Automação Industrial Pneumática: Teoria e Aplicações Francesco Prudente
AUTOMAÇAO INDUSTRIAL AUTOMAÇAO PNEUMÁTICA: Teoria e Aplicações
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O GEN I Grupo Editorial Nacional eúe s etos Guanabara Koogan, Santo, Roca, AC Farmacêutica, Farmacêutica, Forn, Método, LTC, E.P.U. e Forn Univritária, qe s es etí, t e osso.
sss eess, esets o eo eto, ostí toos es, o os qe t so ess ção e o eeçoeto e s eções e ossos osso s e e esttes estte s e stção, stção, Deto, fe fe e, eh, eh , sote, e, Ootoo, ção ís e ts ots s, teo se too sôo e seee e eseto. oss ssão oe o eho oteúo etío e stí-o e e exíe e oeete, eços jstos, eo eeos e seo toes, oetes, e os, oos, oooes e osts. osso ooteto to oo e oss esose so e et são eços e tez eo e oss te, se ooete o es eto otío e ete o o. o.
AUTOMAÇAO INDUSTRIAL AUTOMAÇAO PNEUMÁTICA: Teoria e Aplicações
FRANCESCO PRUDENTE
Professor Titular do Laboratório de Eletrotécnica e Automação Industrial no Istituto di Istruzione Istruzione Superiore Superiore di Stato - IPSIA Marcra - Milano (Itália)
LTC
O autor e a editora empeharam-se para citar adequadamente e dar o devido crédito a todos os detentores dos direitos atorais de qalqer material utilizado neste livro, dispondo-se a possíveis aertos aso, nadvertidamente, a identicação de algm deles teha sido omitida. Não é responsabilidade da editora nem do ator a oornia de eventais perdas o danos a pessoas ou bens que teham origem no uso desta publiação Apesar dos melhores esforços do ator, do editor e dos revisores, é nevitável qe surjam erros no texto. Assim são bemvdas as omuicações de suários sobre orreções ou sugestões referentes ao onteúdo o ao nível pedagógio que auxiliem o aprimoramento de edições futras. Os comentários dos leitores podem ser enamhados à LTC - Lvros Técncos e Científcos Edtora pelo email ltc@grpogen.ombr Direitos exlusivos para a língua portuguesa Copyright © 2013 by LTC - Lvros Técnicos e Centícos Edtora Ltda. Uma edora ntegane do GEN I Gupo Edioal Naciona Reservados todos os direitos. É proibida a duplicação o reprodução deste volume no todo ou em parte, sob qaisquer formas o por qaisquer meios (eletrôo, mecâio gravação, fotoópia distribuição na teet ou outros), sem permissão expressa d a editora. Travessa do Ouvidor, 11 Rio de Janeiro, R CEP 20040-040 Tels: 213543-0770 / 115080-0770 Fax: 21-35430896 lt@grupogen.combr www.lteditoraom.br Capa: Pak Design Editoração Eletrôa: K2 Design CPBRASL. CATALOGAÇÃONAFONTE SNDCATO NACONAL DOS EDTORES DE LVROS, RJ
P966a Prdente, ranesco Automação dustrial pneumática : teoria e apliações / raneso rudente. [Reimpr] Rio de Janeiro : LC, 2015 il.; 28 cm Inlui bibliografia e índie ISBN 978-852162119-5 1 Atomação ndstrial. 2. Pnemátia 3 Controladores programáveis. . ítlo. 12-5595
C: 629.895 CDU: 681.5
Do mesmo modo que o campo, por mais fértil que seja sem cultivo não pode dar frutos, assim é o espírito sem estudo. Marcos Túlio Cícero
Prefácio
A obra Automação industral: pneumátca - teora apcaçõs é dediada a todos os profissionais que tenionam aprofndar seus coecimentos nas tecnologias da atomação pnemátia, particular mente aos téios já experientes no setor dstrial, aos proetistas dos setores elétrio, eletrôio e meâco e aos estdantes de rsos téios o versitários. A obra aborda os temas com simplicidade e clareza de lnguagem levando em conta a veloci dade de evolção dos sistemas de automação ndustrial em ível mundial A estrutra do livro é dividida em ts áreas: pneumátia: tenologia qe tiliza o ar omprido, representa anda a tenologia mais utili zada no setor da automação ndustri; eletropnemática: tecnologia qe tiliza o ar comprimido ntegrada à parte relativa ao on trole, om dispositivos elétrios; pneutrôca: tenologia que utiliza o ar comprimido tegrada à parte relativa ao controle, om dispositivos eletrôcos Nos capítulos de pneumátia se estdam o proeto das redes de distribição e a escoha dos vários omponentes, onforme a norma ISO (Inteational Organization for Stndardization) A ntrodção dos capítulos da eletropneumátia representa uma oportuidade para aprof dar o coecimento dos componentes, das normas e das téias do setor elétrio. Nos apítlos de pneutrôca abordamos a pnemática tegrada às novas tecnologias dos ontroladores lógicos programáveis PLC e o uso da lngagem de programação onforme a norma EC International Electrotechnial Commission) 611313 Os onceitos trabahados são ilustrados com muitos exemplos conretos e fcionais. Um ope rador do setor o estdante dependentemente do seu ível de experiênia, pode compreender sem dificuldade os onceitos e as apliações O livro é orgaizado em 21 apítulos didaticamente sbdivididos em seções de forma a per mitir m perrso sistemátio, com muitos exemplos, figras e exeríios amentando progres sivmente o grau de dificuldade a ada novo capítlo. É oportuno efatizar qe a codificação dos símbolos gráficos para os diagramas pnemáticos e eletropnemáticos tem como base as normas nternacionais ISO 1219/CETOP e EC 617. Agradeço especialmente às multacionais Crozet Festo e Siemens pelo precioso material didátio foeido e pelos manuais de instalação. O Autor
Agradecimento Especial À Mestre Marla Cristiae A Medeiros, pelas ilustrações e pela tradção dos orignais e apontamentos do autor para o português brasileiro.
Material Suplementar Este livro conta com o seguinte material suplementar: • Ilustrações da obra em frmato de apresentação (restrito a docentes) O acesso ao material suplementar é gratuito, bastando que o leitor se cadastre em: http://gen-io.grupogen.com.br.
GEN-10 (GEN I Infrmação Online) é o repositório de materiais suplementares e de seriços relacionados com livros publicados pelo GEN I Grupo Editorial Nacional, maior conglomerado brasileiro de editoras do ramo científco-técnico-profssional, composto por Guanabara Koogan, Santos, Roca, AC Farmacêutica, Forense, Método, LTC, E.PU. e Forense Universitária. Os materiais suplementares fcam disponíveis para acesso durante a vigência das edições atuais dos livros a que eles correspondem.
Suário Capítuo 1 ntrodução aos Comandos Automáticos....................................... l 10 Generaidades....................................................... l 11 Defnição de Lógia Cabeada.......................................... l 12 Defnição de Lógia Programada ....................................... 2 13 neumátia e Automação ............................................ 2 14 Boo de Comando e Boo de otência de m Comando Atomático ....... 3 15 Referência de Normas nos Campos Pnemático e Hidráico .............. 4 16 nterdisipnaridade da Atomação ................................... 4 Capítuo 2 Características do Ar e Lei dos Gases........................................ 5 20 Generaidades....................................................... 5 21 Características Físicas do Ar ......................................... 5 2.11 ressão ..................................................... 5 22 ei de Boye-Mariotte (Isotérmica)...................................... 6 2.21 Exeríio ..................................................... 6 23 ei de GayLussa sobária) ......................................... 7 2.31 Exeríio ..................................................... 7 24 ei de GayLussa sométria) ....................................... 8 2.41 Exeríio ..................................................... 8 25 ei dos Gases erfeitos............................................... 8 26 Vazão .............................................................. 9 Qestões prátias ..................................................... 9 Capítuo 3 rodução e Distribição do Ar Comprimido................................ 10 30 Generaidades..................................................... 10 31 Centra de Compressão............................................ 10 32 Tipos de Compressores.............................................. 12 3.21 Vazão e Reação de Compressão ............................... 12 33 Compressor Vométrio Ateativo ................................ 13 34 Compressor Vométrio Ateativo de Membrana .................... 13 35 Compressor Vométrio de Pahetas ................................ 14 36 Compressor Vométrio de Parafso................................. 15 37 Compressor Vométrio de Lóbuos ipo Roots ...................... 15 38 rboompressores Axia e Radia.................................... 16 39 Dimensionamento de m Compressor Vométrio ................... 16 310 Exeríio ......................................................... 17 311 O Reservatório..................................................... 18 3.11.1 Capaidade de um Reservatório .............................. 18
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SUMÁRIO
3.12 Sistema de Regulagem nos Compressores............................... 19 3.13 Distribuição do Ar Comprimido ...................................... 21 313.1 Rede de Distribuição .......................................... 21 313.2 A nstalação Correta .......................................... 22 3.14 Perdas de Carga (Qeda de Pressão) .................................. 24 3.15 Dimensionamento de uma Tubulação .................................. 25 Qestões prá ticas ................................................... 27 Capítulo 4 ratamento do Ar Comprimido na Entrada do Equipamento................... 29 4.0 Generalidades..................................................... 29 4.1 Filtragem do Ar Comprimido ......................................... 30 4.2 Lubricação do Ar Comprimido ....................................... 30 4.3 Redtor de ressão e Manômetro ..................................... 31 4.4 Composição e Tipo de Uso dos Grupos Lubrifil........................ 32 Qestões práticas ................................................... 34 Capítulo 5 Aadores Pnemátios................................................... 35 5.0 Generalidades..................................................... 35 5.1 5.2
Prnipais Elementos de um Cildro neumátio...................... 35 Cildro de Simples Efeito............................................ 36 52.1 Prncípio de ncionamento de m Cildro de Simples Efeito ..... 37 5.3 Cildro de Duplo Efeito ............................................. 37 53.1 Prncípio de ncionamento de m Cildro de Dplo Efeito ..... 38 5.4 Diâmetros Comerciais dos Cildros .................................. 38 5.5 Cildros Especializados............................................ 38 55.1 Cilndro de Haste assante ................................... 38 55.2 Cilndro Lnear Duplex Contíno.............................. 39 55.3 Cilndro Duplex Gemado ................................... 40 55.4 Cilndros Rotativos .......................................... 40 Cilndros sem aste ......................................... 41 55.5 Eixos neares ............................................... 42 55.6 5.6 Dimensionamento de um Cildro neumático ........................ 43 5.7 Exercício 1 ......................................................... 45 5.8 Exercício 2 ......................................................... 46 5.9 Consumo de Ar dos Cildros Pnemátios ........................... 46 5.10 Exercício 3 ......................................................... 47 5.11 Dimensionamento da Haste ......................................... 47 5.12 Cállo e Verificação da aste ....................................... 49 512.1 Soliitação por Compressão ................................... 49 512.2 Critério de Eler ............................................ 51 5.13 Apliação Númeria I: Verifiação da Carga de onta ................... 52 5.14 Apliação Numéria II: Verifiação da Carga de onta .................... 53 Qestões práticas ................................................... 54 Capítulo 6 Válulas neumátias de Controle e Axiliares ............................... 55 6.0 Generalidades..................................................... 55 6.1 Exemplo de Cirito neumátio Elementar ........................... 55
SUMÁRIO
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6.2 6.3 6.4 6.5
Válvulas de Controle Direciona ....................................... 56 Representação Convencional das Válvlas Distribuidoras................. 56 Tipos de Acionamento das Válvulas Distribuidoras ...................... 57 Tipos de Válvulas Direcionais ........................................ 60 65.1 Válvulas por Obturador ...................................... 60 65.2 Válvulas por Carretel Desizante ............................... 62 65.3 Válvulas de Carretel Deslizante Rotativo ........................ 63 6.6 Aplicação: Movimentação Alternativa de um Cilindro de Dplo Efeito ..... 64 6.7 Aplicação: Movimentação Alternativa de um Cilindro de Dplo Efeito com Fim de Curso Mecâio ..................................... 65 6.8 Aplicação: Movimentação de um Cilndro de Duplo Efeito om Válvula 5/3 de Carretel Deslizante Rotativo ............................ 66 6.9 Válvulas de Controle do Fluxo ....................................... 68 69.1 Válvulas Regladoras de luxo Bidirecional .................... 68 69.2 Válvulas Regladoras de luxo Uidireional ................... 68 69.3 Válvulas de Retenção om Mola ............................... 69 69.4 Válvula de Esape Rápido .................................... 70 69.5 Válvula de Registro .......................................... 71 69.6 Válvula Seletora............................................. 71 69.7 Válvula de Simltaneidade..................................... 71 69.8 Válvula com emporização.................................... 72 6.10 Válvulas Regladoras de Pressão .................................... 73 6101 Válvulas de Alívio ou Limitadora de Pressão ................... 73 6102 Válvula de Sequênia ........................................ 73 6.11 Dimensionamento das Válvulas Distribidoras ......................... 7 4 6.12 Exeríio ........................................................... 76 Qestões prátias .................................................. 77 Capítlo 7 Circitos Pnemátios Elementares ......................................... 78 7.0 Generalidades...................................................... 78 7.1 Comando de um Cilindro de Simples Efeito ........................... 78 7.2 Comando de um Cilindro de Duplo Efeito ........................... 78 7.3 Comando de uma Válvla 5/3 ........................................ 79 7.4 Aplicação: iha de Separação de Prodtos ............................ 80 7.5 Comando de um Cilindro de Simples Efeito de Dois ontos ............. 81 7.6 Reglação da Velocidade de um Cilindro de Simples Efeito.............. 81 76.1 Regulação da Velocidade no Avanço............................ 81 76.2 Regulação da Velocidade no Retoo............................ 82 76.3 Regulação da Velocidade no Avanço e no Retoo ................ 83 7.7 Reglação da Velocidade de um Cilindro de Duplo Efeito................ 83 77.1 Regulação na ase de Descarga ................................. 83 77.2 Regulação na ase de Alimentação.............................. 84 7.8 Aplicação: Comando de ma á Meâica............................... 85 7.9 Curso Rápido nos Cilndros de Simples e de Duplo Efeito................. 86 7.10 Comando de Segraça a Duas Mãos .................................. 87 7.11 Aplicação: Comando a Das Mãos para um Atador Lnear Dplex Contíno ................................................... 89 7.12 Comando Indireto de um Cilindro de Simples Efeito.................... 89
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SUMÁRIO
7.13 Comandos Temporizados............................................. 90 7.14 Aplicação: Colagem de Peças.......................................... 91 7.15 Aplicação: Uso da Válvla de Alívio ou Limitadora de ressão........... 92 Capítlo 8 Elementos de ógia nemátia ........................................... 93 8.0 Generalidades..................................................... 93 8.1 Operação ógia OU (OR)............................................ 93 8.2 Operação ógia E (AN ............................................ 94 8.3 Operação ógia NÃO NOT ....................................... 95 8.4 Exemplo Simples de m Cirito ógio.............................. 95 8.5 Ciritos Combnatórios e Sequenciais ................................. 96 8.6 Equivalênia entre Circuito Lógico e nemático........................ 96 8.7 Elementos Lógicos neumáticos ...................................... 97 8.8 Aplicação: Deslizador nemático de Esteiras .......................... 98 Questões prátias ................................................. 100 Capítlo 9 Métodos Gráios para o Estdo dos Comandos Atomátios ................ 102 9.0 Cilos de Funionamento dos Comandos Atomátios................. 102 90.1 Cilo Atomátio .......................................... 102 90.2 Cilo Mana .............................................. 102 90.3 Cilo Semiautomático ..................................... 102 9.1 Descrições dos Cilos Automáticos nemáticos ....................... 102 9.2 Defnição dos Snais de Comando.................................. 103 9.3 Diagrama Trajeto-Passo ............................................ 105 93.1 Exeção de um Diagrama raeto-asso..................... 105 9.4 Aplicação: Diagrama Trajeto-Passo do Maipulador do Tipo Pick and ............................................... 108 9.5 Estudo dos Snas de Comando .................................... 109 9.6 Aplicação: Projetar o Diagrama Trajeto-Passo de m Cilo Automático ... 110 9.7 Diagrama GRAFCE.............................................. 111 97.1 Estrutra de m Diagrama Fnional......................... 112 97.2 Algns Símbolos Gráfios Coorme a Norma IEC 60848........ 112 97.3 Regras de Evolução de m GRAFCE (Coorme Norma EC 60848 ................................ 113 9.8 Aplicação: Uso da nguagem GRACE em um Sistema Automático ... 114 9.9 Normas para Executar os Esquemas nos Comandos Automáticos ........ 116 99.1 Esqema de Montagens .................................... 117 99.2 luxograma .............................................. 117 99.3 Esqema ógio.......................................... 118 99.4 Diagramas GRACE e de raeto-asso..................... 118 99.5 Esqema do Cirito....................................... 119 Questões prátias................................................. 120 Capítlo 10 Téas para o Comando dos Circuitos nemáticos Elementares ............ 121 10.0 Generalidades................................................... 121 10.1 Proetação dos Comandos Pneumátios em Lógica Cabeada........... 121 10.2 Método Direto ................................................... 121 10.3 Exemplo de Ciclo Atomático/Semiautomático...................... 123
SUMÁRIO
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104 Aplicação: Projetar o Seguinte Cilo Semiautomático: A-, B+ A+ B-...... 124 105 Aplicação: Transporte de Caixas entre Esteiras ....................... 125 Questões prátias................................................ 127 Capítulo 11 Téicas para o Comando de Circuitos neumáticos Complexos - Método com Fim de Curso a Rolete Operando em um Únio Sentido................. 128 110 Generalidades.................................................... 128 111 Método com Fim de Curso a Rolete Operando num Único Sentido ....... 128 112 Resolução de Um Cilo om o Método do Fim de Curso a Rolete Operando em um Único Sentido.................................... 129 113 Aplicação: Dispositivo de Marar eças .............................. 131 114 Conclusão........................................................ 132 Questões prátias ................................................ 133 Capítulo 12 Téicas para o Comando de Circuitos neumáticos Complexos - Método de Cascata............................................................. 134 120 Generalidades.................................................... 134 121 Método de Casata ................................................ 134 122 Regras ndamentais para a Apliação do Método de Cascata .......... 136 123 Resolução de um Ciclo com o Método de Cascata .................... 136 124 Resolução de um Ciclo de rês Cilindros com o Método de Cascata ...... 138 125 Aplicação: Dispositivo Automático de Dobra ......................... 139 126 Conclusão........................................................ 141 Questões prátias ................................................ 141 Capítulo 13 Téicas para o Comando de Circuitos neumáticos Complexos - Método do Sequeniador Pneumátio ............................................ 142 130 Generalidades.................................................... 142 131 Método do Sequenciador........................................... 142 132 Prinípio de Funionamento ....................................... 144 133 Resolução de um Ciclo com o Método do Sequenciador neumático ..... 145 134 Resolução de um Ciclo Repetitivo om o Método do Sequenciador Pneumátio ...................................................... 146 Questões prátias ................................................ 148 Capítulo 14 Introdução à Eletropneumática ........................................... 149 140 Generalidades.................................................... 149 141 Eletroválvulas................................................... 149 14.11 Tipo de Aionamento das Eletroválvulas..................... 149 142 Dispositivos de Comandos Elétrios ................................. 152 14.21 Aionamento Manual ..................................... 152 14.22 Aionamento Elétrio ..................................... 154 14.23 O Relé Temporizador ....................................... 156 14.24 Sensores Elétrios de Proximidade ........................... 157
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SUMÁRIO
14.3 Dispositivos de Snalização ......................................... 158 Questões práticas ................................................. 159 Capítulo 15 Téca de Comando Eletropneumátio................................... 160 15.0 O Esquema Fnional Europeu..................................... 160 15.1 O Esquema Fnional Ameriano................................... 161 15.2 Os Esquemas Eletropneumáticos .................................... 161 15.3 Tensão dos Ciruitos de Comando Elétrios .......................... 162 15.4 Modo de ncionamento de um Circuito de Comando .................. 162 15.5 Comando com Eletroválvula 5/2 Biestável ............................. 164 15.6 Comando Semiautomático om Distribuidor Biestável................. 165 15.7 Comando Semiautomático om Distribuidor Monoestável............... 166 15.8 Comando Automátio com Distribuidor Biestável..................... 167 15.9 Comando Automátio com Distribuidor Monoestável ................. 168 15.10 Comando Automático com Distribuidor Biestável e Sistema de Emergênia 168 15.11 Comando emporizado com Distribuidor Biestável.. .................. 169 15.12 Comando emporizado com Distribuidor Monoestável................. 169 15.13 Comando Semiautomático om Pausa temporizada de Fim de Curso .... 170 15.14 Comando de Segurança a Duas Mãos ................................ 171 15.15 Ciclo de Mais Cilndros Realizados com Técnia Eletropneumátia ...... 172 15.15.1
Ciclo Automátio/Semiautomático a Dois Cilndros sem Snais Bloqueadores com Eletroválvulas Biestáveis................. 172 15.15.2 Ciclo a Dois Cilndros sem Snais Bloqueadores com Eletroválvulas Monoestáveis ................................ 173 15.15.3 Ciclo a Dois Cilndros com Snais Bloqueadores com Eletroválvulas Biestáveis ................................. 173 15.16 Apliação: rocesso Automatizado para a Montagem de Peças Mecânias Cilíndrias .............................................. 17 4 Questões práticas................................................. 176 Capítulo 16 Introdução à Lógia rogramada ......................................... 177 16.0 Defnição de Programmable ogi Controller - PC.................... 177 16.1 Evolução dos Modeos PLCs ...................................... 177 16.2 Vantagens e Desvantagens na Utilização do LC....................... 177 16.3 Confiabilidade e Segurança no Sistema C......................... 178 16.4 Signfiado de Hardware e Softare ................................ 178 16.5 Arquitetura dos LCs .............................................. 178 16.6 Fonte de Alimentação .............................................. 179 16.7 Microproessador e CPU........................................... 180 16.8 Ciclo de ....................................................... 181 16.9 Tipos de Memória nos Cs ....................................... 182 16.10 Unidade de Entrada e Saída........................................ 182 16.11 laca de Entrada Digital (ON/OF) .................................. 184
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16.12 Placa de Saída Digital (ON/ OFF) ..................................... 184 Questões práticas ................................................... 186 Capítulo 17 Lnguagem de rogramação dos Cs ..................................... 187 17.0 Generalidades..................................................... 187 17.1 A Norma IEC 61131-3 .............................................. 187 17.2 Lgagem de rogramação Textual .................................. 187 17.3 Lgagem de rogramação Gráfica ................................. 188 17.4 Lgagem em ista de Instruções ................................... 188 17.5 Lgagem om Texto Estrutrado ................................. 188 17.6 Lgagem Ladder ................................................. 189 17.7 Lgagem om Diagrama de Blocos nionas ...................... 190 Questões práticas ................................................... 191 Capítulo 18 Introdução ao C Siemens............................................... 192 18.0 Generalidades..................................................... 192 18.1 O PC Siemens S7200 ............................................ 194 18.2 Coiguração de Hardwar do Sistema S7200 ......................... 195 18.3 Cablagem do C S7-200 ........................................... 196 Questões práticas ................................................... 198 Capítulo 19 Lguagem de rogramação R ..................................... 199 19.0 Generalidades..................................................... 199 19.1 Transformação de Esqema nional emDiagrama Ladder .............. 199 19.2 Introdução aAplicações Simples om C S7-200 ....................... 202 192.1 Aplicação: CiloAtomático Semiatomático A+A om Eletroválvula Biestável.................................. 202 192.2 Aplicação: CiloAtomático-SemiautomátioA+/A om Eletroválvla Monoestável.............................. 203 192.3 Aplicação: Comando de um Motor rifásio .................... 204 192.4 Aplicação: Chaveeversora para Motor rifásio ............... 205 19.3 Temporizadores .................................................. 207 193.1 Timr comAtraso na Ligação ................................. 207 193.2 Timr comAtraso no Desligamento ............................ 207 19.4 Operação de Temporização om a CPU S7-200 .......................... 208 19.5 Apliação: Comando Sematomátio emporizado com Pasa no im de Crso a ................................................... 209 19.6 Apliação: ComandoAutomátio emporizadoA+/Acomeglação do Tempo na Fase deAvanço e euo de m Cildro com Distribidor Monoestável ..................................................... 210 19.7 Apliação: Comando Sematomátio emporizado com Timer TO ..... 212 19.8 As Funções SE/ESE ............................................. 214 19.9 Apliação:Acionamento do TipoA+/Acom m só Botão de um Cilndro de Dplo Efeito com Eletroválvula Biestável ................... 214 19.10 Contador Crescente/Deresente ..................................... 216 19.11 Ativação de Um Contador ........................................... 216
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SUMÁRIO
19.12 Aplicação: Enchimento de ua Caixa de Cerveja om PLC S7-200 ....... 217 Questões prátias ................................................ 218 Capítulo 20 neutrônica ........................................................... 219 20.0 Generalidades.................................................... 219 20.1 Método do Sequeniador ógio .................................... 219 20.2 Resolução de um Cilo com o Método do Sequenciador Lógico......... 219 Questões prátias ................................................ 223 Capítulo 21 neutrônicaAnálise e Projetos de Comandos Sequeniais................. 224 21.0 Generalidades.................................................... 224 21.1 Regras de Evolução do SFC ........................................ 224 211.1 nterdependência entre Ação e Transição...................... 224 211.2 Sequênia Simultânea ..................................... 224 211.3 Salto Condiionado ....................................... 225 211.4 Salto Condiionado para Trás ............................... 226 211.5 Escoha de Sequência ....................................... 226 21.2 rogramação Direta do SC....................................... 226 21.3 Utilização do SFC nos Cilos Pneumáticos........................... 227 21.4 Conversão do SC em Diagrama Ladder ............................. 228 21.5 SC om ausa entre ua Fase e a Subsequente ....................... 231 21.6 Aplicação: Transporte de Caixas entre Esteiras ....................... 233 21.7 Aplicação: na de Transporte Automática com Desloamento de Caixas em Vertical .............................................. 236 21.8 Aplicação: Dispositivo de Mara-eças .............................. 239 Questões prátias ................................................ 242 AnexoSimbologia Pneumática Normalizada oorme a Norma ISO 1219 .............. 244 A.1 Transformadores de energia ........................................ 244 A.2 Comando de regulagem de energia................................. 247 A.3 Transmissão e ondiionamento de energia.......................... 250 A.4 Meaismos de omandos........................................... 251 A.5 Aparelos de ontrole ............................................. 253 A.6 Elementos especiais ................................................ 254 A.7 Normalização de ilndros ISO Diâmetro do pistão de 32 a 200 mm ...... 255 Bibliografia ........................................................... 256
Introdução aos Colandos Autoáticos •I•
Generalidades A automação ndustrial é também cohecida como sistemas automátco. Os sistemas atomáticos têm um sigifiado mito amplo, com ramificações anda não bem dedas. Mas com certeza representa um dos prcipais motores da evolção tenológica mndial Um sistema pode ser deido como atomatizado quando é apaz de umprir ma o mais tarefas por meio de deisões que são tomadas em fnção de snais de várias naturezas, proveentes do mesmo sistema a ser ontrolado Os prmeiros resltados obdos no ampo da atomação ndstrial tiveram ío no começo dos anos 1960 om a ntrodução de ma automação de po rígido. Nesse tipo de automação, a máqna atomática executava uma tarefa com o mímo de tervenção hmana. As máqnas eram ons trídas somente para consir m tipo particar de prodto porém ham ma desvantagem: mudar o modelo da peça a ser produzida sigificava mdar o abeamento de um qadro elétrico ou pnemático, o que gerava m sto elevado para a empresa Hoje em dia, ntegrando vários tipos de tecnologia (formátia, eletrotécca pneumática óleo-dnâmia) se onsegiu construir máqas automátias sob o ontrole direto de um com putador pessoal. Essa tegração de várias tecnologias tem o nome de atomação exível (FMS Fxble Manufacturng Systm). Com esse termo se dia a possibilidade de se obter m produto acabado e diversiado atando sobre a máquna de modo extremamente limitado e com tempo redzido, atando geralmente via software. As operações de ma instalação atomatizada flexível têm mitas vantagens, tais como: eonomia energética e de material; rápida modicação na produção; redção do tempo de trabalo; redção do usto de prodção; meloramento do ambiente de trabaho.
•!
Defnição de Lógica Cabeada Por lógica cabeada se entende m onjto de eqipamentos do tipo eletromecâio relés con tatores temporizadores, sequeniadores mecâios ou do tipo eletrônio portas lógias ombi natórias, flipop e outros blocos lógicos seqenciais o anda do tipo pnemático válvlas de ontrole direional do xo, temporizadores pneumáticos e outros, qe seridos nas plaas ele trôcas ou teamente num quadro elétrico do tipo elétrico o pnemátio, governam uma máqua o m onjto de máqnas Os sistemas em lógica cabeada têm algumas caraterístias pecliares: são ircuitos geralmente desenvolvidos para aqela aplicação espeífia; os circitos resltam na maioria das vezes, omplexos e absolutamente não exíveis. Em caso de modiação quase sempre é necessária a reproetação do iruito ou sistema; os elevados números de omponentes e a omplexidade das ligações entre eles criam proble mas na manutenção e na pesquisa de eventais defeit os o falas. 1
2
CAPÍTULO 1
Em geral, a lógica cabeada é ideal em todos os processos automáticos em que não é prevista a longo prazo, ma variação substancial da nstalação automática.
lf
Defnição de Lógica Programada Uma lógica de tipo programável preê o so de equipamentos que gerenciam todas as funções espeías contempladas em m programa. Esses equipamentos são: relés, registradores tem porizadores, contadores, sequenciadores lógios operações lógicas e matemátias Tal sistema também tem algmas araterísticas pecliares - o programa é armazenado no nterior da memória de dispositivos omo PC, LC CNC e pode ser variado o modifiado; - a regulação do proesso atomático pode ser variada às vezes em tempo real por determi nados parâmetros; - a elaboração das nformações aontece de modo sequenial. A tenologia que emprega a lógica programável é hoje denomnada informátca ndustral. Essa nova disciplna tiliza nstrmentos nformáticos normais, porém a diferença em relação à nor mátia lássica é que substanialmente o equipamento é utilizado para g erenciar proessos nds triais qe atam em situações ambientais difíeis tais como ndúsrias e fábrias O ontrolador lógio programável (PC Programmable Logi Contror) é sem dúvida um equi pamento menos potente qe o PC (Prsonal Computer no que se refere à elaboração dos dados, porém é ma máquna dedicada mas eaz no gereniamento de proessos ndustriais. No mndo das máqnas para ferramentas, a ntrodução de sistemas om ontroladores lógi os programáveis dotados de ontrole do movimento e cálulos de trajetórias para a prodção de peças mecânias se desenvolveu no CNC o seja, Controle Nmérico Comptadorizado
IQ
Pneumática e Automação A pneumátia é a tenologia que utliza a energia da pressão armazenada no ar comprido para transformála em trabaho por meio de atadores constitídos de ndros motores e otros eqi pamentos mais sosados. As prncipais vantagens dessa tenologia a ido são a simplicidade em prjetar eqipamen tos om um número elevado de atadores muito importantes para a atomação de proessos dis retos e otras omo: - Geração direta de movimento lnear por meio de indros com pistões sem necessidade de equipamento suplementar, omo normalmente acontece no aso de moores eléicos; - Insensibilidade no aso de sobreargas prolongadas. embramos qe nos motores elétrios a sobrearga prolongada pode gerar qeima dos motores o ncêndio; - Elevada potênia especía (potênia para ndade volume) dos atuadores; - Robstez; - Boa oniabilidade; - Peso reduzido e asência de obstrção; - Custo acessível. Com a ntrodção recente da pnutrônca, o seja, a ntegração entre a pneumática e os ontro ladores eletrôncos, temos um aumento notável das fnções disponíveis o qe era absoltamente impensável somente há 20 anos Por se motvo a pnumátia ntgrada a sstmas d govrno eetrônco rsulta hoje sr a tenologia mais utilizada na automação indutria. Entre os mais importantes e freqentes empregos podemos itar: - lnhas de montagem; - máqnas para ferramentas; - embalagens e onecionamento; - máqnas de alimentação em particlar de envasamento; - movimentação e transporte de materiais metálicos plástios e otros.
INRODUÇÃO AOS COMANDOS ATOMÁCOS
3
Sabemos que o ar anosférico é ompletamente gratuito, disponível na aosfera terrestre, mas o ar omprimido é um vetor energétio relativamente custoso. A vantagem é que o ar omprimido cumpre tarefas que com otro tipo de tecnologia resultariam muito mais aras. Como todas as tecnologias, a pnemática apresenta algumas desvantagens: rendimento energético baixo; difícil regulação da velocidade dos atadores no particular, quando temos forte variação da arga resistente aplicada; abeamento complexo, em partiular om o so de disposivos pramente pnemátios; prolemas de vedação da tblação para o ansporte do ar com consequente vazamento do ar; barho no ato da movimentação dos atadores; leve polição ambiental devido ao so de óleo lubricante dos dispositivos pnemátios A Figra 11 ilstra a arquitetra típia de ma máqina automátia com atuação a uido A central de ompressão é dotada de m motor elétrico (M) que gera o ar omprimido por meio do compressor (C), aspirando o ar om um ltro (F). Por meio da rede de distribuição, o ar comprimido hega assim às máqinas a serem controla das onstituídas de válvlas pnemáticas D e de eventais reguladores de fluxo R. eebendo as válvlas pnemátias (D, os comandos, provenientes de uma unidade de goveno, acionam a movimentação dos atuadores (geralmente cilindros pnemáticos) Na Figura 1.1 esses atuadores estão representados pelas letras A, B, . As informações discretas de retoo são geradas por omponentes tipo sensores posiionados no ponto do fim de rso das hastes dos iindros São representadas por a0-a1 para o cilindro A b0-b1 para o cilindro B, e 0-1 para o ilindro istema sensoral
A copmido
omandos
omando do oerado
idade de govero fomação de etoro
Fgur 1.1
li•
Bloco de Comando e Bloco de Potência de um Comando Automático Cada ciclo automático simples ou omplexo é organizado em duas partes: o bloco de comando e o bloo de potênia. • Bloco de potênca: corresponde aos músulos da máquina o sa é o órgão que movimenta o sistema. Exemplo: motores de vários tipos, cilindros pneumácos ciindros óleo-dinâmicos e otros.
4
CAPÍTULO 1
• Bloco de comando: rrsp à i brçã uttis, pst gr t PC LC, CNC s sists ógi prgr, ré vávus s ógi b. É prt itigt, qu br prss. É pst tbé t trs tis hv fi urs, ssrs, trsutrs. Ests sã qipts qu prit prbr s váris stágis prss utáti uiá- sist brçã. As rçõs sã trs tr ssrs i gv turs, sb fr s ifrts tips O N/OF u isrt ógis. O na dceo p tr is sts pssívis, pr xp, hv brt u fh, tsã étri ( vt 10 vts) Os na anagco sã vriávis ti tr is vrs iit pr xp t sã éi 15 vts, prssã 2 10 br O loco de oênca grt p sr riz s sguts tgis puáti; ó-âi; étri N s it páti iráui ts s turs psts grt iirs r prii puáti fui is s tip ó ó-iâi) N s it étri, grt ts trs étris trifásis rrt tí O loco de comando grt p sr riz s sguts tgis ttt puáti u óâi; ttt étri; ttt trôi. N s i gv ttt páti ó-iâi ts vávus iri is fux, tprizrs trs ispsitivs it páti óâi N s ui gv ttt étri, ts grt ttrs rés uxi irs tprizrs it étri N s i gv ttt trôi ts grt C C.
IJ
Refencia de Normas nos Campos Pneumático e Hidráulico
Il
Interdisciplinaridade da Automação
Os priipis órgãs qu rgt rs s strs páti iráui sã subs tit is IS (Internatonal Organization for Standardzaton): rgiz r içã pr ts ã étris p ti. T Cit Eurpu pr s rsissõs Óiráuis uátis rgiz r çã prts ã étris p rp.
U s rtrístis st rs é trisipiri tr váris árs, qu tbé ps prbr str tçã stri. s ssi pr xp páti; âi; trtéi; trôi; rá. A itrisipri tçã prpri futur téi, çã bási sss isipis, hs às vzs, cla mecanca
Características do Ar e Lei dos Gases fJ•
Generalidades O ar é a mistra dos gases que envolve o nosso planeta. A composição média do ar seco, o seja sem vapor d' água é a segunte: - Nitrogêio: 78% - Oxigêio: 21% - Gases raros: 1% Os gases raros são xenôo, héo, riptônio argôio; otros gases são o dióxido de arbono e hdrogêo. O vapor d' água está sempre presente, dependendo das condições ambientais
f•
Características Físicas do Ar Por se tratar de um gás, é importante expor brevemente os onceitos fndamentais do comporta mento físico dos gases. Lembramos que os gases não têm forma ou volme próprios: se adaptam à forma e ao volume do reipiente São também comprimíveis e com tendênia à expansão, opando todo o espaço dispovel.
2.1.1 Pressão Sabese, da físia qe a pressão p é dada pela segunte equação: p=F/S em qe Fé a força exercida sobre uma superfíie A idade de medida da pressão p no sistema nternacional (SI) é o pascal a, ou sea newton/ 2 m • or ser ma dade muito peqena em relação aos valores normalmente sados na téa atal, m múltiplo é mito tilizado, o bar 1 bar = 10 a São também utilizadas outras dades de medida da pressão p: 5
- qilogramaforça ao metro quadrado eqivale à segnte relação: 1 kgfm = 981 Pa - atmosfera eqivale à segnte relação: 1 atm = 101300 Pa = 1013 bar No sistema de medida inglês são mito tilizadas a libraforça a polegada qadrada lf/n ), chamadas também de psi 2
- psi equivale à segunte relação: 1 lbf/n = 1 psi = 6890 Pa 2
A tal propósito, na atmosfera terrestre temos: é a pressão exerida sobre qalquer corpo no ar atmosférico. Vria em fn ção da posição e do ma No ível do mar e à temperatra de 20 ºC temos 1013 bar é a pressão medida assmndo como refencia uma outra pressão normal mente atmosféria
s
6
CAPÍTULO 2
• Pressão absoluta: é sm n pss sféic pss iv. Cmn, n xis n min s m pss fi à msféic pn m v d pss ncs n v z v d pss msféi é cmmn h md d deressão. Os pâms qe cacea s cndiçes scas de gás sã essã le e ee . S-s, d físi s is im sss s pâms s ç d ás pfi, i d ByMi i d Gy-Lss.
fj
Lei de Boyle-Mariotte (Isotérmica) Cnsidms Fi 2. F1
1 Tms msm cipin m m nidd fix d E vms sp pi êm m fç cscn, F3 > 2 > Fl. Cmn m fç mi picd siifi mi ps s. Assim pind êm d ipin m fç mi ms m pss mi, pém ppcinmn ms mém m dç d vm V Cm fni à Fi 2., pdms fz ms nsidçõs s vm V. xmp vm 2 iv à md d vm Vl, , p s vz, vm V3 iv à /3 d Vl; m fóm 2 /2 · Vl =
V3 =/3· Vl
A dimniç d vm V spnd m mn d pss p d fm nvsmn ppin Spnd pss cnc m mp T cnsn, dí m sotera ms i d ByMi fim à mp nsn vm d m ás pfi cnid m m ipin é nvsmn ppin à pss; , m fóm pl Vl p2 p3 V3 (T nsn) =
=
=
(2)
2.2.1 Exercício Cnsidms cipin d i 2 nd ms mznd nidd d c m s sns vs niiis pl =5 m Vl =2,5 m
3
CARACTEÍSICAS DO A L DOS GASS
7
Uma vez aplicada a força F3 sobre o êmbolo do recipiente, queremos saber qual é a nova pres são p3 a um volume 3. 3 =1/3 x l =1/3 x 2,5 =0833 m3
Apliado a fórmula 2.1 de Boyle-Mariotte p3=Vl/V3 pl =2,5/0833 x 5 =15 atm
f•
Lei de Gay-Lussac (Isobárica) Consideremos a Figra 2.2
Figra 2.2 Temos o mesmo reipiente com ma quantidade fia de ar a uma temperatura I e pressão pl. Spondo elevar a temperatura T do reipiente por meio de uma chama calórica q, temos omo resultado o ar aquecido se epadndo e o volume amentando De fato na igura 2.2 (à direita) o êmbolo se apresenta mais elevado. Notamos também que não eiste nenhma força apliada sobre o êmbolo do recipiente ou seja a pressão resulta nalterada pl =p2=constante daí o nome isobárica Da Figra 2.2 dedzimos que com a paridade de pressão temos: 2>Vl
> De fato, o volume amenta proporionalmente ao amento da temperatura. Esse onceito é epresso na primeira lei de GayLussac: V/I=2/ (p =constate
22)
2.3.1 Exercício Consideremos o recipiente da Figura 2.2, onde temos ar mazenada erta quantidade de ar, com os seguntes valores niiais: Vl =3 m3
I=15 C º
8
CAPÍTULO 2
Queremos coheer o novo volume V2 do ar em seguida a um aumento da temperatura a 50 C. Aplicamos a fórmula 22 de Gay-Lussa: º
V2 =Vl x I/ =3 50/15 = 10 m3
f•
Lei de Gay-Lussac (Isométrica) Consideremos a Figura 2.3
Pino
Pno
Figura 2.3 Temos o mesmo reipiente com uma quantidade fi a de ar a uma pressão pl e temperatura I. O volume fia onstante, V = constante daí o nome isométrica, enquanto o êmbolo fiado com um pno, evitando assim o seu desloamento. Supohamos elevar a temperatura T do reipiente por meio de uma hama caló ria q. Teremos então um aumento de temperatura e de pressão no reipiente, ou seja, a pressão aumenta propor cionalmente ao aumento da temperatura. Temos, assim, a segunda lei de Gay-Lussa: /I =2/ (V= onstante)
2.3
2.4.1 Exercício Consideremos o reipiente da igura 2.3, onde temos armazenada uma erta quantidade de ar com os seguntes valores iais: pl =12 atm
I =23 C º
Queremos coheer a nova pressão 2 do ar em seguid a a um aumento da temperatura a 45 C. Aplicamos a fórmula 23 de Gay-Lussa: º
2 =pl x /I =12 x 45/23 = 23,47 atm
fJj
Lei dos Gases Perfeitos Das leis estudadas até agora vimos que para passar de uma pressão icial a uma pressão fna maior temos um aumento de temperatura no nterior do recipiente então a compessão poduz clo Ao contrário, passar de uma pressão iia para uma pressão fnal menor produz dmui ção de temperatura no terior do reipiente, portanto, a expnsão bsove co
CARACTEÍSICAS DO A L DOS GASS
9
Existe uma equação qe liga os ts parâmetros fundamentais presentes nos gases ideais: pressão, volume e temperatra. Essa equação fndamental é a ; em fórmula, pl Vl/T = p2 V2/T
f
Vazão Em m campo elétrico, se nas exemdades de uma resistênia há ma derenç d o (n são eléica) circla ma orrente de ntensidade proporional àquela diferença de potenial. No ampo pnemátio dispondo nas extremidades de uma tubulação uma derença d pso ob mos m fluxo de ar dretamente proporional àqela derença de pressão. A tensidade desse fluxo pode ser expressa por meio do coneito de z A vaão Q é defnida omo o volme de ar, V, qe passa em uma tblação de uma erta seção na idade de tempo t; em fórmla Q=V/t
Sa nidade de medida no sistema SI é m3 /s mas em ampo pneumátio é frequentemente uti liada a medida tro/mto Lembramos brevemente os fatores de conversão da vaão Q: 1 m3 1000 litros =
1 m3 /h = 1000/360 = 228 litros/s 1 m /h = 1000/60 = 16,67 litros/mtos
Questões práticas 1. A idade de medida da pressão no sistema S é: a. pasal b atmosfera . bar 2. Um gás ideal na sitação ncial apresenta os segnte parâmetros: T = 35 ºC pressão pl = 15 bar, volume Vl = 15 m Na situação fal apresenta os segnte parâmetros: T = OºC p2 = 35 bar Pergnta-se qal o volume fnal V2. 3. A a. b .
pressão absoluta é: a pressão exerida da atmosfera sobre a terra. a pressão orrespondente ao peso de 1 m3 de ága. a pressão omo soma da pressão atmosféria e da pressão relativa.
4. A ompressão do ar: a. prod calor b absorve alor . amenta a vaão
Produção e Distribuição do Ar Colprilido M•
Generalidades
Dada a ampla difsão do ar comprimido na automação, preisamos nas nstalações ndustriais de ma rede de distribição do ar exatamente como no setor elétrio existe m abeamento de fios elétricos. Um sistema pnemático é normalmente constitído de ma central de uma e uma g A central de ompressão se encarrea de comprimir o ar que vem aspirado do ambiente e depois de ser proessado, é armazenado em reservatórios de vários tamahos para ser distribído.
l•
Central de Compressão Nas Firas 31 e 32 é possível observar a estrutra de ma centra l de compressão e a sa repre sentação com símbolos coforme a norma DIN ISO 1219.
Filtro de aspração
!
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Resfiado posterio com sepaado de cndensads
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Secadr
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-
Pugado
com dreo -��.,
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de paríclas
atomáco
/
g 3.1 Com refencia à Fira 31 o ar vem aspirado do ambiente exteo por meio de um (1) e entra no () Lembramos que, após a compressão, temos um amento da temperatura do ar. Neessita-se então de um () (afr cooler), qe dimni a temperatura a um valor aceitável para o reservatório. A passaem do ar comprimido pelo res friador eralmente provoca a formação de otas de áa devido à passaem do estado de ás a líquido. Essa áua deverá ser separada do ar em um dispositivo chamado e sucessivamente elimnada pelo g Um 4) serve para armazenar o ar comprimido Alns tipos de compressores podem polir de óleo a rede de distribição, daí a necessi dade de dispor de um g 5) depois do reservatório É neessá rio um ulterior proesso de secaem do ar a fim de elimnar ompletamente o resíduo de áa após o resfriamento por meio do dispositivo hamado (6) O seador é uarneido de 10
PRODUÇÃO E DISTRIBIÇÃO DO A COMIMDO
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válvulas de registo (9) e (10) na passagem do ar pelo secador. Na válvula de registro 8), temos a passagem do ar sem secador. Enfim podemos ter um lterior filtro de patícuas 7) para a poeira muito fina prodzida pelo sistema qe com esse filtro serão eliminadas Estamos prontos agora para a utilização do ar omprimido em ma liha trono A instalação onsiderada na Figura 3.1 já é uma verdadeira cena de compessão de médio port.
Resfiador posteio com seaador de condensados
Filto com separado de água e dreo automático Regulado de pessão
Rede
Reseatório
Secador
Comessor
Filtro de aículas
Sileciador
Filto de aspiração
Fgu 3.2 Se há necessidade de poa potênia em termos de pressão e vazão podemos utilizar peqenos compressores om aionamento por motor elétrico onorme apresentado na Figura 3.3 em que o compressor vários filtros e um medidor de pressão estão instalados sobre um reservatório cilíndrio disposto horizontalmente. Tal solção pode ser realizada para vazões não elevadas geralmente ineriores a 2400 litros/min Compressor
Motor elétrico
(
Reservatório
Fgu 3.3
12
CAPÍTULO 3
M
Tipos de Compressores Os compressores são geradores de energia pneumátia. Esses tipos de máquas operadoras qe omprimem o ar são hamados de ventiladores quando o amento da pressão é mito pequeno (por exemplo, 0,1 bar) e de ompressores quando o amento da pressã o é muito mais elevado, geralmente superior a 12 bar Com base no prcípio de fnionamento, temos os compressoes volumétrcos e os ubocompressoes. Nos compressores volmétricos a ompressão é realizada com ma redção do volume de ar aspirado Nos turboompressores obtemos o aumento da pressão, imprimindo ii iamente ma forte aceleração na massa de ar aspirado e depois com a passagem da mesma massa de ar por uma tblação de pequeno diâmetro temos ma notável redução da velocidade jnto a um aumento da pressão (teorema de Beolli Em lihas gerais, os compressores volumétricos são utilizados para peqenas vazões e eleva dos valores de pressão, ao contrário, os tocompressores são utilizados para grandes vazões e pequenos valores de pressão Os tipos de compressores mais utilizados nos comandos atomáticos são os volmétrios. Na Figura 3.4 temos m resumo dos tipos mais comuns de compressores Pistão Mebrana Volumétrcos Palhetas Parafsos Copressores
Lblos Aais Tbmpressores Radais
Figa 3.4
3.2.1 Vazão e Relação de Compressão Vimos na seção anterior omo nos omandos atomáticos os compressores volumétrios são mais tilizados então voltaremos nossa anáise prinipalmente para esses tipos d e ompressores. A ada giro dos compressores volumétrios, erto volume de ar chamado clndrd é aspi rado omprimido e encamihado para desarga. Se o motor de comando roda a uma velocidade n rpm = rotações por minto), temos ma vazão efetiva Q de: Q = T
n
(litros/muto)
T é o rendimento volmétrico. O equacionamento de ompressão é denido a partir da relação entre a pressão absoluta de descarga pl e a aspiração p2: = pl/p2 Com os ompessores volmérios podemos er pessões máxims de 0-12 ba Ns plia ções normais de atomação, a pressão de trabaho dos atuadores é de 6-8 bar. Para apliações par tiulares empregando compressores volmétricos alternativos a dois ou mais estágios, podemos atgir vaores de pressão de algumas centenas de bar.
