UC14.Métodos e Processos de Automação Industrial

Curso Técnico em Eletrotécnica

Métodos e Processos de Automação Industrial

Armando de Queiroz Monteiro Neto Presidentee da Confeder President Confederação ação Nacional da Indústria

José Manuel de Aguiar Marns Diretor do Departamento Nacional do SENAI

Regina Maria de Fáma Torres Diretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI

Alcantaro Corrêa Presidentee da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina President

Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC

Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antônio Docia Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

Confederação Nacional das Indústrias Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

Curso Técnico em Eletrotécnica

Métodos e Processos de Automação Industrial Frederico Samuel de Oliveira Vaz Wilmar Maes

Florianópolis/SC 2010

É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prévio consenmento do editor. Material em conformidade com a nova ortograa da língua portuguesa.

Equipe técnica que parcipou da elaboração desta obra Coordenação de Educação a Distância Beth Schirmer Revisão Ortográca e Normazação

Design educacional, Ilustração, Projeto Gráco Editorial, Diagramação

Equipe de Recursos Didácos SENAI/SC em Florianópolis

FabriCO Coordenação Projetos EaD Maristela de Lourdes Alves

Autores Frederico Samuel de Oliveira Vaz Wilmar Maes

Ficha catalográfica elaborada por Kátia Regina Bento dos Santos - CRB 14/693 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis.

V393m Vaz, Frederico Samuel de Oliveira Métodos e processos de automação industrial / Frederico Samuel de Oliveira Vaz, Wilmar Mattes. – Florianópolis : SENAI/SC, 2010. 97 p. : il. color ; 28 cm. Inclui bibliografias.

1. Automação industrial. 2. Eletropneumática. 3. Eletro-Hidráulica. 4. CLP. 5. Acionamentos eletrônicos. I. Mattes, Wilmar. II. SENAI. Departamento Regional de Santa Catarina. III. Título. CDU 681.5

SENAI/SC — Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Rodovia Admar Gonzaga, 2.765 – Itacorubi – Florianópolis/SC CEP: 88034-001 Fone: (48) 0800 48 12 12 www.sc.senai.br

Prefácio Você faz parte da maior instituição de educação prossional do estado. Uma rede de Educação e Tecnologia, formada por 35 unidades conecta das e estrategicamente instaladas em todas as regiões de Santa Catarina. No SENAI, o conhecimento a mais é realidade. A proximidade com as necessidades da indústria, a infraestrutura de primeira linha e as aulas teóricas, e realmente práticas, são a essência de um modelo de Educação por Competências que possibilita ao aluno adquirir conhecimentos, desenvolver habilidade e garantir seu espaço no mercado de trabalho. Com acesso livre a uma eciente estrutura laboratorial, com o que existe de mais moderno no mundo da tecnologia, você está construindo o seu futuro prossional em uma instituição que, desde 1954, se preocupa em oferecer um modelo de educação atual e de qualidade. Estruturado com o objetivo de atualizar constantemente os métodos de ensino-aprendizagem da instituição, o Programa Educação em Movimento promove a discussão, a revisão e o aprimoramento dos processos de educação do SENAI. Buscando manter o alinhamento com as neces sidades do mercado, ampliar as possibilidades do processo educacional, oferecer recursos didáticos de excelência e consolidar o modelo de Edu cação por Competências, em todos os seus cursos. É nesse contexto que este livro foi produzido e chega às suas mãos. Todos os materiais didáticos do SENAI Santa Catarina são produções colaborativas dos professores mais qualicados e experientes, e contam com ambiente virtual, mini-aulas e apresentações, muitas com anima ções, tornando a aula mais interativa e atraente. Mais de 1,6 milhões de alunos já escolheram o SENAI. Você faz parte deste universo. Seja bem-vindo e aproveite por completo a Indústria do Conhecimento.

Sumário Conteúdo Formavo

9

52 Unidade de estudo 4 CLP’s Industriais

Apresentação

11

12 Unidade de estudo 1 Componentes do Circuito Elétrico na Automação Industrial 13

Seção 1 - Elementos de entrada de sinais

17

Seção 2 - Elementos de processamento de sinais

19

Seção 3 - Elementos de saída de sinais

53

Seção 1 - Automação industrial

57

Seção 2 - Programação do CLP

62

Seção 3 - Exemplos de programação

63

Seção 4 - Passo a passo de edição de telas com TP02 da OP05

76

Seção 5 - Entrada e saída analógica

82 Unidade de estudo 5 Acionamentos Eletrônicos

22 Unidade de estudo 2 Eletropneumáca 23

Seção 1 - Introdução

23

Seção 2 - Métodos intuivos

29

Seção 3 - Métodos de minimização de contatos

35

Seção 4 - Método de maximização de contatos

42

Unidade de estudo 3 Eletro-Hidráulica

43

Seção 1 - Introdução

43

Seção 2 - Método intuivo

45

Seção 3 - Métodos de minimização de contatos

48

Seção 4 - Método de maximização de contatos

83

Seção 1 - Inversor de frequência

87

Seção 2 - Sof-starter

Finalizando

95

Referências

97

8

CURSOS TÉCNICOS SENAI

Conteúdo Formativo Carga horária da dedicação Carga horária: 90 horas

Competência Aplicar técnicas de instalação e manutenção em automação industrial básicas ulizando equipamentos e sowares para integração de sistemas de manufatura.

Conhecimentos ▪

CLP’s industriais;

▪

Acionamentos eletrônicos;

▪

Sensores e atuadores;

▪

Eletropnaumáca;

▪

Eletro-hidráulica.

Habilidades ▪

Programar CLPs empregando-os na automação de sistemas elétricos industriais;

Idencar e selecionar os pos e caracteríscas de válvulas e atuadores eletrohidropneumácos ulizados em sistemas de automação industrial; ▪

Instalar sistemas eletro-hidropneumácos ulizados em sistemas de automação industrial; ▪

Idencar e instalar sensores, máquinas e equipamentos usados em sistemas de automação industrial. ▪

Atudes ▪

Zelo no manuseio dos equipamentos e instrumentos;

▪

Cuidados no manuseio dos equipamentos de automação industrial;

▪

Éca na ulização de recursos de informáca;

▪

Responsabilidade socioambiental.

MÉTODOS E PROCESSOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAl

9

Apresentação O mercado de trabalho na área de eletrotécnica, especialmente no campo da automação, se torna cada dia mais amplo e exigente, por isso, no intuito de qualicar prossionais competentes para atender a essa demanda, foi desenvolvido esse material. Ele contempla as técnicas de elaboração de circuitos eletro-hidráulicos, assim como os detalhes construtivos, de funcionamento e de aciona mento que diferenciam os métodos intuitivos, cascata e passo a passo, que fazem parte das informações tecnológicas necessárias para o de senho de qualquer circuito elétrico de comando seguro e ecaz para o controle dos movimentos de atuadores hidráulicos. O domínio dessas informações, também, é de suma importância no dia-a-dia do prossional que constrói, reforma ou faz a manutenção de máquinas, equipamentos e dispositivos eletro-hidráulicos e na busca do pleno desempenho de suas atividades. Você também estudará conceitos de automação e automatização, bem como, técnicas de aplicação e utilização de equipamentos como CLP´s, chaves eletrônicas de partida e inversores de frequência, importantes para sua atuação nesse campo de trabalho. Aproveite esse conhecimento e tenha um excelente desempenho pro ssional. Bons estudos!

Frederico Samuel de Oliveira Vaz e Wilmar Maes Frederico Samuel de Oliveira Vaz Graduado em Engenharia Elétrica na Universidade Estadual de Santa Catarina – UDESC – 2005. Pós Graduado em Projeto e Análise de Máquinas Elétricas Girantes Centro Universitário de Jaraguá do Sul – UNERJ 2009. Atuação na área de fabricação de motores elétricos WEG Equipamentos Elétricos S.A 20022009. Professor dos cursos técnicos e tecnológicos do SENAI – Jaraguá do Sul 2008 até a presente data. Wilmar Maes Graduação em Engenharia Mecânica - UDESC – 1992. Graduação em Administração com Habilitação em Comércio Exterior - UNERJ – 2002. Pós Graduação - MBA em Negócios Internacionais - UNERJ – 2004. Mestrado em Engenharia Mecânica - SOCIESC – 2008. Doutorando em Engenharia Mecânica - USP - São Carlos – SP. Atuação de menor aprendiz até o cargo de Gerente Comercial 1978 até 2004. Professor dos cursos de aprendizagem, técnicos, Tecnológicos e Pós Graduação do SENAI - Jaraguá do Sul 2004 até presente data. Professor dos cursos de Engenharia e Tecnologia da UNERJ - Jaraguá do Sul.

MÉTODOS E PROCESSOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

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Unidade de estudo 1 Seções de estudo Seção 1 – Elementos de entrada de sinais Seção 2 – Elementos de processamento

de sinais Seção 3 – Elementos de saída de sinais

Componentes do Circuito Elétrico na Automação Industrial SEÇÃO 1 Elementos de entrada de sinais Os componentes de entrada de sinais elétricos são aqueles que emitem informações ao circuito por meio de uma ação mecânica, elétrica, ele trônica ou de uma combinação entre elas. Dentre os diversos elementos de entrada de sinais você estudará, a seguir, as botoeiras, as chaves m de curso, os sensores de proximidade e os pressostatos, todos destinados a emitir sinais para a energização ou desenergização do circuito ou de parte dele.

Figura 2 – Botoeiras Fonte: WEG ([200-], p. 2).

As botoeiras pulsadoras, que você pode observar na gura 1, invertem seus contatos mediante o ac-

Botoeiras As botoeiras são chaves elétricas acionadas manualmente que apresentam, geralmente, um contato aberto e outro fechado. De acordo com o tipo de sinal a ser enviado ao comando elétrico as botoeiras são caracterizadas como pulsadoras ou com trava.

ionamento de um botão e, devido a ação de uma mola, retornam à posição inicial quando cessa o ac ionamento. Essa botoeira possui um contato aberto e um contato fechado e é acionada por um botão pulsador liso e reposicionada por uma mola. Enquanto o botão não for acionado, os contatos 11 e 12 per manecem fechados, permitindo a passagem da corrente elétrica, ao mesmo tempo em que os con tatos 13 e 14 se mantêm abertos, interrompendo a passagem da corrente. Quando o botão é acionado, os contatos se invertem, de forma que o fechado abre e o ab erto fecha. Soltando-se o botão, os contatos voltam à posição ini cial pela ação da mola de retorno. As botoeiras com trava, vistas na gura 3, também invertem seus contatos mediante o acionamento de um botão, entretanto, ao con -

Figura 1 - Botão Tipo Cogumelo Fonte: WEG ([200-], p. 2).

trário das botoeiras pulsadoras, permanecem acionadas e travadas mesmo depois de cessado o acio-

namento.


13

Quando o botão é acionado, os contatos fechados 11/12 abrem e os contatos 13/14 fecham e se mantém travados na posição, mesmo depois de cessado o acionamento. Para que os conta -

Figura 3 - Botoeiras com Trava Fonte: WEG ([200-], p. 2).

Esta botoeira é acionada por um botão giratório com uma trava que mantém os contatos na última posição acionada. Como o corpo de contatos e os bornes são os mesmos da gura anterior e apenas o cabeçote de acionamen to foi substituído, esta botoeira também possui as mesmas carac terísticas construtivas, isto é, um contato fechado nos bornes 11 e 12 e um aberto nos bornes 13 e 14.

tos retornem à posição inicial é necessário acionar novamente o botão, agora no sentido contrário ao primeiro acionamento. Outro tipo de botoeira com tra va, que pode ser vista na gura 4, muito usada como botão de emergência para desligar o circuito de comando elétrico em mo mentos críticos, é acionada por botão do tipo cogumelo.

Fonte: WEG ([200-], p. 2).


Chaves m de curso

As chaves m de curso, obser vadas na gura 5, assim como as botoeiras, são comutadores elétricos de entrada de sinais, só que acionados mecanicamente. As chaves m de curso são, geralmente, posicionadas no decorrer do percurso de cabeçotes móveis de máquinas e equipamentos industriais, bem como das hastes de cilindros hidráulicos e ou pneumáticos. Figura 4 - Botoeiras

14

Mais uma vez, o corpo de conta tos e os bornes são os mesmos, sendo trocado apenas o cabeçote de acionamento. O botão do tipo cogumelo, também conhecido como botão soco-trava, quando é acionado, inverte os contatos da botoeira e os mantêm trava dos. O retorno à posição inicial se faz mediante um pequeno giro do botão no sentido horário, o que destrava o mecanismo e aciona, automaticamente, os contatos de volta à mesma situação de antes do acionamento.

A chave m de curso que você observa na gura 06, é acionada por um rolete mecânico e possui um contato comutador formado

por um borne comum 11, um contato fechado 12 e um aberto 14. Enquanto o rolete não for acionado, a corrente elétrica pode passar pelos contatos 11 e 12 e está interrompida entre os conta tos 11 e 14. Quando o rolete é acionado, a corrente passa pelos contatos 11 e 14 e é bloqueada en tre os contatos 11 e 12. Uma vez cessado o acionamento, os conta tos retornam à posição inicial, ou seja, 11 interligado com 12 e 14 desligados. O último elemento de entrada de sinais que você estudará nessa un idade curricular são os sensores, que você conhecerá em seguida.

Figura 5 - Chaves de m de curso Fonte: WEG ([200-], p. 2).

O acionamento de uma chave m de curso pode ser efetuado por meio de um rolete mecânico ou de um rolete escamoteável, também conhe cido como gatilho. Existem, ainda, chaves m de curso acionadas por uma haste apalpadora. Estas são utilizadas em instrumentos de medição como, por exemplo, num relógio comparador.

Sensores

Os sensores, assim como as chaves m de curso, são elemen tos emissores de sinais elétricos. Eles são posicionados no decorrer do percurso de cabeçotes móveis de máquinas e equipamentos industriais, bem como das hastes de cilindros hidráulicos e ou pneumáticos. O acionamento dos sensores, en tretanto, não depende de contato físico com as partes móveis dos

equipamentos, basta apenas que estas partes aproximem-se dos sensores a uma distância que varia de acordo com o tipo de sensor

utilizado.

Figura 6 - Chaves de m de percurso Fonte: Brusamarello, Fagundes e Rech (2003, p. 10).


15

Os sensores de proximidade devem ser selecionados de acordo com o po de aplicação e do material a ser detectado. Os mais empregados na automação de máquinas e equipamentos industriais são os sensores capacivos, induvos, ópcos, magnécos e ultra-sônicos, além dos sensores de pressão, volume e temperatura, muito ulizados na indústria de processos.

Os sensores de proximidade capacitivos, apresentados na gura 7, reg istram a presença de qualquer tipo de material. A distância de detecção varia de 0 a 20 mm, dependendo da massa do material a ser detectado e das características determinadas pelo fabricante.

Basicamente, os sensores de prox imidade apresentam as mesmas características de funcionamento: possuem dois cabos de alimen-

tação elétrica, sendo um positivo e outro negativo, e um cabo de saída de sinal. Estando energizados e ao se aproximarem do ma terial a ser detectado, os sensores emitem um sinal de saída que, devido principalmente à baixa corrente desse sinal, não podem ser utilizados para energizar diretamente bobinas de solenóides ou outros componentes elétricos que exigem maior potência. Diante dessa característica co -

Figura 7 - Sensor capacivo Fonte: Adaptado de Brusamarello, Fagundes e Rech (2003, p. 06).

mum na maior parte dos sensores de proximidade, é necessária a utilização de relés auxiliares ampli-

cando assim o sinal de saída dos sensores e garantindo a correta aplicação do sinal e a integridade do equipamento.

Figura 8 - Sensor induvo Fonte: Adaptado de Brusamarello, Fagundes e Rech (2003, p. 06).

Os sensores de proximidade indutivos, que você pode observar na gura 08, são capazes de detectar apenas materiais metálicos, a uma distância que oscila de 0 a 2 mm, dependendo também do tamanho do material a ser detectado e das características especicadas pelos diferentes fab ricantes.

16


Os sensores de proximidade ópti cos, apresentados na gura 09, detectam a aproximação de qualquer tipo de objeto, desde que este não seja transparente. A distância de detecção varia de 0 a 100 mm, dependendo da luminosidade do ambiente. Normalmente, os sen sores ópticos por barreira fotoelétrica são construídos em dois cor-

pos distintos, sendo um emissor de luz e outro receptor. Quando um objeto se coloca entre os dois, interrompendo a propagação da luz entre eles, um sinal de saída é enviado ao circuito elétrico de comando. emissor

receptor

símbolo

receptor led indicador emissor

Figura 10 - Sensor ópco reexivo Fonte: Brusamarello, Fagundes e Rech (2003, p. 06).

Os sensores de pressão, também conhecidos como pressostatos, que você vê na gura 12, são chaves elétricas acionadas por um piloto hidráulico ou pneumático. Os pressostatos são montados

símbolo

Figura 9 - Sensor ópco por barreira fotoelétrica Fonte: Brusamarello, Fagundes e Rech

em linhas de pressão hidráulica e ou pneumática e registram tanto o acréscimo como a queda de pressão nessas linhas, invertendo seus contatos toda vez em que a pressão do óleo ou do ar com primido ultrapassar o valor ajustado na mola de reposição.

(2003, p. 08).

Outro tipo de sensor óptico de proximidade, muito usado na automação industrial, é o do tipo re-

exivo, que você vê na gura 10. Nele, emissor e receptor de luz são montados num único corpo, o que reduz espaço e facilita sua montagem entre as partes móveis dos equipamentos industriais. A distância de detecção é, entretanto menor, considerando-se que a luz transmitida pelo emissor deve reetir no material a ser detectado e penetrar no receptor que emitirá o sinal elétrico de saída.

Figura 11 - Pressostatos pneumácos (captador de pressão) Fonte: Lima ([200-], p. 39).

Se a mola de regulagem deste pressostato for ajustada com uma pressão de, por exemplo, 7 bar, enquanto a pressão na linha for inferior a esse valor, seu con tato 11/12 permanece fechado ao mesmo tempo em que o contato 13/14 se mantém aberto. Quando a pressão na linha ultrapassar os 7 bar ajustado na mola, os conta tos se invertem abrindo o 11/12 e fechando o 13/14. Você conheceu os elementos de entrada de sinais elétricos, na próxima seção, entenda como ocorre o processamento desses

sinais.

SEÇÃO 2 Elementos de processamento de sinais Os

componentes

de

proces-

samento de sinais elétricos são aqueles que analisam as informações emitidas ao circuito pelos elementos de entrada, combinando-as entre si para que o comando elétrico apresente o comportamento nal desejado, diante dessas informações. Entre os elementos de processamento de sinais você conhecerá os relés auxiliares, os contatores de potên cia, os relés temporizadores e os contadores, entre outros, todos destinados a combinar os sinais para energização ou desenergização dos elementos de saída.

Relés Auxiliares Os relés auxiliares, que podem ser observados na gura a seguir, são chaves elétricas de quatro ou mais contatos, acionadas por bobinas eletromagnéticas. Há no mercado uma grande diversidade deles que, basicamente, apresentam as mes mas características de funciona-

mento, embora construtivamente sejam diferentes. MÉTODOS E PROCESSOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

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Figura 12 - Relé auxiliar com 2 contatos abertos e 2 fechados Fonte: WEG ([200-], p. 248).

O relé auxiliar, que você vê na g ura acima, possui 2 contatos abertos (13/14 e 43/44) e 2 fecha dos (21/22 e 31/32), acionados por uma bobina eletromagnética. Quando a bobina é energizada, imediatamente os contatos ab ertos fecham, permitindo a pas sagem da corrente elétrica entre eles, enquanto que os contatos fechados abrem interrompendo a corrente. Quando a bobina é desligada, uma mola recoloca imediatamente os contatos nas suas

posições iniciais.

