Medição da Temperatura - Mecatrônica Atual
Medição da Temperatura - Mecatrônica Atual
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Editor e Diretor Responsável<br />
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Produção<br />
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Designer<br />
Diego Moreno Gomes<br />
Colaboradores<br />
Bruno Ribeiro Ferretti<br />
César Cassiolato<br />
Filipe Pereira<br />
Joachim Uwe Lorenzen<br />
Luiz Roberto Basso Filho<br />
Marco A. Graton<br />
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<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> é uma publicação <strong>da</strong><br />
Editora Saber Lt<strong>da</strong>, ISSN 1676-0972. Re<strong>da</strong>ção,<br />
administração, publici<strong>da</strong>de e correspondência:<br />
Rua Jacinto José de Araújo, 315, Tatuapé, CEP<br />
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Associação Nacional<br />
<strong>da</strong>s Editoras de Publicações Técnicas,<br />
Dirigi<strong>da</strong>s e Especializa<strong>da</strong>s<br />
Concorrência Estrangeira<br />
O que o Brasil faz de melhor para dificultar a concorrência <strong>da</strong> empresa brasileira<br />
começa pelos funcionários <strong>da</strong>s empresas públicas, com o fisco e principalmente<br />
pelos políticos brasileiros.<br />
Juscelino Kubitschek nos anos 50 deu um impulso com a criação <strong>da</strong> indústria<br />
automobilística, estra<strong>da</strong>s e a fun<strong>da</strong>ção de Brasília no início dos anos 60. Só em<br />
1968 é que o imposto de ren<strong>da</strong> foi estabelecido como obrigatório e, a partir <strong>da</strong>í,<br />
começa a chuva de impostos provocados pelos políticos brasileiros irresponsáveis ,<br />
que não se preocupam em saber se a capaci<strong>da</strong>de a ser obsorvi<strong>da</strong> pelo mercado torna<br />
viável (ou não) a vi<strong>da</strong> <strong>da</strong> empresa brasileira.<br />
Como eles não gerenciam a aplicação dos recursos arreca<strong>da</strong>dos com competência,<br />
ética, moral e bons costumes, o dinheiro é muito mal aplicado e desviado pelos<br />
corruptos, gerando custos inimagináveis. Como o saco é sem fundo e as vítimas não<br />
reclamam, além de continuarem votando em palhaços profissionais, sem cultura<br />
para entender as complexi<strong>da</strong>des <strong>da</strong> vi<strong>da</strong> moderna, sofrem ca<strong>da</strong> vez mais, com mais<br />
impostos e agora com a competente concorrência <strong>da</strong>s empresas estrangeiras que<br />
não pagam esta enorme conta de impostos e chegam com seus produtos aqui em<br />
grande vantagem de quali<strong>da</strong>de e preço.<br />
A educação, além <strong>da</strong> conduta iliba<strong>da</strong>, é caso de segurança nacional. Devemos<br />
mu<strong>da</strong>r a Constituição Brasileira e proibir que candi<strong>da</strong>tos a cargos públicos e em<br />
estatais sem comprovação de conhecimento notório em cargos anteriores e, cursos<br />
universitários não possam se candi<strong>da</strong>tar para cui<strong>da</strong>r de um país imenso. Não tem<br />
direito adquirido neste caso. É a vi<strong>da</strong> e o bem-estar de quase 200 milhões que não<br />
podem ficar sob o jugo de poucos desletrados e que usam a ideologia como bandeira<br />
para despistar. A ideia de democracia <strong>da</strong> antigui<strong>da</strong>de precisa ser aperfeiçoa<strong>da</strong> para<br />
os tempos modernos, onde a tecnologia impõe conhecimentos que antigamente<br />
não eram necessários.<br />
Com o câmbio desfavorável e caminhos equivocados determinados pelo baixo<br />
clero político e sindical, em pouco tempo iremos para o buraco. Vejam exemplos<br />
como os <strong>da</strong> Argentina e <strong>da</strong> Venezuela.<br />
Pronto, eis a desindustrialização instala<strong>da</strong>. Empresas que antes fabricavam<br />
seus produtos aqui, hoje ou industrializam em outros países, ou simplesmente são<br />
representantes e distribuidores. Perdemos assim, a base de técnicos e engenheiros<br />
que não tem onde trabalhar aqui, senão em ven<strong>da</strong>s.<br />
Esperamos que Deus ilumine os caminhos <strong>da</strong> nossa ex-guerrilheira e que ela<br />
saiba quais as armas adequa<strong>da</strong>s para esta reali<strong>da</strong>de atual sem se deixar envolver<br />
pelo besteirol ideológico plantado por corruptos de ver<strong>da</strong>de.<br />
Hélio Fittipaldi<br />
Atendimento ao Leitor: atendimento@mecatronicaatual.com.br<br />
Os artigos assinados são de exclusiva responsabili<strong>da</strong>de de seus autores. É ve<strong>da</strong><strong>da</strong> a reprodução total ou parcial<br />
dos textos e ilustrações desta Revista, bem como a industrialização e/ou comercialização dos aparelhos ou idéias<br />
oriun<strong>da</strong>s dos textos mencionados, sob pena de sanções legais. As consultas técnicas referentes aos artigos <strong>da</strong><br />
Revista deverão ser feitas exclusivamente por cartas, ou e-mail (A/C do Departamento Técnico). São tomados<br />
todos os cui<strong>da</strong>dos razoáveis na preparação do conteúdo desta Revista, mas não assumimos a responsabili<strong>da</strong>de<br />
legal por eventuais erros, principalmente nas montagens, pois tratam-se de projetos experimentais. Tampouco<br />
assumimos a responsabili<strong>da</strong>de por <strong>da</strong>nos resultantes de imperícia do montador. Caso haja enganos em texto<br />
ou desenho, será publica<strong>da</strong> errata na primeira oportuni<strong>da</strong>de. Preços e <strong>da</strong>dos publicados em anúncios são por<br />
nós aceitos de boa fé, como corretos na <strong>da</strong>ta do fechamento <strong>da</strong> edição. Não assumimos a responsabili<strong>da</strong>de por<br />
alterações nos preços e na disponibili<strong>da</strong>de dos produtos ocorri<strong>da</strong>s após o fechamento.
índice<br />
16<br />
21<br />
48<br />
16<br />
21<br />
26<br />
29<br />
36<br />
44<br />
48<br />
Editorial<br />
Eventos<br />
Contato<br />
Notícias<br />
Placa de Desenvolvimento<br />
para Motores de Passo<br />
de até 2 ampères<br />
CLPs – Programação de<br />
equipamentos de acordo com as<br />
especificações dos processos<br />
Tratamento de Alarmes<br />
no Elipse E3<br />
<strong>Medição</strong> <strong>da</strong> <strong>Temperatura</strong><br />
Dimensionamento <strong>da</strong><br />
quanti<strong>da</strong>de de equipamentos<br />
em uma rede PROFIBUS-PA<br />
O uso de Canaletas<br />
Metálicas minimizando as<br />
correntes de Foucault em<br />
instalações PROFIBUS<br />
Soluções de sistema integrado<br />
para a indústria automotiva<br />
na Dürr Ecoclean<br />
03<br />
06<br />
07<br />
08
Dezembro<br />
literatura<br />
eventos<br />
Curso de Agitação e Mistura em<br />
Processos Industriais<br />
Organizador: Associação Brasileira de<br />
Engenharia Química<br />
Data: 02 a 03<br />
Local: Conselho Regional de Química<br />
- CRQ-IV Regiao, São Paulo, SP<br />
www.abeq.org.br/curso_agitacao.asp<br />
Curso - Manutenção CS3000<br />
Organizador: Yokogawa América do Sul<br />
Data: 13 a 17<br />
Local: Aveni<strong>da</strong> Ceci, 1.500 – Tamboré, SP<br />
www.yokogawa.com.br/<br />
treinamentos<br />
Curso - Análise de Riscos em<br />
Projetos<br />
Organizador: SAE Brasil<br />
Data: 13 a 14<br />
Local: Av. Paulista, 2073 – Edifício Horsa II<br />
– Cj. 1003 – 10º an<strong>da</strong>r - São Paulo - SP<br />
www.saebrasil.org.br<br />
O livro “Gerenciamento de Energia – Ações Administrativas e técnicas de<br />
uso adequado <strong>da</strong> Energia Elétrica” apresenta a estu<strong>da</strong>ntes e profissionais os<br />
aspectos essenciais para gerenciar instalações elétricas de forma eficiente e<br />
com baixo custo.<br />
Abor<strong>da</strong> aspectos administrativos, como as faturas de energia elétrica em<br />
baixa e alta tensão. O conhecimento <strong>da</strong>s regras do mercado livre de energia<br />
elétrica possibilita analisar a conveniência de um consumidor migrar para<br />
esse ambiente de contratação.<br />
Esclarece aspectos técnicos, dúvi<strong>da</strong>s relaciona<strong>da</strong>s com o fator de potência,<br />
a eficiência energética e a certificação ambiental de edificações. Descreve<br />
ain<strong>da</strong> os conceitos gerais do setor elétrico e os principais números <strong>da</strong><br />
matriz energética brasileira.<br />
Gerenciamento de Energia – Ações Administrativas e<br />
técnicas de uso adequado <strong>da</strong> Energia Elétrica<br />
Autores: Benjamim Ferreira de Barros, Reinaldo<br />
Borelli e Ricardo Luis Gedra<br />
Preço: R$ 58,00<br />
Onde comprar: www.novasaber.com.br<br />
Curso - Instrumentação Básica<br />
Organizador: Yokogawa América do Sul<br />
Data: 14 e 15<br />
Local: Aveni<strong>da</strong> Ceci, 1.500 – Tamboré, SP<br />
www.yokogawa.com.br/<br />
treinamentos<br />
Janeiro<br />
Electrotest Japan 2011<br />
Organizador: Reed Exhibitions Japan<br />
Data: 19 a 21<br />
Local: 18F Shinjuku-Nomura Bldg., 1-26-2<br />
Nishi Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo 163-<br />
0570, Japan<br />
www.electrotest.jp/et/en/floor/<br />
IMTEX 2011 - Indian Metal, Cutting<br />
Machine Tool Exhibition<br />
Organizador: Indian Machine Tool<br />
Manufacturers Association<br />
Data: 20 a 26<br />
Local: Bangalore International Exhibition<br />
Centre, Bangalore, Índia<br />
www.imtex.in<br />
Fevereiro<br />
Plastec West 2011 - Exhibition<br />
Plastics Processing Solutions<br />
Organizador: Canon Comunication<br />
Data: 08 a 10<br />
Local: Anaheim Convention Center 800<br />
West Katella Avenue, Anaheim, CA 92802<br />
