores são do tipo normalmente aberto e fecham quando a ação prevista para ocorrer neles acontece.Colocar a peça no molde. Figura 5.Estampar a peça durante 2 segundos. S2 e S3 tipo reed-switch. O timer está programado para aguardar o tempo solicitado de 5 s. sempre é necessário dar dois toques na chave. assim como a solução de qualquer outro problema envolvendo Grafcet. . um cilindro alimentador (cilindro 1). . Quando essa ação é retirada.2. Exemplo de estrutura com sequência linear – Máquina de estampar peças (SILVEIRA & SANTOS. Todos os cilindros são acionados por válvulas pneumáticas e possuem retorno por molas. irá depender de como se imagina o funcionamento e de que tipo de sensores.Retirar a peça. eles abrem novamente. Aqui supõe-se a chave como sendo push Button com retorno. A máxima excursão dos cilindros é monitorada pelos sensores S1. . 3: Máquina de estampar Solução: 15/33 .Reiniciar o processo para uma nova peça.. Figura 5. 4: Grafcet do problema da máquina de estampar Essa é uma possível solução imaginando o uso de chaves fim de curso com NA e NF e sem prever os intertravamentos necessários à segurança do processo. Elaborar um Grafcet para comando de um semáforo rodoviário em um cruzamento no qual o tempo de passagem (sinal verde) em todas as vias é de 20 s. Assim os sensores S1. Vamos supor que não há sinal amarelo. 6. EXERCICIOS GRAFCET: 1. Decorrido esse tempo o sistema aciona EV3 e EV4.Figura 5. feito com o bloco B07 é para assegurar que todos os sensores estão na sua posição normal no início da operação. Quando S3-NA ocorre. Quando isso ocorre é acionado EV2 por um tempo determinado pelo timer B16. O primeiro teste. Quanto FS acontece o sistema volta ao início e um novo ciclo é iniciado. Assim apenas um sinal verde deve ficar ligado enquanto os outros três devem estar em vermelho. Trata-se de um cruzamento de 4 vias com mão dupla e condição de realizar todos os tipos de cruzamentos. Esse processo fica sempre 16/33 . Ele fica nesta situação até ocorrer S3-NA. A figura seguinte mostra a situação das vias. Isso evita que a máquina parta em qualquer estado. Em seguida aciona EV1 até que o sensor S1NA acione. EV3 é desativado e EV4 continua ativo até que ocorra o evento FS. S2 e S3 aparecem duas vezes: uma como contato NF e outra como contato NA. SEMÁFORO 2 SEMÁFORO 3 SEMÁFORO 4 SEMÁFORO 4 seguindo a sequência SEMÁFORO 1 SEMÁFORO 1 e assim por diante. A chave D1 é usada para iniciar o processo. Uma delas é apresentada abaixo. Nesta solução é utilizado o bloco CAM. 17/33 . SEMÁFORO 1 SEMÁFORO 2 SEMÁFORO 3 Existem várias soluções possíveis para este problema. 3. 1998). mas se ocorrer a transição T2. O detector (A) percebe a presença de uma caixa e o detector (B) identifica o tamanho da caixa. O acionamento do carro I é feito por M1 para a direita e M2 para a esquerda. o carro II deve efetuar o trajeto BCB. O atuador V1 controla o destino do carro. PF (posição final) e de duas esteiras rolantes de saída. ative E4 (e desative E1 e E2) (SILVEIRA & SANTOS. Se um operário localizado em A pressionar a botoeira P1. que se compõe de uma esteira rolante de alimentação de caixas. conforme ilustra a figura (SILVEIRA & SANTOS. e quandoV1=1 implica que o carro efetua o percurso BC. o carro I deve efetuar o trajeto ACA. Elaborar um Grafcet para um dispositivo automático destinado a selecionar caixas de dois tamanhos diferentes. 1998). E2.Vejam a simplicidade do software. O braço (1) empurra as caixas pequenas diante do braço (2) e este translada sobre a esteira de saída para caixas pequenas. Se um operário localizado em B pressionar a botoeira P2. Como a parte final do percurso é partilhada pelos dois carros. ou quando E2 estiver ativa e ocorrer a transição T2. Um carro de transporte de peças deve atender a dois grupos de operários situados em diferentes posições (A e B). então ativem-se as etapas E3 e E4 (SILVEIRA & SANTOS. 2. de um dispositivo de detecção que permite reconhecer sem ambiguidade o tipo de caixa presente. de três cilindros pneumáticos comandados por eletroválvulas. ative E3 ( e desative E1 e E2). E2. 