PRODUÇÃO E DISTRIBIÇÃO DO A COMIMDO
13
Uma característia nteressante dos ompressores volumétricos é qe a vazão gerada é aproxi madamente onstante om a variação da pressão de desarga. Os limites dos ompressores volmétrios, omo já dissemos estão no baixo valor de vazão qe eles podem gerar
li•
Compressor Volumétrico Alternativo É um tipo de compressor mito difndido Para se fncionamento, tilizam-se pistões que aspi ram e comprimem o ar. Esse tipo de compressor onta om a presença de e de que se abrem e feham alternadamente (vea a igura 35). Admissão
Descarga
Sistea de efrigeação
�
1 estágio
(a)
(e
(b)
F 3.5 Esses ompressores podem ser de um ou dois estágios. No aso de um compressor de um está gio, o fnionamento é araterizado por uma fase de admissão seguida de ma fase de desarga veja a igra 3.Sa). No aso de um ompressor de dois estágios temos várias etapas: qando a parte superior do pistão está executando a fase de admissão a parte nerior exeta a fase de compressão. Os om pressores de m estágio têm das válvulas; nos de dois estágios temos qatro válvulas das de adssão e duas de descarga (vea a igura 35b e c). O fnionamento em geral é o de m lássico sistema bielamanivela, qe converte o movi mento rotativo em um movimento translaional de um pistão Para comprimir o ar a pressões mitos elevadas precisamos de compressores com mas de um estágio. O ar nciamente é om primido por m pistão e, depois de resfriado é comprimido por um segndo pistão. O resfria mento intermediário é absolutamente ndispensável porqe om ma pressão elevada temos m aquecimento elevado do ar. O compressor alteativo é robsto e om um bom rendimento seu ponto negativo é o forte baruho drante o seu funionamento Com ompressores alteativos de m estágio podemos atngir uma pressão de 8 bar, de dois estágios, 15 bar e nos de ts estágios temos valores spe riores a 15 bar.
l
Compressor Volumétrico Alternativo de Membrana Temos m fncionamento qase iga ao dos ompressores volmétricos alternativos a pistão, com a diferença de que o pistão, dessa vez, vem isolado da câmara de admissão/ompressão por meio de ma membrana, evitando assim o contato do ar com as partes deslizantes lbrifiadas veja a igra 3.6
14
CAPÍTULO 3
Membrana fexível
Figura 3.6 Esse tipo de compressor pode atngir pressões de 10 bar, com uma qalidade do ar comprimido mito elevada. Temos pratiamente ausênia de gotas de óleo polente. Por esse motivo são uti lizados nas ndústrias alimentíia farmacêutica e química
f
Compressor Volumétrico de Palhetas Nesse tipo de ompressor omo vemos na Figura 37 o rotor é excêntrico em relação à caraça, onde ficam a entrada de aspiração e a saída de descarga do ar. No rotor são montadas as palhetas que têm a possibilidade de se desloar radialmente em relação ao mesmo rotor. Quando o rotor roda a uma erta veloidade sob a ação da força enrí fga as palhetas deslocando-se toam a parede ntea da araça. emos assim uma câmara de compressão, onstituída do espaço entre duas palhetas onsecutivas O ar vem comprimido para efeito da dimnição do volme de ada câmara de compressão devido ao fato de que o rotor é exêntrico em relação à carcaça
Aspiação
Descaa
Figura 3.7 Esse tipo de compressor é muito robsto e oiável e preisa também ser lbrifiado. ode atn gir valores de pressão de até 10 bar.
PRODUÇÃO E DISTRIBIÇÃO DO A COMIMDO
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15
Compressor Volumétrico de Parafuso O prinípio de funcionamento desse ompressor é o seguinte: o ar qe entra de ma extremidade (entrada de aspiração), às vezes chamada de scção vem em ma cavidade que dimni progressivamente ao rodar dos parafsos que se deslocam para a frente desde a abertra de scção até a saída de descarga. A reducão do volume do ar no nterior da avidade prodz ma forte ompressão, qe flu i de forma contína na abertura de desarga.
Figra 3.8 Aspiração
Esse tipo de ompressor também é mito robsto e coniável e precisa ser lbriado. Pode atngir a valores de pressão de até 13 bar, om possibilidade de m elevado valor da vazão e seu funcionamento é silencioso
f
Compressor Volumétrico de Lóbulos (Tipo Roots) Esse tipo de ompressor é caracterizado por dois rotores descentrados, om a forma apresentada na Figra 3.9 O ar vem aspirado e enviado na saída de desarga, drante a rotação dos lóblos No fncionamento desse tipo de compressor não há ma verdadeira dimnição de volume mas a ompressão se dá por causa do envio da quantidade de ar sempre maior no reservatório. Os lóbulos não estão em ontato entre si o com a arcaça, mas, prjetados om precisão, de fato eles ficam constantemente tangentes entre si e com a caraça Na Figra 3.9 temos um compressor om dois lóblos à esqerda e ts à direita. Esses tipos de compressores são aracterizados por vazões não particlarmente elevadas e são muito caros por causa dos lóbulos. or não precisarem de lbrificação, é aonsehável seu so nas ndústrias química e alimentícia r
D
D
escarga
Figra 3.9
D
Descarga
16
CAPÍTULO 3
p:j
Turbocompressores Axial e Radial Os turbocompressores axial e radial são hamados às vezes de compressores dinâmios e carac terizam-se por um eixo ao longo do qual está sistematizada uma série de lâmnas rotativas om ma conformação geométria particular, conforme a Figura 3.10. Descara
o
(a)
Figra 3.10
b
Depois da fase de sção do ar, as lâmnas rotativas foeem ao fluido uma certa energia inétia transformada sessivamente por meio de um difsor om variação de pressão Esses compressores têm ma tecnologia e m custo mais elevados em relação aos ompresso res volmétrios, por isso são tilizados qando se precisa de vazões particularmente elevadas. A subdivisão em xl e d se deve à forma de onstrução do eixo prncipal onforme a Figura 3.10. No aso do ompressor x (Figura 3.10a), a aceleração é trsmitida axiamente das lâi nas rotativas ao eixo; temos, nesse aso, uma vazão elevada e um baixo valor de pressão No caso do ompressor dl (Figura 3.10b) temos o flxo de ar que transita em sentido radial com a rotação do eixo prncipal foeendo energia cnétia ao flido qe suessivamente é transformada em uma variação de pressão na arcaça.
@
Dimensionamento de um Compressor Volumétrico O tipo de ompressor vem escohido om base em: vazão; pressão; tipo de aionamento. Os ompressores geralmente são acionados por motores elétrios monofásios/trifásicos o por motores a explosão (gasolna ou diesel • Aionamento elétrio: é o tipo mais comm, tizado na maioria das vezes Com amentação monofásica temos na ha elétria 230 volts e om alimentação fásica temos na lha elé tria 380 volts As potênias desses ompressores variam de 350 watts até 450 kwatts. • Aionamento por motor a explosão: esse sistema é tiizado qundo a imentação elétrica não é possível por exemplo em regiões isoladas o om pouca disponibiidade de redes elé trias Nesse tipo de compressores temos potências que variam de 300 watts até várias deze nas de kwatts Geralmente um ompressor pode abasteer uma vazão efetiva, qe é dada da soma IQ do consmo das várias argas (ilindros motores pneumáticos e otros eqipamentos). No aso de m reservatório de armazenamento, o valor alculado deverá ser ncrementado levando em on sideração o coefiiente de nserção Ido ompressor defnido omo: t 1%=
t
+
s
em que: Tt é o tempo de trabaho do compressor e Té o tempo de parada. Se o acionmento é elé trico normalmente o perentual de nserção I é de 50% (por exemplo 30 minutos de trabaho e 30 mnutos de parada a cada hora, visdo salvaguardar a integridade do contator de manobra Se
PRODUÇÃO E ISTIBIÇÃO DO A COMIMO
17
no entnto, temos um aionamento com motor a explosão, o oeficiente de inserção I pode atin gir um valor máxmo de 70%. O valor assim lulado deve ser aumentado por um fator K (12-15) para levar em onta even tais vazamentos do fluido na tbulação ou eventais ampliações da instalação. Considerando todos esses parâmetros a vazão efetiva Q de um compressor para alimentar corretamente uma nstalação om ar omprimido pode ser alculada assim: Q = Q 100 K/I (%)
Se considerarmos a pressão típia de trabalho, podemos ter uma noção da escolha do com pressor utilizando a Figura 311 em que temos o gráfico om a pressão de trabalho em fnção da vazão efetiva do compressor.
p (bar) 1000
1
400 200
100
- .
40
-
Compressores a pistão
20
-
, 1 1
10 -
4
Volumétricos
2
1 Dinâicos
1
o
1
10
103
10
10s
1 Q /h) 3
Figura 3.11
Qu
Exercício ueremos limentar uma nstalação pneumática com uma carga total de Q = 150 m3 /h. Utiliza mos um coefiiente de ampliação K = 12 (20% O tempo de trabalho do ompressor deve ser de no máximo Tt = 1 h, seguido de um tempo de parada Ts = 30 minutos ueremos saber a vazão efetiva e o tipo de ompressor necessário para almentar essa nstalação Resolção
a. Calulamos o oeficiente de inserção J: !%
T
+
T
[(%) = 1/1 + 0,5 X 100 = 66%
Lembramos que 30 minutos = 1/2 h = 0,5 h b Calculamos a vazão do compressor: Q = Q 100 K/I (%) Q = 150 X 100 1,2 / 66 = 272 m3 /h
18
CAPÍTULO 3
Supondo uma pressão de trabaho de 15 ba r, deduzimos da Figra 3.11 qe o compressor mehor é aqele a pistão De fato crzando o valor de 272 m3/h om o valor de 15 bar, entramos no ampo de trabaho do compressor a pistão.
f•
O Reservatório Os reservatórios têm as seguntes fnções: - armazenar o ar comprimido para depois ser tilizado - permitir ao compressor uma regulagem intermitente. - elimnar as pulsações de fluido indzidas na tubulação devido ao amento improvisado da demanda de car ga pnemática Os tipos de reservatório no merado são vários, mas os mais difndidos, coforme ndicado na Figra 312 são o reservatório de pequeno porte horizontal (A) e de grande porte vertial B)
0
A
B
Figura 3.12
3.11.1 Capacidade de um Reservatório No cálulo da capacidade de m reservat ório devese considerar a vazão do compressor e o pró prio sistema de reglagem Uma prátia muito utilizada india que m reservatório deve poder armazenar pelo menos a prodção de ar omprimido tot forneida pe lo compressor no primeiro minuto. Por exemplo, se um compressor distribi ma vazão total de Q = 80 m3/mn, com pressão de exercício relativa de pr 07 Ma para calular a capacidade total do reservatório V 1 efetuamos o seginte procedimento: =
,
- pressão absolta do ar no estado livre: paO=O,l Ma
- volme de ar no estado livre: V0=80 m3
- pressão absolta de ar armazenada: pal = pr + 01 = 0,7 + 01 = 0,8 Ma
- (vazão tot V primeira lei de BoyleMariotte: 1
VO paO = VI pal VI = VO paO / pal = 80 0,1 / 08 = 10 m 3
PRODUÇÃO E DISTRIBIÇÃO DO A COMIMDO
Qf
19
Sistema de Regulagem nos Compressores Para o uso correto do compressor, deve-se reglar a vazão devido às mudanças que ocorrem a ada hora na instalação. Em poas palavras, é necessário efetar uma reglagem automática. As regulações mais freqentes são: regulagem om marcha sem carga (vazio); regulagem om marcha em carga parial; regulagem om marcha ntermitente Reglagem com Marcha sem Caga (Vazio) Com essa solução o compressor está sempre em fnionamento Ocorre que determnados dispo sitivos atam com alívio do ar, de tal forma qe o ar não seja lteriormente omprimido quando a pressão hega a um determinado valor. ode ser efetuada om: • Regagem po descarga Nesse sistema, conforme a Figura 313a, utiliza-se ma válvula de segurança do tipo de alí vio (5 que deter mina qando no interior do reservatório 4 e na rede um determinado valor é superado Nesse caso temos a desarga no ambiente da pressão em excesso A pre sença da válvla axiliar hamada normalmente de válvula de retenção sem mola 3, impede que o reservatório seja esvaziado de ar. Essa ténia é tilizada somente em insta lações de peqeno porte.
A rede de distribuição 3 Descaga 5
6
Aspiração
Fgu 3.13a • Regagem po fechamento Nesse sistema, oforme a igra 3.13b utiliza-se ma válvula de controle direcional 5 que per mite o bloqeio do iruito de aspiração. De fato, qando o sinal proveiente da rede (lha trace ada supera m determinado vaor, há o acionamento da válvla de ontrole direional (5) qe omtando bloqueia o fluxo de ar em aspiração. Qando a pressão em rede dimni a válvla retoa à sitação iiial e o ompressor 2) retoma a fase de aspiração do ar. Essa téia é mito tilizada om compressores de pistão.
20
CAP[TUL03
A rede de distribuição
3
6
)�
Aspiração
Figra 3.13b • Reglgem po gs N t, vávu d çã é utzd n c d tã q c nté nntnt vávu d çã bt d d q d j td d. Cnt, ã dc v í t nv btcnt d vtó A técc 1, 2, 3 dct ã utzd n d éd nd t qu vt f tntó q t n td n d A há ft d çã n qu btd d t étc qu t c Reggem om M em g P C uçã, tá funcnnt, , qnd tn dt nd v ã, t dnu v d vzã çã u v nn d ftd : • Reglgem po oo T cnt t d tçã d t d , ntunt qnt é nú d (tçõ nut), é vzã ftv v-v; dnuçã d dn vzã ftv Reggem om M Iemee A h nttnt, 3.13 t fnnnt d c (2 nd d t nt n O fnnnt é ud tt S. Qnd d u n vtó 4 ã xd v tbcd (ã t cntt K d t vv, qund ã d bx d dtnd v, c t cn, nd ntt K. N h ét, t dtv d tçã djnt tnétc n t cut-t bc. Lb qu dv t quntdd d vz d nçã dnçã d t vt dt d cntt K, c d vtó nd. f t nç d vávu d tnçã 3 qu d qu vtó j vzd
PRODUÇÃO E DISTRIBIÇÃO DO A COMIMDO
Alimentação elétrica 220 volts
21
L1 N
PE 4
01
2
4
S1 5 3 2
4
A rede de distribuição
PE
)(
Aspiração
Figura 3.13c
f fj
Distribuição do Ar Comprimido O ar tratado em uma central de compressão deve ser distribuído para a fábrica. Em particlar, a rede de distribuição deve ser prjetada e realizada procrando reduzir ao míimo a queda de pressão nas tubulações e eliminar a ondensação de pequena parte do ar.
3.13.1 Rede de Distribuição A distribuição do ar pode ser efetada simplesmente por meio de: 1 uma rede aberta da qal são derivadas as várias cargas pneumáticas; 2 uma rede om lha fechada o por anéis; 3 uma rede om lha/entrelaçada. Rede Abera
Uma rede aberta se apresenta omo na Figra 3.14a.
Figura 3.14a
22
CAP[TUL03
É aconsehável quando o consumo de ar não excede 100 m /h e qando não existe uma simlta neidade da absorção de ar na rede. É ndicada também quando qeremos abasteer pontos da rede muito isolados Tem as segntes desvantagens: - a qeda de pressão aumenta com o aumento da distânia do reservatório; - não é possível secionar a rede sem desligar a amentação. 3
Rede com Lnha Fechada ou por Anéis
Uma rede om lnha fehada se apresenta como na Figura 3.14b.
Fgu 3.14b
A rede com lha fehada parte e retoa após ter feito o percurso nteiro ao longo da tlação em todo o perímetro do loal. Esta solção é mehor do que a com rede aberta. De fato, oferece as segntes vantagens: - maior uformidade de pressão om a variação da absorção de ar na rede; - possibilidade de nserir válulas para futras ampliações o para eventuais nterenções de mantenção. Rede com Lnha Entrelaçada
Uma rede om lnha entrelaçada se apresenta como na igra 314.
Fgu 3.14c
a mehor solução no caso de nstalações de grande porte, mas é também a mais ara.
3.13.2 A Instalação Correta Para uma nstalação orreta é necessário onsiderar algns aspetos apresentados a seguir As tblações devem ser sfiientemente grandes para evitar uma excessiva queda de pressão em partilar na presença de vazões elevadas.
PRODUÇÃO E DISTRIBIÇÃO DO A COMIMDO
23
As tbulações devem ser nstaladas com restrições míimas; devem ser evitados ângulos de 90 e possivelmente urvas de raio amplo. Cada instlação deve ter obrigatoriamente, no ponto de tomada uma válvla de registro para failitar a manutenção e o ponto de drenagem da água. É necessária ma nlnação na direção do flxo de ar, de cera de 2 a 4%, porqe assim a força de gravidade com a força do fluxo leva a água para o ponto de drenagem com mai or facilidade. Na Figura 3.15 temos m exemplo, extraído do catálogo da empresa Norgren de ma rede de distribuição com lha fechada com todo o eqipamento normalmente nstalado. °
Figra 3.15 Legenda
pã p R 4 Rvtó Váv g 6 Váv g 7 h pp 8 Pg á vtó Pg á
S Pg tát g pã pg 4 Lb Pg tát 6 Rt pã
A Tbã t x % B. O áq . v 8 g q D. B ô E. A p t p Gp Lb G. Gp t t b H. Tbã p t xp º
Na Figra 3.1 temos m exemplo extraído do atálogo da empresa Norgren de uma rede de distribição om lha entrelaçada, om todo o eqipamento normamente nstalado.
24
CAPÍTULO 3
13
15
13
6
3
3 7
4
Figura 3.16 Legend
1. Compressor 2. Resfriador 3. Reservaório 4. Secador 5. Purgador de condensados 6. Vlvula de registro 7. Vlvula de drenagem 8. Vlvula de registro de saída do compressor 9. Tê fluxo pelo ramal 10 Curva de 180 de raio longo rosqueada 11 90 Cotovelo comum 12 Redução 13 Curva 14 Tê fluxo em liha ronco 15 Tubulação de exausão do ar º
°
QfI
16. Liha ronco 17. Liha ronco 18. Liha ramal 19. Liha derivada 20. Liha ramal A. Liha de alimenação B. Liha ramal C. Vlvula de registro D. Mangueira rosqueada E. Pono de drenagem F Grupo Lubril G. Tubulação inclinada no senido do fluxo de 0,5% a 2% H. Curva de raio longo 180
Perdas de Carga (Queda de Pressão) d dfr d r á d d grdr d ôr r dd d rã à g d fd bã, d bvr q rã d ô j é r d q q idd I gnf q r d rg i d d é dd r rg rdd é hd d "rd d rg, , , qd d rã A qd d rã rr dvd r à vdd d fd, r rd d bã á à d rád d drã d fd dvd d rg
PRODUÇÃO E ISTIBIÇÃO DO A COMIMO
25
Temos dois tipos de perdas em geral: - P c cnínu u uí são aqelas qe oorrem ao logo da tblação reta, de diâmetro ostate e poo variável. - P c cz u cncn são aqelas qe oorrem por asa da mdaça rápida de direção do flido ao logo da tblação devido aos potos de estraglameto. No projeto dos iritos pemátios é dispesável limitar ao máximo as perdas de argas Elas podem ser alladas om o so de fórmlas o de vários diagramas geralmete foeidos pelos fabriates dos eqipametos. odemos afirmar qe ma stalação pemátia é orretamete dimesioada qado as perdas de argas as tblações partido do reservatório etral até as tomadas de tiliação, são era de 01 a 03 bar Em geral a qeda máxima admissvel é de 5% da pressão de regime. Geralmete a veloidade do ar omprimido as tblações ão deve ser sperior a 10 m/s
p�j
Dimensionamento de uma Tubulação or dimesioameto de ma tblação geralmete se etede o állo do diâmetro da tb lação lha troo (pripal), mais as derivações eessárias para alimetar os vários potos o terior de ma fábria. Na Tabela 31 apresetamos os dados téos de tblações em aço para odção de flidos oorme orma UNI.
Poegadas
Diâmetro exteo
Série normal
Série leve
Série pesada
(UNI 3824)
UN 4148)
(UN 4149)
(m)
Espessura (mm)
Massa (kgm)
Espessura mm)
Massa kgm)
Espessura (mm)
Massa (kgm)
/
7,
0,77
5
05
/
,
5
,
65
,5
,5
/
6,
5
,
65
5
,5
,
33 ,7
,
5
,05
,7
/
,
,
5
,05
,
/
,
,6
5
6
,05
,
60,
5
,56
65
5
,5 4
6,07
/
76,
5
5,
65
65
4 ,5
7 ,9
,
65
7,65
05
7
,5
0
/
0,6
65
,77
05
9,72
,5
6
,
05
5
5 ,4
5
,7
5
6
5 ,4
7
6
65,
5
5,
Apresetamos a segir m método simples, porém ão tão preiso Lembramos qe ma pro jeção orreta deve sempre prever ftras ampliações da stalação. ara o állo da tblação, preisamos dispor pelo meos dos segtes parâmetros: - omprimeto da tblação osiderada; - vaão efetiva; - pressão a regime; - perdas de arga admitidas; - potos de estraglameto são hamados também de sglaridades e podem ser rvas tês, registros et). ara o állo do diâmetro mimo da tblação podem ser tiliadas fórmlas o mais fre qetemete, diagramas partilares hamados omogramas.
26
CAPÍTULO 3
Os nomogramas são diagramas com mais variáveis, coforme a Figura 3.17. eras e ressão em bar
ompimento da tulação em metros A
essão a egime em bar
Exemlo A A
B
B 0,1
Dâmetro mínimo da tubulação em mm
Vazão efetva em mh
5
Exteo 2 G6
4
G5
2 3
4 G
1
Exemlo B
5
A
7
G 1
G1/
1,5 0
5
�
2
5
1,5
G G3 2
G1
Figra 3.17
Na igra 3.17 temos um exemplo de nomograma completamente elaborado pelo autor, extraído do catálogo ténico da empresa Camozzi À esquerda da Figura 3.17 temos o nomograma. À direita temos dois exemplos práticos, A e B de uso do nomograma Exemplo A
Temos ma tbulação com os segtes parâmetros: - omprimento total da lha tronco: 500 metros - vazão efetiva: 1000 m /h - pressão a regime: 6 bar - perdas de carga admitidas: 01 bar Não temos pontos de estranglamento. Callar o diâmetro mímo da tubulação. 3
Soução:
ase 1: traçase iialmente ma lha qe parte da esqerda com omprmento da tuulação (500 metros) até ruzar om a ha de vazão 1000 m prossegndo daí até ruzar om o eixo ase 2: traçase ma lha qe parte da direita com a queda de pressão admitida 01 bar) até r zar om o eixo B, prossegudo daí até cruzar com o eixo da pressão de regime (6 bar. ase 3: traçase uma lha qe parte da esqerda do ruzamento om o eixo A e terma com o r zamento do eixo B O ponto de rzamento resulta ser o valor do diâmetro míimo da tblação Temos assim o diâmetro chamado G4 coforme a norma ISO correspondente a 105 mm. 3
ExemploB
Temos ma tbulação com os segtes parâmetros: - omprimento total da lha tronco: 500 metros - vazão efetiva: 3000 m /h - pressão a regime: 7 bar - diâmetro da tubulação: G4 3
PRODUÇÃO E DISTRIBIÇÃO DO A COMIMDO
27
Não há pontos de estrangulamento. Calcular a queda de pressão admitida. O procedimento é o mesmo do exeríio nterior. O resultado é uma queda de pressão aditida de 1,3 bar. Tomando como refencia o Exeríio 1 não onsideramos os vários pontos de estrangulamento presentes na lnha trono (curvas registros) Essas singularidades deverão ser transformadas em um comprimento, normlmente chamado de com pmento equivalene, Leq, que se pode obter das várias tabelas que o fabrinte do equipamento disponibiliza Assim no caso de lnha tronco om a presença de pontos de estrangulamento o comprimento total da linha tronco será: t= +
em que:
t = omprimento total da lnha tronco = omprimento linear = omprimento total das sngularidades
Com o novo valor t, devemos aplicar novamente o nomograma da Figura 3.17 para obter o novo valor do diâmetro da tubulação trono A título de exemplo, a igura 3.18 fornece o comprimento das singularidades curvas regis tros válvulas de emprego mais omum. onte: Atlas Copco) Compriento equivalete das sigularidades (etros) Válvuas
Válvula gaveta Vá vula de emraa Válvua angua Cotovelo 90
º
Diâetro iteno tubos (m
-é �
25
40
50
80
100
25
50
3- 6
5-10
7-15
10-25
1530
20-50
25-60
1,2
2,0
30
45
6
8
0,3
0,5
07
10
1,5
2,0
1,5
2,5
35
5
7
0,3
05
0,6
1,0
15
20
25
015
0,25
0,3
05
08
10
1,5
2
3
4
7
05
0,7
10
20
10
10
25 15
'
Cotoveo R=d Cotovelo R= Derivação aT Redução
& & w B
10
25
15
35
20
40
Fgur 3.18
Questões práticas 1. Temos uma tubulação genérica lnear que não apresenta pontos de estrangulamento, om os seguintes parâmetros: - Comprimento total da linha trono: 300 metros - Vazão efetiva: 480 m3/h
28
CAPÍTULO 3
- Pressão a regime: 9 bar - Perdas de carga admitidas: 0,3 bar Calcule o diâmetro míimo da tubulação. 2. A regulage de um ompressor por descarga sigifica: a. que na tubulação de aspiração é nserida ua válvula de bloqueio que, ao comutar feha o fluxo de ar. b que sobre o compressor é nstalada ua válvula que, ao disparar, põe em descarga o reservatório . que sobre o ompressor é nstalado um dispositivo para o controle das rp (rotações por mnuto) do mesmo compressor. 3. As perdas de cargas distribuídas de ua tubulação são: a aquelas devidas aos pontos de estrangulamento b. aquelas devidas a traços lineares e de diâmetro constante c aquelas devidas às perdas meâicas nos compressores 4. Nos compressores volumétricos, a ompressão aontece: a imprimindo ua forte aeleração à massa do ar b. aumentando a temperatura de ua erta quantidade de ar c por meio de ua redução do volume de ar 5. Descreva brevemente o prinípio de fnionamento de um ompressor de pahetas. 6. O segunte símbolo gráfico representa (veja a Figura 3.19:
Figra 3.19 a um resfriador b. um reservatório c um ompressor
Trataento do Ar Copriido na Entrada do Equipaento li•
Generalidades No ar há sempre um poco de vapor d'ága. Também, qando temos compressão temos aqei mento e suessivamente resfriamento na rede de distribuição provocando assim a condensação de ma parte do ar sob a forma de gotas de água. Essa ága se mistura ao óleo em geral prov eniente do compressor Também impurezas sólidas e líquidas circulam nas tubulações Em ada caso recomenda-se uma filtragem do ar na entrada de ada equipamento para reter as imprezas líquidas e sólidas O compressor instalado geralmente trabalha entre ma pressão mínima ( de partida) e uma máxima (de parada) Essas osilações da pressão de rede podem piorar sobre ada máqina com o passar do tempo, dependendo da absorção diária de ar Para se obter uma reglaridade de tra baho do eqipamento é importante regular essa pressão a um valor ótimo para cada máquina hamada de Por fim, é aonselhável também lubrificar o ar na entrada das máqinas indispensável para determinados atadores omo os motores pnemáticos rotativos A lubrificação é, no entanto, menos neessária para os ilindros. De fato, om os cilindros de última geração, temos a possibilidade de ter ilindros que não dispensam o óleo para a própria lbrifiação As Figras 41 e 4.2 mostram os grpos pnemáticos qe efetam esse tratamento na entrada das máqinas o seja, filtragem das impurezas sólidas e líqidas, regulação da pres são a regime, e, se necessário, lbrifiação do ar omprimido. Esse grupo hamase geral mente L. Na igura 4.1 temos o grupo brifil completo. A igura 4.2 mostra o grpo ubrifil dotado de filtro e redutor de pressão, sados quando há neessidade de lubrifiar o ar.
Redutor de pressão
4.1 29
30
CAPÍTULO 4
Da rede
.
Para o equipamento
.
Reglador de pressão + firo
Figura 4.2
li•
Filtragem do Ar Comprimido Um filtro para o ar comprimido tem a tarefa de elimar as impurezas sólidas e líquidas onti das no ar. Essas imprezas são geralmente constitídas: - da neblna em sspensão e de água de depósito, resltado da condensação do vapor d' ága contido no ar; - do óleo gerado do compressor; - das poeiras presentes na rede, ou pior anda, da ferrgem orida de tblações de aço ou ferro. Por isso a tendênia é tilizar tblações de plástico Essa mistura de impurezas é hamada de condensado. Os ondensados são retidos pelo filtro por meio de um peqeno sistema centrífgo segido de uma filtragem. Na Figra 43 vemos o modo de fncionamento do filtro.
Figura 4.3
Esse tipo de filtro é muito simples e não reqer nenhma alimentação splementar. É de uso geral na entrada de qalqer equipamento pneumátio.
lf
Lubrifcação do Ar Comprimido É preciso troduzir, na entrada de qalqer equipamento pnemático gotas de óleo lbrificnte para lubrificação dos dispositivos
RATAMENO DO AR COMPRIMIDO NA NTAA O QUAMENO
31
As gotas devem ser muito fnas para ficar suspensas no ar por muito tempo e lubrificar o eqi pamento de forma constante. Na Figura 44 vemos o modo de nionamento do lubrfiador. O prnípio de funcionamento de um lbrificador baseia-se no efeito Ventri, qe permite ntrodzir qualquer líquido em sus pensão no ar comprimido
Figura 4.4
IM
Redutor de Pressão e Manômetro Na entrada de qalqer eqipamento pneumático, m redtor de pressão e um manômetro ser vem para estabilizar e visualizar a pressão foeida à máquna em um nível ótimo evitando assim osilações da pressão qe podem danficar o equipamento. Um redutor de pressão recebe ma pressão a montante variável p (da rede) e a reduz a um valor menor a jusante p2 (verso da máquina O valor de p2 é reglado manalmente. Na igra 45 temos uma visão do funcionamento do redtor de pressão. - Para o equipamento
Figura 4.5
32
CAP[TUL04
É recomendado efetar a reglação da pressão om máquna e cilndros parados. O mnômetro indica o valor da pressão p2 e efeta, então uma medida da pressão na entrada da máqna. Em geral o mnômetro é montado sobre o redutor de pressão A Figura 4.6 ilustra m mnômetro, geralmente do tipo Bourdon. Esse tipo de manômetro é m bom nstrmento de medida de pressão que varia com lentidão. Não é aonsehado seu uso quando há fortes variações da pressão
Figra 4.6
li• Composição e Tipo de Uso dos Grupos Lubrif
Os elementos Lbrifil são geralmente compostos de elementos modulares É possível assim esolher um dispositivo soznho ao longo da tubulação ou m grupo modular ubrifil inteiro na entrada de um dispositivo. A Figura 4.7 ilstra os elementos de base já desritos em teoria, com os relativos símbolos gráfios
;ltro ' -· Regulado de pres ão itf. Grupo filto eduto .� Figra 4.7
RATAMENO DO AR COMPRIMIDO NA NTAA O QUAMENO
33
A Figura 4.8 mostra algs exemplos de aplicações de grupos modulares Lubrifil As exigências podem ser diferentes, por exemplo: - alguns dispositivos pneumátios precisam de uma alimentação om ar não lubrificada tais como lndros de última geração. Nesse aso, temos o onsumo do ar antes da lubrifiação - outros tipos de utensílios pneumátios preisam ao contrário, de uma bo a lubrficação É reomendado implementar nos grupos Lubrifil válvulas direcionais do tipo 3/2 para o desliga mento da alimentação do ar em aso de necessidade
Saída de ar não lubrificada > A filtado e lubificado
T'
Eq,;pam'"to f,;oante > sem luificação
Carga a aixa pressão Secioador de entada i
Paa o equipameto pneumático =======> Secioador
Ar cotolado filtrado e luificado do > secioao
Figura 4.8
Na igura 49 temos os elementos onstituintes de uma pequena linha tronco pneumátia e a instalação do grupo ubrifil
Iclinação 1 %-2% �
Reseatóro
Purgado Compesso
Figura 4.9
Carga eumática
34
CAPÍTULO 4
Questões práticas 1 Um lubrificador serve para: a. dicar o valor da pressão de regime b redzir a pressão de regime a m valor orreto c. serir no ar comprimido peqenas gotas de óleo para os dispositivos pneumáticos. 2 Descreva brevemente os componentes om os respectivos símbolos gráficos constitutes de m grpo Lubrfil 3 O dispositivo de Bordon é: a. um pressostato b um manômetro c. uma tblação com estrangulamento
Atuadores Pneuáticos l•
Generalidades Os elementos de trabaho constituem as partes terminais de um omando automático. Eles tili zam a energia potencial do ar omprimido para mprir um trabalho e obter movimentos retos (atadores lineares) o movimentos rotativos (motores pnemátios). Os atadores lineares, geralmente hamados de cilindros pneumátios, são dispositivos qe alimentados a ar comprimido fornecem energia meânica por meio da expansão do fluido. São muito tilizados na técnica atal devido principalmente ao elevado custo dos motores reti líneos por meio de elementos meânicos acionados por motores elétricos As apliações de movi mentos lineares alteativos são várias por exemplo em sitações em qe se preisa empurrar prensar levantar et
a@
Principais Elementos de um Cilindro Pneumático Os elementos fndamentais de m cilindro linear são apresentados na Figra 51 com refencia a um cilindro hamado de duplo efeito da empresa Festo.
4
5
2
3
Figura 5.1 Fn: F A tmp se (1) e a mp fontl 2) feham a âmara de ar e podem ser fixadas om para fsos, geralmente de almínio. Na tampa traseira e na tampa frontal estão oloadas as entradas de onexão de alimentação/exastão. A câm font 5) geralmente é constitída de ma âmara em aço soldado internamente para amentar a dração da vedação Sobre o pstão ou êmboo (4) é instalada ma vedação em neoprene ou teflon para fehar hermetiamente a câmara frontal A hse 3 normalmente é em aço temperado. Os atuadores lineares podem ser classificados de várias formas, om base em - tipo de emprego; - diâmetro do ilindro; - tipo de curso; - fncionamento; - araterísticas de construção 3
36
CAPÍTULO 5
Com refenia ao tipo de emprego, temos: - o cilindro leve; - o cilindro ndustrial; - o cilindro pesado. Com refenia ao diâmetro, temos: - o mniaturizado; - o médio; - o grande Em nção do curso, temos: - de curso breve; - de curso normal. Com base no funionamento, eles são: - de simples efeito; - de duplo efeito Com base nas característias de onstrução temos: - cilindros com pistão; - cilindros com haste passante; - cilindros duplex ontínuos; - cilindros duplex gemnados; - cilindros sem haste; - eixos neares.
fj
Cilindro de Simples Efeito São assim denomnados porque forneem movimento linear em um só sentido (avanço), enquanto o movimento ontrário reuo) se deve à ação de uma mola. A haste desse cilindro é limitada por ausa do omprimento máximo admissível da mola interna. Então o curso é relativamente lmitado ao omprmento. Sua forma é apresentada na Figura 52. Os ilndros com pistão podem ser construídos para cursos breves e normais Para curso breve, são aptos para operações de bloqueio, porque a força de empurrar é muito elevada em relação ao tamanho do ilindro e uma rápida aceleração de movimento.
l™ 1 Figura Fn F
AUADORES PNUMÁTICOS
37
5.2.1 Princípio de Funcionamento de um Cilindro de Simples Efeito A Figura 5.3 lustra o fcionamento de m cilindro de simples efeito Alimentando a pressão na conexão de entrada do ar (alimentação), o pistão iiia o próprio crso de avanço enqanto a força da pressão entra na âmara posterior Mola intera
Haste
�
i� Etrada e saía e a
Figura 5.3
Essa força da pressão supera a força de reação da mola nterna então oorre a ompleta extensão da haste Basicamente se pode dizer qe se o ar permanecer na entrada de alimentação, a haste fia em ompleta extensão. No momento em que o ar na entrada de alimentação se desliga a haste retoa à posição de reco O retoo da haste a essa posição de reuo se d á pela força de reação exerida por ma mola intea A saída do ar aontee do mesmo lado da entrada.
I
Cilindro de Duplo Efeito Esses ndros são assm denomnados porque tanto no percrso de avanço quano no de retoo há força do ar omprmido nos dos sentidos Por isso nesse po de ndro não existe ma mola ntea É interessante observar que as forças de avaço e de retoo do pistão não são iguais porqe a presença da haste dimni o diâmetro do lado da âmara anterior Nesse tipo de ilndro, o crso da haste é limitado como comprimento, coorme o tipo de arga aplicada e a força de avanço Sua forma é apresentada na igra 54.
Figura 5.4 Fn: F
38
CAPÍTULO 5
5.3.1 Princípio de Funcionamento de um Cilindro de Duplo Efeito A Figura 55 ilustra o fnionamento de um cilindro de dplo efeito. Haste
Entrada e
Eraa e
saída de ar
saída de a
Figra 5.5
O funcionamento ocorre alimentando a pressão na onexão esquerda do lado da tampa tra seira e desarregando o ar do lado oposto, o seja, na onexão direita da tampa frontal. O pistão iniia o próprio rso de avanço, promovendo a extensão ompleta da haste Para a movimenta ção om a haste em reco deve-se operar de forma oposta, ou seja, alimentar em pressão a tampa frontal e descarregar o ar do lado oposto da tampa traseira
Diâmetros Comerciais dos Cilindros Os diâmetros dos ilindros são ificados coorme a norma CETOP, segndo uma regra de pro gressão geométrica Obtemos assim os seguintes valores: 8, 12, 16 20 25 32, 40, 50 63 80, 100 125, 160 200 250, 320 400, 500 mm. Os ilndros om diâmetros de 8 a 25 mm são hamados também de microilndros, e a cons trução é coorme a norma ISO 6432 que garante uma interoperatividade em ível nteacional. No final do livro, há ma tabela de cilindros normalizados ISO, da empresa arker
fj
Cilindros Especializados Recentemente, para satisfazer à demanda de mercado no setor da atomação industrial surgi toda ma série de cilindros chamados "especlzdos para variadas aplicações Em algns casos, com esse tipo de cilindro são nstalados sistemas de ontrole mito sofistiados. Com pouas modifiações, é possível ter modelos om ilindros de haste passante, ilndros dplex contíno ilndros dplex gemnados, entre outros.
5.5.1 Cilindro de Haste Passante Sas característias são lustradas na Figura 56. Notamos, a partir da figura, qe se trata de m ilndro de dplo efeito om duas hastes ontrapostas separadas no meio por m êmbolo Clara mente enqanto a haste de m lado avança, a otra reua
AUADORES PNUMÁTICOS
=1 tI �:
39
=
1
Figura 5.6 As áreas do êmbolo de avanço e de retoo são exatamente iguais, por isso a força de avanço e retoo desse tipo de cilndro é igual. O cilndro é utilizado qando é neessária uma melhor guia da haste Possi ainda a capacidade mito maior de sportar as soliitações meâicas na fase de avanço em comparação om os cilndros ilstrados nas subseções anteriores
5.5.2 Cilindro Linear Duplex Contínuo Com essa solução, dois cilndros de dplo efeito são montados em série, com a haste e o êmbolo anterior aoplados à haste e ao êmbolo suessivo oorme a igura 5.7
1,§ Figura 5.7 Temos assim uma força de avanço multipliada pelo número de cilndros. A Figra 5.7 ilstra esse tipo de cilindro de dois estágios. Na situação de reposo ou seja com a haste em posição de reo o ar comprimido entra no orifício (1) enquanto os orifícios ndiados por 2 estão na fase de exaustão do ar ara produzir a fase de avanço é preciso splesmente nverter as onexões de alimentação e descarga O cilindro é utilizado quando há necessidade de ma força de avanço mito elevada, om tamaho do cilndro aceitável. De fato graças à dpla superfíie da área de avanço, devido aos dois êmbolos, temos, em teoria, ma força de avanço e retoo dpliada em relação a m cilndro normal de duplo efeito A apliação mais comum é em prensas pneumáticas
40
CAPÍTULO 5
5.5.3 Cilindro Duplex Geminado Assim como o ilndro lnear duplex ontínuo, também o cilndro dplex gemnado é uma combinação de dois ilndros de duplo efeito de mesmo diâmetro, montados um de ostas para o otro, onorme Figra 5.8 x"O
tl=r!
.X=C,
·-
1
t1ê X=C
º=rL J.-- � X=C+C J.-�!º ==r.�- Figra 5.8 Os diversos ilindros podem ser omandados independentemente permitindo diferentes posições Ligando dois cilindros om curso igual podemos obter três posições, ao passo que, se utilizarmos cilindros com curso diferente, obtemos qatro posições, omo mostra a igra 5.8 Esse tipo de atuador linear é mito tilizado para a movimentação de esteiras trans portadoras o omando de alavanas de alta potênia ou a manipulação de peças em robôs pneumáticos.
5.5.4 Cilindros Rotativos São utilizados quando é preciso efetar ma movimentação do tipo rotativo alternativo São constitídos de um ilndro normal de dplo efeito no qual, a ima da haste, roda uma remalheira qe se engrena perfeitamente em uma roda dentada, conorme a igura 5.9 Abaixo da figra está o símbolo gráfico.
Figra 5.9
AUADORES PNUMÁTICOS
41
Na Figura 5.10 vemos um cindro rotativo
Figura 5.10 Normalmente podemos obter rotações de O a 300 graus. Em cada cilndro desse tipo estão ndia dos o nglo de rotação e alguns parâmetros pnemátios
5.5.5 Cilindros sem Haste Trata-se de m atuador lnear sem haste, e a movimentação é transmtida por meio de um sis tema meânico constitído de orda e roldana Nos cilndros om orda por exemplo, oforme Figura 511, a haste é constitída de corda ou cabo enrolados sobre ma roldana montados em uma extremidade do cilndro. São atadores a ilndro normalmente de grande porte. As desvantagens são o forte gasto mecâio além do sto elevado São empregados no aso de rso elevado (por exemplo no acionamento de portão de tipo ndstrial)
Figura 5.11 De emprego frequente são os ilndros do tipo copldo geométco e os clndos mgnétcos. Nos cilindros com copdo geomécos, conforme a Figura 5.12, a força de avanço do êmbolo é transmitida à arga por meio de um sporte que se desloca em uma fenda longit dinal sobre o ilindro e sobre a qual podem ser fixados dispositivos cargas o otros tipos de material Tratase de ilndros partilares e mito caros
42
CAPÍTULO 5
o K1
M
Ms
Figra 5.12 Nos ilndros magnéticos, conforme a Figura 5.13, o êmbolo comporta um magneto permanente qe por meio do seu campo, transmite a força de avanço a m anel exteo magnétio deslocando assim a âmara frontal do ilndro. A força de avanço é limitada Equipamento móvel exerno âmara em material não magnétco
Êmbolo com mã permaee
Figra 5.13 Os cilndros sem haste são empregados somente em apliações especiais
5.5.6 Eixos Lineares São cndros com duas hastes em paralelo, ligadas a m jogo que garante a máxima preisão no posiionamento e no transporte de peças O prncípio do duplo pistão assegra ma força de avanço dobrada em relação a um ilndro simples com m só pistão A Figra 5.14 mostra dois eixos neares produzidos pela esto
AUADORES PNUMÁTICOS
43
Figra 5.14 (Fonte: Festo.) Cmbnand difrn ix lar, cfrm a igura 514 m ip paricular d adapadr é pívl ralizar maipuladr d ip pick-and-place iramn pnumáic, uma la mui prmira para a aumaçã A igura 515 aprna dua luçõ prduzida pla
(a\
(b)
Figra 5.15 (Fonte: Festo.)
IJ
Dimensionamento de um Cilindro Pneumático A frça F dnvlvida pr um cilndr pnumái é gralmn = á
44
CAPÍTULO 5
Figra 5.16
Por área entende-se aquela efetiva do pistão do lado avanço A enquanto do lado oposto de retomo teos a esa área enos a área da haste A 2 = A1 - A noralente haada área da coroa (veja Figura 5.16). Claraente, a escolha de u atuador lnear pneuático depende da força de avanço e retomo e do valor do curso efetivo 1,
-
Cálculo d foç de vnço e etomo de u clndo de dupo efeo
O álculo da força de avanço e retomo de u ilindro de duplo efeito é efetuado e fnção: da pressão a regie p; dos diâetros do pistão e da haste d; da resistência de atrito do ar e da vedação É claro que se o cilindro trabaha e avanço ou e retomo as respetivas áreas úteis serão: e avanço A1 = 0785 x 2 ; e retomo A 0,785 x ( - d ). O equacionaento da força de avanço a é: 2
2
=
2
F 2 / 4 F 0 2 F =
=
O equacionaento da força de retomo, Fr é: F 0 (D2 - d) F e que: Fa: força de avanço (N) Fr: força de retomo (N)
: diâetro do pistão () d: diâetro da haste )
p: pressão a regie (a ra: resistência de atrito (N)
Cálculo d foç de vnço e etomo de u clndo de sples efeo
No aso de cilndros de duplo efeito os parâetros são os esos as dessa vez podeos al cular soente a força de avanço, enquanto a força de retomo é a força elástica da ola A força de avanço, Fa, se alcula o a esa equação anterior, as onsiderando tabé a resistência elástica da ola, Fr: F 0 D2 (F + F) Na falta de dados forneidos pelo fabriante, podeos razoavelente, supor ua resistênia de atrito e vedação igal a 10-20% do esforço ideal, ou seja aquele que teríaos na ausência de atrito no ar. Na Figura 517, teos u diagraa da força de avanço e função do diâetro do ilndro e da pressão a regie. Supõese que a resistência de atrito e vedação é igual a 10% do esforço ideal.
AUADORES PNUMÁTICOS
iâmetro do cilindr (m) 4
45
essã a ege ba . /
3
,v
,v -,
100
V Vv /v i �8:
9 8
7
/
6
5 4
., ,
/V
/ v / V/
3
,
2
1 9 8 7 6 , 4 3
V
_
v
"g
2
1
3
10
4 5 67 8 10
3 4 56 7 8 100 Fça de avaço )
2
3 4 5 6781000
2
38 4 567 810
Figura 5.17 iagrama da orça de avanço em nção do diâmetro do cilindro. (Fonte: Festo.)
I
Exercício 1 Cac a fra d avn, Fa, d r, Fr, d u cndr d dup f c gn parâr - D 50 0050 - d O O,OO - p 6 bar 600000Pa =
=
=
=
=
=
Supa ua rêna d ar vda ga a 0% d fr da Resolução Các da fra d avn a
078x 2 x
O 78x 0002 x 600000 1177 w
r 10x
0Ox 1177 117w
r 1177117 1060 w
2 Các da fra d r, r r O 78x (2 - d ) x r
r 078x (0002 - 00102) x 600000117 101 w
Und dagraa da gura 5 b qua rad
46
CAPÍTULO 5
De fato, crzando o valor do diâmetro do cilndro, 50 mm com o valor da pressão de 6 bar obtemos no eixo da força um valor de Fa=1050 newton (valor 1012 newton com a eqação).
fj:•
Exercício 2
Calcule o diâmetro D de m ilndro de duplo efeito com os segntes parâmetros: - Fa=2000 newton - p=8 bar=800.000 Pa Sponha ma resistência de atrito e vedação igal a 10% do esforço ideal. Resolução
1. Cálculo da força de avanço a: Sendo Fra=10% Fa temos qe a força de avanço a é: Fa=0,90 a. Temos assim a segnte equação: Fa=0,785 p 0,90 2
2. Cálculo do diâmetro D: Da equação anterior procuramos o valor D: Fa 7 p z
X
X
/ 7 33 m 2
X
X
� 4 m 4 mm Usando o diagrama da igra 5.17 obtemos qase o mesmo resultado. De fato rzando o valor da força de avanço, a=2000 newton om o valor da pressão =8 bar obtemos no eixo do diâmetro D=60 mm (valor 59, mm com a eqação).
fP
Consumo de Ar dos Cilindros Pneumáticos
Para projetar corretamente uma nstalação pnemátia, é preiso saber qual é o onsmo de ar comprimido do equipamento, porqe prodzir ar omprimido tem um erto custo. A maoria do consumo se deve prncipalmente aos ilndros e atuadores pnemáticos em geral. Claramente o onsumo de ar depende da qantidade de ar necessária para encher as câmaras dos ilndros e da freqênia de trabalho. Podemos então onsiderar os cilindros pequenos reservatórios em que ocorre o processo de enmento e esvaziamento m erto número de vezes por mnto. Antes de ntrodzir a equação, faremos um rápido resmo das grandezas e relativas unidades de medidas necessárias para o álculo orreto do onsumo de ar. - D: diâmetro do pistão, em mm; - d: diâmetro da haste, em mm; - : rso do pistão em mm; - n: número de ilos por mnto; geralmente por ilo entendese ma fase de avanço e reo; - pr: pressão relativa de regime, em MPa 01 Ma=1 bar); - pa: pressão absolta de regime em Ma (pa=pr + 0,1); - pan: pressão absolta de regime da câmara negativa lado haste); - Q: litrosmn de consmo de ar Consumo de ar dos cindros de simples efeto
Q=D pa n 127.000
AUADORES PNEUMÁTICOS
47
Consumo de ar dos cilindros de dupo efeto Quando o cilndro é de duplo efeito, deve-se adiionar ao onsumo da câmara positiva o da câmara negativa em que o volume total deve ser dimnuído do volume ocupado pela haste. O funcionamento pode acontecer de duas formas diferentes:
om as duas âmaras a pressões diferentes; om a mesma pressão em ambas as âmaras • Com as duas âmaras a pressões dferentes: Q x n (D 2 pa + (D - d2) pa x n / 127000 =
• Com as duas maras a pressão igual: Q (2D2 - d2) x c p a x n / 127000 =
Na equação anterior levamos em consideração o espaço de ambas as câmaras do ilndro que fica nutilizado Para considerar o espaço nutilizado podemos fazer uso da segunte equação simplifiada Q D x c pa x n / 63.500 =
2
Essa fórmula simplificada é a mais utilizada.
l
Exercício 3 Calcule o consumo de ar Q no curso de avanço e recuo (1 ciclo) de um lndro de duplo efeito com os seguntes parâmetros: D 80 mm d 25 mm 400 mm 40 m pa pressão absoluta 7 bar n 1 ciclo =
=
=
=
=
=
=
07 MPa pressão relativa 6 bar 0,6 Ma) =
=
=
A pressão em ambas as câmaras é igual Uso da fórmula simplificada: Q D2 x c pa x n / 63.500 =
Q 80 x 400 07 1 / 63.500 28 litros =
=
Uso da fórmula completa: Q (2D2 - d2) x c pa x n / 127000 =
Q (2 x 80 - 25) x 400 07 x 1 / 127000 2684 litros =
=
O álculo com a fórmula smpificada registra um maior onsumo de 28 2684 116 litro. O maior valor se deve ao fato de que a fórmula simplfiada leva em onsideração o espaço de ambas as câmaras do cilndro que fia nuzado Em geral é sempre preferível utilizar a fórmula simplifiada =
i•
Dimensionamento da Haste O diâmetro da haste depende da arga meâca qu e deve suportar o ilndro, o comprimento da haste e da carga que é atuada em particular na ponta da haste.
48
CAPÍTULO 5
Para ilustrar o coneito de arga de ponta, imagnamos, como na Figura 5.18, ma peqena haste de qalqer material qe é pressionada om força a ma extremidade. Com o aumento da força temos antes uma flexão da haste, qe depois aaba se qebrando Se repetirmos a mesma operação com ma das das partes quebradas, enontraremos uma certa dificuldade em refazer a mesma operação Isso se deve a uma mehor relação entre o omprimento e a largura da haste. Temos assim m omprimento crítico de uma haste carregada na ponta Chamamos então de comprmento crco o máximo omprimento admissível antes que a haste se flexione.