Figura 13 - Relé auxiliar com 3 contatos NA e 1F

18


Além de relés auxiliares de 2 contatos abertos (NA) e 2 contatos fechados (NF), existem outros que apresentam o mesmo funcionamento mas, com 3 contatos NA e 1 NF, como pode ser visto na gura 13.

Contatores de Potência Os contatores de potência apresentam as mesmas características con-

strutivas e de funcionamento dos relés auxiliares, sendo dimensionados para suportarem correntes elétricas mais elevadas, empregadas na ener gização de dispositivos elétricos que exigem maiores potências de trab alho. Relés Temporizadores

Os relés temporizadores, que podem ser vistos na gura a seguir, são também conhecidos como relés de tempo e, geralmente, possuem um contato comutador acionado por uma bobina eletromagnética com retardo na ligação ou no desligamento.

tempo ajustado no potenciômetro é respeitado e somente então o contato comutador retorna à posição inicial.

Potenciômetro: Você sabe o

que é potenciômetro? É um aparelho para medir as diferenças de potencial e as forças eletromotrizes, ou ainda, a resistência regulável que serve de divisor de tensão.

Figura 14 - Relé temporizador, dial de ajuste de temporização Fonte: WEG (1999b, p. 7).

Este relé temporizador possui um contato comutador e uma bo bina com retardo na ligação, cujo tempo é ajustado por meio de um potenciômetro. Quando a bobina é energizada, ao contrário dos relés auxiliares que invertem imediatamente seus contatos, o potenciômetro retarda o acionamento do contato comutador, de acordo com o tempo nele regulado. Se o ajuste de tempo no potenciômetro for, por exemplo, de 5 segundos, o temporizador aguardará esse período de tempo, a partir do momento em que a bobina for energizada, e somente então os contatos são invertidos, abrindo 11 e 12 e fechando 11 e 14. Quando a bobina é desligada, o contato comutador retorna imediatamente à posição inicial. Trata-se, portanto, de um relé tempo -

rizador com retardo na ligação. Este outro tipo de relé temporizador apresenta retardo no des-

ligamento, como mostra a gura seguinte. Quando sua bobina é energizada, seu contato comutador é imediatamente invertido. A partir do momento em que a bobina é desligada, o período de

Figura 15 - Relé temporizador com retardo no desligamento

Agora, além dos elementos de entrada de sinais, você conhece os elementos de processamento. Então, para nalizar essa unidade é hora de conhecer os elementos de saída. Após entender como eles funcionam você estará apto para estudar os circuitos eletropneumáticos.

SEÇÃO 3 Elementos de saída de sinais Os componentes de saída de sinais

elétricos são aqueles que recebem as ordens processadas e enviadas

pelo comando elétrico e, a partir delas, realizam o trabalho nal es perado do circuito. Entre os mui tos elementos de saída de sinais disponíveis no mercado, os que nos interessam mais diretamente

são os indicadores luminosos e sonoros, bem como os solenóides aplicados no acionamento eletromagnético de válvulas hidráulicas e pneumáticas. Devido a sua importância, estude-os a seguir. MÉTODOS E PROCESSOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

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Indicadores Luminosos

Os indicadores luminosos, exemplicados na gura abaixo, são lâmpa das incandescentes ou LEDs, utilizadas na sinalização visual de even tos ocorridos ou prestes a ocorrer. São empregados, geralmente, em locais de boa visibilidade que facilitem a visualização do sinalizador.

Figura 16 - Indicador iuminoso. Fonte: WEG ([200-], p. 03).

Indicadores Sonoros Os indicadores sonoros são campainhas, sirenes, cigarras ou buzinas, empregados na sinalização acústica de eventos ocorridos ou prestes a ocorrer. Ao contrário dos indicadores luminosos, os sonoros são utilizados, principalmente, em locais de pouca visibilidade onde um sinalizador luminoso seria pouco ecaz.

Solenóides Os solenóides, vistos na gura a seguir, são bobinas eletromagnéticas que, quando energizadas, geram um campo magnético capaz de atrair elementos com características ferrosas, comportando-se como um imã permanente.

20


Figura 17- Bobinas eletromagnécas

Numa eletroválvula, hidráulica ou pneumática, a bobina do solenóide é enrolada em torno de um magneto xo, preso à carcaça da válvula, enquanto que o magneto móvel é xado diretamente na extremidade do carretel da válvula. Quando uma corrente elétrica percorre a bobina, um campo magnético é gerado e atrai os magnetos, o que empurra o carretel da válvula na direção oposta a do solenóide que foi energizado. Dessa forma, é pos sível mudar a posição do carretel no interior da válvula, por meio de um pulso elétrico. Em eletroválvulas pneumáticas de pequeno porte, que podem ser obser vados na gura abaixo, do tipo assento, o êmbolo da válvula é o próprio magneto móvel do solenóide. Quando o campo magnético é gerado, em consequência da energização da bobina, o êmbolo da válvula é atraído, abrindo ou fechando diretamente as passagens do ar comprimido no interior da carcaça da válvula.

Figura 18 - Eletroválvula pneumáca de pequeno porte (esquemáco)


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Unidade de estudo 2 Seções de estudo Seção 1 – Introdução Seção 2 – Métodos intuivos Seção 3 – Métodos de minimização de

contatos Seção 4 – Método de maximização de

contatos

Eletropneumática SEÇÃO 1 Introdução Na unidade anterior você estudou

sobre componentes do circuito elétrico na automação industrial. Esta unidade visa lhe apresentar os circuitos eletropneumáticos. Os circuitos eletropneumáticos são esquemas de comando e acionamento que representam os componentes pneumáticos e elétricos empregados em máquinas e equipamentos industriais, bem como a interação entre esses elementos para proporcionar o funcionamento desejado e os mo vimentos exigidos de um sistema mecânico. Enquanto o circuito pneumático representa o acionamento das partes mecânicas, o circuito elétrico representa a sequência de co mando dos componentes pneu-

máticos para que as partes móveis da máquina ou equipamento apresentem os movimentos nais desejados. Na próxima seção você conhecerá em detalhes os princípios de funcionamento dos circuitos eletropneumáticos comumente utilizados em máquinas e equipamentos industriais, além de diversas técnicas empregadas na elaboração deles, tendo sempre como referência os recursos de movimento que a má-

quina deve oferecer.

Basicamente, existem três méto-

Solução:

dos de construção desses circuitos: ▪

Intuitivo,

▪

Minimização de contatos ou

sequência mínima, Maximização de contatos ou cadeia estacionária. ▪

SEÇÃO 2 Métodos intuivos Na técnica de elaboração de circuitos eletropneumáticos pelo método intuitivo utiliza-se o mecanismo do pensamento e do

raciocínio humano na busca da solução de uma situação problema apresentada. Dessa forma, di ferentes soluções podem ser obti das para um mesmo problema em questão, característica principal desse método. Veja alguns exemplos práticos de construção de circuitos eletropneumáticos pelo método intuitivo, isso facilitará sua compreensão: Exemplo 1:

Ao acionar um botão de comando, a haste de um cilindro de ação simples com retorno por mola deve avançar. Enquanto você mantiver o botão acionado, a haste deverá permanecer avançada. Ao soltá-lo, o cilindro deve retornar a sua posição inicial.

Figura 19 - Circuito 1

Para solução desta situação problema, o circuito pneumático apresenta um cilindro de ação simples com retorno por mola e uma válvula direcional de 3/2 vias, normalmente fechada, acionada eletricamente por solenóide e reposicionada por mola. O cir cuito elétrico de comando utiliza o contato normalmente aberto de um botão de comando pulsador. Acionando-se o botão pulsador S1, seu contato normalmente aberto fecha e energiza a bobina do solenóide Y1 da válvula direcional. Com o solenóide Y1 liga do, o carretel da válvula direcional é acionado para a direita, abrindo a passagem do ar comprimido do pórtico 1 para o 2 e bloqueando a descarga para a atmosfera 3. Dessa forma, o ar comprimido é diri gido para a câmara traseira do cilindro, fazendo com que sua haste avance comprimindo a mola. Enquanto o botão de comando S1 for mantido acionado, o solenóide Y1 permanece ligado e a haste do cilindro avançada.


23

Soltando-se o botão pulsador S1, seu contato que havia fechado abre automaticamente e interrom pe a passagem da corrente elétri ca, desligando a bobina do solenóide Y1. Quando o solenóide Y1 é desativado, a mola da válvula direcional empurra o carretel para a esquerda, bloqueando o pórtico 1 e interligando os pórticos 2 e 3. Dessa forma, o ar comprimido acumulado na câmara traseira do cilindro escapa para a atmosfera e a mola do cilindro retorna a haste para a sua posição inicial. Exemplo 2:

Um cilindro de ação dupla deve poder ser acionado de dois lo cais diferentes e distantes entre si como, por exemplo, no coman -

do de um elevador de cargas que pode ser acionado tanto do solo como da plataforma.


Solução:

Neste caso, o circuito pneumático utiliza um cilindro de ação dupla e uma válvula direcional de 5/2 vias, com acionamento por ser vocomando eletropneumático e retorno por mola. É importante lembrar que o acionamento por servocomando é indireto, ou seja, não é o solenóide quem aciona diretamente o carretel da válvula direcional, ele apenas abre uma passagem interna do ar compri -

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mido que alimenta o pórtico 1 da válvula para que esse ar, chamado de piloto pneumático, acione o carretel e mude a posição de co mando da válvula. O circuito elétrico, por sua vez, possui dois botões de comando pulsadores, ligados em paralelo. Os contatos normalmente abertos de dois botões de comando pulsadores S1 e S2, montados em paralelo, possuem a mesma fun ção, ou seja, ligar o solenóide Y1 da válvula direcional. Dessa forma, acionando-se o botão S1 ou S2 o contato fecha, energizando a bobina do solenóide Y1. Quando o solenóide Y1 é ligado, abre-se uma pilotagem pneumá tica que empurra o carretel da válvula direcional para a direita, liberando a passagem do ar com primido do pórtico 1 para o 2 e daí para a câmara traseira do cilindro, ao mesmo tempo em que o ar acumulado na câmara dianteira é descarregado para a atmosfera do pórtico 4 para o 5 da válvula. Dessa forma, a haste do cilindro avança, tanto se o comando for efetuado pelo botão S1 como se for ativado pelo S2. Soltando-se o botão que foi acionado, seu contato volta a abrir, interrompendo a passagem de corrente elétrica para a bobina e desligando o solenóide Y1. Quando o solenóide Y1 é desligado, a pilotagem pneumática interna é desativada e a mola da válvula direcional volta a empurrar o carretel para a esquerda. Nessa po sição, o ar comprimido ui pela válvula do pórtico 1 para o 4, fa zendo com que a haste do cilindro retorne, enquanto o ar acumulado na câmara traseira descarrega para a atmosfera, através da válvula, do pórtico 2 para o 3.

Exemplo 3:

Um cilindro de ação dupla deve avançar, quando for acionado um botão de partida, permanecer pa rado por 4 segundos ao nal do curso de avanço e retornar automaticamente. Um botão de emergência deve encerrar instantanea -

mente o ciclo e fazer com que o cilindro volte imediatamente ao ponto de partida, seja qual for a sua posição. Solução:

O circuito pneumático pode ser montado em duas versões, em pregando dois tipos diferentes de válvulas direcionais: uma acionada por duplo servocomando e outra com acionamento por servocomando e reposição por

mola. O circuito elétrico, por sua vez, apresenta como novidade, um sensor de proximidade capacitivo sem contato físico, no lugar da chave m de curso com acionamento por rolete mecânico, utilizada nos circuitos anteriores. Outra novidade é a utilização de um relé temporizador, empregado para atrasar o comando e contro-

lar o tempo de parada do cilindro, exigido no problema. Utilizando uma válvula direcional de 5/2 vias com acionamento por duplo servocomando que mantém memorizado o último acionamento.

Assim que a haste do cilindro começa a retornar, o sensor ca pacitivo S2 interrompe seu sinal elétrico de saída, desligando o relé temporizador K1. No mesmo ins tante em que K1 é desativado, seu contato aberto 11/14 que havia fechado volta a abrir, desenergi zando a bobina do solenóide Y2. Entretanto, como a válvula direcional não possui mola de repo sição, o carretel permanece acio nado para a esquerda e a haste do cilindro prossegue no seu movimento de retorno, encerrando o ciclo ao nal do curso. Uma nova partida pode ser efetuada por meio do acionamento do


Acionando-se o botão de partida S1, seu contato normalmente aberto 13/14 fecha e permite a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato 11/12 do relé auxiliar K2, ligado em série com o contato aberto do botão S1, e energiza a bobina do solenóide Y1. Com o solenóide Y1 ligado, a pilotagem interna da válvula direcional é aberta e o carretel é acionado para a direita, fazendo com que a haste do cilin dro avance com velocidade controlada pela válvula reguladora de uxo. Quando o operador solta o botão de partida S1, seu contato 13/14 volta a abrir, interrompendo a passagem da corrente elétrica e desligando o solenóide Y1. Como a válvula direcional não possui mola de reposi ção e apresenta a característica de memorizar o último acionamento, seu carretel permanece pilotado para a direita, fazendo com que a haste do cilindro continue avançando. Quando a haste do cilindro alcança o nal do curso de avanço, um sensor capacitivo S2 lá posicionado acusa a aproximação da haste e emite um sinal elétrico que passa pelo contato fechado 11/12 do botão S1 e liga a bobina do relé temporizador K1. Conforme você viu no estudo dos componentes elétricos de comando, ao contrário de um relé auxiliar que muda imediatamente a posição de seus contatos tão logo sua bobina é energizada, um relé temporizador atrasa a inversão de seus contatos de acordo com o tempo previamente regulado em seu potenciômetro. Dessa forma, se o relé temporizador es tiver ajustado com 4 segundos, conforme sugerido pelo problema, q uan-

do o sensor capacitivo S2 acusa a presença da haste do cilindro ao nal do curso de avanço e emite o sinal elétrico para a bobina do temporizador, este aguarda os 4 segundos e somente então inverte seus contatos. Portanto, decorridos 4 segundos após a haste do cilindro chegar ao nal do curso de avanço, o contato aberto 11/14 do relé temporizador fecha e energiza a bobina do solenóide Y2. Com o solenóide Y2 ligado, a pi lotagem interna da válvula direcional abre e empurra o carretel para a esquerda, fazendo com que a haste do cilindro retorne com velocidade controlada pela válvula reguladora de uxo.

botão pulsador S1. O contato fechado 11/12 do bo tão de partida S1 é utilizado na saída de sinal do sensor capacitivo S2 para evitar que o relé temporizador K1 seja energizado, caso o operador mantenha acionado o botão S1. Dessa forma, o relé temporizador somente começará a contar o tempo de parada da

haste, ao nal do curso de avanço, quando o operador soltar o botão de partida S1. O sistema de parada de emergên cia, estudado nesta solução, é for mado por um relé auxiliar K2 e dois botões de comando: S3 para ativar a parada de emergência e S4 para desativar o sistema. Seja qual for a posição do cilindro, quando o botão de parada de emergência S3 for acionado, seu contato nor malmente aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato fechado do botão S4, li gado em série com o botão S3, e liga a bobina do relé auxiliar K2.


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O contato fechado 11/12 de K2 abre e desliga o solenóide Y1, se este estiver ligado. O contato aberto 31/34 de K2 fecha e efe tua a auto-retenção de K2 para que a bobina de K2 permaneça energizada, mesmo se o botão S3 for desacionado. O contato aberto 21/24 de K2, ligado em paralelo com o contato 11/14 do relé temporizador, fecha e energiza diretamente a bobina do solenóide Y2 para que a haste do cilindro, esteja onde estiver, volte imediatamente a sua posição inicial, isto é, ao nal do curso de retorno. Enquanto o sistema de emergência estiver ativado, o operador não poderá iniciar um novo ciclo, pois o contato 11/12 de K2 permane ce aberto e não permite que o so lenóide Y1 seja energizado, mes mo com o acionamento do botão de partida S1. Portanto, para que um novo ciclo possa ser iniciado, é necessário desligar o sistema de emergência, por meio do acionamento do botão S4. Acionando-se o botão S4, seu contato, normalmente fechado, abre e interrompe a passagem da corrente elétrica, desligando a bobina do relé auxiliar K2. Quando o relé K2 é desligado, seu conta to 31/34 volta a abrir e desliga a auto-retenção do relé K2, permitindo que o botão S4 seja desacio nado, garantindo o desligamento da bobina do relé K2. O conta to 21/24 de K2 também volta a abrir, desligando o solenóide Y2.

26


O contato 11/12 de K2 volta a fechar, permitindo que um novo ciclo seja iniciado, a partir do momento em que o operador acione novamente o botão de partida S1. Exemplo 4:

Dois cilindros pneumáticos de ação dupla devem avançar e retornar, obedecendo a uma sequência de movimentos predeterminada. Acionan do-se um botão de partida, o cilindro A deve avançar. Quando A chegar ao nal do curso, o cilindro B deve avançar. Assim que B atingir o nal do curso o cilindro A deve retornar e, nalmente, quando A alcançar o nal do curso, o cilindro B deve retornar. Solução:

Existem várias maneiras de representar uma sequência de movimentos de cilindros pneumáticos. As mais usadas são: a forma de quadro, o dia grama trajeto-passo e a representação abreviada. a. Forma de quadro: PASSO 1° 2° 3° 4°

MOVIMENTO

COMANDO

O cilindro A avança O cilindro B avança O cilindro A retorna O cilindro B retorna

Botão de parda Sensor ópco Sensor Capacivo Sensor Induvo

Quadro 1 – Sequência de Movimentos.

Na forma de quadro, descreve-se, resumidamente, o quê ocorre em cada passo de movimento da sequência, destacando o comando efetua do. Assim, no primeiro passo, quando o botão de partida for acionado, o cilindro A avança. No segundo passo, quando um sensor óptico for ativado ao nal do movimento do primeiro passo, o cilindro B avança. No terceiro passo, quando um sensor capacitivo acusar o nal do mo vimento do segundo passo, o cilindro A retor na. Finalmente no quarto passo, quando um sensor indutivo for acionado ao nal do movimento do passo anterior, o cilindro B retorna e encerra o ciclo de movimentos da sequência.

b. Diagrama trajeto-passo:

Caso dois movimentos de dois cilindros diferentes ocorram ao mesmo tempo, as letras que representam esses cilindros são escritas entre parên teses, de uma das maneiras que podem ser observadas a seguir:

A + B + (A – B –)

Figura 22 – Diagrama trajeto-passo

O diagrama trajeto-passo representa, sob a forma de gráco, os movimentos que um cilindro realiza em cada passo, durante um ciclo de trabalho. Sendo assim, no primeiro passo, o cilindro A avança, enquanto B permanece parado ao nal do curso de retorno. No segundo passo, o cilindro B avança, enquanto que A perma nece parado ao nal do curso de avanço. No terceiro passo, o ci lindro A retorna, enquanto que B permanece parado ao nal do curso de avanço. No quarto e úl timo passo, o cilindro B retorna, enquanto que A permanece para do ao nal do curso de retorno.

ou

A + B + (A B) –

Nos dois casos, os parênteses signicam que o retorno dos cilindros A e B ocorrem simultaneamente. Voltando ao exemplo 4, existem duas soluções pneumáticas para o problema: uma utilizando válvulas direcionais com acionamento por duplo servocomando e, a outra, empregando válvulas direcionais acionadas por servocomando com reposição por mola. Com relação ao circuito elétrico de comando, a novidade é a aplicação de diferentes tipos de sensores de proximidade sem contato físico, em pregados no lugar das já tradicionais chaves m de curso. É importante destacar, ainda, que devido à baixa corrente de saída dos sensores de proximidade, não é conveniente utilizá-los para energizar diretamente bobinas de solenóides. Dessa forma, torna-se indispensável o uso de relés auxiliares que deverão receber os sinais dos sensores e dar prosseguimento ao comando dos demais componentes elétricos empre gados no circuito. Utilizando válvulas direcionais de 5/2 vias, com acionamento por duplo servo-comando que memoriza o último acionamento, temos o seguinte circuito:

c. Representação abreviada: A+B+A–B–

A representação abreviada é a mais utilizada devido a sua simplicidade. As letras maiúsculas representam os cilindros utilizados no circuito pneumático. O símbolo ( + ) é empregado para representar o movimento de avanço de um


cilindro, enquanto que o símbolo ( – ) o de retorno. Dessa forma, A + representa que o cilindro A avança, B + que o cilindro B avança, A – que o cilindro A retorna e B – que o cilindro B retorna.