18/33 . PM (posição média). O acionamento do carro I é feito por M1 para a direita e M2 para a esquerda. de sensores de posição para cada cilindro. Os comandos só serão aceitos se os carros estiverem na respectiva posição de repouso. Dadas quatro etapas (E1. O braço empurra as caixas grandes diante do braço (3) e este translada para a esteira de saída de caixas grades. E3 e E4). sendo PI (posição inicial). sendo que quando V1=0 implica que o carro efetua o percurso AC. elaborar o Grafcet para atuar de forma que quando E1 estiver ativa e ocorrer a transição T1. elaborar o Grafcet para atuar de forma que quando E1 e E2 estiverem ativas. Os tempos de verde e vermelho podem ser livremente controlados nos timers. Elaborar um Grafcet para comandar um sistema com partilha de recursos conforme ilustrado na figura 4. 1998). 5. 4. E3 e E4).36. se ocorrer a transição T1. pois atua quando ela for do tipo grande. Dadas quatro etapas (E1. O acionamento do carro II é feito por M3 para a direita e M4 para a esquerda. O cilindro A é responsável por fixar a peça e as unidades B e C por efetuarem os respectivos furos. Pretende-se fazer dois furos numa peça. Motor acima dos 90ºC. liga-se quando a temp. desliga-se quando a temp. Assim. Ventoinha desativada. O sistema funciona automaticamente do seguinte modo: Quando a temperatura da água do radiador atinge os 90ºC (S2 = 1). 7. quando atingirem a zona D. Faça um Grafcet do processo 8. Ventoinha ativa. As unidades com as brocas (cilindros B e C) têm de descer individualmente e devem subir juntas. chega a 90º. Uma máquina utilizada para a colocação de pinos em estatores é composta por uma parte de comando eletrônica (AP). que disparam a 60 e 90 graus centígrados respectivamente. os carros só poderão avançar se o percurso DC estiver livre (SILVEIRA & SANTOS. Defina as entradas e saídas do sistema. O processo inicia-se com a ativação de um botão de início “Start”. de forma a que a peça não seja danificada. Caracterize cada uma delas. 1998). A figura seguinte apresenta um sistema automático de furação. Diagrama de estados Apresente um Grafcet para este sistema. Considere o sistema eletrônico de refrigeração do motor de um automóvel. por um conjunto de cilindros e motores pneumáticos que constituem os 19/33 . O radiador possui dois sensores de temperatura S1 e S2. Veja o respectivo diagrama de estados deste sistema: Estado 0 Ventoinha 0 1 1 Significado físico Motor abaixo dos 90ºC. 6. o motor da ventoinha do radiador começa a funcionar.terá que existir exclusão mútua no acesso ao percurso DC. só parando quando a temperatura da água descer abaixo dos 60ºC. desce dos 60º. já com o comprimento correspondente ao próximo pino a ser cravado (avança cilindro C). Numa primeira fase (posto de furação 1) abrem-se 4 furos simétricos tal como mostra a figura.fixação do fio.recuperação do sistema de rotação (recuo do cilindro D) . no entanto. b) Caracterize as condições de inicialização e o ciclo de funcionamento para o cravamento de um pino no estator. c) Apresente um Grafcet para o sistema Cilindro C Posto de furação 1 Cilindro D Posto de furação 2 Tapete 2 Cilindro E Cilindro B START Sensor de posição de peça S1 Tapete 3 Tapete 1 Cilindro A Armazém Cilindro do furo central Cilindro F Posto de furação 2 visto de lado Cilindro H CONTADOR Posto de furação 1 visto de lado Cilindro dos furos laterais Cilindro I Cilindro E Peça Cilindro C Peça 9. um pequeno sistema de fabricação. cujo processo consiste em furar chapas quadradas. Cada estator tem um nº máximo possível de 10 pinos podendo. que será cortado. durante o seu ciclo de funcionamento. de forma esquemática.avança lâmina para cortar fio (avança cilindro B) . os pinos serem colocados com uma sequência pré-definida. de secção quadrada.introdução do fio na cavidade (desce cilindro A) . selecionando-se para isso. Numa segunda fase (posto de furação 2) é realizada a abertura de um furo central de diâmetro superior em relação aos 20/33 . Observe com muita atenção a figura anterior.rotação de 36° do suporte do estator (avanço do cilindro D) . O sistema inicia o seu ciclo de funcionamento quando se pressiona o botão de START.retorno da lâmina à posição de repouso (recua cilindro B) . a) Caracterize as entradas e saídas do sistema. O ciclo base para colocação de um pino é definido por: . o programa correspondente.recuperação do comprimento do pino (sobe cilindro A) . Ela representa.