segunda-feira, 10 de novembro de 2014

Aula 81 - Controlador Lógico Programável

O CLP foi concebido na indústria para substituir os quadros de relés de um circuito elétrico sequencial ou combinacional para o controle industrial de máquinas, equipamentos ou processos.
Pode considerar-se um sistema automatizado como sendo constituído por dois grupos: a parte operativa e a parte de comando.
As lógicas que compõem o programa interno do CLP são criadas pelo usuário (programador), utilizando um software de programação dedicado, desenvolvido pelo fabricante do equipamento e instalado em um Computador Pessoal (PC).
Os primeiros controladores foram introduzidos no início dos anos 60, com o passar do tempo, surgiram no mercado os controladores reprogramáveis, o que ocasionou um passo muito grande para a evolução da automação. Como a aceitação desses equipamentos crescia cada vez mais, houve a necessidade de controladores maiores e mais potentes.
A maioria dos fabricantes respondeu à altura, criando linhas de pequeno porte (50 - 100 pontos de E/S), de médio porte (150 - 500 pontos de E/S) e de grande porte (500 - 4000 pontos de E/S). Geralmente, os modelos não eram compatíveis uns com os outros. Esses problemas foram sanados com a introdução dos protocolos de comunicação abertos por meio de canais de comunicação serial.
Nos anos 90, o mercado se desenvolveu e se tornou ainda mais forte, pois entraram em cena os controladores para microaplicações (menos de 50 pontos de E/S), o que exigiu uma redução de tamanho e de custos por parte dos fabricantes de controladores. 
Hoje, são muito utilizados os conceitos de remotas distribuídas pelo campo (controle distribuído) e uma CPU em uma sala de controle. Esse tipo de controle provém da tecnologia dos sistemas do tipo SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído), muito utilizado ainda hoje pelas indústrias químicas e petroquímicas. Com o avanço das redes de comunicação com velocidades cada vez maiores, existe a possibilidade de os CLPs de diversos fabricantes trocarem informações entre si, e também com outros equipamentos.
O fluxo de informações em um circuito de controle com CLP, é sempre indicado da Entrada  (Input) para o CLP (Lógica) e do CLP para a Saída (Output).
As entradas , pode ser ativadas manualmente por botoeiras ou automaticamente  por sensores de posição. 
O CLP, é responsável por "tomar decisões" de acordo com as instruções programadas e atuar às saídas.
As saídas geralmente possuem interfaces de relé que ativam os controles através de válvulas pneumáticas, circuitos hidráulicos ou contatores para energizar motores.
Assim, a análise para determinar a forma como o nosso sistema funciona é necessário saber o que desejamos mover, no exemplo iremos abrir ou fechar uma porta de correr com um atuador pneumático de dupla ação. Além a circuito de controle será necessário O circuíto de potência Hidráulico ou Pneumático.
O CLP é visto como uma unidade de controle, sua bateria interna é capaz de manter o programa de operação salvo mesmo quando o CLP está desligado.
É necessário a conexão do CLP a uma fonte de alimentação com a mesma referência dos elementos que estão a no controle (sensores, botoeiras, etc.).
O programa vai fazer com a ativação desses sinais de entrada modifique as saídas que se comportam como desejamos para mover as máquinas.
Alguns micros CLP's têm na parte frontal teclas para programação e um visor para indicar as instruções, neles não é necessário utilizar o computador para o programar.
Os micros CLP geralmente tem 8 entradas e um terminal comum a todas as entradas, o terminal comum é normalmente marcado com as letras "COM" se assim neste terminal liga o neutro. O micro PLC normalmente têm 4 conexões de saída que podemos fechar ou abrir seu contato interno, conforme indicado pelo programa.
© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 30/10/2014.