Figa 5.18 Esse comprimento crítico depende do vínlo menico entre a carga meânica e a haste Na igura 519 temos diversos exemplos de vínlos. . li \
,, ,
i
"
1
i l i
i
i
l
i
Figa 5.19 O omprimento rítio dos cilndros pneumátios varia então onforme a montagem Para o álculo exato do diâmetro da haste em fnção do omprimento, é necessário ter m conhecimento de meânica m pouco avançado, aplicndo o critério de Eler Para minimizar os problemas de álculos os fabricantes foecem diversos diagramas, onforme aqele apresentado na igra 520 que possibilitam determnar o diâmetro mínimo da haste em fnção do curso e da força de avnço Supondo ma arga aplicada de 800 newton e m curso de 800 mm com m diâmetro do pistão de 50 mm determnar o diâmetro mínimo da haste
Solução Partndo do eixo da força F 800 newton, rzamos o valor om o do curso 800 mm. Notamos qe o diagrama indica m valor de diâmetro superior a 16 mm; em conseqênia, devemos escoher m ilindro om diâmetro mínimo da haste de 20 mm. =
=
AUADORES PNUMÁTICOS
urso (mm) 3 2
49
âeto ínimo da haste
10
! 100 8
1l
I r1
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9
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2
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.
.
.
100
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7
10 1
'
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" ' .
.
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'/
3 4 5 6 7 8 10
3 4 5 8 100 2 3 4 5 6 7 8 1 Fça de avanço (
2 3 4 5 8 1
Figra 5.20 Diagrama do dietro mínimo da haste em função da força de
avanço e do urso. (Fonte: Festo.)
Jt
Cálculo e Verifcação da Haste N ca a cplx, qu n crza d álcl d prj ulzand pl dagraa d p aprnad na gra 520 para drnar dâr d p é pr hcr dâr da ha, b c a cfgura da xa d ldr pnuác n pr Nraln a ha d u p é prgada para prrar, prnar b ua raóra hrznal, r écc dz compresão imples. V qu a ha d lndr é nraln a a ua arga d pna Alé d valr, a dra pr labag; aan acn prn lvr L da ha é 10 vz ar d q dâr da a ha
5.12.1 Solicitação por Compressão A rla nr a ra áxa, Fax, q prvca a labag da ha na pr a ára âa d óld, d carga untára d ruptura, r, fr a gn qa
A da a ha é haada
r Fax/ A =
q - Fax rprna a ra áxa q prvca a labag da ha nwn; - A é a ára da ha A arga uára d rupra r é ndada n caálg écc d abrcan Na la pr cpr, valr a ndcad pr r é 2
•
50
CAPÍTULO 5
r 300 N/mm para o ferro r 600 - 800 N/mm para o açodoce Dado que a haste deve resistir à flambagem, é preciso fixar m coefiiente de segurça K e deter mnar a arga nitária de rptra r qe podemos apliar om segrança. Essa carga hamase carga unitára admtda, e normalmente é indiada por conorme a segunte equação: 2
=
=
am
=
ar/K
Estatistiamente, o valor do coeficiente de segurança K para empregos normais fica entre 4 e 6. A partir dessa equação da arga itária de rptra se no lugar de apliarmos o novo valor de am, obtemos: am Fmax / A Dessa equação, podemos caclar o diâmetro da haste d, qe deverá ser 10 vezes menor que o omprimento virtal livre O comprimento virtal livre da haste, L não é o comprimento real da haste. Considerase então o comprimento virtual aqele indiado nas igras 521a e 5.21b que depende do vnulo escolhido e da onigração da fixação do cilindro pneumátio no projeto. As Figuras 5.21a e 521b representam bem omo medir o comprimento virtal Caso ontrário devemos realizar m cálulo para determnar a carga de ponta, a análise de deformação por flambagem baseiase normamente em m conheido ritério, hamado de A arga de ponta que tende a flexionar a haste é hamada de í ou r, e ocorre estatistiamente quando o omprimento livre L da haste é 10 vezes maior do qe o diâmetro d da haste. Qanto mais elevado é o omprimento da haste, tanto mais baixa é a carga de flambagem r, portnto menor é a força de avanço qe a haste pode exercer Dessas conlsões lógias, deduzimos que é preiso amentar o diâmetro da haste d para se ter ma arga de flambagem Fcr tal de modo a poder exercer a força de avanço requisitada Dado um ilndro pnemátio com força máxima de avanço Fmax 52.000 N comprimento vir tual livre L 250 mm extremidade livre (caso 1 da Figura 5.21a}, arga itária de ruptura 600 N/mm e oeficiente de segurança K 5 Pedese para determinar o diâmetro da haste d 1 álclo de am: am r/K 600/5 120 N/mm 2 álclo da área A da haste: A max/am 52.000/120 433 mm 3 álclo do diâmetro da haste d: =
=
=
=
2
=
=
=
=
=
=
=
2
d �4:A =
d = � / 7 m Como o comprimento virtual 250 mm, é 10 vezes maior do qe o diâmetro da haste d ou sea, 10 23,47 2347 mm devese neste caso efetar a verifiação om a carga de ponta, para evitar a deformação por flambagem X
=
=
AUADORES PNUMÁTICOS
51
5.12.2 Critério de Euler
É possível resolver a pesqisa do diâmetro da haste d (dados de projeto), a pesquisa da carga apli ada verifiação) ou a pesqisa do valor da carga uitária de ruptura (teste), baseando-se em estudos de meâica dos sólidos de Leonard Euler um dos maiores ientistas do século X Sem entrar em detahes matemáticos da teoria da meâica dos sólidos vamos resmir os parâmetros qe nos interessam para um bom dimensionamento de um cilindro pneumátio. F é a carga que a haste deve sportar, expressa em newton Fcr é a arga de flambagem. Esse valor não pode ser sperado, do ontrário oorre a ambagem da haste O valor deFcr depende da configração da fixação do ilindro pnemático no proeto Na prática, onsidero-se qatro casos frequentemente enontrados nas instalações de atomação pnemática, onforme igras 521a e 5.21b. K representa o oeficiente de segurança o sea, a relação entre a arga de flambagem r é a arga que a haste deve efetivamente suportar Temos: Fr K xF Lembramos qe para os cilindros o coeficiente de segurança K vale entre 4 e 6 temos então Fcr 4 F atéFcr 6 F. A haste é dimensionada corretamente somente se a carga de flambagem cr é maior ou igual à arga axial qe ela deve suportar. E é o módulo de elastiidade a tração módulo de Young) e vale: Para o ferro E 200000 N/mm Para o aço, E 220.000 N/mm Para o ferro-gusa E 100000 N/mm I é o momento de inércia para seção irlar medida em mm, e vale: ( / 64) d 005 d Com particular refencia às igras 521a e 5.21b, estão representados: os qatro casos mais freqentes de vínculos; como medir o omprimento livre L em ada caso; as equações de Euler a aplicar em ada caso =
=
=
2
=
=
2
=
4=
=
Caso 1
4
Fcr
Caso2
L
� F
m
L
· 1 1 F=- > 5 2
•
2 4L
,. · 1 Fcr =- > 5
Figa 5.21a
52
CAPÍTULO 5
Fcr
Caso3
Caso4
21'·E·l
41'··l
cr = -- > 5
Fcr = - > 5F
L
'
2
Figra 5.21b
Caso 1: uma extremidade livre e a outra fixa; Caso 2: as duas extremidades articuladas; Caso 3: uma extremidade artiulada e a outra fixa; Caso 4: as duas extremidades fixas.
JE•
Aplicação Númerica I: Verifcação da Carga de Ponta
Um cilndro pneumátio em aço (módulo de elasticidade E 220000 N/mm2), om força máxima de avanço Fmax 52.000 N, omprimento virtua livre L 250 mm, com extremidade livre aso 1 da igura 521a) carga nitária de ruptura r 600 N/mm e oeficiente de segurança K 5 1. Cálulo da carga de flambagem, Fr: Fcr K max 5 52000 260000 newton 2. Cálulo do momento de inéria I: Considera-se o aso do tipo 1 da Figura 521a, isto é, uma extremidade livre e a outra fixa. A equação de Euler resulta: Fr = X Resolvendo a equação em função do momento de nércia temos: Fr I = 260000 4 250 / 220.000 29966 mm 2. Cálulo do diâmetro da haste d: d � /5 =
=
=
=
=
=
=
=
2
2
2
X
=
2
2
=
4
AUADORES PNEUMÁTICOS
53
d= V29.966/o,o5 =278 mm Cm cilndr em aç, a haste deve ter pel mens um diâmetr de 278 mm.
Jf1
Aplicação Numérica II: Verifcação da Carga de Ponta
Um ilndr pnemátic em aç (módl de elastiidade E= 220.000 N/mm , cm frça máxima de avanç Fmax= 15000 N, mpriment virtual livre =2120 mm m as das extremidades artiladas (cas 2 da Figura 521a) diâmetr da haste d=34 mm e eficiente de segrança K=4. erificar se cm a fixaçã prevista d as 2 da igura 5.21a ele pde ser empregad sem prblema de flambagem Em cas ntrári sbstitir cilndr, tend em nta que a pressã de trabalh é de 50 bar 1. Cálcul da arga de flambagem cr: Fr=K Fmax=4 15000=60000 newtn 2. Cálcul d mment de nércia I: I=0,05 d =005 34 =66816 mm 3. Cálcul d mment de nércia I: Cnsidere cas d tip 2 da igura 5.21a, ist é, cm duas extremidades artiladas. A equaçã de Euler reslta: cr= E I / Fr = 220000 66186/2.120 =32.279 newtn Cm cr < 4 Fmax, u seja 32279 < 4 Fmax (4 15000 =60.000 N, ilndr nã pde ser utilizad para aquela tarefa pis há perig de flambagem da haste Pesqise agra m tr tip de ilndr, que pde sbstituir anterir Sbstitund na eqaçã de Euler cr pr 4 Fmax prcurams valr d mment de nércia I e daí diâmetr d da haste.
4
4
4
2
2
4 Fmax = E / L L 4 Fmax E =4 15000 2120 / 220.000 =124.194 mm 4. Cálcul d diâmetr da haste d: 5 90o 5. Cálcul d diâmetr d pistã D: Lembrams qe a pressã de trabah p =50 bar=5 MPa A área d pistã é: A=/p=15.000/5=3000 mm O diâmetr d pistã D é:
2
2
=
2
X
4
2
54
CAPÍTULO 5
D=R
D �4 x 3.000/3,14 62 mm Com o cilndro em aço, a haste deve ter um diâmetro de pelo menos 62 mm. =
=
Questões práticas
1 Calcle o onsmo de ar Q no urso de avanço e retoo de no ilos de m ilndro de duplo efeito com os segntes parâmetros: -D OOmm -d 25mm - 350 mm 35 m -p pressão absoluta 7 bar (pressão relativa 6 bar) - n 5 (no cilos) 2 Calcule o diâmetro D de um ilndro de dplo efeito com os segntes parâmetros: -Fa 2750 newton -p 6 bar 600.000 Pa Sponha uma resistênia de atrito e vedação igal a 10% do esforço ideal 3 Ilstre brevemente o prncípio de ncionamento de um cilndro de simples e de dplo efeito 4 símbolo gráfio da Figra 522 representa: =
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
Figra 5.22
a. um ilndro duple gemnado b um ilndro de simples efeito c. um ilndro de dplo efeito 5 Um cilndro pnemátio em ferrogusa módlo de elasticidade E 100.000 N/mm ), com força máima de avanço Fma 18000 N, comprimento virtal livre L 1.850 mm om ma etre midade articlada e a outra fia (aso 3 da Figra 521b) diâmetro da haste d 28 mm e coefi ciente de segrança K 4. Verifiqe se com a fiação prevista do aso 3 da Figura 521b ele pode ser empregado sem que haja problema de flambagem. Em caso contrário, sbstitua o ilindro, tendo em conta que a pressão de trabalho é de 45 bar. 6 Um cilndro pneumátio om força máima de avanço ma 35000 N comprimento virtual livre 200 mm om as das etremidades artiuladas caso 2 da igra 5.21a, carga utária de rptra 600 N/mm e oeficiente de segurança K 4. Podese determnar o diâmetro da haste d 7 Desreva brevemente os tipos de cilndros pneumátios abordados neste apítulo 8 A arga de flambagem, cr, representa: a. o valor da carga que qebra ompletamente o cilndro b o valor da carga míma que permite ao ilndro fncionar orretamente c. o valor da carga que tende a fleionar a haste 2
=
=
=
=
=
=
=
=
2
=
Válvulas Pneuáticas de Controle e Auxiliares
d•
Generalidades Como mostrado no capítlo anterior, os atuadores pneumátios (cilindros motores etc.) representam o ponto final de um sistema automátio qe transforma em energia meânica a energia armazenada do ar comprimido. Para um sistema pneumático fnionar é necessário que sejam nseridos entre a rede de distribição e os atadores, vários componentes; em partiular são esseniais a nidade de onser vação Lbrifil e aquela para direcionar e ontrolar o xo do ar. Os omponentes que ontrolam o fluxo do ar são geralmente hamados de válvulas pneumáticas. Normalmente as válvulas trabaham om ma pressão entre 3 e 10 bar om m valor nominal de 6 bar As vállas podem ser utilizadas nos circitos de omando e de potênia As válvlas dos ciruitos de omando agem sobre o ar omprimido para ontrolar outras vál vulas enquato as válvlas dos circitos de potênia, hamadas às vezes de válvulas dtribudora, distribem o ar comprimido neessário para aionar os atadores Hoje a tecnologia tende a utilizar as válvulas de potênia para o acionamento dos atadores, enqanto o circito de ontrole é realizado com eqipamentos eletrônios em partilar com o so de controladores lógicos programáveis C
P•
Exemplo de Circuito Pneumático Elementar Na Figra 61 à esqerda, é possível observar os componentes de um sistema pnemátio como ele se apresenta na realidade e na igura 61 à direita é mostrado o iruito correspondente com a simbologia nifiada conorme a norma ISO 1219
3 4 •
5
Figra 6.1 55
56
CAPÍTULO 6
O circito permite ontrolar m cilindro de duplo efeito (13) por meio de ma válvla distri buidora de potência 9) a omndo pnemático do tipo 5/2. O crso de avanço, às vezes chamado de positivo, se efeta qundo é aionada a válvla por comando mnal 7) do tipo 3/2 enqanto o cilndro automaticamente retoa reua) à posição de repouso, depois de ter acionado a válvla por comando menio (11) do tipo 3/2 O iruito pneumátio possi também um reglador de flxo nidirecional (12) que permite a reglação da velocidade do crso negativo do ilindro a jnção (6) e as tblações, em partiu lar aqueles de peqeno diâmetro para o circito de comando 8 e 10) e de diâmetro mior para o circito de potência (5). O iruito pnemátio é alimentado com um grupo Lubrifil, constituído de m filtro (1) om desarga manal um redutor de pressão a regulação mnal (2) o respe ctivo manômetro (3) para a medida da pressão e enfim, um lbrificador 4)
g
Válvulas de Controle Direcional As válvulas de ontrole direcional do ar podem ser de duas formas: - do tipo ON/OFF, o seja, om vias de flxo abertas ou fehadas. - do tipo proporcional, às vezes chamadas de nalógicas, isto é com m gra de abertura e fechamento variável e naturlmente com pressão e vazão reguláveis. As válvulas de ontrole direcionais do tipo ON/OFF são aqelas tilizadas om maior frequênia. Uma válvula distribidora do tipo ON/OFF é fnionalmente caracterizada pelos segntes elementos: 1 Números dos orifícios para as entradas e saídas do fluido, hamados às vezes de vias. 2 Números de posições para a identificação das posições de trabaho 3 Tipos de conexõs que existem entre os vários orifícios para cada situação de funcionamento signifiativa. 4 Números e tipos de omandos hmados aionamnto, para passar de uma situação de traba lho a outra. A sigla de identação de uma vávua ditrbuidora é onstituía d númro sparado por uma barra; o primro número nda o númro d orfcios e o segundo as poições de trabalho.
Por exemplo a sigla 2/2 indica ma válvula om dois orifíios e das posições de trabalho a sigla 3/2 indica uma válula om ts orifícios e duas posições de trabaho, e assim por dinte. Os orifíios normalmente presentes em uma vlvula são: - de aimentação a uma tomada de pressão; - de rabaho para a ligação om os atadores; - de exaustão para a descarga do ar na atmosfera
N
Representação Convencional das Válvulas Distribuidoras Segndo as normas ISO/CEO, cada posição de trabaho é representada com um retânglo no qul as conexões entre os vários orifícios são ndiadas por meio de setas vea a Figra 6.2a) O fehamento de m orifício é indicado com m tracnho oblíqo vea a Figra 62b). Em cada retânglo uma eventual ligação de passagem do ar no interior da válvula é ndiada com m ponto (veja a Figra 62) As conexões om o resto do iruito são efetadas só com o retnglo da válvla (veja a igra 62d) que representa a posição atal O símbolo convencional de um distribuidor se obtém n tando cada retângulo de trabaho vea as Figuras 6.2e, 6.2f) O orifíio de exastão do ar é ndiado por um peqeno triânglo, conforme a Figra 62g. A Figra 6.2g indica ma válvla 3/ 2, porqe temos ts orifíios de ligações om o resto do cir cito e duas posições, portanto é omposto por dois retângulos É importante dizer que as normas CETOP preveem que os diversos orifícios de ma válvula seam ndiados por letras maiúsulas:
VÁLVUAS PNEMÁTICAS DE CONOL E AXIARS
57
- P: orifíios de alimentação; - A, B C: orifícios de trabalho; - R S, T: orifíios de exaustão. As normas ISO por sa vez, preveem que os diversos orifíios de uma válvla sejam ndica dos por números: - 1: orifícios de alimentação; - 2, 4 6: orifíios de trabaho; - 3, 5 7: orifíios de exaustão.
(b)
(a)
(d)
(e)
m l =1 l
(e)
(f)
(g)
Figra 6.2
U•
Tipos de Acionamento das Válvulas Distribuidoras Nas Figras 63a e 63b estão representadas as válvulas distribidoras mais utilizadas no mer cado conforme as normas ISO/CETOP. No fnal desta obra, é apresentada a simbologia pnemátia normalizada mais comm, on forme a norma SO 1219. 2A
D
Vá"' 22 o,malm NA
1P
Vávula 3/2 nrmalmt fchada NF 1P
3R
2A
[
Váua 32 �alm abra NA
1 P 3R
Figra 6.3a A omtação entre ma posição e outra pode aontecer somente para nterenção extea om um meansmo hamado acionamento.
58
CAPÍTULO 6
2A) 4A Válvua 4/2 1( 3R 2(A 48)
1 r : X I 1()
3R
1lJfx 1(
-·�o ce
Válvua 4/3 centro abero negatvo
3R 2(A) 48
q
Válvua 5/2
l
Figura 6.3b
Os sistemas mais utilizados dependem do tipo de apcação e podem ser: - musular; - meâncos; - pnemátios; - elétrico. Os símbolos do aionamento das válvulas estão representados nas Figras 6.4a e 6.4b, on forme as normas ISO/CETOP. o ação ecânica
o ação uscla
Gea
9�-
Botão
�'-
o ola
Alavaca
edal
Rolee
�'Figura 6.4a
De um ponto de vista fnional as válvulas podem ser: - monoestáveis; - biestáveis
Apalpado o o
Rolee oeado úico seido
VÁLVUAS PNEMÁTICAS DE CONOL E AXIARS
59
Acionament peuá
Acioae dret o acésco de essã (ploo sivo)
Acionaento eé ico
�
-
Po sende cm ua bobna
,
Figra 6.4b
Nas válvulas monoestáves, a válvla permanece ativa durante todo o acionamento. Uma vez oncluído o período de aionamento, ma mola nterna faz a válla retoar à sitação cial apresentando então m só estado estável. Nas vllas besáves, a comutação oorre por meio de m acionamento chamado impulsivo, ou seja por meio de pulsos de breve duração. Ela permanece na sitação atingida até que m segundo pulso provoque a omutação no sentido oposto Claramente nesse tipo de vlvlas falta a mola ntea de retoo, e elas apresentam então dois estados estáveis As vállas distribuidoras são hamadas de normalmente abertas (NA), quando a alimentação do ar é ligada com o atador na posição de repouso As válvulas distribuidoras são chamadas de normalmente fehadas NF qando a alimentação do ar é desligada com o atador na posição de reposo. Na Figra 65 temos a representação de seis válvlas com diversos tipos de acionamento.
b
a
e
•
d
Figra 6.5 a nan muuar pr pda; anamn muuar pr ; anan muuar gra; d anan mâ a r prand n ú nd; anamn muuar p apapadr u pn; anan muuar pr pda
60
CAPÍTULO 6
d
Tipos de Válvulas Direcionais Os prcipais tipos de válvlas direcionais são ts: - por arretel deslizante; - por arretel deslizante rotativo; - por obturador.
6.5.1 Válvulas por Obturador Nas válvulas por obturador, o elemento móvel é um obtrador de várias formas que abre o fecha m assento, e pode ser irular o plano. Em relação às válvlas por arretel, apresentam as vatagens de m curso de omtação pequeno e uma vazão mais elevada A desvantagem é a força de aionamento qe para vazões elevadas, fica muito grande. Nesta seção tilizamos a norma CETOP para a identificação dos orifícios das válvlas, e lem bramos que: - P: orifíios de alimentação; - A, B, C: orifíios de trabaho; - R S, T: orifícios de exastão; - X, Y, Z: orifíios de pilotagem Na Figura 6.6 vemos, de forma simplificada o fnionamento em detahe de uma válvla 3/2 N construída om tenologia de obturador, do tipo monoestável.
p
D R
R
A
F
p
R
Figra 6.6 Na igra 66 à esqerda vemos omo o fl xo A (passagem do ar omprimido para o ori fíio de trabalho A) é desligado enquanto A está em comniação om o orifício de exastão do ar, R ressionado a haste do obturador para baixo, temos a omutação da válvla conforme a
VÁLVUAS PNEMÁTICAS DE CONOL E AXIARS
61
Figura 6.6 à direit; o flxo pss ess vez pel o orifíio A e a passgem pa Ré desligad. Reti rno a força que ge sobre haste, um mol lev a válvl s posição e reposo A válvla 3/2 apresent uas posições: - válvl não cionaa: orifíio A em comuiação com R; - válvl aioa: ocio P em comuiação om Temos etão ts oifíios (, A R) e us posições ietificaas com dois etângulos or esse motivo a válvl se chma tipo 3/2 e, aa preseça a mol e retoo,é eomnad mooestável N mesma figura temos ind o símbolo gráfio a válvul 3/2 N em odição e cionad e não aioa A igra 6.7 apresent e forma simpliad, o funcionmeto em dethe e ma válvul 3/2 NA onstría om tecologi e obtdor, o tipo mooestável F
p
A
A
Figra 6.7 Notamos na figur à esquerd como o uxo PA passgem do ar omprimio pra o orifíio e trbaho A)é ligo, enqnto é desligado. ressiono hste do obtador pra baixo, temos a omutção d válvul conorme a figur ireita; o flxo passa dessa ve de A para R, e a passagem om é desliga N igra 6.7 temos o símbolo gráfico a válvula 3/2 NA em odição de aioa e ão aionad N Figr 68 vemos de form simplifiada, como fnio em detahe m válvla 52 ons tríd om tenologia e obtuor, do tipo mooestável Ess válvl preset cio orifcios (ois orifícios de trabho A, B; ois orifíios e exustão do r R S; limetação P e us posi ções por issoé chmaa de válvl 52. Na Figura 68 à esquer, om a válvla em reposo está em omunicção com A e B comS ressiono a hste do obturaor tem os comutção a vvul conome a figur à ireita e essa ve temos em omnicção com B e A com
62
CAPÍTULO 6
F
R
R < .A
p.
p
is s
s
B
B
A
A
F
s
S
R
R
Figura 6.8
6.5.2 Válvulas por Carretel Deslizante Nesse tipo de válvulas, o elemento móvel é constituído de um carretel deslizante. São muito versáteis e em relação aos vários tipos de aionamento, temo s o aionamento mecâ nco pnemático ou elétrio A maior vantagem da tecnologia por obtrador está na peqena força de acionamento. A Figra 69 mostra, de forma simplificada omo nciona em detahe uma válvula 4/2 cons trída om tenologia de arretel deslizante do tipo biestável
z
A
B
A
R
D
ú
t
t
t
p
y
B
z
B
A Z=1
Z=O
R
Figura 6.9 A válvula 4/2 biestável apresenta quatro orifíios (dois de trabaho A B; m orifício de exaustão do ar R; alimentação P) e das posições Chama-se então 4/2 Temos anda dois snais de pilota gem, Z e Y daí o nome biestável
VÁLVUAS PNEMÁTICAS DE CONOL E AXIARS
63
Em presença do snal de pilotagem Y, conforme a Figra 6.9 à esquerda, o arretel deslizante se posiiona de forma a permitir a omnicação do orifício A com R e de P om B Na asência do sinal Y a válvula permanece na situação atngida até hegar o sinal oposto Z Diante do snal de plotagem Z onforme a igra 6.9 à direita o carretel deszante se posiiona deszando no sendo oposto, permitndo então a comunicação do orfíio om A e de B com R Na ausêna do snal Z, a vlula permanece na sitação atngida até chegar de novo o snal oposto Y
6.5.3 Válvulas de Carretel Deslizante Rotativo Nesse tipo de válvula, o elemento móvel é onstitído de um carretel a pno acionado de uma ala vana rotativa. Qando a alavanca roda o carretel desliza abrndo e fechando as várias passagens internas da válvula Geralmente a válvula a carretel deslizante rotativo tem um aionamento do tipo msclar em ts posições estáveis. Na igura 6.10 vemos, de forma simplificada o funionamento em detahe de uma válvula 5/3 onstruída com tecnologia de arretel desliza nte rotativo.
D
jR 1 Figra 6.10 Na Figura 611, vemos o corte da válula com as várias ligações segundo as posições O, I e II da alavana de omando. A
�
R
B
A
B
R
B
p
R�-e
B �.
Figra 6.11
B R p
64
CAPÍTULO 6
Podemos notar que na posição central O todas as ligações são fechadas; como conseqência, a haste de m cilndro pode ser parada em qualquer posição do próprio crso. Nesse tipo de válvulas podemos ter omo alternativa uma posição central O com centro "aberto oforme a Figra 612; nesse caso todo o fluxo sai no orifício de exaustão R A
A
B
p
Figra 6.12
N
Aplicação: Movimentação Alternativa de um Cilindro de Duplo Efeito Ilstramos agora uma simples movimentação alteativa de um ilndro de duplo efeito aionado por duas válvulas 3/2 monoestáveis do tipo N iruito é apresentado na Figura 6.13 s símbolos dos orifícios segem a norma CET A
A
PA
PB
ubrifil
Figra 6.13 Com refenia à igra 614 notamos omo pressionado o botão A da válvla 3/2 om uma força o orifício entra em comuação om A daí o uxo chega ao cilndro na tampa traseira e a haste avança (urso positivo) Por ser a válvul a do tipo monoestável ao se rela xar o botão PA a válvla retoa à situação ial por ação da própria mola ntea e o orifício A entra em comuação om R ilndro de dplo efeito permanece na situação de avanço o seja com a haste fora Fase
VÁLVUAS PNEMÁTICAS DE CONOL E AXIARS
65
A
A
A
Lubrifl
Figra 6.14 se 2. Com rfnia à Figura 615, ao prionar dta vz o botão PB da outra válvla 3/ com ma força o orifíio P ntra m omnicação com A; daí o fluxo chga ao ilndro na tampa frontal da vz a hat rtoa (uro ngativo) Ao rlaxar o botão B, a válvula rtoa à a itação iniial por ação da própria mola ntrna O orifício A ntra m omnicação om R Rumindo, prionando o botão A, a hat avça cro poitivo prionando o botão PB a hat rtoa cro ngativo) A
e
A
F PB
Ll
Figra 6.15
B
Aplicação: Movimentação Alternativa de um Cilindro de Duplo Efeito com Fim de Curso Mecânico lutramo agora ma impl movimntação altativa d um ilndro d dplo fito acionado por uma válvla ditribuidora 5/ bitávi, om rtoo automátio por mio da chav d fim d uro a do tipo rolt, oprando nm úico ntido O circito é aprntado na igura 616 O ímbolo do orifíio ão onform a norma ISO 119
66
CAPÍTULO 6
A
2
A
ubrifi
L ____
Figura 6.16 Notamos na Figura 6.17 como, ao pressionar om uma força o botão PA da válvula 3/2 monoestável de pilotagem o orifíio 1 entra em comuniação om o orifício 2. Assim o snal de pilotagem entra no orifício X da válvula distribuidora 5/2 biestável, e então temos a sua omutação. O arretel inteo desliza o orifício 1 se liga ao 4 e o fluxo do ar entra na tampa traseira do cilndro A que avança ( curso positivo) Ao fim do urso a, a haste do cilindro toa o rolete da válula, que, omutando põe em onexão o orifíio em pressão 1 om o orifíio 2. Então o snal de pilotagem entra no orifíio Y da válvula distribuidora 5/2 e temos assim uma nova comutação da vál vula O arretel inteo desliza de novo e o orifício 1 se liga ao 2, o fluxo do ar entra na tampa frontal do cilindro A, e dessa vez a haste retoa urso negativo) de forma automátia onforme a Figura 616. A
2
X
2
A
rli r - -
-
-
_ _
Figura 6.17
D
Aplicação: Movimentação de um Cilindro de Duplo Efeito com Válvula 5/3 de Carretel Deslizante Rotativo Com refencia à subseção 6.53, vemos agora uma aplia ção da válvula 5/3 de arretel deslizante rotativo om centro "fehado, aionado por alavanca. A válvula de carretel deslizante rotativo tem um acionamento em ts posições estáveis.
VÁLVUAS PNEMÁTICAS DE CONOL E AXIARS
67
Na posição conforme a Figura 6.18a, temos a haste ompletamente distendida atuando por meio da posição à esquerda do arretel Fase 1.
4
2
p
Figura 6.18a 2 Na posição onforme a Figura 6.18b temos a haste parada em uma posição intermediária qalqer, atando por meio da posição entral do arretel.
Fase
p
Figura 6.18b Na posição conforme a igura 6.18, temos a haste ompletamente reuada atando por meio da posição à direita do carretel.
Fase 3.
68
CAPÍTULO 6
4
2
p
Figra 6.18c
N
Válvulas de Controle do Fluxo As válvlas de controle do fluxo são usadas para ntervenção sobre o flxo de ar qe atravessa as tblações. Com base no tipo de ação sobre o ar, temos: - Válvla reguladora de fluxo bidireional; - Válvla reguladora de fluxo nidirecional; - Válvla de retenção com mola; - Válvla de esape rápido; - Válvla de registro; - Válvla seletora; - Válvla de simltaneidade; - Válvla com temporização
6.9.1 Válvulas Reguladoras de Fluxo Bidirecional Esses tipos de válulas representam ma verdadeira resistênia pneumática variável Inseridas em um trecho de tubulação, modificam o valor da vazão que passa em onsequênia de um valor prefixado de diferença de pressão entre o valor da seção a montte e a jusante A Figura 6.19a mostra o fnionamento da válvla. Vemos laramente qe o estrangula mento variável é constitído de um parafuso ônico regulável que pode se aproximar ou se afastar de um assento. Esse movimento do parafso cônio regulável permite a reglação da seção de passagem do ar de forma igual nas das direções A igura 619b mostra o símbolo gráfico
6.9.2 Válvulas Reguladoras de Fluxo Unidirecional Nas válvulas reguladoras de fluxo undireional, o ar passa normalmente em m sentido, enquanto no sentido oposto passa por m estrangulamento, conforme a igura 6.20 A Figura 620b mostra o funionamento da válvula Vemos claramente que da direita para a esqerda do fluxo a passagem é livre enqto a válvla de retenção é aberta.
VÁLVUAS PNEMÁTICAS DE CONOL E AXIARS
69
(a)
Parafuso cônico reguláve
º
(b)
x
Figra 6.19 (Fonte: Festa.) N Figur 620, m nid d flux p d qurd pr diri; d vz vál vul d rnçã é fchd flux p im brigrimn pl rngulmn cni uíd pl prfu ôni rgulávl vj válvul nrir Tm im rgulçã d çã d pgm d r A igur 620 mr ímbl gráfic
(a)
(b)
, .- 1 O' �i•
1 -
L
L_ -- _ _J
c
Figra 6.20 (Fonte: Festo.)
6.9.3 Válvulas de Retenção com Mola A válvul d rnçã cm ml blqui flux d r m um nid nqun prmi p gm d r n nid p A difrnç m rlçã à válvul rguldr d flux undircinl á n f d qu n c nã m rgulçã d flux A figur mr fncinmn d válvul Vm clrmn qu d qurd pr diri pgm d flux é blqud, nqun um lmn d vdçã pr mi d frç d xpn ã d ml nrn, dcd- d u d blqui pgm vj igur 621b Rciprmn qund ux é n nid p d diri pr qurd r pr in lmn vdn mpurrnd-, nã r pd fluir livrmn rvé d pqun nl micirculr xin n u nrn v Figur 621
70
CAP[TUL06
(a)
(e)
Fluxo bloqueado
(b)
Figra 6.21 (Fonte: Festo.) A igura 621c mra ímbl gráfic
6.9.4 Válvula de Escape Rápido Em algn a, n cur d um ilndr dv- aar d frma rápida para um piinamn gralmn m arga apliada N ca prciam d uma válvla d ap rápid q pnha lg m na ar n rifíci d xaã Tm nã m flx nrmal d ar n n id p Na fala cmpla da cnraprã d darga, a vlidad da ha rula 15 a 20% mair m rlaçã a ma dcarga nrmal d ar Cm rfncia à igura 622a m fn cinamn da válvla Na fa d alimnaçã d ar m P, na vdaçã a mmbrana é mpurrada fchand a pa agm cm R A vdaçã pr r dfrmávl prmi a paagm d flux na dirçã A para vnal auadr Dligand flx d ar m P, vm d rifíci A a vdaçã abr d lizand m aim fhamn da paagm m P m a via d paagm livr n rifíi d ap rápid m R A igura 622a aprna uma viã m r da válvula A igra 622b mra ímbl gráfi
A
p
R
a
A
b
- J
R
Figra 6.22 (Fonte: Festo.)
VÁLVUAS PNEUMÁTICAS D CONOLE AUXIARES
71
6.9.5 Válvula de Registro São válvlas do tipo 2/2 biestáveis usadas para ligar/desligar completamente o fluxo d e ar em uma tblação. Se fnionamento é igal ao de ma toeira. As formas de constituição são várias Na Figra 6.23 temos m exemplo de válvula de registro, om o respectivo símbolo gráfico
Figura 6.23 Fn: F)
6.9.6 Válvula Seletora São válvlas de ts vias, duas entradas A e B e ma saída C. Como se ê na igura 624, uma esfera feha atomatiamente a entrada não alimentada.
A
B
Figura 6.24 No aso a entrada A é alimentada e B desligada e vice-versa na saída C temos ar em pressão. No aso as entradas A e B são alimentadas om a mesma pressão, a esfera permanece parada no meio da válvla permitindo qe ambas as pressões das entradas A e B fluam para a saída C As válvlas seletoras são empregadas para omandar ilindros e válvulas de pontos diferentes; realizar a fnção lógia hamada de OU (em nglês OR, qe usaremos mais adiante São geralmente hamadas de elementos OR
6.9.7 Válvula de Simultaneidade São válvlas de ts vias, duas entradas A e B e ma saída C. Conforme a Figra 6.25 m arretel deslizante fecha atomaticamente a entrada alimen tada. Qando as entradas A e B são alimentadas simultaneamente om pressõ es iguais se re a-
72
CAPÍTULO 6
liza a conexão entre as entradas A e B com a saída C Se, omo se ê na Figura 6.25 temos pressão em uma das entradas A ou B, temos o bloqueio do fluxo na saída C. São empregadas para: - omandos de emergência; - realizar a fnção lógia hamada de E (em nglês ANO) que usaremos mais adiante. São geralmente hamadas de elementos ANO. e
e
i
A
A
.
Q
B
e
A-s Figra 6.25
6.9.8 Válvula com Temporização s temporizadores pneumáticos são utilizados para comandar válvulas direionais em todos os casos em que se neessita de um atraso regulável. As válulas om temporização são constituídas de uma válvla 3/2 N ou NA e de um reser vatório de armazenamento do ar. Por meio do estrangulamento, é possível reglar o tempo de abastecimento do reservatório e em consequência, o tempo de atraso de um eventual snal de pilotagem. Na Figura 6.26 está representado o temporizador om válvula 3/2 NF.
Figra 6.26 Fn F Na Figura 6.27 temos o símbolo gráfio do temporizador. sinal de pilotagem é enviado ao orifíio Z que ativa a pressurização do reservatório. Temos assim o início da temporização. Depois de certo intervalo de tempo temos o disparo da vál vula 3/2 N que põe em omunicação o orifíio P om A permitindo assim a passagem do ar pelo ilindro
VÁLVUAS PNEMÁTICAS DE CONOL E AXIARS
73
A
1- - - - - - - - - - - - -
1 1
L _________
__J
p
Figra 6.27
gu1
Válvulas Reguladoras de Pressão As válvlas regladoras de pressão já foram tratadas no Capítlo 4 em relação aos dispositivos do tipo Lubrifil Aprodaremos agora o assnto. Esses tipos de válvlas são geralmente poco sados no ampo pnemático, mas muito utili zados no campo idráulico
6.10.1 Válvulas de Alívio ou Limitadora de Pressão A válvlas de alívio ou limitadora de pressão impede o aumento da pressão acima dos valores deseados O limitador de pressão serve para a segrança Qando a pressão máxima é sperada o limitador provoa no sistema a exastão do ar até atingir de novo o valor deseado Conforme a Figra 628, à esquerda temos o funionamento da válvula. A pressão entra em P e depois de ter superado o valor máximo através de ma mola qe teve a sua tensão austada, o êmbolo se desloca permitindo a exaustão do ar em R. Qado o exesso de ar retoa ao se valor nomnal, o êmbolo deslocando-se, retoa à sua posição normal, fehando assim a válvula. A igra 6.28 da direita mostra o seu símbolo gráfico R
,-
p
p-
Figra 6.28
6.10.2 Válvula de Se quência O prnípio de funcionamento dessa válvula é pratiamente igal àquele da válvula de alívio A única diferença está na fase de saída do ar de fato, dessa vez a saída é efetada em m orifí io de trabalho A onforme mostra a Figra 6.29 Então qando a pressão máxima supera a vál vla de sequência provoca, no sistema a comiação do orifício de alimentação P com o orifíio de trabalo A Claramente a válvla om a pressão abaixo do valor máximo é bloqueada. As válvulas de seqência são utilizadas em dispositivos pneumáticos que precisam de um valor preestabelecido de pressão mínima para o próprio fncionamento. Na igura 6.29 à esquerda temos o prnípio de funionamento e, à direita o símbolo gráfico
74
CAPÍTULO 6
,-
p .
1 A
Figra 6.29
df•
Dimensionamento das Válvulas Distribuidoras O dimensionamento de uma válvula distribuidora é de particular importância quando se deve comandar um atuador pneumátio. De fato, o atuador preisa foeer exatamente aquela quantidade de ar para garantir a força de avanço e retoo neessária para a movimentação e também efetuar os vários cursos no tempo estabeleido em fase de projeto Os projetos dos parâmetros de um cilndro já foram abordados na Seção 56, do Capítulo 5 Nesta seção trataremos dos parâmetros para dimensionar orretamente a válvula distriuidora que comandará o ilndro. Em geral os parâmetros para o dimensionamento de uma válvula distribuidora são: - pressão de entrada da válvula: pe; - pressão de saída da válvula: ps; - queda de pressão: pe ps; - temperatura de fnionamento. Como o dimensionamento da válvula com uso de equacionamento não é fácil as empresas ons trutoras preferem foecer diagramas e gráfios. Os diagramas e gráficos se baseiam em alguns parâmetros detetados por via experimental. A seguir temos algumas defções de variáveis segndo a norma CETOP: - nomnl: é defda como a vazão efetiva que a vlula pode forneer em 1 mnuto quando opera nas seguntes ondições: - pe 6 bar, temperatura 20 C peps 1 bar - o fto vlvul K é um coefiiente de dimensionamento dependente da vazão que passa na válvula à pressão atmosféria e da queda de pressão pe ps 1 bar =
=
º
=
=
Geralmente a vazão de ar Q em litros/mn é ligada ao fator valvular Kv da segunte fórmula experimental: Q Kv514· =
ps(peps) 291
O diagrama que achamos mais simples para o correto dimensionamento valvular é chamado de diagrama p/Q (pressão/vazão), ilustrados em ts figuras: 6.30a 6.30b e 6.30c O eixo vertial representa a pressão na saída da válvula ps e, no eixo horizontal temos a vazão Q Na urva os valores constantes ndicam a pressão na entrada, pe da vlula O diagrama p/Q ndica laramente que há um aumento do fluxo de ar Q que passa em uma vál vula e a pressão de saída ps dimnui notavelmente Esse diagrama sendo muito claro permite calular de forma rápida as relações entre pressão e vazão presentes em uma válvula. Apresentaremos agora algns exemplos de uma vlvula genéria:
VÁLVUAS PNEMÁTICAS DE CONOL E AXIARS
Pressão (bar)
10 9 B 7 6 5 4
3 2
-
r
o - '"
ii -
l i f ;! "r \ -t" l \ �/ . 1 1\ 'v V N�[/ I -
-
.YI 1
000 1300
2000
Vazão (1/min
Figura 6.30a Pressão (bar)
0 9 - o r B 1 - 7 i 6 ' " \ 5 · =I ,--� \ 4 1' . " 3 \ r 2
_ f
N
' Í
Y 1
o
/
r
650
1000
2000
Vazã 1/i)
Figura 6.30b essã a
10 9 �"º B z 'Í 7 - r. . 6 " 5 r- 5- 1 ' \ 4 'V - " 3 r 2
,
-i
o
�N
N
'v
YI
000
-' :
\
1
J
500
Vazã 1/i)
Figura 6.30c
2000
75
76
CAP[TUL06
O diagrama p/Q permite responder as segntes pergntas: 1. Qual pressão, ps, teos na saída de a válvula com ua dada pressão na entrada, pe e um dado flxo Q? 2. Qal vazão Q pode atravessar ua válva com a dada pressão na enada pe e na sada ps? 3. Qual pressão pe teos na entrada de a válvula om ua dada pressão na saída ps e um dado flxo Q? C ç à Temos a válvula com a vazão Q 1300 litros/mnutos, pressão em entrada pe 7 bar al lar a pressão em saída ps No diagrama da Figra 630a, traa-se a liha vertial partndo do valor 1300 litros/minto até rzar com a rva do valor pe 7 bar da traase uma liha horizontal até chegar ao eixo da pressão em saída ps O valor prorado é ps 58 bar. =
=
=
=
C ç à Temos ua válvla com ua pressão em entrada pe 7 bar e pressão em saída ps 4,5 bar. al lar a vazão Q. No diagrama da igra 6.30b traase ua lha horizonta partndo do valor da pressão na Entrada, pe 45 bar, até cruzar om a curva do valor pe 7 bar, daí traase ua liha vertica até chegar ao eixo da vazão. O valor prourado é Q 1650 litros/mnutos. =
=
=
=
=
C ç à Teos ma válvula om ua pressão na saída ps 4,5 bar e vazão Q 1500 litros/mintos alular a pressão em entrada pe No diagrama da igra 630, traase uma liha vertial partndo do valor Q 1500 litros/ mnto até cruzar com a ha horizontal da pressão na saída pe 45 bar. O ponto de cruzamento está entre 6 e 7 bar então o vaor prorado é pe 65 bar. =
=
=
=
=
(fj
Exercício Temos a válvla distribuidora om as característias oforme o diagrama p/Q da igra 631 Devemos verifiar se essa válvla distribidora é idônea para a pilotagem de m ilndro de sim ples efeito qe deve forneer a fora de avano a 1000 Newton. Os outros parâmetros de projeto são: =
diâmetro do cilindro D 50 mm 0,050 metro; diâmetro da haste d 20 mm 0020 metro; =
=
=
=
ressão (bar)
10���������� 9: + Bi= , 7:;-
st:�=\ S+�=-t
4. ����;�� - P t 31 : �
2=�"�.'�-�t�
o
100
200
300
Vazão (1/min)
6.31
400
77
VÁLVUAS PNEUMÁTICAS D CONOLE AUXIARES
- pressão na entrada da válvula pe 8 bar 0,8 MPa (pressão de regime 7 bar); - curso c 200 mm 20 cm; - ciclos por mnutos n 35 ciclos/mnto. Spondo uma resistênia de atrito e vedação igual a 10% do esforço ideal. =
=
=
=
=
Solução
1. Cállo da pressão em saída ps Lembrando a eqação da Seção 58 do Capítlo 5: Fa 0785 · ps · 0,9 2
=
•
procuramos a nossa pressão ps na saída: ps
=
Fa 0,785 · 0,9 2
•
ps 1000/0,785 · 0,050 09 568181 ps 568181 bar 2
=
=
•
=
Do diagrama p/Q da Figra 6.31 temos uma pressão na entrada pe 7 bar e uma saída ps 5,68 bar a válvula garante, portanto uma vazão Q 255 litros/mnto 2. Cállo do número de ilos possíveis: Q c . pa n/63500 =
=
=
=
2
•
Q · 63500 n c · pa =
n 255 · 63500/50 200 0,8 40 ilos/mn =
2
•
=
A fórmula é relativa a um ilindro de simples efeito. Sendo o valor procrado n 40 ciclos/mnto (maior do qe o neessário n 35 ciclos/min), a verificação é positiva, então a válvla distribuidora é idônea para a pilotagem do cilndro. =
=
Questões práticas: 1. Uma válvula de simltaneidade permite a passagem do ar no orifício de saída A quando: a. É presente o sinal X e Y b. É presente o sinal X e não Y. c É asente o sinal X e Y 2. Desrever brevemente o funionamento das válvlas direcionais a arretel e a obturador 3. Uma válvula idireional: a. Bloqueia o fluxo de ar nas duas direções opostas. b. Bloqueia o fluxo de ar em ma direção mas permite a passagem na direção oposta. c ermite o fluxo de ar em ambas as direções. 4. Uma válvula distribuidora do tipo 5/2 biestável sigifia qe: a. ossi ino posições e dois orifícios com um só sinal de pilotagem. b. ossi ino orifícios e duas posições com m só sinal de pilotagem c ossi ino posições e dois orifícios com dois sinais de pilotagem 5. Desrever brevemente o prncípio de fnionamento de ma válvla temporizada.
Circuitos Pneuáticos Eleentares f,j
Generalidades
f•
Comando de um Cilindro de Simples Efeito
Antes de começar o estudo dos circuitos pneumátios, é preiso examnar os comdos elemen tares constituídos de m só cilindro.
Devemos omandar um cilindro de simples efeito de forma tal que ao se pressionar m botão a haste efetua um curso positivo e ao relaxar o botão ocorre o retoo da haste (rso negativo) Para executar o omando devemos tilizar uma válvla 3/2 NF por acionamento manal geral e com retoo da mola monoestável), onforme a igura 7.1
p
Figura 7.1 Qando a válvla é aionada por ação mscular, oo rre a omunicação do orifício 1 om o 2, então o ar em pressão entra na câmara traseira do cilindro de simples efeito; temos assim a saída da haste Ao relaxar o botão geral uma mola do cilindro provoa o recuo da haste. A válvla retoa a sa posição de reposo por meio de sua mola nterna, e a exastão do ar da câmara traseira do ilndro aontee com a comuniação do orif ício 2 om o 3 conforme a igura 7.1
fj
Comando de um Cilindro de Duplo Efeito Devemos omandar um cilindro de duplo efeito de forma t que, pressionando um botão, a haste efete m rso positivo, e relaxdo-o m curso negativo. Nesse aso devemos tilizar: ma válvla 4/2 monoestável; ma válvla 5/2 monoestável.
78
CIRCUTOS PNEUMÁICOS LMENAS
79
O comando com válvula 4/2 monoestável por aionamento geral de botão é ndicado na Figra 7.2.
p
Figra 7.2 Na posição de repouso, a câmara frontal (lado haste) do ilndro de dplo efeito é em pressão enqanto aquela traseira é em descarga, temos então a haste do cilndro reuado Pressionando o botão da válvula temos a comniação do orifício 1 om o 4 então o ar à pressão P entra na câmara traseira do cilndro de duplo efeito e temos assim a saída da haste Ao relaxar o botão geral a válvla retoa à posição de reposo conforme a igra 7.2 por meio da mola A entrada do ar dessa vez acontee na cmara frontal do ilndro om a comuniação do orifício 1 om o 2. Em consequênia há o reuo da haste O omando com válvula 5/2 monoestável por acionamento msclar à posição fixa é ndiado na igura 7.3
Figra 7.3 O fncionamento do esqema da igra 73 é praticamente igal ao aso anterior.
f•
Comando de uma Válvula 5/3 Devemos omandar m cilndro de dplo efeito de forma tal qe movimentando uma alavana om a força musular, a haste em posição de repouso fique bloqeada. Uma possível solução é proposta na igura 7.4
80
CAPÍTULO 7
4
2
p
Figra 7.4 A posição de bloqueio da haste do cilndro é apresentada na Figura 7.4; nesse caso, a posição ntermediária é fechada.
f•
Aplicação: Linha de Separação de Produtos Com refenia à Figura 75, devemos ontrolar o flxo de prodtos da lnha A pressionando o botão PA e o da lnha B por meio do botão PB.
Figra 7.5 A solção é proposta na Figra 7.6.
4 X
Figra 7.6
2
CIRCUTOS PNEUMÁICOS LMENAS
81
Pressionando o botão A ocorre o aionamento da válvla 3/2 NF. Temos assim o snal de pilo tagem em X ao distribuidor 5/2 biestável, que omtando faz sair a haste do cilndro de duplo efeito, desviando assim os prodtos da lnha A em B Por ser o distribuidor 5/2 do tipo biestável, ele fica na posição também quando relaxamos o botão P Para retoar à sitação nicial de haste recuada, para a lnha A é preiso pressionar o botão PB da válvla 3/2 N qe envia ao distribudor 5/2 o snal de pilotagem em Y, provocando assim a omtação do distribuidor 5/2. Temos assim o r eco da haste.
fj
Comando de um Cilindro de Simples Efeito de Dois Pontos Para comandar m cilndro de simples efeito de dois pontos diferentes, devemos tiliz ar ma vál vla seletora coforme ndicado na igra 77.
