Roteiro Aula Prática Controle e Automação de Processos Industriais

ROTEIRO 1 — Fluxogramas para automação

Unidade 3 — Integração de componentes para automação de um sistema · Aula 2 — Estruturando o funcionamento do sistema

Objetivo: familiarizar-se com o software de construção de diagramas e fluxogramas.

Solução digital — DIA: software para elaboração de diversos tipos de diagramas, simples e intuitivo, voltado à representação de fluxogramas. Download gratuito em http://dia-installer.de/download/index.html

Atividade proposta

Aprender a usar o DIA e construir um fluxograma de automação de um processo.

Como usar o software

• Instalar e executar o programa (tela inicial — Figura 1).
• A barra de ferramentas à esquerda dá acesso a todos os blocos de fluxograma.
• Blocos principais (Figura 2): processo ou etapa de fluxo · entrada de dados · condições · início ou fim de um fluxo.
• Regra de uso dos blocos: a leitura de um sensor usa o bloco de entrada de dados; a comparação que normalmente vem depois usa o bloco de condição; a ação decorrente usa o bloco de processo. O fluxograma deve começar pelo bloco de início.
• Montagem: arrastar o bloco para a área de desenho → clicar sobre ele para inserir texto → usar a ferramenta Edição de texto para alterar → usar linha ou arco (parte superior da barra esquerda) para interligar, aproveitando as marcações que aparecem ao redor dos blocos → usar a ferramenta Texto para notas adicionais (Figura 3).
• Antes da atividade, reproduzir o diagrama genérico da Figura 3 para praticar.

Problema a resolver

Estruturar, em diagrama de blocos, a partida direta de um motor de indução trifásico usado em um torno (diagramas de comando e potência na Figura 4 — Fonte: Ravezi, 2014).

Elementos do circuito de comando: S1 (botão normalmente aberto), S0 (botão normalmente fechado), K1 (contato auxiliar do contator) e a bobina K1 (terminais A1 e A2), entre 24 V e 0 V.

Funcionamento: ao acionar S1, a bobina de K1 é energizada, o contator atua e o motor parte. No mesmo instante o contato auxiliar K1 fecha e mantém a bobina alimentada mesmo com S1 solto. Ao acionar S0, a alimentação da bobina é interrompida e o motor desliga.

Avaliando os resultados

Apresentar o fluxograma elaborado, justificando o uso de cada símbolo; explicar a ideia e o fluxo detalhadamente, justificando a ordem adotada para cada ação.

Checklist

• Pesquisar e compreender o que é e como funciona um motor de indução trifásico.
• Pesquisar e compreender como acontece a partida direta desse motor.
• Analisar o problema apresentado.
• Identificar a simbologia a ser utilizada.
• Compreender como utilizar o software.
• Utilizar as ferramentas do programa para montar o fluxograma.
• Verificar se a solução proposta atende à necessidade do sistema.

Resultados

Enviar arquivo em Word, até 2 Mb, com as informações obtidas, os cálculos e um texto conclusivo; referências ABNT quando houver. Aprendizagem esperada: estruturar uma lógica de programação usando diagramas de blocos.

ROTEIRO 2 — Programação em Ladder (furadeira de bancada)

Unidade 3 · Aula 3 — Criando um software

Objetivo: estudar conceitos de programação com a linguagem LADDER para CLP.

Solução digital — ZelioSoft: ferramenta de programação dos CLPs da Schneider Electric, disponível em português, que permite programar e simular. Downloads: https://www.se.com/br/pt/product-range/542-zelio-soft/#overview ou https://tinyurl.com/2s3e8k6d

Atividade proposta

Implementar a automação de uma furadeira de bancada.

Configuração inicial do software

1. Tela inicial → “Criar um novo programa” (Figura 5).
2. Selecionar família e modelo do CLP (Figura 6): SR2B201BD — 6 entradas digitais, 6 entradas mistas, 8 saídas digitais a relé, programável em LADDER ou FBD.
3. Tela de expansões → avançar.
4. Terceira tela → selecionar LADDER → avançar → tela de programação.

Elementos de programação (Figura 7)

Entradas · teclas do CLP · blocos de memória · saídas · temporizadores · contadores · relógio para agendamento de tarefas.
A linha de programação tem 5 colunas para contatos e 1 coluna para a bobina (saída, contador etc.).

A ajuda do próprio programa traz a explicação detalhada de cada item.