domingo, 9 de novembro de 2014

00 - Índice e resumos das notas da aulas de Comandos Elétricos

Anotações de Aulas aplicadas aos Cursos Técnico em Eletroeletrônica e Eletromecânica ministradas
pelo Professor Sinésio Raimundo Gomes está disponível em: 14_08_001 MES2 Comandos SRG.pdf



quinta-feira, 6 de novembro de 2014

Aula 80 - Inversor de Frequência

Um inversor de frequência é um equipamento eletrônico capaz de variar a velocidade de giro de motores elétricos trifásicos. O nome “inversor de frequência” é dado pela sua forma de atuação no controle de velocidade de um motor de indução trifásico. A tensão alternada da rede elétrica passa pelas bobinas do motor e forma um campo giratório e o motor tende a segui-lo, então, quanto mais alta for a frequência, mais rápido será esse campo e mais rápido o motor tenderá a girar.
O inversor de frequência tem como principal função alterar a frequência da rede que alimenta o motor, fazendo com que o motor siga frequências diferentes das fornecidas pela rede, que é sempre constante. Desta forma podemos facilmente alterar a velocidade de rotação do motor de modo muito eficiente.
O uso de inversores de frequência é responsável por uma série de vantagens, dependendo dos modelos oferecidos pelos fabricantes, são unidas a capacidade de variar a velocidade com controles especiais já implantados no equipamento. Esses controles proporcionam além da total flexibilidade de controle de velocidade sem grande perda de torque do motor, aceleração suave através de programação, frenagem direta no motor sem a necessidade de freios mecânicos além de diversas formas de controles preferenciais e controles externos que podem ser até por meio de redes de comunicação. Tudo isso com excelente precisão de movimentos.
Além destas vantagens, os inversores ainda possuem excelente custo-benefício, pois proporcionam economia de energia elétrica, maior durabilidade de engrenagens, polias e outras transmissões mecânicas por acelerar suavemente a velocidade. A possibilidade de eliminar reduções mecânicas do projeto também é possível, assim mais economia será possível.
A figura abaixo mostra resumidamente o diagrama em blocos de um inversor de freqüência escalar. Seção Retificadora: Os seis diodos retificadores situados no circuito de entrada do inversor, retificam a tensão trifásica da rede de entrada (L1, L2 e L3). A tensão DC resultante é filtrada pelo capacitor C e utilizada como entrada para a Seção Inversora.
Seção Inversora: Na seção inversora, a tensão retificada DC é novamente convertida em Trifásica AC. Os transistores chaveiam várias vezes por ciclo, gerando um trem de pulsos com largura variável senoidalmente (PWM). Esta saída de tensão pulsada, sendo aplicada em um motor (carga indutiva), irá gerar uma forma de onda de corrente bem próxima da senoidal através do enrolamento do motor.
Se variarmos a freqüência da tensão de saída no inversor, alteramos na mesma proporção, a velocidade de rotação do motor. Normalmente, a faixa de variação de freqüência dos inversores fica entre 0,5 e 400 Hz, dependendo da marca e modelo. (Obs: para trabalhar em freqüências muito altas, o motor deve ser “preparado”). A função do inversor de freqüência, entretanto, não é apenas controlar a velocidade de um motor AC. Ele precisa manter o torque (conjugado) constante para não provocar alterações na rotação quando o motor estiver com carga.
A tampa do painel a ser montada está disponível em:
14_11_001 Projeto Tampa Inversor.pdf
Para que o inversor funcione a contento, não basta instalá-lo corretamente. É preciso "informar" a ele em que condições de trabalho irá operar. Essa tarefa é justamente a parametrização do inversor. Quanto maior o número de recursos que o inversor oferece, tanto maior será o número de parâmetros disponíveis. 
Veremos os principais parâmetros com os endereços e particularidades do inversor SIMOVERT. MICROMASTER do fabricante SIEMENS, porém um mesmo parâmetro, com certeza, muda de endereço de fabricante para fabricante.Isso não deverá dificultar o trabalho com inversores de outras marcas e modelos, pois basta associarmos com os indicados pelo manual do fabricante especifico.
Para acessar os parâmetros e parametrizar um inversor devemos: Normalmente devemos seguir os seguintes passos: 1° passo: Acionamos a tecla P e as setas . ou . até acharmos o parâmetro desejado. 2° passo: Agora aciona-se P novamente, e o valor mostrado no display será o valor do parâmetro, e não mais a ordem em que ele está. 3° passo: Acionamos as teclas . ou . até acharmos o valor desejado ao parâmetro. 4° passo: Basta acionar P novamente, e o novo parâmetro estará programado. Cerca de 90% dos inversores comerciais funcionam com essa lógica.