A
PB
PA
Figra 7.7 Aionando o botão PA, o fluxo chega à entrada A da válvla seletora e daí entra na câmara tra seira do cilndro de simples efeito om a onsequente saída da haste. Quando apertamos o botão PB o funionamento é o mesmo.
@
Regulação da Velocidade de um Cilindro de Simples Efeito Podemos ter os seguntes asos: - reglação da veloidade no avanço; - reglação da veloidade no retoo; - reglação da veloidade no avanço e no retoo.
7.6.1 Regulação da Velocidade no Avanço A veloidade da haste no crso de avanço pode ser reglada por meio de válvulas regladoras de flxo udirecional qe ontrolam a vazão enviada à câmara traseira do cilndro, coforme mos trado na igra 78.
82
CAPÍTULO 7
p
Figra 7.8 Pressionando o botão da válvla 3/2, o fluxo do ar chega à válvula idirecional a esfera ntea bloqueia o fluxo, que então é desviado para o estrangulamento reglável. Daí hega ao indro permitdo assim a regulação da veloidade na fase de avanço.
7.6.2 Regulação da Velocidade no Retomo A velocidade da haste no rso de retoo pode ser regulada por meio de válvulas reguladoras de xo direional que ontrolam a vazão enviada à âmara traseira do cilndro, coforme mos trado na Figura 7.9
p
Figra 7.9 Pressionando o botão da válvula 3/2 o fluxo do ar hega à válvla idirecional e a esfera ntea permite o flxo que daí chega ao cilndro normalmente Na fase de retoo da haste, a esfera blo-
CIRCUOS PNEUMÁTICOS LMENTAS
83
queia o uxo de exaustão do ar, assim o fluxo é desviado para o estrangulamento regulável, per mitido a regulação da velocidade na fase de retoo.
7.6.3 Regulação da Velocidade no Avanço e no Retomo Nesse caso omo ilustra a Figura 7.10 utilizamos duas válvulas reguladoras de uxo uidirecio nal, ligadas em série de tal forma que uma válula ontrole o fluxo na alimentação, ou seja, na fase de avanço e a outra controle o fluxo na fase de retoo. Assim no caso de ilindro de simples efeito, temos o ontrole das veloidades em ambas as direções.
p
Figra 7.10
f
Regulação da Velocidade de u Cilindro de Duplo Efeito Para regular a veloidade da haste de um cilindro de duplo efeito no urso de avanço e retoo há duas possibilidades: - regulagem na fase de desarga; - regulagem na fase de alimentação
7.7.1 Regulação na Fase de Descarga Nesse caso omo ilustra a Figura 7.11 temos uma boa reglação nos limites das argas apliadas à haste porque a mesma é controlada também pelas almofadas de ar que se formam na âmara de desarga. Agido nos parafusos de regulação das válvulas reguladoras de fluxo, podemos variar separa damente a velocidade da haste em ambas as direções. É possível também variar a velocidade de um distribuidor 5/2 montando diretamente nos ori fíios de desargas, oforme mostrado na igura 712 as válvulas de ontrole de fluxo bidire cional. Essa é às vezes uma solução menos onerosa em relação ao uso de válvulas uidirecionais.
84
CAPÍTULO 7
Figra 7.11
4
2
p
Figra 7.12
7.7.2 Regulação na Fase de Alimentação A regulação na fase de aimentação conforme a Figura 7.13 não é mito preisa, portanto, se utiliza somente nos asos de cilndros com fluxo de ar mito pequeno. Em todos os otros asos é preferível a regulagem na desarga
CIRCUTOS PNEUMÁICOS LMENAS
4
85
2
p
Figura 7.13
f:j
Aplicação: Comando de uma Pá Mecânica Com refenia à Figur 7.14, queremos vaiar velocidade d e m pá mecâni na fse de deida e subid ao nteio do reservtóio
a1
Figura 7.14
O omado pneumátio de iometo é apreetado Figur 715 Qundo peiomos o botão PA, pá mecni desce letmete om veloidade regulável por meio d válvula reguladora S2.
86
CAPÍTULO 7
a1
r-,
51
1 52
L_J
L_
y
2 PA
,
V3
p
Figra 7.15 Ao térmno do curso de descida da haste, esta toa o fim de curso a. Oorre então a omutação da válvla a, e por meio do sal de pilotagem Y temos a comtação da válvula distribidora 5/2, permitdo assim o recuo da haste om velocidade regulada da válvla reguladora S Falmente a pá meâca sobe.
f
Curso Rápido nos Cilindros de Simples e de Duplo Efeito Qando falamos de rso rápido qeremos dizer qe a velocidade durante a fase de avanço é mais rápida que drante a fase de retoo Para obter m retoo rápido de um cildro de simples efeito, podemos sar a solção apresentada na igra 7.16, qe pre o uso de ma válvla de escape rápido
2
p
Figra 7.16
CIRCUTOS PNEUMÁICOS LMENAS
87
O botão PA pressionado alimenta a câmara traseira do cilndro, e em onsequênia temos a saída da haste na fase de avanço. Relaxando o mesmo botão PA a válvla de escape rápido entra em ação, permitndo assim o esvaziamento rápido da âmara traseira e o rápido retoo da haste do ilndro. Para ilndros de duplo efeito, podemos ter a mesma solção mostrada na Figura 7.17
2
4
2
PA
p
Figra 7.17 Na Figura 7.17 temos uma fase de avanço mais rápida em relação à fase de retoo
f01
Comando de Segurança a Duas Mãos Consideramos realizar um omando automátio no qual o fnionamento orreto de uma máquna depende da manobra exata de m comando. Uma alteração volntária dos botões de omando poderia provoar uma falha no fnionamento, causando provável aidente de traba lho ao operador desatento. O objetivo desse omando a duas mãos (veja Figura 718) é pôr sob ontrole os comandos ou sea, ter de empregar as duas mãos do operador para exectá-lo habili tando-o, por exemplo, acionando m cilndro
Figra .18
88
CAPÍTULO 7
Uma possível solução pneumática é apresentada na Figura 7.19
A
B
PB
p
Figra 7.19 Na igura 719 temos o emprego de uma vál vla de simultneidade para omandar um ilindro de simples efeito O cilindro é acionado somente om a presença simltânea dos dois snais X e Y que hegam dos botões PA e PB Lembramos que a válvula de simultaneidade ata na fnção lógica E (em nglês, AND). Outra possível solução pneumátia é apresentada na Figra 7.20.
PB
PA
p
Figra 7.20 Na Figra 7.20 vemos o emprego de duas vávulas 3/2 NF ligadas em série qe comdam um cilndro de simples efeito. Também nesse caso o ilindro é alimentado somente se os botões A e B são pressionados simultneamente.
CIRCUOS PNEUMÁTICOS LMENTAS
f•
89
Aplicação: Comando a Duas Mãos para um Atuador Linear Duplex Connuo O circuito apresentado na Figura 7.21 representa um comando a duas mãos om atuador lnear duplex contínuo O emprego do atuador near duplex ontínuo se deve à necessidade da máquna de ter uma força de avanço muito elevada. O uso do distribuidor de potência 5/2 é ndispensável, porque temos um atuador de potência om comando de duplo efeito. O nionamento se baseia no esquema já examnado da igura 719 Notamos omo a ligação do atuador lnear duplex ontínuo apresenta dois parafusos de conexão para o avanço da haste e dois parafusos de conexão para o seu retoo Lembramos que se trata de dois cilndros de duplo efei to ligados em série
X
A
A
c
B
p
Figra 7.21
Ht
Comando Indireto de um Cilindro de Simples Efeito Se o ilndro de simples efeito é de notáveis dimensões é necessár io, para o seu aionamento, um volume de ar muito elevado por isso o aionamento normal direto com um botão, como desrito na igura 7.1, não é possível, já que é preiso que haa uma força muito elevada para pressionar o mesmo botão P. Uma possível solução para esse problema é usar o comando indrto, onforme a igura 7.22. O aionamento da válvula a botão A envia o snal de pilotagem X ao distribuidor monoestá vel de potênia que comanda o cilndro Relaxando o botão PA, as molas do ilindro e do distribuidor permitem o retoo à posição inicial.
90
CAPÍTULO 7
2
2
A
p
Figra 7.22
fkl
Comandos Temporizados Em algmas aplicações há a necessidade de efetar os omandos em função do tempo. Suponha mos querer aionar um ilndro de simples efeito com um atraso de 10 segndos entre o aciona mento do botão PA e o incio da saída da haste Nesse aso, devemos reorrer a um temporizador pneumátio e realizar o circuito mostrado na Figra 7.23
r-
-
1
_
Figra 7.23 Pressionando o botão A, a válvula 3/2 N comta; enviando o fluxo do ar ao temporizador no orifíio 12, o reservatório inteo do temporizador omeça a armazenar erto volume de ar Depois de 10 segndos pré-impostos por m operador ocorre o disparo da válvla interna do temporizador, o que permite a alimentação do cilindro ligando o orifíio 1 ao 2
CIRCUTOS PNEUMÁICOS LMENAS
QI•
91
Aplicação: Colagem de Peças Com refenia à Figura 7.24, temos um sistema de prensa mecâna para olar peças. Com um acionamento a botão, queremos comandar o curso de avanço da haste do cilndro A. Angida a posição de fim de curso, ela deve prensar duas peças que devem ser coladas em 10 segundos. Depois desse tempo a haste retoa à sua posição normal de reuo O botão de partida A deve ser pressionado pelo menos por 2 segundos, depois oorre o acionamento do sistema
Figra 7.24 Uma possível solução é apresentada na Figura 7.25 A a1
1
X
V1
2 2
-
r-
r-
-
'
2
2
-
_
_
2
p
Figra 7.25 Ao se pressionar o botão PA, o temporizador V2 começa a ontagem do tempo Transorridos 2 segundos, temos o snal de pilotagem em X. O distribuidor de potênia 5/2 bie stável comutando provoca o urso de avanço da haste do ilndro A Angido o fim do urso a a haste causa a comutação da sua válvla 3/2 NF Começa assim a ontagem do tempo do temporizador V. Transcorridos 10 segndos, temos o snal de pilotagem em Y que, por sua vez, provoa uma nova comutação do distribuidor de potênia 5/2 biestável om consequente retoo da haste
92
CAPÍTULO 7
Q�j
Aplicação: Uso da Válvula de Alívio ou Limitadora de Pressão Na Figura 7.26 temos um exemplo de uso da válvla de alívio para reglação da pressão em relação ao controle da força de avanço e retoo de m ildro de dplo efeito comdado por ma válvla 5/2 biestável.
3
p
Figura 7.26 No cirito está presente ma válvula de alívio Z com orifíio de desarga, qe tem como tarefa permitir a alimentação do cildro a uma certa pressão seja na fase de avnço o de retoo Se a pressão de alimentação do ildro não for do valor desejado a válvla de lívio põe em desarga o ar através do orifíio 3. O iruito da Figura 7.26 se toa útil quando, por exemplo, devemos realizar ma atomação em que os ildros devem exectar tarefas om determnados valores de força de avanço e de retoo Naturalmente, a pressão de reglação deve ser erior àqela nomnal do iruito de comando
Eleentos de Lógica Pneuática •:l1j
Generalidades A elaboração dos snais nos comandos pneumáticos acontece segundo as regras da lógia bnária, e são somente dois os estados possíveis de ada snal A lógia binária é objeto de estdo de um particular setor da matemátia chamado álgebra booleana. Lembramos que na álgebra tradicional uma variável pode assmir qualquer valor de zero até o nfinito. Na álgebra booleana porém podemos ter somente dois valores chamados de "O" e "1". No setor elétrio "O" (zero) pode corresponder a um valor de tensão elétria por exemplo de+ O volt e o valor "1" um valor+ 5 volts ou também de have aberta a "O" e chave fechada a "" No setor pnemátio "O" (zero) pode orresponder a m valor de pressão por exemplo O bar e o valor "1" m valor de 6 bar. Evitaremos entrar em detalhes da lógica booleana até porque não é ndispensável para os circitos pnemáticos As operações lógias fndamentais são sbstanialmente ts: operação lógica U em inglês R); operação lógica E (em inglês AN); operação lógica NÃ em inglês NT
•:8
Operação Lógica OU (OR) A operação lógica R é ma operação de soma lógia binária entre dois ou mais operandos cha mada ainda variável Reprodzimos a tabela-verdade na Figura 8.1 X
y
S=X+Y
o
o
o
o
1
1
1
o
1
1
1
1
Figra 8.1
A tabela-verdade da igra 8.1 representa as possíveis combnações da operação de soma lógia binária e os resltados S saída). Nessa tabela X e Y possuem os estados "O" e "1" lógio no qual associada a "O" lógico está ma chave aberta e a "1" lógico ma chave fehada coneito da operação lógia R é: • É necessário que ma das variáveis X ou Y seja 1 para qe o resltado S seja 1. Essa sitação eqivale a uma ligação de chaves em paralelo. Na Figura 8.2a é possível observar a representação om chaves elétrias e com o símbolo internacional de portas lógicas Na igra 8.2b a representação pnemátia é a equivalente da fnção R. 93
94
CAPÍTULO 8
s
:fs
Figura 8.2b
Figura 8.2a
@:f
Operação Lógica E (AN) A operação lógica ANO é uma operação de produtos lógicos bnários entre dois ou mais operan dos, chamada ainda variável. Reprodzimos a tabela-verdade na Figra 83. X
y
S=X·Y
o
o
o
o
1
o
1
o
o
1
1
1
Figura 8.3
onceito da operação lógia ANO diz: • É sufiente que ma das variáveis X e Y seja para que o resltado de S seja Essa sitação eqivale a ma ligação de haves em série Na igura 8.4a são representadas om chaves elétricas e com o símbolo nternaional de portas lógicas. A Figra 8.4b é a representação pnemátia equivalente da ção ANO.
X]
L
=s Figura 8.4a
X
s y
o
Figura 8.4b
ELEMNTOS D LÓGICA PNEUMÁTCA
95
•:9 Operação Lógica NÃO (NOT)
A operação lógicaNOT é uma operação de omplementação hamada também de nversão sobre ma só variável. Reprodzimos a tabela-verdade na Figra 85.
Na igura 86a é possível observar a representação com chave elétria e com o símbolo nterna cional de portas lógiasNa igra 8.6b, observamos a representação pneumátia eqivalente da fnçãoNOT.
s
X
Figra 8.6a
Figra 8.6b
•: Exemplo Simples de um Circuito Lógico
A títlo de exemplo reproduzimos na Figra 8.7 um simples irito lógio composto de portas lógicasNO AN, OR
A B
e
D
s
E F G
Figra 8.7 A equação do irito lógico da Figra 87 é mito simples. A saída Sé: =A· B· C+E· F· G+D
96
CAPÍTULO 8
O trainho sobre o D sigifica, em álgebra booleana, qu e se trata de uma operação de complemen tação de fato D representa ma variável do tipo NOT.
Circuitos Combinatórios e Sequenciais Um irito se diz combinatóro quando a saída em um dado nstante depende somente dos valo res das entradas naquele nstante Um irito se diz sequenial quando a saída depende anda do tempo e da história passada das entradas; nesse aso, temos fnções de temporização e de memória. Um onjnto de operadores lógios ligados entre eles oforme a Figra 8.7, chama-se irito lógico combnatório Se há elementos de temporização ou de memória, chama-se circuito lógico sequencial Uma memória deve ser capaz de armazenar iformações. al fnção pode ser reaizada om elementos pnemáticos do tipo biestável qe são ativados e desativados por plsos elétrios o pnemátios. Utilizando elementos pneumáticos, a nção de memória pode ser realizada com as válvulas biestável do tipo 4/2 ou 5/2, coforme a Figra 89. O símbolo gráfio normalizado pela memória está representado na Figra 8.8
Figra 8.8 U2
1
Figra 8.9 Com refenia à igra 8.9, temos dois sinais de entrada, E e E2 e das saídas complementa res U e U2. Enviando na entrada E m pulso elétrio o pneumátio, a saída U passa de um estado o vel lógico a outro A mesma oisa acontece na entrada E2 e saída U2. Sa araterística então é a de reter um determnado estado o ível lógio e por isso chamase elemento de memória
Equivalência entre Circuito Lógico e Pneumático Com refencia ao circuito lógico da Figra 810, qeremos a sa onversão em um irito pne mático eqivalente.
s
Figra 8.10
ELMNOS D LÓGICA PNEUMÁTICA
97
A equação do irito lógico da Figra 8.10 é:
O circuito pneumático equivalente é aqele ap resentado na Figura 811 s
2
2
E1 • E2
E1 • E2
2
E
E2
p
Figura 8.11
•:@
Elementos Lógicos Pneumáticos As funções lógicas podem ser realizadas com válvulas pnemáticas normais Todavia, a teno logia atal desenvolveu dispositivos lógicos pneumáticos espeializados hamados elementos ógcos pnemácos. Trata-se de dispositivos pnemátios normais como os estdados até agora, porém om tamanho fortemente reduzido Se uso é prevalente em sinais de pilotagem com pressão e vazão muito limitadas A pressão de fncionamento varia geralmente entre 0,1 bar a no máximo 1,5 bar. Do ponto de vista de fabricação é tilizado o sistema om obturador Gá abordado nos apít los anteriores) Qando se utilizam os elementos lógios pneumáticos os fabr iantes preferem tilizar os sím bolos lógios normalizados, coforme a igra 8.7 Na igra 812 temos m exemplo de omo se apresentam na prática algns elementos lógi cos pnemáticos
98
CAPÍTULO 8
Or
And
Figura 8.12 (nte: Cruzet)
Aplicação: Deslizador Pneumático de Esteiras Uma séri d caixas dv sr dsliada m quaro dirçõs drns por mio d m dsliador pnmáio, conorm Figra 8.13
Figura 8.13
Quaro válulas pnumáias aionadas por boõs aam sm ma ordm prfixada no posiionamno do dsliador para a posição dsjada 1, 2, 3 4. O ilndro auador dv sr do ipo dplx gmnado com urso difrn O cilndro A possui m rso mnor m rlação ao cilndro gêmo B. Na Figra 8.14 são idnifiadas as quaro posiçõs do cilndro dplx gmnado.
ELEMNTOS D LÓGICA PNEUMÁTCA
A
�
B
r B
A
l====ê
_
<
A
B
o
2
B
A
o
99
<
Figra 8.14 As condições lógicas de fnionamento são defndas onforme Tabela 8. 1 Esteira
Posição
Cilindro A
CiindroB
T1
1
o
o
T2 T3 T4
2 3 4
1
o
o
1
1
1
Identifiamos omo "" o cilndro com pressão e omo "O" o ilndro sem pressão. A resolução do problema é por meio de válvlas seletoras do tipo R ligadas diretamente às entradas de pilotagem dos distribidores pneumátios Y e Y Por sua vez, os orifícios das válvulas seletoras R, R, R R são ligados, por meio de válvlas pneumátias / NF, om os comandos de botões , T T (veja Figura 85). B
A
2 1
4
OR1
2
4
3
YV2
OR3
O 2
S
��� � ��� ��� � s2 + e S3
c
2
p
1&
1�����-�������.�
Figra 8.15
100
CAPÍTULO 8
Cada botão Tl, 2 3 T4, uma vez acionado ativa duas vávas seetoras OR qe atam na piotagem dos dois distribuidores prncipais para obter a posição desejada, coorme bea 8.1 Por exempo pressionando o botão Tl, a ha Sl é pressurizada energizando as vávas seetoras ORl e OR4, ao passo que pressionando o botão 2 é pressrizada a ha S2, energizando as vávas seetoras OR2 e OR4 Na igra 816 temos o diagrama ógio atando com eementos ógios pnemáticos do esqema da Figura 8.15. S4
S3
S2
S1
T1 A+ A-
OR2
T2
OR
Y
T3
B+ 8-
O4
T4
Figura 8.16
Questões práticas 1 Transforme o iruito pneumátio da Figura 8.13 em um circito equivaente coorme a sim boogia normaizada de portas ógicas s e A
E1
B
E2
p
Figura 8.17
ELEMENTOS DE LÓGICA PNUMÁCA
101
2. Trnsforme o circuito pneumático da Figura 8.14 em um irito eqivalente, conforme a simbologia normalizada de portas lógicas U2
U1
2
E1 E2
Figura 8.18
Métodos Gráfcos para o Estudo dos Coandos Autoáticos I•
Ciclos de Funcionamento dos Comandos Automáticos A maioria dos automatismos ndustriais é prevista para o nionamento em ilos, classificado em ts tipos prncipais: - automáo - manal - semiatomátio Para cada tipo de ciclo, é laro qe deve ser garantida a segrança para o operador e a máquna mediante proteção adeqada, que deve anda ser eficiente em ada modalidade de fncionamento.
9.0.1 Ciclo Automático O ilo automátio é orgazado de tal modo que não requer a nterfenia do operador, exceto para a operação de partida, visando efetuar o posicionamento do material trabahado. Durante o fnionamento de modo atomático devemse excluir os comandos manuais que podem ope rar somente depois de uma parada de emergênia e depois da omutação de uma chave automá ticamanual. Em caso de faltarem as ondições de segurança, o ciclo automático deve parar de maneira parial o ompleta.
9.0.2 Ciclo Manual A partida e as fases do ciclo operacional só são possíveis se efetadas por m operador É laro que no caso de mais máqunas operando no mesmo ciclo é melhor agrupar o quadro elétrio de comando próximo da máqna operada
9.0.3 Ciclo Semiautomático É a jnção do iclo atomático e manual Existem por exemplo omandos atomátios ca par tida é manal, mas às vezes o subilo é automátio É nteressante notar que esse tipo de ilo apresenta classifiações omo: - Ciclo repevo. É aquele qe, ternada uma série de operação (ilo) atomatiamente é iado um novo ciclo, idêntico ao anterior. - Ciclo aniepetitivo. É aqele em que termnada a sequênia das operações (ilo o ato matismo para e atende a um comando para reiar um ciclo idêntio
102
Descrições dos Ciclos Automáticos Pneumáticos O estdo de um omando automático se iia pelo estudo do cilo de trabalho, o sea o estudo das fases dos movimentos dos atuadores segundo uma sequênia preestabeleida Para desrever um co d trabaho, utilizaremos as seguntes onvenções, mais freqentes hje: - Os atuadores se ndiam geralmente com letras maiúsclas, A, B, C etc.
MÉTODOS GRÁFICOS PAA O ESTUO DOS COMANOS ATOMÁCOS
103
- O snal+ ndica um crso positivo da haste do cildro, ou seja, o avanço da haste. - O snal ndica um crso negativo da haste do cilindroo seja, o retoo da haste - No caso do distribuidor de potência qe comanda o atuadorlado negativo é aquele relativo ao urso de retoo da haste, e positivo é aquele relativo ao crso de avanço da haste (vea a Figura 91). A
C, 1 �
Figura 9.1 Podese desrever o ilo ndicando em seqênia os movimentos das várias fases; por exemplo: 1) A+B+C+,A - B - C Se em uma ou mais fases temos m movimento simultâneo de mais atuadores, devemos indi ar esse movimento simultâneo com pantesespor exemplo: 2) A+ B+C+,A,BC) Nesse caso o reuo dos cildros B e C ocorre simltaneamente Ilstramos então as seis fases do iclo 1) - crso de avanço da haste do cildro A - crso de avanço da haste do cildro B - crso de avanço da haste do cilndro C - crso de retoo da haste do ilndro A - crso de retoo da haste do ilndro B - crso de retoo da haste do ilndro C Ilstramos então as cnco fases do ilo 2) - crso de avanço da haste do cildro A - crso de avanço da haste do cilndro B - crso de avanço da haste do cildro C - crso de retoo da haste do ilndro A - crso de retoo simltâneo da haste dos ilndros B e C C ada fase só pode se iiar quando termna a fase anterior; por exemplo, o crso de avanço da haste do cildro B na segunda fase só pode acontecer quando o cildro anterior,A , chego ao se fim de urso
M
Defnição dos Sinais de Comando O movimento dos atuadores acontee por fases ou seja, a operação de ada atador é assoiada a ma fase ela é exectada se e somente se a condição anterior àqela fase é verdadeira; a fase é atada por meio de sina de comando do ilo que podem ser identificados se o ilo é descrito na forma de tabela. - O fim de urso d e ada atador geralmente é ndiado com as letras mnúsulas, a b etc segidas dos números " o "1 Por exemplo o fim de crso a siifica qe esse fim de crso é acionado quando a haste do ilndro está completamente recada; o fim de crso a significa qe esse fim de crso é acionado qando a haste do cilndro está completamente estendida veja a igra 9.2.
104
CAPÍTULO 9
- Indicamos os botões de start com as letras m ou PM. - Considerando o ilo 1 descrito anteriormente, observamos que a movimentação B+ pode aconteer somente depois que A chegou ao seu fim de curso de avanço, aionando assim o fim de curso a Podemos então dizer que a é o sinal de omando da movimentação B+. A
4
2
F 92 Podemos representar tudo isso em uma tabela, pondo a na oluna da primeira fase logo abaixo de B+ (veja a Tabela 1). Fase
1
2
3
4
5
6
Trajeto
A+
B+
C+
A-
B-
C-
a
Sal
- A movimentação C+ acontee quando o fim de curso b 1 foi acionado, portanto b1 é o snal de omando da movimentação C+, conforme a abela .
1
2
3
4
5
6
A+
B+
C+
A-
B-
C-
a
b
in
Proedendo dessa forma chegamos ao final de todas as movimentações do ciclo conforme a abela 3
1
2
3
4
5
6
1
A+
B+
C+
A-
B
C
A+
in
cO
a
c1
a
bO
cO
Com refencia ao ciclo , temos um quadro completo das fases na abela 4.
1
2
3
4
5
A+
B+
C+
A-
B-C-
a
c1
a
in
E :
I
�
MÉTODOS GRÁFICOS PAA O ESTUO DOS COMANOS ATOMÁCOS
105
Na Tabela 9.4 notamos as setas que ndicam a seqênia das várias fases. No fnal da fase 5, temos o recuo de B- e C-, qe acionam os respectivos fns de rso bO e cO s snais bO e ü são também os snais de repartida do cilo, então são olocados logo abaixo da primeira fase (A+). fato de bO e O serem coloados na mesma coluna com A+ significa qe a repartida do ciclo pode aonteer somente quando bO e O são acionados simltaneamente o seja, atuando sob a fnção lógica AND. Para ompletar a tabela, é preiso nserir somente o snal de start m, o seja, o snal de partida do ilo snal m de partida deve ser nserido em AND lógio com os snais de comando qe permi tem o consentimento da primeira fase. Veamos agora as tabelas de omando completas dos ciclo examnados 1 e 2 Fase
1
2
3
4
5
6
Trajeto
+
B+
+
A-
B-
C-
Sal
cO
al
bl
c1
ao
bO
Sal de patida
m
6 Fase
1
2
3
4
5
Trajeto
+
+
A-
B-C-
Sal
bO
al
l
c1
ªº
Sal de partida
cO
m
Ao ler por exemplo a Tabela 95, dizemos: m e cO comanda A+ a comanda B+ b omanda C+ c1 comanda A- aO comanda B- bO omanda C-
d•
Diagrama Trajeto-Passo A movimentação de um ciclo de trabalh o é representada através do , com o qal é possível exetar o desenvolvimento nteiro das várias fases
9.3.1 Execução de um Diagrama Trajeto-Passo Esse diagrama se apresenta sob a forma de tabelas, omo se vi nas subseções anteriores Nesses diagramas as fases são mudanças de estado dos elementos atadores. T omemos como exemplo o ilo da Tabela 9. Desehamos uma tabela onforme a Figura 9.3.
106
CAPÍTULO 9
Tabela Fase Traieto Snal Sal de pada
1 A+ b c m
Auadoes
2
B +
a1
4 3 5 + A- B-b1 c1 a
Dagrama das fases +
(a1) (a)
A-
(b1) (b)
B
+
(c1) (c)
e
Figura 9.3 Na fse 1 ocorr o cro d avanço do ilindro A, nquanto B C iam parado na poição ngativa. Podmo rprntar graiamnt omo na Figra 9.4 Tabela Fase Trajeto Sa Sa de parda
1 A+ b c
Auadoes
2
3
B+ a1
+ b1
4
5
A Bc1 a
Dagrama das fases A
+
/
+ B
(a1) (a) (b1) (b)
+
(c1)
e
(c)
Figura 9.4 - Na igura 94 obrvamo o gmnto oblíquo d A q rpr nta a paagm da hat do ilindro A da poição ngativa para a poição poitiva, ou ja, a aída omplta da hat. - O doi gmnto horizontai rprntam a parada da hat do cilindro B C na rpc tiva poiçõ ngativa. D ato o ilindro B C nna movimntam Tabela Fase Traeo Sna Sal de patda
1 A+ b
2
3
B+ a
+ b
5
A- B-c a
c
m Aadoes
Diagr ama das fases
A
B
+
_ V
+
(a1) (a) (b1) b)
+ e
(c1) c)
Figura 9.5
MÉTODOS GRÁFICOS PAA O ESTUO DOS COMANOS ATOMÁCOS
107
Na fse 2 tmo o ro d avanço do cilndro B a parada d A C, rpctivamnt na poiçõ poitiva A ngativa C, coorm motrado na Figra 95. Na fse 3 tmo o curo d avanço do clndro C a parada d A B, rptivamnt, na poição poitiva oorm motrado na igura 9.6 Tabela Fase rajeto Sina Sal de parta
1 A+ bO cO m
Atuades
2
3
4
5
B+ a1
C+ b1
Ac1
B-Ca
agama das fases A
B
+
1/
+
(a1) (aO)
V
-
+
b1) bO)
e
c1) (cO)
Figura 9.6 Na fse 4 tmo o curo d rtoo do cilndr o A, nquanto B C iam na poição poitiva B C coorm motrado na Figra 97. Tabea Fase Trae Sial Sina de paida
A+ bO cO
Atuadoes
2
3
4
5
B+ a1
C+ b
Ac1
B-Ca
Diagaa das ases A
B
+
I'
_/ V
+
(a1J (aO) (b1) (bO)
-
+
/
e
c1) cO)
Figura 9.7 abea Fase Taeto Sial Snal e artia Atares
1 A+ bO cO m
2
3
4
5
B+ a1
C+ b
Ac1
B-Ca
agaa as ases A
B
+
_
+
-
+ e
í "
"
Figura 9.8
a1) aO) b) (bO) c1) (cO)
108
CAPÍTULO 9
Na se 5 tmo o uro imltâo d rtoo do cilndro B C, nquanto A fia parado na a poição ngativa oform motrado na Figra 9.8 O diagrama ajeto-passo tá omplto qando a fa é a última fa do ciclo.
P•
Aplicação: Diagrama Trajeto-Passo do Manipulador do Tipo Pick and Place Dvmo dhar um diagrama trajto-pao rlativo à movmntação d m maniplador pro gramávl do tipo pick and plae, coform a igura 99.
Figur 9.9
Tmo qatro fa: Fhadura da pra mcâa (A+) Dloamnto da pça na fa d avanço (B+) Abrtura da pra mcâa para darrgar a pça (A) Dloamnto da pça na poição nicial B) Podmo lr omo: A+ B+ A, B A igra 9.10 rprnta o ciclo drito ob a forma d dagama ajeto-passo. Tabela Fase Trajeto Sina Snal de paida
1 A+ bO m
Atuaoes
2
3
4
B+ a1
Ab1
Ba
Dagraa as fases A -
B
-
V "
/
(a) aO) b1) (bO)
Figur 9.10
À vz aont qu a vária fa têm uma duração difrnt ntão pod havr ao m qu o diagrama trajto-pao aprnta como na igura 911 Notamo na figra omo a movimntação B+ tm uma duração maior m rlação à movi mntação A+.
MÉTODOS GRÁFICOS PAA O ESTUO DOS COMANOS ATOMÁCOS
2
109
4
3
A
B
Figura 9.11
g
Estudo dos Sinais de Comando
Para atar o cabeamento orreto de m irito pneumátio, é ndispensável estdar os snais de omando. De fato, no apítulo anterior vimos que para cabear circitos pnemátios compostos de um só indro as soluções são mito smples, então se tliza m método a que podemos chamar intuitvo. Quando porém o circuito pneumátio é composto de dois o mais ilndros o estudo se complica notavelmente. É então indispensável o estudo aprofndado dos snais de comando Nos circuitos pneumátios, temos basicamente ts tipos d e snais de omando: snal do tipo ontíno snal do tipo instantneo snal do tipo bloqeador Um snal se diz quando fica ativo na fase atal e na fase sessiva. Um sinal se diz â qando é ativo somente no nstante entre duas fases consecutivas. Um snal ontínuo se diz r qando o se estado ativo não permite qe o ciclo prossiga. De fato, esse snal mpede a comutação do distribidor de potênia do ndro a ser comandado. Para esclareer esses coneitos fndamentais, consideremos a Figura 9.12. As retas horizontais relavas a cada indro são ndiadas com+ e refrentes às posições da haste mas podem também ser utizadas para nicar qando m fm de curso está avo o desativado Por exemplo a é ativado no fim da fase 1 e fica aionado nas fases 2 3, 4, 5 aO é ativado somente nos nstantes relativos ao iníio e ao fim do cilo. b é ativado nas fases 3 4 bO é ativado nas fases 1 6 c1 é ativado no instante entre o fim da fase 3 e o ício da fase 4. cO é ativado nas fases 1, 2, 5 6. Tabela Fase Traieto Snal Sna de pata
1 2 A+ B+ a a m
Auaes
3
4
5
6
C+ b1
Cc1
B cO
A bO
Dagraa as fases A
B
+
_v /
+
-
+ e
í �
/"
Figura 9.12
(a) aO) (b) bO c) (cO)
11 O
CAPÍTULO 9
Em conusão: - al, bl, bO cO são snais contínuos. - aO, 1 são snais instantâneos. Agora, examnando com atenção o sna al, por exempo, quando é acionado no fim da fase 1 provoa B+, sigifica que envia o sna de piotagem no ado positivo do distriuidor de potência B, este sina permanece ativo até o fina da fase 5 No fna da fase 4 o sina O provoca o recuo de B, então é energizado o sna de piotagem do distribuidor do ado negativo Nesse meiotempo o sna al ado positivo do mesmo distribui dor é já energizado por meio de uma fase anterior. Aqui temos o verdadeiro proema: se dois snais de piotagem são simutaneamente presentes no mesmo distribuidor biestáve ados nega tivo e positivo o que aontece? A resposta é muito simpes: o cico se boqueia. Devemos oncuir que nesse aso o sina al é um sina boqueador veja a Figura 9.13 B
4
2
a1
e
9.13 A um exame atento ahamos outros sinais boqueadores como bl, bO cO. Deixamos a argo do eitor decidir por quê. Neste ponto sugerimos agns métodos para individuaizar os vários tipos de snais de comando presentes em um circuito pneumático s são aquees que, no diagrama trajetopasso, individuaizam a parada dos cindros No diagrama trajetopasso, se apresentam om traços horizontais s â são ogo ndividuaizados porque correspondem à ponta do tringuo reativo a dois cursos consecutivos da mesma haste s são detectados na faixa dos snais contínuos (traços horizontais: observamos ogo que um sina boqueador é presente na fase de avanço ou reuo da haste do cindro (veja a igura 912) Para faciitar a pesquisa é preferíve anotar os snais boqueadores como na Tabea 9.7 Tabela
@
Fase
1
2
3
4
5
6
Trajeto
A+
B+
C +
C-
B-
A-
Sal
a
0
B
c1
�
Sal de patida
m
Aplicação: Projetar o Diagrama Trajeto-Passo de um Ciclo Automático Devemos projetar um diagrama trajetopasso e estudar os sinais de omando do seguinte io automático: A+, B+ C+ B, A,C
MÉTODOS GRÁFICOS PAA O ESTUO DOS COMANOS ATOMÁCOS
1 1 1
Executando o procedimento ilustrado nos capítlos anteriores, o diagrama trajeto-passo se apresenta onforme a Figura 9.14. Tabela Fase Traieto Snal
1 A+ a
Snal de paa
2
3
4
5
B+
C+
B-
A--
@
b
c
�
cO
m Dagrama das fases
Atuadoes A
B
+
/ V -
+ +
e
I" '
/
(a1) (aO b) b) ) (O)
Figra 9.14
O estudo dos snais de comando fornece a segnte ndiação: a, b, b, c, : são snais contnuos a: é um snal nstnâneo os sns conínuos a e b são bloq uedoes O snal a omanda B+, m sinal presente quando a haste de B deve efetuar o crso de retoo. O sinal b omanda A m sinal presente quando a haste de A deve efetar o urso de avanço
I
Diagrama GRAFCET Antes de prosseguir no estdo dos métodos gráfios pelo estdo dos comandos automáticos apresentaremos m método de grande importância prática, muito tilizado em atomação nds trial. Esse método naseu em 1977 na França e é comumente chamado de GRFCET. A represen tação gráfia foi constrída recorrendose aos diagramas fnionais e respeitando-se algmas regras nteacionais desritas na norma IEC 60848 Essa téa de representação dos omandos atomáticos parte da ideia de qe qualquer sis tema de ontrole é araterizado por ma seqênia de eventos prodzidos de modo automático o então por ntervenção de uma ação hmana ou em fnção do tempo Sempre que nos opamos de atomação indstrial sentimos a demanda de ter de dis por de ma representação gráfica omum Ou seja riase a exigência de gerir a troca das informações entre os técnios que cooperam para a realização de um sistema de controle té nicos esses qe pertenem a diferentes á reas. Isso signifia que m eletrotécnio e um meâ nico provavelmente deverão administrar jntos o projeto de automação de um processo industrial. Por isso nasce essa nova representação dos sistemas automáticos Esse novo tipo de repre sentação desreve as fnções de omando ligadas ao proesso ndependentemente da tecnolo gia sada portanto nenhum campo é exluído A programação é do tipo estrutrada (destnada ao desenvolvimento do tipo seqenial o passo a passo). Apresenta, portanto, muita afdade com o diagrama em blocos o fow-chart e pode ser aplicada aos sistemas pnemáticos, dráli cos o meânicos
112
CAPÍTULO 9 Essa lingagem gráfica utiliza sinais geométrios e uma simbologia alfnmérica e pode ser interpretada e escrita por ténicos om experiência diversa qe não preisam ter um oheimento específio no setor elétrico/eletrôio.
9.7.1 Estrutura de um Diagrama Funcional Um diagrama fncional GRAFCET é onstituído de m conto de passos e transições. Um ilo industrial pode ser decomposto em um certo número de passos (o fases) Cada passo corresponde a um erto número de operação (energização da bobina de um relé, ligação de ma lâmpada acionamento de um cilindro e otros). A passagem de um passo a outro é chamada transição e se verifia somente qando certas condições são satisfeitas, por exemplo: sinais de interrupção de posição e de fotocélulas ou para acionamento de um botão. Um passo é apresentado como m quadrado om o número de passos assoiados, a direita do quadrado que apresenta o passo representa um retângulo que contém a explicação da operação associada ao passo. A ondição de transição de um passo ao seginte é indicada por um "trainho horizontal à direita do qual se escreve a expressão lógica correspondente à ondição de transição com ma eqação boolena Em geral a operação associada de m passo é executada se e somente se a ondição anterior àqela é verdadeira A Figura 915 apresenta a onexão entre os passos.
assos Númeodos / passos assos
Figura 9.15
9.7.2 Alguns Símbolos Grácos Conforme a Norma IEC 60848
incl u f n u çã Trni çã; tr cqçã vá cnr u bln u r Figura 9.16a
MÉTODOS GRÁFICOS PAA O ESTUO DOS COMANOS ATOMÁCOS
113
Conexão oietada
Exemplo de salto de passo
Exemplo de sequênca simâea
Exempo de divergêcia de seqência
Figra 9.16b
9.7.3 Regas de Evolução de um GRACET (Conforme Noa IEC 6848) P ç GRAFT, - I 60848: • D- ; • D -ç; • A ç ç ç ç ç ç ; • A ç é çõ (j 9.17) A F 917 f I f , h é ç 4 5 . Vf ç D, f 6 ç. A f í: • 1 í: É fnconl. O bh õ é h é í é 2
114
CAPÍTULO 9
• 2Q nível: É denomnado tecnológco, e descreve os elementos que compõem os sistemas. Demanda conhementos téos espeífios
D
Ação1 Ação2 e
4 �A_ç_ã_o_4 D
i H- Aç 5 ão Ação6 Fira 9.17
I:j
Aplicação: Uso da Linguagem GRAFCET em um Sistema Automático Lembramos novamente que a lnguagem GRAFCET permite descrever m ciclo de trabalho de ua máquna seqenial com suessões de ações comandadas, hamadas fase ou tep. As ondi ções de passagem de a fase para otra chamam-se tranição. A operação assoiada a a fase é exetada se e somente se a condição anterior àquela fase é verdadeira. O funionamento de cada atomatismo pode ser representado grafiamente por meio de um onjnto: de fases às quais são associadas ações; de transições às qais são associadas as condições; de conexão orientada qe liga as fases às transições Aprofundaremos esses coneitos ilstrando om m exemplo. Veamos a automação de a estação de furo atomátia onstituída de ua mesa rotativa de duas posições de m sistema de carga e descarga de peças e de ua furadeira de olna (vea a igra 9.18) 1 Posição de carga e desarga de peças 2 Posição de fro O diagrama GRACE do ciclo assme o aspecto mostrado na Figra 9.19 em qe fase e tran sição se alteam conorme a segnte ordem de tarefa: partida do ilo; carregamento das peças a frar; rotação de 180 da mesa; °
MÉTOOS GRÁFICOS PAA O ESTUDO OS COMANDOS ATOMÁCOS
-
115
descida rápida da fradeira; descida de trabalho da fradeira; subida rápida da furadeira; rotação de 180 da mesa; descarga das peças fradas; º
1 . osição de carga e escarga e peças 2. osição de fuo
2
o
Figra 9.18
ondição e atda ciclo aga peças eça carregaa otação mesa 80
º
i da otação escia ráia faeia onta e osição e trabaho ro m fo ia ráia faera so e retoro teinado otação esa 80
º
i da otação escareamento peça eça escarregaa
Figra 9.19 O desenho da Figura 9.19 é o modo mais simples e intuitivo de atomatizar a estação de furo, mas com erteza não é o mais onveniente do ponto de vista do tempo/ciclo o seja o tempo reqerido para efetar todas as operações. Esse tempo dimni se o omando é realizado omo indicado na igra 9.20, om as ações exe cutadas simultaneamente sobre duas posições da m esa rotativa. A descarga de ma peça frada ocorre drante a desida rápida da fradeira, e no mesmo tempo se efetuam o furo e o carrega mento das novas peças
116
CAPÍTULO 9
ondição de par da ciclo Rotação mesa 180
º
Fim da roação
Descida ápda
Descarregar eça
arega peça
uro eça fada ()
eça caegada c)
c
Sbda áida urso de reono termado
Figra 9.20 Os diagramas considerados nas Figuras 9.19 e 9.20 são chamados de primeiro nível. De fato, contêm formações sem precisar o mérito do dispositivo utilizado para realização de um omando: trata-se simplesmente de um qadro geral do omando. O GRAFCET de pimero nível tem o objetivo de eslareer ao proetista qal deverá ser a tarefa a ser reaizada pelos blocos de comando Em onseqênia, nem a natureza nem as ara terísticas do sensor e dos atuadores tilizados têm importânia nessa fase de estudo Em pouas palavras, nesse nível pouo importa se uma movimentação é efetada por meio de m cilidro pneumático o de m motor elétrio O importante é saber em qal situação ocorre efetuar tal movimentação O GRACET de segundo níve, hamado também tecnológico desreve os elementos que ompõem os sistemas om requisitos técicos específios Em tal fase interm portanto as informações sobre o sensor e os atuadores empregados
@
Normas para Executar os Esquemas nos Comandos Automáticos No estdo da atomação pnemática, temos representações de esquemas às vezes mito dife rentes entre si, obviamente realizados om símbolos conforme as normas vigentes. Entre eles itamos:
esqema de montagens; fluxograma; esqema lógio; diagramas GRACE e de traeto-passo; esqema do irito.
A seguir desreveremos brevemente as várias representações tomando como exemplo ma peqena estação de fro semiatomática
MÉTODOS GRÁFICOS PAA O ESTUO DOS COMANOS ATOMÁCOS
117
9.9.1 Esquema de Montagens O esquema de montagem indica a posição e os tipos de elementos de uma máqina o de um dis positivo. Tal esquema deve ser limitado ao essencial, e os elementos são representados om sím bolos às vezes não conformes a alguma norma inteaional O importante é respeitar a posição efetivamente ocpada A título de exemplo, na Figra 9.21 é indicado o esqema de montagens da peqena estação de fro semiautomática, composta de dois ilindros de duplo efeito, com a posição efetiva dos ele mentos de trabaho. O sistema é composto de dois ilindros de duplo efeito A e B : - um para bloquear a chapa em alumíio (ilindro A); - um para o fro da chapa cilndro B As fases para a resolução do ciclo, segndo indicado nos itens anteriores, seriam: ase 1 Avanço da haste do ilindro A (A+) ase 2 Avanço da haste do ilindro B (B+) ase 3 Reo da haste do ilindro B (B ase 4 Reo da haste do ilindro A A) B
Figura 9.21
9.9.2 Fluxograma l esquema se representa partndo de cima para baixo com todas as operações a serem exeta das, de tal forma que fique laro o flxo sequencial do sistema automático. Existe ma simbologia nifiada, onforme a Figura 922
/ 7 �o
�(
Operação de entrada ou de saída Operaão de cfrot e decisã. oa-se uma sea que enra no s mblo gráfio e das que saem
redento de desenvolven to or exeplo: áll aritméti seta dia a dreã d flx de programa e deve estar deis de efeaa a operação ) co e fm de um programa
�--
D
mprmr dads ue eressa Figura 9.22
118
CAPÍULO 9
9.9.3 Esquema Lógico Independentemente dos tipos de dispositivos utilizados e da tenologia, o esqema lógico for nece ma visão clara das ligações e do tipo de snais no nterior do sistema atomático. Os símbolos são aqueles das fnções lógicas já estudadas no Capítulo 8. A Figra 9.23 representa o esquema lógico da peqena estação de fro semiatomátia da Figura 921. m
A+ A-
& b1 B B b
a1
Figura 9.23
9.9.4 Diagramas GRAFCET e de Trajeto-Passo Os diagramas GRAFCET e de trajeto-passo á foram disutidos amplamente neste apítulo A Figura 924 representa o diagrama de traeto-passo da estação de fro semiautomática Tabela Fase rajeto Sinal
1 A
3
4
B+
B
A
[
a Sina de patia
2
�
b1
m
Auadres -
B
-
Diagraa das fases
V
"
/
(a) a b1 b
Figura 9.24
Na igura 925 representa-se o diagrama GRACET de segundo nível, hamado também tecnoógco, da estação de fro semiatomática
MÉTODOS GRÁFICOS PAA O ESTUO DOS COMANOS ATOMÁCOS
119
Figra 9.25
9.9.5 Esquema do Circuito O circito representa as ligações com todos os omponentes neessários para a realização prática do comando automátio. No ambiente pneumático, deve ser conforme as normas inteaionais Cetop o ISO 1219. Na Figura 9.26 mostramos o esquema pnemátio da estação de furo semiatomática onforme a norma ISO 1219
+
A+
2
cilo
Linha l
Figra 9.26
120
CAPÍTULO 9
Notamos,da Figra 9.26 coo qualquer esqema pneumátio é sbstanialmente composto par tndo de baixo,ou seja, da fonte de alimentação P: - do grpo Lubrifil P; - de válvulas de controle direional; - dos distribidores de potênia, no nosso caso válvlas 5/2 biestáveis. odemos nserir no lado positivo o snal + e do lado negativo o snal ou anda a ndicação do ilindro que comanda, por exemplo, A+ o A. As realizações dos esquemas pneumáticos de dois o mais ilndros serão discutidos no pró ximo apítulo.
Questões práticas 1. rojete o diagrama traetopasso e estde os sinais de omando do segnte ciclo automático. A+A- B+,C+,B- C 2. rojete o diagrama traetopasso e GRAFCET do segunte ilo automátio: A+B+,C- A- B- C+ 3. Descreva brevemente as normas mais utilizadas no setor da automação ndustrial para as des rições dos omandos automáticos 4. Um sinal ontíno é aquele: a qe no diagrama trajetopasso ndividaliza a parada dos ilndros e então nesse diagrama, se apresenta com traços horizontais; b.ndividalizado porque orresponde à ponta do triângulo relativo a dois cursos consecuti vos da mesma haste; é um sinal que foee ar comprimido de forma constante.
Técnicas para o Coando dos Circuitos Pneuáticos Eleentares fug,1
Generalidades Neste capítulo abordamos os métodos que permitem real izar m ciclo atomático om o uso da tecnologia pnemática. Vimos no primeiro apítlo qe os ilos atomátios, ndependentemente da sua realização físia, podem ser agrpados em das categorias: - os sistemas de lógica abeada - os sistemas de lógica programada Os sistemas de lógica cabeada são realizados om dispositivos pnemáticos elétrios ou ele trônos ligados entre si de forma mais ou menos omplexa. O sistema é rígido e para efetar qualquer mudança na maoria das vezes é preiso desmon tar qase completamente o iruito. Nos sistemas de lógica proamada, ao contrário existe a possibilidade de mdar o ciclo ato mátio a qalquer momento agndo sobre um programa e com o uso de memórias programáveis. O nteresse neste capítulo é o estdo dos sistemas do tipo pneumátios em lógia abeada
fj•
Projetação dos Comandos Pneumáticos em Lógica Cabeada Um circito pnemátio pode ser realizado com diferentes métodos, segndo os tipos de snais de omando e a complexidade do sistema a ser ontrolado. Os métodos mais utilizados na tecnologia atal são substancialmente qatro: -
f j
método direto método om fim de urso a rolete operando em m único sentido método de ascata método do seqenciador pnemático
Método Direto Para ilustrar o método direto daremos m exemplo apliado a m aso já examnado nos apí tlos anteriores Devemos realizar m cilo pnemático relativo a um maniplador programável do tipo pick and place, examnado na Subseção 9.4 Capítulo 9. O ciclo examnado examn ado om o diagrama traetopasso dava como resultado um ilo sem a presença de snais bloqueadores Defato De fato ss método é posívl somnt em aso de clo automát cos em a preença d sinais bloquadore. Começamos a desenhar os elementos atadores dispondo depois as válvlas pneumáticas segndo as ndicações do diagrama traetopasso Vejamos agora um exemplo prático. A seqência do iclo é: A+, B+, A-, B-
com ilndros de duplo efeito. 121
122
CAPÍTULO 10 No projeto, aconseham aconsehamos os proceder como se segue: a) Icia-se com o desenho desenho dos ilndros no nosso nosso aso A e B. b) A ada ilndro ilndro assoiados são normalmente normalmente dois fns fns de curso curso (um para o avanço um para para o retoo); no nosso nosso aso, a O e a para o avanço e retoo da haste do ilndro A e bO e b para o avanço e o retoo da haste do ilndro B. c) A cada cilndro cilndro é normalmente normalmente associado um distribuidor de potênia, geralmente do tipo 4/2 ou 5/2 biestável d) A cada distribuidor de potência normalmente são assoiadas assoiada s duas válvulas de controle do tipo 2/2 ou 3/2 NF do tipo monoestável. Com essas ndicações, proedemos ao deseho dos componentes ndiados resultado é apresentado na Figura 101.
