MECÂNICA
MECNICA
MECNICA
MECNICA
MECNICA
MECNICA
MECNICA
MECNICA
MECNICA
MECNICA
MECNICA
EXEMPLO TPICO DE APLICAO
Conceitos
SISTEMAS HIDRULICOS :
-Normalmente trabalham com ALTA PRESSO ( ex.:210 atm = 21000 KPa )
- BAIXA VAZO ( ex.: 50 lpm )
SISTEMAS PNEUMTICOS :
-Normalmente funcionam com BAIXA PRESSO ( ex.: 7 atm = 700 KPa )
- ALTA VAZO ( ex.: 4000 lpm )
Conceitos
PRESSO ( P ) : responsvel pela CAPACIDADE do acionamento
Unidade no Sistema Internacional ( SI ) : Pascal [ Pa ]
Define a FORA nos movimentos LINEARES e / ou o TORQUE nos rotativos
POTNCIA DO FLIDO : a composio da VAZO com a PRESSO
Unidade no Sistema Internacional ( SI ) : Watt [ W ]
a ENERGIA TRANSPORTADA PELO FLUIDO no seu escoamento atravs da linha de
transmisso.
VAZO ( Q ) : responsvel pela RAPIDEZ do acionamento
Unidade no Sistema Internacional ( SI ) : Litros / Minuto [ lpm ]
Define a VELOCIDADE nos movimentos LINEARES e a ROTAO nos giratrios
Transmisso
UTILIZADO
LINHA DE TRANSMISSO
HIDRULICA : BOMBA
PNEUMTICA : COMPRESSOR
ATUADOR LINEAR
OU
ATUADOR ROTATIVO
LEO PRESSURIZADO
AR COMPRIMIDO
PDISPONVEL PUTILIZAO
DISPONVEL
Conceitos
SISTEMAS HIDRULICOS :
Vazo Fixa ( normalmente ) com Presso Varivel ( flutuante )
So aplicados em equipamentos / mquinas que requeiram grandes esforos
Apresentam uma boa performance quanto deslocamentos em baixa
velocidade ou rotao
So mais indicados nos acionamentos Lentos
SISTEMAS PNEUMTICOS :
Presso Fixa com Vazo Varivel
So empregados em dispositivos / mquinas que necessitam de pequenos
esforos
No possuem um bom desempenho em baixas velocidades ou rotaes
So mais adequados acionamentos Rpidos
Sistema Pneumtico Bsico
Cilindro de Dupla Ao Realiza o trabalho de acionamento
da carga acoplada na sua haste.
( Atuador Linear )
Vlvula Direcional
Executa o comando dos movimentos de
Avano e Retorno da Haste
Unidade de Preparao
Realiza a Filtragem + Regulagem de Presso
+ Lubrificao do Ar Comprimido
Silenciadores Diminuem o rudo no
escape do ar comprimido
para a Atmosfera
Alimentao de Ar Comprimido
( Rede de Distribuio ou Compressor )
Haste do Cilindro
( movimento LINEAR )
AVANO
RETORNO
Sistema Hidrulico Bsico
AVANO
RETORNO
Cilindro de Dupla Ao Realiza o trabalho de acionamento
da carga acoplada na sua haste.
( Atuador Linear )
Vlvula Direcional
Executa o comando dos movimentos de
Avano e Retorno da Haste
Filtro de Retorno
Executa a limpeza do
leo Hidrulico
( 10 - 25 microns )
Vlvula de Segurana
Responsvel pelo ajuste da Presso
Mxima admissvel no Sistema
Bomba Hidrulica
Transforma a Energia Mecnica recebida no seu
Eixo de Acionamento, em Energia Hidrulica
( engrenagens / palhetas / pistes )
Reservatrio de leo Armazena o leo hidrulico
e auxilia na troca de calor
com o meio ambiente
Haste do Cilindro
( movimento LINEAR )
APLICAES CIRCUITOS DE TRANSFERNCIA
APLICAES CIRCUITOS DE TRANSFERNCIA
APLICAES CIRCUITOS DE TRANSFERNCIA
APLICAES CIRCUITOS DE TRANSFERNCIA
APLICAES CIRCUITOS DE TRANSFERNCIA
APLICAES CIRCUITOS DE TRANSFERNCIA
APLICAES CIRCUITOS DE TRANSFERNCIA
APLICAES CIRCUITOS DE TRANSFERNCIA
APLICAES CIRCUITOS DE ALIMENTAO
APLICAES CIRCUITOS DE ALIMENTAO
APLICAES CIRCUITOS DE ALIMENTAO
APLICAES CIRCUITOS DE ALIMENTAO
APLICAES CIRCUITOS DE FIXAO
APLICAES CIRCUITOS DE FIXAO
APLICAES CIRCUITOS DE FIXAO
APLICAES CIRCUITOS DE AVANO PASSO A PASSO
APLICAES CIRCUITOS DE AVANO PASSO A PASSO
APLICAES CIRCUITOS DE USINAGEM
APLICAES CIRCUITOS DE USINAGEM
APLICAES CIRCUITOS DE ESTAMPAGEM E DOBRA