O fundo do painel a ser montado está disponível em:
14_11 Fundo Inversor SRG.pdf
Principais parâmetros de um inversor: 
Parâmetro P009: Liberação de alteração de parâmetros
• Ajuste = 0 : somente os parâmetros P001 a P009 podem ser alterados.
• Ajuste = 1 : os parâmetros P001 a P009 podem ser alterados e todos os demais podem ser somente lidos.
• Ajuste = 2 : todos os parâmetros podem ser alterados porém P009 retorna automaticamente a 0 na próxima vez que o inversor for desenergizado.
• Ajuste = 3 : todos os parâmetros podem ser alterados indefinidamente.
Esse parâmetro é uma proteção contra "curiosos". Para impedir que alguém, inadvertidamente, altere algum parâmetro da máquina, utiliza-se um ajuste específico como
proteção.
Parâmetro P084 - Tensão nominal do motor: Esse parâmetro existe na maioria dos inversores comerciais, 1embrando que não necessariamente como P084, e serve para informarmos ao inversor qual é a tensão nominal
em que o motor irá operar. Suponha que o motor tenha tensão nominal 220VCA.
Diagrama elétrico a ser montado está disponível em:
14_09_005 CFW Projeto.pdf
Parâmetro P083 - Corrente nominal do motor: Esse parâmetro determina o valor de corrente que será utilizado nos cálculos que serão feitos pelo inversor, como por exemplo para protegê-lo de sobrecargas.
Parâmetro P003 - Frequência mínima de saída: Esse parâmetro determina a velocidade mínima do motor. Pode variar de 0,0Hz a 650Hz, porém deve ser sempre menor que a frequência máxima.
Parâmetro P013 - Frequência máxima de saída: Esse parâmetro determina a velocidade máxima do motor. Pode variar de 0,0Hz a 650Hz, porém deve ser sempre maior que a frequência mínima.
Parâmetro P031 - Frequência de JOG: JOG (impulso) é um recurso que faz o motor girar com velocidade bem baixa. Isso facilita o posicionamento de peças antes da máquina funcionar em seu regime normal. Por exemplo:
Encaixar o papel em uma bobinadeira, antes do papel ser bobinado efetivamente.
Parâmetro P002 - Tempo de partida (rampa de aceleração): Esse parâmetro indica em quanto tempo deseja-se que o motor chegue a velocidade programada, estando ele parado. Pode variar de 0 a 650 segundos. Você pode pensar: "Quanto mais rápido melhor". Mas, caso o motor esteja conectado mecanicamente a cargas pesadas ( Ex: placas de tornos com peças grandes, guindastes, etc...), uma partida muito rápida poderá “desarmar" disjuntores de proteção do sistema. Isso ocorre, pois o pico de corrente, necessário para vencer a inércia do motor, será muito alto. Portanto, esse parâmetro deve respeitar a massa da carga, e o limite de corrente do inversor.
Parâmetro P003 - Tempo de parada (rampa de desaceleração): O inversor pode produzir uma parada gradativa do motor. Essa facilidade pode ser parametrizada variando de 0 a 650 segundos, e, como a anterior, deve levar em consideração a massa (inércia) da carga acoplada.
Parâmetro P006 - Tipo de referência de entrada:
• Ajuste = 0 a entrada significativa é digital.
• Ajuste = 1 a entrada significativa é analógica.
• Ajuste = 2 a velocidade é fixada dependendo da programação das entradas binárias (P051 a P055).
Esse parâmetro diz ao inversor como vamos controlar a velocidade do motor. Caso esteja em 1 , a velocida de será proporcional a tensão analógica de entrada. A entrada digital será ignorada. Caso o parâmetro esteja em 0, a velocidade será controlada por um sinal digital (na entrada digital), e o sinal analógico não mais influenciará.
Parâmetro P076 - Frequência de chaveamento PWM: Esse parâmetro determina a frequência de PWM do inversor. Para este modelo, a mesma pode ser 2KHz, 4KHz, 8KHz ou 16KHz. Para evitarmos perdas no motor, e interferências eletromagnéticas (EMI), quanto menor essa frequência, melhor.
O único inconveniente de parametrizarmos o PWM com frequências baixas (2 ou 4 kHz) é a geração de ruídos sonoros, isto é, a máquina fica mais “barulhenta”. Portanto, devemos fazer uma "análise crítica" das condições gerais do ambiente de trabalho, antes de optarmos pelo melhor PWM. Como dito anteriormente, existe uma infinidade de parâmetros nos inversores. Nesta aula, foram mostrados apenas os 10 principais, que já serão suficientes para "colocar para rodar" qualquer máquina.
Para parametrizar um inversor diferente do estudado, basta consultar o manual do fabricante, e fazer uma analogia com este artigo. 
© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 30/10/2014.