B
A
2
2 �
Figura 10.1 e) Tomemos como refenia refenia o diagrama trajeto-passo da Figura Figura 910, reproduzido reproduzido a seguir seguir para nossa omodidade Fae
1
2
3
4
Trjto
A+
B+
A-
B
Snl
bO
b
Sinl d ptid
m Digm ds fs
Atudos + A
+ B
-
/ "
() (O) () (O)
Figura 10.2
A equação do ilo é: A+=bO ·m
B+=a
A=b
Essa equação se deteta logo observando a Figura 10.2
B=aO
123
TÉCNICAS PARA O COMANDO OS CI CICUOS PNEMÁICOS LEMENARS
De fato, abaix abaixo o de A+ temos bO e m (con (conjunção junção do operador lógio lógio AN). AN). Abaxo de B+ temos a e assim por diante Em poas palavras, é sficiente seguir o dia grama trajeto-passo para saber a sequêni a dos vários sais de comando ligados a cada válvula. Como última observação cabe lembrar que os fns de crso aO e bO por serem fns de crso cr so de reuo da haste, ao serem desehados devem ser aonados, daí os ahos pero das válu las aO e bO f) Deseho fnal do do ciclo pnemáti pnemático co veja a Figra Figra 10.3. b1
a1
1
2
p
Figra 10.3
fuj
Exemplo de Ciclo Automático/Semiautomático Tomando omo refenia o diagrama pneumátio da igura 103 devemos realizar a partida atomática e semiautomática por meio de botões pneumáticos. Uma possível solção é apresentada na igura 104. a 1
2
2
2
p
Star cilo cil auomáic
Stop lo aumáic
Sar lo seiautomic
Figra 10.4
bO
1
1
2
124
CAPÍTULO 10
A válvla seletora que ata na fnção lógica OR permite seleionar o omando atomátio do
comando seiautoátio. Pressionando Pressiona ndo o botão de start do ilo seiatoático, quando o ilo chega na última sequên cia om a energização do fim de urso b não teos flxo de ar na entrada 1 da válvla seletora, e em conseqênia o ciclo para É preciso pressionar novamente o botão de start semiato semiatoátio átio para a nova partida do ilo Reiprocamente Reiproc amente pressionan pressionando do o botão de start do ciclo automáti automátio o quando o cilo chega na última seqência, om a energização do fim de crso b teos onstantemente flxo de ar na entrada 1 da esqerda da válvula seletora, e em consequênia o ilo ontina a trabalhar É pre ciso pressionar o botão de stop do ciclo atomático para a parada do ilo
fufI
Aplicação: Projetar o Seguinte Ciclo Semiautomático: A-, B+, A+, BDevemos projetar um ciclo seiatoático pneumático do tipo: A-,B+ A-,B + ,A+B-
Sabemos que - A é um ilindro de dplo efeito - B é m cilindro de simples efeito Exeutase o proedimen proedimento to descrito na Sbseção 102. Iiiase o desenho dos elementos atuadores, dispondo depois as válvlas pnemáticas segndo as indicações do diagrama traetopasso de forma atomática. O diagrama traetopasso é mostrado na Figura 10.5
Notamos na igura 105 a asência de snais bloqeadores, então é possível tilizar o método direto A nica diferença do ilo da igra 10.3 está no fato de que a partida do ilo se inicia com A o que signfica simplesmente qe o ilndro A em reposo tem a haste ompletamente distendida Obviamente para ter na situação de repouso a haste ompletamente distendida, os orifí cios das tampas traseira e frontal do ilindro devem ser ligados de forma inversa onforme a Figra 106.
125
TÉCNICAS PARA O COMANDO OS CI CICUOS PNEMÁICOS LEMENARS
A
ao
a1
Figra 10.6 Tomemos como refenia o diagrama trajeto-passo da Figura 105. A equação do io é: A=bO·m
B+=aO
A+=bl
B=al
deseho fna do cico pneumátio se apresenta omo na igra 10.7 A
a1
2
2
p
Figra 10.7
•DJ
Aplicação: Transporte de Caixas entre Esteiras Reportemonos à igra 108, reativa a m dispositivo de transporte sobre ma esteira. Quando ma aixa metáia proveiente de uma esteira trasportadora Nl fia na frente do idro A ea é captada por meio de m sensor ndtivo Bl e é empurrada até o cindro B qe providencia transferia para a esteira transportadora N2
126
CAPÍTULO 10
De tudo já explicado, o ilo automátio é do tipo: A+, (B+, A-) B- Esse ilo apresenta uma movimentação simltânea dos cilndros A- e B+. Sabemos qe A é um ilindro de dplo efeito; B é m cilndro de duplo efeito Fcao indr A axa metálca Fca
B1
Eseira N2
iinr B
Figra 10.8 Iiase o deseho dos elementos atuadores dispondo depois as válvulas pneumáticas segndo as ndiações do diagrama traetopasso diagrama trajetopasso é mostrado na Figura 10.9 T
1
2
3
+
+
O
m
+
O
+
(bl)
(bO)
Figra 10.9 A eqação do ilo é: A +=b·m
B+, A-=a
B- a b =
deseho fnal do ilo pneumático se apresenta como na Figr a 1010
127
TÉCNICAS PARA O COMANDO OS CICUOS PNEMÁICOS LEMENARS
A
ao
a1
B
bO
b1
bO
m
2
1
Starstop automáico
t: (p Figra 10.10
Questões práticas 1. Projete o diagrama trajeto-passo, estde os snais de comando e realize o circuito pneumático om o método direto do segute ilo atomátio: A+,B+, (A-,C+) B- C-
2. Projete o diagrama traeto-passo, estde os snais de comando e realize o circuito pneumático om o método direto do segute ilo atomátio: A+B- C+,A B+,C-
3. Desreva brevemente o projeto dos ilos pneumáticos apliando o método direto.
Técnicas para o Coando de Circuitos Pneuáticos Coplexos - Método com Fim de Curso a Rolete Operando em um Único Sentido
if•1 Generalidades
Neste capítulo, e nos segntes, examnaremos os diferentes métodos para a realização dos diversos iritos pneumáticos complexos, em partilar quando estamos na presença de snas bloqeadores. No capítulo anterior falamos da téia direta para a resolução de iritos pnemátios sem a presença de snais bloqueadores. Diante de snais bloqueadores, a téia direta não é possível de ser empregada A técca atal fornee substancialmente ts métodos para resolver iritos pneumátios na presença de snais bloqeadores: - método com fim de curso a rolete operando num úio sentido - método de casata - método do seqeniador pnemático O primeiro método será objeto deste capítulo
•f Método com Fim de Curso a Rolete Operando em um Único Sentido
Qando em um ciclo pneumátio estão presentes um o mas snais bloqeadores é preciso ao fim da stalação, para que funcione orretamente, anlar esses snas. Haste
Antes Válvula fim de crso a lete
\' Depis •
Figra 11.1
O método om fim de rso a rolete operando num úco sentido baseiase no fato d e qe esse omponente gera um snal do tipo implsivo então não é mais bloqeador É preciso montar as válvulas com fim de curso a rolete operando nm úco sentido um poo ntes de ompletado o urso da haste do cildro, oforme a Figra 11. Assim a válvula per 128
TÉCNICAS PARA O COMANDO E CCUIOS PNUMÁTCOS COMLXOS
129
anece aionada somente por um breve nstante de tempo, isto é o tempo necessário para qe o batente na ponta da haste pressione o rolete do fim de crso. O snal assim gerado da válvla a rolete é nstantâneo, enqanto a válvla opera nm úico sentido
Resolução de Um Ciclo com o Método do Fim de Curso a Rolete Operando em um Único Sentido O método de resolução é quase igal ao método direto do apítulo anterior. Daremos um exem plo aplicado a m aso já examnado anteriormen te. Devemos realizar um ciclo do tipo seiautoátio pneumático relativo a ua pequena esta ção de fro atomátia oforme aquela da Figura 921, Capítulo 9 O ciclo examnado com o diagrama trajeto-passo enontrava coo resltado um iclo com a presença de snais bloqueadores a e b Inicia-se o deseho dos elementos atuadores dispondo depois as válvlas pnemáticas segndo as ndicações do diagrama traetopasso. Vejamos um exemplo prátio A seqência do ilo de examnar é: A+ B+ B, A com ilndros de duplo efeito No proeto, aconsehamos proceder coo ndiado a segir. a) Iia-se o deseho dos cilndros, no nosso aso A e B b A cada ilndro são associados normalmente dois f ns de urso (m para o avanço, m para o retoo). No nosso caso, a e a para o avanço e o retoo da haste do ilndro A, e b, b para o avanço e o retoo da haste do ilndro B ) A cada ilndro é normalmente assoiado m distribuidor de potênia, geralmente do tipo 4/2 ou 5/2 biestável d A ada distribidor de potênia são assoiadas normalmente duas vávulas de ontrole do tipo 2/2 ou 3/2, normalmente do tipo onoestável Com essas ndicações, proedemos ao deseho dos componentes ndiados. O resltado é apresentado na igra 112. A
B
� 5
5
3
1
3
1
Figra 11.2 e Toemos oo refencia o diagrama traeto-passo da Figra 92, reproduzido a segir para nossa comodidade vea a Figura 11.3 A eqação do ilo é: A+=a ·
B+=a
Essa equação se detecta observando a igra 113.
B=b
A=b
130
CAPÍTULO 11
De fato, abaixo de A+ temos aO e m (conjunção do operador lógico AND), abaixo de B+ temos a e assim por dinte. Em pouas palavras, basta simplesmente seguir o diagrama traeto-passo para saber a sequênia dos vários snais de comando ligados a cada válvula f Neste ponto temos a diferença om a téia a comando direto examnada no apítulo anterior Vimos como o ciclo examado om o di agrma traeto-passo dava omo resultado a presença de sais bloqueadores exatamente a e bO Como onseqência, como as válvlas com fim de crso a e b O são snais bloqueadores, é pre ciso usar as válvulas com fim de urso a rolete operando nm úio sentido Fase
1
2
3
4
Trto
A+
B+
B-
A-
Sinl
ªº
Sinl d ptid
@
�
b
m
Atudo +
Digrm d f ()
A
(O) + ()
B
(O)
Figura 11.3 deseho fnal do ilo pneumátio é apresentado na Figra 114. A
bO
U:1
B-
2
b
2
a1
p
'I
Figura 11.4
2
1
1 31
TÉCNICAS PARA O COMANDO E CCUIOS PNUMÁTCOS COMLXOS
f@
Aplicação: Dispositivo de Marcar Peças Um dispositivo de marcar peças é composto de ts ilndros de duplo efeito: - um para bloquear a peça sobre um suporte fixo (cilindro A); - um para marar as peças (cilindro B); - um para a expulsão ndro C. Queremos também que o ilo seja do tipo seiautomátio/automático. O dispositivo é representado na Figura 115. ilindro B
Figra 11.5 As fases para a resolução do ilo,segndo ndicado nos itens anterioresseriam: ase 1 Avanço da haste do ilndro A (A+ ase 2 Avanço da haste do ilndro B B+) ase 3 Recuo da haste do ilndro B B) ase 4 Recuo da haste do ilndro A (A ase 5 Avanço da haste do ilndro C (C+ ase 6 Recuo da haste do ilndro C (C De acordo omo á foi expliado,o ilo é do tipo: A+,B+B - A - C+,C O ciclo examinado om o diagrama traetopasso conforme a igura 116 resulta s er um ciclo com a presença de sinais bloqueadores, a,bc,a Fase
1
T S S Atuadores
+
B +
m
Diagrama das fases
B
e
Figra 11.6
5
+
c1
132
CAPÍTULO 11
A equação do cico é: A+=cO·m C+=aO
B+=al C-=cl
B-=bl
A-=bO
Essa equação é detectada observando a Figura 116. Lembramos que, por serem al, bO cO, aO sinais boqueadores, é preiso usar as váuas om fim de curso a roete operando em um úio sentido deseho fna do cico pneumático é apresentado na igura 11.7 Na fase de partida temos uma vávua seetora ujo funcionamento é de um operador ógio R Por meio da váua om aavanca automático/manua, temos a escoha entre io automátio e manua ou sea: Com vávua a aavana acionada, o cio é automático enquanto é em pressão a vávua fim de urso O a roete que representa o sina de repartida io de forma automática Com vávua a aavana não aionada o cico é semiautomátio, enquanto desta vez o uxo de ar da vávua cO é desigado nesse caso para a repartida do io ocorre pressionar o botão start cico. b1
e
�co
c1
A+
cO
2
Star 2
ciclo
manul
Figra 11.7
fl•
Conclusão Esse método não é muito utiizado porque a instaação pode ter premas de funcionamento Dada a breve duração dos pusos dos sinais de omando, a vávua distribuidora de potência pode às vezes não comutar, com onsequente parada do cico. Esse probema ocorre om partiu ar frequência em ios pneumáticos exeutados a ata veocidade
TÉCNICAS PARA O COMANDO E CCUIOS PNUMÁTCOS COMLXOS
133
Questões práticas 1. Projete o diagrama trajeto-passo, estde os snais de comando e realize o circito pneumá tico com o método com fim de crso a rolete operando nm único sentido do segnte ciclo atomático. A+,B+C+B-,A - C-
2. Proete o diagrama trajeto-passo, estde os snais de omando e realize o circito pneumá tico om o método do fim de crso a rolete operando num único sentido do segunte ilo atomático: A+,B+B- C+C- A-
O ciclo deve ser atomátio pressionandose o botão A e é semiatomátio pressionandose o botão PS 3. Descreva brevemente o proeto dos ilos pneumáticos aplicando o método do fim de crso a rolete operando num único sentido.
Técnicas para o Coando de Circuitos Pneuáticos Coplexos - Método de Cascata f1
Generalidades
f•
Método de Cascata
Neste capítulo, examnaremos os diferentes métodos para a realização dos diversos circuitos pneumáticos omplexos, em particular qundo estamos na presença de snais bloqueadores. A ténia estudada neste apítulo refere-se ao método de casata.
Vmos que o método do fm de urso a rolete operndo num úico sentido apresenta algns proble mas igados à velocidade de exeução do cilo. Com o método de asata não temos esse problema O método baseiase no uso de certo número de válvulas ligadas em cascata Tl método tem uma validade geral sempre aplicável Com esse método temos o snl de comando somente no momento neessário, e podemos realizálo om a utilização de válvulas distribuidoras biestáveis Para tal fim utilizamos válvulas 5/2 biestáveis a comando pneumático, om as quais é possível ter a pilotagem de duas lhas auxiliares por exemplo, liha I e lha . Ts lhas são ligadas alteadamente em pressão e em desarga com sns de pilotagem e P2, onforme a Figura 121. De fato, foeendo o snal de pilotagem P e pondo em desarga P2 se alimenta a lha I olo ando em desarga a lha . Reciproamente, foecendo o snal de pilotagem 2 e pondo em descarga P se alimenta a lha , olocando em desarga a lha Utilizando duas válvulas 5/2 biestáveis a omando pneumátio ligadas como mostrado na igura 122a podemos pilotar ts lnhas de pressão auxiliares, de acordo com o segunte esquema: - É de pressão somente a lha I qundo está presente o snal P (2 e 3 em desarga). - É de pressão somente a lha II quando está presente o snal P2 ( e 3 em desarga). - É de pressão somente a lha III quando está presente o snal P3 ( e 2 em desarga). Linha 1
Lha l
P2
P1
p
Figra 12.1 134
TÉCNCAS PARA O COMANDO E CICUOS PNUMÁTICOS COMLXOS
135
Em poucas palavras, para ter n inhas em pressão é preiso n-1 válvulas distbuidoas auxi laes, de forma tal qe a cada pilotagem orresponde ma saída enqanto a anterior vem aulada. As Figras 122a e 122b onfirmam o que foi dito dicando as ligações das válvulas, na Figura 12.2a com ts las axiliares e na 12.2b om qatro inha 1 inha inha l
4
2
p
Fgu 12.2a
a inha l na
na V
4
2
p
Fgu 12.2b
136
f
CAPÍTULO 12
Regras Fundamentais para a Aplicação do Método de Cascata . Devemos antes de tudo subdividir as sequências em grupos, de modo qe esteja presente somente o rso positivo o negativo de m cilndro. Por exemplo a sequência A+, C- 8+ C+, 8- A- é sbdividida em dois grupos: grupo I: A+ C- 8+ grupo II: C+ 8-, AA sequência A- A+ 8+, C+, C-, 8- é sbdividida em ts grupos: grupo I: A grupo II: A+ 8+, C+, grupo III: C- 8 2. O curso do cilndro do grpo deve ser sempre garantido por snais que cegam da la auxi liar I enqanto o rso do grpo I deve ser sempre garantido pelos snais qe cegam da la axiliar II. Em geral, se os grupos são são necessárias h, ou seja, 1 válvulas distri bidoras auxiliares ligadas em asata 3. O último fim de rso que é aionado em ada grpo deve comutar a alimentação de uma la aquela sessiva. Em poucas palavras, o primeiro fim de urso do grpo gera o snal , qe determna a alimentação da la e o primeiro rso do grpo I O primeiro fim de rso do grpo gera o snal 2 qe determna a alimentação da la e o primeiro curso do grupo 4. Os otros fns de rso qe pertenem a ada grpo fnionam segndo mostrado no dia grama trajetopasso e reebem a alimentação da la que alimenta o mesmo grpo.
ffj
Resolução de um Ciclo com o Método de Cascata ara ilustrar o método de ascata daremos m exemplo apliado a m aso á examnado nos capítulos anteriores. Devemos realizar m ciclo do tipo semiatomátio pneumático relativo a ma peqena esta ção de furo automática oorme a da Figra 92 (Capítlo 9) A sequência era do tipo: A+ 8+ 8-, AO ilo examnado com o diagrama traetopasso dava como resltado um ilo com presença de snais bloqeadores exatamente a e b Segndo expliado na Subseção 2.2, a seqênia se compõe de das las ou grupos, on forme a Tabela 2. 1 Liha
I
Fse
1
Trjeto
A +
Snl
Sl de plotgem
P
I
3
4
B+
B-
A-
b
bO
2
P2
. Traçamos as las em pressão auxiliares do grupo (la ) e do grupo (la ), cone tando a válvula distribuidora 5/2 biestável de forma que a posição de reposo seja em pressão a la I. Os sais de comando se detetam verifiando a Tabela 2..
137
TÉCNICAS PARA O COMANDO E CCUIOS PNUMÁTCOS COMLXOS
- Lha I: Os sais do grpo são a e al; então al é o sna de fim de rso, enquanto a é o sna de piotagem Pl. - Lha Os snais do grpo são b e bl; então b é o sna de fim de curso enqanto bl é o sna de potagem P2. Resmdo atuamos segndo m prápio de circuito oorme a Figura 123. A+
A-
bO
2
B+
2
B-
2
Linha l P2
P1
p
:I
Figra 12.3 Notamos na ha I a presença da vua de start io que natramente fornece o sa ao pri meiro indro a ser movimentado A+. A segur o sna b om a própria vua, movmenta A o sna al movmenta B+ e B se iga dre tmente à va stribdora enqanto pega o sna dretamente de bl qe é um sna de potagem. 2. A segir temos o irito pnemtio competo, coorme a igra 12.4 ao
a1
b U�:1
1
A-
2 2
2
ciclo
l
a
p
Figra 12.4
2
b1
138
f1
CAPÍTULO 12
Resolução de um Ciclo de Três Cilindros com o Método de Cascata Queremos implementar um ciclo de ts ilindros A, BC oforme a segunte sequência: AB+C+A- C- BEstamos em presença de m iclo com dois snais bloqeadores O e b Coforme o que foi mostrado até agora, desehamos a nossa tabela dos snais de comando (veja Tabela 12.2). As linhas de comando nesse ciclo são duas Lina
I
I
Fse
1
2
3
4
5
6
Trjeto
A +
B+
C+
A-
C-
B-
Sl
bO
b
c1
cO
Sl de plotgem
Pl
P2
A Figura 125 representa m prncípio de circuito. 1. raçamos as linhas em pressão axliares do grupo I (lha ) e do grupo II linha II), cone tando a válvla distribuidora 5/2 biestável de forma qe na posição de reposo sea em pres são a linha s snais de comando são detectados na abela 12.2 Lha : s snais do grupo são bO a, b; então, a e b são os sinais de fim de rso, e bO é o snl de pilotagem P Lha : s sinais do grpo são , aO O; então aO e cO são os snais de fim de rso, e 1 é o snal de pilotagem P2
Início (+) ciclo
a1
b
cO
Linha 1
Lnha l
4
2
P2
p
12.5
ao A-
139
TÉCNICAS PARA O COMANDO E CCUIOS PNUMÁTCOS COMLXOS
2. A seguir temos o circuito pneumático ompleto (Figura 126) B
A
e
ao 2
Linha 1
Linha l P1
p
Figra 12.6
•f
Aplicação: Dispositivo Automático de Dobra Em um dispos itivo de dobra de chapa de alumíio, a hapa é nserida sobre a mesa manualmente. O sistema é composto de ts ilindros de duplo efeito, A B, C oorme Figura 127. - um para bloquear a chapa de alumíio ilindro A); - um para dobrar a hapa na vertical ilindro B); - um para dobrar a hapa na horizontal ilindro C. As fases para a resolução do ciclo segdo ndicado nos itens anteriores seriam: Fase 1 Avanço da haste do ilindro A A+) Fase 2 Avanço da haste do ilindro B B+) Fase 3 Reuo da haste do ilindro B B Fase 4 Avanço da haste do idro C C+ Fase 5 Reuo da haste do ilindro C (C Fase 6 Reuo da haste do ilindro A (A) Cilindro B
Figra 12.7
140
CAPÍTULO 12
Devemos então realizar um ciclo do tipo semiautomátio pneumático relativo a ma sequência do tipo: AB+B- C+,C- AEstamos diante de m ilo om ts snais bloqeadores, a, bO, cü. Coforme demonstrado até agora desenhamos a nossa tabela dos snais de omando (Tabela 23). s grupos de comando nesse ciclo são ts.
Tabela 12.3 Lina
I
Fase
1
Trajeto
A+
Sal
a
Sina de pilotagem
Pl
I
II
3
4
5
6
B+
B-
C+
C-
A-
a
bl
O
c1
cO
2
P2
P3
T raçamos as lnhas em pressão axiliares do grpo (linha 1) do grupo II (linha ) e do grpo lnha III. As válvulas distribuidoras dessa vez são duas do tipo 5/2 biestável, de forma qe na posição de repouso seja em pressão a lha s snais de comando são evidenciados na Tabela 23. Lha : s sinais do grpo são aO a; assim a é o snal de fim de urso e aü é o snal de pilo tagem P. Lha : s snais do grpo são b bO; então bO é o snal de fim de crso e b é o snal de pilotagem 2 Lha III: s sinais do grpo são , O; então O é o snal de fim de crso e é o snal de pilotagem 3 A Figra 2.8 represent a um prncípio de circito A+
a1
B-
inha
inha l inha Il
b1
p
:Q
Figr 12.8
bO
C-
c
TÉCNICAS PARA O COMANDO E CCUIOS PNUMÁTCOS COMLXOS
141
2. A seguir temos o circuito pneumático ompleto (Figra 129)
bO
Linha l Linha 1 Linha Il
P2
P1
Star cico
p
�-+"'
Figura 12.9
ffD
Conclusão Esse método permite obter m circuito de fncionamento seguro e de fáil leitra, aém de ser aplicável a qalqer aso e com qalquer tipo de aionamento das vvlas. O úico aspeto negativo é o cabeamento. De fato a implementação desse sistema om mais de ts cilndros é reamente muito complexa. Nesse aso deve-se reorrer ao método com seqenia dor pnemátio, desrito no próximo capítlo
Questões práticas 1. Projete o diagrama traetopasso, estude os snais de omando e realize o irito pnemátio com o método de ascata do segnte ciclo atomático: A+B+B- A- C+C-
2. Proete o diagrama traetopasso, estude os snais de omando e realize o irito pnemátio com o método de ascata do segnte ciclo atomático: A+B+C+B- A- C-
O ciclo deve ser automático pressionandose o botão PA e semiatomátio pressionando-se o botão PS 3. Descreva brevemente o proeto dos ciclos pnemátios aplicando o método de asata.
Técnicas para o Coando de Circuitos Pneuáticos Coplexos - Método do Sequenciador Pneumático
Ili•
Generalidades
fi
Método do Sequenciador
O sequenciador pode ser considerado uma téia fnalizada à solção de problemas em ato mação pnemática. Em poucas palavras, resolve qualquer seqênia pnemática sem problemas. Graças a ma tecnologia particular, permite exetar ciclos de notável complexidade sem recorrer a muitos elementos de comando como por exemplo o método de cascata Temos assim ma redção dos tempos de estudo e de reaização dos comandos atomátios, além, natralmente do custo O tamano de tais módlos sequenciadores é mito peqeno enquanto reaizados om ele mentos pnemológios (veja o Capítlo 8 Sbseção 87). Por ser de implementação simples, não apresenta difildade na pesqisa de fahas e também a mantenção é mito limitada Em caso de fahas de projeto não é neessário desmontar todo o irito omo nas téias descritas nos apítulos anteriores Basta aionar m botão de reset para o reposicionamento i ia, efetuar a modificação e reiciar a seqênia. Essa técica é de tal sesso qe pode ser implementada com tecnologia do tipo elétrico/eletrô ico representando o algoritmo de base para a implementação em sistemas modeos omo os ontroladores lógios programáveis LC).
Esse método de comando utiliza uma memória para ada fase do ilo Por memória entende-se memória pneumática (veja o Capítlo 8 Sbseção 85). Cada memória de fase é realizada como strado nas Figras 13.1 132 e 133 É essencialmente composta de: ma memória do tipo biestável M; m elemento AND (válvula de simultaneidade); m elemento OR válvula seletora) Na igura 13.1 está esqematizada a tenologia com elementos pneumológicos de m módlo do seqeniador da empresa Crouzet.
3
Figra 13.1 Fn r 142
TÉCNICAS PARA O COMANDO E CCUIOS PNUMÁTCOS COMLXOS
143
Na Figura 13.1, cada número representa: 1 Snal de fim de crso 2 Alimentação 3 Saída de omando (Sn) 4 Snal de cio de fase Sn-1 5 Reset 6 Predispor a fase sucessiva Sn+1 A Figura 13.2 apresenta o esquema lógico do módulo da Figura 131. Sn
Fc 3
1
S-1
S+
&
4 M
6
eset 7
5
Figra 13.2
Na Figura 13.3 está demonstrada a cablagem ntea do seqenciador para um i clo do tipo A+, B+, B A, onstitído de um número de módlos igual ao número de fases da seqência a ser controlada no nosso aso qatro fases iguais a quatro módlos
3
1
3
A-
3
1 4 17 1 _______________ _______ _______ ______________ ______________ 2
Figra 13.3 Fn Cruz
3
144
lf
CAPÍTULO 13
Princípio de Funcionamento O sequenciador é composto de tantas memórias qantas são as fases ontroladas. A cada memória são assoiados m operador lógico AND e um OR Lembramos qe uma memória biestável pode ser imagnada como constituída de ma válvla 3/2 biestável om as posições de trabaho em fnção dos sinais de comando X e Y originários de operadores lógicos Como observamos nas Figras 132 e 133, um sinal de origem de m operador AND ativa a memória 3/2 biestável, enqanto m snal de origem do OR a desativa. S
3
4
S- 6
S+
7
5
13.4 agraa pnu d du da Fgura O prncípio de fncionamento pre qe a cada sinal de saída de uma memória: 1 se ative a fase a ser realizada, n 2 se desative a fase nterior n1. 3 predisponha a fase sessiva n+1 Examinando, por exemplo o primeiro módlo da Figura 13.3 relativo ao iclo pnemátio A+ B+ B, A, temos: O snal de partida m (4) que seta a memória M ativando assim a saída A+ (ativação da fase a ser realizada, n) A haste do cilndro A hegando no fim do seu curso ativa o fim de curso a, que por sa vez ativa o operador AND, que seta o módulo suessivo predisposição à fase scessiva n+) O sinal de retoo do módulo 2 ativa o operador OR, que resseta a nossa memória M reset da fase qe neste momento é já nterior a n1) Essa sequênia se repete de mneira idêntia para todos os módlos da sequência.
TÉCNICAS PARA O COMANDO E CCUIOS PNUMÁTCOS COMLXOS
fj
145
Resolução de um Ciclo com o Método do Sequenciador Pneumático Para ilustrar o método do seqenciador, daremos m exemplo aplicado a m caso já examinado nos capítlos anteriores. Devemos realizar m ilo do tipo semiatomátio/atomático pneumátio relativo a ma peqena estação de fro automátia oorme a Figura 921 (Capítulo 9) A seqência era do tipo A+, B+, B- AO ilo examinado com o diagrama traetopasso dava como resultado um ilo com a presença de snais bloqueadores, a e b Representamos na igra 13b o diagrama GRACET do ciclo e na igura 13a o esquema simplifiado do sequeniador Como o seqenciador é sado para m ciclo do tipo A+ B+, B- A-, temos, por onseqência quatro fases São necessários então quatro módlos
m
5
A+
B+
B-
A-
(b)
(a)
Figura 13.5 A Figura 13.6 representa o esquema pnemátio ompleto do iruito om o uso de m seqen ciador pnemático genério A uma primeira onsideração se detecta que: A cada fase do ilo orresponde m módlo que ata na saída A+ B+, B- A- e reebe um snal de retoo a a b b para assegrar a fase sucessiva Os módulos são ligados um em série ao otro s em nehm cabeamento A desrição do ilo qe se adapta melhor ao emprego do so do sequeniador é aqela do GRAFCET. De fato, o uso do GRAFCE permite verificar, na igura 13b, ma passagem direta do GRAFCE ao circito pneumático Com refencia ao GRACE da igra 13.b, faremos ma simples análise das ligações das entradas e saídas do sequenciador pneumático da Figura 13.6 Entds: Notamos no GRAFCE omo ao término da fase 1 temos a saída da haste {A+) com o consequente aionamento do fim de urso a. Ao térmno da fase 2 temos o aionamento do fim do urso b, e ao térmno da fase 3 temos o acionamento do fim do crso b e depois a.
146
CAPÍTULO 13
B
A
a1 A+
b1
�
-,
1
----------,
1
1-i------
1 1 IM 1 M2 1 MM4
,
A
•
___ J
1
'
L----,
"� �
Rs
Se
Figra 13.6
Como consequênia lógia, iremos ligar as entradas do sequeniador aos fins de crso elena dos: a b bO, aO. - Síds: Para as ligações das saídas a ada fase M, M2, M3, M4 corresponde ada fase do GRAFCET. Como onsequênia lógica iremos a ligar as saídas do sequenciador aos cilindros: ASE 1: M =A+ ASE 2: M2 =B+ ASE 3: M3 =B ASE 4: M4 = A As letras presentes nos terminais do sequeniador da Figura 13.6 têm o seguinte sigifiado: B =snal de desativação da última memória (ativa a ada ilo) R =emergência =liha de pressão para a alimentação A =sinal proveiente da última memória o de m reset do ciclo. ilo se pode ativar om as válvulas 3/2 tipo ou SC a qalqer momento
E
Resolução de um Ciclo Repetitivo com o Método do Sequenciador Pneumático omando omo refencia o esquema dos elementos de trabaho da igura 137 relativos a uma pequena estação de furo, devemos agora furar uma chapa de cobre de 3 mm or ser a largura notável, é preciso frar duas vezes onseutivas para se ter m fro ótimo sistema é omposto de dois cilindros de duplo efeito A e B um para bloquear a hapa em cobre ilndro A) um para o furo da hapa ilndro B)
TÉCNICAS PARA O COMANDO E CCUIOS PNUMÁTCOS COMLXOS
147
As fases para a resolução do ciclo, segndo indicado nos itens anteriormente citados seriam: Fase 1. Avanço da haste do ilindro A (A+) Fase 2. Avanço da haste do ilindro B (B+) Fase 3. Reo da haste do ilindro B (B-) Fase 4. Avanço da haste do ilindro B (B+) Fase 5. Reo da haste do ilindro B (B-) Fase 6. Reo da haste do ilindro A A-)
Figra 13.7 Devemos então realizar m ciclo do tipo semiautomático/automático pnemátio relativo a uma seqência do tipo A+B+,B - B+B - AEssa sequência é um clássico ilo om sequência reptida, em que a haste do ilindro B fia dis tendida e recuada por duas vezes no rso do ilo A sequência repetida, resolvida om as téias tradicionais explicadas nos capítlos anterio res seria muito complicada de ser atada enquanto ocorre estdar outro método hamado de método do contador não tratado nesta obra. Resolvido com o método do sequenciador é tdo muito simples aremos agora uma análise simples das ligações das entradas e saídas de m seqeniador genérico qe resolve o cilo anterior O circuito pnemático é apresentado na igra 13.8 A
B bO
al
A+
A-
bl
B+
1
1
0
'---- '--------
------------- [_, _ ::t @ : 1
1
1
:
B
Rs
Se
Figra 13.8
148
CAPÍTULO 13
-Entradas: -í he A+, ciomeo o fim e uo l (Fe 1) -í he B+,iomeo o fm e uo bl e 2 -í he B,iomeo o fm e uo bO e 3 -í he B+, iomeo o fim e uo bl e 4 -í he B,iomeo o fim e uo bO e 5 -í he A,ciomeo o fim e uo O (Fe 6) Nomo mbém omo o fim e co bl é cioo fe 2 e 4; como coequêi ógic, eão ig e fe 2 e 4 (M2 e M4. fim e co bO e io fe 3 e 5; como coeqêci ógieão ig e fe 3 e 5 M3 eM5 fim e co l eá igo fe 1 (Ml fim e co O eá igo fe 6 (M6 -Sadas: P igçõe í, feMl,M2,M3,M4M5M6 oepoe o ci o epeivo e ioo C omo oequêi ógic,iemo ig í o equeio o io -A 1 Ml= A+ -A 2M2= B+ -A 3M3 = B -A 4M4= B+ -A 5M5 = B -A 6 M6= A Nomo qe,exio omee um vávu iibio p o cio A e um p o ci o B iibio bieáve poem heg omee o i ( m em X e ouo em Y. Temo eão eeie e ome um poo e vi ógicoo oi i qe chegm e memói ifeeeom eção e povoc í e o euo he. Devemo eão ig í o eqecio m opeo ógio o ipo Repeio ege eqção - A+=Ml -B+=M2+M4 - A=M6 -B=M3+M5 cio e poe iv com váv 3/2 ipoF ou C quque momeo A e peee o emi o equeio êm o memo igifico poo b eção eio
Questões práticas 1 Pojee o igm jeopoeue o e como e eze o cicio pemáico om o méoo o equeio o ege cico omáio A+,B+B - A - C+C 2 Pojee o igm jeopoeue o i e como e eize o cicio pemáico om o méoo o equeio o ege cico omáio A+,B+C+B - A - C cico eve e omáico quo e eive peioo o boão A e emiuomáico qo e eive peioo o boão . 3 Decev bevemee o poeo o io pemáico pico o méoo o equeio.
Introdução à Eletropneuática fl•
Generalidades Nos sistemas automáticos completamente baseados na tec nologia pnemátia e idráulia, os sis temas apresentam tempos de resposta mito baixa, absoltamente incompatível om as elevadas veloidades de resposta operacionais pedidas nas automações modeas. O problema é ada mais complicado quando o sistema de ontrole deve ser posiionado a uma erta distânia da máqina a ser controlada. Na maioria das veze prefer recorrer a soluções mistas do tipo eletrpneumáta ou tro-hdráula, ralzando om tecnologia pneumáta o itema de atuação e c om tecnoloia létrca o stema d controe.
A velocidade de omutação dos elementos elétricos é pelo menos cem vezes sperior à dos cor respondentes pnemáticos Anda, a energia elétrica pode ser transmitida com cabos de elevado omprimento e perdas energétias muito baixas Hoje, a real tilidade de m sistema nteiramente pneumátio está no fato de que ele pode ser instalado em ambiente de fábrica altamente perigoso, como por exemplo uma fábria de explosi vos o ainda em ambiente com forte presença de alor o poeira, lgares onde u m sistema elé trio, por motivos de segrança não pode ser instalado A evolução atual é a utilização de comandos elétricos ou eletrônios, com particular prefen ia ao uso de sistemas om controladores lógios programáveis (PLC). É importante ressaltar qe os símbolos gráficos utilizados nesta obra para os diagramas elé trios são baseados na norma nternaional IEC 60617-1..13, relat iva aos "símbolos gráficos para esquemas elétricos
f
Eletroválvulas As eletroválvlas pneumátias são válvlas de m ponto de vista funional e tecnológ io, igais às válvlas pneumáticas estudadas até agora om a diferença de que aqi o acionamento é feito om a orrente elétrica de energização de m eolamento elétrico hamado bobna o solenoide. O campo magnétio provoa a movimentação por exemplo, de um obturador o do carretel deslizante caraterístio das válvulas estudadas até agora
14.1.1 Tipo de Acionamento das Eletroválvulas As válvlas pnemáticas, às vezes hamadas de válvlas com solenoide podem ser dos tipos por acionamento direo u indeto.
ara pequenas vazões, são do tipo por aconamento deto; nesse aso, o solenoide age direta mente sobre a válvula distribidora. ara médias e grandes vazões são do tipo por acionameno indireo, isto é com válvlas ser vopilotadas nesse aso o obtrador da válvula é acionado om ar omprimido de um servopiloto que onsiste em ma eletroválvula 3/2 miniaturizada. As eletroválvulas podem ser de duas bobinas versão biestável ou uma boba versão monoestável Na Figura 14.1 vemos a versão biestável com duas bobinas 149
150
CAPÍTULO 14
A eletroválvla da Figra 14.1 é do tipo 4/2 biestável por acionamento direto
p
Bloco B
Figra 14.1
É constituída de: - Bloo A: Parte constituída do solenoide Y - Bloo C: Parte constituída do solenoide Y2 - Bloo B: Par costída de válla de arretel desante (va a Subseção 6.52 do Capítlo 6 Na Figra 14A temos o símbolo gráfico da eletroválvla da Figra 14.1
mt
fXH p
R
Figra 14.lA
Na igura 14.2, temos os símbolos gráfios de das eletroválvlas do tipo 5/2, com as respetivas bobinas Y (monoestável) e YY2 (biestável.
5/2 monoestável
5/2 biesáve
Figra 14.2
O onceito de monoestável e biestável é exatamente igual àquele das válvlas pneumáticas est dadas até agora. A Figra 14.3 ilustra o prnípio de fnionamento de uma eletroválvla 3/2 NF por aciona mento direto do tipo monoestável. Aplicando ma tensão elétrica à bobna se gera um ampo magnétio que atrai o obtrador para o alto; o orifíio P entra em comuniação om A, e R vem fehado
INTRODUÇÃO À ELETROPNEUMÁTICA
1 51
R R
A
P-
Figra 14.3 (Fonte: Festo.) A car a rrn léria, brad r vla à iaçã d rpu pr mi d mla fchand a alimnaçã m ar m darga A igra 144 ilra prncípi d funinamn d ma lrválvula 4/2 pr ainamn ndir d ip mnávl
-R
-B p-
Figra 14.4 (Fonte: Festo.) Traa- d uma mbaçã d uma válvula biávl 4/2 u 5/2 d mand pnumái, pil ada d ra válvla 3/2 N d mand léric pr mi da bba Y vja a Figura 145
A
B
R
p
Figra 14.5
1 52
lf
CAPÍTULO 14
Dispositivos de Comandos Elétricos Os dispositivos dos comandos elétrios são feitos de contatos ou aves elétrias posicionados nos iruitos elétrios. O aionamento pode ser do tipo manal, por exemplo nterrptores, miroswit ou elétrico como relés o sensores
14.2.1 Acionamento Manual Os prnipais tipos de acionamentos manuais são: - Com cave de implso sem retenção - Com cave de retenção o trava - Com cave seletora - Cave de fim de urso h A cave de impulso sem retenção é o clássico botão elétrio, o seja, m dispositivo de omando qe permanee aionado por todo o período que fica pressionado. Ao relaxar a ave de impulso retoa à ondição de repouso Pode ser normalmente aberta NA ou normalmente fecada NF, oorme a Figra 146.
E--r Botão NA
Boão F
14.6 h A cave de retenção ou trava é o clássio interruptor elétrico ou sea um dispositivo de omando qe, ma vez aionado mantém essa condição Ao toar a ser pressionada, retoa a sua ondi ção de repouso ode ser normalmente aberta NA o normalmente feada N oorme a igur a 14.7
Cave F
Chave NA
14.7 h A cave seletora também é camada thre-way coorme mostra a igura 14.8 2
4
\1
14.8 É um dispositivo do tipo de cave de retenção ou trava qe ma vez pressionado, omuta par tndo da fonte 1 e pondo em ligação o ondutor elétrio 2 o 4
INTRODUÇÃO À ELETROPNEUMÁTICA
153
Na Figra 14.9 temos alguns exemplos de haves elétricas por acionamento manual.
Figra 14.9 Chve de fm de cuso A chave de fim de curso é praticamente uma have qe se feha o abre ao térmno do curso nega tivo ou positivo da haste de m cilndro Na chave de fim de rso elétrica, a comtação oorre por meio de uma ação meânica aplicada por ntermédio de: um rolete uma haste rígida o exível um apalpador o pno Na igura 14.10 temos vários tipos de haves de fim de curso elétricas
Figra 14.10 A Figra 14.11 ilstra o posicionamento das chaves de fim de curso de rolete aO e a próximo ao cilndro Com a haste reada a chave de fim de curso aO é fehada enquanto a have a é aberta. Reci proamente, om a haste distendida a situação das chaves de fim de rso se nverte A
A
�.,
Figra 14.11
Na igura 14.12 temos o símbolo elétrio de chave de fim de rso mecâna.
have NA
ave F
Figra 14.12
154
CAPÍTULO 14
14.2.2 Acionamento Elétrico O acionamento elétrio ata geralmente por meio de sensores ou relés. - Definição e funcionamento de um relé Os relés são dispositivos eletromecâios o, freqentemente, eletromecâioeletrôios lar gamente empregados em cada setor de instalações prediais e ndstriais Na sua forma mais sim ples, m relé é onstituído de: • um crcuito maético (núcleo) • uma bobna • ontatos de omutação ou de potência O circuito de energização o de comando obna) é separado eletriamente dos contatos de potênia. O tlizador ou carga omandado pelo contato K pode ser alimentado por orrente on tína ou orrente alternada. Uma bobina é um erolamento de fios elétricos com um núleo en tral de material ferromagnético Quando esse enrolamento é perorrido por corrente elétria, ria m ampo magnético de força F tilizada para movimentar os ontatos tanto auxiliar como de potênia. Veja a igra 14.13.
Fg 14.13 O fncionamento do relé é mito simples: qando a bobna é energizada (passagem da orrente na bobina) o contato K se abre o se feha, fazendo passar ou não a orrente no utilizador ou carga. A potênia neessária para energizar a bobna é de poucos watts W), porém a potência que se pode comandar mediante o ontato K pode atingir mihares de watts W) Na Figura 14.14 vemos a composição nterior de m relé com as próprias chaves de omtação A
B
A
Bobina
B
�---r-1 OM
OM
OM
Fg 14.14 - Contaores Dentre todos os tipos de relé qe existem no mercado, m em partilar tem maior importância nos comandos automátios: são os contatres
INTRODUÇÃO À ELETROPNEUMÁTICA
155
O contator é substancialmente um grande relé monoestável de manobra omandado a dis tância e tiizado sobretudo para o omando dos motores elétrios em orrente tanto contína quanto em ateada. É formado de: - bobna - ontatos de potência - ontatos auxliares Falaremos agora de ada um deles. • Bobna: Recordamos qe é m erolamento de fios elétrios om m núcleo central de mate rial ferromagnéco. Qando esse erolamento é percorrido por corrente eléia, criase m ampo maétio de força F utiizado para movimentar os contatos tanto auxiiar quanto de potênia • Contaos de poênca: São destnados ao comando do motor elétrico o de arga elevada. Serão portanto dmesionados em fnção da corrente reamente absorvida pelo motor e da tensão nomnal • Contaos auxlaes: Os ontatos axiiares são destnados a ligar lâmpadas de snaização alarme circuito de ntertravamento ou de atorretenção. Os circuitos relativos têm o nome do já citado circuito de omando. A chave normalmente pode ser aberta o fechada A igura 14.15 mostra o símbolo elétrio de m ontator
Contaos auxiliares
Bobina
Coatos de potênca
Figr 14.15
O fnionamento do ontator é muito simples: a ada vez que se energiza a bobna os contatos de potência que eram abertos se fecham alimentando assim o motor Já os ontatos axiliares que eram normalmente abertos se feham e os que eram fechados se abrem. Na Figura 14.16 temos um exemplo de contator
Figr 14.16 (n mn)
Na igra 14.17 temos m exemplo de ligação de um ontator em ma liha trifásica O secionadorfsível tripolar liga e desliga manalmente a lha trifásia protegendo a lha contra o urtocircito por meio dos fusíveis O relé térmico é um dispositivo elétrico de proteção da lha ontra sobrecargas de natreza elétrica O exemplo da igura 14.17 é um clássico exemplo de liha trifásia para o comando de motores elétricos O aprofndamento desses dispositivos pertence mais a um urso de instalação elétrica miis trado em qualquer urso de engeharia
156
CAPÍTULO 14
L1 L3PE 2
1-
" i Jd�j5 ---
Secionador-fusível tripolar
2
A T1T2 4 63
, L 2
Coaor
2
Reé térmo
Figura 14.17
14.2.3 O Relé Temporizador São dispositivos que efetam ua comtação das próprias haves elétricas após um tempo determinado. Vimos nos apítlos anteriores que podem ser constrídos com tecnologia completamente pnemática (veja a Subseção 6.98 do Capítulo 6) Veremos agora a versão elétrica do mesmo omponente Podemos ter sbstancialmente das versões: - Com tso no deslgmeno: O seja, qando a bobina do temporizador é energizada os contatos relativos omutam instantaneamente; no momento em que a bobna fia desenergi zada, volta à posição nicial após m tempo determinado - Com so n gção: Ou seja, quando a bobna do temporizador é energizada os ontatos relativos comutam após m tempo determnado e ficam nessa posição até a bobna permane cer energizada Na Figura 1418 vemos os símbolos gráficos dos temporizadores A1
A1
�- 1 A2
A2
(a)
b
Figura 14.18
Na Figura 14.18a vemos o temporizador om atraso na ligação e na Figura 14.18b, o temporiza dor om atraso no desligamento A Figura 1419 apresenta um exemplo de temporizador eletrônio do tipo TMR48 da empresa Crouzet.
Figura 14.19 n r
INTRODUÇÃO À ELETROPNEUMÁTICA
157
14.2.4 Sensores Elétricos de Proximidade
Nesta seção daremos somente uma breve introdução a m assnto extremamente vasto, por isso recomendamos ao leitor m aprondamento em textos especializados. Os sensores operam segndo vários princípios físios e podem detetar a proximidade, a presença o a passagem de corpos sólidos, líquido ou gases Podem ser lassificados em: Indvos Capaitivos Magnétios Óptios Utrassônicos Os aproveitam a orrente indzida por ampo magnético om o objeto de deteção; podem ser empregados para a deteção de materiais metálios Os aproveitam a variação de capacidade elétria que se ria entre o sensor e o orpo a ser detetado. Esses sensores detetam a aproximação de materiais orgâicos, íquidos, madeiras plástios et Os aproveitam a presença de campo magnétio no obeto a ser detetado. São utilizados qando é necessário um elevado número de omtações ou em condições ambientais difíceis (elevada midade, presença de poeira) Sa apliação prnipal em automação pnemátia é na detecção da posição da haste de um ilndro De fato existem no merado cilindros om êmbolo magnético cuo sensor é fixado sobre o orpo do ilndro, deixando a haste ompletamente livre. Na Figura 14.20 vemos algns exemplos de montagens do sensor magnétio sobre o corpo do ilndro
�-
Êbol magnético do ciiro
14.20
O tipo de sensor magnétio mais tilizado em atomação pneumática é o do tipo R Ele consiste em duas lâmnas de ontato elétrico no interior de ma ampola preenhida com gás nerte Quando o êmbolo magnético do cilindro se aproxima da ampola, que naturalmente será olo ada sobre o orpo do ilndro, as lâmnas se unem e feham o ontato A igura 14.21 ilustra isso laramente. Apa
Ala
1
1
l�í =t
� agi i (a)
E
j
l agi r
14.21
(b)
158
CAPÍTULO 14
Na Figra 14.21a temos a ampola longe do êmbolo magnético do ilndro, então o ontato no nterior da ampola é aberto Na igura 14.21b a ampola está sobre o êmbolo magnético do ilndro, então o contato no nterior da ampola é fechado. Na Figura 14.22 temos uma visão mais detalhada do sensor do tipo Reed.
Figura 14.22 Os sensoes de poxmdde óptcos emitem m feixe de luz e detectam as alterações da ntensidade de lz recebida devido à movimentação de um orpo geralmente opao. Normalmente são dotados de m dispositivo emissor de um raio lmnoso e de um dispositivo receptor. Na Figura 14.23 vemos m exemplo clássio em automação ndustrial de m sensor de proximidade óptio normalmente chamado de célula fotoelétrica para a deteção de garrafas sobre uma esteira transportadora
Figura 14.23 Os sensoes de poxmdde ltssôncos aproveitam a presença de m circito eletrôo que fornece plsos elétricos a uma determnada frequênia para detectar objetos por meio do eco devido à reflexão de plsos do tipo ultrassôos, geralmente aima da frequênia de 18 kHz dos objetos a serem detectados. Retoando ao eco depois de um determnado tempo é possível por meio de leis físias de reflexão calular a distância do alvo em relação ao sensor.