APLICAES CIRCUITOS DE ESTAMPAGEM E DOBRA
APLICAES CIRCUITOS DE ESTAMPAGEM E DOBRA
APLICAES CIRCUITOS DE SEPARAO DE PEA
APLICAES CIRCUITOS DE SEPARAO DE PEA
APLICAES CIRCUITOS COM SENSORES
APLICAES CIRCUITOS COM SENSORES
APLICAES CIRCUITOS COM SENSORES
Vlvula Direcional
Filtro com Regulador de Presso
Vlvula Controladora de Fluxo
Varivel Bidirecional
Vlvula Controladora de Fluxo
Varivel Unidirecional
Vlvula Reteno
COMPONENTES
LGICAS Vlvula Lgica OU
Vlvula Lgica E COMPONENTES
LGICAS
FIM DE CURSO
Fim de Curso
Direcional = 3 Vias / 2 Posies
Ex.1 Montar o sistema de comando bsico direto abaixo com o auxlio do Automation Studio e aps na bancada
fsica.
CIRCUITOS BSICOS
CIRCUITOS BSICOS
Ex.2 Montar o sistema de comando bsico indireto abaixo com o auxlio do Automation Studio e aps na
bancada fsica.
Ex.3 Montar o sistema abaixo de comando utilizando uma vlvula de duplo piloto positivo no Automation Studio e aps na bancada fsica. Identificar possveis aplicaes.
CIRCUITOS BSICOS
CIRCUITOS BSICOS
Ex.4 Montar o sistema abaixo utilizando a vlvula OU com o auxlio do Automation Studio e aps na bancada fsica.
Identifique seu funcionamento e aplicao.
CIRCUITOS BSICOS
Ex.5 Montar o sistema abaixo utilizando a vlvula E com o auxlio do Automation Studio e aps na bancada fsica.
Identifique seu funcionamento e aplicao.
CIRCUITOS BSICOS
Ex.6 - SISTEMA INTERMITENTE - Montar um sistema pneumtico que realize o movimento de avano do cilindro A atravs do acionamento de um boto com retorno por mola e
que o mesmo retorne automaticamente com o auxlio da vlvula direcional fim de curso ilustrada (FC+).
CIRCUITOS BSICOS
Ex. 7 - SISTEMA CONTNUO
- Montar um sistema pneumtico que realize o movimento de avano do
cilindro A e que o mesmo retorne automaticamente com o auxlio da vlvula
direcional de fim de curso ilustrada (FC+) e repita o acionamento atravs
da vlvula direcional de fim de curso (FC-) ao se pressionar e manter
pressionado o boto de partida
CIRCUITOS BSICOS EX. 8 = CIRCUITO MANUAL E AUTOMTICO COM BOTO PARTIDA E SELETOR DE MODO
LGICA SEQUENCIAL PROJETO DO CIRCUITO DE COMANDO UTILIZANDO O MTODO CASCATA
PROCEDIMENTO / ETAPAS
1- Escrever a Seqncia que define o Ciclo de Operao da Mquina utilizando letras Maisculas para cada Atuador, seguidas dos Sinais + para o movimento de Avano ( giro Horrio ) e - para o de Retorno ( giro Anti-Horrio ) 2- Dividir a Seqncia em Grupos, nos quais no se pode repetir a mesma letra. 3- Abaixo do Circuito de Potncia, traar Linhas Horizontais TRACEJADAS sendo uma para cada Grupo obtido acima. 4- Desenhar Vlvula(s) Direcional(is) Bi-Estvel(is) com Duplo Comando Pneumtico, abaixo dos Grupos traados, sendo que a Quantidade dessas Vlvulas sempre ser igual ao Nmero de Grupos menos 1. Chamaremos essa(s) Vlvula(s) de = MEMRIA(S)
LGICA SEQUENCIAL
5- Desenhar a(s) MEMRIA(S) numa COLUNA VERTICAL, considerando a numerao das mesmas, de cima para baixo como : 1, 2, 3, 4, ..........., n 6- Alimentar com Ar Comprimido SOMENTE a LTIMA MEMRIA ( n-sima ), e ligar os ESCAPES de TODAS para a Atmosfera, usando exaustores ( no silenciadores ) 7- Ligar a Sada LIVRE ( 2 ou 4 ) da n-sima MEMRIA com o LTIMO GRUPO ( tambm numerados de CIMA PARA BAIXO, com legendas : GRUPO I, GRUPO II, GRUPO III, etc. O objetivo manter pressurizado o LTIMO GRUPO enquanto no dada a PARTIDA no Equipamento. 8- A outra Sada dessa n-sima MEMRIA deve ser ligada para a ENTRADA da MEMRIA imediatamente acima dessa, no caso a (n-1) sima . 9- Havendo uma MEMRIA ACIMA da n-sima, ligar tambm a Sada da n-sima , com o Piloto Pneumtico da MEMRIA (n-1). 10- Repetir os passos 8 e 9 at chegar PRIMEIRA MEMRIA, que ter suas Sadas ( 2 e 4 ) automaticamente conectadas com os GRUPOS I e II . 11- A Sada do Boto Partida ( Vlvula Direcional 3 x 2 Normal Fechada Retorno por Mola ) deve ser dirigida para o PILOTO DA n-sima MEMRIA ,