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Acionando-se o botão de partida S1, seu contato aberto 13/14 fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato fechado 11/12 de K2, ligado em série com o botão S1, e liga o solenóide Y1. Ao mesmo tempo, o contato fechado 11/12 do botão S1 abre e impede que o solenóide Y2 seja ligado. Com Y1 energizado, a haste do cilindro A avança, dando início ao primeiro passo da sequência de movimentos. Mesmo que o operador solte o botão S1, desligando o solenóide Y1, o carretel da válvula memoriza o último acionamento e o cilindro A continua avançando. Quando o cilindro A começa a avançar, o sensor indutivo S4, montado ao nal do curso de retorno de A, é desativado sem nada alterar no funcionamento do comando elétrico. Quando a haste do cilindro A chega ao nal do curso de avanço, o sensor óptico S2 é ativado e envia um sinal de saída que liga o relé K1. O contato 11/14 de K1 fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato fechado 11/12 de K3, ligado em série, e energiza o solenóide Y3. Ao mesmo tempo, o contato fechado 21/22 de K1 abre e impede que o solenóide Y4 seja ligado. Com Y3 energizado, a haste do cilindro B avança, dando início ao segundo passo da sequência de movimentos. Assim que o cilindro B começa a avançar a chave m de curso S5, cujo contato 11/12 estava aberto, fecha sem nada alterar no funcionamento do comando elétrico, considerando-se que o sensor indutivo S4 está de sativado. Quando a haste do cilindro B chega ao nal do curso de avanço, o sensor capacitivo S3 é ativado e envia um sinal de saída que liga o relé K2. O contato fechado 11/12 de K2 abre e desliga o solenóide Y1, se este estiver ligado. O contato 21/24 de K2 fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato fechado 11/12 do botão S1, ligado em série, e energiza o solenóide Y2, desde que o operador tenha soltado o botão S1. Com Y2 energizado, a haste do cilindro A retorna, dando início ao ter ceiro passo da sequência de movimentos. Assim que o cilindro A começa a retornar, o sensor óptico S2 é desativado, desligando o relé K1. Quando K1 é desligado, seu contato 11/14 que havia fechado abre e desliga o solenóide Y3, mas, o carretel da válvula direcional memoriza o último acionamento e o cilindro B permanece avançado. O contato 21/22 de K1 que havia aberto fecha e permanece aguardando um sinal do relé K3 para que Y4 seja energizado. Quando a haste do cilindro A chega ao nal do curso de retorno, o sensor indutivo S4 é ativado e envia um sinal de saída que passa pelo contato fechado 11/12 da chave m de curso S5 e liga o relé K3. O contato fechado 11/12 de K3 abre e não permite que o solenóide Y3 seja energizado. O contato 21/24 de K3 fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato fechado 21/22 de K1, ligado em série, e energiza o solenóide Y4. Com Y4 energizado, a haste do cilindro B retorna, dando início ao quarto e último passo da sequência de movimentos.

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Assim que o cilindro B começa a retornar, o sensor capacitivo S3 é desativado, desligando o relé K2. Quando K2 é desligado, seu contato 11/12 que havia aberto fecha para permitir uma nova partida

através do botão S1. O contato 21/24 de K2 que havia fechado abre, desligando o solenóide Y2, o carretel da válvula direcional memoriza o último acionamento e o cilindro A permanece recuado. Quando a haste do cilindro B chega ao nal do curso de retorno, a chave m de curso S5 é aciona da, abrindo seu contato 11/12 que havia fechado e desligando o relé K3. Quando K3 é desliga do, seu contato 11/12 que havia aberto fecha e permanece aguar dando um sinal do relé K1 para que Y3 seja energizado novamente. O contato 21/24 de K3 que havia fechado abre, desligando o solenóide Y4, mas, o carretel da válvula direcional memoriza o último acionamento e o cilindro B permanece recuado. Um novo ciclo de movimentos pode ser iniciado mediante o acio-

namento do botão de partida S1. Você concluiu o estudo do método intuitivo. A seguir, estude o segundo método de construção de circuitos pneumáticos: o método de minimização de contatos.

SEÇÃO 3 Métodos de minimização de contatos O método de minimização de contatos, também conhecido como méto do cascata ou de sequência mínima, reduz consideravelmente o número de relés auxiliares utilizados no comando elétrico. É aplicado, principalmente, em circuitos sequenciais eletropneumáticos acionados por válvu las direcionais de duplo solenóide ou duplo servocomando que, por não possuírem mola de reposição, apresentam a característica de memorizar o último acionamento efetuado. Este método consiste em subdividir o comando elétrico em setores, que serão energizados um de cada vez, evitando possíveis sobreposições de sinais elétricos que ocorrem, principalmente, quando a sequência de mo vimentos dos cilindros é indireta. Vamos tomar, como exemplo, a seguinte sequência de movimentos para dois cilindros: A + A – B + B – Construindo o circuito eletropneumático pelo método intuitivo, que pode ser observado na gura a seguirw, estudado até aqui, você terá a seguinte solução:


Observe que quando o circuito elétrico for energizado, como o cilindro A encontra-se na posição inicial, ou seja, ao nal do curso de retorno, mantendo a chave m de curso S3 acionada, o contato aberto de S3 está fechado, ligando o solenóide Y3. Dessa forma, o cilindro B avança imediatamente, sem que o botão de partida S1 seja acionado e desres peitando totalmente a ordem de movimentos imposta pela sequência. Deixando temporariamente de lado esse problema, suponha que o bo tão de partida S1 fosse acionado, seu contato aberto fechasse e ligasse o solenóide Y1, fazendo com que o cilindro A avançasse, executando o primeiro passo da sequência. Quando A alcançasse o nal do curso de

avanço, a chave m de curso S2 seria acionada, ligaria o solenóide Y2 e, desde que o operador tives se soltado o botão S1, o cilindro A retornaria, executando o segundo passo da sequência. Quando A chegasse ao nal do curso de retorno, a chave m de curso S3 seria acionada, ligaria o solenóide Y3 e o cilindro B avançaria, executando o terceiro passo da sequência. Quando B atingisse o nal do curso de avanço, a chave m de curso S4 seria acionada e ligaria o solenóide Y4. Entretanto, como o cilindro A estaria recuado e a chave m de curso S3 estaria acionada mantendo o so-

lenóide Y3 ligado, mesmo que o solenóide Y4 fosse energizado, a válvula direcional permaneceria travada na posição, pois os seus dois solenóides estariam ligados ao mesmo tempo. Se a válvula direcional fosse acionada diretamente pelos solenóides, ao invés do servocomando, o problema se agravaria, pois um dos solenóides queimaria. Este caso é um exemplo claro de sobreposição de sinais cuja solução pelo método intuitivo, estudado até aqui, não é a mais indicada. A solução para os problemas apresentados acima é simples: tanto na hora da partida como no momento em que Y4 for ativado, a chave m de curso S3 não pode ser alimentada diretamente pela rede principal e sim, por um setor secundário que será desenergizado para evitar que S3 provoque um comando indesejado no mo mento errado. A ideia é alimentar eletricamente a chave m de curso S3 somente entre o segundo e o terceiro pas so, para que ela acione apenas o avanço do cilindro B. Nos demais passos da sequência de movimentos a chave m de curso S3 per manecerá fora de ação, evitando


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que provoque sobreposições indesejáveis de sinais que poderão inverter ou interromper o ciclo de funcionamento do circuito.

Portanto, uma das soluções para o problema em questão é a construção do circuito de comando elétrico pelo método de minimização de contatos ou método cascata. Esse método pode ser ulizado para evitar sobreposições indesejáveis de sinais de comando, caracteríscas exclusivas de sequências indiretas de movimentos.

A regra para identicar se uma sequência é direta ou indireta é muito simples. Acompanhe: ▪

Caso contrário, se os dois lados do traço forem diferentes, ou seja, tiverem letras diferentes ou em outra ordem, trata-se de uma sequência indireta que, com certeza, apresentará sobreposi ções de sinais de comando em ▪

um ou mais passos de movimen-

to, exigindo que a construção do circuito elétrico seja efetuada por outro método como, por exem plo, o método cascata;

Primeiramente você deve escrever, de forma abreviada, a sequência

de movimentos;

A+A–B+B– AA BB

A+B+A–B– A+B+B–A–

A+A–B+B– A+C+B–A–C–B+

A A = B B = sequência indireta

A+B+B–A– AB BA ▪

Em seguida, passe um traço vertical, dividindo a sequência exata-

A B = B A = sequência indireta

mente ao meio;

Outra situação que caracteriza uma sequência indireta é quando uma letra aparece mais do que uma vez num dos lados do traço, o que indica, geralmente, que um cilindro executa dois ou mais mo▪

A+B+A–B–

A+A–B+B–

A+B+B–A–

A+C+B–A–C–B+

vimentos de avanço e retorno em

um único ciclo de comando. Se os dois lados do traço forem iguais, isto é, tiverem as mesmas letras e na mesma ordem, trata-se de uma sequência direta cujo circuito de comando pode ser construído facilmente pelo método intuitivo, sem problemas de sobreposições de sinais; ▪

A + B + A –B – AB AB

A B = A B = SEQUÊNCIA DIRETA

A +C +B –A –C –B + ACB ACB

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ACB = ACB = SEQUÊNCIA DIRETA

A+B+B–A–B+B–

BB

BB

A+B+A–A+B–A–

AA

AA

Uma vez que você identicou que a sequência é indireta e optou pela construção do circuito elétrico de comando pelo método cascata, o primeiro passo é dividir a sequência em setores secundários que determinarão o tamanho da cascata e o número de relés auxiliares a serem utilizados. Para dividir uma sequência em setores você deve, primeiramente, es crever novamente a sequência de forma abreviada. Em seguida, ler a sequência, da esquerda para a direita, cortando-a com um traço vertical toda vez que uma letra for se repetir.

Atenção: não importa, no momento, os sinais de ( + ) ou ( - ).

Finalmente, o número de subdivisões provocadas pelos traços verticais é igual ao número de setores que a cascata deve possuir. Veja alguns exemplos: Exemplo 1:

Nesta sequência, os traços determinam quatro subdivisões que denem quatro setores secundários de alimentação elétrica no circuito de comando. Ao contrá rio do primeiro exemplo, onde a última divisão foi considerada como parte integrante da primeira porque as letras não repetiam, nesta sequência não se pode utilizar a mesma estratégia porque a letra B, que aparece na última divisão, também está presente na primeira. Dessa forma você deve considerar a regra na qual, em cada subdivisão, uma letra deve estar presente uma única vez, o que faz com que esta sequência tenha, obrigatoriamente, quatro subdivisões. Exemplo 2:

A+A–B+B– I II I A + B+ A– A +B – A – I II III IV

Aqui, embora os traços tenham fracionado a sequência em três partes, a letra contida na terceira divisão não está contida na primeira. Neste caso, com o intuito de se economizar relés, pode-se considerar o retorno de B como parte integrante da primeira divisão. Assim, para a construção do comando elétrico pelo método cascata se rão necessários dois setores secundários de energização do circuito.

A+B+B–A– I II

Neste caso, o traço subdivide a sequência em duas partes, determinando dois setores secundários de alimentação elétrica do circuito de comando.

Neste outro exemplo ocorre o mesmo. Embora a sequência de movimentos seja diferente da anterior, os traços determinam o mesmo número de subdivisões, ou seja, serão necessários quatro setores secundários de alimentação elétrica para o circuito de co mando. O segundo passo, na construção do circuito de comando pelo mé todo de minimização de contatos, é desenhar a cascata elétrica, de acordo com o número de setores secundários encontrados na divi-

são da sequência. A + B + B – A – B + B – I II III IV


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O número de relés auxiliares que deverão controlar a cascata, ener gizando um setor de cada vez, é igual ao número de setores me nos um, isto é, se na divisão da sequência você encontrar quatro setores, serão utilizados três relés para controlar esses setores. Veja alguns exemplos de cascatas elé -

Quando o relé K1 é ligado, seu contato fechado abre desenergizando o setor II, enquanto que o contato aberto de K1 fecha, energizando o setor I. Dessa forma, os setores I e II serão energizados individualmente, ou seja, um de cada vez, de acordo com a sequência de comando do circuito, conforme mostra a gura abaixo.

tricas para diferentes números de

setores secundários, assim você entenderá melhor a explicação: a. Para 2 setores secundários:

Figura 27 - Diagrama Elétrico

Exemplo 5:

Quando um botão de partida for acionado, três cilindros pneumáticos de ação dupla deverão avançar e retornar, respeitando a seguinte sequ ência de movimentos:

Figura 25 – Diagrama elétrico.

Observe que para controlar dois setores secundários é exigido um único relé auxiliar K1, visto na gura 31. Enquanto o relé K1 está desligado, o contato fechado de K1 mantém energizado o setor II e o contato aberto de K1 mantém desenergizado o setor I, como você vê na gura 26.

A+C+B+(B–C–)A–

Solução:

A novidade, nessa sequência é o movimento simultâneo de dois cilindros. Os cilindros B e C deverão retornar ao mesmo tempo, conforme indicado pelo parênteses utilizados na representação abreviada da sequ ência de movimentos. 1° Passo: identicar se a sequência é direta ou indireta.

A + C + B + ( B – C – ) A - = sequência indireta

2° Passo: como a sequência é indireta, dividi-la em setores secundá -

rios. Figura 26 - Diagrama elétrico

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A + C + B + ( B – C – ) A – = 2 setores secundários I II

Observe que na divisão da sequência em setores secundários, os cilin dros A, C e B deverão avançar individualmente no setor I e retornar no setor II, sendo que B e C retornam juntos e, em seguida, o setor A. Se você construir o quadro com a sequência dos acionamentos para comando dos movimentos e mudança da alimentação elétrica entre os setores, terá: PASSO

COMANDO

ACIONAMENTO

SETOR

1°

Botão de parda S1

Mudança de alimentação do setor II para o I

rede

2°

Setor secundário I energizado

Avanço do cilindro A

I

3°

Chave m de curso S2

Avanço do cilindro C

I

4°


Avanço do cilindro B

I

5°


Mudança de alimentação do setor I para o II

rede

6°

Setor secundário II energizado

Retorno dos cilindros BeC

II

7°

Chaves m de curso S5 e S6

Retorno do cilindro A

II

8°


Desliga retorno de A, B e C - Fim do ciclo

II

Quadro 2 – Sequência dos acionamentos

3° Passo: construir o circuito pneumático, conforme exemplica a -

gura abaixo, utilizando válvulas direcionais de 5/2 vias com acionamento por duplo ser vocomando, e o circuito elétrico, aplicando o método de minimização de contatos.


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Quando o circuito elétrico é energizado, o contato aberto 21/24 do r elé K1 mantém o setor I da cascata desligado. O contato fechado 31/32 de K1 mantém o setor II da cascata energizado, mas a corrente elétrica está interrompida pelo contato 11/12 da chave m de curso S7, que se en contra acionada pelo cilindro A parado ao nal do curso de retorno. O relé auxiliar K1, que controla os setores da cascata, também se encontra desativado. Acionando-se o botão de partida S1, seu contato aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato 11/12 da chave m de curso S4, ligada em série com o botão, e liga o relé auxiliar K1. Com o relé K1 energizado, seu contato aberto 11/14 fecha e efetua a auto-retenção do próprio K1, para que o operador possa soltar o botão de partida e o K1 permanecer ligado. O contato fechado 31/32 de K1 abre e desenergiza o setor II da cascata. O contato aberto 21/24 de K1, por sua vez, fecha e energiza o setor I. Quando o setor I da cascata é energizado, imediatamente o solenóide Y1 da válvula direcional que comanda o cilindro A é ativado. Com o solenóide Y1 ligado, o cilindro A avança, dando início ao primeiro mo vimento da sequência.

34


Assim que o cilindro A começa a avançar, a chave m de curso S7 é desacionada e seu contato 11/12 que estava aberto fecha, sem nada interferir no comando, pois o se tor II encontra-se desenergizado. Quando o cilindro A chega ao  nal do curso de avanço e aciona a chave m de curso S2, seu con tato aberto 13/14 fecha e liga o solenóide Y5 da válvula direcional que comanda o cilindro C. Com o solenóide Y5 energizado, o cilindro C avança, dando início ao se gundo movimento da sequência. Assim que o cilindro C começa a avançar, a chave m de curso S6 é desacionada e seu contato 13/14 que estava fechado abre, sem nada interferir no comando, pois o se tor II encontra-se desenergizado.

Quando o cilindro C chega ao nal do curso de avanço e aciona a chave m de curso S3, seu conta to 13/14 fecha e liga o solenóide Y3 da válvula direcional que comanda o cilindro B. Com o solenóide Y3 energizado, o cilindro B avança, dando início ao terceiro movimento da sequência. Assim que o cilindro B começa a avançar, a chave m de curso S5 é desacionada e seu contato 13/14 que estava fechado abre, sem nada interferir no comando, pois o se tor II encontra-se desenergizado. Quando o cilindro B chega ao nal do curso de avanço e aciona a chave m de curso S4, seu con tato fechado 11/12 abre e desli ga o relé auxiliar K1. Com o relé K1 desligado, seu contato 11/14 volta a abrir, desativando a autoretenção de K1. O contato 21/24 de K1 volta a abrir desenergizando o setor I da cascata para que as chaves m de curso S2 e S3, acionadas respec tivamente pelos cilindros A e C, não provoquem sobreposições de sinal, interferindo nos próximos movimentos da sequência. O contato 31/32 de K1, por sua vez, volta a fechar, energizando o setor II da cascata. Assim que o setor II é energizado, a corrente elétrica passa pelo contato fechado 11/12 da chave m de curso S7, ligada em série com o contato 31/32 de K1 e que se encontra desacionada, e ativa os solenóides Y4 e Y6 das válvulas direcionais que comandam os cilindros B e C. Com os solenóides Y4 e Y6 liga dos, os cilindros B e C retornam ao mesmo tempo, dando início ao quarto e quinto movimentos da sequência, simultaneamente.