www.canontradeshows.com/expo/<br />
plastw11/index.html<br />
Feicana/Feibio 2011 - Feira de<br />
Negócios do Setor de Energia<br />
Organizador: Safra Eventos<br />
Data: 15 a 17<br />
Local: Recinto de Exposições Clibas de<br />
Almei<strong>da</strong> Prado - Araçatuba - SP<br />
www.feicana.com.br
Futuros Colaboradores<br />
Sou estu<strong>da</strong>nte de Engenharia de Controle & Automação pela Universi<strong>da</strong>de Federal<br />
de Ouro Preto, em Minas Gerais, e gostaria de saber como posso enviar artigos sobre<br />
Eletrônica e Automação, e também, qual é o critério de divulgação de projetos? Há uma<br />
formatação-padrão para o envio de projetos? Os projetos devem estar em pdf, algo assim?<br />
Tenho projetos com o software LabVIEW, <strong>da</strong> National Instruments, sobre Controle<br />
de Processos, Automação Residencial etc., e acho que podem ser úteis para estu<strong>da</strong>ntes,<br />
técnicos e engenheiros que acompanham o bom trabalho <strong>da</strong> revista. Obrigado!<br />
Ary Carlos - Por email<br />
Em pesquisa ao site <strong>da</strong> <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> não encontrei um contato com o corpo<br />
editorial <strong>da</strong> revista, portanto gostaria de saber como entrar e contato com um<br />
responsável e assim verificar a possibili<strong>da</strong>de de publicar um artigo. Obrigado.<br />
Eng. Moacy Pereira <strong>da</strong> Silva - Por email<br />
Prezados senhores, agradecemos a disposição em contribuir com a nossa revista. Para produzir<br />
um artigo técnico existem algumas dicas para seguir. O texto pode ser enviado em formato PDF com<br />
no mínimo 8000 e no máximo 15000 caracteres e, se tiver imagens ou desenhos, é necessário serem<br />
chamados no texto. As figuras devem ser numera<strong>da</strong>s e envia<strong>da</strong>s separa<strong>da</strong>s do texto, salvas em jpg ou tif.<br />
Antes de ser publicado, será enviado um PDF para a sua avaliação e permissão para publicação.<br />
<strong>Medição</strong> de temperatura<br />
Necessito de uma relação de todos os tipos<br />
de sensores de medição de temperatura<br />
para ser utiliza<strong>da</strong> por meus estagiários,<br />
no mesmo momento lembrei <strong>da</strong> revista<br />
e imaginei que vocês já devem ter<br />
publicado algo desse tipo. Se estiver certo<br />
na minha dedução por favor informem<br />
o número <strong>da</strong> edição. Cordiamente,<br />
João Alves - Por email<br />
Senhor João, já publicamos<br />
diversos artigos relacionados a sensores<br />
de temperatura. Nas revistas Saber<br />
Eletrônica nº 418 e nº 446 existem<br />
artigos relacionados a sensores. Na<br />
revista <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> nº 28 há um<br />
artigo cujo título é “Intrumentação<br />
básica para medição de temperatura”<br />
que poderá lhe aju<strong>da</strong>r. Já nesta edição<br />
encontra-se um artigo voltado para a<br />
<strong>Medição</strong> de <strong>Temperatura</strong>, desde sua<br />
história até os tipos de transmissores.<br />
Versão impressa<br />
Gostaria de saber quanto custa e como<br />
faço para fazer a assinatura <strong>da</strong> revista<br />
<strong>Mecatrônica</strong> Fácil - versão impressa.<br />
Agradeço desde já. Atenciosamente,<br />
Laio Mendonça - Por email<br />
Prezado Laio, faz aproxima<strong>da</strong>mente 2<br />
anos que a revista <strong>Mecatrônica</strong> Fácil deixou<br />
de ser impressa devido a que<strong>da</strong> constante<br />
de ven<strong>da</strong>s. Foi a única saí<strong>da</strong> para<br />
evitar prejuizos e por não haver empresas<br />
interessa<strong>da</strong>s em anunciar naquele veículo.<br />
Porém, você deve entender que<br />
um pai nunca abandona seus filhos,<br />
não é mesmo? Por isto estamos publicando<br />
uma seção sobre <strong>Mecatrônica</strong><br />
(Fácil) na revista Eletrônica Total, que<br />
você encontra bimenstralmente nas<br />
bancas ou através de assinaturas.<br />
Para mais informações envie um<br />
email para assinaturas@editorasaber.<br />
com.br ou ligue para (11) 2095-5335.<br />
contato<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> nº 47<br />
Acesso no portal<br />
Seria possível informar-me as condiçoes<br />
de acesso à publicações para assinantes?<br />
Tentei acessar algumas matérias, logo<br />
após entrar com login e senha, mas<br />
não foi possível acesso à publicação<br />
completa. Grato pela atenção,<br />
Antonildo Lima - Por email<br />
Caro Antonildo, os assinantes tanto<br />
<strong>da</strong> revista quanto do próprio portal,<br />
têm total acesso a to<strong>da</strong>s as notícias,<br />
artigos novos e antigos, colunistas e<br />
etc.. Qualquer problema que tiver com<br />
assinaturas, favor enviar um email para<br />
assinaturas@editorasaber.com.<br />
br, ou ligar para (11) 2095-5335.<br />
Escreva para a<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong>:<br />
Dúvi<strong>da</strong>s, sugestões ou reclamações sobre<br />
o conteúdo de nossas reportagens, artigos<br />
técnicos ou notícias, entre em contato pelo<br />
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de Araújo, 315 CEP 03087-020 - São<br />
Paulo - SP
notícias<br />
Solução <strong>da</strong> Elipse automatiza a empresa Relat<br />
A primeira uni<strong>da</strong>de <strong>da</strong> Laticínios Renner (Relat), inaugura<strong>da</strong><br />
em outubro deste ano, decidiu utilizar o Elipse E3, solução<br />
desenvolvi<strong>da</strong> pela Elipse Software, para controlar as diferentes<br />
etapas e equipamentos envolvidos na produção de soro de leite<br />
em pó. Através do E3, os operadores podem controlar desde<br />
a recepção até a fabricação final do produto via uma série de<br />
telas acessa<strong>da</strong>s mediante apenas três computadores instalados<br />
dentro <strong>da</strong> própria Relat.<br />
Inicialmente, o soro do leite, recebido em caminhõestanque<br />
com isolamento térmico, passa por um processo de<br />
resfriamento até atingir a temperatura de 4º C e é armazenado<br />
temporariamente em silos termicamente isolados. O soro do<br />
leite é então estabilizado, desnatado, desmineralizado e préconcentrado<br />
pelos processos de pasteurização, centrifugação<br />
e nanofiltração.<br />
Após esta etapa, o soro do leite é concentrado através do<br />
processamento em quatro efeitos de calandrias, equipamentos<br />
que utilizam vácuo e vapor para remover parte <strong>da</strong> água do soro<br />
via sua evaporação. O vácuo tem a função de baixar a pressão<br />
de vapor, fazendo com que a evaporação ocorra a temperaturas<br />
mais baixas. Em segui<strong>da</strong> o soro é conduzido até os tanques de<br />
resfriamento, onde permanece sob agitação durante 8 horas,<br />
para que seja cristalizado, passando a ter uma consistência<br />
pastosa.<br />
O soro de leite agora encontra-se apto para ser transformado<br />
em pó pela câmara de secagem, equipamento de 30 metros<br />
de altura com diversas entra<strong>da</strong>s de ar aquecido e um potente<br />
exaustor de 200 HP. O produto é aspergido pelo topo <strong>da</strong> câmara<br />
por um atomizador de alta rotação. No instante em que entra<br />
em contato com o forte fluxo de ar a aproxima<strong>da</strong>mente 170 ºC<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
O software possui um sistema de alarmes que informa aos operadores<br />
se for observa<strong>da</strong> qualquer espécie de falha em um equipamento.<br />
e o leve vácuo <strong>da</strong> câmara, o soro tem a água <strong>da</strong>s suas gotículas<br />
imediatamente retira<strong>da</strong> na forma de vapor.<br />
Na sequência, o pó obtido é sugado para fora <strong>da</strong> câmara e<br />
separado do ar por meio de ciclones, equipamentos clássicos<br />
utilizados para separar as partículas do pó em suspensão. Concluído<br />
este processo, a umi<strong>da</strong>de do soro é padroniza<strong>da</strong>, antes<br />
do mesmo ser peneirado e conduzido, por meio de fluxos de ar<br />
e vibração, até a máquina ensacadeira. To<strong>da</strong>s estas etapas são<br />
monitora<strong>da</strong>s e coman<strong>da</strong><strong>da</strong>s pelo software <strong>da</strong> Elipse.<br />
Além deste controle, o software possui um sistema de<br />
alarmes que informa aos operadores se for observa<strong>da</strong> qualquer<br />
espécie de falha em um equipamento. Caso uma centrífuga, por<br />
exemplo, apresente qualquer defeito, o sistema de alarme é automaticamente<br />
acionado, permitindo a identificação e correção<br />
imediata do problema.<br />
Segundo o diretor <strong>da</strong> Relat, Cláudio Hausen de Souza, a primeira<br />
uni<strong>da</strong>de <strong>da</strong> Laticínios Renner vai processar 1,2 milhão de<br />
litros de soro de leite por dia em Estação. O investimento é <strong>da</strong><br />
ordem de R$ 50 milhões, e destes, R$ 30 milhões são destinados<br />
à compra de equipamentos. Está assentado em um terreno de<br />
150 mil metros quadrados, com 6 mil de área construí<strong>da</strong>.<br />
Na Relat, o soro que antes era descartado no ambiente<br />
ou usado na alimentação animal, ganhará outra dimensão. O<br />
subproduto do leite, obtido após a fabricação de queijos, terá<br />
valor agregado ao ser utilizado como insumo na fabricação<br />
de biscoitos, pães, sorvetes, chocolates, bebi<strong>da</strong>s isotônicas,<br />
lácteas e leites modificados. A fábrica deve gerar um total de<br />
200 empregos diretos e indiretos quando estiver em pleno<br />
funcionamento, movimentando a economia do município de<br />
6 mil habitantes.