LGICA SEQUENCIAL
12- Os Pilotos Pneumticos que restarem na(s) Vlvula(s) MEMRIA(S), devero ser ligados aos Fins-de-Curso ( FC ) que fazem a TRANSIO de um Grupo para o outro. 13- O passo final interligar adequadamente todos os Componentes pertencentes ao Circuito de Comando ( Linhas TRACEJADAS ), e para isso deve-se acompanhar a Seqncia da Esquerda para a Direita, at a concluso total do Ciclo de Operao do Equipamento em questo.
O CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL
A sigla CLP significa : CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL
Em ingls a abreviao equivalente : PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER
Sua origem data dos anos 60 quando a Indstria Automobilstica, necessitando modificar
constantemente seus Painis Eltricos de Comando das mquinas, para adequ-las aos novos
produtos serem produzidos, encomendou aos pesquisadores o desenvolvimento de um micro-
controlador que permitisse essas alteraes, sem a demanda de muito tempo.
Com o decorrer dos anos, os CLPs passaram incorporar desenvolvimentos tecnolgicos, tais
como: miniaturizao, funes avanadas de programao, controle de sinais analgicos, PID,
redes de comunicao, etc.
Atualmente so encontrados em diversas reas de aplicao como : Indstria Siderrgica,
Petroqumica, Minerao, Aeronutica, Embalagens, Farmacutica, Bebidas, Cosmticos,
Automobilstica, Metalrgicas em geral, etc.
Introduo
ESTRUTURA : BASE / CDIGOS / NOTAO POSICIONAL.
BASE = Identifica / Nomeia o Sistema
CDIGOS = Definem os Dgitos que formam o Sistema
NOTAO POSICIONAL = Valor Relativo ocupado pelo Dgito
SISTEMA BASE CDIGO
Decimal 10 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9
Binrio 2 0 , 1
Octal 8 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7
Hexadecimal 16 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , A , B , C , D , E , F
Sistema de Numerao
TIPOS DE SINAIS MANIPULADOS POR UM CLP
SINAIS DIGITAIS : Apresentam apenas dois estados lgicos : ALTO e BAIXO.
So representados pelos nmeros binrios 0 ( um contato aberto - NA ) e 1 ( um contato fechado
- NF ) . No CLP esse tipo de sinal representado por um Bit
Como exemplos, temos os seguintes componentes : Boto / Fim-de-Curso / Sensor Magntico
Sensor Indutivo / Sensor Capacitivo / Indicador de Nvel / Termostato / Foto - Clula / etc
Nesses termos, abaixo apresentamos os nomes empregados para um determinado Nmero de Bits :
NMERO DE BITS DENOMINAO
4 Nibble
8 Byte
16 Word
32 Double - Word
Sinais
TIPOS DE SINAIS MANIPULADOS POR UM CLP
SINAIS ANALGICOS : Caracterizam-se por assumirem qualquer valor
dentro de um intervalo determinado pelo Nmero de Bits existentes.
Como exemplos temos os transdutores de um modo geral, empregados para aplicaes diversas tais
como : medio da temperatura de um ambiente, posio de um atuador, nvel contnuo de fluido
num recipiente, rotao de um eixo , presso dentro de um reservatrio, velocidade e acelerao de
um corpo, etc. Os Sinais Analgicos mais usados so : 0 20 mA / 4 20 mA / 0 10 Vcc / -
10 +10 Vcc / 0 + 5 Vcc / -5 +5 Vcc .