é solto o fio no cilindro de fixação (recua cilindro C) . com o comprimento correspondente à altura do pino desejada.seus atuadores e por uma bobina de fio. satisfazendo todos os pontos do projeto. e F têm. em forma de roda dentada. 3 e armazém. existe um rolamento que é ligado a um tambor. provoquem o início do funcionamento do respectivo tapete. só parando quando as peças chegam ao seu destino. O cilindro A tem a função de empurrar a matéria prima para a esteira 1 que a encaminha até ao posto de furação 1. B.anteriormente efetuados. b) Defina as condições iniciais do sistema.o tambor roda de forma a fechar ou abrir a porta respectivamente. a) Defina e caracterize as entradas e saídas do sistema de comando. c) Implemente um GRAFCET funcional que consiga controlar as esteiras. Na ponta da haste do cilindro A. O controle de cada esteira é independente dos restantes. a função de empurrar as peças para o tapete 2. será necessário a colocação de sensores que. Seguidamente as peças trabalhadas são encaminhadas para um armazém. A figura seguinte apresenta um sistema automático para abertura e fechamento de uma porta com uma chave. O cilindro A encarrega-se de colocar e retirar a chave da fechadura e o cilindro B movimenta a chave nos dois sentidos. Quando o número de peças feitas chegar ao valor de 20 unidades faz-se ouvir uma sirene de modo que um operador substitua o palet com as peças prontas que se encontra no armazém. que indiquem se os tapetes têm ou não peças a viajar. 10. Os cilindros B. pelo que devem ser atuados antes da operação começar. logo estes podem funcionar ao mesmo tempo. Sugestão: Considere igualmente a colocação de variáveis. ou a sofrer os processos de fabrico. Pode colocar os sensores que achar necessários de modo a construir o GRAFCET que implemente todas as características do sistema. respectivamente. É função do sistema de controlo o comando dos tapetes logo. Notar que quando o operador retira a palet a sirene para de tocar. b) Faça um Grafcet do sistema 21/33 . D. a) Defina as entradas e saídas do sistema e caracterize cada uma delas. onde existe um contador que mantém o controlo dos lotes que saem do circuito produtivo. para fechar e abrir a porta. Considere o ciclo relativo ao fecho da porta seguido da sua abertura. e D vai depender do estado do tapete para onde irão empurrar a peça. pelo que a atuação dos cilindros A. respectivamente. ao qual está fixa a chave. ao fazer-se B+ ou B. Os tapetes só comportam uma peça de cada vez. Os cilindros C e E servem para fixar a peça de modo a poder realizar-se a furação. quando atuados. O avanço e recuo do tambor são guiados pela cremalheira do cilindro B. Z: Sensor de presença do carro sobre a esteira B. Elaborar um Grafcet para uma máquina de imprimir cartazes. V+: Eletroválvula que comanda o avanço de V. O rolo 1. ativando o pistão W. Y: Sensor de presença do carro sobre a esteira A. 12. uma garra de pega (G) alojada em um carro sobre trilhos (T). Quando o sensor ‘b’ for liberado. inicia-se o processo de impressão. D: Motor que aciona o carro para a direita. pressionando o papel contra o rolo. V-: Eletroválvula que comanda o recuo de V. permitindo que o rolo 2 liberte o papel. a guilhotina sobre a máquina fica pronta para um novo ciclo de trabalho (SILVEIRA & SANTOS. E: Motor que aciona o carro para a esquerda. P+: Eletroválvula que comanda o avanço de P. 1998). quando o ressalto do rolo1 aciona o sensor ‘a’.37. 1. LP: Atuador que faz a garra soltar uma peça. Sv-: Sensor de posição de recuo total do cilindro V. Sp-: Sensor de posição de recuo total do cilindro P. conforme ilustrado na figura 4. quando o sensor ‘a’ é liberado. Os atuadores e sensores do sistema são os seguintes (SILVEIRA & SANTOS.11. 