quarta-feira, 29 de outubro de 2014

Aula 79 - SOFT-START

As soft-starters são equipamentos eletrônicos destinados ao controle da partida de motores elétricos de corrente alternada. As soft-starters são utilizados basicamente para partidas de motores de indução CA (corrente alternada) tipo gaiola, em substituição aos métodos estrela-triângulo, chave compensadora ou partida direta. Tem a  vantagem de não provocar trancos no sistema, limitar a corrente de partida, evitar picos de corrente e ainda incorporar parada suave e proteções.
Essas chaves contribuem para a redução dos esforços sobre dispositivos de transmissão durante as partidas e para o aumento da vida útil do motor. O soft-starter é um equipamento eletrônico capaz de controlar a potência do motor no instante da partida, bem como sua frenagem. Ao contrário dos sistemas convencionais utilizados para essa função (partida com autotransformador, estrela-triângulo).
Seu princípio de funcionamento baseia-se em componentes estáticos, os tiristores. O esquema genérico de um soft-starter está ilustrado na Figura abaixo.
Os soft-starters podem ser configurados para operarem somente se a seqüência de fase estiver correta. Esse recurso assegura a proteção, principalmente mecânica, para cargas que não podem girar em sentido contrário (bombas, por exemplo). Quando há a necessidade de reversão, podemos fazê-los com contatores externos ao soft-starter.
O plug-in é um conjunto de facilidades que podem ser disponibilizadas no soft-starter por meio de um módulo extra, ou de parâmetros, como relé eletrônico, frenagem CC ou CA, dupla rampa de aceleração para motores de duas velocidades e re-alimentação de velocidade para aceleração independente das flutuações de carga.
A maioria dos soft-starters modernos têm um circuito de economia de energia. Essa facilidade reduz a tensão aplicada para motores a vazio, diminuindo as perdas no entreferro, que são a maior parcela de perda nos motores com baixas cargas. Uma economia significante pode ser experimentada para motores que operam com cargas de até 50% da potência do motor.
São vários os processos de se realizar a partida nos motores de indução trifásica. Cada um desses processos apresenta suas vantagens e desvantagens, dependendo do aspecto particular ou do parâmetro que se quer considerar.
São muitas as grandezas envolvidas, tais como corrente de partida, torque inicial, tempo de aceleração, números de operações consecutivas, etc, que o engenheiro projetista deve conhecer em detalhes cada processo, para o dimensionamento e parametrização dos vários componentes.
Durante muitos anos foram utilizados exclusivamente os dispositivos eletromecânicos, com uso de contatores e relés, para partida dos motores de indução. Somente em algumas pequenas aplicações, como no caso de bombas de recalque com vazão ajustável, é que se utilizavam equipamentos para a variação da velocidade do motor de indução trifásico. Nesse caso, a variação de velocidade era feita por meio de dispositivos com embreagens, com grande perda de energia.
Diagrama elétrico disponível em:
14_09_006 SSW Projeto.pdf
O aparecimento de circuitos eletrônicos controlados por tiristores veio permitir, não só o controle de variação da velocidade do motor de indução trifásico em serviço, como também o controle de realizar partidas e paradas suaves da máquina. Esses dispositivos eletrônicos representam uma nova era no campo de aplicação do motor de indução trifásico, são os conversores de freqüência e soft-starters que trazem grandes vantagens no controle de partida e parada nos motores de indução trifásicos.
A conciliação do aproveitamento das vantagens ocasionadas, com a necessidade de se eliminar alguns inconvenientes, é um apelo à capacidade dos engenheiros eletricistas no sentido de se aperfeiçoar cada vez mais, os dispositivos de partida em motores de indução.
A IHM é uma interface simples que permite a operação e programação da soft-starter. Suas principais indicações são:
1- Indicação do Estado de operação da soft-starter, bem como as variáveis principais.
2- Indicação e reset dos erros.
3- Visualização e alteração dos parâmetros ajustáveis.
4- Operação da soft-starter
© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 30/10/2014.

segunda-feira, 20 de outubro de 2014

É hora da mudança ...