Abaixo, mostramos como um Controlador Lgico Programvel pode manipular Sinais Analgicos,
utilizando o Sistema Numerao Binria, que a base de funcionamento do mesmo.
1 1 0 0 1 0 0 1
1 byte
1 bit 1 Nibble
314 Octal CC Hex. 204 Decimal Binrio
Sinais
RESOLUO DE LEITURA versus NMERO DE BITS
Agora torna-se importante percebermos a influncia do Nmero de Bits
de um Transdutor de Sinal Analgico, no que se refere Preciso de Leitura
Vamos supor um Sensor Analgico enviando continuamente a posio ( ponto ponto) de um
Atuador Linear ( Cilindro Hidrulico / Pneumtico ) para uma de Entrada Analgica de um CLP.
Consideremos um Deslocamento de 0 100 mm, para o qual o Transdutor usado transmite um
Sinal de Tenso de -10 +10 Vcc obedecendo para tanto uma Variao Linear conforme o
desenvolvimento do produto realizado pelo fabricante do componente.
0 100
Posio
[ mm ]
Tenso
[ Vcc ]
0
+10
+50
Sada do Sensor
Analgico
Curso Total
Cilindro
Sinal Analgico
do Transdutor
Entrada
do CLP
Preciso
-10
-50
-50mm 0 +50mm
Coordenadas X
RESOLUO / PRECISO DE LEITURA
Graficamente vamos visualizar, como fica a Preciso de Leitura da Posio Real ocupada pela haste
do cilindro, que corresponde ao Sinal de Tenso enviado pelo Transdutor Linear de Posio,
dependendo do Nmero de Bits disponvel no mesmo.
Sensor Analgico
0 100
-10 +10 Tenso de Sada
[ Volts ]
Deslocamento do Atuador
[ mm ]
Resoluo =
Entrada do CLP ( Conversor A / D )
+10 -10 Tenso no Mdulo Entrada
Resoluo =
( Variao LINEAR do
Sinal de Sada do Transdutor ) ( Variao DISCRETIZADA
numa progresso Binria )
Preciso
+10 - (-10 )
( 100 - 0 ) 0,2
Volts
mm
Divises Digitais :
( Menor Leitura entre dois Nmeros Consecutivos )
igual Quantidade de Nmeros - 1
Quantidade de Nmeros = 2 N
N = Nmero de Bits
+10 - ( -10 )
2 N - 1
Volts
Diviso
20
2 N - 1
PRECISO DE LEITURA
Nmero
de
Bits
Resoluo Preciso de
Leitura
[ mm / div. ]
Exemplo :
Posio
+35 mm
Entrada
CLP
[ Volts / div. ]
Transdutor
[ Volts / mm ]
8 20 / 255 0,2
10 20 / 1023 0,2
12 20 / 4095 0,2
16 20 / 65535 0,2
Preciso
20
255x 0,2
0,392
20
1023 x 0,2
20
4095 x 0,2
20
65535 x 0,2
0,097
0,024
0,001
35 0,392
35 0,097
35 0,024
35 0,001
Preciso
NMERO DE BITS E CORRESPONDNCIA ENTRE VALORES
Conclumos que, aumentando o Nmero de Bits de uma Palavra, obteremos uma maior
Resoluo / Preciso de Leitura da grandeza analgica que estamos monitorando.
Vamos entender a correspondncia entre o Valor Analgico ( Tenso / ou Corrente ) de sada
enviado pelo Transdutor de Campo ( Sensor Analgico ) e o seu equivalente Valor Decimal
traduzido pelo CLP, e como essa associao se relaciona com o Nmero de Bits utilizado.