Assim que os cilindros B e C começam a retornar, as chaves m de curso S3 e S4 são desacionadas. O contato 13/14 da chave m de curso S3 volta a abrir, sem nada interferir no comando, pois o setor I encontra-se desenergizado. O contato 11/12 da chave S4 volta a fechar, permitindo que o relé K1 seja energizado novamente, quando o operador efetuar uma nova partida. Quando os cilindros B e C chegam ao nal do curso de retorno e acio nam as chaves m de curso S5 e S6, seus contatos 13/14 ligados em sé rie fecham e ligam o solenóide Y2 da válvula direcional que comanda o cilindro A. Com o solenóide Y2 energizado, o cilindro A retorna, dando início ao sexto e último movimento da sequência. É importante destacar que o cilindro A somente pode retornar depois que os dois cilindros, B e C, chegarem ao nal do curso de retorno Isso ocorre porque as chaves S5 e S6, que comandam o retorno do cilindro A, estão ligadas em série. Dessa forma, se uma for acionada e a outra não, o solenóide Y2 não é energizado.

Assim que o cilindro A começa a retornar, a chave m de curso S2 é desacionada e seu contato 13/14 que estava fechado volta a abrir, sem nada interferir no comando pois o setor I encontra-se desenergizado. Quando o cilindro A chega ao nal do curso de retorno e aciona a chave m de curso S7, seu contato 11/12 que estava fechado abre e interrom pe a passagem da corrente elétrica, desligando os solenóides Y2, Y4 e Y6 que comandavam, respectivamente, o retorno dos cilindros A, B e C. Dessa forma, o ciclo de movimentos é encerrado, com todos os sole nóides e o relé auxiliar K1, que controla a cascata, desligados. Os circuitos pneumáticos e elétricos encontram-se novamente na posição inicial, aguardando por um novo sinal de partida a ser efetuado pelo botão S1. Nesta seção você se dedicou ao estudo do método de construção de circuitos pneumáticos de minimização de contatos. Na próxima, você aprenderá a utilizar o método contrário, ou seja, de maximização de contatos.

SEÇÃO 4 Método de maximização de contatos O método de maximização de contatos, também conhecido como méto do passo a passo ou cadeia estacionária, ao contrário do método cascata, não apresenta a característica de reduzir o número de relés auxiliares uti lizados no comando elétrico. Em compensação, pode ser aplicado com segurança em todo e qualquer circuito sequencial eletropneumático, não importando se as válvulas direcionais de comando são acionadas por simples ou duplo solenóide ou servocomando.


35

A grande vantagem do comando em cadeia estacionária em relação aos demais métodos de construção de circuitos elétricos é a total segurança na emissão dos sinais enviados pelos componentes de entrada, tais como botoeiras, chaves m de curso e sensores de pro ximidade. No comando passo a passo, se um elemento de sinal, seja ele um botão, sensor ou chave m de curso, for acionado fora de hora, acidentalmente ou mesmo propositadamente, esse componente não pode interferir no circuito, pois cada acionamento depende da ocorrência do acionamento anterior. Isso signica que o próximo movimento de uma sequência de comando só ocorre, depois da conrmação do movimento anterior ter ocorrido.

Dessa forma, a cadeia estacionária evita totalmente as sobreposições de sinais, típicas das sequências indiretas, além de garantir que os movimentos de avanço e retorno dos cilindros pneumáticos obedeçam rigorosa mente à sequência de comando, passo a passo. De acordo com o que você estudou no método cascata, a sequência de movimentos era dividida em setores secundários que poderiam apresentar dois ou mais movimentos, desde que as letras não se repetissem, ou seja, cada cilindro poderia se movimentar uma única vez dentro do setor, sem importar o número de cilindros a se movimentar. Já na cadeia estacionária, cada setor poderá comandar um único movimento de um único cilindro, isto é, como cada letra da sequência repre senta um cilindro, o número de divisões será igual ao número de letras existentes na sequência. Assim, numa sequência com dois cilindros que avançam e retornam uma única vez durante um ciclo, teríamos quatro movimentos e, portanto, quatro setores ou quatro passos. Tenha como exemplo, novamente, a seguinte sequência de movimentos para dois cilindros:

A+A–B+B–

Uma vez identicada que a sequência é indireta e, feita a opção pela construção do circuito elétrico de comando pelo método passo a passo, a primeira etapa é dividir a sequência em setores que determinarão o número de relés auxiliares a serem utilizados. O número de relés corres ponde sempre ao número de setores ou passos de movimento, mais um. No método passo a passo, para dividir uma sequência em setores ou pas sos deve-se escrevê-la de forma abreviada e, em seguida, cortá-la com traços verticais em cada letra, da esquerda para a direita, não impor tando os sinais de ( + ) ou ( - ). Finalmente, o número de subdivisões provocadas pelos traços verticais é igual ao número de passos que a cadeia estacionária deve comandar. Veja os exemplos:

36


O número de relés auxiliares a serem utilizados na cadeia estacionária é igual ao número de movimentos da sequência + 1; Movimentos simultâneos de dois cilindros em uma sequência ▪

A + A – B + B – = 4 passos I II III IV

▪

de comando devem ser considerados dentro de um mesmo

A + B + B – A – = 4 passos I II III IV

passo e, portanto, necessitarão de apenas um relé para esses movimentos;

Nestes dois casos, os traços subdividem a sequência em quatro partes, determinando quatro passos de comando.

A + B + B – A – B + B – = 6 passos I II III IV V VI

A + B + A – A + B – A – = 6 passos I II III IV V VI

Nestas sequências, os traços determinam seis subdivisões que denem seis passos de comando. A segunda etapa, na construção do circuito de comando pelo método passo a passo, consiste em desenhar o circuito elétrico de comando pro priamente dito, tendo por referência as seguintes orientações: Cada elemento de sinal, seja ele um botão, chave m de curso ou sensor de proximidade, deverá energizar sempre um relé auxiliar, temporizador ou contador e nunca diretamente um solenóide; Cada relé auxiliar da cadeia estacionária deve realizar três funções distintas: efetuar sua auto-retenção, habilitar o próximo relé a ser energizado e realizar a ligação e ou o desligamento dos solenóides, de acordo com a sequência de movimentos; Habilitar o próximo relé signica que o relé seguinte somente pode rá ser energizado se o anterior já estiver ligado; À medida que os movimentos da sequência vão sendo realizados, os relés são ligados e mantidos um a um; O nal do último movimento da sequência deverá ativar um último relé o qual não terá auto-retenção e deverá desligar o primeiro relé da cadeia estacionária; Como a regra é fazer com que o relé anterior habilite o seguinte, quando o último relé da cadeia desliga o primeiro, este desliga o segun do, que desliga o terceiro e, assim, sucessivamente, até que todos sejam desligados; ▪

Quando um cilindro realiza mais do que dois movimentos dentro de um mesmo ciclo, as chaves m de curso ou senso res por ele acionados deverão estar fora da cadeia estacionária, acionando relés auxiliares avulsos cujos contatos serão aproveitados na cadeia, no local onde seriam colocados os elementos emisso res de sinais. Veja, a seguir, um circuito eletropneumático sequencial no qual as orientações estudadas anteriormente serão detalhadas e exem plicadas. ▪

Exemplo 6:

Ao acionar um botão de partida, dois cilindros de ação dupla de vem se movimentar, respeitando a sequência de movimentos

▪

▪

A+A–B+B–

1° Etapa: identicar se a sequên-

cia é direta ou indireta.

▪

▪

A + A – B + B – = sequência indireta

▪


37

A auto-retenção do próprio relé K2; A habilitação do próximo relé auxiliar, no caso K3; E o retorno do cilindro A, se gundo movimento da sequência.

2° Etapa:

▪

como a sequência é indireta, dividi-la em setores ou passos.

▪

▪

A + A – B + B – = 4 passos I II III IV

Observe que na divisão da sequência em setores, o cilindro A deverá avançar no passo I e retornar no passo II. O cilindro B, por sua vez, deverá avançar no passo III e retornar no passo IV. Construindo um quadro com a sequência dos acionamentos para comando dos movimentos e mudança da alimentação elétrica entre os se tores, você terá:

Quando o segundo passo estiver concluído, ao nal do curso de retorno do cilindro A, a chave m de curso S3 conrmará o término do movimento e energizará o relé K3. Assim como ocorreu com K1 e K2, K3 também deverá efetuar três funções: A auto-retenção do próprio relé K3; A habilitação do próximo relé auxiliar, no caso K4; E o avanço do cilindro B, terceiro movimento da sequência. ▪

▪

PASSO 1° 2°

COMANDO

ACIONAMENTO

Botão de parda S1 Chave m de curso S2

RELÉ


K1


K2

3°



K3

4°


Retorno do cilindro B

K4

5°


Desliga a cadeia estacionária Fim do ciclo

K5

Quadro 3 – Sequência dos acionamentos

▪

Da mesma forma, quando o ter ceiro passo tiver ocorrido, ao nal do curso de avanço do cilindro B, a chave m de curso S4 conrmará o término do movimento e energizará o relé K4. Assim como ocorreu com K1, K2 e K3, K4 também deverá efetuar três fun ções: A auto-retenção do próprio relé K4; A habilitação do próximo relé auxiliar, no caso K5; E o retorno do cilindro B, quarto e último movimento da sequência. ▪

Observe que, embora a divisão da sequência tenha indicado 4 passos, serão utilizados 5 relés auxiliares: um para cada passo e um para efetuar o desligamento da cadeia estacionária, ao nal do ciclo. No primeiro passo, um botão de partida S1 liga o relé K1, que deverá efetuar três funções: ▪

▪

▪

A autorretenção do próprio relé K1; A habilitação do próximo relé auxiliar, no caso K2; E o avanço do cilindro A, primeiro movimento da sequência.

Somente quando o primeiro passo estiver completo, ao nal do curso de avanço do cilindro A, a chave m de curso S2 conrmará o tér mino do movimento e energizará o relé K2. Assim como ocorreu com K1, K2 também deverá efetuar três funções:

38


▪

▪

Quando o último passo tiver ocorrido, ao nal do curso de retorno do cilindro B, a chave m de curso S5 conrmará o término do movimento e energizará o relé K5. Ao contrário do que ocorreu com os quatro relés anteriores, K5 deverá efetuar apenas uma função, ou seja, deslig ar o pri meiro relé da cadeia estacionária, no caso K1. Como K5 depende de K4, K4 depende de K3, K3 depende de K2 e K2 depende de K1, devido às habilitações sucessivas de um para o outro, assim que K1 é desligado, todos o são e a cadeia estacionária encontrase novamente na posição inicial, encerrando o ciclo de movimentos da sequência. 3° Etapa: construir o circuito pneumático e o circuito elétrico de

comando, aplicando o método passo a passo. Solução: utilizando válvulas direcionais de 5/2 vias acionadas por

servocomando com reposição por mola.


Quando o circuito elétrico é energizado, como pode ser visto na gura acima, todos os relés auxiliares encontram-se desligados pela cadeia es tacionária. Da mesma forma, os solenóides Y1 e Y2 das válvulas direcionais que comandam os movimentos dos cilindros A e B. As molas das válvulas mantêm os carretéis acionados para a esquerda e os cilindros recuados, prontos para a partida.

MÉTODOS E PROCESSOS DE AUTOMAÇÃ AUTOMAÇÃO O INDUSTRIAL

39

Acionando o botão de partida S1, seu contato aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato fechado 11/12 de K5, ligado em série com o botão, e liga o relé K1. Quando K1 é energizado, seu contato aberto 11/14 fecha e efe tua a auto-retenção do relé K1. O contato aberto 21/24 de K1 fecha e habilita o próximo relé, K2. O contato aberto 31/34 de K1 fecha e permite a passagem da corren te elétrica que atravessa o conta to fechado 31/32 de K2, ligado em série, e liga o solenóide Y1 da válvula direcional que comanda o cilindro A. Com o solenóide Y1 ativado, o cilindro A avança, dando início ao primeiro passo da se-

quência de movimentos movimentos.. Assim que o cilindro A começa a avançar, a chave m de curso S3 é desacionada sem interferir no comando elétrico, pois a corrente já estava interrompida no contato aberto 21/24 de K2.

40


Quando o cilindro A chega ao nal do curso de avanço e aciona a cha ve m de curso S2, seu contato aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato 21/24 de K1, que se encontra fechado, e liga o relé K2. Quando K2 é energizado, seu contato aber to 11/14 fecha e efetua a auto-retenção do relé K2. O contato aberto 21/24 de K2 fecha e habilita o próximo relé, K3. O contato fechado 31/32 de K2 abre e interrompe a passagem da corrente elétrica, desli gando o solenóide Y1 da válvula direcional que comanda o cilindro A. Com o solenóide Y1 desativado, a mola inverte a posição da válvula e o cilindro A retorna, dando início ao segundo passo da sequência de movimentos. Assim que o cilindro A começa a retornar, a chave m de curso S2 é desacionada e seu contato volta a abrir, sem, entretanto interferir no comando elétrico, pois a auto-retenção de K2 o mantém energizado. energizado. Quando o cilindro A chega ao nal do curso de retorno e aciona a cha ve m de curso S3, seu contato aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato 21/24 de K2, que se encontra fechado, e liga o relé K3. Quando K3 é energizado, seu contato aber to 11/14 fecha e efetua a auto-retenção do relé K3. O contato aberto 21/24 de K3 fecha e habilita o próximo relé, K4. O contato aberto 31/34 de K3 fecha e permite a passagem da corrente elétrica, que atra vessa o contato fechado fechado 31/32 de K4, ligado em série, e liga o solenóide Y2 da válvula direcional que comanda o cilindro B. B. Com o solenóide Y2 ativado,, o cilindro B avança, dando início ao terceiro passo da sequência ativado de movimentos movimentos.. Assim que o cilindro B começa a avançar, avançar, a chave chave m de curso S5 é desacionada sem interferir no comando elétrico, pois a corrente já estava interrompida no contato aberto 21/24 de K4.

Quando o cilindro B chega ao nal do curso de avanço e aciona a cha ve m de curso S4, seu contato aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato 21/24 de K3, que se encontra fechado, e liga o relé K4. Quando K4 é energizado, seu contato aberto 11/14 fecha e efetua a auto-retenção do relé K4. O contato aberto 21/24 de K4 fecha e habilita o próximo relé, K5. O contato fechado 31/32 de K4 abre e interrompe a passagem da corrente elétrica, desligando o solenóide Y2 da válvula direcional que comanda o cilindro B. Com o solenóide Y2 desativado desativado,, a mola inverte a posição da válvula e o cilindro B retorna, dando início ao quarto e último passo da sequência de movimentos movimentos.. Assim que o cilindro B começa a retornar, a chave m de curso S4 é desacionada e seu contato volta a abrir, sem, entretanto interferir no comando elétrico, pois a auto-retenção de K4 o mantém energizado. Quando o cilindro B chega ao nal do curso de retorno e aciona a cha ve m de curso S5, seu contato aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato 21/24 de K4, que se encontra fechado, e liga o relé K5. Quando K5 é energizado, seu contato fechado 11/12 abre e desliga o relé K1. O contato 21/24 de K1 que estava fechado abre e desliga o relé K2. O contato 21/24 de K2 que estava fechado abre e desliga o relé K3. O contato 21/24 de K3 que estava fechado abre e desliga o relé K4. O contato 21/24 de K4 que estava fechado abre e desliga o relé K5. Por m, o contato 11/12 de K5 que havia aberto desligando o relé K1 volta a fechar, encerrando o ciclo e posicionando a cadeia estacionária para uma nova partida. Nesta unidade você conheceu os circuitos eletropneumáticos. Viu que existem três métodos de construção desses circuitos: o Intuitivo, o de Minimização de contatos ou sequência mínima, e o de Maximização de contatos ou cadeia estacionária e acompanhou exemplos de cada um deles. Na próxima unidade amplie seus horizontes e estude os mesmos métodos do ponto de vista da eletro-hidráulica.


41

Unidade de estudo 3 Seções de estudo Seção 1 – Introdução Seção 2 – Método intuivo Seção 3 – Método de minimização de

contatos Seção 4 – Método de maximização de

contatos

Eletro-Hidráulica SEÇÃO 1

SEÇÃO 2

Introdução

Método intuivo

Os circuitos eletro-hidráulicos são esquemas de comando e aciona mento que representam os componentes hidráulicos e elétricos empregados em máquinas e equipamento industriais, bem como a interação entre esses elementos para se conseguir o funcionamen to desejado e os movimentos exi gidos do sistema mecânico. Enquanto o circuito hidráulico

Na técnica de elaboração de circuitos eletro-hidráulicos pelo método intuitivo utiliza-se o me-

representa o acionamento das partes mecânicas, o circuito elé -

trico representa a sequência de comando dos componentes hi dráulicos para que as partes mó veis da máquina ou equipamento apresentem os movimentos nais desejados. A seguir, você estudará os circui tos eletro-hidráulicos comumente utilizados em máquinas e equipamentos industriais, detalhando seus princípios de funcionamento e apresentando as diversas téc-

nicas empregadas na elaboração desses circuitos, tendo sempre

canismo do pensamento e do

raciocínio humano na busca da solução de uma situação problema apresentada. Dessa forma, di ferentes soluções podem ser obti das para um mesmo problema em questão, característica principal do método intuitivo. A seguir conheça alguns exemplos práticos de construção de circuitos eletro-hidráulicos pelo método intuitivo: Exemplo 1:

Um motor hidráulico bidirecional deve girar no sentido horário, no anti-horário e parar a qualquer momento, utilizando dois botões de comando, um para o giro no sentido horário e outro para o sentido contrário. Quando os botões não estiverem acionados, o motor deve permanecer parado.

como referência os recursos de

movimento que a máquina deve oferecer.

Basicamente, existem três métodos de construção de circuitos eletrohidráulicos: ▪

Intuivo;

▪

Minimização de contatos ou sequência mínima;

▪

Maximização de contatos ou cadeia estacionária.

Figura 30 - Circuito 8.

Para se conseguir as três funções exigidas do motor hidráulico, é necessário utilizar uma válvula direcional de 3 posições de comando: uma para o giro no sentido horário, outra para o sentido anti-horário e uma terceira posição que bloqueie o uxo hidráulico, parando o motor. A válvula direcional utilizada, neste caso, possui 4/3 vias, com posição central fe chada, acionada por dois solenóides e centrada por molas. Acionando-se o botão S1, seu contato normalmente aberto fe cha, permitindo a passagem da corrente elétrica que liga o solenóide Y1. Ao mesmo tempo, o contato normalmente fechado de S1, ligado em série com o contato aberto de S2, abre, impedindo que o solenóide Y2 seja energizado, enquanto Y1 estiver ligado. Com o solenóide Y1 em operação, a válvula direcional é acionada na posição paralela, fazendo com que o eixo do motor hidráulico gire no sentido horário.