Petrobras tem o maior lucro entre as empresas brasileiras<br />
No primeiro trimestre de 2010 a Petrobras obteve um lucro de R$ 16,02 bilhões,<br />
segundo a consultoria Economática, este já é considerado como o maior<br />
<strong>da</strong> história em comparação com outras empresas nacionais de capital aberto. No<br />
primeiro semestre deste ano, a Vale conseguiu alcançar o oitavo maior lucro com<br />
R$ 9,5 bilhões.<br />
Instituições financeiras como Itaú Unibanco, Banco do Brasil e Bradesco atingiram<br />
marcas entre R$ 6,3 bilhões - 12º lugar, R$ 5,07 bilhões - 16º lugar e R$ 4,5 bilhões<br />
- 20º lugar respectivamente.<br />
De acordo com a Consultoria, <strong>da</strong>s cinco empresas que entraram na lista com os<br />
maiores lucros somente a Vale não conseguiu atingir o seu máximo histórico.<br />
Produtos<br />
Servodrive Kinetix 3<br />
A empresa Rockwell Automation<br />
apresenta ao mercado o novo servodrive<br />
Kinetix 3 <strong>da</strong> classe componente.<br />
Ele permite aos fabricantes de máquinas<br />
a capaci<strong>da</strong>de de atender melhor<br />
as necessi<strong>da</strong>des <strong>da</strong>s indústrias, sem a<br />
complexi<strong>da</strong>de <strong>da</strong>s soluções de servos<br />
tradicionais.<br />
Oferecido em modelos que iniciam em<br />
50 watts, o servodrive fornece a flexibili<strong>da</strong>de<br />
de a<strong>da</strong>ptar os eixos, de acordo<br />
com as especificações reais de alimentação<br />
<strong>da</strong> máquina, o que irá minimizar<br />
o custo e as dimensões de sistema.<br />
Seu projeto compacto faz com que o<br />
servodrive seja ideal para máquinas<br />
que exijam menos de 1,5 kW e até<br />
12,55 Nm de torque instantâneo, como<br />
máquinas de movimento intermitente<br />
de formação, enchimento e selagem,<br />
mesas de indexação, equipamentos<br />
médicos, equipamento de automação<br />
de laboratório e processamento de<br />
semicondutores.<br />
“Os fabricantes são desafiados por<br />
condições econômicas mais severas. Há<br />
menos capital disponível para compra<br />
de novos equipamentos, enquanto os<br />
usuários esperam por soluções que<br />
sejam mais fáceis de usar e que possibilitem<br />
maior disponibili<strong>da</strong>de e retorno<br />
do investimento”, observa Oliver Haya,<br />
gerente de produto <strong>da</strong> Rockwell Automation.<br />
Ele acrescenta que, ao combinar<br />
o novo servodrive Kinetix 3 e os<br />
controladores MicroLogix <strong>da</strong> Rockwell<br />
Automation, os fabricantes de máquinas<br />
podem oferecer uma solução de<br />
controle de posicionamento com custo<br />
otimizado para aplicações com poucos<br />
eixos, que são fáceis de usar e manter.<br />
O servodrive Kinetix 3 é facilmente<br />
configurado, usando o software Ultra-<br />
Ware, um software gratuito disponível<br />
Novo servodrive<br />
com baixo custo<br />
e fácil utilização,<br />
usado em<br />
aplicações de<br />
controle de posicionamento<br />
para<br />
máquinas que<br />
exigem menos de<br />
1,5 kW.<br />
como parte <strong>da</strong> ferramenta “Kinetix<br />
Accelerator Toolkit”. A configuração<br />
pode ser ain<strong>da</strong> mais simplifica<strong>da</strong> ao<br />
utilizar o recurso de reconhecimento<br />
automático do motor, com motores<br />
rotativos <strong>da</strong> série TL, atuadores lineares<br />
<strong>da</strong> série TL e servomotores lineares<br />
<strong>da</strong>s séries LDL e LDC.<br />
Os recursos adicionais incluem supressão<br />
de vibração on-line, autoajuste<br />
avançado e tempo de configuração<br />
mais rápido, o que reduz o tempo de<br />
parti<strong>da</strong> ao praticamente eliminar muitas<br />
etapas no processo de comissionamento.<br />
O servodrive pode indexar até<br />
64 pontos através <strong>da</strong> rede Modbus ou<br />
por suas entra<strong>da</strong>s digitais.<br />
Para simplificar ain<strong>da</strong> mais a experiência<br />
do usuário, o servo drive pode<br />
ser incorporado a uma solução de<br />
componentes conectados. A ferramenta<br />
“Connected Components Building<br />
Blocks” (CCBB) para o Kinetix 3 fornece:<br />
desenhos CAD, layouts elétricos,<br />
lista de materiais, códigos de controle<br />
e telas de interface de operação préconfigura<strong>da</strong>s.<br />
Além disso, ele incluirá a<br />
habili<strong>da</strong>de de desenvolver operações<br />
de indexação para três eixos pela rede<br />
Modbus, usando o controlador Micro-<br />
Logix 1400, a interface de operação<br />
PanelView Component e os motores<br />
<strong>da</strong> série TL.
notícias<br />
Rockwell Automation amplia<br />
sistema de controle distribuído<br />
O PlantPAx Logix Batch & Sequence Manager é uma solução<br />
modular para batela<strong>da</strong>s que se destaca pela facili<strong>da</strong>de de uso<br />
e pouca engenharia. Atende uma ampla gama de necessi<strong>da</strong>des<br />
de controle de batela<strong>da</strong> e sequenciamento local, basea<strong>da</strong>s em<br />
controlador, permitindo configurar sequências diretamente<br />
no controlador por meio de uma interface homem-máquina,<br />
utilizando uma interface de usuário padrão. É ideal para equipamentos<br />
independentes, que requeiram flexibili<strong>da</strong>de na sequência<br />
(procedimentos) do processo e <strong>da</strong>s fórmulas (pontos de ajuste)<br />
<strong>da</strong>s receitas. Esta solução também é adequa<strong>da</strong> a aplicações de<br />
sequenciamento contínuo comum, como parti<strong>da</strong>/para<strong>da</strong> de processos,<br />
mu<strong>da</strong>nças de teor e controle de estrados de limpeza.<br />
Muitas aplicações requerem recursos de gerenciamento de<br />
sequência, porém a complexi<strong>da</strong>de do processo pode não ser<br />
suficientemente grande para garantir o uso de um pacote de<br />
software de batela<strong>da</strong>. Baseado nesta solução permite que se<br />
comece com um sistema de pequeno porte e, se as exigências<br />
crescerem, os usuários poderão simplesmente migrar para uma<br />
solução de software mais abrangente, sem ativi<strong>da</strong>des custosas<br />
de reengenharia e testes.<br />
A aplicação é forneci<strong>da</strong> com configuração pré-desenvolvi<strong>da</strong> e<br />
intuitiva, e telas de operação (IHM/Supervisório) em tempo real,<br />
para facilitar o controle e a manutenção em tempo real. Está<br />
fun<strong>da</strong>menta<strong>da</strong> nas normas ISA-88, que oferecem uma estrutura<br />
uniforme para a aplicação. Essa uniformi<strong>da</strong>de aju<strong>da</strong> o usuário<br />
final a pesquisar problemas mais rapi<strong>da</strong>mente, a melhorar a<br />
Produtos<br />
SVW implementa o EcoDryScrubber em sua Planta de pintura<br />
Da tecnologia de instalação, passando<br />
pela aplicação de pintura até sistemas<br />
de controle - com exceção do prédio,<br />
a Dürr fornece a planta de pintura<br />
para SVW. Uma vez que as questões<br />
ambientais também na China estão se<br />
tornando ca<strong>da</strong> vez mais importantes,<br />
a SVW em Nanjing está investindo no<br />
EcoDryScrubber <strong>da</strong> Dürr. Através <strong>da</strong><br />
recirculação do ar, este inovador sistema<br />
de separação a seco do overspray<br />
molhado reduz o consumo de energia<br />
em até 60% em comparação com as<br />
cabines de pulverização convencionais.<br />
Além disso, pela não utilização <strong>da</strong><br />
separação molha<strong>da</strong> não é necessário o<br />
uso nem de água fresca e nem tampouco<br />
o uso de produtos químicos de<br />
coagulação.<br />
No pré-tratamento e na pintura catódica<br />
por imersão, é empregado o sistema<br />
rotativo de pintura por imersão<br />
RoDip, com o qual já foram pinta<strong>da</strong>s<br />
10 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
mundialmente mais de 18 milhões de<br />
carrocerias. A rotação de to<strong>da</strong> a carroceria<br />
no tanque otimiza o processo de<br />
imersão, inun<strong>da</strong>ção e escoamento.<br />
Antes <strong>da</strong> aplicação do primer e <strong>da</strong><br />
pintura de acabamento, a parte exterior<br />
<strong>da</strong> carroceria é limpa por dois robôs<br />
do tipo EcoRS 60 com escovas rotativas.<br />
Vinte e quatro robôs de pintura do<br />
tipo EcoRP L133 se encarregam <strong>da</strong><br />
pintura interior e exterior totalmente<br />
automática. Também a abertura de capô<br />
e portas ocorre totalmente automática<br />
com robôs <strong>da</strong> Dürr, assim como<br />
a medição <strong>da</strong> espessura <strong>da</strong> cama<strong>da</strong> na<br />
linha de acabamento. O trocador linear<br />
de cores EcoLCC, utilizado no primer,<br />
minimiza crucialmente a per<strong>da</strong> de tinta<br />
na troca de cores.<br />
A Dürr equipa a linha UBS com quatro<br />
estações de robôs, com um total de<br />
14 EcoRS e com a técnica de aplicação<br />
para selagem automática, proteção<br />
É ideal para equipamentos independentes, que requeiram flexibili<strong>da</strong>de<br />
na sequência do processo e nas fórmulas <strong>da</strong>s receitas.<br />
operação em tempo real e, assim, aumentar a capaci<strong>da</strong>de e<br />
melhorar a quali<strong>da</strong>de.<br />
Como parte do sistema de Arquitetura Integra<strong>da</strong> <strong>da</strong> Rockwell<br />
Automation, a aplicação utiliza a mesma configuração,<br />
estrutura de rede e ambiente de operação que os sistemas de<br />
grande porte <strong>da</strong> empresa, permitindo supervisão e controle<br />
local em uma única uni<strong>da</strong>de, suportando uni<strong>da</strong>des independentes<br />
múltiplas, em um único controlador. Isto aju<strong>da</strong> a fornecer aos<br />
integradores de sistemas, fabricantes de máquinas e usuários<br />
finais uma integração extremamente econômica no sistema de<br />
controle distribuído de to<strong>da</strong> a fábrica.<br />
<strong>da</strong>s partes inferiores e revestimento<br />
de saias. Este tipo de robô também<br />
faz a instalação dos amortecedores<br />
de ruídos de teto em uma estação de<br />
colagem.<br />
A nova planta de pintura – elabora<strong>da</strong><br />
para um processo sem primer e o<br />
emprego de tinta à base de água é planeja<strong>da</strong><br />
para trabalhar 31 uni<strong>da</strong>des por<br />
hora. Porém, a possibili<strong>da</strong>de de futura<br />
expansão de capaci<strong>da</strong>de para o dobro<br />
desta produção já foi considera<strong>da</strong> no<br />
planejamento. Partes <strong>da</strong> tecnologia <strong>da</strong><br />
instalação, como o pré-tratamento e a<br />
KTL (pintura catódica por imersão), já<br />
estão programa<strong>da</strong>s para execução de<br />
62 veículos por hora.<br />
Esta planta de pintura, com baixíssimos<br />
custos operacionais entrará em funcionamento<br />
em outubro de 2011. Lá serão<br />
pintados modelos de classe média <strong>da</strong><br />
Volkswagen e <strong>da</strong> Sko<strong>da</strong>.