Exemplo :
Mdulo de Entrada Analgica em Tenso com Range = -10Vcc / +10Vcc e 16 Bits de Resoluo
Valor Final da Palavra
( nmero decimal )
Valor Inicial da Palavra
( nmero decimal )
Valor da Palavra
( nmero decimal )
Valor Analgico Final
Vcc
Valor Analgico Inicial
Vcc
Valor Analgico
Vcc
CO
RR
ES
PO
ND
N
CIA
SIN
AL
AN
AL
G
ICO
( T
RA
NS
DU
TO
R )
SIN
AL
DIG
ITA
L
( C
ON
VE
RS
OR
A
/ D
)
Preciso
NMERO DE BITS E CORRESPONDNCIA ENTRE VALORES
Valor Final da Palavra
( nmero decimal )
Valor Inicial da Palavra
( nmero decimal )
Valor da Palavra
( nmero decimal )
Valor Analgico Final
Vcc
Valor Analgico Inicial
Vcc
Valor Analgico
Vcc
+10 Vcc
-10 Vcc
+32000
-32000 CO
NV
ER
SO
R A
/ D
VP10 VA10
VP - (-32000)
+32000 - (-32000)
VA - (-10)
+10 - (-10)
Assumindo ( por exemplo )
VA = +1,25 Vcc
o valor digital correspondente ser :
VP 64000 x 1,25 +10
20
4000
( 4000,5 )
VP Armazenado num
Registrador Interno
CONCEITOS BSICOS DE UM REL DE COMANDO
C
NA
NF
NCLEO
( FERRITE )
TERMINAIS DA BOBINA
MOLA
TRAO
ESTRUTURA
METLICA
CONTATO
COMUM
CONTATO
FECHADO
CONTATO
ABERTO
SINAL DE SADA
CARGA
ACIONADA
SINAL DE
COMANDO
C
NF NA
C
NF NA
1 CONTATO
REVERSVEL
DESLOCAMENTO
( CURSO REDUZIDO )
B1
B2
Rel
FUNCIONAMENTO BSICO DE UM TRANSISTOR NPN
+
- +
-
+
- +
-
C
B
E
C B
E
REL CONVENCIONAL TRANSISTOR COMUM BIPOLAR
Carga Carga
Boto Boto
Fonte Fonte Fonte Fonte
C = CARGA
B = BASE ( COMANDO )
E = EMISSOR ( FECHAMENTO )
COLETOR = POSITIVO
BASE = POSITIVO
EMISSOR = NEGATIVO
Transistor
SO EQUIVALENTES QUANDO USADOS COMO CHAVES COMUTADORAS
R L
R B
FUNCIONAMENTO BSICO DE UM TRANSISTOR PNP
+
-
+
- +
-
+
-
C
B
E
C B
E
REL CONVENCIONAL TRANSISTOR BIPOLAR COMUM
Carga Carga
Boto Boto
Fonte Fonte Fonte Fonte
C = CARGA
B = BASE ( COMANDO )
E = EMISSOR ( FECHAMENTO )
COLETOR = NEGATIVO
BASE = NEGATIVO
EMISSOR = POSITIVO
Transistor
SO EQUIVALENTES QUANDO USADOS COMO CHAVES COMUTADORAS
R L
R B
ENTRADA TRANSISTORIZADA TIPO NPN ( 24 VDC )
ENTRADA = NEGATIVO
COMUM = POSITIVO
+ 5 VCC
0 VCC
+
-
+ 5 VCC
SINAL
INTERNO COMUM
ENTRADA
Boto
Fonte
Externa Opto-Acoplador
Fonte
Interna R1
R2
MODO DE
LIGAO
Entradas
ENTRADA TRANSISTORIZADA TIPO PNP ( 24 VDC )
ENTRADA = POSITIVO
COMUM = NEGATIVO
+
-
SINAL
INTERNO COMUM
ENTRADA
Boto
Fonte
Externa Opto-Acoplador
Fonte
Interna R1
R2
Entradas
MODO DE
LIGAO
+ 5 VCC
+ 5 VCC
0 VCC
ENTRADA TIPO REL
Entradas
+
-
SINAL
INTERNO
COMUM
ENTRADA
Boto
Fontes Externas
Opto-Acoplador
Fonte
Interna
R1
R2
+
- ~
Entradas : 12 VCC / 24 VCC / 110 VAC - 60 Hz / 220 VAC - 60 Hz
ENTRADA = INDIFERENTE
COMUM = INDIFERENTE
MODO DE
LIGAO
+ 5 VCC
+ 5 VCC
0 VCC
SADA TRANSISTORIZADA TIPO PNP ( 24 VDC )
MODO DE
LIGAO COMUM = FONTE ( + ) CARGA = SADA ( + )
FONTE ( - )
+
-
COMUM
Fonte
Externa
Opto-Acoplador R1
CIRCUITO
INTERNO
CARGA
SADA
R B
Sadas
R C
SADA TRANSISTORIZADA TIPO NPN ( 24 VDC )
+
-
COMUM
Fonte
Externa
Opto-Acoplador R1
CIRCUITO
INTERNO
CARGA
SADA
R B
MODO DE
LIGAO COMUM = FONTE ( - ) CARGA
SADA ( - )
FONTE ( + )
Sadas
R C
SADA TIPO REL Sadas
+
-
COMUM
SADA
Fontes Externas +
- ~
SADAS : 12 VCC / 24 VCC / 110 VAC - 60 Hz / 220 VAC - 60 Hz
ENTRADA = INDIFERENTE
COMUM = INDIFERENTE
MODO DE
LIGAO
CARGA CIRCUITO
INTERNO