43

Soltando-se o botão S1, seu con tato normalmente aberto que havia fechado volta a abrir, interrompendo a passagem da corrente elétrica, o que desliga o so lenóide Y1. Com o solenóide Y1 desligado, as molas centralizam o carretel da válvula direcional na posição que bloqueia o uxo hi dráulico, interrompendo o movimento do eixo do motor. Acionando-se o botão S2, seu contato normalmente aberto fe cha, permitindo a passagem da corrente elétrica que liga o solenóide Y2. Ao mesmo tempo, o contato normalmente fechado de S2, ligado em série com o contato aberto de S1, abre, impedindo que o solenóide Y1 seja energizado, enquanto Y2 estiver ligado. Com o solenóide Y2 em operação, a válvula direcional é acionada na posição cruzada, fazendo com que o eixo do motor hidráulico gire no sentido contrário antihorário. Soltando-se o botão S2, seu con tato normalmente aberto que havia fechado volta a abrir, interrompendo a passagem da corrente elétrica, o que desliga o so lenóide Y2. Com o solenóide Y2 desligado, as molas centralizam o carretel da válvula direcional na posição que bloqueia o uxo hi dráulico, interrompendo o movimento do eixo do motor. Caso os dois botões S1 e S2 fo rem acionados simultaneamente, embora os dois contatos normal mente abertos fechem, os dois contatos normalmente fechados abrem e garantem que os dois solenóides Y1 e Y2 permaneçam desligados. A montagem alternada dos contatos fechados dos botões, em série com os contatos abertos, evita que os dois solenói des sejam energizados ao mesmo tempo, fato que poderia causar a queima de um dos solenóides, da nicando o equipamento. 44


Exemplo 2:

Um cilindro de ação dupla deve ser acionado por dois botões. Acionando-se o primeiro botão o cilindro deve avançar e permane cer avançando mesmo que o bo tão seja desacionado. O retorno deve ser comandado por meio de

um pulso no segundo botão. Solução:

Existem, na verdade, três possibilidades de comando do cilindro, por meio de três válvulas direcionais diferentes. Pode-se utilizar uma válvula direcional de 4/2 vias acionada por dois solenóides com detente, ou uma válvula di recional de 4/2 vias acionada por solenóide com reposicionamento por mola ou, ainda, uma válvula direcional de 4/3 vias acionada por solenóides e centrada por molas. A primeira alternativa para a construção do circuito eletrohidráulico é apresentada a seguir:

detente que trava a válvula na posição quando os solenóides são desligados, gura 43, basta efetu ar um pulso nos botões para co mandar os movimentos de avanço

e retorno do cilindro, não sendo necessário manter os botões acio nados para dar continuidade ao

movimento. Acionando-se o botão S1, seu contato normalmente aberto fe cha, permitindo a passagem de corrente elétrica que energiza a bobina do solenóide Y1. Ao mes mo tempo, o contato fechado de S1, ligado em série com o contato aberto de S2, abre, impedindo que o solenóide Y2 seja energizado, enquanto Y1 estiver ligado. Com o solenóide Y1 em operação, a válvula direcional é acionada na posição paralela, fazendo com que o cilindro avance. Mesmo que o botão S1 seja de sacionado, desligando o solenói de Y1, como a válvula direcional possui um detente que trava o carretel na última posição aciona da, neste caso na posição paralela, o cilindro permanece avançando. Portanto, para fazer com que o cilindro avance, não é necessário manter o botão de comando S1 acionado, basta dar um pulso e soltar o botão, já que a válvula direcional memoriza o último acionamento efetuado. O mesmo comportamento ocorre no retorno do cilindro. Acio-


Empregando-se uma válvula direcional de 4/2 vias com aciona mento por dois solenóides e com

nando-se o botão S2, seu contato normalmente aberto fecha, per mitindo a passagem de corrente elétrica que energiza a bobina do solenóide Y2. Ao mesmo tempo, o contato fechado de S2, ligado em série com o contato aberto de S1, abre, impedindo que o sole nóide Y1 seja energizado, enquanto Y2 estiver ligado. Com o solenóide Y2 em operação, a válvula direcional é acionada na posição cruzada, fazendo com que o cilin dro retorne.

Mesmo que o botão S2 seja de sacionado, desligando o solenói de Y2, como a válvula direcional tem a característica de memorizar

o último acionamento efetuado, neste caso na posição cruzada, o cilindro permanece retornando. Portanto, para fazer com que o cilindro retorne, não é necessário manter o botão de comando S2 acionado, basta dar um pulso e soltar o botão, o detente mantém a válvula direcional na posição cruzada e o cilindro retornando. Mais uma vez, caso os dois botões S1 e S2 forem acionados simulta neamente, embora os dois conta tos normalmente abertos fechem, os dois contatos normalmente fe chados abrem e garantem que os dois solenóides Y1 e Y2 permaneçam desligados. A montagem alternada dos contatos fechados dos botões, em série com os contatos abertos, evita que os dois solenóides sejam energizados ao mesmo tempo, fato que poderia causar a queima de um dos solenóides, danicando o equipamento. Você concluiu o estudo do méto do intuitivo. A seguir, estude o segundo método de construção de circuitos eletro-hidráulicos: o método de minimização de contatos.

Conforme você estudou na unidade anterior, na seção Métodos de mi nimização de contatos, este método consiste em subdividir o comando elétrico em setores, os quais serão energizados um de cada vez, evitando possíveis sobreposições de sinais elétricos que ocorrem, principalmente, quando a sequência de movimentos dos cilindros é indireta. Tome como exemplo, a seguinte sequência de movimentos para dois cilindros:

A+A–B+B–

Construindo-se o circuito eletro-hidráulico pelo método intuitivo, estudado até aqui, teremos a seguinte solução:

Figura 32 - Circuito 10.

SEÇÃO 3 Método de minimização de contatos É aplicado em circuitos sequenciais eletro-hidráulicos acionados por válvulas direcionais de duplo solenóide com detente que, por não possuírem mola de reposição, apresentam a característica de

memorizar o último acionamento efetuado.

As regras para identicar se uma sequência é direta ou indireta e a elaboração da cascata elétrica de acordo com o número de secundários encontrados na divisão da sequência são as mesmas para os circuitos eletropneumáticos, estudados na unidade anterior. Exemplo 3:

Ao acionar um botão de partida, dois cilindros de ação dupla devem se movimentar, respeitando a sequência de movimentos A + A – B + B –. Solução: 1° Passo: identicar se a sequência é direta ou indireta.


45

O retorno do cilindro A, primeiro movimento dentro do setor II,

A + A – B + B – = sequência indireta

deve ocorrer comandado diretamente pela corrente elétrica pre-

2° Passo: como a sequência é indireta, dividi-la em setores secundários.

A + A – B + B – = 2 setores secundários I II I

Observe que na divisão da sequência em setores secundários, o cilindro A deverá avançar no setor I e retornar no setor II. O cilindro B, por sua vez, deverá avançar no setor II e retornar no setor I. Construindo um quadro com a sequência dos acionamentos para comando dos movimentos e mudança da alimentação elétrica entre os se tores, teremos: PASSO

COMANDO

ACIONAMENTO

SETOR

1°



I

2°


Mudança de alimentação do setor I para o II

rede

3°

Setor secundário II energizado


II

4°



II

5°


Mudança de alimentação do setor II para o I

rede

6°

Setor secundário I energizado


I

7°


Desliga retorno do cilindro B - Fim do ciclo

I

sente no setor II. Quando o cilindro A terminar de retornar, acionando a chave m de curso S3 a qual está conecta da ao setor II, esta comandará o próximo movimento, ou seja, o avanço do cilindro B. Quando o cilindro B terminar de avançar, acionando a chave m de curso S4, esta fará a mudança de alimentação do setor II para o I, pois o próximo movimento deverá acontecer dentro do setor I. O retorno do cilindro B, último movimento da sequência e primeiro dentro do setor I, deve ocorrer comandado diretamente

pela corrente elétrica presente no setor I. Quando o cilindro B terminar de retornar, acionando a chave m de curso S5, esta desligará o comando de retorno do cilindro B, encerrando o ciclo e deixando o circuito na posição inicial, pronto para uma nova partida. 3° Passo: construir o circuito hi dráulico, que pode ser visto na Figura abaixo, utilizando válvulas direcionais de 4/2 vias com acionamento por duplo solenóide com detente, e o circuito elétrico, aplicando o método de minimização de contatos.

Quadro 4 - Sequência dos acionamentos

Como o último movimento da sequência ocorre no setor I e o primeiro movimento deverá ocorrer ainda no setor I, o botão de partida deverá estar conectado a este setor, energizando diretamente o avanço do cilin dro A. Quando o cilindro A terminar de avançar, acionando a chave m de curso S2, esta fará a mudança de alimentação do setor I para o II, pois o próximo movimento deverá acontecer dentro do setor II.

Figura 33 - Circuito 11 46


Quando o circuito elétrico é energizado, o contato aberto 11/14 do relé K1 mantém o setor II da cascata desligado. O contato fechado 21/22 de K1 mantém o setor I da cascata energizado, mas, a corrente elétrica está interrompida pelo contato aberto 13/14 do botão de partida S1, bem como pelo contato 11/12 da chave m de curso S5 que se encontra acio nada pelo cilindro B, parado ao nal do curso de retorno. O relé auxiliar K1, que controla os setores da cascata, também se encontra desativado. Acionando-se o botão de partida S1, ligado em série com o contato fechado 21/22 de K1, seu contato aberto fecha e liga o solenóide Y1 da válvula direcional que comanda o cilindro A. Com o solenóide Y1 energizado, o cilindro A avança, dando início ao primeiro movimento da sequência. Assim que o cilindro A começa a avançar, a chave m de curso S3 é desacionada e seu contato 13/14 que estava fechado abre, sem nada interferir no comando, pois o setor II encontra-se desligado. Quando o cilindro A chega ao nal do curso de avanço e aciona a chave m de curso S2, seu contato aberto 13/14 fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato fechado 11/12 de S4, ligada em série com S3, e liga o relé auxiliar K1 que controla a cascata. Assim que o relé K1 é energizado, seu contato aberto 31/34 fecha, efetuando a auto-retenção de K1, ou seja, caso a chave m de curso S2 seja desacionada, esse contato mantém o relé K1 ligado. O contato 21/22 de K1 que estava fechado abre e desliga o setor secundário I da casca ta, o que desativa o solenóide Y1 da válvula direcional que comanda o cilindro A. O contato 11/14 de K1 que estava aberto fecha, energizando o setor secundário II da cascata e, com ele, o solenóide Y2 da válvula direcio nal que comanda o cilindro A. Com o solenóide Y2 ligado, o cilindro A retorna, dando início ao segundo movimento da sequência, mesmo que o operador mantenha o botão de partida S1 acionado. A mudança da energização do setor I para o setor II da cascata garante o comando de retorno do cilindro A e evita a sobreposição de sinal se o botão de partida S1 for acionado nesse momento. Assim que o cilindro A começa a retornar, a chave m de curso S2 é desacionada e seu contato que havia fechado volta a abrir, interrompendo a passagem da corrente elétrica. Nesse instante, a auto-retenção de K1 o mantém energizado através do contato 11/14 do próprio K1. Quando o cilindro A chega ao nal do curso de retorno e aciona a chave m de curso S3, seu contato aberto 13/14 fecha e liga o solenóide Y3 da válvula direcional que comanda o cilindro B. Com o solenóide Y3 energizado, o cilindro B avança, dando início ao terceiro movimento da sequência, ainda alimentado pelo setor secundário II da cascata. Assim que o cilindro B começa a avançar, a chave m de curso S5 é desacionada e seu contato volta a fechar sem nada interferir, entretanto, na sequência de movimentos, pois a cascata mantém desenergizado o setor I. Quando o cilindro B chega ao nal do curso de avanço e aciona a chave m de curso S4, seu contato fechado 11/12 abre e desliga o relé auxiliar K1 que controla a cascata. Assim que o relé K1 é desativado, seu con tato 31/34 que havia fechado abre, desligando a auto-retenção do relé K1. O contato 11/14 que havia fechado abre e desenergiza o setor se -

cundário II da cascata, desligando os solenóide Y2 e Y3 que estavam ativados. O contato 21/22 que ha via aberto fecha e energiza o setor secundário I da cascata. A corrente elétrica, passando no setor I, atravessa o contato fecha do 11/12 da chave m de curso S5 que nesse momento está desa cionada, e liga o solenóide Y4 da válvula direcional que comanda o cilindro B. Com o solenóide Y4 energizado, o cilindro B retorna, dando início ao quarto e último movimento da sequência. Isso acontece mesmo que a chave m de curso S3 seja mantida acionada pela haste do cilindro A. A mudança da ener gização do setor II para o setor I da cascata garante o comando de retorno do cilindro B e evita a sobreposição de sinal que a chave m de curso S3 poderia provocar se mantivesse o solenóide Y3 li gado. Assim que o cilindro B começa a retornar, a chave m de curso S4 é desacionada e seu contato 11/12 que havia aberto volta a fechar, permitindo que o relé K1 seja energizado quando a chave m de curso S2 for acionada novamente. Quando o cilindro B chega ao nal do curso de retorno e aciona a chave m de curso S5, seu con tato fechado 11/12 abre e desliga o solenóide Y4 que comanda o retorno do cilindro B. Dessa maneira, o ciclo de movimentos é en cerrado, com todos os solenóides desligados e a cascata energizando o setor secundário I. Os circuitos hidráulicos e elétricos encontramse novamente na posição inicial, aguardando por um novo sinal de partida a ser efetuado pelo botão S1.


47

Nesta seção você se dedicou ao

estudo do método de construção de circuitos eletro-hidráulicos de minimização de contatos. Na próxima, você aprenderá a utilizar o método contrário, ou seja, de maximização de contatos.

SEÇÃO 4 Método de maximização de contatos O método de maximização de contatos, no entanto, pode ser aplicado com segurança em todo e qualquer circuito sequencial eletro-hidráulico, não importando se as válvulas direcionais de

Uma vez identicada que a sequência é indireta e, feita a opção pela construção do circuito elétrico de comando pelo método passo a passo, a primeira etapa é dividir a sequência em setores que determinarão o número de relés auxiliares a serem utilizados. O número de relés corres ponde sempre ao número de setores ou passos de movimento, mais um. O procedimento para o método passo a passo é similar ao que você conheceu na unidade de estudos 2, seção 4. Acompanhe um exemplo: Exemplo 1:

Em uma fresadora hidráulica, o cilindro A é utilizado para xar a peça a ser usinada e o cilindro B para movimentar o cabeçote de avanço da ferramenta. Ao acionar um botão de partida, o cilindro A avança e prende a peça, o cilindro B avança e realiza a fresagem, o cilindro B retorna e retira a ferramenta de dentro da peça e, nalmente, o cilindro A retorna e solta a peça. A sequência de movimentos do circuito é A + B + B – A – Solução:

1° Etapa: identicar se a sequência é direta ou indireta.

comando são de duas ou de três

posições, ou se são acionadas por simples ou duplo solenóide. A grande vantagem do comando em cadeia estacionária sobre os demais métodos de construção de circuitos elétricos é a total segurança na emissão dos sinais enviados pelos componentes de entrada, tais como botoeiras, chaves m de curso e sensores de proximidade.

Na cadeia estacionária, cada setor poderá comandar um único movimento de um único cilindro, isto é, como cada letra da sequência representa um cilindro, o número de divisões será igual ao número de letras existentes na sequência. Assim, numa sequência com dois cilindros que avançam e retornam uma única vez durante um ciclo, teríamos quatro movimentos e, portanto, quatro setores ou qua tro passos.

48


A + B + B – A – = sequência indireta

2° Etapa: como a sequência é indireta, dividi-la em setores ou passos.

A + B + B – A – = 4 passos I II III IV

Observe que na divisão da sequência em setores, o cilindro A deverá avançar no passo I e retornar no passo IV. O cilindro B, por sua vez, deverá avançar no passo II e retornar no passo III. Construindo um quadro com a sequência dos acionamentos para comando dos movimentos e mudança da alimentação elétrica entre os se tores, teremos:

PASSO

COMANDO

ACIONAMENTO

RELÉ

1°



K1

2°



K2

3°



K3

4°



K4


Desliga a cadeia estacionária - Fim do ciclo

K5

5°

Quadro 5 - Sequência dos acionamentos

Muito embora a divisão da sequência tenha indicado 4 passos, serão utilizados 5 relés auxiliares, sendo um para cada passo e um para efetuar o desligamento da cadeia estacionária, ao nal do ciclo. No primeiro passo, um botão de partida S1 liga o relé K1 o qual deverá efetuar três funções: A auto-retenção do próprio relé K1; A habilitação do próximo relé auxiliar, no caso K2; E o avanço do cilindro A, prendendo a peça, primeiro movimento da sequência. ▪

▪

▪

Somente quando a peça estiver presa, ao nal do curso de avanço do ci lindro A, a chave m de curso S2 conrmará o término do movimento e energizará o relé K2. Assim como ocorreu com K1, K2 também deverá efetuar três funções: A auto-retenção do próprio relé K2; A habilitação do próximo relé auxiliar, no caso K3; E o avanço do cilindro B, avançando a ferramenta e fresando a peça, segundo movimento da sequência. ▪

▪

▪

A auto-retenção do próprio relé K4; A habilitação do próximo relé auxiliar, no caso K5; E o retorno do cilindro A, soltando a peça, quarto e último movimento da sequência. ▪

▪

▪

Quando o último passo tiver ocorrido, ao nal do curso de retorno do cilindro A, a chave m de curso S5 conrmará o término do movimento e energizará o relé K5. Ao contrário do que ocorreu com os quatro relés anteriores, K5 deverá efetuar apenas uma função, ou seja, desligar o primeiro relé da cadeia estacionária, no caso K1. Como K5 depende de K4, K4 de pende de K3, K3 depende de K2 e K2 depende de K1, devido às habilitações sucessivas de um para o outro, assim que K1 é desligado, todos o são e a cadeia estacionária encontra-se novamente na posi-

ção inicial, encerrando o ciclo de movimentos da sequência. 3° Etapa: construir o circuito

hidráulico e o circuito elétrico de comando, aplicando o método passo a passo. Utilizando válvulas direcionais de 4/2 vias acionadas por solenóide com reposição por mola.

Quando a ferramenta atravessar a peça, ao nal do curso de avanço do cilindro B, a chave m de curso S3 conrmará o término do movimento e energizará o relé K3. Assim como ocorreu com K1 e K2, K3 também deverá efetuar três funções: A auto-retenção do próprio relé K3; A habilitação do próximo relé auxiliar, no caso K4; E o retorno do cilindro B, extraindo a ferramenta de dentro da peça, terceiro movimento da sequência. Da mesma forma, depois que a ferramenta sair da peça, ao nal do curso de retorno do cilindro B, a chave m de curso S4 conrmará o término do movimento e energizará o relé K4. Assim como ocorreu com K1, K2 e K3, K4 também deverá efetuar três funções: ▪

▪

▪


49


Quando o circuito elétrico, visto na gura 40, é energizado, todos os relés auxiliares encontram-se desligados pela cadeia estacionária. Da mesma forma, os so lenóides Y1 e Y2 das válvulas direcionais que comandam os movimentos dos cilindros A e B. As molas das válvulas mantêm os carretéis acionados na posição cruzada e os cilindros recuados, prontos para a partida. Acionando-se o botão de parti da S1, seu contato aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato fechado 11/12 de K5, ligado em série com o botão, e liga o relé K1. Quando K1 é energizado, seu contato aberto 11/14 fecha e efe tua a auto-retenção do relé K1.

50


O contato aberto 21/24 de K1 fe cha e habilita o próximo relé, K2. O contato aberto 31/34 de K1 fe cha e permite a passagem da cor rente elétrica que atravessa o con tato fechado 31/32 de K4, ligado em série, e liga o solenóide Y1 da válvula direcional que comanda o cilindro A. Com o solenóide Y1 ativado, o cilindro A avança e prende a peça, dando início ao primeiro passo da sequência de movimentos. Assim que o cilindro A começa a avançar, a chave m de curso S5 é desacionada sem interferir no comando elétrico, pois a corrente já estava interrompida no contato aberto 21/24 de K4.