notícias<br />
<strong>Medição</strong> de gás inteligente<br />
A empresa STMicroelectronics e a Omron anunciaram<br />
parceria para oferecer uma solução completa de sensores<br />
eletrônicos para medição do fluxo de gás. O sensor de fluxo<br />
é um componente - chave para a solução turn-key de medição<br />
de gás inteligente.<br />
Como os medidores de eletrici<strong>da</strong>de de alguns anos atrás,<br />
a medição de gás está começando a passar dos medidores<br />
mecânicos tradicionais para novas e sofistica<strong>da</strong>s soluções<br />
eletrônicas, incorporando funções como Automatic Meter<br />
Reading (AMR – Leitura Automática de <strong>Medição</strong>). A ST acredita<br />
que há aproxima<strong>da</strong>mente 500 milhões de medidores de gás<br />
mecânicos no mundo, e a maior parte <strong>da</strong>s fornecedoras de gás<br />
estão preparando programas para substituir seus medidores<br />
tradicionais por medidores eletrônicos que são mais precisos,<br />
confiáveis e eficientes.<br />
No meio dessa parceria está um transdutor proprietário <strong>da</strong><br />
Omron e um chip analógico front-end desenvolvido pela ST. Essas<br />
tecnologias foram integra<strong>da</strong>s em um subsistema stand-alone<br />
completo. O sensor de fluxo resultante, o qual incorpora uma<br />
tecnologia MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) de sensor<br />
microtérmico, é compensado intrinsecamente para as variações<br />
de temperatura e de pressão, ao passo que um circuito embutido<br />
compensa a variação de múltiplas composições de gás. Visando<br />
estar em conformi<strong>da</strong>de com os padrões internacionais para<br />
medidores de gás, o sensor é resistente a poeira.<br />
“Com base em nossa colaboração bem sucedi<strong>da</strong> com a ST<br />
em sensores MEMS, estamos confiantes de que essa nova colaboração<br />
vai colocar as duas parceiras na vanguar<strong>da</strong> do mercado<br />
emergente para medidores de gás eletrônicos,” comenta Yoshio<br />
Sekiguchi, Gerente Geral Sênior <strong>da</strong> Micro Devices Division <strong>da</strong><br />
Omron Corporation.<br />
Produtos<br />
Invensys promoveu no Brasil o OpsManage’10<br />
Aguar<strong>da</strong>ndo imagem assessoria<br />
Nos dias 1 e 2 de dezembro foi realizado<br />
no Brasil o OpsManage’10, seminário<br />
mundial organizado pela Invensys,<br />
que é uma empresa fornecedora de<br />
sistemas tecnológicos, soluções de<br />
software e serviços de consultoria para<br />
indústria e operações de infraestrutura<br />
indústrial.<br />
Com palestras e ativi<strong>da</strong>des que exploravam<br />
os assuntos de maior relevância<br />
no atual momento de gestão de controle<br />
e informação industrial voltado<br />
sempre para a excelência Operacional.<br />
A OpsManage iniciou-se na America<br />
do Norte em Orlando, nos Estados<br />
Unidos. O Brasil foi o representante <strong>da</strong><br />
América Latina.<br />
12 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
Esta série de eventos teve como objetivo<br />
um lado educacional, e conseguiu<br />
oferecer aos convi<strong>da</strong>dos a possibili<strong>da</strong>de<br />
de analisar com mais detalhes, como<br />
que o InFusion Enterprise Control (ECS)<br />
conseguiu trazer novas oportuni<strong>da</strong>des<br />
para os clientes e parceiros <strong>da</strong><br />
Invensys, e como o ECS os auxilia a<br />
obter a excelência em operações entre<br />
controle, gerenciamento de ativos,<br />
produtivi<strong>da</strong>de e cui<strong>da</strong>dos com o meio<br />
ambiente e segurança.<br />
Foi apresentado estratégias de mercado<br />
vertical e soluções diferencia<strong>da</strong>s,<br />
assim como detalhamento de marca<br />
de produtos, suporte aos usuários<br />
e treinamento práticos, abrangendo<br />
virtualmente todos os aspectos de<br />
Montado em uma pequena placa PCB (Printed-Circuit-Board<br />
ou placa de circuito impresso) que mede 7,2x 8,6 cm, o sensor<br />
de fluxo de gás oferece alta precisão com um consumo de<br />
energia muito baixo, motor drivers embutidos para o controle<br />
<strong>da</strong> válvula e proteção contra os efeitos de temperatura e<br />
vibração. A placa do sensor possui um microcontrolador<br />
STM8L152 de consumo ultra baixo com 32 Kbyes de memória<br />
flash e driver de display LCD, sensor de temperatura<br />
STLM20, um acelerômetro LIS332AR e um RTC (Real-Time<br />
Clock) M41T82, assim como dispositivos de gerenciamento<br />
<strong>da</strong> energia e controle motor.<br />
“À medi<strong>da</strong> que a deman<strong>da</strong> por medidores de gás inteligentes<br />
cresce, esta colaboração com a Omron nos coloca a frente no<br />
mercado, além de repetir o enorme sucesso que conquistamos<br />
com os medidores inteligentes de eletrici<strong>da</strong>de,” explica Benedetto<br />
Vigna, Gerente Geral <strong>da</strong> MEMS, Sensors and High-Performance<br />
Analog Division <strong>da</strong> STMicroelectronics. Ele destaca<br />
também que o kit do medidor reduz enormemente os custos<br />
de compra e acelera a chega<strong>da</strong> ao mercado dos fabricantes de<br />
medidores.<br />
Aplicações como medição de eletrici<strong>da</strong>de, gás e água, onde<br />
sensores miniaturizados e microcontroladores com consumo<br />
de energia ultrabaixo são combinados para oferecer aos consumidores<br />
informações em tempo real sobre custos e padrões<br />
de uso, aju<strong>da</strong>ndo-os dessa forma a minimizar o uso de recursos<br />
não renováveis, por exemplo.<br />
controle empresarial, desde a indústria<br />
e estratégia de negócios até instrumentação<br />
e conexão com os sistemas ERP.<br />
Os fórum foi voltado para diferentes<br />
áreas <strong>da</strong> indústria, tais como, alimentos<br />
e bebi<strong>da</strong>s; minério; metais e minerais;<br />
energia; água e esgoto; óleo e gás<br />
upstream; processo de hidrocarbono;<br />
farmacêuticas e químicas.<br />
Participaram mais de 3.000 clientes<br />
de todo o mundo na série de eventos<br />
<strong>da</strong> Invensys. Estes clentes tiveram o<br />
privilégio de explorar as formas de<br />
superar tradicionais barreiras que<br />
normalmente encontram no mercado<br />
atual alcançando a total visibili<strong>da</strong>de <strong>da</strong><br />
rentabili<strong>da</strong>de <strong>da</strong> empresa em tempo<br />
- real e excelência Operacional.
Software <strong>da</strong> GE IP é usado<br />
em reatores de resina<br />
A empresa Z/Soft Automação e Sistemas Lt<strong>da</strong>, integradora<br />
de sistemas de automação, desenvolveu em parceria com a GE<br />
Intelligent Platforms um projeto de automação para a empresa<br />
Socer do Brasil e Com. Lt<strong>da</strong>, possibilitando a visualização e<br />
ajustes mais precisos <strong>da</strong>s variáveis de controle dos reatores.<br />
Para este projeto, foi utiliza<strong>da</strong> a solução de controladores<br />
PACSystem Rx3i, em redundância, com sistema de controle<br />
e supervisão utilizando um QuickPanel View Intermediate<br />
12 Color Tft Touch Dc e um computador Windows com<br />
dois monitores de 19” ro<strong>da</strong>ndo o iFIX PLUS SCADA Pack e<br />
Suporte para Terminal Services no SCADA 3 para permitir<br />
sua utilização de forma remota pela Internet.<br />
Terminado em abril deste ano, o objetivo do projeto foi<br />
a automação dos reatores de fabricação de resina. Para se<br />
conseguir um melhor controle e desempenho no processo,<br />
foi desenvolvi<strong>da</strong> uma solução de tecnologia de automação<br />
possibilitando visualização e ajustes mais precisos <strong>da</strong>s variáveis<br />
de controle dos reatores, como temperatura, pressão e<br />
veloci<strong>da</strong>de dos motores <strong>da</strong>s pás internas. Como consequência,<br />
estabeleceu-se um controle de quali<strong>da</strong>de mais padronizado e<br />
uma redução no consumo de energia elétrica dos reatores pela<br />
diminuição do tempo de maturação <strong>da</strong> resina dentro deles.<br />
//notícias<br />
“Por ser a primeira experiência de automação desenvolvi<strong>da</strong> e admi-<br />
nistra<strong>da</strong> diretamente pela Socer, o maior desafio <strong>da</strong> Z/Soft foi identificar<br />
as áreas de processo para definir uma estratégia de trabalho<br />
que permitisse uma sequência de desenvolvimento de automação<br />
por fases para se chegar à automação total <strong>da</strong> planta”, afirma Onadil<br />
Vieira Júnior, Diretor de Automação <strong>da</strong> Z/Soft.<br />
Para isso, a Z/Soft, com o apoio <strong>da</strong> GE IP, buscou uma tecnologia<br />
de hardware, software e recursos humanos, e que garantisse<br />
o sucesso do desenvolvimento de to<strong>da</strong>s as fases do projeto.<br />
“Resolvemos o problema com uma apresentação <strong>da</strong>s soluções<br />
tecnológicas <strong>da</strong> GE Intelligent Platforms que seriam aplica<strong>da</strong>s<br />
no projeto <strong>da</strong> SOCER. A reunião foi fun<strong>da</strong>mental para a escolha<br />
por parte <strong>da</strong> Socer”, explica José Alberto Copini Pucci, diretor<br />
Comercial <strong>da</strong> Z/Soft.<br />
Paulo Seixas, diretor geral <strong>da</strong> Socer Brasil, diz que o projeto deu<br />
resultados imediatos, pois todos os controles eram feitos manualmente<br />
e passaram à forma automática. O próximo passo é integrálo<br />
aos tanques de alimentação dos reatores. Já em longo prazo, o<br />
objetivo é ter uma planta totalmente automatiza<strong>da</strong>. “O resultado <strong>da</strong><br />
automação está diretamente ligado à quali<strong>da</strong>de e à padronização <strong>da</strong><br />
produção, além de uma redução significativa nos tempos de processo<br />
com a utilização mais controla<strong>da</strong> dos reatores e dos parâmetros de<br />
processo. As reduções vão propiciar a diminuição nos custos e o<br />
aumento na produtivi<strong>da</strong>de total <strong>da</strong> planta”, conclui.<br />
Setembro/Outubro 2010 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
13
notícias<br />
Sistema de monitoramento permite<br />
acompanhamento de imagens por celular<br />
Com a expansão do mercado de segurança, a empresa<br />
Graber apresenta na Expo Síndico Secovi Condomínio 2010, o<br />
“Graber Viu”. Sistema que integra o monitoramento de alarmes,<br />
a vigilância de imagens de segurança, sensores magnéticos,<br />
módulo de comunicação de <strong>da</strong>dos, botões de pânico móveis,<br />
entre outros.<br />
As imagens são transmiti<strong>da</strong>s em 3G ou GPRS e permitem<br />
acompanhar tudo o que acontece em empresas, condomínios<br />
ou residências através de um aparelho celular. Com o sistema<br />