Ili•
Dispositivos de Sinalização Nos qadros eletropnemátios de omando temos diversos órgãos de snalização que atuam na fndamental fnção de diálogo entre homem e máquna, sobretudo no qe se refere à segrança no ambiente ndstrial A snalização aontece tradiionalmente om lâmpadas mas atualmente existem dispositivos de baixo consmo chamados de LEDs devido ao pequeno tamaho consumo redzido e elevada duração. Na Figra 14.24 vemos o símbolo gráfico de um dispositivo de snazação
Figura 14.24
INTRODUÇÃO À ELETROPNEUMÁTICA
159
Na Figra 14.25 há ua série de lâmpadas de snalização normamente tilizadas na ndústria.
Figura 14.25
Às vezes no ambiente ndustria teos a presença de ndicadores do tipo acústico, coo sirenes e buznas elétricas no lgar dos ndicadores lmnosos. O símbolo gráfico é mostrado na igura 1426
Figura 14.26
O so é ndicado quando o emprego de ndiadores lmnosos é difiultado pelo tipo de ambiente, ou quando se quer atngir um elevado número de operadores em diferentes lugares da fábria
Questões práticas 1. Descreva brevemente as diferenças entre as eletroválvulas de acionamento direto e indireto. 2. O sensor hamado de Reed possui m aionamento do tipo: a) óptio b) capacitivo c) magnétio 3. O símbolo gráfio a segir (igra 14.27) representa: a) um contator b) um relé temporizador om atraso no desligamento c) um relé temporizador om atraso na ligação A1
-� A2
Figura 14.27
4. Descreva brevemente o prnípio de fnionamento de um relé. 5. Ua válvla é servopilotada qando é acionada a partir: a. De um dispositivo manual b De um dispositivo a relé. c. De outra válvla.
Técnica de Coando Eletropneuático f�j1
O Esquema Funcional Europeu As normas inteacionais definem vários tipos de esquemas elétricos (nifilar, multifilar funcio nal etc.) o mais usado no setor da automação industrial é geralmente o esquma létrico fnona. O mais similar ao termo esquema funcional se enontra na Norma europeia EN 61082-2/5 e é copiado do inglês Ciruit Diagram, que indica uma ilustração que transcreve um esquema tanto de comando omo de potênia de um quadro elétrico a relé. O termo "esquema funcional na Europa já é amplamente consolidado e distingue claramente o squma de comando tipicamente um circuito om baixa tensão de segurança 24/48 VAC do quema de potêna no qual é ilustrada a carga de potênia normalmente motor trifásico a or rente contínua ou eletroválulas pneumáticas), circuito om tensão de 230/400 VAC. No iruito de omando encontramse todos os botões, relé auxiliar, chaves e outros dispositi vos que compõem a parte elétria de omando do quadro elétrio. O esquema funional, em cada aso é um desenho que se desenvolve om ramifiações dis postas em sentido vertial nas quais se enontra na parte alta a fonte de alimentação denomi nada normalmente FASE e na parte baixa o ondutor omum denominado NEUTRO A Figura 151 mostra um exemplo de esquema fncional. Na Figura 152 temos um exemplo de esquema de potênia com motor trifásico.
FaS1se 24 VAC E V - _ Botões S2 h K K Cntaos auxil ares adBeocsionatadiatedressléàaboxilianrao1 Netr L1 2 L3 E-
�
Figra 15.1
Figra 15.2 Ep d dagraa d pna Hz 160
1 L_?
KM
TÉCNICA DE COMANDO ELEROPNUMÁICO
f�j•
161
O Esquema Funcional Americano Nos Estados Unidos, o esquema de comando de ma máquna é traçado por linhas horizontais e da esquerda para a direita omo na esrita ordnal. Na prática é como se o esqema europeu fosse girado em 90 . Em tal esqema, se parte da esqerda com a aimentação e passando para os vários ontatos, se hega à bobna do relé na direita. Veja a Figura 15.3 °
'
S2
1
S1
K1
K1 K
15.3
f�j
Os Esquemas Eletropneumáticos Como á introduzidos nas subseções anteriores, os esquemas eletropneumáticos se compõem de duas partes separadas: - circuito de potência pnemátio; - circuito de omando elétrico. O se desenha om a modalidade á estdada para os sistemas totalmente pnemátios, e compreende os ilndros mais as válvlas distribuidoras. A única dife rença está no tipo de acionamento, qe nesse caso é do tipo elétrio O se apresenta omo m esquema funional elétrico normal do tipo examnado na Seção 150. Na Figura 154 vemos um exemplo de esqema de potênia A
p
15.4
162
CAPÍTULO 15
Na Figra 15.5 vemos um exemplo de esquema de comando. +24V oo E- S
+
S2
A-
ov
Figra 15.5
f�j
Tensão dos Circuitos de Comando Elétricos
f�jl
Modo de Funcionamento de um Circuito de Comando
Lembramos que o valor mais aconselhado para a tensão de alimentação dos iritos de comando é geralmente de 110 volts. O valor mais tilizado é 230 volts, conforme a Norma IEC 60204-1 (Segurança do maquário e equipamento elétrico. Parte : Regras gerais) A tensão reduzida a 24 volts é tilizada em lugares perigosos de alta temperatra, ou na pre sença de forte poeira ou ada quando há perigo de êndio A baixa cofiança no de 24 volts se deve pripalmente às fortes orrentes presentes nos con tatos dos relés e ada às elevadas quedas de tensão, qe em determnados asos, podem gerar falha no fncionamento do irito
Do ponto de vista fncional os iritos de comando são ompostos de relés que podem ser on figurados em: monoestáveis; monoestáveis om autorretenção memória; biestáveis; passo-passo. Um relé monoestávl (sem memorização do sal é o relé em qe depois de ma energização do iruito de omando por haver pressionado um botão e de o botão ser relaxado a bobna se desenergiza e retoa à posição icial Veja na Figra 15.6 o prncípio do fnionamento, qe explicaremos agora: pressionando o botão SB, feha-se o irito de comando e a boba K é ener gizada; a consequência é o fechamento do contato de potênia K e a ativação da carga O relaxa mento do botão SB nterrompe o flxo de orrente na bobna e em conseqênia, a boba se desenergiza A onsequência é a abertura do contato de potênia K e a arga se desliga. O sal proveente do botão SB não é memorizado. Diz-se qe um relé é monoetável com autorretençã memória) qando tem memorização de snal. Vea na igura 15.7 o prcípio de fionamento que expicaremos agora: pressionando o botão SB fecha-se o irto de omando e a bobna K é energizada; a consequência é o fehamento do contato K sobre o circito de comando ontato de autorretenção qe é m contato axiiar e o fehamento do mesmo ontato K sob o ruito de potência; a conseqênia é a ativação da carga. Qando o botão SB é relaxado, a bobna fia energizada por meio do ontato K de autorreten ção que fica em paralelo om o botão SB. A bobna é desenergizada p or meio do botão S82. or tanto o snal proveiente do botão SB é memorizado
TÉCNICA DE COMANDO ELEROPNUMÁICO
163
Circuito de Circuito de comando potência ,K
\1
1 1 1 1
ICaga
1
Figra 15.6
Circuito de comado SB1 Set E
Cicuito de otência -K 1 1 1
SB2 Reset E -
�
__ J
aga
Figra 15.7 Um relé se diz biestável porque possui dois estados estáveis, porém tem das bobinas, a bobina set e a bobina reset. Veja a Figura 158 A descrição do fncionamento é a seguinte: a pressão do botão provoca a energização da bobna de set e em onseqência fecha-se o ontato K do ircuito de potênia; o sinal fia memorizado no interior do dispositivo eletrome ânico. Caso se pressione o botão energizase a bobina de reset e a onseqência é qe o ontato de potência K se abre, desligando a carga. Nesse caso, o snal proveniente de ada botão é memorizado
SBl
SB2,
Circuito de comando SB2 (set) E _
SB2 reset) E -
Circuito de otência ·K 1
Carga
Figra 15.8 O relé paso-pao é um tipo de relé biestável om uma só bobna Cada energização da bobna omta o ontato de potência K qe se mantém nessa posição estavelmente até que um novo pulso chege à bobna e reoloqe os contatos na posição ncial O fnionamento por essa razão é chamado de paso-paso, porqe cada energização da bobna corresponde a ma om tação dos contatos. Uma típia tilização desse relé é na ilumnação ondomnial e de prédios. Nos iruitos eletropneumáticos são muitos utilizados os relés com funionamento do tipo monoestável porque, do ponto de vista da segurança, são mais onfiáveis
164
CAPÍTULO 15
Os relés que atuam nos circitos de comando são chamados auxiliares, porqe trabaham om baixa corrente e somente na lógica de controle.
f�j
Comando com Eletroválvula 5/2 Biestável Na Figra 159a, teos o comando ompletamente pnemátio A conversão em teno logia eletropneuátia é feita logo: o distribidor 5/2 biestável pneumático orresponde a a eletroválvla biestável por acionamento elétrio, as duas válvulas 3/2 onoestá veis om botão orrespondem no iruito elétrico aos dois botões elétricos conforme a Figra 159b.
�10 PMu Saída
PMu E-
PMrE-
PMr E
Recuo
*
2
(a)
5
1
-t
2
(e)
(b)
1
10
20
5
E
1
PMu
1
10
E-
1
X
20
y
PM
()
(d)
15.9 Pressionando o botão M se energiza a bobina lado + da eletroválvla A+; a haste sai e per manece no estado distendido porque o distribuidor é biestável Pressionando o botão PMr se energiza a bobna lado - da eletroválvla A-, o distribidor comuta e a haste reua permaneendo recada até hegar m novo pulso PMu O abeaento no quadro elétrico é ilstrado no esquema d a igra 15.9 Na onstrção dos diagramas de omando se supõe qe os botões elétricos sejam dimensiona dos para a orrente necessária à energização das bobinas das eletrovulas Em caso ontrário podemos utilizar os diagramas das Figuras 159d/e nos qais vemos a pre sença dos relés axiliares X e Y A Figura 15.10 reprodz o diagrama da Figur a 15.9, com a diferença de ter os nomes dos sím bolos conforme a Norma IEC 617
165
TÉCNICA DE COMANDO ELEOPNUMÁICO
,.·�, � 5
SB1E(Saída)
10 SB2 (Recuo)
YV
-*
4
5 E SB
KA1
10
15
1
1
KA
E SB2 K
YV
YV
1
2
(a
20 KA2
5 SB1
1
KA
10
E SB2 KA2
{b)
15
YV
20
KA
K
YV
(e)
Figra 15.10
f�f
Comando Semiautomático com Distribuidor Biestável Na Figra 15.a temos o comando semiautomático de um ilndro de duplo efeito om tecnolo gia pneumátia. A conversão em tecnologia eletropneumátia é feita logo, como mostrado na igura 15.b. Pressionando o botão M se energiza a bobna lado + da eletrovávla A+; assim, a haste sai Che gndo no fim de curso, feha-se o contato normalmente aberto do fim de curso a o qa pro voa a energização de A: a haste assim recua permaneendo no estado de recuado até chegar m novo plso PM. Em aso de falta da energia elétria na fase de saída da haste, esta permane na posição de com pletmente distendida. Ao voltar da aimentação se energiza a bobna A e a haste rea. Na igura 15d temos a separação do circito elétrico de comando de 24 volts om as haves M e a do cir cito de potênia a 230 volts composto das eletrovávulas por meio das chaves auxliares X e Y Com a Figra 15.e, temos o irito qe respeita a ondição chamada de antirepettvidad. De fato, se o botão PM permanece bloqeado na condição de fehado, por fha mecânia o elé trica, a haste sai de novo sem ntervenção do operador provoando assim m movimento abso lutamente ndesejado O circuito da Figura 15e não perte esse omportamento errado De fato, se o botão M permnecer bloqueado na condição de fehado quando a haste do il dro hegar ao fim de curso a a bobna de relé axiliar X se energizará assim seu contato normal mente aberto X em série à PM se abre. Dessa forma, se o botão PM permnecer fehado, estando o contato X aberto não permitirá ma nova energização da eletroválvla A+ ficando a haste na posição de reposo ompleta mente reada .
166
CAPÍTULO 15 � a 0 a 2 Stseamriautomátic Rec ME 2 (b) 2 aa - aa aa
3
E-
3
4
(a)
(e)
5
X
y
X
d) f�f
e)
Figura 15.11
Comando Semiautomático Se miautomático com Distribuidor Monoestável
2
Na Figura 15.12 vemos o mesmo comando semiautomátio com so do distribidor monoestável
-
+
X
10
PME
a b)
PM - ; X
(a)
L ___
(e
Figura 15.12
aa
X
aa 2 1
-------
y1
TÉCNICA DE COMANDO ELEROPNUMÁICO
167
fncionamento do diagrama da Figura 15.12a 15.12a é mito smples. Pressionando Pressionando o botão M, se energiza a bobna do relé auxiiar X o seu ontato X fechando-se energza a bobna A+ e a hase sai A mesma haste, ao hegar do fim de rso a, abre o contato NC do fim de curso a em sé rie à bobna X, qe por sa vez desenergiza o relé auxiliar X e a bobna A+, por consequência a haste recua. Quando dispomos de ma have de fim de rso a normalmente aberta devemos sar o esquema da igra 15.12b. Na igura 1512c temos o circuito q ue respeita a ondição de antirrepetitividad.
f�j:1
Comando Automático com Distribuidor Biestável A passagem do comando semiautomático ao comando atomátio de m cilndro de dplo efeito om eletroválvla biestável aontece simplesmente sbstitundose o botão de start semiatomá tio com o fim de curso aO. A tradução em tenologia eletropneumátia é feita logo omo mostrado na igura 15.13b. Pres sionando o botão PM se energiza o relé axiliar X e a eletroválvla A+ (lembrando qe a have de fim de rso aO é fechada para ação da haste); temos, assim, a saída da haste do cilndro Com a ompleta distensão da haste, temos o fechamento do fim de rso a, determnando a energização da bobna eletroválvua A Então temos o retorno da haste, om a eletroválvla A desenergizada retorno da haste provoa uma nova energização do fim de crso aO a bobna eletroválvula A+ se energiza novamente, e o ciclo então se repete. ressionando o botão ALT, se desenergiza o relé auxiliar X determnando a abertura do seu ontato axiliar, e o ilo não se repete A igra 15.13 retrata o circuito de comando com os relés auxiliares separados do circuito com as eletroválvlas, no aso em qe q e a tensão elétria dos relés é diferente daqela das eletroválvulas Na igura 1513d utilizamos um nterruptor M no lugar do botão
1
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1 a
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Figura 15.13
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0
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168
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CAPÍULO 15
Comando Automático com Distribuidor Monoestável Utilizndo o distribuidor monoestável pr o comndo a, temos o esquem d Figur 15.14, com uso d hve fim de urso O normlmente bert e normlmente fehd Com o esquem d Figur 1514b temos s hves O e normlmente berts. Deixmos crgo do leitor o estudo do seu s eu funionmento.
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1
º
PM
f
V
PM
a1
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(a)
b
15.14
•�jn Comando Automático com Distribuidor Biestável e Sistema de Emer gência A Figur 1515 ilustr um comndo utomátio com distribuidor biestável e sistem de emergêni circuito reebe limentção por meio d chve uxilir normlmente bert Y (sendo bobn Y de prtid) p rtid) Pressionndo o botão V hmdo de prtid se energiz bobn Y; fehndo o seu contto uxilir Y se utoliment o iruito utomátio nteiro extmente idêntico o d Figur 15.13b
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5
A
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20
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EM
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15.15
TÉCNICA DE COMANDO ELEROPNUMÁICO
169
Pressionando o botão de emergência EM, a bobna Y é logo desenergizada, desligando assim o circito inteiro da rede elétrica. Simultaneamente temos a energização por meio da dpla have EM da bobna eletroválvula A-, om reuo imediato da haste do cilndro Para ma nova partida do ciclo, é preciso pressionar novamente o botão de partida AVV e depois pressionar M Ao pressionar o botão ALT oorre a parada do ciclo normal.
f�jf �jf• • Comando Temporizado com Distribuidor Biestável
No iruito da Figura 15.16a temos um omando semiautomático temporizado temporizado de um ilindro de duplo efeito om distriidor biestável Ao pressionar o botão M se energza a bobna auxiliar X om a sa ator atorretenç retenção ão emos assim o fecham fechamento ento do se ontato auxiiar X no ramo 15 e abertra do mesmo ontato ontato no ramo 20 Consequentemente se energiza a bobina eletroválvla A+ e desenergiza A- Nessa condição a haste do ilndro avança. No entanto quando a bobina do temporizador KT é energizada, começa a contagem do tempo Terminado o tempo predeterminad predeterminado o o ontato axi liar K se abre, desenergizando a bobna X Com a onseqente inversão do estado dos contatos axiliares X, temos a abertura no ramo 15 e o fehamento no ramo 20 Nessa condição, a haste do cilndro reua
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10
5
15
X
X
20
5
X
0
5
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X
(b)
(a)
Figura 15.16 Com essa solção da da Figura 15.16a vimos omo a bobina eletroválvla A- permanece energi energi zada na situação de reposo Se a bobina permanece energizada por muito tempo, pode se aqueer queimando Uma possível solução é apresentada na igra 1516b: ao desenergizar a bobna do relé X determnamos a abertra do se ontato auxiliar X ligado em série à bobina do temporizador KT, om atraso no desligamento (ramo 15) Iiciase assim a contagem do tempo Termnado o tempo predeterminado predeterminado o contato cont ato axiliar K se abre desenergizando a bobina eletroválvla A (ramo 25 25 e desliga desligando ndo assim a bobina A- da rede elétrica.
f�jf Comando Temporizado com Distribuidor Monoestável
No circito da Figura 15.17a vemos o mesmo omando semiatomático temporizado temporizado da Figra 15.16 de m ilindro de dplo efeito om distribidor monoestável, monoestável, tilizando um temporizador com atraso na ligação enqanto na igra 1517 temos o temporizador com atraso no desliga mento Deixando a cargo do leitor o estdo do esquema da igra 1517a verificamos o esquema da igra 1517
170
CAPÍTULO 15
Ao pressionar o botão PM se energiza a bobna do temporizador KT com atraso no desliga mento. Feha-se assim o ontato auxiliar KT, e em conseqênia a bobna A+ se energiza e a haste avança. Ao relaxar o mesmo botão M omeça a ontagem do tempo do temporizador erm nado o tempo predetermnado o contato auxiliar auxiliar K se abre desenergizando a bobna eletrovál vula A+, A+, e a haste recua
l
PM
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0
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X
10
1
K
PM
X
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K
K
(a)
{b)
Figura 15.17
Temporizada de Fim de Curso f�jk Comando Semiautomático com Pausa Temporizada
No irito da Figura 15.18a vemos o comando semiautomático com pasa temporizada de fim de rso a de um cilndro de duplo efeito com distribidor biestável enqanto na Figra 1518b temos o mesmo omando com distribidor monoestável
PMt-
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V V
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1
K
(a)
b)
Figura 15.18 ressionando M omo impulso (veja a igura 15.18a), temos a energização da bobna eletro válvula A+ e a haste avança Ao toar o fim de curso a, temos a energização da d a bobna KT do temporizador temporizado r Começa assim assim a ontagem do tempo.
TÉCNICA DE COMANDO ELEROPNUMÁICO
171
Termnado o tempo predetermnado, p redetermnado, o contato c ontato auxiliar auxil iar K se fecha de forma implsiva ener gizando a bobna eletrovála A-, e a haste reca.
f�j• Comando de Segurança a Duas Mãos
Lembrando a Seção 7.10, abordamos ali um omando automátio pnemátio no qal o correto funcionamento de d e ma máquna depende de ma manobra exata de m comando Uma alteração voluntáriaa dos botões de comando poderia provocar u ma faha no funcionamento voluntári funcionam ento causando pro vável aidente de trabaho para o operador não atento. atent o. O objetivo desse omando de das mãos (vea a Figura 1519) é pôr sob ontrole os comandos, ou sea, para exeutálo é preiso usar as das mãos do operador, habilitando o omando, por exemplo aionando um cindro
15.19 Veremos agora o mesmo omando estdado na Seção 7.10 realizado om tecnologia ele tropneumática. O esquema resoltivo é apresentado na igura 1520 Somente pressionando simltaneamente os botões PM e PM2 a haste do ilndro se movimenta. De fato, com a pressão simultânea dos botões PM e PM2 temos a energização da bobna auxi liar X (ramo 5 com a sua atorretenção e simltaneamente temos o fechamento do se contato auxiliar X em série a eletrovála A+, e a haste assim avança ortanto, a partida da haste aontece somente se os dois botões M e M2 são pressiona dos simltaneamente, ou no máximo com m atraso de tempo não superior àquele imposto pelo timerK.
5
10
PM_ P2 __________ PMt_ 1_________ PM2- 1 X
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i 1 1 1
KT
KT
15.20
15
X
172
CAPÍTULO 15
Se pressionarmos um só botão PMl ou PM2, após o tempo imposto peo timer KT não temos a partida da haste.
f�j� Ciclo de Mais Cilindros Realizados com Técnica Eletropneumática
Os circitos de comandos eetropnemáticos de mais ciindros não têm muita diferença em rea ção aos equivaentes competamente pnemátios. Em partiuar, se não há a presença de snais boqeadores, o proedimento é o d a téia ás sia do método direto (veja o Capíto 10). Caso contrário, o o sea, na presença de snais boquea boquea dores o procedimento é o da técica cássia do método de asata (veja o Capíto 12 Vamos agora desrever agumas sequênias qe foram á resovidas nos capítos anteriores com as técicas pramente pneumátias.
15.15.1 Ciclo Automático/Semiautomático Automático/Semia utomático a Dois Cilindros sem Sinais Bloqueadores com Eletroválvulas Biestáveis Examnemos uma sequênia cássia do tipo: A+ B+ A- BEssa seqência á foi examinada na Seção 102 Capítuo 10, com o método direto. Por ser um cico sem a presença de snais boqueadores o iruito de omando eétrico deriva diretamente d a equação já estdada com o método traetopasso Lembramos que na Seção 10.2 a equação restava A+=bü ·m
B+=al
A-=bl
B-=a
No aso de distribidores biestáveis, obtemos o circito da Figra 1521 Notamos ogo qe em série a ada bobina da eetrováva temos o fim de urso, coforme a equação citada anterior mente. O símboo m india a partida do cico cico Na igra 15.21 vemos a possibiidade de ter ma partida automátia/semiatomática em rea ção aos botões pressionados No nosso aso pressionando M temos a partida do io em automático; pressionando M semiautomático temos a partida partid a do cico em semiautomático.
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Figra 15.21
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b1
30
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TÉCNICA DE COMANDO ELEROPNUMÁICO
173
15.15.2 Ciclo a Dois Cilindros sem Sinais Bloqueadores com Eletroválv Eletroválvulas ulas Monoestáveis
EmoxaNonmoienseatámsvooedsie.adgiosrtraibauimedorsemsamosenqoueêsntáviaeisdaobSteeçmãoos1o5.1i5rc.1u,itmao dsa cFoigmuroa 1u5so2 d Noe elceatrsoovdáelvduilsa-s to1r5cib2ursiodmoodrasetrhmoasotenoodmeosatánivldenodsrtotmiEponostãsdeom, pmaiareunctiotsmarmátosicsoidneairedlées caoumxialnareosncaomeleatruotvrálvetuelnaçdãuoraAntFigtourao M � ! 1
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Figra 15.22
15.15.3 Ciclo a Dois Cilindros com Sina Sinais is Bloqueadores com Eletroválvu Eletroválvulas las Biestáveis
Examinemos uma sequênia clás ia, do tipo: méseqEPtuoosedrnaocsseiaerdqeuoumrêanpsccniicaeltuoajmáméofáotmiicteoaxdapomrceiosnemandçfaiamndodesescnauapriísstoubldoloesqrauoneltaedrioorrpeessraacnodmeobvOnáuromiomésúimétocdtoosdemaonst,iidesnoatcroeménossteolqhduaoaddioso pmoarLmaeamnbtorsaoeml oçqsã,ouedoé nCaeircpeuísiutáolrido12oqmuencdomeleéstrie méé ot médot edmo ds oasnatlade omando somente no PterTarparadiluoatzlngfiedmo pdtaeilrdazauamsolnigahusavsgáealmvuxildaossr5e/ds2iabpgioersatemáxvaesmisepdléoetrlcioomhs,anpIdreolieslhématriIos.odceomduaassqluahisasé eploéstriícvaesl achuaxAvilehrleaésvtreliNAahnaolIrigemlailmhlaenIhtaeal,tbernnqtauNAaanmtoenatecohremavaetlemNnesãnlotiegpafearhmelaidihaoNFde,ue o rreelséualtaxdiol aér oXecsoqmuedmuaplde comando da Figura 15.23. A+, B+, B- A-
174
CAPÍTULO 15
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LNalemhcaborl:aA+nndaodBde+aBlT+ahtbeaemlao:1sB2-a.1,;A-Cnaapcíotululona12d,eteAtríamemoso: s bO; então ligamos em série a om B+ e bO aoOmeNobA-rsa.ãmE ofq5nus1ad0ntoemuA+rososaedpleiagprtlidoitaregdteoammieloteesPàm2liauhtaoaImb eBáa-tmisaeenplitogramedomireoptldetoebénotnãdoàiPclaMdhoeanoIas.fFingsudrae 1u5.r2s3o gnertomjreidtoaerrudomecuairmpcuefçiutaorodecleifltírnomdprnaiecouilmí1nádtirooaqo(ur2me),epcoearmigintuesrraeç1aã5loi.z2da4r. apeaçuatopmrameçãoi deaupmreaslãhoamedecâmonatano epqfueeçitaordpoeAofucoBr,somCoa.ilPaínriledítsnrdmicorainctaai1zna(2doNa)uedmfeeatvsbueeoatnsãedsoeogdaueosisrtimaprotho,satepsmtoesiodiacsuoiatconismalamníádteairncoodt BaeheoufaertsitlueeztaoadoptacuisalrncsaoidlrdnnoedsArarovçpsãanodrçeanoadcuobfpmrlooa dsiietlíunfaoçrãmiocad(e1il)ríencEdumroicsaeeog2uc)incdlo tpenamteaori.s or davoafnçro eciolírnedcruioda1)h Nestsdeopco ntodrosCcilndr os B e A vodltampeçàa PmeAsnterfaoasubemostpãnaordvaeascrtieacslrootl,uéçãoredoisoirleopsoesgiionndaornasdipeaçdaosnmaosnitueanlsmaenntteerieordeespsoãios:pres ionar nova AvAvaannççoo ddaa hhaassttee ddoo ciillnnddrrooBCA(BCA++). 6 ReReuuo da haste do ccilndroAB ((BA--. Figra 15.23
@�jr
Aplicação: Processo Automatizado para a Montagem de Peças Mecânicas Cilíndricas
175
TÉCNICA DE COMANDO LROPNEUMÁICO
Figura 15.24 A seqênc potnto é do tpo A+,B+C+C- B A- N 15.25 temos o dm eletopnemátco.
c1
5
M
t
1-
xi
10
15
25
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X
40
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X
li
b
a1
Figura 15.25 Com efenc à Tbel 151 e à 1525 do dm eletopnemátco, temos lh I: A+B+C+; lnh II: C-B-, A- Linha
I
II
Fase
1
2
3
4
5
6
Trajeto
A +
B+
C+
C-
B-
A-
Sinal
ao
al
bl
c1
cO
bO
Sinal de pilotagem
Pl
P2
176
CAPÍTULO 15
Linha :
Na coluna de B+ temos a, na coluna C+ temos b, então ligamos em série a om B+ e b com C+. Já A+ se liga diretamente à la I. Linha :
Na oluna deB- temos O na colna A- temos bO, então ligamos em série O om B- e bO comA-. Já C- se liga diretamente à la No ramo 510 temos a partida do ciclo semiatomátia por meio do botão PM e os fns de curso aO e c1 são fns de rso de pilotagem P e 2
Questões práticas 1 rojete o diagrama traetopasso estde os snais de omando e realize o circuito eletropneu mático om o método de casata do segunte ciclo semiautomátio A+B+,C+,A- C- B- 2 rojete o diagrama trajetopasso estde os snais de omando e realize o circuito eletropneu mático om o método de casata do segunte ciclo semiautomátio A + B+,B- C+ C- A- Ajuda Esses ilos já foram resolvidos om a téca de cascata completamente pnemática no Capítlo 12.
Introdução à Lógica Prograada •@
Defnição de Programmable Logic Controller - PLC
f•
Evolução dos Modernos PLCs
f(j
Vantagens e Desvantagens na Utilização do PLC
O PLC é um eqipamento composto de omponentes eletrônicos e memória programável ou não programável qe ontém dados e programas om a fnalidade de ler e exectar nstrções, ntera gindo om m sistema qe deve ser controlado através de dispositivos de nput e otpt do tipo digital o analógio (norma IEC 61131-1). O LC é m computador que realiza ções de controle em vários níveis de complexidade. O aspeto interessante do LC é qe ele pode ser programado e tilizado por pessoas sem um grande conhecimento no uso do omptador Esse pequeno computador é projetado para traba lhar em ambiente indstrial com variação de temperatra midade vibrações, distúrbios elétri cos e outras variantes qe existem no ambiente ndustrial.
O primeiro C srgi no final dos anos 1960 na ndústria automotiva om a fnalidade de abre viar os tempos de parada das máqinas na prodção Naqeles anos, a ndústria atomotiva sus pendia a atividade produtiva toda vez qe mdava a produção de um modelo de montagem do mesmo tipo de automóvel Ou seja mdar o modelo de peça a ser prodzida significava mdar todos os quadros elétrios o que gerava m usto elevado para a empresa. A utilização dessa nova tecnologia permite que o proesso de sbstituição do quadro elétrio não seja mais neessá rio e possa ser agora exetado com ma simples programação do dispositivo LC Os novos Cs redzem os tempos de parada da máqna de modo a toarse ompetitivos no merado. Com o passar do tempo o PLC transformouse em m eqipamento mais simples de usar, mais onfiável e produtivo. Dos anos 1980 em diante deu- se m enorme desenvolvimento na indústria dos omptadores. O PC toose especializado, e cresceu exponenialmente sa difsão O mercado do LC rese de m volme de cerca de 120 milhões de dólares em 1978 para era de 100 bilhões de dólares nos primeiros anos da déada d e 1990, e ontina resendo anda hoe.
V • F: No passado, a máquna automátia requeria um quadro elétrico próprio, feito de omponentes eletromeânios proetados exatamente para aqele tipo de máquna. ariar o fcionamento da máquna significava mdar todo o qadro elétrico de comando. He basta somente variar o programa software), com um simples PC (personal comput), sem sbstuir o quadro elétrico o que garante uma redção de sto onsiderável • F : Os modeos programas de LC conseguem diagnosticar fahas de maneira rápida e smples em qualqer problema de automação ndustrial • G : Um PC tem um número de contatos teoricamente ilimitado enqanto nos circuitos eleomeânicos adicionais (o relé o números de ontatos geralmente é limitado. 177
178
CAPÍTULO 16
• Baixo usto: Hje é pível dqrr m peqen PLC pr lgm cenen de dólre. • Obsação o uioato: A perõe de m C pdem er ervd pr m mr de cmpdr drne ee. Pde er ed prevmene n C medne ml e devmene qnd fr eer ref n l • Voa a oação: N mr d veze LC é m velz em eecr m ref de m ndrl d qe em m qdr de mnd elermecâc • Faa oaação: Um LC pde er prgrmd pr m écc engeher qe rlh cm mecâc, elerôc eleréc Dsaas • oa ooia: Nem empre rhdr d ndúr empre qer erer e md de penr e deqr-e e nv enlg (fr hmn). • iação xa: Algm plcõe êm m fn qe n pde er mdd. Nee n é cnveene lzr m LC Eempl m mple hve erel/rângl pr m mr rfác m mple elerm enre r. • oiçs abitais xas: gre m l emperr cm fre dúr eler mgné qe m mpível lzr m dpv elerô.
f@j
Confabilidade e Segurança no Sistema PLC
•@
Signifcado de Hardware e Soware
f(j
Arquitetura dos PLCs
A eperênc dee úlm dez n demrm qe PC em m elevd gr de f ldde nrmene m elevd qe nm em em lógc elermecâc E m já f d nerrmene, defe d ncnmen d l é flmene lczd e denfcd gr fwre de nrle e dgnó de qe C mdern dpõe É mprne dv, dzer qe, enqn m defe de fncnmen nm r eler meâc gerlmene c nerrp n fncnmen d nl em cmple egrn, n c dee prlem cm PLC defe d pre de m nnrlável, dend nl em egrn r ee mv, nrm IEC 60204-1 r. 92.54 pre creve qe prd de emergên ej lzd eclvmene pr m dpv elermecâ é, err d crc deve neer, pr eempl pr delgmen d n d relé m r em qe, em nd de defe d crc elérc de mnd rm cn elérc, nd nl em cnd de plen egrn. Ee p de egrn chm-e egrn pv (ail-sfe).
el plvr hrdwr e enende d qe e pde cr fmene nm C fne de lmen , módl de epn, CPU e r) Pr permr, prém qe hrdwre fnne neeár prgrm chmd nd oftwr de sistem, ecr eclvmene pel cnr r d C gerlmene n eível qlqer pe e owr usuário, qe é er pr m pe cmm (ár, prgrmdr d C PLC, m qlqer r mpdr é m máqn qe zh n e eecr nehm ref em qe ne ej nerd m pr grm qe rnfrme em m máqn fncnne. Pr cmr PC ee prgrm, é neeár lzr m lnggem qe máqn enend, chmd ngugem d progrmção.
LC lmene prdzd pr nmer frcne em mdel e fgrõe vrd. N gr 16.1 é repreend eqem de l de m nrldr prgrmável genérc É níd de m fne de lmen m dde cenrl, CU m dde de memór de dd e prgrm m m dde de enrd e íd
INTODUÇÃO A LÓGIC PROGRM
179
eri féri cos
'�
nient dadeadade
li
Memóia Dados rograa 1
nsaídadeda de
Fone de alietação Sensoes (nput) •t
touadores put)
Figra 16.1
Fonte de Alimentação A fonte de alimentação é utilizada para converter uma tensão alternada de rede (geralmente 220 V) em uma tensão contínua geramente 12/24 V) para o funcionamento da CPU e dos dispositivos de entradas sensor, transdutor, botão et.). A fonte de alimentação que é empregada nos LCs pode ser de dois tipos: • tradiiona near • haveada (switchng) O tpo tradcional, como na Figura 162 é constituído de um transformador de rede, um iruito retificador, um filtro circuito composto de resistência, ndutor ou capacitor) e um estabilizador circuito integrado) que mantém estável a tensão.
i
Trasfoador eicador
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T
itro
f
+ Estabii zado
t
f
Figra 16.2 A fonte chavada swtchng) é assim denomnada porque possui um iruito de conversão DC/DC composto de um transistor fnionante como have para comutar a tensão de rede retificada e nivelada em corrente alternada de ata frequência (geralmente maior que 20 kHz) e a seguir transformada novamente em uma tensão ontínua do vaor desejado. Não citando o esquema elétrio dessa fonte de alimentação que deve ser abordado num curso de eletrônica, a diferença notável com relação às fontes de alimentação tradicionais é o peso e o tamanho muito reduzidos; além disso o rendimento é mais elevado. A fonte chaveada apresenta, todavia, o nonveniente de gerar distúrbios eletromagnéticos que não existem na fonte tradiional. O mesmo fabricante proeta tal fonte de alimentação de modo a
180
CAPÍTULO 16
limitar ao máximo possível a emissão das ondas eletromagnéticas, em coformidade om as nor mas nteaionais. A fonte de alimentação do controlador pode ser ntegrada ou ser externa ao PL - C O PL nesse caso é ligado diretamente à tensão de rede, e pode alimentar também outro apareho que faz parte do sistema que está sendo controlado Ele providenia automatiamente e foee as tensões e orrente para o iruito nterno e para o módulo de expansão e de omuicação garan tndo anda o isolamento elétrio. Se a corrente absorvida pelos sensores envolvidos no processo ou eventuais módulos de 0 ultrapassa um determnado limite, deve ser utilizada uma fonte de imentação externa. - C Nesse aso, a fonte, por ser externa ao P será dimensionada adequadamente de modo a dis truir ao PL as tensões e orrente corretas para seu bom funionamento e para os vários módu los de expansão. Em ada caso as fontes de alimentação são sempre providas de um fsível de proteção do lado A e um LED que assnala a presença da tensão de rede. Além da fonte de alimentação, o P é provido de uma bateria de backup, que salva os dados em caso de falta da alimentação Segundo a tipologia de L, a bateria de backup suporta somente o software do sistema operaional e a área de memória do programa. A duração da bateria de bakup varia de dois a ino anos.
fr
Microprocessador e CPU O miroproessador é o dispositivo ms complexo de um computador É muito pequeno, realiza muitas atividades e consume poua energia Esse dispositivo cumpre operações lógias e mate máticas muito velozmente e, sobretudo as executa coforme uma sequênia predefda, cha mada simplesmente programa. O elenco de todas as operações que um P pode executar é chamado set de nstruções, em nglês instruction set. O programa portanto não é outra oisa que um eleno de operações que o microproessador deve umprir Entre tantas instruções que o microprocessador pode elaborar existe também a da lógica binária (operação de tipo AN, OR Ele portanto pode ser utilizado para elaborar sinais elétrios e omandar as máquinas, como se faz em eletromeânia com o circuito elétrio. O suporte eletrônico que inclui o miroproessador é omumente chamado PU, em inglês central processng unt
A U é a parte mais importante do PL Dela depende todo o desempeho do , prni palmente sua veloidade e potênia. odemos agora, portnto, defr o prnípio de funiona mento do . A U lê os snais de entrada e arrega as nformações proveientes da máquina adquiridas por meio de um botão fim de urso sensor Se existe uma variação de snal (por exemplo, para acionamento de um botão), a U reage elaborando novos dados, segundo a lógia ntea do programa, e gera os sns na amplitude certa de saída O snal de saída comanda o dispositivo atuador permitndo assim o movimento, por exemplo de uma válvua pneumática, motor elétrico e outros coforme a sequênia desejada ara esclarecer anda mais o modo de fncionamento do L, consideremos o exemplo da Figura 163. Tratase de um circuito muito simples que ilustra bem o funionamento do P Os dispositivos hamados de ampo são nesse caso um nterruptor I e uma lâmpada que devem acender quando é fechado, e viceversa, devem se desligar quando é aberto. Nesse caso " constitui a entrada do , e "O a saída O programa esrito nstrui a PU, formandoa não apenas que o nterruptor está fechado mas que deve ligar a lâmpada . A PU exeuta o programa repetitivamente, e portnto, nesse caso lê ontnuamente a entrada até que = nterruptor aberto portnto L = mas não ape nas = 1 (nterruptor fechado) habilita a saída L = 1 ligando assim a lâmpada.
INTODUÇÃO A LÓGIC PROGRM
181
+24V
Entrada Saída
PLC
o
í f@:1
i
L
2V
Figra 16.3
Ciclo de Scan Vimos o exemplo eio que CPU fz os s ss opeções sego um oem seqecil, à qul se á o ome cilo de san ou varrdura, esqemizo Fig 164. A c leiu s es os os são mzeos em um egiso piul memói hmo magm do procso da entradas. O mesmo coece com os os e s: es e seem coloos s ss exes eles são mzeos em um egiso piul memói chmo magm do proeo das aída (lembmos que po egiso se eee um cojuo e célls e memói).
Leitura da enraa fís ca; c ópia o esado da erada no regsro imagem do processo das etradas
Elaboração as iorações sego o rograa contio na meóa
Eaboração e u peido de coun caão
Execão o atotste a CPU: veica o fncionaeo correo do sisema oeracioal, da eória o rograa e a uniade e exasão
Env o as nforaões para as saídas os valores eorizados no regsromagem de processo as saías são evaos às saías externas
Figra 16.4
182
CAPÍTULO 16
Todas essas operações da Figura 16.4 constituem um cilo de san, e o tempo para exectá-lo é hamado tempo d can. Se o tempo de san é longo, a entrada poderá passar do estado zero (OFF) ao estado m ON e novamente ao estado zero (OFF) enquanto o PLC se encontra nm estado diferente daquele qe foi lido na entrada. Essa sitação tem ma conseqência extremamente importante: o LC não nota as variações do estado daquela entrada, e em resltado não elabora as nstrções qe deve elaborar Qando se escolhe m C, é mito importante analisar o tempo de san de modo a evitar essa situação perigosa. Em geral todos os Cs têm nstruções para veri fiar o tempo empregado para efetar m ciclo de scan O tempo de san é geralmente vnclado ao tamaho do programa. É , portanto, sempre possível bloquear o PC se o tempo de scan é longo demais. Geralmente o LC tem m timr de máqna, denomnado wath-dog (ão de garda) que é regulado a um valor (ma média de 150 ms om a fnção de parar automatiamente o ciclo se o escaneamento supera tal limite Isso aontece para evitar qe se gerem ciclos de programas repetitivos (loop) devido ao ma fncionamento do PC. O tempo de rspota do PLC é o tempo decorrido entre a variação do estado da entrada e a cor respondente variação do estado de saída É importante na onlsão deste parágrafo, enfatizar qe o tempo de san deverá ser o mais breve possível de modo a ter um tempo ótimo de resposta do C ara evitar o ma fnionaento da instalação automátia deve-se esolher, portanto, m LC veloz e potente
fN
Tipos de Memória nos PLCs Normalmente se entende por memória do PC somente as memórias qe ontêm o programa apliativo Na realidade, no PLC a memória é subdividida em diversas zonas cada ma apta a tarefas diferentes Embora as solções adotadas pelos fabricantes sejam muito diferentes entre si, pode-se, em geral considerar as memórias sbdivididas nas segntes partes: memória de dados memória de programa memória de sistema M É constituída geralmente de uma memória RA e utilizada para a troca de nformações de dados na entrada e saída do PC ou para armazenar resltados ntermediários de operações lógicas. M Esta memória contém as nstruções qe constituem o programa. As nstrções são registradas uma depois da outra e oportamente codifiadas em ma seqên ia de bits A CPU lê e exeta ada uma dessas nstruções segndo um iclo de scan qe parte da primeira nstrução até a última para depois recomeçar. Essas memórias são do tipo RA e EEPRO normalmente realizadas em tecnologia COS Por ser a memória RA do tipo volátil é necessário como á foi dito, salvaguardar o conteúdo em aso de falta imprevista de alimentação. or esse motivo, é prevista uma fonte de alimentação suplementar om uma peqena bateria de bakup M O PC é dotado também de ma memória não volátl do tipo RO ou ERO na qual é armazenado o sistema operaional o sa ma série de programas denidos pelos fabricantes omo ndispensáveis para gerenciar o orreto fnionamento de todo o hardware Resmndo, podemos dzer que se prefere a memória tipo RA om a bateria de bakup para memó ria de programa porqe temos assim, ma elevada velocidade e um custo relavaente baixo Qando o programa for testado se transfere o onteúdo para um cartão de memória tipo EEPRO de bakup assim em ada aso o onteúdo estará disponível em ma ópia.
f@lj Unidade de Entrada e Saída
A nidade de entrada e saída é composta de dispositivos apropriados a permitir o diálogo do LC om os snais de entrada e sinais de saída proveentes do campo. Opera sob o snal de entrada proveente dos sensores da nstalação para toála compatível com a CU do PLC.
ITODUÇÃO A LÓGIC PROGRM
183
A unidade de saída: Trata o snal emitido pela CPU para enviá-lo aos dispositivos que devem ser acionados, chamados atuadores (motor elétrico lâmpadas válvula pneumática et.). A construção prátia dessas unidades geralmente chamadas de "placas 1/0" é efetada sobre a base de sinais qe podem ser: Digitais (ON/OF) o Analógicos Recordamos brevemente qe os sinais digitais são aqeles sinais qe assumem somente dois estados ON e OF (, identifiados mediante um ível de tensão qe deve ser oheido por qem projeta o LC, segundo a lógia: = tensão presente = tensão ausente em lógia positiva) Consideremos a Figra 65. Parafso = have aberta, ausência de tensão sobre o parafuso "ível " Parafso 2 = have fehada, presença de tensão 24 V sobre o parafuso "ível " 24V
Nível 1 0
0
0 2
Entradas ve
Fgur 16.5 No PLC, portanto, não é onsiderado o contato fisicamente aberto o fechado, mas somente o ível de tensão sob o ponto do parafso ligado ao contato. São sinai analó gico aqueles sinais qe assumem quaisqer valores, incluídos entre m limite iferior e superior (ran ge). O tratamento desses sinais, omo á foi dito é notavelmente mais aro do qe os sinais digitais sobretdo quando se bus a uma grande precisão de transmissão; nesse aso, é preiso recorrer a memórias de 6 o 32 bits. As uidades de entrada/saída presentes no merado são:
laa de entrada digital ON/OF laa de saída digital ON/OFF laa de entrada analógia laa de saída analógia
Um problema comm no circito de entrada e de saída do C são os diferentes níveis de ener gia aracterísticos de dois ambientes: CU e qadro elétrio. A únia solução possível que obetiva evitar a alta variação de tensão o crtocirito, qe podem ocorrer no qadro elétrico ou na máquna on trolada e que podem daifiar o PC é ter as das partes separadas eletricamente por meio de um dispositivo fotocopiador espeial ha mado também "optoisolador", qe permite a transmissão de sinais elétrios entre dois circitos separados (vea a igura 6.6) Fototrasiso que ineage m ccuo neo
ED Sia de etrada
Fgur 16.6
184
CAPÍTULO 16
f@• Placa de Entrada Digital (ON/OFF)
Os snais de entrada do tipo digital podem ser relativos ao tipo de aimentação do sensor: - em corrente alteada - em corrente ontínua.
Em ada um dos dois asos pode haver diferentes tensões nominais (tensão de funcionamento). A placa do microproessodor do PLC CPU) normalmente trabaha om tensão muito baixa (, +5 V) em orrente contína. Essa diferença entre a tensão do sensor que pode ser variável e a CPU é sperada adaptandose os dois tipos de snais, o seja, trasformandoos retifiandoos mediante simples circito eletrôico que fica na parte intea da plaa 1/0. A onexão aos dispositivos de entrada em AC (corrente alteada) e DC orrente ontínua) é demonstrada na Figura 67. O sinal de entrada energiza um diodo emissor de luz localizado na frente de um fototransistor reebedor; este só permite a passagem de corrente no iruito no qal é inserido quando é atin gido por um plso lminoso
1
� Outras enadas
24VD
ineio
-
enSesr adade
( aa a 1L.cp
Figura 16.7 Para fuionar o diodo emissor deve ser alimentado com ma determnada tensão ontína; assim o sinal de entrada é oportunamente transformado retificado e estabilizado por m iruito interno ndiado na Figura 67). Os dispositivos que mais freqentemente m onectados na entrada das placas são: - nterruptores de posição - botões - haves - sensores - trasdtores As tensões mais omns para as placas de entrada digitais são:
, 0, 0
5
- em corrent ontínua, V com absorção mito baixa de orrente (entre e mA) - em corrent alternada V, om absorção variável. - universal: Esse tipo pode trabahar com snal sea em corrente alternada o em orrente contí na mas tem m usto relativamente elevado em relação às placas anteriores Cada nidade de entrada pode ser conectada a mais de m dispositivo de entrada. São á padroizadas as placas de entrada a 8, 6 e 32 pontos (Atenção: ponto de entrada sigifia qe naqela entrada se pode ligar ma have de posição o m botão ou um contato de relé.)
•f Placa de Saída Digital (ON/OFF)
O circito de saída digital varia segundo a exigência do apareho de campo que se deve coman dar, em partiular a saída digtal deve ser escolhida em fnção das caraterístias elétricas e funcio nais do atuador que tem qe ser omadado ontator eletroválula lâmpada)
INTOUÇÃO A LÓGIC PROGRMD
185
- saída a relé para apareho tanto em AC quanto em DC (Figra 16.8) - saída a trnsistor para apareho em DC igura 16.9) - saída a TRIAC para apareho em AC igra 1610) ndicação de saída (E)
-----------�------ircito iterno
1
Outra saída
uador L
--4
--------------------------
1 1
24 V /
Figura 16.8
Ora da
2V
Figura 16.9
E id cador de sada
Oua saída tado
c o ineno 230 V
Figura 16.10 A escoha da placa de saída a ser utilizada não é somente em fnção do apareho a comandar, mas também em função de otros parâmetros, como: 1. A corrent absorvida do atuador L o seja, se a corrente absorvida pelo atador é menor do qe aquela que o dispositivo I / O é capaz de dar, então o atuador L pode ser onetado dire tamente aos parafsos de saída do PLC Se, ao ontrário, a orrente absorvida do atador é mais alta é neessário tilizar no parafso de saída do C m relé de potênia. 2. A vlocidad d respota, ou seja, a saída a semicondtor TRAC transistor é geralmente mas veloz do que saída a relé. 3. A tenão d alimntação no aso de saída a relé pode ligar qualquer dispositivo seja em cor rente alteada ou ontína entre os valores (ran ge) de tensão e corrente estabeleidos pelo fabricnte. No aso de saída a transistor, existe a necessidade dferentemente do circito a relé de ligar ma tensão contína qe seja do valor previsto para aquele tipo de módulo geralmente 12/24 VDC. No caso de saída a RAC, é necessário ligar uma tensão alter nada do valor previsto para aqele tipo de módlo geralmente 115/220 VAC. Na maioria
186
CAPÍTULO 16
das vezes é preciso onetar na saída do PLC os grpos RC, para protegê-la da sobretensão que possa srgir se a arga é de natreza indutiva (relé bobna de ontatres, eletroválvla pnemática). Veja a Figura 16.11. Saída
o
R
K
e
Figra 16.11
Questões práticas 1 Desreva brevemente o ilo de scan de m PC 2 Qual a diferença entre as fontes de alimentação lnear e chaveada? 3 O qe signicam hardware e software? 4 Elenque as vantagens e desvantagens na tilização do PC 5 O qe é o C?
Linguage de Prograação dos PLCs lt•
Generalidades
IM
A Norma IEC 61131-3
O presente capítlo apresenta as várias modalidades de programação do PLC, destacando no entanto a mais usada que demonstra de forma gráfica os diagramas elétrios.
