A Automação Industrial em Ambientes Adversos.




A Automação Industrial em Ambientes Adversos.




Ambientes industriais adversos, também conhecidos como ambientes agressivos ou nocivos são aqueles que exigem um cuidado maior com os operadores e equipamentos, e são mais comuns do que se imagina.
Como exemplo, podemos citar segmentos industriais como o químico, o frigorífico, o de pneus e o alimentício, onde a prevenção dos processos corrosivos é essencial, uma vez que a corrosão pode comprometer operações completas, além de causar acidentes e perdas financeiras.
Outros cenários que também devem ser levados em consideração são as exigências de legislação para higiene e segurança, bastante comuns nas indústrias alimentícia e farmacêutica.
Estes cenários adversos também afetam a automação industrial, que é composta por equipamentos que contém circuitos e estruturas metálicas, itens que são diretamente afetados por agentes corrosivos, frio intenso e outras situações agressivas.
Observando esta questão, um dos principais fatores para que um projeto em um ambiente industrial adverso seja bem-sucedido é a correta identificação do cenário onde os equipamentos serão instalados.
Geralmente é possível identificar alguma substância química agressiva aos equipamentos, porém é preciso atenção aos danos indiretos, assim como os de longo prazo, ou seja, danos oriundos de uma combinação de fatores.


Por conta disso é essencial contar com profissionais especializados para elaborar um planejamento correto, evitando prejuízos.
Após a identificação dos fatores que tornam o ambiente adverso, é essencial implementar medidas que visem isolar o contato entre o ambiente e os equipamentos sensíveis aos mesmos, ou então buscar maquinários resistentes a esse contato.
Tudo dependerá da viabilidade técnica e econômica de implementação de uma ou outra medida.
Nem sempre o isolamento total do equipamento é viável, principalmente as IHMs (interfaces homem-máquina) que precisam estar acessíveis ao operador e consequentemente em contato com o ambiente adverso. Nesses casos, é necessário utilizar equipamentos com grau de proteção que permita a utilização de jatos de água para a higienização.
Atualmente, existem no mercado soluções que vão desde aplicação de poliuretano nos equipamentos até películas protetoras.
Mas independentemente do tipo de solução, algumas características básicas que devem ser observadas são a resistência a lavagem com jatos de água em altas temperaturas, resistência a imersão em água em até um metro de profundidade, além de outras que podem ser encontradas em normas de segurança, como a IEC 60529, uma das várias que regulam essas situações.
Desta forma, confirmamos a importância da identificação adequada dos fatores que tornam o ambiente adverso e a busca de equipamentos de automação industrial adequados que estejam preparados para suportar esses fatores.
Outro ponto que é de suma importância para as indústrias é a relação custo x durabilidade que atendam às expectativas. O equipamento precisa ter um custo viável e uma resistência que permita que o mesmo ofereça uma boa rentabilidade antes que seja necessária à sua atualização ou substituição.



A CT Services é um centro técnico de reparo, manutenção e venda especializado em inversores, conversores, servomotores, IHM, CLP, sensores, relés das mais renomadas marcas do mercado mundial. Além de engenharia de aplicação e reforma de sistemas automatizados.

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Painel elétrico de comando e montagem de painéis.




Painel elétrico de comando e montagem de painéis.


Um painel elétrico de comando e montagem industrial pode ser definido como um compartimento modular utilizado para alocar dispositivos eletrônicos em seu interior. Geralmente, os painéis são construídos em estruturas em chapa metálica, com perfis de dobras perfurados ou não, possuindo fechamentos em chapas e portas com sistema de fecho.
painel elétrico de comando e montagem deve ser construído somente com materiais capazes de resistir esforços mecânicos, elétricos e térmicos, bem como aos efeitos da umidade, que provavelmente serão encontrados em serviço normal. A proteção contra corrosão deve ser assegurada pelo uso de materiais apropriados ou pela aplicação de camadas protetoras equivalentes em superfície exposta, levando em conta as condições pretendidas de uso e manutenção. Os dispositivos e os circuitos de um conjunto devem ser dispostos de maneira que facilite a sua operação e manutenção e, ao mesmo tempo, que assegure o grau necessário de segurança.
Os painéis elétricos de baixa tensão são normatizados NBR IEC 60439-1 (“Conjuntos de manobra e controle de baixa tensão”). Esta norma foi publicada em 01/05/2003, substituindo a antiga NBR 6808 que deixou de vigorar. A norma também é chamada de NBR IEC porque é uma norma equivalente a IEC. A ABNT define que uma norma Brasileira é denominada “equivalente” quando é idêntica à norma internacional, caso contrario seria definida como “baseada”.