Quando o cilindro A chega ao nal do curso de avanço e acio na a chave m de curso S2, seu contato aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato 21/24 de K1, que se encontra fechado, e liga o relé K2. Quando K2 é energizado, seu contato aberto 11/14 fecha e efetua a auto-retenção do relé K2. O contato aberto 21/24 de K2 fe cha e habilita o próximo relé, K3. O contato aberto 31/34 de K2 fe cha e permite a passagem da cor rente elétrica que atravessa o con tato fechado 31/32 de K3, ligado em série, e liga o solenóide Y2 da válvula direcional que comanda o cilindro B. Com o solenóide Y2 ativado, o cilindro B avança e usina a peça, dando início ao segundo passo da sequência de mo vimentos. Assim que o cilindro B começa a avançar, a chave m de curso S4 é desacionada e seu contato abre, sem, entretanto interferir no comando, pois o contato aberto 21/24 de K3 já mantinha o relé K4 desativado. Quando o cilindro B chega ao nal do curso de avanço e acio na a chave m de curso S3, seu contato aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato 21/24 de K2, que se encontra fechado, e liga o relé K3. Quando K3 é energizado, seu contato aberto 11/14 fecha e efetua a auto-retenção do relé K3.

O contato aberto 21/24 de K3 fecha e habilita o próximo relé, K4. O contato fechado 31/32 de K3 abre e interrompe a passagem da corrente elétrica, desligando o solenóide Y2 da válvula direcional que comanda o cilindro B. Com o solenóide Y2 desativado, o cilindro B retorna e retira a ferramenta de dentro da peça, dando início ao terceiro passo da sequ ência de movimentos. Assim que o cilindro B começa a retornar, a chave m de curso S3 é desacionada sem interferir no comando elétrico, pois a auto-retenção do relé K3 o mantém energizado. Quando o cilindro B chega ao nal do curso de retorno e aciona a cha ve m de curso S4, seu contato aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato 21/24 de K3, que se encontra fechado, e liga o relé K4. Quando K4 é energizado, seu contato aberto 11/14 fecha e efetua a auto-retenção do relé K4. O contato aberto 21/24 de K4 fecha e habilita o próximo relé, K5. O contato fechado 31/32 de K4 abre e interrompe a passagem da corrente elétrica, desligando o solenóide Y1 da válvula direcional que comanda o cilindro A. Com o solenóide Y1 desativado, a mola inverte a posição da válvula e o cilindro A retorna e solta a peça, dando início ao quarto e último passo da sequência de movimentos. Assim que o cilindro A começa a retornar, a chave m de curso S2 é desacionada e seu contato volta a abrir, sem, entretanto interferir no co mando elétrico, pois a auto-retenção do relé K2 o mantém energizado. Quando o cilindro A chega ao nal do curso de retorno e aciona a cha ve m de curso S5, seu contato aberto fecha e permite a passagem da corrente elétrica que atravessa o contato 21/24 de K4, que se encontra fechado, e liga o relé K5. Quando K5 é energizado, seu contato fechado 11/12 abre e desliga o relé K1. O contato 21/24 de K1 que estava fechado abre e desliga o relé K2. O contato 21/24 de K2 que estava fechado abre e desliga o relé K3. O contato 21/24 de K3 que estava fechado abre e desliga o relé K4. O contato 21/24 de K4 que estava fechado abre e desliga o relé K5 e, por m. O contato 11/12 de K5 que havia aberto desligando o relé K1 volta a fechar, encerrando o ciclo e posicionando a cadeia estacionária para uma nova partida. Nesta unidade você conheceu os três métodos de construção de cir cuitos, agora do ponto de vista eletro-hidráulico. Na próxima unidade estudará os Controladores Lógicos Programáveis empregados nas indústrias.


51

Unidade de estudo 4 Seções de estudo Seção 1 – Automação industrial Seção 2 – Programação do CLP Seção 3 – Descrivo de telas de programação do sofware pc12 - v 1.51 Seção 4 – Exemplos de programação

Seção 5 – Passo a passo de edição de telas com tp02 da op05 Seção 6 – Entrada e saída analógica

CLP’s Industriais SEÇÃO 1 Automação industrial O controle na escala tecnológica assume um papel fundamental e decisi vo nos processos existentes, sejam eles simples ou extremamente complexos. As técnicas de controle surgiram da necessidade de se controlar o processo e são tão antigas quanto a necessidade humana de desenvolver seus próprios sentidos. Para uma melhor compreensão da evolução do processo de controle é necessário entender o contexto histórico e econômico, principalmente após a primeira grande revolução industrial, onde importantes transformações alteraram de forma signicativa a divisão social do trabalho. Conra a seguir.

Para conhecer um pouco mais sobre a Revolução Industrial acesse: hp:// pt.wikipedia.org/wiki/Revolução_Industrial.

A revolução Industrial A revolução industrial foi um grande marco na história da humanidade, pois por meio dela ocorreu a transição de uma sociedade essencialmente agrícola e voltada para a produção de bens de forma artesanal para uma sociedade industrialmente mais produtiva e estruturada em um modelo econômico que busca incessantemente o sucesso nanceiro. A Inglaterra foi o país pioneiro dessa revolução, que aconteceu no século XVIII. Vários fatores a levaram a este pioneirismo e dentre os principais destacam-se: as grandes reservas de carvão mineral (principal fonte de energia para máquinas e locomovas), grandes reservas de minérios de ferro (principal matéria prima usada neste período), mão de obra disponível em abundância e capital por parte da burguesia inglesa ulizado para nanciamento de fábricas e aquisição de matérias primas e máquinas. (SILVEIRA; SANTOS, 2005, p. 4).

Os setores de atividade podem ser divididos em três categorias princi pais, sendo: primárias – atividades do tipo agrícolas, secundárias – atividades industriais, terciárias – prestação de serviços. Antes da revolução industrial, a distribuição da ocupação de mão de obra era basicamente concentrada em avidades primárias. Observe na gura a seguir que a parr de 1800 a avidade terciária iniciou seu crescimento, paralelamente a redução da avidade primária, sendo que a tendência atual é o connuo crescimento para as avidades ligadas aos setores de prestações de serviços. (SILVEIRA; SANTOS, 2005, p. 5).


53

Figura 35 - Tendência da ocupação de mão de obra Fonte: Silveira e Santos (2005, p. 5).

Distribuição da inteligência e integração industrial Embora um grande desenvolvimento tecnológico venha ocorrendo des de o período da revolução industrial existe um desejo insaciável da sociedade contemporânea por produtos de melhor qualidade oferecidos em maior quantidade a custos reduzidos. Isso gera a necessidade de fábricas com maior produvidade, agilidade e maior conabilidade no processo. Todas estas caracteríscas são con seguidas em decorrência da integração de sistemas das diversas etapas do processo produvo. Até meados de 1990 o Centro de Processamen to de Dados (CPD) concentrava todo o processamento dos dados em uma unidade fabril e através de imensos cabos enviava e recebia dados para a periferia. A localização e resolução de eventuais problemas de mandavam grande tempo e qualicação prossional. (CAPELLI, 2007, p. 16).

Visando eliminar tais problemas evoluiu-se para células automatizadas onde os sistemas compartilhavam a informação, no entanto, os centros de automação não possuíam a capacidade de comunicação entre si.

Com a crescente necessidade de acompanhamento das informações em tempo real veio a necessidade da integração entre diversos centros de automação, e o sistema desenvolvido interligou diversas redes industriais, desde o chão de fábrica (sensores e atuadores) até o controle de processos, como você pode observar na gura a seguir.

54


DEVICEBUS (byte level) DEVICEBUS (byte level)

IEC SP50=H1 ETHERNET

ETHERNET

PROFIBUS-PA

PROFIBUS-DP DEVICE NET

HART

FIP 10

WORD FIP

INTERBUS-S

DEVICEBUS (byte level) LONWORKS CAN ASI SERIPLEX

Sensores/ Atuadores

SDS LONWORKS CAN CONTROL Net

Controle de processo

MODBUS Plus

Dispositivos

SENSORBUS (bit level)

LONWORKS CAN ASI SERIPLEX Sensores/Atuadores

DEVICEBUS (Byte level)

ETHERNET PROFIBUS – DP DEVICE NET FIP IO INTERBUS – S SDS LONWORKS CAN CONTROL Net MODBUS Plus Disposivos FIELDBUS (block level)

IEC SP50-H1 ETHERNET PROFIBUS – PA HART WORD FIP Controle de processo Figura 36 – Redes de controle e instrumentação Fonte: Capelli (2007, p. 5).


55

Atualmente, existem associações técnicas normativas criadas para pro por soluções padronizadas de comunicação entre equipamentos de diferentes fabricantes. A padronização da comunicação (arquiteturas aber tas e compatíveis com os padrões de mercado) visa possibilitar a permanên cia e/ou conquista de novos mercados por parte dos fabricantes. A distribuição da informação dentro de uma mesma planta distribuída de acordo com a necessidade forma a pirâmide de automação, como você vê na gura 37.

A automatização está relacionada a movimentos automáticos, repetitivos e mecânicos, ela não realiza a correção ao longo da atividade, ou seja, a saída é independente da entrada. É aplicada em sistemas que apresentam sempre o mesmo comportamento e pode-se dizer que é utilizada em sistemas de ma -

lha aberta. O hardware pode ser de natureza eletrônica, elétrica, mecânica, hidráulica ou térmica. (CAPELLI, 2007, p. 19). Na automação o sistema recebe as informações e com base nelas de ne a ação a ser executada e dizse que este sistema se caracteriza por ser em malha fechada, onde a cada momento pode ocorrer a

Figura 37 - Arquitetura em automação industrial Fonte: SENAI (2007, p 10).

correção na execução de ações e a relação entre saída e entrada serve para a correção eventual dos valores na saída. A automação possui um nível de exibilidade muito maior do que a automatização e essencialmente ligada à ela, está o conceito de software .

Entre os grandes benefícios que esta evolução trouxe para o processo produtivo, podemos citar: aumento na qualidade dos produtos, redução no custo de energia e de insumos, aumento no tempo médio entre falhas, redução no tempo de máquina parada e diminuição de refugos. (CAPELLI, 2007, p. 18). A Automação Industrial

Pode-se denir automação como um conjunto de técnicas por meio das quais são concebidos sistemas capazes de atuar com grande eciência pelo uso de informações recebidas do meio sobre o qual atuam.

Atenção! Os termos automação e automazação são considerados sinônimos.

De acordo com Capelli (2007), um sistema dotado de retroação e

controle possui geralmente cinco componentes básicos: ▪

O conceito de automação impõe-se, cada vez mais, nas empresas preocupadas em melhorar a sua produvidade, reduzindo ao mesmo tempo os custos.

sistema de energia para atingir determinado objetivo. É o caso dos motores elétricos, pistões hidráulicos etc.; ▪

A automação industrial implementa e gerencia soluções, pois ela vai desde de o nível de chão de fábrica até o gerenciamento global das infor mações. É importante conhecer a diferença entre dois termos muito difundidos, a automação e a automatização.

Acionamento - provê o

Sensoriamento - mede o

desempenho do sistema de automação ou de uma proprieda-

de particular de algum dos seus componentes. Exemplos: termopares para medição de temperatura e encoders para medição de

velocidade; 56


▪

Controle - utiliza a informação dos sensores para regular o acio -

namento. Por exemplo, para manter o nível de água num reservatório, usamos um controlador de uxo que abre ou fecha uma válvula, de acordo com o consumo. Mesmo um robô requer um controlador, para acionar o motor elétrico que o movimenta; Comparador ou elemento de decisão - compara os valores medi dos com valores pré-estabelecidos e toma a decisão de quando atuar no sistema. Como exemplos, podemos citar os termostatos e os progra ▪

mas de computadores;

Programas - contêm informações de processo e permitem contro lar as interações entre os diversos componentes, também chamados softwares, são conjuntos de instruções lógicas, sequencialmente organi zadas. Indicam ao controlador ou ao computador o que fazer. Observe esse processo na gura a seguir. ▪

A evolução e aplicação crescente da eletrônica possibilitou a criação, para estes sistemas, dos chamados controladores lógicos programáveis ou CLP´S. Estes equipamentos propiciam o melhor, mais seguro e exível controle de tais sistemas, além de centralizar a monitoração e controle.

O controlador TP02 WEG vem atender as necessidades da mi-

Controle

Acionamento

Comparador

Saída Sensoreamento

Figura 38 - Fluxo de um possível sistema de automação Fonte: Capelli (2007, p. 20).

Muitas aplicações destinadas ao controle de processos são insatisfató rias, pois, ao longo de um curto espaço de tempo é necessário amos trar o sinal a ser controlado e obter uma alta velocidade de resposta. Quando ocorre o atraso na realimentação do sistema, os novos dados irão criar uma solução de controle baseada em valores passados, esses problemas geralmente ocorrem em sistemas de controle em tempo real. (CAPELLI, 2007). Agora, após conhecer resumidamente a história e origem da automação industrial, conheça a programação CLP.

SEÇÃO 2 Programação do CLP Como um todo, o processo evolutivo atinge patamares cada vez maiores em todas as áreas da sociedade. Para acompanhar este fato, os sistemas de produção têm se comportado de maneira crescente, em relação a quantidade, exibilidade e eciência. Nos sistemas de produção, o comando elétrico das máquinas tem neces sitado de pessoas para controlar todo o processo de vericação, comando e controle, sendo isto inconveniente na maioria dos casos, pelo fato de que quando um grande número de pessoas controla o sistema, gerar inexibilidade e impossibilidade de executar outras tarefas.

niaturização com baixo preço e eciência destes sistemas eletrô nicos de controle, além de possibilitar uma interface homem máquina mais simples, completa e direta através da utilização de micro computadores, tornando o CLP compatível com os sistemas informatizados, muito aplicados atualmente. Devido a sua importância para a automação, a função desta uni dade é de explicar a utilização do software PC12, onde o progra mador terá contato com todas as possibilidades e lógicas mais importantes de aplicação do CLP, através de uma explicação direta e simples, com desenhos ilustrati vos dos menus e comandos deste

software, usado na linha TP de controladores WEG. O PC12 possibilita a elaboração de programas de maneira mais clara, através de representações grácas (LADDER ou BOOLE AN), além de possibilitar o teste do programa e simulação das entradas e saídas atuadas, antes de aplicar diretamente o programa na máquina em questão. Todas es tas possibilidades requerem pouquíssimos recursos de hardware e conexão simples através da co municação serial entre PC e CLP, tornando-se simples e rápido de ser operado.


57

Aprenda, a seguir, a instalar e utilizar o Software PC12.

Instalando o Sofware PC12 Insira o disco 1 que contém o arquivo SETUP.EXE no drive “A” ou “B” e execute-o clicando duas vezes no arquivo. Assim você entrará no programa de Instalação do PC12 Design Center. Insira o disco 2 quando o progra ma lhe solicitar. Terminada a Instalação, para acessar o PC12 Design Center siga estes passos:

Se Sistema Operacional for: ▪

Windows em Português: Botão INICIAR Menu Programas PC12 Windows em Inglês: Botão START Menu Program ▪

▪

▪

▪

Figura 39 – Tela de programação Fonte: WEG (1999a, p. 5).

PLC Type - Seleciona o tipo de PLC (20/28 MR/MT ou 40/60 MR/ MT) Clear Memory - Limpa a memória de Programa do CLP Boolean - Muda o modo de edição atual para Booleano Ladder - Muda o modo de edição atual para Ladder Data Memory - Visualiza a memória de dados (V/D/WC/FILE) ▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

Agora acompanhe o Descritivo de Telas de Programação do Sof tware Pc12 - V 1.51 ▪

New - Cria um novo arquivo.

▪

Open - Abre um novo arquivo.

▪

Save - Salva arquivo atual.

▪

Save As - Salva Arquivo Atual

com outro nome. Print - Imprime programa atual. Print Preview -Visualização Prévia da Impressão. Print Setup - Imprime a con guração do Sistema. Exit - Sai do Programa. ▪

▪

▪

▪

Figura 40 - Tela de programação Fonte: WEG (1999a, p. 6).

▪

System Memory - Visualiza a memória de Sistema (SC/WC)

▪

Symbol - Visualiza e Edita símbolos

Used table - Visualiza em uma tabela as saídas(Y), Contatos Internos Auxiliares (C), Contatos de sistema (SC), temporizadores e Contadores utilizados (TMR/CNT) Check Logic - Checa lógica (instruções) do programa OK. ▪

▪

58



programa do micro para o CLP. Read - Carrega o programa do CLP para o Micro. Run - Coloca a CPU do CLP em modo execução. Stop - Para a CPU do CLP. Password - Senha para uso dos Comandos Write e Read . EEPROM - Carrega programa da EEPROM para PLC ou PLC para EEPROM. Set RTC - Seta relógio de tempo real. Clear System - Limpa memória de sistema do PLC. Clear Data - Limpa memória de Dados do PLC. Clear Program - Limpa memória de Programa do PLC. Clear All memor - Limpa toda memória do PLC. Compare program - Compara programa do PLC com o do computa dor. Com Port - Executa o link de comunicação do computador com o PLC ou cancela. ▪

Write - Carrega

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪

▪


59


Observação: Para Carregar o programa do micro para o PLC, o mesmo deve ser colocado em Modo STOP. ▪

Boolean - Monitora programa em modo Booleano se estiver neste

modo. ▪

Ladder - Monitora o programa em modo Ladder se estiver neste

modo. Data - Monitora Dados (X,Y,C,S,SC,V,D). Abort - Aborta Monitoração. Set Reset I/O - Pulso em uma entrada (X); saída (Y); Contato Auxi liar Interno (C). Change Data - Mudança de Dados (V,D,WC). Scan Time - Monitora tempo de Scan Atuais do PLC RTC - Monitora relógio de tempo real. ▪

▪

▪

▪

▪

▪


60



S - Insere um Contato Normal Aberto na posição atual do cursor. N - Insere um Contato Normal Fechado na posição atual do cursor. O - Insere uma Saída na linha atual do cursor. T - Insere um Bloco Temporizador na posição atual do cursor. C - Insere um Bloco contador na posição atual do cursor. F - Insere uma Função na posição atual do cursor. A - Insere uma linha horizontal na posição atual do cursor. R - Insere uma linha vertical na posição atual do cursor. D - Apaga linha vertical na posição atual do cursor. - A tecla DEL apaga linha horizontal na posição atual do cursor. ▪

▪

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▪

▪

▪

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▪

▪

Observação: Para Apagar uma linha, ou várias ao mesmo tempo, devese pressionar o botão esquerdo do mouse e percorrer a área desejada, e então pressionar a tecla para apagar.

Figura 45 - Tela de programação Fonte: WEG (1999a, p. 11). MÉTODOS E PROCESSOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

61

Insert ! - Insere um espaço em branco no local onde está posi ▪

cionado o cursor. Delete - Apaga o que estiver na posição onde está posicionado o cursor. Cut - Retira a área selecionada e guarda na memória rascunho do Sistema Operacional. Copy - Copia a área selecionada e guarda na memória rascunho do Sistema operacional. Paste - Insere o que está na memória rascunho na posição atual do cursor. Search - Busca Registrador de dado (V,WC,D), entrada (X), sa ída (Y), Contato Auxiliar interno (C), Relé Especial (SC) especi ▪

▪

▪

SEÇÃO 3 Exemplos de programação Após instalar o software e conhecer suas principais funções, conheça, nesta seção, alguns exemplos de programação. Exemplo pico de selo

cado

Goto ? - Vai para a linha Especicada. B-Too - Habilita Visualização da Barra de Ferramentas (STR,A,R,R,O...). L-Tools - Habilita Visualização da Barra de Ferramentas (S,N,D,T,C,F,A,R,D...). ▪

Figura 49 - Temporizador com reset normal Fonte: WEG (1999a, p. 12).

▪

▪

▪

Exemplo de temporizador com reset normal

X0001: Habilita a temporiza-

ção. ▪

Figura 47 – Selo Fonte: WEG (1999a, p. 12).