A norma de refencia sobre a programação do PC é a EC 61131-3, qe resume todas as moda lidades de programação do PLC. De todas as linguagens de programação, pode-se fazer uma pri meira macrodistnção em duas grandes categorias (veja a Figra 17.1) Lnguagem de progaação IEC 613-3
Lngagem gráf ica
guage textal
Dagrama ladder
sa de sr ções
agaa e blocs fnas
Tex estrutra
Seqen ameto grfico de fnções
Figra 17.1
ltJ
Linguagem de Programação Textual Essa modalidade de programação é das mais "difíceis" para qem se propõe ao mndo do C e é proveniente do setor eletroténio. Essa lngagem de programação provém setor eletrônco ou normátio, possi enorme possibilidade de desenvolvimento de qalqer proeto de ato mação ndstrial I Instrction List Esse modo de programação é praticamente a lnguagem de máqna muito parecida om a ln guagem Assembler, ou seja ma lngagem que sa diretamente as instruções do miroompu tador. Tal sistema é poo ntuitivo e pouo prátio, não tem ma representação gráfica e reqer muito tempo do programador para a pesqisa de falhas no programa Algns PLCs não permitem o so de tal sistema, porém om otros ele é ndispensável para se desfrutar plenamente a potenialidade do PC.
187
188
CAPÍTULO 17
- Texto estado (ST E lingugm prgrmçã é l ívl, cm lngugn Pcl, Bic C + à vz inipnávl m rmi plicçã u n r micçã.
fij
Linguagem de Programação Gráfca
f1
Linguagem em Lista de Instruções
Alinggm prgrmçã grái prn prgrmr c m m vrir qm léri, u qm m bl - Daaa ladder LD Ladder Diaram E é lngugm prgrmçã mi iliz, mlhn um qum léric ni nl igniic lirlmn "" qu viulmn qm lmbr m C gr é hm ung. - Daaa de oos foas FD Fctio Block Diaam É m lingugm "pr lógic" qu prmi nhr m qm láic lrôic igil É mi uiliz n im cnrl grn nlçã pr cnrl r mléric inlçã quími ur) - Seeaeo fo de fões SF Seqetial Fctio Chart É um lingugm nvlvi n rnç m nm "linggm Gf" El rprn ncinmn pr p um prc umái m mi imilr igrm blc já u. A úic irnç é qu blc rprn m prc r bh máqn mái
Cm já i i n prágr nrir é um nggm ip ul Rul mi pn nã iliz ímbl gráic. O p ngiv é q nã m vi ã rápi n inmn prgrm m cnc cm linggm grái A lnggm I cném linh inrç lnméri A n ip inrçã é gr pn ip PC m q á rbhn O bricn ã griv mn rin prã ncinl IEC 611313. N qm gur é mnr m mpl prgrm ri n linggm I n ql ã vinci crríic principi. NEWORK 11 ri mr li nr I. é iv n) I01 11 E nr I02 é iv n AI0.2 11 ri mr 2 =Q02 NEWORK2 11 r mrgênci li nr I0.3 é iv n) I03 li Ou nã nr04 nã é iv ON04 RQ . 1 11 r mr 1
\
�
nruçã Oprn Cmnári ici cm brr blíq É bm prcir q lngugm grlmn é úic mprnívl irmn cnrl r PC prqu cném cóig lngugm "máqun". N c ngugm gráic é wr i prgrmçã qu prvinci nvrêl m liggm "máqn"
fj
Linguagem com Texto Estruturado A lngugm m rur é qul linggm q m um b inrmái r n vr vlçã lingugm Pcl.
LINGUAGEM D PROGAMAÇÃO DOS LCS
189
Nessa liguagem aparecem estrtras do tipo I, THEN, DO, ELSE e outras, típicas da progra mação de liguagem de alto ível Esta sem dúvida é a lingagem de programação mais potente para o PC porque oferee possibilidades úias, impossíveis com outras liguagens. Como já dito para desfrtar plenamente a potencialidade de tal lingagem é idispensável a utilização do diagrama de bloco já descrito anteriormente O so dessa linguagem de progra mação presspõe m cohecimento de iformática mito aprofndado mas famiiar ao progra mador de iformática do que ao téio elétrico ou meco A segir foeemos m exemplo simples de programação om esse tipo de liguagem (Figura 17.2) 1) Diagrama de blocos
or
or
Q0.0=0
Q00=1
Figra 17.2
2) Tradução em texto estrturado 10 I I0.0=01 li Se a entrada I. é igual à entrada I0.1 20 EN SET Q li Ativa (on) a saída Q li Se não desativa(off) a saída Q 30 ESE RES Q. 40GOT10 11 Salta a instrução 10
•@
Linguagem Ladder O nome deriva do inglês ladder (esada) devido ao formato particlar da representação É usal mente denominado "diagrama o esqema a ontatos De todas as lingagens cohecidas hje é a mais empregada iteaionalmente para a programação do C É omposta de ma série de siais gráfios e a preferida pelo programador com cohecimento de lógia eletromecâia porqe requer oheimento dos diagramas a relé Esses sinais gráficos partiulares são padroizados pela norma IEC 61131-3 e derivam de uma simbologia ameriana já em uso para os esquemas ncionais. Os esqemas ladder são ompostos estrturalmente de das lihas verticais e de lihas hori zontais escada) sob as qais são desehados os elementos qe onstitem o sistema a ontrolar veja a igra 173). ntat ON, nrmalmente abet ntat OFF, nmamente fechad a etectr e ansiçã psitiva (a de suida) ta etect e ansiçã negava (rda e descida
- )
Varáve extea u intea (saída
Figra 17.3
O esquema ladder é composto • Da barra de aimentação liha vertical esquerda), qe comanda todos os elementos de inpt; • Do retoo comum ou massa liha vera direta qe frequentemente é otida), qe oneta todas as variáveis de saída ( otpt);
190
CAPÍTULO 17 • A zona de teste (ou zona de nput). Nessa parte do esquema são desehados os vários npts em série e em paralelo em fechamento e abertura segundo a lógica de evolção do processo • A zona de ação a zona de otpt é destnada à variável de saída veja a Figura 174).
J>-(
�),- Teste (inpu)
Ação (oupt)
1,
Figra 17.4
A Figura 17.5 mostra um exemplo simples de programação ()
ao.
ao.
aoo
ao.1
a
ao.2
Figra 17.5
f
Linguagem com Diagrama de Blocos Funcionais É ma lnguagem omposta de uma série de símbolos gráfios clássios da lógia ombnatória ANO, R XR e otros É a mais sada pelos técicos com experiência em eletrôia digital. Na igura 176 são apresentados os símbolos gráfios básicos desse tipo de lngagem.
A
h·�I A �OT L y Figra 17.6
LINGUAGEM D PROGAMAÇÃO DOS LCS
191
Na Figura 17.7 apresenta-se m circito que tem como base de partida um esqema elétrio de circito a relé com memória, om lngagem de blocos lógios e laddr.
K
2
K
Figra 17.7 A igra 178 apresenta outro exemplo de comparação entre a lnguagem FBD e a lngagem Ladder 2
2
4
&
21
Q
Q
,:
Figra 17.8
Questões práticas 1) Na zona de teste de um esqema Ladder, m desehados: a) somente temporizador b os outputs. c) os nputs 2) Na lguagem de bloos lógicos FBD para apresentar o programa se utiliza(m): a) strução omplexa. b portas lógias c) diagramas de blocos. 3) Apresente a diferença entre a programação estrutrada e a lnear. 4) Descreva quais são as lguagens de programação do PLC segndo a norma IEC 611313 e qais as diferenças entre elas
Introdução ao PLC Sieens f1:S
Generalidades Protagoista no mercado há déadas com a própria lha SIMATIC, a Siemens tem atualmente ts diferentes faixas de controladores lógios programáveis para uso industrial, qe ocupam ts diferentes segmentos apliativos: . LC compato om expansão (série S7-200) 2. LC compato om expansão (série S7-1200 3. LC modlar série S7 300/400
A ntrodção neste apítulo dos PCs série SMAC S7 é somente introdutória particularmente no que se refere a omponentes de hardware. Para aprofndamento sobre a nstalação do eqipamento, nstruções avançadas e o sofware para a programação da série SIMATIC S7, aonsehase a leitura das obras deste ator: Série SIMTIC S7: . Automação indutrial: PLC - Teora e apicaçõ: urso básico 2. Automação indutrial: PLC - Programação e ntaação PLC compacto com expansão (série S7-100)
São PLCs de dimensão redzida, e compreendem vários pontos de / dispoíveis. São utilizados na aplicação de automação de médio e grande portes (mais de 200 / disponíveis). A programa ção desse tipo de LC é efetuada somente com linguagem de programação tipo Ladder, e FBD ti lizando a plataforma STE 7 Basi V.O Esse LC utilizando a mesma plataforma STE 7 Basi, permite programar e cofigurar os controladores e dispositivos de visalização HM aém de vários módlos de comniação É dotado de instruções de programação similares ao segmento sperior S7-300 veja a Figura 18.1).
18.1 n n PLC compacto com expansão (série S7-00)
É dotado de CPU e fonte de alimentação om boa possibilidade de expansão om módlos de entrada e saída tanto analógio como digital e expansão om módulos espeiais. A aplicação é apropriada para o segmento ntermediário que exige ma cera xibidade na oguração hard ware e de tarefa medianamente complexa. A Figura 182 mostra o PC om expansão 192
INTRODUÇÃO AO PLC SEMENS
193
xpansão
7-200 oector bus
Figura 18.2 (Fnte: Siemens.) PLC modl (sée S7 300/400) ua rra é mlar à do PLC 7-1200, porém com noávl pobldad d xpanão ão qupado om módulo placa qu alojam obr m por mcânco, conform norma DIN com uma onfguração d hardware aé mlhar d / q pod varar onform o ma onrolado prm vnal varação uva ão dpovo qu prmm a ma lvada apadad d laboração, , por o ambém ão ma aro ão mprgado no g mno ndral m aplaçõ m qu ua flxbldad prm a confgração d hardwar mo complxo om baan facldad porq ão doado d plaa qu podm r rra da nrda conform a onvênca d uo, daí o nom modular. A Fgura 183 aprna m PLC d modlo
Figura 18.3 (Fnte: Siemens.) Na gra 184 mo aCPU modular mn 7300 nalada m um upor mcâno on form norma DN
Suporte cnf /orrmeDINa
CPU
Plaas vguoutt Figura 18.4 (Fnte: Siemens.) Tmo, rpvamn Módulo fon d almnação P MódloCU Módulo ou placa d nrada aída /
194
CAPÍTULO 18
As Figuras 18.5 e 18.6 mostram uma visão da montagem e desmontagem dos módulos.
Figura 18.5 (Fn: Smn)
Figura 18.6 (Fn: Smn)
1:f•
O PLC Siemens S7-200
Neste urso fazemos refencia expressamente ao PLC 7-200 porque ele é dotado de um set de strução muito elevado e tem um custo relativamente baixo. É apropriado, portanto, para labora tórios técnicos e para cursos de formação profissional em geral. A série de PC 7200 é uma lnha de ontrolador de dimensão reduzida veja a Figura 187.
i
1
·-J Figura 18.7 (Fn: Smn)
INTRODUÇÃO AO PLC SEMENS
19 5
O baixo csto e o vasto set de nstrução fazem desse PLC a solução ideal para a gestão de peqenas e médias atividades de atomação. O módlo base CU-fonte de alimentação - 1/0 digital (veja a Figura 8.8) Existem diferentes modelos de CPU (2222222224226 e com duas diferentes modalidades de alimentação 23 VCA o 24 VDC). O número de 1/0 digital depende da CU utilizada, om possibilidade de expansão mediante a onexão de módlos adiionais A programação deste C é efetada mediante um PC e utilizando o software Step 7 Miro/WIN ompatível com todas as plataformas Wndows A programação do C pode ser efetada em ts modalidades diferentes: • Diagrama laddr, chamado em ngagem Smati KO • nguagem FBD chamado em ngagem Smati U • nguagem em lista nsção L chamado em lngagem Smac
Figura 18.8 n n
f1:
Confguração de Hardware do Sistema S7-200 A ofigração básia de um sistema de automação S72 veja a igra 8.9) é onstituída de: • • • •
Módulo básico Cabo de omucação PC/I C Soware de programação Step 7 Miro/Wn 32), oforme a norma EC 633
7-200
.
�
Dip-swtch
abo /
Figura 18.9 n mn
196
CAPÍTULO 18
- Módulo Báso O m bic ntém: - Uiae entra (CPU); - Fnte e aimentaçã qe frnece rrente à CPU e à eventai niae e expanã; - Entraa e aía igitai (em númer varive egn me a CPU); - A prta e micaçã RS 485, qe permitem cnectar a CU a m ipitiv e pr gramaçã C); - Uma érie e leds e eta qe frneem infrmaçõe bre eta e fninament a CU (RUN/STOP) entã err rri n itema eta e 1/0 preente n m; - Uma peqena prta e ae, na qa é píve; - Cmtar em RNSOTER pr mei e ma have hardware; - Utiizar pteniômetr anagi, qe permitem, meiante ma peqena chave e fena, imptar vare n amp e a 255 tiiza para peraçã e ntagem e emprizaçã; - Cnectr para a igaçã m aiinai. - dd l Cm j fi it, ã e iferente tip CU 2222222224226). A iferença mair entre ma e tra et na veiae e execçã prgrama, taçã e memria 1/0 igita ipve n m bi e númer e nterfae e mnicaçã A aracterítica e agma CU erã epecifiaa n fina ete ivr. A entraa igi tai ipívei n m ã ta ptiaa e a aía pe er echia m tip a reé em eta i (. - o d ouo /I Ee ab permite a nexã LC a m PC ta e interface eria RS232 m prgrama Step 7 ir/Win crretamente ntaa O cab nã reveríve ntém m nverr pti a a RS485 (nterfae e cmiaçã PLC) a RS232 (nterfae eria PC). A ng cab h m ipitiv qe permite meiante DSwitch minc nterrptre), einear parâmetr a micaçã Cmpetam a cnfigraçã itema e neeri niae e expanã qe ã cnectaa a m bi meiante m cnectr bus. O númer mxim e iae e expanã gereniaa epene tip e CU e pe chegar a mxim e ete para CPU 224 e 226. Na niae e expanã ã e partiar interee para cntre atmtic a niae e /0 anagica em úvia a mai verti e m E 235. O m E 23 5 tem m caraterítica eencia qatr entraa cm nverr A/D e 2 bit Ee cnverr é fi grve via hardwar, pr mei e peqena chave na faixa e entraa e V 5V, 2 ma e tra
f1:j
Cablagem do PLC S7-200 A igra 8 e 8 fecem ifrmaçõe reativa à cabagem a CU 222/22 m aimen taçã a 23 Vac e aía AC/DC a reé Na igra 8.2 ã inicaa a cabagen eétrica e entraa e e aa. A entraa ã inicaa geramente m have aberta Na entraa pem cnectar btõe have e pi çã e vri enre A aía geramente ã niaa cm bbina, e pem cnectar nea atare m âmpaa, eetrvva, bbina e tr. A aimentaçã a entraa é efetaa m ma fnte e aimentaçã interna a 24 VDC A aimentaçã a aía é cmm, eja tem a mema tenã e aimentaçã para ta a aía A aía cm aimentaçã eparaa também pem er nectaa N iagrama a igra 8. para fin e impifiaçã nã etã inica ipitiv e prteçã tai cm fívei e ijntr termmagnéti. É ntri qe mana e itema eve er n ta em caa a. A CU 222 é taa n m bi e 8D / 6D0 eja, it entraa igitai e ei aía igitai A entraa ã niaa via ofwar m a etra e a aía, m a etra Q A CU 222 tem entraa qe vã e . a 7 e a aía vã e Q a Q.5
INTRODUÇÃO AO PLC SEMENS
Parafusos (Saídas)
Chave para Almentação sop, ru, term
Potenciômetro analógco
1r
l
f � ! J ª 1 • � ! . .1 :I
1-�'Y Saídas para sensor DC 24V
Parafsos (Eradas
Interace de programação
Figura 18.10 (Fonte: Siemens.)
230 VAC
Bobna
PE
24 V AC/C -�
1L
00
O 1
02
2L
F
03 04 05
_
N
L1
Rede
Saídas CPU 222 Entradas 1M
00
01
02
03
2M 0 05 06 07
Figura 18.11
M
L+
197
198
CAPÍTULO 18
Questões práticas 1. Qal a diferença entre o PLC do tipo compacto e o modular? 2. O cabo PC/PPI conecta o PLC ao PC. Este é um abo serial: a) do tipo RS232C/USB b)do tipo RS432/RS485 c) do tipo RS232C/RS485 3. A saída do PLC S7-200 é ndiada via sofware com a letra: a) b)M c) Q 4. Os módlos de expansão / de m PC S7200 são conetados: a)nas entradas b)nas saídas c) com onetor BUS 5. O número máximo de udades de expansão de m PC S7200 é: a)7
b)4 c) Depende da CPU do módulo
Linguage de Prograação LADDER IP•
Generalidades
I@•
Transformação de Esquema Funcional em Diagrama Ladder
A ntrodução à lngagem de programação já foi descrita no Capítulo 17. O objetivo deste capítulo é de ilustrar regras para a transformação de m esquema elétrio funcional em um diagrama ladder. Existem casos em que a transformação direta do esqema elétrico fncional em diagrama ladder pode gerar falhas na scessiva codifiação do programa. Na Figura 19.1 os contatos são ndicados com Cx e as bobnas com Bx.
• Esquema elético com bobina em paraleo Constatando qe nem todos os PLCs têm nstruções para ativar saídas em paralelo, é preferí vel dispor do addr qe traduz o esquema funcional demonstrado na Figura 19a como ndiado na igra 19. e não omo na igra 19.b
C1 C
e Não (a)
v C1
�.,
(b)
Sim
hC1 81� 1
B1
(
B2
(
(e
Fgu 19.1 • Esquema elético com amificação Se um irito apresenta uma ramifiação, como acontece na igra 192a é preferível o diagrama a laddr da Figra 19.2, e não o da Figura 19.2b. • Esquema elético com amificação compexa Também nesse aso a tradção do esquema elétrio funional da igra 19.3a é correta na Figura 19.3b e norreta na igra 19.3.
199
200
CAPÍTULO 19
1 C
C4
C2 B1 C5 B2
C3
Não
(a)
(b)
s;m
C1 C2 9 B1 C3� C3 C5 B2 C1 1 �
1 �
(e)
Figra 19.2
�"C2
C3
B1 9 Sim C3 B1
C4
CB3 (a)
) � r
:J�) C3 C1 C B3
J0-<) (b)
Figra 19.3
C1 C2
Não
B1 B2 B3
)
)
(e)
LINGUAGEM D PROGAMAÇÃO
LADDER
201
• Esquema eléico com pequena ponte Com relação à pequena ponte A-B da Figura 194a, é correta a sua tradução na Figura 194 e correta na igra 19.4b
Não C3IC
t
C4
C2
(a)
81
C1
C2
81
f )
8
(b)
82
9
C1
C2
81
C1
C4
82
car ) c, e) )
Figur 19.4
Se por acaso em vez da peqena ponte AB for nserido um contato como na Figura 19a, o diagrama ladder tem qe ser reesrito omo mostrado na igura 19c porqe na Figura 19b não pode ser odifiado diretamente em nenhm modelo de PLC C1 3
Não
C
I cs
I
4
1 1
C2
C4
8
f 82
(b)
9
(a)
� J � " C2
8
�sJ I �
C3
4
82
(e)
Figur 19.5
202
CAPÍTULO 19
l@
Introdu ção a Aplicações Simples com PLC S7-200 Nesta seção examnaremos a transformação de diagrama elétrico fnional em diagrama ladder (KOP) de esquemas elétrios simples. Como exemplo, mostraremos esqemas de tipo elétrio e eletropneumátio. A ntenção não é examnar o prípio de fncionamento de tais esqemas já examnados em capítulos anteriores, mas simplesmente analisar a conversão do esqema elétrio fnional em diagrama laddr por ser implementada orretamente no PLC
19.2.1 Aplicação: Ciclo Automático-Semiautomático A+/A com Eletroválvula Biestável Transformar o esquema elétrico funional da Figura 19.7 relativo ao omando eletropnemático de m ciclo automátio/semiautomático A+, A- de um ildro pneumátio A de dplo efeito com eletroválvula biestável em diagrama addr. Na igra 196 temos o esquema pneumátio da aplicação A
2
2
p
Figura 19.6
S1
KA1
Fca1
Y1
- X
Y
Figura 19.7 Nota: O fim de urso FaO no esquema fcional normalmente é desenhado aberto porém qando for stalado na realidade é fehado porque o cilndro, ao ser recuado, toca a have fim de rso "aO", fechando-se.
LINGUAGEM D PROGAMAÇÃO
LADDER
203
Tabela 19. Tabela dos sbolos Símbolo
Endereço
Comentáo
S S2 S3 FcO Fc
!O.O
Kl Y
MOO QOO
Y2
Q0.1
Btã umáic Btã pr Btã miumáic Fim cur ciin nr Fim cur ciin r Mk é xii Ervá í ciin A+ Erváv ciinr A-
I0.1 I0.2 I0.3 I0.4
Dagaa ladder do esqea foal efeee à ga 19.7 (ga 198).
K1 S1 S2 '�) K1T � 1 FcaO YV1
s,: �)
Fca
YV2
f ) Figr 19.8
19.2.2 Aplicação: Ciclo Automático-Semiautomático A+/A com Eletroválvula Monoestável asfoa o esqea elo foal da ga 19.10 elaa ao oado eleoeo de lo aoo/seaoo +, de ldo eo de dlo efeo o eleolla ooesel e dagaa ladder. Na ga 199 eos o esqea eo da alaço A
2
p
Figr 19.9
a1
2
204
CAPÍTULO 19 E
-
E-
S1
K1
1 FcaO
S2
Fca1
K1 K3 YV
2
K
X
KA3
Figura 19.10 Not: O fm de cso c no esqem fnonl nomlmente é desehdo beto, poém qndo fo stldo n eldde é fechdo, poqe o lndo o se edo to chve fm de cso "c" fehndo-se. T 192 bel dos símbolos
ímbolo
Endereço !. I0. I0.4 M. Q. M0. M0.
Comentário Bã u Bã p us us é ux f Mk Evvu Mk é ux Mk é ux
IO.l
Dm ladder do esqem fnconl efeente à .0 ( .)
S1
2 K t ( ) � l
KA � KA
1
Fa 2 1 2 K3 -I l t K caO YV1 2 K3 , _I Fa11i -(K3) 1
Figura 19.11
>
19.2.3 Aplicação: Comando de um Motor Trifásico nsfom o esqem elétco fnconl d . eltvo o comndo de m moto t fásco om pssem obtó po M (KM) M (KM) em dm ladd.
LINGUAGEM D PROGAMAÇÃO
LADDER
205
E -
S1
S2
KM1
E
M2 � FR2 KM2 Figura 19.12
Tabela 19.3 dos símoos Símbolo
Endereço
Comentáro
IO.O
Bã paaa
2
IO.
Bã paia 1
3
I0.2
Bã paia 2
FR
I0.3
Téica1
FR2
I0.4
Téica2
K
QO.O
a 1
K
Q0.1
a 2
Digrm ladder do squm funcion rfrnt à Figr 2 (igur )
M S2 S1 F r t1 -l > -( ) KMi S2 S3 S1 F2 KM2 /tl l/�) KMH M2 I
1
Figura 19.13
19.2.4 Aplicação: Chave Reversora para Motor Trifásico rnsformr o squm étrio funcion d igur 4, rtivo à chv rvrsr d m motor trifásico sm pssgm po stop com snizção, m digrm addr.
206
CAPÍTULO 19
A
KA
KI
KI A
I H1
2
H3
A
Figura 19.14 Tbel 19.4 Tabela dos símbolos Símbolo
Endereço
Comentáo
Sl
I0.0
S2
IO.l
Botão de paida para a fene Botão de paida para tás
S3
I0.2
Botão de paada
FR
I0.3
Témica
KA
Q0.0
Cotator moo paa a fete
KI
QO.l
H1
Q0.2
Cotator moo paa á Lâmpada moo paa a frete
H2
Q0.3
Lâmpada moo paa á
H3
Q0.4
Lâmpada de paada motor
Diagrama ladder do esquema fncional referente à Figra 19.14 (igura 1915)
S1
S2
":,
I
S
FR
A
f--H--M-- )
S2 S1 A S FR r / f / ) I� 1 A
I A
2
)
I
H
/f/� Figura 19.15
LINGUAGEM D PROGAMAÇÃO
Il
LADDER
207
Temporizadores
19.3.1
Com refencia à Seção 14.23, onde falamos dos temporizadores eletrônicos vimos que eles podem ser construídos com tenologia ompletamente pnemátia Veremos agora a versão om so do controlador programável S7-200
Timer com
Atraso na Ligação
Um timr om atraso na ligação aionado por uma úica entrada é indicado na Figura 1916.
10.0 �
100
�
T1
ao.o
l f ( )
T1 ao.o
Figra 19.16 O fnionamento é o segnte: qando a entrada I. se ativa (on), iniciase a contagem do tempo Transorrido esse tempo ou seja, os 5 segndos impostos, se fecha o contato T e a saída Q. se ativa (on. Suessivamente, qando a entrada I. se abre o tmer zera, o ontato T se abre e a saída Q se desativa oj) Se no intervalo de tempo entre e 5 segndos a entrada I se abre o time zera. Na igura 1917 é demonstrado o ndamento da entrada I., Q. em fnção do tempo
00
: tf� t _t -o �·
ªº·_li-------�--- i1 I
I 1
5s
t
5s
Figra 19.17
19.3.2
Timer com
Atraso no Desligamento
O tme com atraso no desligamento acionado por uma úica entrada é representado na Figura 1918 O fncionamento é muito simples: quando a entrada I. se ativa (se fecha), o ontato do tem porizador se feha ativando assim a saída Q0.0. Qndo a mesma entrada se abre oj, inicia-se a temporização. rnscorrido o tempo de 9 segndos o ontato se abre e a saída Q. se desativa Se no intervalo do tempo entre e 9 segundos a entrada I. se fecha on, o tim zera mas o contato T permnece fechado portanto a saída Q. fia ativa on Na Figura 1919 é demonstrado o andamento da entrada e Q. em fnção do tempo
208
CAPÍTULO 19
T
10.0
IO.O
IN
1
-
9s
T
ao.o
e )
ao.o
Figura 19.18
10.0 On Of ao.o
r
1
I 1
f
l
� t
1
t
�
9s
Figura 19.19
•@
Operação de Temporização com a CPU S7-200 A CPU S7-200 dispõe de ts operações de temporização diferentes: Temporização com atraso na ligação (ON) Temporização com atraso no desligamento OF Temporização com atraso na ligação om memória ONR) Esse tipos de temporização já foram discutidos. É importante onsiderar agora omo deteri nar a resolução do temporizador, ou a chamada ba do tempos que determina a dração de cada intervalo temporal. x Um T com base do tempo de 10 ms conta o número de ntervalo de 10 ms qe transcorre depois de estar habilitado. Uma ontagem de 50 em um temporizador de 10 ms orres ponde a m tempo de 500 ms, o seja 50 10 = 500 ms s tmrs SIMAIC são dispoveis em ts resoluções: 1 ms, 10 ms 100 ms Como indiado na Tabela 19.5, os números do temporizador determnam a resolução. x Quando se utiliza m temporizador T com número de temporizador T37 ajus tado em 100 quanto tempo ele onta? a tabela se observa que T37 corresponde a uma resolução de 100 ms portanto o tempo imposto é 100 ms 100 = 10.000 ms = 10 s
LINGUAGEM D PROGAMAÇÃO
209
LADDER
Tabela 19.5 mporizdor Tipo de temporizador c n)
, F s n)
Resolução
Vaor máximo
Número de temporizador
1 s
32,767 (0546n)
O 64
O
32767 (546n)
D 1 4, 65 68
OOs
3276,7 (54,6 n)
D 5 31 69 95
1 s
32,767 (0546n)
32, 96
O
32767 (546n)
D 33 36 97 OO
OOs
3276,7 (54,6 n)
D 37 63 O 255
E Apicação: Comando Semiautomático Temporizado com Pausa no Fim de Curso al rnsformr o squm étrico cion d Figr 2, rtivo o omndo tropnumático do io smutomático A+ A- do tipo tmporizdo om ps no fim d curso d um ciin dro pnumático d dupo fito om trová istáv m digrm ladder. N Figur 20 tmos o squm pnumátio d picção A
a1
2
2
19.20
p
S1
KA1
E-
K1
KA1
KA1
Fc1
=( Y1
Y KT1
19.21
210
CAPÍTULO 19
O circito da Figura 19.21 determa a pausa do iindro no fim do urso cal antes do retoo automático. Aionando o botão Sl se energiza a bobina do reé auxiiar KAl e de Yl (eetrovávua de saída do cindro), e em consequênia o cindro sai. O contato do reé auxiiar KAl de atorretenção se feha porém outros contatos KAl em série a Y2 (eetrováva de retoo do indro se abrem. O iindro qe sai tocará o fim do crso al determinando a parada do iindro Começa também a contagem do temporizador KTl. Da Tabea 19.5 notamos que o so do timer 37 corresponde a ma resoução de 100 ms, portanto o tempo imposto é 100 ms 130 = 13000 ms = 13 segdos ransorrido o tempo de pasa ou seja 1 3 segundos o ontato do temporizador KTl se abre determnando a desenergização da bobina do reé auxiiar KAl e de Yl O ontato auxiiar KAl em série a Y2 se fecha, determnando a energização da eetrováva Y2 e, consequentemente, o retoo do cindro. Tabela 19.6
abea dos símboos
Símbolo
Endereço
Comentário
Sl
IO.O T37
Botão parida Tempoizador pausa com aaso na igação Fim de crso ciindro foa Merker de reé auxiiar Eetovávua saída ciindro Eetovávua etoo ciindro
KTl
Fcal Kl Yl Y2
I0.4
MO.O QO.O Q0.1
Diagrama laddr do esquema funiona referente à Figura 19.21 (igura 19.22)
( ) Kw1- ( ) Fca1 K1 S1
Y1
K1
Y2
/ >1
� +130� Figra 19.22
m
Aplicação: Comando Automático Temporizado A+/- com Regulação do Tempo na Fase de Avanço e Recuo de um Cilindro com Distribuidor Monoestável O io examinado permite a reguação do tempo na fas e de avanço e o reco da haste de um idro com distribuidor monoestáve:
LINGUAGEM D PROAMAÇÃO
LADDER
211
- para um ntervalo de tempo de 10 segundos, fica completamente recuada; - para um ntervalo de tempo de 50 segundos, fica completamente distendida. Além disso dá ao operador a possibilidade de variar o ntervalo de tempo entre avanço e recuo. O esqema funional resolutivo é ndicado na Figra 19.24. Na Figura 19.23 temos o esquema pneumátio da aplicação A
2
2
p
Figura 19.23
K1A
E
K1A
K2A
S1
KT2
E-
S2
K1A
(==
==
KT1
KT1
KT2
( ==
KT1
K2A
YV1
-z Figura 19.24 KT = temporizador qe determna o tempo de avanço do cilndro. KT2 = temporizador qe determna o tempo de reo do cilndro.
H1
212
CAPÍTULO 19
Tabela 19.7 dos soos Sím
Enrç
Cmntári
IOO
Boão pd
K2
3
pozdo cuo cdo
K
38
pozdo vo cdo
2
I0
Boão d pd
KA
MOO
Mk d é x
K2A
MO
Mk d é x
YV
QOO
ovvu oo
H
QO
Lâd vo cdo
Dg ladder do sq fo f à g 24 (g 25)
8
'I : 1 1 1 1 1 1 1 1
K
82
)
e
K
K
KT2
K
KT
K
KT2
K2
KT
e
)
YV
K2
K2
TON .�T I TON +J: I KT
e
)
H
e
)
F 19.25
f9
Aplicação: Comando Semiautomático Temporizado com
Timer TOF
A o sg s f o dg oo d g 5, o 5 o odo soo odo d do d do fo o ov v oosv o o d odo o so o dsgo do o sq fo sovo ddo g 2
LINGUAGEM D PROGAMAÇÃO
LADDER
Na Figura 19.26 temos o esquema pneumático da apação A
2
2
p
Figura 19.26
t-
S1
K1
-Xv1 Figura 19.27 Tbel 19.8 Tabela dos símbolos Símbolo
Endereço
Comentáo
Sl
I0.0
Botão de parida
Yl
QO.O
Eleroválvua monoesáve
KTl
T33
Tempoado com araso no desigamento
Diagrama ladder do esquema funional referente à igra 1927 (Figura 1928) KT
S1
TOF
IN
+1500
PT
�---
KT
Y
1
(
Figura 19.28
)
213
214
CAPÍTULO 19
Nota-se que KTl apresenta uma base dos tempos de 10 ms, tendo o temporizador do tipo OF vaor 33 (veja a abea 19.5) Portanto o tempo imposto é 10 ms x 1500 = 15000 ms = 15 segundos.
f@:1 As Funções SET/RESET
Essas fnções foram citadas brevemente na Seção 15.4 do Capítuo 15 quando faamos do reé biestávl. Agora aprofndaremos o assunto com a mesma fnção presente no ontroador progra máve S7200 A operação de st pode ser vista como imposição de ma saída em autorretenção. Com essa istrção da CPU S7200 pode-se impor 1 bt ou 1 grupo de bts; ea é tradicionamente tiizada om a istrção rest. Os dois trabaam om o mesmo bt o grpo de bts. Na igura 19.29 se um eempo para ativação de ma saída tiizando as istrções set e rset e dois botões normamente abertos Acionando o botão I. se ativa a saída Q. (st) com autorretenção. Como representado na Figra 19.29 aionando o botão l desativase Q. (rest. É interessante notar qe ao se aionar simtaneamente e I0.1, Q. permanece desativadoTeicamente diz-se qe o rest domnant. Nma sitação inversa se a iha de rset do eempo da Figura 19.29 antecede a iha de set, diz-se qe o set é domnant aionando a saída Q00. Essa sitação se deve à ógica do io de scan do LC. De fato, o programa é eecutado pea CU de cima para baio e da esqerda para a direita.
10.0
ao.o
1
(s)
Botão 100 Set
Botão 10. 10
ao.o
1
(R
Reset
l p
'-.-· t
ªº·ºJ D Set
• t
Reset
Figura 19.29
I Aplicação: Acionamento do Tipo A+/A- com um só Botão de um Cilindro de Duplo Efeito com Eletroválvula Biestável Esta apicação mito comm em atomação indstria é tiizada em todos os asos em que se qer a comutação de m reé ou eetrovávua biestáve pressionando um só botão O fnionamento é o seginte: Ao se pressionar o botão Sl, se energiza o ado Yl da eetrováva e a haste do ciindro sai A+ ressionando novamente o mesmo botão Sl se energiza o ado Y2 da mesma eetrováva e a haste do ciindro retoa A O esqema laddr resotivo é indiado na igra 19.31 Na igura 19.30 temos o esqema pnemátio da apiação Diagrama adder resotivo do acionamento do tipo A+/A om um só botão de m iidro de dpo efeito com eetrováva biestáve (veja a Figra 1931
LINGUAGEM D PROGAMAÇÃO
LADDER
A
2
2
p
Figr 19.30 Tabela 19.9 Tabela dos símbolos Símbolo
Endereço
Comentos
Y2
Q0.1
Bobna eletrovávua retomo cindo
Yl
QO.O
Bobna eletrovávua aída cildro
Sl
IO.O
Boão sa
K4A
M0.3
Merker de reé aiiar
K3A
M0.2
Merker de reé aiiar
KA
MO.l
Merker de reé aiiar
KlA
MO.O
Merker de reé aiiar S1
K1A
t1 1 p -1 -( K1A
K4A
1'I
K2A
(
K2A
K4A
e s ) 1
K3A
K4A
( R) 1
K4A
Y1
K4A
/
)
e Y2
e
)
Figr 19.31
) K3A
K4A
)
e
)
215
216
fpm
CAPÍTULO 19
Contador Crescente/Decrescente Os contadores, na prátia, efetuam contagens de eventos de todos os tipos a partir de um sensor o transdtor que onverte eventos em plsos elétrios. Os ontadores do PLC têm m formato similar ao do timer. A entrada foee o plso de ontagem qe o LC analisa; no entant o, a otra entrada permite ressetar tudo a qalqer momento. São dispoíveis ontadores crscnte (counter up) e dcrcnte (counter down). Em geral o contador resente conta do número até o valor predetermnado, ao qual deve se segir ma ação. O contador decrescente parte na ordem regressiva do número predetermado até . O exemplo da Figura 19.32 mostra m ontador crescente qe o amenta progressivamente sempre qe a entrada I passa do estado aberto o ao estado fechado on). O ontador não conta qando a entrada 0.1 ret) passa do estado aberto o ao estado fechado on Na Figra 19.32 o contador é determado em 4. Então partdo de o contador aumenta de ma udade o próprio valor a ada plso qe chega na entrada 00. Quando o C chega ao valor igua a 4 o bit de ontagem correspondente passa do estado of ao estado on, ou seja o ontador se habilita Um ontador decrescente é semehante àquele que onta de modo crescente e vai dimindo apenas o próprio valor de contagem Em todos os exemplos que se seguem será tilizado o contador resente
10.0
1
Contagem
4
0
reset
1
Figra 19.32
fu
Ativação de um Contador No exemplo da Figra 1933 depois de m erto número de pulsos (10) presentes sobre a entrada fotocélla, o ontato do contador resente C se fecha e a saída Q se ativa A saída pode ser tilizada para ativar ma snalização óptica, para dicar, por exemplo a passagem de certo número de peças sobre uma esteira. A entrada I resseta tdo a qualquer momento.
C1
00
Conagem 0
0.
1
1
Rese
ao.
C1
1
e )
Habilitação Sinalização
Figra 19.33
LINGUAGEM D PROGAMAÇÃO
fpf
LADDER
217
Aplicação: Enchimento de uma Caixa de Cereja com PLC S7-200 Um sistema de esteira transportadora serve para enher as caixas om cerveja para então serem transportadas. Quando a caixa está vazia, a esteira começa a fnionar, carregando a ervea na caixa. Quando são contadas no cerveas a esteira para at é que o operário substitua a caixa heia por uma vazia (vea a Figura 1934)
81@
82@
: 1
lo� 1
G
K1M
--D
Conta comando motor
� � º
Micronterruptor de cai preseça . Ca xa de da xa ceeja
B1
Seso contage odto
Figura 19.34 O diagrama ladder resolutivo é apresentado na igura 19.35. Tbel 19.0 Tabela dos símbolos Símbolo
Endereço
Comentáo
Sl
!O.O
Botão de paida
S2 S3
I0.1 I0.2
Botão de paada Microinerupo na presença de caixa
KlA
MO.O
Meker de reé auxiiar
K2A
MO.l
Meker de reé auxiiar
KlM Bl
Q0.0 I0.3
Cotatr motor Seno
CNT
co
Conado crescene
Diagrama adde resolutivo do enchimento de uma caxa de ervea com PLC S7-200 (vea a Figura 19.35).
S3
f
2A
p � )
B1
2
CNT
'1���rcu-cTu 2A >---R
3
5 PV KA
S3
CT
1M
f I � )
Figura 19.35
4
218
CAPÍTULO 19
É o seguinte, em lnhas gerais o funcionamento do diagrama ladder: 1) Na linha de programa 1, quando se pressiona o botão S se ativa o relé auxiliar KA que então ativa o sistema. 2) Na linha de programa 2 quando o operador põe a aixa vazia no lugar da aixa heia, fecha se o crointerruptor de presença aixa S3 Parte assim um pulso por meio do contato , a transição positiva que energiza o relé auxiliar K2A 3) Na linha de programa 3 o fehamento do ontato K2A resseta a contagem 81 é o ontato fotoélula que conta a garrafa de cerveja O valor de pré-set do contador é 5. 4) Na lnha de programa 4 estando já fehados o contato KA e o micronterruptor de presença da aixa S3 ativa-se o contator KM e a esteira entra em movimento até o contador contar ino garrafas de cervea. Depois o contatr CNT se abre, desligando o contatr KM e a esteira para. O botão S2 para a esteira a qualquer momento.
Questões práticas 1 Converta em linguagem addr os seguntes esquemas funcionais (Figura 19.36):
"8
K
K
1
14
13
12
14
15 15
K
H
H2
K
13
K2
K
Figura 19.36
2 ransforme o esquema elétrio funional da Figura 1523 Capítulo 15 em diagrama addr. O ciclo é do tipo A+, B+ B- A-
O ciclo deve ser implementado com eletroválvulas biestáveis.
Pneutrônica O Sequenciador Lógico f{•I•
Generalidades
f{•
Método do Sequenciador Lógico
Vimos no Capítlo 13 o estudo do sequeniador totalmente pneumático. Veremos agora como se projeta um sequeniador com o uso do controlador lógio programável Atualmente, a solução pneutrôica (uso de PLCs) é reomendável em todos os sistemas que necessitam de ts ou mais válvulas distribuidoras
O sequeniador lógico é um dispositivo que os fabricantes utilizam com tecnologia totalmente pneumática ou elétria veja o Capítlo 13) A tendência atual é de ombnar a potência do PLC om o iruito pneumático chamada comumente de pneutrônica. O prnípio no qual se baseia o sequeniador lógico é o da memória de fase. O sequeniador é onstitído da onexão de tantos módulos quantas são as fases de comando Quando o módulo Qn é ativado por meio do módulo anterior Qn-1, este provoa ts ações: ativação da saída de fase Qn; zeramento da memória anterior Qn-1; predisposição das memórias suessivas Qn+ A ativação da saída permite que todas as ações dos atadores aconteçam na fase correspon dente Utilizando um PC, é possível programar omo indiado na Figura 201, uma linha lógia que simula o fnionamento do módulo desrito. O exercício que se segue eslareerá o onceito apenas exposto teoricamente Qn-1
Q-1
Qn
ln
3
(
Q
Q+1
Figra 20.1 ha ga para ua d ua ra d a n= nn dd à ava d ua hav d ur d ndr
f{•fj
Resolução de um Ciclo com o Método do Sequencia dor Lógico Este exercício pretende demonstrar como a utilização do PLC fornee m método simples para aular os sinais bloqueadores dos ilos sequeniais pneumátios Esse método onsiste na simu lação de um sequenciador por meio de um programa esrito em um PC. 219
220
CAPÍTULO 20
objetivo é analisar um ciclo automático A+ A+ B+K-/A-. B+K-/A-. Nos capítlos anteriores, anteriores, vimos que esse ilo apresenta dois dois sinais bloqueadores, bloqueadores, a e bO. ciclo tem qatro fases (exlída a fase do temporizador K) e portanto, tem quatro saídas Na Figura 20.3 temos o diagrama ladder com PLC S7200 ompleto do ilo automátio: A+B+K-/A- com o so do algoritmo do sequeniador lógico. T 1 abela dos símbolos Smbolo 51 52 FcaO Fca FcO Fc Y Y3 Y4 Y2 KA KT K H
Endereço IO.O I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0. Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 MO.O T37 I0.6 Q0.4
Comenro Btã íci c autátic Btã paaa i cs t ci i cs saía cii i cs t ci i cs saía cii tvávua aía ci A+ tvávua aía ci B+ tvávua t cii Btvávua t cii AMk é auxiia Tpiza hav hawa é gêcia Lâpaa iíci cic
Na Figura 20.2 temos o esqema esqema pnemátio da aplicação. aplicaç ão. A
a
a1
p
20.2 Diagrama ladder do ciclo A+/+KB-A- om uso do algoritmo do seqenciador lógio (vea a igra 203. Cada fase se comporta como um módlo do seqenciador Qando por exemplo veja a igra 20.3), a saída Y4 B- ligada ao lado negativo da eletroválvula B é ativada temse: o retoo do ilindro B; a desativação da saída anterior Y3 (B+) e do temporizador K. Isso aontee por asa da aberturaa do contato normalmente abertur normalmente fehado de Y4 posto em série ao contato auxiliar auxil iar de ator retenção Y3 da mesma eletroválvula;
PNEUTRÔNICA
221
- a predisposição da bobna da fase sucessiva Y2 (A). Aontee por meio do fechamento do ontato normalmente aberto Y4, que é posto em série ao fim de curso FcbO, ou seja, o snal que avisa o térmno da fase B
+
Y1 Fca1 S2 K Y3 B+ K Y 4 � Y3 r I� Fcb1�1 ����l KT1TO +50 ]_ T . . K B ) Y Y2/ � Y4 r FcO S2 K Y2 1K) Y2 r Y1 K1A H1 1
;
Figra 20.3
ilo é automátio, portanto, no térmno da fase Y2 (A) a sequênia parte novamente do í cio, ou sea de Y(A+) sem a nterfencia do botão S botão S2 nterrompe nterr ompe o ciclo somente depois que todas as sequências são completadas ontato K é ligado ao a o iruito de emergênia de ategoria O Com a ntervenção do botão de emergência S4 (vea a igura 204b, o contato K se ativa desenergizando todas as saídas. Nas iguras 20.4a e 204b temos o abeamento ompleto da CPU S7222 AC/DC/relé om o cir cuito de emergência que permite aos cilndros de dup lo efeito A e B recuar em qualquer momento. Veremos agora uma apliação prática de um circuito real com as Figuras 20.4a e 204b As aracterísticas desse iruito irui to do ponto de vista prático são: - o botão de emergênia S4 deve ser do tipo ogumelo e bem visível; - no acionamento do botão de emergênia a máquna deve parar e retoar imediatamente à situação de repouso; - depois do acionamento do botão de emergênia S4 deve ser possível reenamhar a máquna somente por meio de um outro botão chamado de reecamhamento ou reset S3. circuito de emergência desehado na Figura 20.4b respeita todas essas ondições. De fato pressionando o botão de emergênia S4, temos a energização da bobna do relé auxiliar de segu rança K, om duas consequênias fndamentais: - a omutação dupla da have hardware K na saída do PLC sobre o iruito em série a Y4 ) Y2 (A) que alimenta imediatamente tais bobnas om o retoo imediato dos ilndros A e B posição de repouso;
222
CAPÍTULO 20
- o fehamento da have K (entrada I0.6 do PLC) com ordem de emergência é enviado coo nput na lógia de ontrole do LC que desenergiza a saída via software. O botão S3 de reset reenamnha a máquna, ou seja, desenergiza a bobna do relé auxiliar de segurança K qe garante à máqna m novo encamhamento com toda a segurança. É impor tante saber qe a solção adotada neste exeríio não é a úia possível O
4
3 V
4 V /D
PE
Y3
Y1
N
F
H1
0 1
o.o
.3
.
.1
.4 .5
N
-
Saídas
1
Rede
Entradas
1M
.1
O.O
02
M
.3
.4
.5
.6
.7
0
Fca1
Fcb
81
8
Fca
Fc1
Figra 20.4a 24 V
G-
E-
S4
K
S3
K
Figra 20.4b
M
+
PNEUTRÔNICA
223
Questões práticas . Projete o seginte ciclo automático automático pnemático: pnemático: A+/B+/ A-/B A-/B tilizado cilindros de dplo efeito (DE) e eletroválvulas el etroválvulas biestável Um bot ão de início ilo e m botão de parada ilo. reveja ainda m circuito eletromeâio de emergência (atego ria O) Projete: a. Esquema de potência pnemátio b Breve desrição do comando . Atrib Atribição ição 1/0 d Esquema ladder e Cablagem do PLC S72 em um quadro elétrio 2. Projete o seginte ciclo automático automático pnemático: pnemático: A+ /KT/B+/KT2 /KT/B+/KT2 / A-/BK timr N reglado a 8 s K2 = timr N reglado a 8 s =
Utilizado ilindros de duplo efeito DE e eletroválvulas biestável. Um boão de íio ciclo e m botão de parada ilo reveja ainda m circuito eletromeâio de emergência (atego ria O) Proete: a. Esquema de potência pnemátio b.Breve desrição do comando c. Atrib Atribição ição 1/0 d Esquema ladder e Cablagem do PLC S72 em um quadro elétrio
Pneutrônica Análise e Projetos de Comando Comandoss Sequenciais
1
Generalidades Antes de ilustrar algns exemplos de comandos seqeniais com o so do ontrolador lógico programável, é importante aprofundar o que já foi disutido no Capítulo 9, Seção 9.7 o seja as regras de evolção em m diagrama funcional do tipo GRAFCET. Deve-se lembrar que segndo a Norma IEC 611313 o diagrama funcional do tipo GRACET é hamado SFC (Sequential Functon Chart).
f•
Regras de Evolução do SFC Apresentaremos agora algmas regras de evolução do SFC obtendo assim uma visão dnâmia de qualquer sistema automatizado.