1998). Sp+: Sensor que indica máximo avanço do cilindro P. composto por duas esteiras de chegada (A e B). PP: Atuador que faz a garra pegar uma peça. V é ativado. arrasta o papel quando o rolo 2 sobe acionado pelo pistão V (o ponto O é fixo). o pistão V é desativado. dois cilindros pneumáticos (P e V) de liberação de peças e uma esteira de evacuação (C) delas. que contém tinta fornecida pelo dispositivo ligado ao pistão W. Spp: Sensor de peça pega pela garra. Sv+: Sensor que indica máximo avanço do cilindro V. Neste momento. P-: Eletroválvula que comanda o recuo de P. O fornecimento de tinta continua até o ressalto do rolo 1 acionar o sensor ‘b’. 22/33 . X: Sensor de presença do carro na posição do repouso. Elaborar um Grafcet para um sistema de transferência de peças. Assim. EXERCÍCIOS PARA O TRABALHO PRÁTICO Cada equipe de. se o nível ficar abaixo do nível 2 deverão entrar em funcionamento duas bombas e assim sucessivamente. prever um sistema de prioridade de forma a não acumular peças em uma esteira. no máximo.1: · O nível de água dentro de um reservatório destinado à alimentação de um sistema de irrigação é controlado por três detectores de nível (N1. O trabalho deve ser feito todo de acordo com a metodologia oficial da UNIDAVI. apresentação da solução com esquemas. evacua a peça pela esteira C. e se subir acima do nível 1 deverá ser desligada a primeira bomba que entrou em funcionamento. O trabalho deve conter: introdução. diagramas. entretanto. · Cada vez que o nível de água desce abaixo de um dos detectores de nível uma das bombas deve ser acionada. 7.Seu funcionamento consiste em verificar a presença de peça em uma das esteiras de chegada. tipos de chaves utilizadas e tudo o que for necessário ao perfeito entendimento da solução. 7. o nível da água no reservatório ultrapassar o nível 3 deverá ser desligada a última bomba que entrou em funcionamento. B2 e B3). Isto é. que será então paga pela garra e transportada até a bandeja do cilindro V já previamente na posição alta. Ao final apresentar uma conclusão. o cilindro V desce a peça até o nível do cilindro P que.7. 3 alunos. A alimentação do reservatório é efetuada por três bombas (B1. fundamentação teórica do método utilizado para solução. então. A seguir. se subir acima do nível 2 deverá ser desligada a penúltima bomba que entrou em funcionamento. 23/33 . deve ser acionada uma bomba. Considere o processo industrial descrito abaixo e apresentado na Figura 7. N2 e N3).1. se o nível da água ficar abaixo do nível 1. · Se. NOTA IMPORTANTE: O software será simulado no laboratório e deverá funcionar corretamente. receberá um dos seguintes exercícios práticos de automação industrial para ser resolvido e apresentado em forma de trabalho escrito e em disquete. sem considerar os pormenores de funcionamento das bombas. destina-se a transportar o produto final para o silo de armazenagem. Elabore a lista de entradas e saídas. Figura 7. B e C. · A esteira transportadora. o esquema de controle deve considerar uma partida cíclica. 2. Relativamente ao processo anteriormente descrito: 1. durante 20 minutos. Relativamente ao processo anteriormente descrito: 1. acompanhada da lista de equipamentos associados. após a sequência de funcionamento B1 – B2 – B3 (mesmo que incompleta). em recipiente próprio.7. · A dosagem do componente C é efetuada através da balança 2. Elabore a lista de entradas e saídas. acompanhada da lista de equipamento associado. Considere apenas o nível 1. 24/33 . acionada por um motor assíncrono trifásico. controle e proteção das bombas. 