de troca de <strong>da</strong>dos, as falhas de segurança tendem a diminuir.<br />
Outros destaques <strong>da</strong> empresa são os serviços <strong>da</strong> “Ron<strong>da</strong><br />
Ecológica”, que podem ser feitos com a Ecobike, uma bicicleta<br />
com motor elétrico; com o Segway, um equipamento que tem<br />
os movimentos controlados através de um sistema composto<br />
por sensores e giroscópios instalados na base onde se apoiam<br />
os pés; e com o EcoCubs, um produto moderno com tecnologia<br />
nacional. Todos os equipamentos dispensam combustíveis fósseis,<br />
por isso aju<strong>da</strong>m na preservação do meio-ambiente. Além<br />
disso, não causam incômodo algum aos condôminos, pois não<br />
emitem ruídos ou odores.<br />
O “Vigilante Monitorado”, é um sistema que retransmite o<br />
olhar do vigilante durante a ron<strong>da</strong>. O vigilante com uma mochila<br />
carrega uma câmera sem fio que transmite as imagens via<br />
GPRS para a central de monitoramento. Com base nas imagens<br />
capta<strong>da</strong>s, se houver alguma situação suspeita, ele pode começar<br />
os procedimentos de segurança adequados.<br />
Curtas<br />
Curso de automação<br />
O Programa de Educação Continua<strong>da</strong> <strong>da</strong> Escola<br />
Politécnica <strong>da</strong> USP (PECE/Poli) está com inscrições<br />
abertas para o curso de especialização em Automação<br />
Industrial. Para facilitar a compreensão plena do que é<br />
a automação industrial, a estrutura do curso obedece a<br />
uma sequência que se inicia com os módulos tecnológicos<br />
básicos, passa pelas disciplinas de cunho científico<br />
e termina com os módulos em gestão de processos de<br />
automação.<br />
É voltado para profissionais com formação em<br />
Engenharia e que tenham interesse em trabalhar com<br />
processos industriais automatizados, Para garantir uma<br />
ampla visão do assunto, é ministrado por professores<br />
<strong>da</strong> Poli e por profissionais que atualmente trabalham na<br />
Rockwell Automation, empresa parceira do PECE/Poli<br />
neste curso.<br />
14 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
Indústria de motocicletas prevê<br />
faturamento de R$ 11,5 bilhões<br />
A indústria fabricante de motocicletas conseguiu se recuperar<br />
de um ano considerado ruim e deve encerrar o exercício<br />
de 2010 com faturamento de R$ 11,5 bilhões, em comparação<br />
com o ano de 2009 que foi de R$ 10,4 bilhões.<br />
Com capaci<strong>da</strong>de instala<strong>da</strong> para fabricar 2,5 milhões de<br />
uni<strong>da</strong>des por ano, o setor de motocicletas, segundo Laerte<br />
Rocca Herrero, diretor do SIMEFRE - Sindicato Interestadual<br />
<strong>da</strong> Indústria de Materiais e Equipamentos Ferroviários e Rodoviários,<br />
está encerrando 2010 com produção de 1.720.000<br />
uni<strong>da</strong>des, volume que representa crescimento de 12% sobre<br />
o volume de 2009.<br />
De acordo com Herrero, a volta gradual do crédito em<br />
níveis melhores que os obtidos em 2009 e o segmento de<br />
consórcio, que teve participação significativa nas ven<strong>da</strong>s do<br />
setor com um crescimento aproximado de 20% tomando<br />
como base 2009, foram fatores importantíssimos para o<br />
bom desempenho do setor de motocicletas no exercício<br />
que termina.<br />
Do total comercializado pela indústria durante o exercício<br />
de 2010, estima-se que 1.750.000 uni<strong>da</strong>des (previsão consumindo<br />
estoque nas fábricas) deverão ser forneci<strong>da</strong>s para o<br />
mercado interno, ante 1.580.000 uni<strong>da</strong>des comercializa<strong>da</strong>s<br />
de janeiro a dezembro de 2009.<br />
As ven<strong>da</strong>s externas, segundo Herrero continuam representando<br />
pouco para o setor, cerca de 4% <strong>da</strong> produção <strong>da</strong><br />
indústria de motociclos. “Este ano o volume a ser exportado<br />
não deverá superar a casa dos 70 mil uni<strong>da</strong>des”, acentua.<br />
Segundo o diretor do SIMEFRE, o câmbio desvalorizado<br />
e a falta de competitivi<strong>da</strong>de dos produtos brasileiros no<br />
Mercosul em decorrência <strong>da</strong> alta carga tributária brasileira<br />
continuam prejudicando as exportações do setor. “Aliás,<br />
essa tem sido a principal causa para o baixo percentual de<br />
exportação”, complementa Herrero.<br />
O que deu um alívio à indústria de motocicletas em<br />
2010 foi a melhoria no poder aquisitivo dos brasileiros, que<br />
retornaram às compras. Na ver<strong>da</strong>de, a deman<strong>da</strong> aumentou<br />
porque o mercado voltou a oferecer financiamentos mais<br />
longos e créditos mais atraentes.<br />
Gerando cerca de 360 mil empregos diretos e indiretos,<br />
a indústria de motocicletas opera atualmente com uma<br />
capaci<strong>da</strong>de ociosa de 30%. Essa folga permite projetar um<br />
desempenho maior em 2011 sem que sejam necessários<br />
grandes investimentos.<br />
Herrero acredita que a produção de motociclos no próximo<br />
ano seja de 2.060.000. Desse total, o mercado interno<br />
deverá absorver 2 milhões de uni<strong>da</strong>des, enquanto que as exportações<br />
deverão responder por 60 mil motocicletas. “Para<br />
curto prazo teremos a injeção de mais de R$ 14 bilhões no<br />
mercado com o 13º. Salário, aliado a um aumento de emprego<br />
e ren<strong>da</strong> em função do final do ano, uma vez que não<br />
temos sentido retração na intenção de compra por parte<br />
de nossos clientes”, conclui.
automação<br />
Placa de<br />
Desenvolvimento<br />
para Motores<br />
de Passo de até<br />
2 ampéres<br />
O<br />
saiba mais<br />
Análise do desempenho de Sistemas<br />
de movimento utilizando motores<br />
de passo<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 18<br />
Comparação de sistemas com<br />
motores de passo e servomotores<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 10<br />
Motores de Indução Trifásicos<br />
– Dados <strong>da</strong> Placa<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 42<br />
Este artigo tem como objetivo fornecer um kit completo para que<br />
seja possível testar, comunicar e aplicar seu software desenvolvido<br />
através de uma placa de desenvolvimento padrão, conecta<strong>da</strong> diretamente<br />
aos motores de passo<br />
16 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Setembro/Outubro 2010<br />
motor de passo é um dispositivo eletromecânico<br />
que movimenta seu eixo através de<br />
pulsos elétricos gerados em seus terminais.<br />
A movimentação de seu rotor ou eixo é<br />
<strong>da</strong><strong>da</strong> de acordo com a sequência correta<br />
dos pulsos criados em seus polos, e estes<br />
pulsos são formados através de drivers<br />
ou controladores externos que fornecem<br />
para suas bobinas a frequência correta de<br />
magnetização, fazendo assim o eixo girar<br />
na veloci<strong>da</strong>de deseja<strong>da</strong> e com a quanti<strong>da</strong>de<br />
de pulsos necessária.<br />
O motor de passo tem como grande<br />
vantagem sobre os demais motores a sua<br />
capaci<strong>da</strong>de de um posicionamento preciso,<br />
além de seu peso e tamanho serem reduzidos,<br />
sendo assim muito solicitado em projetos<br />
onde é necessário controlar precisamente<br />
a posição e também a veloci<strong>da</strong>de como em<br />
Bruno Ribeiro Ferretti<br />
Luiz Roberto Basso Filho<br />
mesas de coordena<strong>da</strong>s, braços mecânicos,<br />
e etc. Também podemos facilmente identificar<br />
os motores de passo sendo usados<br />
em eletrodomésticos e aparelhos de uso<br />
residencial, a exemplo de impressoras e<br />
scanners dentre vários outros.<br />
A resolução de um motor de passo é<br />
<strong>da</strong><strong>da</strong> através de um número fixo de polos<br />
magnéticos que determinam o número de<br />
passos por revolução. Existem no mercado<br />
inúmeros tipos de motores de passo, sendo<br />
que os mais comuns estão na faixa entre 3<br />
passos por volta até motores de 200 passos<br />
por volta, o que significa que o rotor <strong>da</strong>rá 200<br />
passos para completar uma volta completa.<br />
Este número de passos nos dá também o<br />
ângulo ou resolução angular que um motor<br />
de passo irá girar, ou seja, um motor de 200<br />
passos por volta tem 1,8 º de precisão em
seu eixo de saí<strong>da</strong>, pois uma volta completa<br />
tem 360 º e dividindo-a por 200 passos nos<br />
<strong>da</strong>rá um ângulo de 1,8 º conforme mostrado<br />
na equação 1, logo, o rotor deste motor de<br />
passo tem a capaci<strong>da</strong>de de mover-se apenas<br />
de 1,8 º em 1,8 º.<br />
360 ° / 200 passos = 1,8 °<br />
O movimento destes motores é realizado<br />
com a sequência correta de energização<br />
destas bobinas. Para este controle dispomos<br />
hoje de drivers e controladores como o CI<br />
L298 e o L297, fabricados pela empresa ST<br />
Microeletronics, dos quais podem ser feitos<br />
downloads de seus <strong>da</strong>tasheets pelo site www.<br />
st.com e que utilizamos em nosso projeto<br />
como veremos a seguir.<br />
Modos de operação de<br />
um motor de passo<br />
Como exemplo, utilizaremos a operação<br />
de passo completo 1 ou Full-Step.<br />
Neste tipo de operação apenas uma<br />
bobina é aciona<strong>da</strong> de ca<strong>da</strong> vez, fazendo com<br />
que o código binário seja menor, o torque<br />
e o consumo de energia sejam baixos e a<br />
veloci<strong>da</strong>de de rotação do motor seja mais<br />
alta do que nos motores operando em meio<br />
passo, ao lado seguem a figura 1 e a tabela<br />
1 com a sequência de acionamento.<br />
Para o movimento do motor de passo, é<br />
necessário a sequência de pulsos A, B, C e<br />
D abaixo, enviados para o driver do motor.<br />
O componente L297 é responsável pelo<br />
envio destes pulsos para a movimentação<br />
do motor, solicitando do microncontrolador<br />
apenas os sinais de CLOCK, como ilustra a<br />
figura 2 a seguir (fonte: DataSheet L297).<br />
F2. Geração de pulsos pelo L297 (FONTE: Datasheet ST).<br />
A geração dos pulsos, sentido e veloci<strong>da</strong>de<br />
enviados para o motor serão <strong>da</strong>dos pelo<br />
L297. Veja mais no site www.st.com/stonline/books/pdf/docs/1334.pdf.<br />
O L297 dispõe de sinais de controle que<br />
tem como conseqüência uma considerável<br />
melhora no desempenho, aumentando a vi<strong>da</strong><br />
útil pois podem informar ao L298 quando<br />
o motor está sendo solicitado, evitando que<br />
haja aquecimento com conseqüente possível<br />
queima dos motores pelo fato de deixar suas<br />
bobinas energiza<strong>da</strong>s sem estarem sendo solicita<strong>da</strong>s.<br />
Através no pino HALF\FULL podemos<br />
modificar o tipo de acionamento do motor,<br />