1 – Tipos de painéis de comando e montagem de painéis elétricos
1.1 – Painéis elétricos de Distribuição e Sub-Distribuição

Um quadro de distribuição é um painel ou enclausuramento que abriga fusíveis, disjuntores e unidades de proteção. A sua função é distribuir energia elétrica para vários circuitos individuais ou pontos de consumo. 
Este tipo de painel elétrico normalmente tem uma única fonte de alimentação de entrada e inclui um disjuntor principal e um dispositivo de proteção de fuga de corrente residual ou terra. Quadros de distribuição mais antigos podem incluir uma série de fusíveis que alimentam os circuitos individuais. Mini disjuntores e placas de distribuição podem ser utilizados para distribuir tensões monofásicas, bifásica ou trifásica, de acordo com as especificidades de instalação elétrica.
Os quadros de distribuição são comuns na maioria das instalações industriais e edifícios comerciais ou residenciais. A maioria consiste em um painel elétrico de comando e montagem em gabinete alimentado com um cabo de alimentação de energia na entrada. A potência é então dividida entre vários pequenos disjuntores ou, no caso de painéis antigos, placas de distribuição, que por sua vez combinam potência de alimentação para diferentes pontos de consumo ou circuitos . 

A função principal de qualquer quadro de distribuição é permitir que os circuitos individuais possam extrair energia a partir de disjuntores corretamente classificados e isolados , para que quando houver uma falha, não haja o risco de causar uma interrupção para o resto da alimentação. Mais importante, porém, o quadro de distribuição oferece proteção aos usuários e equipamentos de choque elétrico ou incêndio resultante de faltas à terra.



Figura 2 – painel elétrico de comando de distribuição

1.2 – CCM – Centro de Controle de Motores
Um centro de controle de motores (CCM) é um conjunto de uma ou mais seções delimitadas ter um barramento de energia comum e, principalmente, contendo unidades de controle do motor.
Centro de controle motor são, em modos práticos, um conjunto de várias partidas de motores . Um centro de controle de motores pode incluir inversores de frequência, CLPs controladores programáveis e dispositivos de medição. Os centros de controle do motor são normalmente utilizados para acionamento de  motores de corrente alternada trifásicos em baixa tensão (220 a  440 volts), porém existem centros de controle de motores de média tensão que acionam motores a uma tensão que varia de 2300 V a 15000 V. Estes por sua vez utilizam contatores a vácuo para acionamento e compartimentos separados para comutação de potência e controle.
Centros de controle de motor têm sido utilizados desde 1950 pela indústria de fabricação de automóveis que utilizou um grande número de motores elétricos. Hoje, eles são usados em muitas aplicações industriais e comerciais. Quando são utilizados processos muito empoeirados ou corrosivos, o centro de controle do motor pode ser instalado em uma cabine com ar condicionado separado, mas muitas vezes uma CCM vai estar no chão de fábrica ao lado da máquina controlada.



Figura 3 – painel elétrico para acionamento de motores

1.3 – Painel elétrico de Comando e Controle
Um painel elétrico de comando é utilizado para controlar uma máquina e/ou equipamento. Neste caso, os componentes de um painel de controle dependem da máquina que estão sendo comandadas e do tipo de controle que é necessário. Dificilmente, na literatura, será possível encontrar um assunto que fale sobre todos os tipos de comandos, uma vez que é a exigência do sistema que orienta o controle. Na montagem do painel elétrico de comando são utilizadas chaves eletrônicas, inversores, contatores, CLPs e dispositivos de entrada de sinais (sensores, medidores, etc) com o objetivo de controlar outros dispositivos eletrônicos.