Simulação (Figura 9)

Clicar em S (canto superior direito) e depois em Run. Ficam disponíveis teclas virtuais das entradas físicas e lâmpadas indicando o estado das saídas; as linhas energizadas aparecem em vermelho; temporizações e contagens podem ser monitoradas. Há um vídeo tutorial no SharePoint da instituição (link longo no roteiro, começando por https://kroton-my.sharepoint.com/:v:/g/personal/giancarlo_lopes_kroton_com_br/...).

Problema a resolver — sequência da furadeira

1. Pressionar um botão para ligar a furadeira.
2. Após ligada, contar 5 s.
3. Descer até a peça.
4. Esperar 5 s para furar a peça.
5. Retornar à posição inicial.
6. Desligar a furadeira.

Componentes (Figura 10): dois motores (M1 e M2), o botão S1 e duas chaves fim de curso — uma superior (FC1) e uma inferior (FC2) — que identificam a posição da furadeira. O roteiro observa que o motor M2 deve girar nos dois sentidos: horário para descer, anti-horário para subir.

Quadro 1 — Ligações das entradas e saídas do CLP

Tarefa: elaborar primeiro o fluxograma da automação no DIA; depois o algoritmo LADDER no ZelioSoft; simular e corrigir até obter o funcionamento desejado.

Avaliando os resultados

Fluxograma com justificativa de cada símbolo e da ordem das ações; algoritmo LADDER com comentários detalhados de cada linha e da lógica; vários prints da simulação comprovando que o algoritmo é funcional.

Checklist

• Montar um fluxograma da automação para facilitar o desenvolvimento do programa em LADDER.
• Analisar o problema e identificar quantas entradas e saídas do CLP devem ser usadas.
• Estruturar a lógica e as condições de acionamento das saídas, conhecendo os blocos da linguagem LADDER.
• Montar o algoritmo no software de programação.
• Realizar a simulação, verificando o funcionamento.

Resultados

Mesmo formato do Roteiro 1 (Word, até 2 Mb, ABNT). Aprendizagem: estruturar lógica usando fluxograma e LADDER aplicados à programação de um CLP.

ROTEIRO 3 — Semáforo com CLP

Unidade 4 — O CLP e a linguagem LADDER · Aula 2 — Estruturando a programação de um CLP

Objetivo e solução digital: idênticos aos do Roteiro 2 (LADDER no ZelioSoft).

Atividade proposta

Implementar a automação de um semáforo de uma única via em linguagem LADDER.

Temporizações:

Requisitos:

• Funcionamento cíclico: após o amarelo, volta ao vermelho e segue assim enquanto o sistema estiver operando.
• Uma entrada para iniciar o funcionamento e outra para desligá-lo.
• Garantir que um pulso possa ser aplicado tanto para o início quanto para o fim da operação.
• Elaborar o algoritmo, simular e corrigir até obter o funcionamento desejado.

Avaliando os resultados

Algoritmo LADDER com comentários detalhados de cada linha e da lógica, mais vários prints da simulação.

Checklist

• Analisar o problema e identificar quantas entradas e saídas do CLP devem ser usadas.
• Estruturar a lógica e as condições de acionamento das saídas.
• Montar o algoritmo no software.
• Simular e verificar o funcionamento.

Resultados

Word, até 2 Mb, ABNT. Aprendizagem: estruturar lógica de programação em LADDER aplicada ao CLP.

ROTEIRO 4 — Partida estrela-triângulo com CLP

Unidade 4 · Aula 3 — Conversando com seu CLP

Objetivo e solução digital: idênticos aos dos Roteiros 2 e 3.

Atividade proposta

Desenvolver o algoritmo LADDER e a simulação de uma partida estrela-triângulo para acionamento de um motor de indução.

Condições do problema:

• O diagrama de potência e comando está na Figura 11 (Fonte: Chavez, 2016).
• O diagrama de comando será substituído pelo CLP — é preciso alocar as entradas e saídas do CLP para as botoeiras e as bobinas dos contatores.
• O botão de emergência pode ser desconsiderado.
• Antes de programar, indicar quais entradas e saídas do CLP serão utilizadas; depois programar diretamente no ZelioSoft.

Avaliando os resultados

Algoritmo LADDER com comentários detalhados de cada linha e da lógica; vários prints da simulação; e uma tabela indicando quais e quantas entradas e saídas do CLP serão utilizadas.

Checklist

• Entender o funcionamento e o objetivo da partida estrela-triângulo.
• Identificar a quantidade de entradas e saídas necessárias.
• Criar o esquema de ligação do CLP.
• Elaborar o algoritmo em LADDER.
• Simular o sistema.

Resultados

Word, até 2 Mb, ABNT. Aprendizagem: estruturar lógica de programação em LADDER aplicada ao CLP.