tendo como opções escolhermos entre um<br />
maior torque ou uma maior precisão.<br />
O driver L298 é recomen<strong>da</strong>do pelo<br />
fabricante para ser usado em conjunto<br />
com L297, proporcionando um maior<br />
rendimento.<br />
Passo Completo 1-Full Step<br />
N° do Passo<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
BO<br />
T1. Sequência de acionamento em passo completo 1.<br />
F1. Operação em passo completo 1.<br />
1<br />
0<br />
0<br />
0<br />
B1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
0<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
automação<br />
O motor que utilizamos em nosso projeto<br />
é do fabricante Teco Electro Devices Co, Ltd,<br />
importado pela empresa Kalatec Automação,<br />
e o download <strong>da</strong>s especificações pode ser<br />
feito em www.kalatec.com.br/catalogo/<br />
motor_de_passo/nema23.pdf.<br />
Ligação do Pinos do<br />
PIC16F877 a L297<br />
O pino do PIC RC0 foi ligado na entra<strong>da</strong><br />
ENABLE do L297. O pino de sentido,<br />
CW/CCW, foi ligado na saí<strong>da</strong> RC1 do<br />
microncontrolador, e a entra<strong>da</strong> HALF/FULL<br />
recebe o pino RC3. Os pulsos do CLOCK<br />
(conforme indicado na figura anterior) são<br />
gerados pela saí<strong>da</strong> RC2 do PIC, e o pino<br />
HOME, responsável pela indicação de estado<br />
inicial do L297 no endereço 0101 <strong>da</strong><br />
sequência de pulsos, está ligado no RD3.<br />
Veja a figura 3.<br />
B2<br />
0<br />
0<br />
1<br />
0<br />
B3<br />
0<br />
0<br />
0<br />
1<br />
17
automação<br />
F3. Ligação dos pinos L297.<br />
Programação<br />
(Pulsos de CLOCK)<br />
A programação básica consiste em<br />
trabalharmos a frequência (veloci<strong>da</strong>de do<br />
motor) através <strong>da</strong> saí<strong>da</strong> RC2 do PIC16F877.<br />
O TIMER1 é usado para gerar os pulsos<br />
na entra<strong>da</strong> de clock do L297 e, após ca<strong>da</strong><br />
estouro, temos um pulso gerado. Simultaneamente<br />
utilizamos a interrupção para<br />
incrementar ou decrementar as quanti<strong>da</strong>des<br />
de passos a serem <strong>da</strong><strong>da</strong>s, como podemos<br />
ver a seguir:<br />
#INT_TIMER1<br />
void tmr1_isr()<br />
{<br />
do<br />
{CLOCK=0;}<br />
while(CLOCK!=0);<br />
if(var_cw==1)<br />
{passo++;CW=1;}<br />
else<br />
{passo--;CW=0;}<br />
do<br />
{CLOCK=1;}<br />
while(CLOCK!=1);<br />
set_timer1(var_speed);<br />
}<br />
Determinação do valor<br />
<strong>da</strong> frequência<br />
Para sabermos a frequência em que<br />
estamos trabalhando, fizemos o seguinte<br />
18 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
F4. Fonte de alimentação.<br />
cálculo: Utilizamos um clock externo de<br />
20 MHz, e prescaler de 4. Sabendo que o<br />
ciclo do TIMER1 é de 16 bits, ou seja, de<br />
0 a 65535 teremos:<br />
Ciclo de operação 20.000.000/4 =<br />
5.000.000. Com o prescaler de 4 teremos<br />
0,0000008 segundos ca<strong>da</strong> ciclo. Para chegarmos<br />
ao estouro de TIMER1 partindo o<br />
contador de 0 a 65535, teremos 0,00000008<br />
x 65535 = 0,052428 segundos. Se iniciarmos<br />
a contagem do TIMER1 em 30.000, por<br />
exemplo, teremos um estouro mais rápido<br />
(em 0,028428 segundos) e consequentemente<br />
estaremos gerando pulsos mais frequentes<br />
para o driver L297 na entra<strong>da</strong> de clock e,<br />
com isso, aumentaremos a veloci<strong>da</strong>de do<br />
motor. Para sabermos a frequência que<br />
está sendo gera<strong>da</strong>, podemos trabalhar <strong>da</strong><br />
seguinte forma:<br />
Frequência mínima [Hz] = 1/período [s],<br />
portanto 1/0,052428 por exemplo, teremos<br />
uma frequência mínima de 19,07 Hz.<br />
Função principal do programa<br />
A partir desta função podemos trabalhar<br />
no programa principal somente alterando<br />
estes parâmetros via gravação, ou mesmo<br />
pela comunicação RS-232:
while(true)<br />
{<br />
passo=0;<br />
pos_velo(20,vel_10,500,1);<br />
pos_velo(80,vel_10,500,1);<br />
pos_velo(140,vel_10,500,1);<br />
pos_velo(0,vel_10,500,0);<br />
PARA();<br />
}<br />
Circuito Eletrônico -<br />
Fonte de Alimentação<br />
No circuito mostrado na figura 4<br />
temos um retificador de on<strong>da</strong> completa<br />
, construído com diodos (D D2 , D e D )<br />
1 3 4<br />
formando uma ponte retificadora, através<br />
de um transformador (com mínimo 9 V e<br />
máximo 25 V e corrente maior ou igual a 2<br />
A) ligados aos bornes X1-1 e X2-2 temos o<br />
sinal de saí<strong>da</strong> retificado. Na saí<strong>da</strong> do sinal<br />
retificado, temos o capacitor C (4700µF)<br />
1<br />
que deve ter um valor alto para que o ripple<br />
seja o menor possível e não deixe a tensão<br />
que alimenta o circuito eletrônico baixar.<br />
O CI LM338K é um regulador de<br />
tensão ajustável com corrente de saí<strong>da</strong> de<br />
até 5 A, os reguladores ajustáveis montados<br />
na configuração acima, são associados com<br />
os resistores R e R podem resultar em<br />
1 2<br />
diversas tensões de saí<strong>da</strong> (Vo) de acordo<br />
com a seguinte fórmula:<br />
Vo=Vref (1+R 2 /R 1 )<br />
Onde o Vref é considerado normalmente<br />
como 1,25 V. Comumente vemos em outros<br />
circuitos um potenciômetro colocado<br />
no lugar do R 2 para que se possa fazer<br />
um ajuste mais preciso <strong>da</strong> tensão de saí<strong>da</strong><br />
deseja<strong>da</strong>, como no nosso caso a tensão não<br />
necessita precisão, optamos em não colocar<br />
o potenciômetro para fazer este ajuste.<br />
Com isso, temos então entre a saí<strong>da</strong> do<br />
regulador e o GND a tensão deseja<strong>da</strong> de 5<br />
V, podendo gerar uma corrente de até 5 A,<br />
essa tensão já é necessária para alimentar<br />
o circuito eletrônico e o motor de passo<br />
escolhido.<br />
Microprocessador PIC16F877<br />
O PIC16F877 é o responsável por controlar<br />
logicamente todo o circuito através de<br />
seus pinos, neste projeto temos a opção de<br />
fazer a gravação In circuit através do conector<br />
de 5 pinos e também fazer a debugação<br />
F5. Diagrama de ligação do PIC 16f877.<br />
F6. Ligação do LCD 4 bits.<br />
para verificar o correto funcionamento do<br />
programa, tudo isso através <strong>da</strong> placa ICD2<br />
<strong>da</strong> Microchip.<br />
Na figura 5 temos to<strong>da</strong>s as ligações<br />
feitas no microprocessador, temos as saí<strong>da</strong>s<br />
para o display LCD , temos também os pinos<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
automação<br />
responsáveispor enviar e receber os sinais<br />
do controlador do motor de passo (L297),<br />
temos o transmissor (TX) e receptor (RX)<br />
que são responsáveis por enviar e receber<br />
<strong>da</strong>dos através <strong>da</strong> porta serial RS-232 e temos<br />
também os botões.<br />
19
automação<br />
F7. Interface de comunicação RS-232.<br />
F8. Entra<strong>da</strong>s Digitais.<br />
F9. Placa monta<strong>da</strong> com motor de passo conectado.<br />
20 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
Display LCD<br />
Foi disponibilizado neste projeto um<br />
conector para utilização de um display<br />
LCD de 4 bits, onde seus pinos de <strong>da</strong>dos<br />
devem ser ligados no RD4, RD5, RD6,<br />
RD7, o RE1 é o RS (Register Selection) e o<br />
RE2 é o E (Enable) que são responsáveis<br />
por habilitar o LCD. Através do LCD<br />
podemos obter várias informações vin<strong>da</strong>s<br />
do circuito, tais como posição do motor<br />
de passo, corrente consumi<strong>da</strong>, sentido de<br />
rotação, dentre várias outras de acordo<br />
com o que o desenvolvedor do programa<br />
deseja. Figura 6.<br />
Interface de comunicação<br />
serial RS-232<br />
A interface de comunicação RS-232<br />
encontra<strong>da</strong> neste projeto tem como objetivo<br />
a conectivi<strong>da</strong>de <strong>da</strong> placa com uma outra<br />
interface RS-232, como por exemplo a<br />
porta serial de um computador que, liga<strong>da</strong><br />
na placa, pode fazer o controle do motor de<br />
passo através de um programa criado para<br />
esta finali<strong>da</strong>de. Observe a figura 7.<br />
Entra<strong>da</strong>s Digitais<br />
Os botões B1, B2, B3, B4, B5 e B6 que<br />
estão ligados no microprocessador, servem<br />
para a geração de sinais digitais que podem<br />
representar sensores que man<strong>da</strong>rão um sinal<br />
para o PIC, onde o mesmo deverá interpretar<br />
esses sinais recebidos e transformá-los em<br />
ações a serem realiza<strong>da</strong>s pelo motor, tudo<br />
isso através <strong>da</strong> programação que será feita<br />
no PIC. Veja a figura 8.<br />
O aspecto <strong>da</strong> Placa de Desenvolvimento<br />
monta<strong>da</strong> é visto na figura 9.<br />
Conclusão<br />
Nos dias de hoje o controle total de<br />
motores de passo tem sido fun<strong>da</strong>mental na<br />
indústria ou em qualquer outra automação, e<br />
para isso o ideal é associar este componente<br />
a um circuito programado, de baixo custo,<br />
sendo que o microcontrolador e o driver de<br />
controle possuem papéis importantes neste<br />
tipo de projeto.<br />
MA
CLPs<br />
A<br />
saiba mais<br />
Autómatas programables<br />
– Josep Balcells, José Luis Romeral<br />
- EDITORA: Marcombo<br />
Curso de Automação Industrial<br />
– Paulo Oliveira - EDITORA:<br />
Edições Técnicas e Profissionais<br />
Manual de Formação OMRON<br />
– Eng.º Filipe Alexandre de Sousa<br />
Pereira<br />
Site de fabricante<br />
www.omron.pt<br />
O ser humano é provavelmente o melhor exemplo comparativo de<br />
como funciona um sistema de instrumentação. Perante a aquisição<br />
de <strong>da</strong>dos exteriores, realiza ações de controle, ou seja, está continuamente<br />
a monitorar a reali<strong>da</strong>de que o envolve e, em função dela,<br />
a tomar decisões que nela se repercutem.<br />
O conceito de um sistema de aquisição e controle, aplicado aos<br />
sistemas industriais, na<strong>da</strong> mais é do que a aquisição de <strong>da</strong>dos do<br />
mundo físico através de sensores, para que esta informação (com programação)<br />
controle os processos ou sistemas através de atuadores<br />
primeira geração de instrumentos utilizados<br />
em medi<strong>da</strong>s elétricas foi a dos instrumentos<br />
analógicos, onde o operador tinha de efetuar<br />
a leitura dos valores, de forma a controlar<br />
a máquina ou processo.<br />
O decréscimo dos custos <strong>da</strong> eletrônica<br />
digital, nomea<strong>da</strong>mente dos CLPs, originou<br />
o aparecimento de uma segun<strong>da</strong> geração de<br />
instrumentos, designados por instrumentos<br />