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O Brasil está pronto para a indústria 4.0?




O Brasil está pronto para a indústria 4.0?
A digitalização está modernizando indústrias ao redor do mundo. Por aqui, algumas empresas já aderiram, mas ainda há muito o que fazer



Peças são soldadas por robôs em linha de montagem de automóveis: indústria 4.0 é caracterizada por processos de produção totalmente digitalizados.

O que é indústria do futuro para você? Esqueça todas as ideias de um ambiente cibernético distante da realidade atual. Em países como Estados Unidos e Alemanha, todas as decisões no chão de fábrica já são tomadas pelas próprias máquinas, a partir de informações fornecidas em tempo real. A quarta revolução industrial já começou e empresas de todo o mundo correm contra o tempo para entrar na era da chamada indústria 4.0.
Estamos falando aqui de uma nova lógica de produção que nasceu na Alemanha, em 2011, e deu início ao processo de digitalização da operação industrial. A união do conceito de internet das coisas com a automatização industrial gera inteligência à manufatura e um universo de possibilidades para diferentes fabricantes. Máquinas interconectadas conversam e trocam comandos entre si, armazenam dados na nuvem, identificam defeitos e fazem correções sem precisar de ajuda.
E o Brasil? Em que estágio está nesse movimento? Muitas indústrias brasileiras já automatizaram seus processos, mas ainda não alcançamos a manufatura digital. “A indústria 4.0 é composta por duas vertentes: processos integrados que garantem a produção customizada e produtos inovadores. O Brasil precisa ainda andar muito nesses dois sentidos. Temos poucos setores competitivos em escala global”, afirma o professor Eduardo de Senzi Zancul, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP).
Algumas indústrias brasileiras saíram na frente, com projetos que podem ser considerados 4.0. Veja o caso da Ambev. Em 2015, a multinacional de bebidas adotou um sistema de automação para melhorar o controle do processo de resfriamento da cerveja e reduzir as variações de temperatura, evitando, assim, o desperdício de energia. A tecnologia já está em oito cervejarias da empresa e a previsão é expandir o uso para outras unidades ao longo deste ano.
Na Volkswagen Brasil, todos os projetos nascem a partir de um modelo digital. Os produtos são simulados em ambiente 3D, o que acelera o processo, garante flexibilidade, otimiza o tempo de produção e ainda abre postos de trabalho altamente qualificados. A Volkswagen tem investido em software, hardware e treinamento para que os funcionários passem a lidar com essa nova realidade. Cinco novas iniciativas nas fábricas brasileiras já permitiram uma economia para a empresa de 93 milhões de reais em dois anos.
“A indústria 4.0 cria uma produção em rede mais precisa, de baixo custo, e permite personalizações em massa com velocidade”, afirma Rosane Prado, diretora da área de digital da consultoria Innovative. As máquinas podem reproduzir diferentes modelos de um produto em sequência, sem qualquer necessidade de parada para reconfiguração.
A intenção é que o consumidor possa escolher um carro de cor diferente, por exemplo. Ainda na linha de montagem, aquele automóvel já teria um dono, pois as máquinas podem receber o pedido e fazer as customizações necessárias. “Tradicionalmente, a produção industrial acontece em lotes muito grandes. Mas, com a digitalização, cada produto é único na linha de produção”, diz Zancul.
Essa é uma realidade possível em países como Alemanha e Estados Unidos, porque existem grandes projetos e iniciativas com participação do governo e da iniciativa privada. Nos Estados Unidos, foi criada a organização sem fins lucrativos Smart Manufacturing Leadership Coalition (coalização para a liderança em indústria inteligente, em tradução livre) para mostrar, com a ajuda de pesquisas, os benefícios da manufatura avançada e facilitar sua adoção.
Investir em inovação e em educação é uma das principais formas de reverter o cenário brasileiro, até mesmo para aumentar a compreensão do que é digitalização. “Já existem instituições, empresas e universidades trabalhando em torno da indústria 4.0. Mas o movimento ainda está disperso. Não temos um grande projeto para agregar esforços e gerar massa crítica de mão de obra, de qualificação e de mercado”, afirma Zancul.
Para competir globalmente, a indústria nacional deve aumentar sua produtividade e sua participação na economia brasileira. “As empresas precisam fazer uma transformação digital tanto em hardware quanto em software para ter uma integração completa de todos os processos”, diz Rosane, da Innovative. Disposição e vontade não faltam, mas o Brasil precisa ousar para dar um salto de desenvolvimento e entrar para valer na nova era da indústria 4.0.


