Automação de Sistemas Mecatrônicos Exercícios – Grafcet 1. Sistema para carregamento de vagões: O sistema é composto pelos seguintes elementos, conforme figura 1: Uma esteira acionada pelo motor M; Uma eletroválvula Y1, para permitir a saída de produtos do silo; Um sensor S3 para detectar a presença de um vagão; Um sensor balança B1, para indicar que o vagão está cheio; Uma trava de vagão Y2, cujo destravamento é feito por eletroímã. • • • • •
Funcionamento: A partir de um comando de partida (PTD), o sistema estará pronto para funcionar. Com a chegada do primeiro vagão (indicado por S3), é acionado o motor da esteira, sendo que só será desligado após o último vagão ser carregado. A identificação do último vagão é feita por uma supervisão de tempo de 15s contados após a saída do vagão previamente carregado. Como o correto posicionamento do vagão, e não estando cheio, tem início o seu enchimento dado pela abertura de Y1. O travamento dos vagões na posição correta é feito por um atuador mecânico pela força de uma mola e, o seu destravamento, exige a atuação elétrica do eletroímã Y2. Após o enchimento, fecha-se a eletroválvula e aguarda-se 7s para o esvaziamento da esteira. A partir deste instante, o vagão é destravado.
Figura 1 – Sistema de carregamento de vagões
2. Máquina de furação Uma mesa circular é utilizada para alimentar três estações de trabalho que realizam as seguintes operações: Estação 1: Carrega a peça na mesa circular; Estação 2: Prende a peça e efetua a furação; Estação 3: Inspeciona o furo por meio de um sensor de profundidade e elimina a peça. Os sensores e atuadores utilizados no sistema, de acordo com a figura 2, são: • •
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A, B, C, D, E: atuadores (cilindros) pneumáticos de dupla ação; a+, b+, c+, d+, e+: eletroválvulas que irão comandar a avanço de A, B, C, D, E; a-, b-, c-, d-, e-: eletroválvulas que irão comandar o recuo de A, B, C, D, E; F, f+: atuador F de ação simples e eletroválvula de avanço; fca+, fcb+, fcc+, fcd+, fce+: chaves de fim de curso que indicam a posição avançada dos atuadores; fca-, fcb-, fcc-, fcd-, fce-: chaves de fim de curso que indicam a posição recuada dos atuadores; PP1: sensor de presença de peça na entrada da mesa; PP2: sensor de presença de peça na estação de furação; PP3: sensor de presença de peça na entrada de inspeção; PP4: sensor de presença de peça no pallet da mesa;
Funcionamento: A mesa circular é sucessivamente rotacionada em 120º pelo atuador F, o que vai garantir o correto posicionamento da mesa após cada rotação. O motor da furadeira é acionado por um sistema mecânico que vai ligá-lo quando a furadeira descer e, desligá-lo quando ela subir. A verificação do furo é realizada pela descida do acionador D que deverá atingir o fim de curso “fcd+” em um tempo não superior a 5s, o que indicará que a furação foi realizada corretamente. Caso esta condição não ocorra, a máquina deverá parar a fim de que o operador retire a peça defeituosa e, manualmente, dê o comando de rearme (botoeira R). As operações são realizadas após o comando de ordem de partida dado pelo operador (chave PTD), com as seguintes condições iniciais satisfeitas: • •
Condição inicial 1: os atuadores A, B, C, D, E devem estar recuados; Condição inicial 2: deve existir peça em, pelo menos, uma das estações de trabalho.
Figura 2 – Máquina de furação
3. Processo de dosagem e mistura. Os produtos A e B são pesados em uma balança C e blocos solúveis são trazidos um a um por uma esteira e colocados em um misturador N. o sistema automático, descrito a seguir, possibilita a obtenção da mistura desses três componentes. Pressionando o botão CS, ocasiona-se simultaneamente a pesagem dos produtos e o transporte de blocos da seguinte maneira: •
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O produto A deve ser fornecido até que atinja o valor a (100 Kg) da balança C e então é preciso dosar o produto B até o valor b (200 Kg). Em seguida deve-se esvaziar a balança C (até atingir o valor z), enviando o produto para o misturador N. A esteira que transporta os blocos é comandada pelo motor BM, enquanto a quantidade de blocos que passa é detectada por um sensor de proximidade TD.
Após a chegada de cinco blocos e dos produtos A e B da balança, inicia-se o processo de mistura dos produtos pelo acionamento do motor do misturador MR. Aguardam-se 20s e, transcorrido esse tempo, começa a descarga do misturados pelo motor de descarga bidirecional TM.
O motor de rotação do misturador é desligado somente quando a comporta estiver completamente abaixada. Após a descarga do misturador, a comporta deve retornar à posição inicial para que um novo ciclo possa ser iniciado. A figura 3 representa o processo.
Figura 3 – Processo de dosagem e mistura
4. Um grupo motobomba leva água a um depósito a partir de tanques de reserva. O grupo deve partir ou parar automaticamente em função dos níveis de água do depósito (S2 baixo, S1 alto). Quando o nível estiver abaixo do sensor de nível baixo (S2), deve-se ligar a motobomba e, quando atingir o nível alto (S 1), deve-se desligar o grupo motobomba. Modele esse processo por meio de um Grafcet, de acordo com a figura 4.
Figura 4 – Grupo motobomba
5. Projete e implemente o Grafcet para o processo de furação de acordo com a figura 5. O processo de furação ocorre da seguinte maneira: •
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Primeiramente pressiona-se um botão de partida ( PTD) do sistema para acionar a furadeira, sendo necessário que a peça se encontre na posição de repouso e a furadeira na posição inicial indicada pela chave fim de curso h. A broca começa a descer em alta velocidade até chegar à chave fim de curso b1, quando reduz a velocidade e continua descendo até furar a peça. Quando a furação da peça é finalizada, a furadeira encosta na chave fim de curso b2, quando começa a subir em velocidade alta até encontrar a chave fim de curso h.
Figura 5 – Processo de furação
6. Uma instalação de mistura é composta de dois silos que contêm dois produtos “A” e “B”, que são pesados em um recipiente “C”. Um misturador M permite obter a homogeneização da mistura formada por esses produtos por meio da rotação de uma hélice, conforme mostrado na figura 6
Figura 6 – Processo de mistura
O ciclo de funcionamento do processo é o seguinte: a) O processo se inicia por um operador por meio de um botão de partida (“PTD”); b) O produto “A” é primeiramente pesado dentro da balança (recipiente “C”) pela abertura da válvula que se encontra abaixo do silo. Quando o peso determinado for atingido, a balança envia um sinal de saída “A” = 1; c) Na seqüência, o produto “B” é pesado dentro da balança (recipiente “C”) e quando o peso determinado for atingido, a balança envia um sinal de saída “B” = 1. Após isso, o produto é enviado por gravidade até o misturador M pela abertura da válvula “VBal” por 3 segundos; d) Os produtos são misturados durante 20 segundos; e) Após esse tempo, esvazia-se o misturador pela abertura da válvula “VM” por dez segundos. Monte o Grafcet do sistema descrito.
