Sistema de Aquecimento e Mistura

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO MARANHÃO[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

ENGENHARIA ELÉTRICA INDUSTRIAL - EE

SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

ORIENTADOR:

DATA:

• SISTEMA DE AQUECIMENTO E MISTURA

ALUNO (S):

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SÃO LUÍS – MA

2016

SISTEMA DE AQUECIMENTO E MISTURA

RESUMO

Os controladores lógicos industriais (CLP) são equipamentos eletrônicos que consistem de um sistema projetado para serem programados por meio de vários tipos de linguagens de programação e viabilizam a implementação de inúmeros projetos onde se faz necessário controlar e (ou) acionar dispositivos obedecendo a uma lógica de funcionamento. Os controladores lógicos programáveis vem para otimizar e reduzir sistemas onde antes se fazia necessário empregar uma complexa lógica de contatos físicos, relés e dispositivos eletromecânicos muito suscetíveis a falha. Por meio dos CLP’s e uma de suas linguagens, a Ladder, é possível desenvolver a automação de um Sistema de Aquecimento e Mistura que visa controlador o fluxo de material que parte de inicialmente de uma esteira transportadora. A quantidade de material é controlada por meio de sensores estrategicamente inseridos no reservatório de aquecimento. Um processo de aquecimento é iniciado sempre que o reservatório está cheio e tal temperatura é controlada adequadamente por meio de termostato. Quando a temperatura ótima de aquecimento é atingida, o sistema dá inicio ao restante de um conjunto de funções de escoamento e mistura do material. Nesta etapa, uma válvula é acionada para que o material aquecido desça para o reservatório de batelagem (onde serão realizados os ciclos de mistura).  Ao final dos ciclos todo o material é novamente escoado por meio de uma válvula de saída até seu destino final. O escoamento, os ciclos de mistura, assim como todos os acionamentos efetuados, obedecem a uma lógica de intertravamento e sequenciamento que força o programador a avaliar a forma mais apropriada para dispor todos os contatos ou mesmo todos os temporizadores virtuais durante a programação. Neste trabalho, o ponto principal é observar como se desenvolve toda a lógica de programação em um código programado para que atenda as necessidades de operação do sistema proposto e funcione assim como um sistema semi-autonômo.

Palavras-chave: Ladder. Aquecimento. Mistura.

INTRODUÇÃO

        A automação industrial tem avançado rapidamente com o advento dos sistemas microcontrolados de maior poder de execução e processamento. Com a popularização dos microcontroladores e processadores de sinais, a indústria pode se favorecer de uma nova categoria de controladores cada vez mais poderosos e que poderiam entregar um enorme beneficio ao desenvolvedor que desejasse reduzir a complexidade das instalações de comandos elétricos e melhorasse a capacidade de um sistema funcionar muito mais eficiente e reprogramável, sem ocupar muito espaço.

        Os controladores lógicos industriais (CLP’s) começaram a ser empregados no início da década de 60 e tomaram rapidamente um enorme espaço nas mais inúmeras aplicações industriais. Vivia-se num contexto de automação onde criar uma lógica de funcionamento era projetar de forma muito árdua um sistema com base em relés, contatores e temporizadores. Atualmente, com a redução de custo para produzir, em muitos casos é mais vantagem o emprego de um PLC em um projeto de controle.

        A proposta desse trabalho é satisfazer, por meio de uma programação em linguagem Ladder a ser realizada no software Schneider Electric ZelioSoft 2, uma lógica de funcionamento que foi previamente pensada e que obedeça a um ciclo de funcionamento que será ilustrado a seguir. O Sistema de Aquecimento e Mistura é uma proposta que visa controlar de forma segura e sequencial um conjunto de eventos na operação de uma máquina capaz de acionar uma esteira transportadora que despejará controladamente material para abastecer um Aquecedor. O sistema também deve ser capaz de aquecer a mistura e quando atingir determinada temperatura escoe o material com o acionamento de válvula para um misturador. O misturador rotacionará de forma alternada com pausas.  Misturar completamente e despejar o material final por meio de uma válvula de saída será a etapa final. É importante atentar para o fato de que o sistema é cíclico e permite o estudo das mais diversas disposições de intertravamentos.

OBJETIVOS

Neste sentido, o foco principal será criar um conjunto lógico nas linhas de código Ladder que, formada por contatos e temporizadores, seja possível ciclicamente garantir que o sistema:

1. Acione uma esteira transportadora quando os sensores S1 e S2 do reservatório de aquecimento estiverem indicando nível vazio para que seja possível encher tal de forma controlada até determinado nível (ao atingir o sensor S2).
2. Certifique-se que a Válvula 1 (V1) de escoamento está fechada, caso contrário não deve ser possível acionar a esteira para encher reservatório de aquecimento (Aquecedor).
3. Seja capaz de identificar o reservatório cheio (Sensor S2 fechado) e acionar por conta própria a resistência de aquecimento até que o termostato dispare.
4. Tenha uma temperatura ideal atingida quando o Termostato seja acionado. Neste caso as Resistências (R) são desativadas e a Válvula 1 (V1) é aberta para a passagem do material ao Misturador. Quando a Válvula 1 (V1) é acionada, automaticamente o Exaustor (EX) também se torna ativo.
5. O Misturador é ativado assim que a Válvula 1 (V1) é novamente fechada e o Exaustor (EX) se mantém ligado.
6. Mantenha a válvula (V1) fechada enquanto durarem os ciclos de batelagem (mistura) do material. Tais ciclos são dividos em 4 etapas: Misturador rotaciona 10s no sentido horário, repousa por 5 segundos, rotaciona 10s no sentido anti-horário e mais 5s destinados a intervalo de descanso do da mistura deve ocorrer.
7. Seja capaz de, após a válvula (V1) já estiver sido fechada, durante os ciclos de mistura, o Aquecedor já receba mais material da esteira transportadora afim de adiantar o processo para mais uma batelada.
8. Concluído os ciclos de misturas, a segunda Válvula (V2) seja aberta e então o material passe a ser expelido por ação gravitacional. Neste caso, um terceiro sensor indicará quando o recipiente do misturador estiver novamente vazio.
9. A Válvula (V2) se fechará e abrirá a Válvula (V1) para dar início novamente a mais um processo de mistura.
10. O processo seja cíclico e constante.

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Figura 1. Ilustração esquemática do “Sistema de Aquecimento e Mistura”.

DESENVOLVIMENTO        

        O desenvolvimento do código Ladder (no software ZélioSoft 2) responsável pelo funcionamento do Sistema de Aquecimento e Mistura pode ser avaliada abaixo. A linguagem Ladder é um conjunto de instruções visuais que lembram contatos e elementos da lógica de contatos. Assim, os contatos podem ser abertos ou fechados de acordo com o acionamento de chaves ou podem indicar, por exemplo, o contato auxiliar de uma bobina de algum dispositivo.