Comunico a todos os visitantes deste blog que visando uma estrutura mais moderna em termos de publicação de conteúdo online, este blog está de mudança. O endereço virtual é o mesmo, porém todo o conteúdo aqui disponível desde a criação deste blog foi reagrupado por temas e continuará neste mesma página, o que leva a perder alguns endereço para consultas e manutenção dos links existentes pela a web, mas também houve alterações e do material para novas páginas do site. Contamos com a colaboração de todos, atualizando o endereçamento, apontamentos e compartilhamentos pelas diversas rede sociais. Abraços a todos.
Professor Sinésio Gomes

quarta-feira, 15 de outubro de 2014

Aula 78 - Como avaliar corretamente os alunos

Para que a avaliação seja mais eficiente no que se propõe, será necessário um equilíbrio entre julgamento e o uso de testes e medidas.
Dentro de uma concepção pedagógica mais moderna, o aluno precisa participar da construção de seu próprio conhecimento.
Ficha de Avaliação - Disponível no Link:
Ficha de Avaliação.
Nessa visão, em que educar é formar e aprender, construindo o próprio saber, a avaliação não se reduz apenas a atribuir notas. Se o ato de ensinar e aprender consiste na realização em mudanças e aquisições de comportamentos motores, cognitivos, afetivos e sociais, o ato de avaliar consiste em verificar se eles estão sendo realmente atingidos e em que grau se dá essa consecução, para ajudar o aluno a avançar na aprendizagem e na construção do seu saber.
Nessa perspectiva, “a avaliação assume dimensão orientadora, permitindo que o aluno tome consciência de seus avanços e dificuldades, para progredir na construção do conhecimento”.
Ao avaliar o progresso dos alunos na aprendizagem, o professor obtém informações valiosas sobre seu próprio trabalho. Nesse sentido, a avaliação tem uma função de feedback, porque fornece ao professor dados para ele repensar e replanejar sua atuação didática, visando aperfeiçoá-la, de modo que seus alunos obtenham mais êxito na aprendizagem.
Um modelo de avaliação que contempla esta proposta está disponível na ficha de avaliação que é preenchida junto com o aluno.
© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/10/2014.

sábado, 11 de outubro de 2014

Aula 77 - Semáforo por contatores e temporizadores

E quem disse que é impossível montar um semáforo por comandos elétricos?!
Pois bem, se enganou completamente.
Diagrama elétrico disponível em:
 
Diagrama Elétrico do painel 02 - Semáforo.
Os desenho e esquema elétrico é do próximo painel a ser montado durante as aulas de Instalações elétricas Industriais. Muitos alunos contestam dizendo que seria impossível e muita gente ainda deve dizer que isso não é possível de se fazer.
Na realidade essa prática é um desafio para o aluno, pois envolve muito raciocínio e agilidade, ou seja, quem consegue executar com sucesso pode-se dizer que aprendeu perfeitamente o assunto.
Comando de um semáforo para um cruzamento simples que entra em operação ao acionar S2 ( Botoeira Verde) e fica no ciclo automático (verde - 10 segundo, amarelo - 3 segundos e vermelho - 7 segundos). O desligamento do semáforo ocorre por pressão em S1 ( Botoeira Vermelha).
Desenho do conjunto disponível em:
Conjunto do Painel 02 - Semáforo.
O diagrama elétrico do Painel do Semáforo está disponível em: Diagrama Elétrico do painel 02 - Semáforo.
O desenho da Tampa de Painel do Semáforo está disponível em:  Tampa do Painel 02 - Semáforo.
Este desenho do Fundo do Painel do Semáforo está disponível em: Fundo do Painel 02 - Semáforo.
O desenho das Canaletas do Semáforo está disponível em: Canaletas do Painel 02 - Semáforo.
O desenho do Trilho do Painel do Semáforo está disponível em:  Trilho do Painel 02 - Semáforo.
A folha do conjunto do Semáforo está disponível em: Conjunto do Painel 02 - Semáforo.
© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 30/10/2014.