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O que é controle PID (Proporcional Integral Derivativo)?





O que é controle PID (Proporcional Integral Derivativo)?

O Controle PID é um algoritmo utilizado em controle de processos, de forma a deixar o mesmo muito mais preciso.  Unindo as ações proporcional (minimiza o erro), integral (zera o erro), derivativo (antecipa o erro), controlando uma variável de processo.




Os modos P, I e D do controle PID podem ser utilizados em combinações diferentes, conforme abaixo:

P – Utilizado com frequência;
PI – O mais utilizado na indústria e em diversas aplicações;
PID – Utilizado com menor frequência;
PD – Pouco utilizado, mas útil no controle de servomecanismos.


Agora que apresentamos o que é cada uma das ações de controle, suas combinações e alguns exemplos, vamos compreender como determinar os parâmetros do PID.


Como determinar os parâmetros do PID?


Ajustar os parâmetros do controlador PID não é uma tarefa tão complexa, como podemos imaginar, existem algumas técnicas para determinação desses valores. Entretanto, no ambiente prático e industrial,os valores são definidos por tentativa e erro. Claro, que isso depende de algumas coisas como, o quão crítico é o processo, o conhecimento do Engenheiro ou Técnico que realizará o ajuste.


Os principais métodos utilizados para sintonizar o PID são:


Método Ziegler- Nichols: O mais utilizado e famoso, por conta de sua simplicidade de aplicação;

Método CHR: Método com regras de ajustes diferenciados, tanto para a mudança do valor de setpoint, quanto características regulatórias;

Método Cohen-Coon: Elaborado para processos com tempos mortos mais elevados;

Método ITAE: Um dos melhores para sintonia dos parâmetros dos controladores;
Método IMC: Determina-se os valores a partir do modelo de processo a afim de obter o controlador mais adequado;


Para ajustar a sintonia, a partir de um dos métodos citados acima, as principais formas são: a partir da sensibilidade limite, curva de reação.


Conhecendo os principais métodos e a as formas de ajuste desses parâmetros, pode-se notar que esse algoritmo é aplicado, em larga escala, na indústria para controle de processos. O nosso objetivo, aqui, não é trazer toda carga e definição matemática dos controladores, pois fugirá ao escopo do artigo, onde queremos mostrar pra você, leitor, que isso realmente é usado …
Os controladores existentes…


O controle PID é um algoritmo, que pode ser utilizado por diversos equipamentos, não sendo limitado a um equipamento/controlador específico, isto é, aplica-se em tecnologias distintas.





Controlador PID

Suas vantagens são os inúmeros esquemas de controles existentes, as diversas bibliotecas cedidas pelos fabricantes, facilitando assim sua implantação. Além de ser robusto e confiável para o ambiente industrial, que é bastante hostil.

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O QUE É O CLP?



O QUE É O CLP?

Você já sabe que não existe possibilidade de falar de automação se não iniciarmos a conversa com três letras, são elas: CLP, neste artigo iremos tratar da ferramenta mais utilizada no processo de Automação Industrial e que vem ganhando força também na Automação residencial, o chamado CLP.

Controlador Lógico Programável é sem dúvidas a inteligência no processo de automatização de máquinas e/ou ambientes, isto mesmo, o responsável pela inteligência. Assim, para iniciar, vamos entender em linhas gerais o que ele é e para o que ele serve.

O QUE É ?