2.1: Processo industrial de controle de vazão 7. devem ser consideradas as sequências B2 – B3 – B1 e B3 – B1 – B2 respectivamente. Considere todos os elementos necessários incluindo o equipamento associado ao comando. · Para que o produto final seja homogêneo os três componentes são misturados.2. · A dosagem dos componentes A e B é efetuada cumulativamente através da balança 1. Para cada dose de produto final deverão ser considerados 20 Kg do componente C. Para cada dose de produto final deverão ser considerados 15 Kg do componente A e 5 Kg do componente B. Considere o processo industrial descrito a seguir e mostrado na Figura 7. Elabore o diagrama descritivo do processo (Grafcet). Elabore o diagrama descritivo do processo (Grafcet).· Para equilibrar o tempo de funcionamento de cada bomba.2: · Um determinado produto é composto por três componentes. Isto é. designados por A. 2: Processo industrial de dosagem de materiais SOLUÇÃO: 25/33 .Figura 7. 3.7. 26/33 . detectores e atuadores: · O processo refere-se a uma linha de enchimento de recipientes de resíduos industriais líquidos.3. Considere o processo industrial representado na Figura 7. Estes resíduos chegam ao depósito a uma temperatura de cerca de 150º.7. onde propositadamente se omitiram todos os sensores. no entanto a sua transferência para os recipientes somente pode ser efetuada se a sua temperatura for inferior a 50º. · Sempre que a temperatura do líquido. A introdução e extração dos recipientes da esteira é responsabilidade de outro processo. · Todo o processo é comandado através de uma botoeira LIGA/DESLIGA. · Contar o número de horas de funcionamento dos disjuntores. percorrida por água fria. no interior do depósito. acompanhada da lista de equipamentos associados. em cada sala. Considere um escritório com duas salas. dever-se-á efetuar o enchimento do referido recipiente.Deste modo existe uma serpentina. for inferior a 50º.4. Com relação ao processo descrito: 1. onde o painel elétrico apresenta seis circuitos. Figura 7. Posicione todos os sensores. conforme mostrado na Figura 7. Não deverá ocorrer enchimento de recipientes se a quantidade de líquido dentro do depósito for inferior a 20% da sua capacidade total. Elabore a lista de entradas e saídas. · Inibir os circuitos de tomadas durante o fim de semana. 2. instalado dentro do painel elétrico.7. 27/33 . Elabore o diagrama descritivo do processo (Grafcet). · Medir a energia consumida. · Sabe-se que a capacidade de cada recipiente é de 100 litros e que a velocidade de enchimento é feita a 10 litros por minuto. desempenhe as seguintes funções: · Comandar a iluminação. detectores e atuadores (de campo) necessários ao funcionamento do processo. mergulhada no depósito com o propósito de esfriar o líquido. 3.4. Assim que este esteja completamente cheio um motor aciona a esteira a fim de posicionar um outro recipiente. · O resíduo industrial líquido dentro do depósito deve estar sempre entre 20% e 80% da capacidade do depósito. e desde que um recipiente esteja corretamente posicionado.3: Processo de enchimento de recipientes 7. · Pretende-se que um CLP programável. em função do nível de iluminação exterior e da ocupação da respectiva sala. Caso seja pressionada o botão de DESLIGA e se esteja realizando o enchimento de algum recipiente o mesmo deverá ser terminado antes do processo ser interrompido. · O Motor M1 aciona a esteira TR. · Todos os equipamentos elétricos são alimentados a partir de um mesmo quadro elétrico . · Inibir o comando do aquecimento em caso de abertura de janela.· Comandar o aquecimento.QE. Figura 7. o carro deverá ser puxado de (A) para (B). que possui associadas as seguintes informações: · Acionamento · Detecção de sentido do movimento · Desvio de Tela 10º e 18º · Emergência de arame · Medição da corrente elétrica absorvida · Detector de transito de produto Execute o(s) diagrama(s) de comando não esquecendo de utilizar todas as informações disponíveis. · O Carro C pode transportar um máximo de 50 caixas. · Depois de cheio.7. onde é automaticamente descarregado. Os contatores de comando e as proteções elétricas encontram-se alojadas neste quadro. Considere uma esteira transportadora. O tempo desta operação é de 180 segundos. isto é. bem como os sensores e atuadores associados a cada uma delas. sabendo que o programa deverá: · Aguardar 3 e 5s pelo retorno do movimento e detecção