21.1.1 Interdependência entre Ação Ação e Transição Com refencia à igra 21.1 qe reproduz a derença entre ação e transição temos um evento A+ o seja a saída do cilndro A pode aontecer somente se o fim de crso cO foi ativado ante riormente.. Da mesma forma o evento C+, riormente C+, ou sea, a saída do ildro C pode acontecer somente se o fim de urso Fa for ativado. Em geral a passagem entre m step e aquele imediatamente sues sues sivo é possível somente se for verifiada a ondição associada a transição entre os steps A+
Figura 21.1
21.1.2 Sequência Simultânea Pode aonteer que um omando requeira a exeução simultânea de mais sequênias com ação ndependente ndepend ente Para representar esse funcionamento, se tiliza a onvenção gráfia da Figura 21.2 Uma transição únia e dois traços paraelos ndicam o nício e o fim da sequência A partir da fase 2 a ondição g = 1 provoca a ativação simltânea das fases 3 e 5; as duas seqências 3/4 e 5/6/7 terão ma evolção ompletamente dependente bserva-se que a fase 8 pode aontecer somente quando: i · n = 1 o sea somente depois de completar as ações asso ciadas às das ramificações do SFC. 224
PNEUTRÔNICA
225
AçãoG (nício sequêcia smltâea)
Ação H
Ação K
Ação 1
Ação L
Ação
i ·n
Fi sequêca siâea
Ação p
Figra 21.2
21.1.3 Salto Condicionado Na igra 21.3 demonstra-se ma sitação que acontee frequentemente e que requer ma ope ração hamada salto condicionado Esta ermite saltar ma ou mais fases qando uma ação asso ciada reslta verificada (1 verdadeiro}, (O não verdadeiro). No caso da Figura 21.3 se f 1 e e 1 se assa da ação E à ação I e, se f O e e 1 se assa à ação G H, =
=
=
=
=
Ação f•e AçãoG
Ação
Ação 1
Figra 21.3
=
226
CAPÍTULO 21
21.1.4 Salto Condicionado para Trás Esse tipo de salto é aquele da operação representada na Figura 214. Ele permite repetir ma ou mais vezes a mesma seqência até qe se obtenha uma condição determnada. No exemplo onsiderado, as ações L e M são repetidas até qe se verica n = O Ação K
Açã
Açã M n·m
Ação
Figra 21.4
21.1.5 Escolha de Sequência Aontece às vezes de ter que esolher e verifiam-se determinadas condições dentre mais seqências possíveis bservando na Figra 21.5 ê-se omo essa situação é representada gra ficamente. Se x = 1 se executa a ação A B; se y = 1 exetase a ação C; no entanto, se z = 1 se executa a ação D E. Esclha da sequência
Ação A
Açã e
Ação D
Ação B
Ação E e
b
Açã F
Figra 21.5
f
Programação Direta do SFC Já afirmamos mitas vezes a grande utilidade prátia do SC no qe diz respeito ao estudo do proesso seqencial recrso para tal lngagem para a programação do PLC é partiularmente interessante qando se dispõe de um software específio tipo Graph 7 Siemens Esse software per mite a inserção de dados diretamente na forma gráfica. É m editor gráfio muito potente no qual
PNEUTRÔNICA
227
podemos desenhar o SFC de maneira muito rápida e simples por meio de m menu de símbolos gráficos simples de utilizar. Obviamente não estão sempre dispoveis programas sofisticados com o Graph 7 Siemens, sobretudo porqe nem todos os fabricantes de PLCs dispoibilizam tal tipo de software. Aprendemos no Capítlo 20 qe o sequeniador lógico pode ser tilizado de forma rápida e compreensível a qalqer téio para resolver cilos pnemátios de qalquer tipo O algoritmo base então para implementar m SFC em um ontrolador programável será o sequenciador lógio.
fQ
Utilização do SFC nos Ciclos Pneumáticos Vimos omo SC resolve de maneira facilitada os comandos atomáticos em lógica sequenial Daremos agora um exemplo básico sobre o uxo da sequência de um maniplador programável pick and place (veja a igura 21.6) já estudado na Seção 94, Capítulo 9
Figra 21.6 A seqência é A+/ B+/ B-/ A- e se lê (veja a Figra 21.7:
lstart- FcaO
A+
1
+
Fca1
B+
cb
8-
cbO A-
(1)
2
(3 )
4)
Figra 21.7 1 Se Istart have de start é pressionada e o ilndro A está dentro, signifia que o fim de crso Fa é ativo então se acionará a eletroválvla A+ (sada do cilindro A; 2 A saída do cilndro A aionará o fim de urso ca que, por sua vez, ativará a eleroválvula B+ (saída do cilindro B); 3 A saída do cilndro B aionará o fim de crso cb qe por sa vez ativará a eletrovlvula B- (retoo do cilndro B;
228
CAPÍTULO 21
4. O retomo do cilndro B acionará o fi de crso Fcb, que por sa vez ativará a eletroválv ula A- (retomo do ilindro A). A seqênia retoma do cio e o cilo para até qe a have Istart seja pressionada novaente iclo seiautoátio. Se a have start é antida sepre fehada o cilo reparte sepre tor nandose atoátio. Nas igras 21.8a e 21.8b apresentaos o SC de prieiro e segundo veis. ondição de patda ciclo Saída ciindro A
Saída ciindr o B
Retoo ciindro B
eono cldo A
Figura 21.Ba d prr nív
Figura 21.Bb d gnd nív
fI•
Conversão do SFC em Diagrama Ladder Vios na Seção 21.2 qe, qando se dispõe de u software espefico co o o Graph 7 Sieens é possvel inserir os blocos SFC diretaente no prograa. Quando não se dispõe desse software
PNEURÔNICA
229
específico, é possível simular o fnionamento do SF por meio de ma téa de programação chamada sequenciador lógico com mmórias de fas. Vejamos agora como essa oversão em dia grama addr é possível Tomemos omo exemplo a aplicação aterior e desehemos o SF de segundo ível (vea a igura 219). MO, M M2 M3, M4 = memórias de fase aO, ca, cbO Fb = chaves Fim de urso saída e retoo cilndro MO
M1 M2 M3
M4
Figra
21.9
Algoritmo para compilação do esquema ladder - Fase MO essa fase do programa, todos os contatos ormlmente fehados de todos os merker das memó rias de fases são nseridos em série, exlída a fase icil MO; - Todas as oas fases restantes se serem segndo o esqema de prcípio reporado na Figra 2110
Transição (m de cuso) � I -- n n+ n 1
Tansção (m de cuso) I [ n } n + fase atual fase ateior + ase subseqete = =
=
Figra 21.10
230
CAPÍTULO 21
O esquema da Figura 2110 ilustra como nciona o sequenciador lógo a mmória de fas. Essa ténia atribui a cada fase do processo m bit merker), de modo tal qe se o bit é on (1), a fase é ativa, e se o bit é off ), a fase é inativa. Anda nessa figura pode-se notar que, se o merker da fase anterior (Mn 1) é ativo e a transição também, o merker Mn da fase atal se energiza, fehando o próprio ontato da fase subseqente. Se a transição dessa fase é ativa, se ativa a fase Mn + 1 desenergizando assim, com o próprio con tato normalmente fehado, a fase anterior Mn e assim sessivamente. Essa técnia fnciona igalmente tilizando as bobnas biestáveis set/reset Aribições das saídas A cada memória de fase (M, M2..) deverá ser atribída a saída correspondente O esqema ladder resoltivo om PLC S7200 é indiado na igra 21.12. T abela dos símbolos Smbolo
Endereço
Comentáro
Isa
IO.O
Chav íci cic
FcaO
I0.1
Fi cus cii
Fca
I0.2
Fi cus saía ci
FcO
I0.3
Fi cus cii
Fc
I0.4
Fi cus saía ci
Y
Q0.0
vvua aía cii A+
Y2
QO.
vvua ci A-
Y3
Q0.2
vvua aía cii B+
Y4
Q0.3
vvua ci B-
MO
MO.O
Móia fas O
M
M0.1
Móia fas 1
M
M0.2
Móia fas 2
M3
M0.3
Móia fas 3
M4
M0.4
Móia fas 4
Na Figura 21.11 temos o esqema pneumátio da apliação A
p
Figra 21.11 Diagrama adder do ilo A+/B+/8A com so do algoritmo do seqeniador lógio com memória de fase (veja a Figra 2112.
PNEUTRÔNICA
231
M1/ M2 M3 M4 MO
) ·i , :� T M1 FCa1 M3 M2 1/ ) M2 1 M2 FCb1 M4 M3 M3 1 T / ) M3 FCb M1 M4 M4 1 1 / ) M1 Y1 ™
)
A+
)
B
M2 Y3 M3 Y4 M4 Y2
fJ
)
B-
)
A-
Figura 21.12
SFC com Pausa entre uma Fase e a Subsequente Aplicaremos agora a téna do sequeniador lógico com memória d fas de um ilo om a presença de uma pausa de tempo entre uma fase e a subsequente utilzando um temporizador. O ilo é: A+/ B+/ KT / B-/ A- (veja a Figura 2113). O esquema addr resolutivo é ndiado nas Figuras 21.15a e 21.15b. MO
M1
M2
M3
M4
M5
Figura 21.13
232
CAPÍTULO 21
Tabela 21.2 dos símoos Smbolo Istat FcaO Fca FcO Fc Y Y2 Y3 Y4 MO M
Endere ç o IOO I01 I02 I03
Comenro av íci cic i cus t ci i cus aía cii i cus t ci i cus aía cii tvávua aía cii A+ tvávua t ci Atvávua aía cii B + tvávua t ci BMóia fa O Móia fa 1 Móia fa 2 Móia fa 3 Móia fa 4 Móia fa 5 T piza
I0.4
Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 MOO MO M02 M03 M04 M05 T37
M
M3 M4 M KT
N Fir 4 tmos o squm pnmático d picção A
ao
B
a1
bO
p
g 21.14 Esqum ladder rsotivo d Fir 5
lstarFCaOFCbO M2 f 1 ) M:! '� �
I
I
I
�-H"
J M2
M1 FC1 M3 ) 2 I / M2 FC1 M4 M3) 3 : 3 -
1
KT1
IN PT
TON
g 21.15a
l
b1
PNEUTRÔNICA
233
Contnuação ladder da Figura 21.15a (veja a igura 21.15b). M3
K1
1
M5
1
M4
I
)
M4
1 M4
M1
FCbO
1
1
M5
I
)
M5
1 M1
Y1
f M2
)
A+
)
B+
)
B-
)
A-
Y3
f M3
Y4
f M4
Y2
f
Figura 21.15b
f(
Aplicação: Transporte de Caixas entre Esteiras Com refenia à Seção 105, Capítulo 10 sobre um dispositivo de transporte de caixas entre estei ras, que, para nossa comodidade, reproduzimos na igura 21.16, estudamos uma solução total mente pneumática Veamos agora a solução pneutrônia orrespondente
FcaO
Cilindro A
Caixa metálica Fca1 Esteira N1
-D
81
Esteia 2
L�.JDI Cilido B
Figura 21.16 O ilo automático é do tipo A+/ (B+, A-)/ BEsse ciclo apresenta uma movimentação simultânea dos cilndros A- e B+ O SC se apresenta omo na Figura 2117
234
CAPÍTULO 21
MO
M1
A
M2
M3
Figura 21.17 Tbel 21.3 Tabela dos símbolos Símbolo
Endereço
Comentáo
81
!O.O I0.6 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 QO.O Q0.3 QO. Q0.2 MO.O MO. M0.2 M0.3
Sensor indutivo Chave hardwae do elé de emergêcia im de crso etoo cilindro im de crso saída ciindo im de cro etoo cilindro im de cro saída ciindo Eetoválvla saída lidro A+ Eetoválvla etoo cilidro AEetoválvla saída ciindro B+ Eetoválvula etoo cilidro BMemória fase O Memória fase 1 Memória fase 2 Memória fase 3
K
FCaO FCa FCbO FCb Y Y2 Y3 Y4 MO M M2 M3
Na Figra 2118 temos o esquema pnemático da aplicação. A
ao
a1
B
bO
b1
p
Figura 21.18 Esquema ladder resolutivo de transporte de axas entre esteiras (veja a igra 2119). O algoritmo base é o sequenciador lógco com memóra d fa.
PNEUTRÔNICA
K Y1�) M1 M2 3 MO) MOf81 FcFc M2
235
1
I
f
K
I
:1� FCa1 M3 J'c M2
M2 f I / f i 2 FCb1 FCa 1 I/ M3f M1 Y1 ) A+ M2 3) B+ M2 Y2) AM3 Y4) 8-
1
f
1
f
1
l
K M3 I
1 1
Figra 21.19 Acrescenta-se o ontato K do relé de emergênia, que é ligado ao irito de emergênia de ategoria O. Com a ntervenção do botão de emergênia S4 (veja a Figura 2120b}, o contato K se ativa, desenergizando todas as fases do ciclo M, M2 M3). Na primeira la de programa temos simltaneamente a desenergização de todas as saídas; por meio da fnção de reset, o valor 4 ndica q e serão ressetados 4 bits partndo de Y o seja Y Y2, Y3 Y4 botão S3 de reset reenama a máquna, o sea desenergiza a bobna do relé axiliar de segurança K que garante à máquna um no vo encamamento com toda a segrança e o fun ionamento é idêntio à apliação da Seção 202 Capítulo 20. Nas iguras 21.20a e 21.20b temos o abeamento ompleto da CPU S7-222 AC/DC/relé om o irito de emergência que permite aos cilndros de dplo efeito A e B recuar a qalqer momento
o
230VAC PE
N
Y1
F
3
0 1L
O.
.1
.2
0 2L
0
_
0
.3 0.4 0.5
Saídas
N
Rede CPU 222
Entrads
1M
.o 0
B1
01
02
3
0
0
0
a1
2 .4 .5 .6
0
0
0
b1
Figra 21.20a
0
K
o
7
0
L1
236
CAPÍTULO 21
4 V
K
S3
K
Figra 21.20b
E
Aplicação: Linha de Transporte Automática com Deslocamento de Caixas em Vertical Em automação para o transporte de peças ou caixas, pode-se superar as diferenças de altura entre esteiras transportadoras mediante o uso de cilndros pneumáticos. Uma solução simples é utilizar um cilndro pneumático que leve diretamente as aixas de uma esteira transportadora de vel nferior à de ível superior, conforme Figura 21.21.
A
Figra 21.21 Notamos na igura 2121 omo a haste do cilndro B deve recuar somente depois que é om pletamente recuada a haste do cilndro A Consequentemente a sequênia correta do ciclo é A+/ B+/A/8.
PNEUTRÔNICA
237
Na Figura 2122 temos o esquema de potênia eletropnemático.
Figura 21.22 Notamos na Figura 21.22 a presença de dois cilndros de duplo efeito e das eletroválvu las monoestáveis, Y e Y2 Temos anda ma eletroválvla monoestável 3/2 NF (normalmente fehada) YO, qe permite, em aso de emergência, a despressrização da nstalação om as hastes dos cilndros livres. Notamos omo as eletroválvlas monoestáveis Y e Y2 são dotadas de uma só bobna. De fato, nesse tipo de eletroválvla há a neessidade de manter a orrente elétrica na bobna (solenoide para qe permaneça no estado acionado om o ilndro fora Cessada a or rente elétrica no solenoide uma mola nterna a faz retoar à situação de repouso om ilndro dentro ou seja desaionada. Ela apresenta então m só estado estável Para resolução do iclo atomático, saremos a técica do sequeniador lógico com memória d fas, om peqenas diferen ças em relação à mesma técnia com o uso de eletroválvu las biestáveis, que são do tipo implsivo De fato em todas as apliações anteriores utilizamos esse tipo de eletroválvla. Na Figura 21.23 temos o SFC de segundo vel do ciclo atomático A+/B+/A-/B-. MO
M1
M2
M3
M4
Figura 21.23
238
CAPÍTULO 21
Tabela 21.4 Tabela dos símbolos Símbolo
Endere ç o
Comentáos
B FCO FC FCO FC
I0.0 IO. I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 QOO QO. Q02 MO.O MO. M0.2 M0.3 M0.4
Sensor de iício cico Fim de cro etoo cildro AFim de cro aída ciindo A+ Fim de cro etoo cildro BFim de cro aí da ciindo B+ Chave despresurização instaação Eletoválva monoestáve cildro A Eletoválva monoestáve cildro B Eletoválva monoestáve deesização intalação Memória de fae O Memória de fae 1 Memória de fae 2 Memória de fae 3 Memória de fae 4
so
Y Y2 YO MO M M
M3 M4
Esquema ladder resoltivo da la de transporte atomática om desloamento de caixas na vertial (veja as igras 1a e 1b).
SO YO) M1 M2M3 M4 f M) I
I
I
I
M1 FCa1 M3 M2) M2 T M2 FCb1 M4 M3) M3 I ' I
1
-
1
-
Figur 21.24a
M3 FC M1 M4) M4 T M1 1s) M2 2s)1 1 M3 1 1 M4 - 2R) 1 1 1
I
-
A+
B+
1 R)
A-
B
Figur 21.24b Lembramos que no esquema pnemático da igura 1 temos eletrovállas monoestáveis com retoo de mola, dotadas de ma só bobina de energização. No diagrama addr das iguras
PNEUTRÔNICA
239
21.24a e 2124b, há então a necessidade de manter a orrente elétrica na bobina para todos os perí odos de acionamento. Esse problema é resolvido inserindo-se a fn ção de retenção do tipo set/ reset nas saídas Y e Y2 O resto da lógia de controle permanee o mesmo A fnção de set é utilizada na fase M e M2 de saída do cilindro A+ e 8+; a fnção de reset é sada na fase M3 e M4 do ilindro de retoo A e 8. A have S ativa a eletroválvla Y pela pressrização do circito pneumático O aionamento do sensor 81 deteta a presença da caixa na base do cilindro A, ativando assim o ilo automátio. O desacionamento de 81 interrompe o ciclo somente depois que toda a sequênia é completada
f:1
Aplicação: Dispositivo de Marca-Peças Com refencia à Seção 113,Capítlo 11 que trata de um dispositivo de marca-peças reprod zido para nossa omodidade, na igra 21.25, na qual estdamos uma solução totalmente pne mática, veremos agora a solção pnetrônica correspondente Cilndro B
Figura 21.25
O ilo automático é do tipo A+8+,8- A- C+C Utilizamse vállas distribidoras monoestáveis. O SFC se apresenta omo na igura 21.26. MO
M1
M2
M3
M4
M5
M6
Figura 21.26
240
CAPÍTULO 21
Na Figua 227 temos o esquema de potência eletopneumá tico. A
b1
a1
c1
p
01(
I� - ����������������� r 21.27
Tb 15 aela dos símolos Símbolo
Endereço
Comentros
!O.O
Bã ci cic
2
I0.1
Bã p cic
FcaO
I0.2
i cu ci A-
Fca
I0.3
i cu a a ci A+
FcO
I0.4
i cu ci B-
Fc
I0.5
i cu aa ci B+
FccO
I0.6
i cu ci -
Fcc
I0.7
i cu aa ci +
Y
QO.O
Evávua áv ci A
Y2
Q0.1
Evávua áv ci B
Y3
Q0.2
Evávua áv ci
MO
MO.O
Móia fa O
M
MO.
Móia fa 1
M
M0.2
Móia fa 2
M3
M0.3
Móia fa 3
M4
M0.4
Móia fa 4
M
M0.5
Móia fa 5
M6
M0.6
Móia fa 6
Esquema ladder esolutivo do dispositivo de maca-peças (veja as iguas 2.28a e 2.28). Lemamos que no esquema pneumátio da igua 2.27 temos eletoválulas monoestáveis om etoo po mola, dotadas de uma só ona de enegização A lógia do pogama é idêntica à das iguas 2.24a e 2.24. Com a ntevenção do otão S2 de stop do ilo (nomalmente fehado, temos a desenegiza ção de todas as fases do ilo M M2, M3, M4 M, M6
PNEUTRÔNICA
241
Na primeira lha do programa temos simultaneamente a desenergização de todas as saídas, por meio da função de reset, o valor 3 ndica que serão ressetados 3 bits partndo de Y o seja Y Y2, Y3.
S2tiY1�) M1/ 2 /3M4 M6/ O) MO S1 FcaOFcbOFccO 2S2 1 ) 1
:f M1 Fca1
T
I
3 S21 M2 M2l T M F1 \ - f M3) � Ml -_ M3 FcbO S21 M4 Ml T M FcaO 6 S21 M M T /
2I
)
S2
f
1
1
-
/
1
-
/
Figura 21.28a
M cc1 M1 M61I---_ M1 1S A+ M2 2S1 B+ M3 2R1 B M 1R1 A M 3S1 C+ M6 3R1 C 1 -1
.i
I
1
Figura 21.28b
S2
1
M6
242
CAPÍTULO 21
Na Figura 2.29 temos o cabeamento completo da CPU S7-222 AC/DC/relé. 30 VA o
E N
4 V A/D
Y
O.O
Y
Y3
0.3 0.4 0.5
0. 0.
N Rede
Saídas
Entraas
M
O.O
0.
0.
0.3
M 0. 0.5 0.6 0.7
M +
E - S1
S2
Figura 21.29
Questões práticas rojete o segunte ciclo automátio pneumático com o algoritmo do sequeniador lógio om memória de fase: A+/B+(A, B) Esse ilo apresenta uma movimentação simultânea dos ilndros A eB Utilizando ilndros de duplo efeito DE) e eletroválvulas biestáveis um botão de io de ciclo e um botão de parada de ilo prevea anda um circuito eletromeâo de emergência (ategoria O) rojete: a. esquema de potência pneumático; b breve desrição do omando; c. atribuição 1/0; d esquema ladder; e ablagem doPLC S72 em um quadro elétrico. 2 rojete o segunte ciclo automátio pneumático com o algoritmo do sequeniador lógio om memória de fase: A+/KT/B+/KT2/ A /B K = timer N regulado a 5 s
PNEUTRÔNICA
243
KT2 = timer TON regulado a 5 s utilizando cilndros de duplo efeito (DE e eletroválvulas monoestáveis, um botão de io de ciclo e um botão de parada de ciclo, projete: a. esqema de potência pneumático; b. breve desrição do omndo; c. atribuição 1/0; d esqema ladder; e ablagem do PLC S7-2 em um quadro elétrico. 3. roete o segunte ciclo automátio pneumático com o algoritmo do sequeniador lógio om memória de fase: A+/B+/C+/C/A/B e tilizndo cilndros de duplo efeito (DE) e eletroválvulas biestáveis m botão de icio de ciclo e m botão de parada de ilo preveja anda um circito eletromecâico de emergênia categoria . roete: a. esqema de potência pneumático; b. breve descrição do comando; c. atribição 1/0; d esquema laddr; e cablagem do C S72 em m qadro elétrio 4. Descreva brevemente a lógica de funcionamento do seqenciador lógio com memória de fase.
Anexo
Simbologia Pneumática Normalizada conforme a Norma ISO 1219 f•
Transformadores de energia1 Denominação Compresso
Características
Símbolo
Produz ar compimido (sempe um sentido de fluxo).
9
Deslocameto fixo e um sentido de rotação
y 9
Bomba de vácuo
Motor neumático Deslocamento fixo e dois setidos de otação.
(ontua)
ARVELTO BUSTAMANTE, F. utomação pneumátca: pojetos dmensionameno e anáise de circuios. 2 S Pl É, 2000
1
244
245
SIMBOLOGA PNEUMÁTCA NORMALIZADA CONFOME A NORMA SO 1219
(Contiuação)
Denominação
Características
Símbolo
� q
Deslocamento variável e um setido de rotação.
Motor pneumático
Deslocameto vaiável de dois sentidos de rotação.
=
Campo de deslocameto limitadoângulo de giro (oscilador)
6
Cilindo de ação simples com etoro or mola.
Cilidro de dupla ação com haste uilateal.
Cilindro de dupla ação com haste passate.
1
1
l
1 :
�I
Cilidro de ação simles com avaço or mola.
Cilindo neumático
1
1 1 1 A / 1 I �VVíVí
Cilindo de ação simples com etoro de força externa
1
Cilindo de dula ação diferecial com haste eforçada.
1
:
Cilidro de dupla ação com amoecimento fixo o avanço
�
Cilindo de dula ação com amotecimeto fixo no ecuo.
�,
t
1
Cn
246
ANEXO
(Contiuaçã)
Denominação
Características
Símbolo
1 :
1,
Cilindro de dupla ação com amortecimeto regulável o avaço. Cilidro peumático
: 1
1� 1
Cilindro de dupla ação com amortecimeto fixo o recuo.
: 1
� : / / / / / /
Cilindro de dupla ação com amortecimeto regulável o recuo.
Cilindro de dupla ação com amortecimeto regulável o avaço e recuo.
1
v�
1 -·-·-·---- !e�
i ·-·-·-·-·-·-·
.
'�
1
o
D
Cilidro hidropeumático
Multiplicador de pressão para o mesmo fluido.
Multiplicador de pressão para fluidos diferentes (ar e óleo)
Coversor do meio de pressão ar para óleo.
i I
1
Cotrolador hidráulico de velocidade (Hidro-Ceck).
,
1 : �X 1 1 :
1
? v
fv
�X
4
x
Tv (Ctna)
247
SIMBOLOGA PNEUMÁTCA NORMALIZADA CONFOME A NORMA SO 1219
Jfj
Comando de regulagem de energia Denominação
Características Coado de regulage de eergia.
Símbolo Válvula direcional com duas vias e duas posições Posição omal, fechada 2(A)
Válvula direcional co duas vias e duas posições Posição ormal aberta
C 1 (P)
2(A
Válvula direcional co tês vias e duas posições Posição ormal fechada.
O 1(P
3(R)
2(A
Válvula diecioal com três vias e duas osições. Posição noal, aea.
[
1(P) 3(R)
Válvulas de coado
2(A)
Válvula direcional co tês vias e três posições Posição intermediária, fechada.
1 L: +\ 1(P 3(R 2(A 4(A)
Válvula diecioal com quato vias e duas osições.
1(P) 3(R)
Válvula direcional co quatro vias e três posições Posição intermediária fechada (centro fechado.
A) 4A)
I I ::x P) R)
Váva diecioa com qatro vias e ês osções Posição temediá ia com saí das em exasão (ceo abeo egatvo
Válvla decoal com qao vas e tês osições. Posção iermedára com sa das em essão (ceto abeo osvo).
2(A
4(8)
1(P)
3(R)
2(A
4(8
1(P)
3(R )
8X E (ontua)
248
ANEXO
(Contiuaçã)
Denominação
Características
Símbolo 2(A)
Válvula direcional com cinco vias e uas posições.
4(8
�) 1(P)
2(A
Válvula irecional com cinco vias e três posições. Posição intermeiária fechada (centro fechao.
4(8 )
�, 3(R 5(S) . .
TT
1(P)
Válvulas e comando
Válvula direcional com cinco vias e três posições. Posição intermeiária com saías em pressão (centro aberto positivo.
2(A 4(8
� ,r 3(RT,r5(S) T 1(P)
Válvula direcional com cinco vias e três posições. Posição intermeiária com saías em exaustão (centro aberto negativo).
2(A) 4(8)
�, 3(R) 5(S) l ,rT,
1(P
Válvula direcional com posições intermediárias de comano e com duas posições finais.
1 • a
(O
Válvula de retenção com e sem mola. Válvula de retenção com pilotagem para abeura.
b
(Ü :x 1
'_@ (Cotnu
SIMBOLOGA PNEUMÁTCA NORMALIZADA CONFOME A NORMA SO 1219
(Contiuaçã)
Denominação
Características
Símbolo x:
Válvula de retenção com pilotagem para fechamento.
Válvula alternadora (elemetos OU seletora de circuito)
1
�-; 1� b) 1(P)
1(P)
2(A) �--- Válvula de escape rápido
Válvula de cotrole de fluxo fixo (estragulameto).
Válvula de cotrole de fluxo var iável bidirecioal. Válvulas de comando
(P)v 1'
0 ) � 3(R)
l>I ÂI
Válvula de cotrole de fluxo com retorno livre (unidirecioal).
;------f (P) Válvula reguladora de pressão do tipo alívio.
i' + V3(R)
Válvula reguladora de pressão do tipo sequência.
[Õ J 2(A)
(P)
Válvula reguladora de pressão do tipo redutora.
249
250
l•
ANEXO
Transmissão e condicionamento de energ ia Denominação
Características
Símbolo
0
Fonte de pressão pneumática Linha de trabalho
Linha para transmissão de energia.
Linha de comando
Linha paa tansmissão de enegia de comando (inclusive ajustagem e egulagem).
----
Linha de dreno ou sangria
Linha paa exaustão.
..............
Mangueias flexíveis
Paa conexão de paes móveis.
�
Linha elétrica
Linha para transmissão de energia elética.
União de linhas
União fixa, por exemplo soldada chumbada paafusada inclusive conexões e uniões osqueadas)
Com deno manual Separador de água (purgado) Com deno automático
Com deno manual Filto com sepaado de água pugador) Com deno automático
Secado de ar
Lubificador
Conjunto de condicionador de a (Libefil)
Unidade à qual se adicionam pequenas quantidades de óleo ao a passante paa a lubificação dos equipamentos.
Unidade composta de filto, válvula egula doa de pressão manômetro e lubrificado.
_ t
+ -'
/ ' ' '
t___!
Simplificado.
8
SIMBOLOGA PNEUMÁTCA NORMALIZADA CONFOME A NORMA SO 1219
h•
Mecanismos de comandos Denominação
Características Geral (sem identificação do modo de operação).
Por ação muscular Botão
Símbolo
� c
Alavanca. Por ação muscular Pedal
Apalpador ou pino
9
Por mola. Por ação mecânica Rolete
Rolete operando num único sentido. Acionamento direto por acréscimo de pressão (piloto positivo). Por alívio de pressão. (piloto negativo). Acionamento pneumático
Por aplicação de pressão (piloto positivo) com diferença de área. Por acréscimo de pressão da válvula servopilotada Por alívio de pressão da válvula servopilotada Por solenoide com uma bobina
Acionamento elétr ico
Com duas bobinas operando em um único sentido. Com duas bobinas operando em sentidos opostos
d --- --- - - - C
(Contiua
251
252
ANEXO
(Contiuaçã)
Denominação
Acionamento por servopiloto e combinado
Características Acionamento pneumático indireto por aplicação de pressão (seopiloto positivo). Acionamento pneumático indireto por alívio de pressão servopiloto negativo) Acionamento combinado solenoide e piloto positivo).
Acionamento combinado
Acionamento combinado solenoide e piloto negati vo) Acionamento combinado botão e piloto positivo). Acionamento combinado solenoide e piloto positivo ou botão).
Acionamento a determinar
Acionamento de centralização
Símbolo explicativo para acionamento (especificar no rodapé) Acionamento de centralização no caso de válvulas de três posições, centragem por ar comprimido. Acionamento de centralização no caso de válvulas de três posições, centragem por molas.
Símbolo
� a
c ;1 : ;
SIMBOLOGA PNEUMÁTCA NORMALIZADA CONFOME A NORMA SO 1219
f
Aparelhos de controle Denominação
Características
Manômetro
Instrumento de medir pressão.
Vacuômetro
Instrumento de medir vácuo.
Rotâmetro
Instrumento de medir fluxo.
Termômetro
Instrumento de medir temperatura.
Símbolo
T T T f 1
Conversor de sina eétrico pneumático
Converte uma ação mecânica em um sina eétrico
8
\\+ º
\\ º
Pressostato
Converte um sina pneumático em um sina eétrico
-
253
254
f
ANEXO
Elementos especiais Denominação
Características
Símbolo
Cilidro de dpla ação do tipo duplex cotío (permite o desevolvimeto de forças maiores).
1 i : 1
Cilindro duplex
1 �
Cilind de dupla ação do po duplex gemiado [permite obter três o quatro posições (cursos) distitas] Cilind de simpes ação do tipo telescópi permite obter co longos com tamaho de camisa redzido). Cilidro telescóp ico
Cilindro de alto impacto
Cilind de dupla ação do po telescópi permite obter cos longos com tamaho de misa redzido).
1 fl
Cilidro de dupla ação do tipo impacto permite desenvolver forças maiores qe a força de um cilidro normal).
:
·-----·---------·----·-
Válvla direcioal temporizada com retardo a atação, com três vias e duas posições; normal fecada
2(A) 1
Zi
------------------
Válvula direcional temporizada com re tardo a atação, com três vias e duas posições normal abera
2(A 1
z!
Válvla temporizadora
--·-----------·----- -�--.
1(P)
-------------------
: 3(R)
(A i
Válvula direcional temporizada com retardo a desativação, com três vias e duas posições; normal fechada.
A Válvula direcional temporizada com retardo a desativação com três vias e duas posições; ormal, aberta.
.
-·----------------·- ,--·-.
:3( R
255
SIMBOLOGA PNEUMÁTCA NORMALIZADA CONFOM A NORMA ISO 1219
J
Normalização de cilindros ISO. Diâmetro do pistão de 32 a 200 mm* Dp dh mm) mm) 32
40
50
63
80
100
125
160
200
12
16
20
20
25
25
32
40
40
Força (N)
Pressão (bar) 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Avanço
64
129
193
25
332
386
450
515
59
643
Retoro
55
100
166
221
26
322
38
442
498
553
Avanço
100
200
300
400
500
600
00
800
900
1000
Retoro
8
14
262
349
436
523
610
698
85
82
Avanço
15
314
40
62
84
941
1098
1254
1411
1508
Retoro
13
24
410
54
684
821
958
1094
1231
1368
Avanço
249
498
46
999,5
1244
1493
142
1990
2239
2488
Retoro
218
43
655
85
1092
1310
1529
14
1966
2184
Avanço
402
803
1205
1606
2008
2410
2811
3212
3614
4016
Retoro
31
42
1114
1495
1856
222
2598
290
3341
312
Avanço
628
1256
1884
2512
3140
368
4396
5024
5652
6080
Retoro
564
1128
1692
2320
2884
3448
4012
4640
5268
5896
Avanço
982
1963
2945
392
4909
5890
682
854
8836
981
Retoro
91
1835
252
360
458
5504
6422
339
825
914
Avanço
1608
321
4825
6434
8042
9651
11259 12868
1446 16085
Retoro 1508
3016
4524
6032
540
9048
10556 12064
1325 15080
Avanço
2513
502
540
10053 12556 15080 1593 20106
22619 25133
Retoro 2413
4825
238
9651
12064 1446 16889 19302
*Doumento extraído do catálogo téco PARKER.
2115 2412
Bibliografa ARELTO BUSTMANTE, F. Automação pneumática: projetos, dmnsionamnto análs de crcu tos. 3. ed. São Paulo: Érica 2003 � · Automação pneumática projetos dimnonamento anális de circutos 2. ed. São Paulo: Éria, 2000. BAREZZI, M. Comand automat: tem pnumati, elettropneumatic e PLC Bergamo: Sa Maro 2000 BELLADONNA, U; MOMBELL, A. Tnich iruital pnumathe. Milao: Hoepli 2001 BELORE G; BERTEO, A.M; MAZZA, L Pnumatia Milao: eche Nuove 1998. BONACORSO, N.G.; NOLL, V Automação eltropneumática 9. ed. São Paulo: Érica, 1997 BOUTELLE, D.; BELORE, G Automazon ssbie eltropneumatica e pneumatica. Milao: Te ihe Nuove, 1987. GRASSAN, E. Automazione indutrial Milao: Delfio, 1990 ___. L'qupaggiamento lttrco dee machine. Milao: Delfino 1999. RUDENE F Automação ndutral PLC-Tora apações curo báico. 2. ed. Rio de Janeiro: TC, 2011 ___. Automação industra: PLC-rogramação e instalação Rio de Jaeiro: TC, 2010 ROSSI L Pnumata oeodnamica. Chieti: Di iero Editore 1997. MANUAIS
ALLENBRADLEY Prinpi fondamntai d rilvamnto. Milao 2002. ASSOFUD La pneumatica e e su appicazoni pratich Milao, 2002 CAMOZZI. Ddattia pneumatca Brescia, 1984. ESTO DIDACIC. Fondamenti dlla tecna dei comandi pneumatici Berkheim 1979 FESTO DIDACIC. Introduzione alla pneumata Esslnge 1980. FESTO DIDACIC. Manutnzione di apparech pnumatic Berkheim, 1979. PNEUMAX. La pneumatica modrna Bergamo 2000. SEMENS Smatc 5 Manual di sistma Siemes Milao, 2004 CATÁLOGOS TÉCNICOS
Parker esto, Peumax, Camozzi Crouzet Norgre Atlas Copo Siemes. MARCAS REGISTRADAS
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ln dice
A
Acionament elétrico,58154 po slenoide cm uma bobna5859 mecânic 585962 a rete peand num únc ent 59 mcuar 585979 geral, 59 pin 59 po botão59 po peda,59 tp apalpadr 59 pnemático()5859 po acréscm de pessão piot postvo)59 símbols cnme as nrma ISO/CETOP57, 58 válvua dtrbudras57-59 Álgebra booeana,9396 Algritm para compiação d equema ladder, 229 Antrepetitivdade165 Ar caracteítica,59 fica,5,6 cmpmd stribuição1028 ltagem,30 lbricação o,29,30 na entraa o equpament2934 tatamento d, 29-3 pução1028 Área a croa 44 Ariteta o LC 178179 Ativaçã e m contado, 216 Atar(e) ciindro,1,98 near(e 35 uplex cntnuo, 89 pnemático, 35-5355 Atmaçã exíve1 nutal,1,178214 ntesciplinaridade a tp rgd1 pnemática116
B
Base os tempos,208
Blc(s de cman34116 de potência3
e
Caga crítca,50 de flambagem5054 de ponta,850 vecaçã a525 pneumátca,10,18,33 ntára amita50 de uptura,49,52,5 Caete delizante rotativo606366 tecnga de6263 vávlas po,62 Célla toeética 158 Centa de cmpessão,10,11,21 de médi pote11 smbos cnfrme a nrma DIN ISO 12191011 CETOP438 56-60,674119 Chave de m e cs465152,153,167 de impu sem etençã152 de etençã trava 152 eétca, 9,95 prta ógica AND,9 NO,95 OR9394 revesra para moto tfsico, 205206 seletra152,153 Cclo) a o clno com sinas boqueades173,17 sem ina bloeadre173 antrepetitv102 atomático,3,102110,123,172202203 pnemático,102103 semiautomático123 124,172,202203 A+/A-, cm eletroválvua betável,202,203 A+/A-, cm eletroválvula mnestáve203, 20 de ncnamento ds cmano atmátcos102 de mas cind, 172174 scan 181182,186,214 257
258
ÍNDICE
de trabalho,102,103105114 manua,102 epettiv102,146 sematomátco10212 Cndaa12 Cnd(s) acopador geométic 1 ataor,98 de pl efeto,3756 cmano,7879 movmentaçã aternatva665 cm m de curs mecânc 6566 com válua 5/3 de caete esizante rtat66-68 princíi de nconament38 reglação da veocae,8385 de ate paante,38,39 de imples eeito,36 cmano,78 e dis pontos, 81 princíi de nconament37 reglação da veocae, 8183 dâmetrs cmerca,38 duplex gemnao409899 epecazao,38 linea pex contín39 0 magnétic41 2 pneumátco câmara nta, 35 cnum e ar, 46,47 imenonament 3-5 ate,35 ptão o êmbo35 princais eement,3536 tampas onta e taseia, 35 otativo,40,41 sem ate,36 1 2 Circuit diagram, 160 Crcuto cmbinatóos,96 de comano eético,161,162172173 tensão ds162 modo de ncnament162-164 de potência,161 lógco e pnemátic,equvalência,9697 eaçã,95 exemplo,9596 pneumátco cmplexs128148 técnca para o cmano,128-18 eementar(e),78-92121127 exempo de55 simbloga 55 técnca para o cmano,121-127 seenciais96 Coagem e peças,91 Comando() autmátic(s),14 bloco de cmano3 de potência,34
cicos e uncionament 102 com dtribio biestáve,167 e stema de emergência,168169 mnoestável,168 dagama GRAFCET e e tjeto pas118,119 esema e montagens117 o ccito,119-120 ógco,118 uxograma,117 métdos gác para etuo102-120 normas paa executar o esemas,116120 tempoizado A+A-,210-212 ciinr de p efeto7879 de imples efeito, 78 e dis pontos,81 com eetrválvua 5/2 bestável16165 e egança a duas mãs 87 88171,172 atua near duplex cntnu,89 e m mtor,204, 205 e ma pá mecâca,8586 e ma váva 5/3,79,80 ndireto,89 cino de imples efeto 8990 pnemátics em lógca cabeada,121 emiatmátic tempoizado,209,210 cm timer TOP 212214 com dtribio biestáve,165166 mnoestáel,166167 com pasa tempizada de m e co,170171 tempzao)90 com dtribio biestáve,169 mnoestáel,169170 Cmtê Eope para as Tanmsõe Óleohdráuca e neumátca (CETO) Cmpressão cental de10 imples9 citação p 950 vazã e reaçã e,12,13 Cmpresse)1012 acnament elétrco16 p mot a exploã16 inâmics16 itema de reglagem1921 tp12,13 Rt,15 voumétric12 alternativo,13 e membana,13,14 de óblo (tpo Roots, 15 de palheta,14 de paraus15 dmensinamento,16,17 Cmpriment evalente27 Cnensad30
ÍNDICE
Consumo de ar o cnro pnemático, 46 Contador cecente/ececente 216 Contatr 15 155 bobna,155 contatos auxilaes 155 e potência 155 Contolao lógco pogramável,2 Contole Nmérico Comptaorzado (CNC) 2 Ctéio e Ee,50-52 Ctua mecatônca,4 Cso ápido nos cindros de dplo efeto,86,87 de cno de mples efeito, 86 87
D
Demação po ambagem,9,50 Depresão 6 Deszador pneumático de etea,98-100 Diagrama em bocos 111 112 ncionai (FBD) 188 190 fow chart, 111 112 ncona, do tpo GRAFCET 22 GRAFCET 111116 nível ncional 113 tecnológico 11 paos 112,113 ega de evoção (norma IEC 60848) 113 114 trançõe,112,113 ladde (LD) 188 tranmação e equema ncional,199201 p/Q (pesãovazão,74 trajetopaso 105-109 ciclo automático 110 111 execção,105108 manpador o tio pick and pae 108 109 Dimensionamento cindro pnemático 35 haste 479 tubação,25-27 vávula dtrbudoras 7-76 Dispotivo de campo 180 de comando elético 152 acionamento elético 15156 manal,152 153 de snalzação 158, 159
E
Efeito Vent 31 Exos neare 42 3 Eemento AND, 72 de lógca pnemática 93101 de memória 96 de temporização,96 lógico pnemático,97,98
259
símboos normazao,97 98 Eletropneumática,19159 Eletrovávula,149151 acionamento 19-151 direto,149 nireto 19 Equação circuto lógco 95 97 Equvaência ente crcuto lógico e pnemátco 96 97 Escoa e sequênca, 226 Esquema() de comano 160162 de potência 160 elétco com pequena ponte,201 com ramcação 199 complexa,199,200 ncona,160 amercano 161 europeu 160 eletopnemático,161
F
Fator vavula K 7 Fto de aspração,10,11 23 de partícas 10 11 Fonte e aimentação 179 180 caveaa 179,180 externa,180 nterna,180 sitching, 179 taciona near 179 Foça e avanço e retono,4,45,74 92 Fnção(ões lógca E,88 SET/RESET 21
G
Gpo Lb,29 compoção,3233 tipo de uso o,32-33
H
Hardae, 178 195 Haste cálco 9-52 dmenonamento, 479 vercação,49-52 Hidáica erênca de norma, 4
Imagem do proceso da entaa 181 da saa 181 Inrmática inustria 2 Inteepenênca entre ação e tansição 224
260
ÍNDICE
Intenationa Organzatin Standadizaton (ISO),4 ISO 1219,10,55,5765119 632,38 Isterma, 6
L
Lei e Byle-Matte,6 e GayLusac78 s gases59 perfeito,8,9 isobárca, 7,8 isomética,8 isotérmica67 Lnguagem com agrama de bcos funciona, 190191 com text estutao188189 e pgramaçã dos PLCs 187-191 gráca,188 ladder, 199-218 em lta de intçõe,188 adder escaa189 textal,187188 lsta e nstçõe,187 texto ettrad (ST),188 Lnha e separação e pdtos 8081 e tanprte atmátic cm eslcamento e caixas em vetical236239 Lógica bnára,93,180 cabeada, 1,2 eqipaments eetmecânics,1 eetônic,1 pnemátics,1 pneumátca,93-101 progamada,2,177186 Lubil eemento de base32 exempls de aplicações33 grpo29 moulae,3233 exemplo de apicações,32-33 intaação em ma peuena nha troncopneumátca,33 ímbol grács32
Métdos com m de crso a ete peand num único enti, 128133 resolução e m cc,129,130 de cacata 13141 sptivo autmático e dobra139141 regra namenta para a aplcaçã,136 resolução e m cc,136, 137 de tê cnro, 138139 dieto121-123 do eqenciar ógco, 219 pneumátc,142-18 esçã de um cico15,146 repettiv,1618 gácos para o eto cmands autmátco,102120 Micrcin,38 Micrpcesador e CPU,180,181 Mod de funcionamento de um cicut de coman 162164 Movimentação altenatva e m cilndro e dpl eet,64,65 com m de crso mecânico6566 N
:mgramas25,26 :rma(s) IEC 611313187,189191195,224 ISO/CETOP oics de almentaçã,56,57 de exautã, 56,57 de tabah,56,57 vávula ditrbra5657 paa exectar esuemas ns co mano atomátics,116-120 :rmamente aberta (:A),59 echaa (F)59 o
Obtuado tecnogia tipo60 váula pr,60-62 Opeação de tempoização,208,209 lógica A:D (E),939 OT :ÃO)9395 OR OU),939 Optosolar, 183
M
Manômet,31-32 tpo Boron,32 Marcapeças spstiv e, 239-22 Mecatrônca,4 Memóia 96 ímbol grác nomaiza96
p
Pera de caga226,28 admita,25 concentadas25 contnua,25 distriba,25
ÍNDICE
localizadas, 25 Placa de entrada dgtal184 de saída dgta18-186 corrente absorvida185 tenão e alimentação,185186 veocidade e eposta185 PLC,192-198 com nte e amentação externa,180 ntena,180 compacto com expansão S7-200,192193 S7-1200192 desvantagen apcação a,178 condções ambientais178 nova tecnologia, 178 lingagem e progamação,187191 memóia e dado,182 e progama182 e stema182 mola (éie S7 300/00)193,19 S7-200 apcações mples com, 202-206 enchimento de uma caxa e ceveja com,217218 Semen S7200,19195 cabagem196,197 cabo de comuncação PC/PPI196 conguação e hardwae, 195196 móduo báico196 niae centra,196 vantagen baixo csto178 cl gestão e flas177 clidade e progamação,178 exiblidade177 grande númeo e contatos, 177 observação o funconamento178 veocidade a operação178 Pneumátca e atomação,2 3 reência de nomas4 Pneutrônica 2219,22 análise e proetose comandos seqencias22-22 seqencaor ógico,219-222 Pontos e etrangulamento,25 Preão56 a regime28,29 abouta6 atmoséica, 5 de paaa 29 de patida29 reto de31-32 reativa,5 Proceso automatizado para montagem de peças mecânca ciínrca,17176 Progammable Loc Controle (PLC) 177 Proetação os comano pnemático em lógca cabeada, 121
Ps5 Pugao,10, 23,2433 com reno automátco,1O Q
Qea e preão24257 R
Rede abeta21,22 com na enteaçaa, 2122 fechaa2122 de stbução1021 do a compimdo 21, 22 instalação coreta2224 po anés, 21, 22 Referência e norma rálica, pnemática, Reglação da velociae cnro e duplo efeito, 83-85 e smpe efeito81-83 no avanço81, 82 e no etono8393 no retorno, 82,83 na se de amentação84, 85 de escaga,8384 Reglao de xo ndecona56 Reglagem com macha em carga paca19,20 intermtente19,20,21 sem carga (vazio),1920 e amentação83 de escaga, 83 po escarga19 po echamento,19, 20 po garras, 20 po otação20 Relé()154 auxiiares16316 bietáeis162,163 contatre154155 monoetáveis162 com autoretenção memóia),162 pasopao,162163 temporzao,156 Representação convenciona a válvula itribidoras56,57 Reservatório,10,18 caaciae,18 Resao posteror,1011
261
262
ÍNDICE
s
Salto condicnad,225 226 para tás 226 Secad� 10,112324 Senre de pximiae capactivs,157 inutivs,157 magnéticos157158 ópticos 158 utrasônicos 158 eétricos de pximiae157,158 Separad e condensao1O11 Seqência smltânea,22,225 Seqenciar lógc com memóra de fe,229 resolçã de um cic cm,219-222 Seqenciamento gáco de fnções (SFC),187,188 Set e ntrções180 SFC com paua entre uma fse e a beuente231,232 conversã oem agama ladde 228231 progamação deta d,226227 regra e evução, 22 tlzação o nos cclo pneumático,227228 Siemen PLC,192-198 SIMATIC192 Smblo(s) cental e compesão10,11 chae de m e cur mecânica,153 clinro rotatvo40 confrme a nrma IS 1219,57 cntat155 dispitv de nazaçã, 158 159 d acnamento da válvuas58 eemento lógco pneumático 9798 eetroválvua,150 grác esqema elétc,19 IEC 60848,112,113 grupo Lbril32 IEC 60617-1...13,19 61131-3189 prta lógca AND,9 NT,95 R 9394 nguagem cm agama de boco fncnas,190 adder, 189192 memóa96 nomazad,elements ógcs pneumátcs,97,98 oícios CET ,6,65 IS 1219, 65,66 prta lógca95 relé tempozadr,156 istema pnemático eementa55 tempozad, 7273
vála(s) 3/2 NA,61 3/2 N 61 com retençã de mola6970 de alvio ou imitaoa e presã,73 de ecape ápid,70 de egit,71 de seqência, 73,7 distbuoa,56-58 regladra de flux bdecinal,6869 undirecinal,6869 Snais) analógc,183 boueadr, 109-111 contn 109-111, 120 e cmand, 103-105 13,173 etud ds109111 e pltagem Y63,86 scret, instantâne,109-111 Snguaae25 Stemas automáticos1 e lógica cabeaa, 1,2,121 progamada,121 e eglagem ns compressoe,19-21 PLC() aqiteta os178179 conablae e segurança n,178 desvantagen na tzação o178 evução o merns177 vantagens na tlzação o177, 178 pneumátc cmponentes de um 55 Sofwae e istema 178 Senoie149
T
Técnca e comando eetpnemátc,160-176 e ccits pnemátcs complexos12818 eementare,121-127 Tecnlogia e carete deslizante62 rotatvo63 t btrar,60, 61 Tempo de scan, 182 Tempozadre,72207 pneumátc,90 eução o 208 Tensã o ccitos de cmano eétc,162 em crente atenada184 contna,184 unvea18 Time cm atra na gação207 n egamento 207208 Transpote de caxas entre esteas125,233236
ÍNDICE
Tubuação,25-27 daos técnicos conrme noma UNI,2527 nomograma2526 Tubocompesor(e),1216 axia,16 raial,16
u
Uniae) de entrada178182,183 de goveno34 de aída179182,183
V
Vávla() 5/3comano, 79,80 bietáves58,59,172,173237 com tempozação,68, 72 de amssão,13 de aívo73 o,92 de contole e xo6873,83 direcional,56 ONOF56 poporcona56 de descaga13 de ecape ápdo, 68,8687 de regito,11,71 de retenção com moa6870 de eqênca73,7 de mltaneiae 6871,72,88 direcionais606
tpo,6064 dstrbdora5557,7 de potênca56132 dimenionamento7476 mai tzaa no mecao57 nomalmente aberta (NA)59 fechaas NF 59 repesentação convencional, 56,57 tpo de acionamento 5759 imitaoa e presão,73 uso92 monoestávei,5859 orco,56 de amentação, 565760 de exatão56576061 de tabalo56 pnemátca auxiaes 5577 de controle,55-77 po caretel desizante62,63 rotatvo63 po obtrador,6062 reglaoa(s) de uxo bdireciona,68 ndirecional,68,69 de peão 737 4 eetora,7181124 Varredura, 181 Vazão,9,12 e relação de compressão, 12,13 eetiva, 25 nomna74 Ventlaores12 Vecação a carga e ponta,52-5 Volmétrica,9
263