O Controlador Lógico Programável ou CLP é um computador que executa funções específicas através de um programa criado por um ser humano. Podemos dizer que é um computador com competências diferentes daquelas de um computador comum que utilizamos no dia a dia, o qual serve para acessar a internet, fazer impressões, gravar vídeos etc.

PARA QUE SERVE?

Ao gerenciar processos de forma automatizada, precisamos de um equipamento para controlar o nosso sistema mecânico. Em outras palavras, para que o sistema mecânico fique inteligente, precisamos de um “cérebro”, o qual conterá as informações necessárias para que o sistema “saiba” o que está fazendo.

Mas como assim?

Bem, podemos citar como exemplo uma mesa elevatória de uma linha de produção de uma montadora, que tem por função elevar os carros de um andar ao outro da fábrica. Seu sistema mecânico consistirá basicamente nos movimentos necessários para subir e descer. Mas como a mesa vai “saber” quando há um carro em cima dela? 

Como ela irá saber qual a hora de parar de subir? E se der a louca nela e ela continuar se elevando até estourar seus cabos?






Pois é… Para que isso não aconteça, precisamos de equipamentos de programação que contenham as informações corretas sobre a posição em que a mesa deve estar, se é hora de subir, se é hora de descer, se o carro já está em cima dela, se o carro já foi transferido para a próxima etapa etc. Portanto, de modo geral, o CLP é um desses equipamentos que são utilizados para armazenar essas informações, fazendo o papel de “cérebro” do sistema.


Como foi dito, o CLP não é o único equipamento utilizado para esse fim, mas sendo um dos mais conhecidos e utilizados, decidimos começar por ele. Aos poucos iremos incluir artigos sobre outros equipamentos de automação.


CLP X PLC

É possível que você se depare por aí com essas duas siglas e, assim como muitas pessoas, pode acabar pensando que CLP e PLC se tratam de dois equipamentos diferentes.

Para evitar confusões, basta saber que não. Ambos se tratam do mesmo equipamento, sendo a primeira sigla correspondente ao nome do equipamento em português e a segunda em inglês, conforme segue:

·         CLP      = Controlador Lógico Programável
·         PLC      = Programmable Logic Controller

HISTÓRIA DO CLP.

Agora que você já sabe qual a função do CLP, iremos entender de onde ele veio. O Controlador Lógico Programável foi primeiramente utilizado na empresa General Motors na década de 60, devido à sua necessidade de alterar processos de forma rápida e com menor custo.

O que isso significa?

Processos dentro de uma indústria são as etapas pelas quais os produtos passam. Devido à constante necessidade de maior eficiência, produtividade e competitividade, torna-se necessário fazer alterações nesses processos de modo a modernizá-los e isso pode envolver reestruturas com relação a equipamentos, reprogramação de informações etc.

Anteriormente os processos eram controlados por comandos elétricos, os quais ocupavam um grande espaço físico. Caso houvesse a necessidade de realizar alguma alteração objetivando melhorias, ou mesmo a necessidade de reparos, seria necessário desmontar muitos painéis de comandos elétricos, fator que envolveria um grande número de pessoas, além de uma considerável perda de tempo. E, como sabemos, tempo é dinheiro, certo?

Com isso, em 1968, a Divisão Hydramatic da GM determinou os critérios para o projeto do CLP e o primeiro dispositivo criado para atender a essas especificações foi desenvolvido pela Gould Modicom, em 1969.


Assim, com a utilização do CLP, basta um computador e uma pessoa para manipular o programa de forma simples, o que tornou possível simplificar a alteração dos processos, reduzindo tempo, mão-de-obra e obtendo, consequentemente, lucros significativos.


Obviamente, com a evolução da tecnologia, houve grandes avanços e constantes aperfeiçoamentos das funções do CLP desde sua criação ao que ele é nos dias de hoje.


Seu uso também vem se expandindo. Apesar de ser dedicado normalmente às indústrias, o CLP vem também ganhando espaço na utilização em residências. Essa abordagem é chamada especificamente de Automação Residencial.


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