digitais.<br />
Existem quatro blocos fun<strong>da</strong>mentais<br />
em que se pode dividir, do ponto de vista<br />
funcional, um instrumento de medi<strong>da</strong>:<br />
• Sensor;<br />
• Transmissão;<br />
• Condicionador de sinal;<br />
• Supervisão.<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
automação<br />
Programação de<br />
equipamentos de acordo<br />
com as especificações<br />
dos processos<br />
Filipe Pereira(*)<br />
filipe.as.pereira@gmail.com<br />
Supervisão<br />
Os sistemas de supervisão nos processos<br />
industriais são comumente designados de<br />
SCADA (Supervisory Control And Data<br />
Acquisition).<br />
Os primeiros sistemas de supervisão<br />
permitiam unicamente informar o estado<br />
corrente do processo, monitorando apenas<br />
sinais, representativos do estado de variáveis,<br />
através de indicadores e lâmpa<strong>da</strong>s sem que<br />
houvesse qualquer interface bidireccional<br />
com o operador.<br />
Com a evolução tecnológica, novos<br />
dispositivos dedicados à supervisão apareceram<br />
e passaram a ter um papel importante<br />
por recolherem, entre outras coisas, <strong>da</strong>dos<br />
dos CLPs.<br />
21
automação<br />
F1. Sistema de Supervisão. (Fonte: www.arm-automacao.com.br/photos/Projetos/0001_full.jpg)<br />
F2. Sistema de Interface Homem-Máquina.<br />
F3. Carta MAD42.<br />
22 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
Estes <strong>da</strong>dos podem ser observados, de<br />
forma remota e amigável, pelo operador que<br />
tem assim a monitoração do estado atual do<br />
sistema, através de um conjunto de previsões,<br />
gráficos e relatórios permitindo a toma<strong>da</strong> de<br />
decisões de forma automática ou manual por<br />
parte desse mesmo operador (figura 1).<br />
Os sistemas de supervisão passaram a<br />
ter um papel preponderante na gestão <strong>da</strong>s<br />
empresas, por estes se tornarem uma grande<br />
fonte de informação.<br />
<strong>Atual</strong>mente os sistemas de supervisão<br />
oferecem três funções básicas:<br />
• Supervisão;<br />
• Operação;<br />
• Controle.<br />
A aquisição de <strong>da</strong>dos é o processo que<br />
envolve o recolhimento e transmissão,<br />
através de redes de comunicação de <strong>da</strong>dos,<br />
desde as instalações industriais até a estação<br />
central de monitoração e armazenamento<br />
de <strong>da</strong>dos.<br />
A visualização de <strong>da</strong>dos consiste na apresentação<br />
<strong>da</strong> informação através de interfaces<br />
Homem - Máquina (figura 2).<br />
Os sistemas de supervisão permitem<br />
visualizar os <strong>da</strong>dos recolhidos, fazer análises<br />
de tendência com base nos valores lidos<br />
e valores parametrizados pelo operador,<br />
fazer gráficos e relatórios de <strong>da</strong>dos atuais<br />
e existentes em memória.<br />
Os sistemas SCADA permitem a existência<br />
de alarmes classificados por níveis<br />
de priori<strong>da</strong>de, permitindo uma maior<br />
tolerância a falhas. Através de informação<br />
proveniente dos logins, os sistemas SCADA<br />
permitem reconhecer os operadores, para<br />
identificação e reencaminhamento de alarmes,<br />
em função <strong>da</strong>s áreas de competência<br />
e responsabili<strong>da</strong>de.<br />
A informação <strong>da</strong> uni<strong>da</strong>de industrial pode<br />
estar centraliza<strong>da</strong> ou distribuí<strong>da</strong> numa rede,<br />
de modo a permitir a partilha, para com o<br />
uso de um web browser ser possível controlar,<br />
em tempo real, uma máquina localiza<strong>da</strong> em<br />
qualquer parte do mundo.<br />
Configuração dos módulos<br />
I/O analógicos<br />
Os módulos de entra<strong>da</strong>s analógicos<br />
são utilizados nas aplicações em que os<br />
sinais provenientes do processo sejam<br />
analógicos.<br />
As cartas especiais de entra<strong>da</strong>s e saí<strong>da</strong>s<br />
analógicas são especialmente concebi<strong>da</strong>s<br />
para receberem e/ou condicionarem todos
F4. Pormenor dos interruptores que definem<br />
o espaço de memória a utilizar.<br />
os sinais analógicos existentes no mundo<br />
industrial.<br />
Na configuração <strong>da</strong> carta MAD42 <strong>da</strong><br />
OMRON (carta mista de I/O analógicas)<br />
devem ser considerados gerais, uma vez que<br />
a metodologia de configuração é similar<br />
para todos os CLPs (figura 3).<br />
A primeira etapa para configurar uma<br />
carta analógica é indicar a posição que a<br />
carta vai ocupar no espaço de memória<br />
reservado na CPU do CLP.<br />
A carta de I/O analógica tem dois<br />
interruptores que definem o espaço de<br />
memória por ela utilizado (número do<br />
módulo), figura 4.<br />
Este espaço de memória é constituído<br />
por words que, manipula<strong>da</strong>s, configuram<br />
o módulo de I/O analógica.<br />
Como referido, o sinal proveniente do sensor<br />
pode ser em tensão ou em corrente.<br />
A carta pode aceitar os dois sinais desde<br />
que, os interruptores associados às entra<strong>da</strong>s,<br />
estejam ou não selecionados, ou seja, se<br />
um interruptor estiver no estado Off está<br />
a aceitar um sinal em tensão, e se o interruptor<br />
estiver no estado On está a aceitar<br />
um sinal em corrente (figura 5).<br />
O número <strong>da</strong>s entra<strong>da</strong>s que estão a ser<br />
utiliza<strong>da</strong>s para leitura pode ser configurado<br />
no registro de memória D(m), onde m é<br />
<strong>da</strong>do por m=20000+(nº módulo*100).<br />
Os Bits 04, 05, 06, e 07 <strong>da</strong> word D<br />
(m) permitem definir as entra<strong>da</strong>s ativas,<br />
ou seja, tomando como exemplo a ativação<br />
F5. Pormenor <strong>da</strong> configuração <strong>da</strong> carta de entra<strong>da</strong>.<br />
F6. Pormenor <strong>da</strong> ativação <strong>da</strong>s entra<strong>da</strong>s <strong>da</strong> Word D (m).<br />
F7. Pormenor <strong>da</strong> ativação <strong>da</strong>s entra<strong>da</strong>s <strong>da</strong> Word D (m+1).<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
automação<br />
DM word Bits<br />
15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00<br />
D(m+27)<br />
D(m+28)<br />
D(m+29)<br />
D(m+30)<br />
D(m+31)<br />
D(m+32)<br />
D(m+33)<br />
D(m+34)<br />
Limite inferior <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> 1<br />
Limite superior <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> 1<br />
Limite inferior <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> 2<br />
Limite superior <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> 2<br />
Limite inferior <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> 3<br />
Limite superior <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> 3<br />
Limite inferior <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> 4<br />
Limite superior <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> 4<br />
T1. Manipulação <strong>da</strong> escala do sinal de entra<strong>da</strong>.<br />
23
automação<br />
F8. Registro para configuração do tempo de conversão e resolução do conversor A/D.<br />
F9. Exemplo do alocar de temperaturas mínimas e máximas de um sensor.<br />
F10. Configuração <strong>da</strong>s saí<strong>da</strong>s analógicas.<br />
F11. Configuração <strong>da</strong> variação <strong>da</strong> saí<strong>da</strong>.<br />
Word Função<br />
n+1<br />
n+2<br />
Valor de saí<strong>da</strong> 1<br />
Valor de saí<strong>da</strong> 2<br />
T2. Registro na Conversão D/A.<br />
24 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
Valor registro<br />
16-bit<br />
<strong>da</strong>s entra<strong>da</strong>s analógicas nº3 e nº1, para as<br />
ativar é necessário transferir para os Bits 06<br />
e 04 <strong>da</strong> word D(m) a informação referente<br />
à utilização <strong>da</strong>quelas entra<strong>da</strong>s (figura 6).<br />
Importante: As entra<strong>da</strong>s analógicas que<br />
não forem utiliza<strong>da</strong>s devem ser inabilita<strong>da</strong>s<br />
para diminuir o tempo de leitura <strong>da</strong>s<br />
entra<strong>da</strong>s analógicas!<br />
O intervalo de variação do sinal de entra<strong>da</strong><br />
proveniente do sensor, é configurado<br />
na word D (m+1), nomea<strong>da</strong>mente nos Bits<br />
15 até 08.<br />
Concretizado para as entra<strong>da</strong>s escolhi<strong>da</strong>s,<br />
se na entra<strong>da</strong> analógica 3 estiver aplicado<br />
um sinal a variar de 0 a 10 V, nos Bits 13<br />
e 12 <strong>da</strong> word D (m+1) deverá ser coloca<strong>da</strong><br />
a informação 01 (figura 7).<br />
O que é colocado nos bits 15, 14, 11 e 10<br />
é indiferente, uma vez que anteriormente<br />
estas entra<strong>da</strong>s não forem habilita<strong>da</strong>s.<br />
O resultado <strong>da</strong> conversão analógica para<br />
digital dos sensores ligados no módulo de<br />
entra<strong>da</strong>s analógico é guar<strong>da</strong>do num endereço<br />
específico (words n+5 para o sinal de<br />
entra<strong>da</strong> 1, n+6 para o sinal de entra<strong>da</strong> 2,<br />
n+7 para o sinal de entra<strong>da</strong> 3 e n+8 para o<br />
sinal de entra<strong>da</strong> 4).<br />
O endereço n é <strong>da</strong>do por n=2000+ (nº<br />
módulo*10).<br />
Existem ain<strong>da</strong> registros onde se pode<br />
configurar o tempo de conversão e a<br />
resolução do conversor A/D (D (m+18))<br />
(figura 8).<br />
A manipulação <strong>da</strong> escala do sinal de<br />
entra<strong>da</strong> també m é uma configuração que se<br />
costuma fazer com bastante frequência, uma<br />
vez que o programador, se assim o entender,<br />
em vez de utilizar o valor dos registros,<br />
pode utilizar as uni<strong>da</strong>des físicas. Para tal<br />
basta configurar os registros D(m+27) até<br />
ao D(m+34), veja tabela 1.<br />
Por exemplo, se na entra<strong>da</strong> 3, estiver<br />
aplicado um sinal de um sensor que está a<br />
ler uma gama de temperaturas que varia de<br />
0 a 150 ºC, o que há a fazer é colocar no<br />
D(m+32) o valor correspondente à escala<br />
mínima, ou seja, 0 (zero) e no D(m+31) o<br />
valor correspondente à escala de temperatura<br />
máxima, ou seja, 150 (figura 9).<br />
O procedimento para a configuração<br />
<strong>da</strong>s saí<strong>da</strong>s analógicas é análogo às entra<strong>da</strong>s,<br />
desde que exista o cui<strong>da</strong>do de colocar a<br />
configuração correspondente ao pretendido<br />
nos registros corretos.<br />
Para ativar uma ou ambas as saí<strong>da</strong>s <strong>da</strong><br />
carta de I/O analógica MAD42, é necessário
manipular os Bits 01 e 02 do canal D(m),<br />
veja a figura 10.<br />