de rotação se houver qualquer falha. onde são transportadas caixas de papelão.4: Automação de escritório composto de duas salas 7. apresente uma lista das entradas e saídas (digitais e analógicas) previstas. · Parar se não houver transito de produto após aguardar um tempo de 10 minutos de funcionamento. Represente na planta do escritório a localização dos sensores utilizados. em função da temperatura interior. A indicação do funcionamento de TR deverá ser transmitida ao referido sistema através de uma saída digital do CLP programável. · As caixas são colocadas em TR por um sistema autônomo.5. · Após o carro ser descarregado ele deverá retornar à posição (A). que só funciona quando a esteira TR estiver funcionando. 28/33 . · Parar se o desvio tela de 18º for ativado. · Fornecer um alarme sonoro caso a corrente absorvida seja superior a 110 A por um período superior a 3 minutos ou a 130 A num período superior a 1 minuto. em cada sala. · Parar de imediato se a emergência for ativada. Especifique o sistema de automatização. especificações técnicas e funcionais. O controle deve permitir a comutação entre comando manual e comando automático de modo a permitir que a máquina possa ser deslocada manualmente para a sua posição inicial. Quais sensores/detectores e atuadores você aconselharia o Sr. 2. Todo o processo se reinicia por atuação no botão INÍCIO. O Sr. 1. O disco de corte deve ser ligado antes de atingir as toras de madeira e desligado após efetuar o corte dos mesmos.6. Quando a posição superior for atingida (disco levantado) o movimento de subida deve parar e a máquina deve deslocar-se para a esquerda até atingir a sua posição inicial. Madeira forneceu a seguinte descrição literal do processo de corte: · Após pressionar um botão (INÍCIO) a máquina de corte desloca-se para a direita. Logo depois de desligado o disco de corte deve ser elevado.6: Máquina de corte de madeira 29/33 . bem como os sensores e atuadores associados a cada uma delas e a sua localização na instalação. apresente uma lista das entradas e saídas (digitais e analógicas) previstas. Dois segundos após atingir a posição inicial o braço da lâmina deve baixar.7. Questionado sobre o que deve fazer a máquina de corte. Madeira a adquirir para automatizar a sua máquina de corte.7. A máquina é mostrada na Figura 7. o Sr. · Toda a sequência automática pode ser parada por atuação numa botoeira de parada de emergência (EMERG).5: Montagem industrial 7. Figura 7. Madeira é o dono de uma pequena serraria chamada MADEIRA & FILHOS e pretende automatizar a única máquina de corte existente nas suas instalações. isto é. Figura 7. Elabore o diagrama descritivo do processo de corte (Grafcet).Especifique o sistema de automatização. Um novo recomeço só é possível com a máquina na posição inicial. Em caso contrário entrarão no recipiente 1. Elabore a lista de pontos de entrada/saída completa (incluindo além da especificação dos pontos o equipamento associado). mas somente se a potência consumida for inferior a 90% da potência do grupo de emergência. 1. Descrição literal do processo: · Em regime normal a instalação é alimentada por intermédio de um posto de transformação.9. permitindo ao sensor de cor detectar que tipo de bola se encontra nesse local (medindo o nível de luz refletida). · Em regime de emergência (em caso de falha da rede) a alimentação de energia é assegurada por um grupo diesel de emergência.8. · Existe ainda uma sirene para alertar em caso de existir um bloqueio nos canos ou que o funil se encontra vazio. Após ligar o disjuntor Dg as cargas deverão ser ligadas sequencialmente. O módulo CVM providencia uma leitura da potência instantânea. através de um cano inclinado com dois registros e dois sensores.7. a partir da rede pública de distribuição. Elabore o diagrama descritivo do processo (Grafcet). · Em caso de falta de tensão da rede pública. O comando do grupo de emergência deve ser efetuado através de um único comando (ligar/desligar) mediante um relé livre de tensão. · Em regime de emergência todas as cargas (disjuntores 1 a 8) devem ser desligadas antes de ligar o disjuntor Dg.7. ficando a instalação em regime de emergência. 