Exemplo de: SET com tran sição de 0-1

RESET com transição de 1-0

X0002: Reseta ao temporiza-

dor. ▪

V0001: Memória de incremen-

to do temporizador. 00100: Valor de Reset (base de tempo 100ms). Y0001: Bobina de saída. ▪

▪

Exemplo de temporizador com reset na desabilitação

▪

▪

Figura 48 - SET com transição de 0-1 Fonte: WEG (1999a, p. 12).

Figura 50 – Programação em Ladder com reset na desabilitação Fonte: WEG (1999a, p. 13).

Exemplo pico de contador

Figura 51 - Programação em Ladder ulizando o contador Fonte: WEG (1999a, p. 13).


62


▪

X0004: Habilita Contador.

▪

SC048: Relé Especial (clock de 0.8 s).

▪

V0003: Memória de incremento do contador.

▪

00035: Valor de Preset.

▪

X0005: Reset do contador.

▪

C0001: Marcador interno.

Figura 53 – Contato Fonte: WEG (1999a, p. 14).

Exemplo de ulização da instrução sequenciador

2. Insira em seu programa: ▪

Uma função transferindo o

número do texto a ser visualizado na primeira linha para V600. ▪

Uma função transferindo para

V604 o valor 4 (habilita modo de visualização). ▪

Uma função transferindo

para V606 o número máximo de receitas (1 – 20). ▪


V611 o número da primeira receita a ser visualizada (1 – 20).

Figura 52 - Programação em Ladder com instrução de sequenciador Fonte: WEG (1999a, p. 13).

Observação: Colocar WS012 em “01” (01 =Habilita OP05 02=ha -

S0201 à 02=V2; 01=V2 com conteúdo ¨ 01¨.

bilita OP06).

SEÇÃO 4 Passo a passo de edição de telas com TP02 da OP05 Na seção anterior você conheceu alguns exemplos de programação do software PC12, nesta você aprenderá, passo a passo, a editar telas com o TP02 da OP 05. ▪

Modo 1 de ajuste do usuário: (Receita de entrada de dados de

duas variáveis). Para ativar este modo você deve executar os seguintes passos: 1. Insira um contato para acionar a lógica. Exemplo: (X0361 = Tecla F1 da IHM)


63

Tabela de Informações dos registradores: N.

Valor em V0611

Valor de Ajuste 1

Valor de Ajuste 2

1 : 20

1 : 20

V0665 : V0699

V0666 : V0704

Tabela 1 – Informações dos registradores Fonte: WEG (1999a, p. 14).

Exemplo:

Figura 55 – Contato. Fonte: WEG (1999a, p. 15).

2. Insira em seu programa Uma função para transferir o nú-

mero do texto a ser visualizado na primeira linha para V600. Uma função transferindo para V604 o valor 5 (habilita modo de visualização). Uma função transferindo para V606 o número máximo de recei-

tas (1 – 20). E uma função transferindo para V612 o número da primeira recei-

ta (1 – 20).

Figura 54 - Modo 1 de ajuste do usuário Fonte: WEG (1999a, p. 14).

Modo 2 de ajuste do usuário: (Receita de entrada de dados de três variáveis) Para ativar este modo você deve executar os seguintes passos: ▪

1. Insira um contato para acionar a lógica. Por exemplo:

64


N.

Valor em V0612

Valor de Ajuste 1

Valor de Ajuste 2

Valor de Ajuste 3

1

1

V0705

V0706

V0707

:

:

:

20

20

V0762

: V0763

: V0764

Tabela 2: Informações dos registradores Fonte: WEG (1999a, p. 15).

Figura 57 – Contato

Exemplo:

2. Insira em seu programa:

Fonte: WEG (1999a, p. 16).


V604 o valor 6 (habilita modo de visualização). Uma função transferindo para

V606 o número máximo de telas de leitura e entrada de dados (1 – 20). Uma função transferindo para

V613 o número da primeira tela a ser visualizada (1 – 20).


Modo 3 de ajuste do usuário: (Visualização de uma variável e alteração do valor da mesma) Para ativar este modo execute os seguintes passos: ▪

1. Insira um contato para acionar a lógica. Exemplo:


65



para transferir o número do texto a ser visualizado na primeira linha para V600.


▪

N.

Valor em V0613

Valor Atual

Valor de Ajuste

1

1

V0765

V0765

:

: 20

: V0784

: V0784


Modo 4 de ajuste do usuário: (Visualização e alteração de estado de contatos) Para ativar este modo execute os seguintes passos: ▪


66


V604 o valor 7 (habilita modo de visualização).

Exemplo:

20

Uma função de transferência


▪


V606 o número máximo de ações (1 – 20). ▪

E uma função transferindo

para V614 o número da primeira ação a ser visualizada (1 – 20).

N.

Valor em V0614

1 . . .

1 . .

16

16

Número do marcador SC113 . . . SC128


Figura 61 - Contato Fonte: WEG (1999, p. 18).

Exemplo: 2. Insira em seu programa: ▪


para transferir o número do texto a ser visualizado na primeira linha para V600. ▪


para V604 o valor 8 (habilita modo de visualização).


Modo de display 1: (Visualização de três variáveis) Para ativar este modo você deve executar os seguintes passos: ▪



67

Valor de Amostra 1 V0785

Valor de Amostra 2

Valor de Amostra 3

V0786

V0787

Tabela 5 – Informações do s registradores Fonte: WEG (1999a, p. 18).

Exemplo:






para V604 o valor 9 (habilita modo de visualização). Figura 62 - Modo de display 1 Fonte: WEG (1999a, p. 18).

Modo de display 2: (Visualização de duas variáveis) Para ativar este modo execute os seguintes passos: ▪


68


Valor de Amostra 1

Valor de Amostra 2

V0788

V0789

Tabela 6 - Visualização de variáveis Fonte: WEG (1999a, p. 18).

Exemplo:

Figura 64 - Modo de display 2 Fonte: WEG (1999a, p. 18).

Modo de display 3: (Visualização de variáveis em formato binário) Para ativar este modo você deve executar os seguintes passos: ▪



2. Insira em seu programa: Uma função de transferência para transferir o número do texto a ser visualizado na primeira linha para V600. E uma função transferindo para V604 o valor 14 (habilita modo de vi sualização).


69

Registrador V0812 Tabela 7 – Registrador Fonte: WEG (1999a, p. 19).

Exemplo:

Figura 66 - Modo de display 3 Fonte: WEG (1999a, p. 19).

Modo de display de histórico de erro: (Visualiza os últimos 5 alarmes do sistema) Para ativar este modo execute os seguintes passos: ▪


E uma função transferindo para V604 o valor 10 (habilita modo de visualização). O valor em V607 + código de erro (conteúdo de V791 – V795) 1 = Número do Arquivo da mensagem de erro.

Exemplo: V607=1; V791=1; 1 + 1 –1 = 1 à Mostrará como erro uma Mensagem que está no Arquivo 1


Tabela de informações dos registradores: Nº do erro

Registrador do código de erro

1

V0791

2

V792

3

V793

4

V794

5

V795

2. Insira em seu programa: Uma função de transferência para transferir o número do início dos textos a serem visualizados na se -

gunda linha para V607.

Tabela 8 - Informações dos registradores

Fonte: WEG (1999a, p. 20).

70


Exemplo:

Figura 68 - Modo de display de histórico de erro Fonte: WEG (1999a, p. 20).

Modo de display de erro: (Vi sualiza último alarme do sistema) Para ativar este modo você deve executar os seguintes passos: ▪

Exemplo:



Figura 70 - Modo de display de erro Fonte: WEG (1999a, p. 20).

Observação:

2. Insira em seu programa: Uma função para transferir o nú-

mero do início dos textos a serem visualizados na segunda linha para V607. E uma função transferindo para


Nos modos de visualização de erro, V607 indica o início do endere ço dos textos a serem enviados. De acordo com o código de erro, será mostrado o texto correspon dente. O código do erro deve ser transferido para V790 para cada mensa gem de erro que for mostrada através do modo de display de erro. No modo de display de histórico de erro, o código de erro já está armazenado. ▪

▪

▪

▪


71

Exemplo de transferência de código de erro:

Figura 71 - Transferência de código de erro Fonte: WEG (1999a, p. 20).

Modo de display de instrução: (Visualização de instruções na IHM via teclas da mesma) Para ativar este modo você deve executar os seguintes passos: ▪

Exemplo:

1. Insira um contato para acionar a lógica como no exemplo:

Figura 72 - Contato Fonte: WEG (1999a, p. 20).

2. Insira em seu programa: Uma função para transferir o número do arquivo inicial a ser visu-

Figura 73 - Modo de display de i nstrução Fonte: WEG (1999a, p. 20).

alizados para V601. E uma função transferindo para


OBS: V606 contém o número de telas a serem visualizadas. Modo de display F33: (Modo de visualização de textos na IHM) Para ativar este modo você deve executar os seguintes passos: ▪


72


Exemplo:

Figura 74 – Contato Fonte: WEG, 1999a, p. 23.





V604 o valor 13 (habilita modo de visualização). ▪


V605 o valor 13 (habilita modo de visualização). E uma função de texto com o primeiro parâmetro sendo V600 e o segundo com a variável a ser visualizada ou digitada. Caso só tenha texto, o segundo parâmetro deve ser V600. ▪

Figura 75 - Modo de display F33 Fonte: WEG (1999a, p. 23).

No exemplo acima será usado o arquivo 1 e a entrada do valor via IHM cará armazenada em V0001+1 que visualizará o conteúdo da variável V1. Tecla de Função

Número do relé interno

F1 . . . F12

X0361 . . .

TMR CNT ENT

X0377 X0378 X0379

MOD1 MOD2 ESC

X0380 X0381 X0382

X0372

Tabela 9 – Teclas da IHM Fonte: WEG (1999a, p. 24).


73

Figura 76 – Visualização de valor Fonte: WEG (1999a, p. 24).

No exemplo abaixo será usado o arquivo 2 e a visualização do valor acessado no exemplo acima, ar mazenado em V0001+1. Para todos os modos onde se deve transferir um valor para ler um arquivo de texto, este arquivo deve ser digitado na tabela de textos.

1. Em modo de edição Ladder vá ao menu EDIT e selecione System Memory

Figura 78 – Seleção de system memory Figura 77 – Digitação de arquivo na tabela de texto Fonte: WEG (1999a, p. 24).

74


Fonte: WEG (1999a, p. 25).

2. Selecione a opção FILE.

Figura 79 – Opção FILE Fonte: WEG (1999a, p. 25).

3. Digite o texto no arquivo correspondente. Exemplo arquivo de texto 1:

Figura 80 – Inserção do texto correspondente Fonte: WEG (1999a, p. 26).

Para ser utilizada a IHM, deve se ajustar o valor de WS12 para 1. Des crição abaixo: 1. Selecione no editor Ladder no menu EDIT a opção SYSTEM MEMORY.


75

Figura 81 – Selecionada a opção SYSTEM MEMORY Fonte: WEG (1999a, p. 27).

2. Mude o valor de WS12 para 1

Figura 82 – Alteração do valor de WS12 para 1 Fonte: WEG (1999a, p. 28).

SEÇÃO 5 Entrada e saída analógica Na seção anterior você aprendeu a editar telas com o TP02 da OP 05, nesta seção você aprenderá as congurações para entradas e saídas ana lógicas, por meio de muitos exemplos. Os módulos TP02-4AD e TP02-02-DA são unidades especiais de ex pansão da série TP02.

76


Conguração do Sistema

Ao sistema básico do TP02 (40 MR/MT, 60 MR/MT) podem ser conectadas mais 2 unidades digitais de expansão + TP02-4AD + TP02-2DA, como pode ser observado nos quadros a seguir. Memória do sistema

WS061

Confguração

TP02-4AD – Entrada Analógica 00=A/D módulo sem operação

Inicial

00

01=0-10V Modo de entrada de tensão (0-4000) 02=0-20mA Modo de entrada de corrente (0-2000) 03=4-20mA Modo de entrada de corrente (0-2000) WS062

TP02-2DA – Saída Analógica

00=D/A módulo sem operação

00

01=0-10V Modo de tensão de saída (0-4000) 02=0-20mA Modo de saída de corrente (0-2000) 03=4-20mA Modo de saída de corrente 1-5 V Modo de tensão de saída (0-4000) WS063

TP02-4AD Filtro do Sofware

00=Filtro do Sofware não está avo

00

01~03 = Modo 1 ~ Modo 3 do ltro do soware Quadro 6 – Conguração memória do sistema Fonte: WEG (1999a, p. 28).


77

Especicação do TP02-4AD (entrada analógica)

Itens

Especicações

Canal de Entrada

4 canais Tensão Resistência de entrada 30k Ω

0 V~10 V ou 1V~5 V

Corrente Resistência de entrada 250 Ω

0 mA~20 mA ou 4mA~20mA

Faixa da Entrada analógica

Valor Binário de 12 bits(0V~10V) Valor Binário de 11 bit(1V~5V, 0mA~20mA, 4mA~20mA)

Saída Digital

Tensão

0000(0V) ~4000 (10V) ou 0000(1V) ~2000 (5V)

Corrente

0000(0mA)~2000(20mA) ou 0000 (4mA)~2000(20mA)

Tensão

2.5 mV

Corrente

10 m A

Resolução Quadro 7 – Especicação do TP02-4AD (Entrada Analógica) Fonte: WEG (1999a, p. 29).

Memória de Dados

Endereço de

1.1.1.1.1.1 CANAL

memória de dados

1 2 3 4

V961 V962 V963 V964

Quadro 8 – Memória de dados Fonte: WEG (1999a, p. 30).

Figura 83 – Programação Fonte: WEG (1999a, p. 30).

78


Agora acompanhe a explicação da programação vista na gura anterior: ▪

▪

▪

Se canal 1 = 5 V , seta saída Y3 Se canal 1 > 5 V , seta saída Y1 Se canal 1 < 5 V, seta saída Y2 Especicação do TP02-2DA (saída analógica) Itens

Especicações

Canal de Entrada

2 canais Tensão Resistência de saída >= 500 Ω

Faixa da Entrada analógica

Corrente Resistência de saída <= 500 Ω

0 V~10 V ou 1V~5 V 0 mA~20 mA ou 4Ma~20mA

Valor Binário de 12 bits(0V~10V) Saída Digital

Valor Binário de 11 bit(1V~5V, 0mA~20mA, 4mA~20mA)

Resolução

Tensão

0000(0V) ~4000 (10V) ou 0000(1V) ~2000 (5V)

Corrente

0000(0mA)~2000(20mA) ou 0000 (4mA)~2000(20mA)

Tensão

2.5 mV

Corrente

10 m A

Quadro 9 – Especicação do TP02-2DA (saída analógica) Fonte: WEG (1999a, p. 30).

Memória de Dados

1.1.1.1.1.2 CANAL

Endereço de memória de dados

1

V985

2

V986

Quadro 10 – Memória de dados Fonte: WEG (1999a, p. 30).

Figura 84 – Programação Fonte: WEG (1999a, p. 30). MÉTODOS E PROCESSOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

79

Após observar os quadros e gura da especicação da Saída analógica, veja a explicação dessa programação. Em seguida entenda os exemplos. Se pressionada a tecla F1 da IHM envia 10 V para o canal 1 da saída analógica. Se pressionada a tecla F2 da IHM envia 5 V para o canal 1 da saída analógica. Se pressionada a tecla F3 da IHM envia 2,5 V para o canal 1 da saída analógica. Exemplos de programação em Ladder com apresentação dos esquemas elétricos: Parda de motor trifásico a contator

Solução:

Figura 85 - Parda de motor trifásico a contator Fonte: WEG (1999a, p. 39).

Lógica: Neste circuito as lógicas “AND” e “OR” estão sendo aplicadas, havendo o selo do circuito através da ulização da saída sica Y0001 como contato lógico dentro do circuito. Só vai haver o desligamento da saída, caso seja acionada a entrada X0002 ou pelo acionamento da entrada X0003 que representa o contato do relé de proteção térmica.

80


Nesta unidade você conheceu os Controladores Lógicos Programáveis empregados nas indústrias e aprendeu a programá-los. Na próxima estude os acionamentos eletrônicos. Eles também são muito importantes na automação

industrial.

Figura 86 - Esquema elétrico para parda direta de motor trifásico a contator

2. Partida estrela triângulo automática

Figura 87 - Parda estrela triângulo automáca Fonte: WEG (1999a, p. 43).

Lógica: Neste circuito está sendo aplicada a função de temporização por reset na desabilitação, no qual o valor de incremento é de 10 segundos, e é o responsável pela comutação das saídas Y0001, Y0002 e Y0003 de forma a parr o motor em estrela e após 10 segundos passar para a ligação triângulo. O desligamento total do circuito se dá quando as saídas X0002 ou X0003 são acionadas representando o botão desliga e contato de proteção térmica.

Figura 88 - Esquema elétrico para parda estrela triângulo automáca


81

Unidade de estudo 5 Seções de estudo Seção 1 - Inversor de freqüência Seção 2 - Sof-starter

Acionamentos Eletrônicos SEÇÃO 1

N = 120 ×

Inversor de frequência Um dos instrumentos mais utilizados atualmente na automação industrial é o inversor de frequência. Com o surgimento de proces sadores mais rápidos e a utilização dos transistores IGBTs o acionamento de motores elétricos em corrente alternada ocupa a maior parte dos sistemas de controle. Segundo Capelli (2007, p. 96) o inversor de frequência possui a função de controlar a velocidade e o torque nos motores de corrente alternada, a partir de um comando eletrônico. É utilizado em diversas aplicações tais como: bombas, pontes rolantes, carrega dores, ventiladores, etc. A utilização de inversores de frequência apresenta vários benefícios, tais

f p

Sendo: N = rotação em RPM f = frequência da rede, em Hz P = números de pólos O inversor de frequência atua alterando a frequência de alimentação do motor, então, podemos considerá-lo um fonte de tensão com frequência variável. De acordo com Capelli (2007) internamente o inversor é formado por um circuito, que pode ser visto na gura abaixo, formado por uma ponte reticadora trifásica e dois capacitores de ltro. Este circuito utiliza um o terra como referência formando uma fonte CC simétrica.

como: redução do número de partidas e paradas bruscas, dimi▪

nuindo o desgaste mecânico nos equipamentos (com a utilização de rampas de aceleração e frenagem); redução de custo e paradas para manutenção (o motor assín▪

crono exige menos manutenção); redução de ruído em relação ao controle mecânico de veloci dade e redução de energia. ▪

Funcionamento do in versor de frequência

Em um motor de corrente alternada o valor da rotação é deter minado pela frequência da rede e pelo número de pólos, e é dada pela expressão:

Figura 89 – Circuito Interno do inversor Fonte: WEG (2001, p. 26).

O barramento CC gerado alimenta um conjunto de 6 transistores IGBT´s que sendo comutados a partir de uma lógica de controle criam uma forma de onda alternada (quadrada) cuja frequência varia em fun ção da frequência de chaveamento. Os pulsos de disparo dos IGBT´s precisam ser distribuídos de forma a garantir que as tensões na saída sejam defasadas em 120 o entre si.

Controle Escalar e controle vetorial Estruturalmente os circuitos de potência costumam ser os mesmos para os diversos fabricantes. Existem duas formas de controle para os inversores de frequência: o controle escalar e o controle vetorial, que você conhecerá a seguir. MÉTODOS E PROCESSOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

83

Controle escalar Os inversores de frequência com controle escalar têm como principal característica manter o torque do motor constante, equivalente ao nominal, mesmo com a variação da velocidade do motor.

Para sistemas sem variação de carga, os inversores de frequência têm a capacidade de controlar a velocidade de rotação com uma precisão aproximada de 0,5% da rotação nominal e para a variação de 0 a 100% do torque nominal, a precisão da rotação cai para uma

faixa entre 3% a 5% da rotação nominal.