7. Quinze segundos após ter sido fechado o disjuntor Dt deve ser retirada a ordem de funcionamento ao grupo de emergência.7. possuindo dois comandos de 24Vdc (um para ligar e outro para desligar). 30/33 . · Caso seja detectada tensão na rede pública por mais de cinco segundos o disjuntor Dg deve abrir e o disjuntor Dt deve fechar. 1. Elabore a lista de pontos (entrada/saída) completa (incluindo além da especificação dos pontos o equipamento associado).7. Este possui oito disjuntores de saída (numerados de 1 a 8) e dois disjuntores de entrada (Dt e Dg). 2. tal como se apresenta na Figura 9. Elabore o diagrama descritivo do processo de inversão normal/emergência (Grafcet). As cargas 1 e 2 são prioritárias nunca devem ser desligadas. em intervalos de vinte segundos. · O registro A permite parar as bolas imediatamente após a saída do funil. A presença de tensão proveniente da rede pública é detectada pelo relé Ru. Dez segundos após a ordem de arranque do grupo de emergência o disjuntor Dg deve ser fechado. Após este registro existe um segundo sensor para detectar a passagem de uma bola. 2. Caso esta potência seja excedida deverão ser desligadas primeiro as cargas de maior índice numérico (8-7-6-5-4-3). Se o registro B se encontra na posição normal (não atuado) as bolas entram no recipiente 2. por um período superior a dois segundos. Todos os disjuntores são motorizados. deve ser dada ordem de ligar o grupo de emergência e o disjuntor Dt deverá ser aberto. A alimentação provem da rede pública (através de um transformador de 630kVA) ou de um grupo de alimentação de emergência (100kVA). · O registro B é posicionado na junção de dois outros canos que permitem dirigir as bolas para dois recipientes distintos. Todas as cargas que eventualmente se encontrem desligadas devem ser religadas. Considere um quadro geral de baixa tensão constituído por um único barramento. · O objetivo é separar o conteúdo do funil para dois recipientes separados. Considere o seguinte funil de carga que contem uma mistura de bolas com duas cores diferentes. Deverá ser considerado um posto de supervisão no local assinalado pelo símbolo PC. com o número de sinais entrada/saída indicado junto dos mesmos. justificadamente.7.Figura 7.8.10: Considere uma instalação fabril cuja planta é apresentada na Figura 7. sob a forma entrada/saída. por uma solução de topologia centralizada ou distribuída. 31/33 . Esta planta possui três quadros elétricos.7: Separação de bolas coloridas 7. Considerando a lista de preços apresentada opte. Os cabos deverão ser passados ao longo das paredes da instalação. Figura 7. B e D podem ser utilizadas para permitir.9: Processo industrial · Um misturador de líquidos é constituído por 3 tanques. B e C são fechadas e a válvula D é aberta para permitir a saída do 32/33 .9: Figura 7. O tanque 1 é usado para misturar os líquidos dos tanques 2 e 3. A válvula C é utilizada para introduzir ar comprimido a fim de facilitar a mistura. L2 e L3 são sensores de nível digitais. ou não. a circulação de liquido. As válvulas A.8: Instalação elétrica de planta industrial 7. L1.11 Elabore o diagrama referente ao processo mostrado na Figura 7. · Após a mistura as válvulas A.7. O liquido entra para o tanque até que o nível no tanque 1 atinja L2. A SIBRATEC MATERIAIS ELÉTRICOS FICA A DISPOSIÇÃO PARA QUALQUER AUXÍLIO ADICIONAL NA PROGRAMAÇÃO DOS CLPs MILLENIUM III DA CROUZET 33/33 . Ao mesmo tempo a válvula A é aberta para admitir liquido do tanque 2. Quando o liquido no tanque 1 desce abaixo de L1 a válvula D é fechada. A válvula A é fechada e a válvula B é aberta para permitir a entrada de liquido do tanque 3. através de entrada do ar comprimido. durante 10 segundos. abrindo a válvula D. Quando o nível de liquido atingir L3 a válvula B é fechada. · A mistura é então acelerada abrindo a válvula C.líquido misturado. · Após a mistura a válvula C é fechada e o liquido sai.