Controle vetorial

Figura 90 - Relação entre tensão e frequência Fonte: Capelli (2007, p. 102).

Você pode observar na gura 5.2 uma relação constante entre tensão e frequência até 60 Hz, onde é atingida a tensão máxima, e a partir deste ponto a corrente e, por consequência, o torque diminuirá. A região onde ocorre o enfraquecimento do campo e, consequentemente, a redução no torque do motor, acima de 60 Hz, pode ser vista na gura abaixo. (CAPELLI, 2007).

O controle vetorial é utilizado em aplicações onde são necessárias grandes precisões no parâmetro de velocidade e rápidas respostas do motor elétrico, onde o mesmo deve receber um controle preciso de torque para uma grande faixa de operação. Dentre as principais vantagens na utilização do inversor com controle vetorial são: precisão de regulação de velocida de, torque linear para aplicações de posição, torque linear para aplicações de tração, baixa oscilações de torque com a variação de carga. (CAPELLI, 2007, p. 103). A denominação de inversores vetoriais é em decorrência de: 1. A corrente total ser a soma vetorial dos seguintes componentes: da corrente de magne tização e da corrente geradora de torque; 2. O torque gerado no motor ser proporcional ao produto vetorial dos dois componentes; 3. A qualidade na identicação destes dois componentes determina o desempenho do in -

Figura 91 – Curva caracterísca conjugado X velocidade Fonte: Capelli (2007, p. 103).

Para frequências abaixo de 30 Hz também ocorre a redução da cor rente e a redução do torque do motor, portanto, pode-se concluir que a utili zação do controle escalar nos inversores de frequência deve ser utili zado para aplicações que não sejam críticas e que não necessitem de controle de torque ou grande precisão. 84


versor. Para a determinação destes dois componentes é necessário um processamento em tempo real de uma equação que representa ma tematicamente o comportamento do motor, para tanto, se faz ne -

cessário microprocessadores com grande capacidade de processamento, pois os mesmos realizarão milhares de operações matemáticas por segundo. Basicamente existem dois tipos de implementação de inversores vetoriais: a implementação sem sensores ou malha aberta e a implementação com realimentação por encoder ou malha fechada. Em grande parte dos sistemas em que é aplicado o controle vetorial são utilizados encoders acoplados ao motor para a implementação de uma malha fechada, sendo que o inversor é capaz de fazer o con trole da velocidade e do torque do motor através do cálculo das componentes de corrente. Como exemplo de características de regulação e respostas dinâmicas para o inversor com realimen tação por encoder , temos os seguintes resultados. (CAPELLI, 2007, p. 106). Regulação de velocidade: 0,01%; Regulação de torque: 5%; Faixa de variação de velocidade: 1:1000; Torque de partida: 400% máx.; Torque máximo (não contínuo): 400%. O inversor vetorial em malha aberta embora apresente um desempenho inferior a conguração em malha fechada possui desem penho superior ao inversor com controle escalar. A seguir conheça alguns valores típicos para estes inversores. (CAPELLI, 2007, p. 106):

▪

▪

Torque de partida: 250% máx.; Torque máximo (não contínuo): 250%. Parâmetros do Inversor de frequência

As características de desempenho do inversor de frequência devem se adequar de acordo com a aplicação a ser implementada. Esta adequação é realizada através de sua parametrização. Embora o conteúdo relativo a inversores de frequência seja tratado de forma genérica, serão utilizados como referência os inversos WEG modelo CFW 09, para demais fabricantes muda apenas a designação e a ordem valendo os mesmos princípios eletrodinâmicos. O parâmetro do inversor de frequência é uma grandeza através da qual o usuário pode ler ou programar valores que adéquem o comportamento do mesmo e do motor em uma determinada aplicação. O acesso a esses parâmetros é realizado através de uma IHM (interface homem-máqui na), conforme mostra a gura a seguir.

▪

▪

▪

▪

▪

Regulação de velocidade: 0,01%; Regulação de torque: não tem; Faixa de variação de velocidade: 1:1000; ▪

▪

▪

Figura 92 – IHM (interface homem-máquina). Fonte: WEG (2001, p. 88).

Visando facilitar a identicação e a descrição dos parâmetros, eles serão subdivididos pelas seguintes características: parâmetros de leitura, parâmetros de regulação, parâmetros de conguração, parâmetros do motor e parâmetros das funções especiais. Conheça-as, detalhadamente, a seguir: Parâmetros de leitura

Os parâmetros de leitura possibilitam a visualização dos valores programados nos parâmetros de regulação, do motor, de conguração e de funções especiais. Segundo Capelli (2007, p. 107) estes parâmetros não possibilitam a al teração do valor visualizado e variam de P001 até P009 para a linha de inversores WEG. A seguir conheçam alguns parâmetros e suas respecti vas características: MÉTODOS E PROCESSOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

85

P001- Referência de velocida de. Valor da referência de velocidade antes da rampa. Não depende da fonte de origem da referência. ▪

P133 – Referência mínima Determina o valor mínimo de velocidade na saída quando o inversor é habilitado ▪

P134 – Referência máxima. Determina o valor de velocidade máximo. ▪

P002- Velocidade do motor. Apresenta a velocidade real, em RPM. P003- Corrente do motor. Apresenta a corrente de saída do inversor em ampères.

A aceleração e a desaceleração podem ser controladas especicando-se os valores de tempo e velocidade nal, geralmente os inversores pos -

P004 - Tensão do circuito intermediário. Apresenta a tensão atual no circuito intermediário de corrente contínua em volts.

A rampa linear é utilizada em aplicações onde as cargas possuem reduzido valor de inércia, na passagem da velocidade 0 para o início da rampa e do nal da rampa para a velocidade nal o sistema acoplado ao motor recebe um impulso denominado “jerk”.

P005- Frequência aplicada ao motor. Valor da frequência de saída do inversor, em Hz.

Rampa S

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▪

▪

P006- Estado do inversor. Apresenta o estado atual do inversor. As sinalizações disponíveis são: Ready, Run, Subtensão e o E00,... E11. ▪

Rampas de aceleração / desaceleração

suem dois tipos de rampas:

Rampa linear

A rampa S possibilita a aceleração e a desaceleração do motor cuja aplicação exija que se tenham partidas e paradas de forma suave. Pode ser ajustada em função da aplicação do software do inversor, onde, além dos tempos de aceleração e desaceleração, existe também um percentual de distorção “S” da curva, conforme pode ser visto na gura 93 abaixo.

P009- Torque no motor. Apresenta a parcela da corrente total que é proporcional ao torque em %. ▪

Parâmetros de regulação

São os parâmetros que podem ser alterados pela função do inversor. São eles: P100 – Tempos de aceleração. Determina o tempo para uma aceleração linear de 0 a velocidade máxima. ▪

P101 – Tempo de desacelera ção. Determina o tempo para uma de saceleração linear da velocidade máxima até 0. ▪

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Figura 93 - Rampa S ou linear . Fonte: WEG (2001, p. 125).

Mul Speed A função Mul Speed possibilita a alteração de frequência na saída do inversor através de combinações nas entradas digitais, como você observa na gura a seguir. Essas combinações nas entradas digitais podem ser comandadas por chaves seletoras, contatores e CPLs. É indicada quando há a necessidade de mais de uma velocidade xa, pois possui como gran des vantagens a simplicidade de comando e a imunidade a ruído elétrico. (CAPELLI, 2007, p. 110)

Os parâmetros relativos ao Multi Speed vão de P124 a P131, ou seja, é possível a implementação de 8 velocidades diferentes nessa função.

Sendo que a chave seletora pode ser utilizada para a manutenção ou em caso de emergência. Os fusíveis protegem a instalação contra a sobrecorrente. O transformador isolador ou reatância de rede possui a nalidade de ltrar as harmônicas da rede elétrica, a reatância é responsável pela isolação galvânica do inversor da rede.

SEÇÃO 2 Sof-Starter A chave de parda eletrônica, so-starter, é um circuito composto de um conjunto ristores/ diodos, para cada fase do motor, é também conhecida como parda suave, pois uma transição brusca da tensão não ocorre como nos métodos de parda por autotransformador, ligação estrela – triângulo, etc. (SENAI, 2004, p. 3).

Figura 94 – Mul Speed. Fonte: WEG (2005, p. 127).

Parâmetros do Motor

Os parâmetros relacionados ao motor são: P400 – Tensão do motor, P401 – Corrente do motor, P402 – Rotação do motor e P403 – Corrente do motor. Instalação do inversor de frequência

De acordo com o fabricante WEG, o esquema sugerido para a instalação do inversor de frequência pode ser observado na gura abaixo.

O comportamento da corrente

de partida é aproximadamente contínuo, ou seja, sem grandes variações. A chave de partida eletrônica possui também a vantagem de não ter partes móveis ou que gerem arco elétrico, como nas chaves eletromecânicas.

Figura 95 – Esquema de instalação do inversor de frequência. Fonte: WEG (2005, p. 111). MÉTODOS E PROCESSOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

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Princípio de funcionamento

As soft-starters utilizam uma ponte tiristorizada na conguração antiparalelo, que recebe o comando de uma placa eletrônica, com o objetivo de realizar o ajuste de tensão na saída, conforme programação previamente feita pelo usuário. Uma estrutura simplicada das soft-starters você pode conhecer na  gura a seguir:

Figura 96 – Diagrama simplicado da so-starter. Fonte: WEG (2005, p. 148).

Nessa gura é possível observar o circuito de potência que controla a tensão de rede utilizando-se da variação do ângulo de disparo dos SCR´s com o consequente controle do valor ecaz da tensão aplicada ao motor.

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Funções das sof-starters

A seguir você conhecerá algumas funções programáveis para as soft-starters que possibilitam congurar o sistema de acionamento de acordo com a necessidade de

aplicação. Rampa de tensão na

aceleração As chaves soft-starters possuem uma função que realiza o aumen to gradual e contínuo da tensão ecaz até atingir o valor da tensão nominal da rede. A obtenção do crescimento gradual de tensão é obtida variando o ângulo de disparo dos tiristores. Na gura 97 você pode observar o comportamento da tensão ao longo do tempo. O usuário pode ajustar a tensão inicial (Up) para igualar a tensão que começa a mover a car ga, ela então, aumenta até a tensão da linha durante um tempo ajustá vel (tr). Isto assegura uma partida suave.

Rampa de tensão na

desaceleração A parada do motor pode ser realizada de duas formas, por inércia ou controlada. Na parada por inércia a tensão vai a zero instantaneamente e a redução de

velocidade da carga ocorre de acordo com a dissipação da ener-

gia cinética da mesma, na parada controlada a soft-starter reduz gradualmente a tensão até um valor mínimo pré-determinado. Esse comportamento da tensão pode

ser observado ao longo do tempo para a desaceleração, como mos tra a gura 98.

Figura 98 - Rampa de tensão na desaceleração. Fonte: WEG ([200-], p. 399).

Limitação de corrente

Figura 97 - Rampa de tensão na aceleração. Fonte: WEG ([200-], p. 399).

A função de limitação de corrente é utilizada em aplicações onde a inércia da carga seja elevada, esta função limita a corrente ao valor necessário para que seja vencida a inércia da carga possibilitando a aceleração da mesma. Você pode observar, na gura 104, que a partir da denição de um ponto de limitação de corrente ILIM pode-se viabilizar a partida de motores em redes que já estão muito próximas de sua capacidade. Isso possibilita também que sistemas de proteção

Figura 99 - Limitação de corrente. Fonte: WEG ([200-], p. 399).

Economia de energia

No modo economia de energia, a soft-starter diminui a tensão aplicada aos terminais do motor de for-

ma que a energia fornecida seja proporcional à demanda solicitada pela carga, ou seja, que ele te nha energia necessária para suprir o campo. Na gura 100, A dene o ponto de operação onde a carga exige o máximo conjugado com o motor operando com a tensão nominal, caso ocorra a redução da carga com um consequente aumento de velocidade - rotação do motor - a demanda de corrente será reduzida e o ponto de operação será al terado junto à curva para o ponto B (WEG, [200-], p. 402). Como o conjugado do motor é proporcional ao quadrado da tensão aplicada, com a redução da tensão ocorre a redução do con-

jugado e com a devida redução de tensão, o ponto de operação passará a ser A½, como pode ser observado na gura 105.

não atuem afetando o restante da

instalação. Na prática, esta função é muito utilizada quando a rampa de tensão simples não atende as necessidades de partida.


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Figura 100 - Equilíbrio entre conjugado e tensão Fonte: WEG ([200-], p. 397).

Como fatores negativos para este tipo de energia pode-se destacar a ge ração de tensões e correntes harmônicas que podem reduzir a vida útil dos capacitores para correção do fator de potência e variações no fator de potência que podem causar sobreaquecimento nos transformadores. Proteções Segundo a WEB ([200-], p. 405) a operação e aplicação das soft-starters não se restringe a partida de motores, as mesmas também oferecem di versos tipos de proteção, sendo que os principais são: ▪

Sobrecorrente imediata na saída – Impõe o máximo valor de

corrente que a soft-starter permite uir para o motor por período de tempo pré-ajustado (via parametrização); Subcorrente imediata – Ajusta o mínimo valor de corrente que a soft-starter permite uir para o motor por período de tempo préajustado (via parametrização); Sequência de fase invertida – Esta proteção está disponível em apenas alguns modelos e tem a função de garantir que a carga não seja acionada com as fases invertidas. É muito utilizada para garantir o sentido de giro para alguns tipos de cargas sensíveis a alteração do mesmo, como é o caso de bombas; Falta de fase na rede – Detecta a falta de uma fase na alimentação da soft-starter e bloqueia os pulsos de disparo dos tiristores; Falta de fase no motor – Detecta a falta de uma fase na saída da soft-starter e bloqueia os pulsos de disparo dos tiristores; Falha nos tiristores – Detecta se algum dos tiristores está danicado. Caso exista, bloqueia os pulsos de disparo e envia uma mensagem de erro através do display; Defeito externo – Atua através de uma entrada digital programa da. São associados aos dispositivos de proteção externos para atuarem sobre esta entrada, como por exemplo: sondas tér micas, pressostatos, relês auxiliares, etc. ▪

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Formas de Aciona mento

A seguir você conhecerá alguns tipos de acionamentos que podem ser congurados nas chaves soft- starters : (WEG, [200-])

Comandos, leituras e monitoração de status fei -

tos via IHM. Inversão de sendo de giro

Básico / Convencional

Dentre as principais aplicações você vai estudar, a seguir, as aplicações em bombas, compressores e ventiladores, segundo SENAI (2004, p. 7): a. Bombas – É a aplicação mais comum para as soft-starters. Uma simples rampa de tensão iguala as curvas do motor e da carga. A corrente de partida é reduzida para aproximadamente 2,5 vezes a corrente nominal. A rampa de desace leração reduz drasticamente o choque hidráulico; b. Compressores – A soft-starter reduz a manutenção e permite

que compressores “críticos” sejam desligados quando não forem necessários. Alguns compressores têm em suas Figura 102 - Diagrama com inversão do sendo de giro Fonte: Adaptado de WEG ([200-], p. Figura 101 - Diagrama básico de acio-

407).

namento Fonte: Adaptado de WEG ([200-], p. 406).

Principais aplicações para sof-starters As chaves soft-starters podem ser utilizadas nas mais diversas aplicações, entre as quais temos: ventiladores, misturadores, compressores, bombas centrífugas, transportadores, etc.

características de carga uma componente de alta inércia de partida. Um pulso de tensão com amplitude e duração programáveis pode ser gerado para que o motor possa superar estas componentes;

c. Ventiladores – Os ventiladores, assim como as bombas, têm uma necessidade de torque que aumenta com a velo -

cidade, mas têm também uma considerável inércia. Normalmente, o limite de corrente é usado para estender o tempo

de rampa enquanto a inércia do sistema é superada.


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Cuidados com as chaves de parda sof-starters

Segundo o SENAI (2004, p. 8) as soft-starters não podem ser utilizadas em todas as aplicações e em qualquer das condições a seguir devem ter especial atenção dedicada a uma série de pontos a serem observados: a. Refrigeração - Montar sempre as unidades verticalmente, com a ven tilação para cima. Considere uma perda de calor de 3,6 W/A da corrente circulante. Consulte os manuais para maiores informações; b. Economia de Energia - Não pode ser usado em motores de anéis ou em aplicações onde ocorram rápidas mudanças de carga; c. Motores de Anéis - Requer um único resistor de partida no circuito rotórico para operar com partida suave;

d. Correção de Fator de Potência - Nunca coloque capacitores na saída das soft-starters nem ligue capacitores durante a rampa de aceleração; e. Motores com Freio - Alimente o freio separadamente, energize com o relé de partida da soft-starter; f. Não é recomendada a utilização de soft-starter nas seguintes aplica ções: Elevadores e guindastes e aplicações que requerem torque total à velocidade zero.

Informações necessárias para especicação

De acordo com SENAI (2004, p. 8) para se especicar uma soft-starter é importante atentar para os seguintes dados: a. Sobre a Aplicação - Tome cuidado com amoladores, trituradores, ele vadores, guindastes, centrífugas e/ou outras aplicações com um alto número de partidas por hora; b. Sobre os motores – Tenha as informações de corrente, potência, ten são e saiba se os mesmos têm características assíncronas de veloci dade única;

c. Montagem - Qual é o grau de proteção IP do painel? ▪

▪

Qual é o tipo de refrigeração disponível? Qual é a tensão do painel de controle? Interligação em redes rápidas

As soft-starters podem, opcionalmente, ser interligados em redes de comunicação rápidas “FieldBus”, através dos protocolos padronizados mais difundidos mundialmente, podendo ser:

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FIELDBUS Destinadas, principalmente, a integrar grandes plantas de automação industrial, as redes de comunicação rápidas conferem elevada performan ce de atuação e grande exibilidade operacional, características exigidas em aplicações de sistemas complexos e/ou integrados, conforme você pode observar na gura.

MIW-02

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Figura 103 - Redes de comunicação Fonte: WEG ([200-], p. 433).

Atenção! Você conclui o estudo desta unidade curricular, porém isso não signica que sua etapa de formação está concluída. Há muita li teratura sobre este assunto que pode lhe auxiliar no aperfeiçoamento constante. Consulte a biblioteca e conheça ainda mais sobre métodos e processos empregados na Automação Industrial.


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Finalizando Este material visou apresentar-lhe características dos principais componentes e equipamentos que compõem um sistema de automação industrial. O conteúdo estudado iniciou uma rápida incursão nos principais componentes do circuito elé trico na automação, fazendo uma diferenciação entre elementos de entrada, processamento e saída de sinais. Na sequência você conheceu aspectos importantes da eletropneumática e eletro-hidráulica, nas unidades 2 e 3 respectivamente respectivamente,, que são elementos essenciais para o campo da automação indus trial, pois grande parte dos processos encontrados na indústria utiliza sistemas pneumáticos e/ ou hidráulicos. Na unidade de estudo 4, CLP’s Industriais, você estudou diversos exemplos de programação, que servirão como base para implementações mais especícas. E para nalizar, conheceu os equipa mentos responsáveis pelos acionamentos eletrônicos, os inversores de frequência e as soft-starter seções 1 e 2 respectivamente. Este conjunto de conteúdos forma a estrutura essencial para o prossional atuante na área de automação industrial e como você faz parte deste mundo é fundamental que o tenha muito claro e compreendido. Agora é hora de colocar tudo em prática!


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UC14.Métodos e Processos de Automação Industrial

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