Para configurar qual a variação <strong>da</strong> saí<strong>da</strong><br />
é necessário colocar nos Bits associados<br />
às saí<strong>da</strong>s no canal D (m+1) a informação<br />
correspondente (figura 11).<br />
Para a conversão D/A é necessário a<br />
existência de um registro onde se coloca a<br />
quanti<strong>da</strong>de digital que se quer converter.<br />
No caso do módulo de I/O analógico o<br />
endereço desse registro, é <strong>da</strong>do por n+1.<br />
O endereço n é <strong>da</strong>do por n=2000+ (nº<br />
módulo*10) (tabela 2).<br />
Nos módulos de saí<strong>da</strong>s analógicos existe<br />
também um endereço de início e para<strong>da</strong> do<br />
conversor D/A (registro n+1 e n+2), ou seja,<br />
para iniciar a conversão D/A é necessário<br />
ativar os Bits correspondentes (word n, bits<br />
00 e 01) no programa de controle, onde n<br />
é <strong>da</strong>do por n=2000+(nº módulo*10) como<br />
ilustra a figura 12.<br />
Analogamente às entra<strong>da</strong>s analógicas,<br />
existem registros para as saí<strong>da</strong>s analógicas<br />
onde se pode manipular o tempo de conversão<br />
<strong>da</strong> carta (registo D(m+18)) e a conversão<br />
de escala para uni<strong>da</strong>des físicas nos registros<br />
D(m+19) até à D(m+22) (tabela 3).<br />
F12. Configuração dos módulos de saí<strong>da</strong> analógicos.<br />
T3. Registro para as saí<strong>da</strong>s analógicas.<br />
Setembro/Outubro 2010 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
automação<br />
DM word Bits<br />
15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00<br />
D(m+19)<br />
Limite inferior <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> 1<br />
D(m+20) Limite superior <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> 1<br />
D(m+21)<br />
Limite inferior <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> 2<br />
D(m+22) Limite superior <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> 2<br />
Conclusão<br />
O endereço D(m) na carta de I/O é<br />
comum para as entra<strong>da</strong>s e saí<strong>da</strong>s. Na utilização<br />
deste registo, no programa de controle,<br />
deve-se ter especial atenção a este fato, uma<br />
vez que os endereços a manipular devem-no<br />
ser em simultâneo para não apagar nenhuma<br />
informação que foi inseri<strong>da</strong> previamente no<br />
programa de controle.<br />
A maioria dos softwares para elaboração<br />
do programa de controle contém funções<br />
dedica<strong>da</strong>s à configuração, de forma intuitiva<br />
e bastante simples, <strong>da</strong>s cartas especiais.<br />
A consulta do manual do fabricante<br />
para a configuração de cartas especiais não<br />
deve ser dispensa<strong>da</strong>.<br />
MA<br />
*Filipe Pereira é Diretor do Curso de Eletrônica, Automação<br />
e Computadores <strong>da</strong> Escola D. Sancho I.<br />
25
ferramentas<br />
Tratamento<br />
de Alarmes<br />
no Elipse E3<br />
saiba mais<br />
Diagnóstico de Falhas e alarmes em<br />
sistemas Supervisórios e CLPs<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 43<br />
Softwares de Supervisão<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 20<br />
SSC: Sistemas de Supervisão e<br />
Controle<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 14<br />
Site de Fabricante:<br />
www. phmsoftware.com.br<br />
Algo que vem sendo comentado com uma frequência ca<strong>da</strong> vez<br />
maior é a gestão eficiente de alarmes em sistemas de automação,<br />
visto que a proliferação de informações acessíveis em supervisórios<br />
torna muitas vezes impossível tratar a avalanche de alarmes<br />
corretamente.<br />
Desse modo, aqui é apresentado um caso de tratamento de alarmes<br />
no Elipse E3, que foi aplicado a um projeto de COG<br />
26 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Setembro/Outubro 2010<br />
Paulo Henrique Soares<br />
Eng.º e Diretor <strong>da</strong> PHM Software<br />
Alarmes no E3<br />
• AckTime: registra a hora em que<br />
O problema inicial era que os opera- o operador faz o reconhecimento<br />
dores se confundiam quanto à ordem dos do alarme;<br />
eventos e dessa maneira era difícil encontrar • E3Timestamp: registra o momento<br />
soluções ou rastrear problemas a partir <strong>da</strong> em que o servidor de alarmes do E3<br />
lista de alarmes. O servidor de alarmes do envia a informação para o banco<br />
E3 registra a mesma ocorrência de alarme de <strong>da</strong>dos.<br />
com 4 tempos diferentes:<br />
Para mostrar a questão dos alarmes no<br />
• InTime: especifica a hora completa E3, vamos estu<strong>da</strong>r um problema comum<br />
(<strong>da</strong>ta, hora, minutos, segundos, a diferentes aplicativos, que é o de tratar<br />
milissegundos) em que o alarme é alarmes digitais e a sequência de aconte-<br />
detectado (alarme ativo);<br />
cimentos que pode resultar de um desses<br />
• OutTime: registra a hora completa alarmes.<br />
em que o alarme sai do estado ativo O alarme que veremos é o seguinte:<br />
(ou atuado);<br />
•<br />
Alarme: tipo digital;
E3 TimeStamp<br />
07/06/2010<br />
09:30:00<br />
07/06/2010<br />
09:30:30<br />
07/06/2010<br />
09:35:00<br />
T1. Sequência de registros n° 1.<br />
E3 TimeStamp<br />
07/06/2010<br />
09:30:00<br />
07/06/2010<br />
09:30:15<br />
07/06/2010<br />
09:30:30<br />
Mensagem<br />
Falha na parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba<br />
com comando do PLC<br />
Parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba normaliza<strong>da</strong><br />
com comando do PLC<br />
Parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba normaliza<strong>da</strong><br />
com comando do PLC<br />
T2. Sequência de registros n° 2.<br />
E3 TimeStamp<br />
07/06/2010<br />
09:30:00<br />
Mensagem<br />
Falha na parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba<br />
com comando do PLC<br />
Falha na parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba<br />
com comando do PLC<br />
Parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba normaliza<strong>da</strong><br />
com comando do PLC<br />
T3. Linha de registro com resumo <strong>da</strong> situação.<br />
E3 TimeStamp<br />
07/06/2010<br />
09:30:00<br />
Mensagem<br />
Falha na parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba<br />
com comando do PLC<br />
Mensagem<br />
Falha na parti<strong>da</strong><br />
<strong>da</strong> bomba com<br />
comando do PLC<br />
InTime<br />
07/06/2010<br />
09:30:00<br />
T4. Com acréscimo <strong>da</strong> mensagem de retorno.<br />
• Mensagem de Alarme: Falha na<br />
parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba com comando<br />
do PLC;<br />
• Mensagem de Retorno: Parti<strong>da</strong> <strong>da</strong><br />
bomba normaliza<strong>da</strong> com comando<br />
do PLC;<br />
• Reconhecimento: obrigatório;<br />
• Tratar como evento: não.<br />
Para ilustrar nosso alarme, digamos<br />
que a bomba demorou 30 segundos para<br />
operar, deixando o alarme ativo nesse período<br />
e depois voltando ao estado normal.<br />
Se considerarmos que o alarme aconteceu<br />
com a <strong>da</strong>ta “07/06/2010 09:30:00”, e que<br />
o operador só reconheceu o alarme depois<br />
de 5 minutos <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> do alarme, teremos<br />
no banco de <strong>da</strong>dos a seguinte sequência de<br />
registros na tabela 1.<br />
Se considerarmos a situação em que a<br />
bomba demorou 30 segundos para operar,<br />
deixando o alarme ativo nesse período e<br />
depois voltando ao estado normal, mas<br />
que o operador reconheceu o alarme 15<br />
segundos depois <strong>da</strong> entra<strong>da</strong> do alarme,<br />
teremos no banco de <strong>da</strong>dos outra sequência<br />
InTime<br />
07/06/2010<br />
09:30:00<br />
07/06/2010<br />
09:30:00<br />
07/06/2010<br />
09:30:00<br />
InTime<br />
07/06/2010<br />
09:30:00<br />
07/06/2010<br />
09:30:00<br />
07/06/2010<br />
09:30:00<br />
InTime<br />
07/06/2010<br />
09:30:00<br />
AckTime<br />
07/06/2010<br />
09:30:15<br />
AckTime<br />
31/12/1899<br />
23:59:59<br />
31/12/1899<br />
23:59:59<br />
07/06/2010<br />
09:35:00<br />
AckTime<br />
31/12/1899<br />
23:59:59<br />
07/06/2010<br />
09:30:15<br />
07/06/2010<br />
09:30:15<br />
AckTime<br />
07/06/2010<br />
09:30:15<br />
OutTime<br />
07/06/2010<br />
09:30:30<br />
OutTime<br />
01/01/1900<br />
23:59:59<br />
07/06/2010<br />
09:30:30<br />
07/06/2010<br />
09:30:30<br />
OutTime<br />
01/01/1900<br />
23:59:59<br />
01/01/1900<br />
23:59:59<br />
07/06/2010<br />
09:30:30<br />
OutTime<br />
07/06/2010<br />
09:30:30<br />
Retorno<br />
Parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba<br />
normaliza<strong>da</strong> com<br />
comando do PLC<br />
(tabela 2). Ao tratar um único alarme, pelo<br />
menos três <strong>da</strong>tas e três linhas de alarmes são<br />
gera<strong>da</strong>s para ca<strong>da</strong> alarme tratado pelo E3.<br />
Ao considerar a segun<strong>da</strong> sequência, nesse<br />
modelo teríamos uma linha de registro com<br />
o resumo <strong>da</strong> situação, veja a tabela 3.<br />
Para o caso de se querer ain<strong>da</strong> a mensagem<br />
de retorno, poderia ser contempla<strong>da</strong> <strong>da</strong><br />
seguinte forma – observe a tabela 4.<br />
A Elipse informa que é possível desenvolver<br />
consultas SQL que leiam o banco de<br />
<strong>da</strong>dos conforme o modelo desejado. E é isso<br />
o que esse artigo discute: uma metodologia<br />
de tratamento de alarmes que foi adota<strong>da</strong><br />
para o COG <strong>da</strong> CPFL Geração.<br />
Alternativas para consultar<br />
alarmes no E3<br />
Algumas alternativas costumam ser<br />
adota<strong>da</strong>s por integradores e usuários, mas<br />
que dificilmente chegam a um padrão de<br />
leitura de alarmes razoável.<br />
Para as diferentes alternativas de se ler<br />
os alarmes, devemos considerar algumas<br />
opções do servidor de alarmes do E3:<br />
ferramentas<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
27
ferramentas<br />
• É possível configurar quais informações<br />
são salvas no banco de <strong>da</strong>dos<br />
de alarmes do E3: por exemplo, é<br />
possível salvar (ou não) ca<strong>da</strong> um<br />
dos tempos do servidor de alarmes<br />
E3 TimeStamp<br />
07/06/2010 09:30:00<br />
07/06/2010 09:30:15<br />
07/06/2010 09:30:30<br />
Mensagem<br />
Falha na parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba com comando do PLC<br />
Falha na parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba com comando do PLC<br />
Parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba normaliza<strong>da</strong> com comando do PLC<br />
(InTime, OutTime, AckTime);<br />
• O E3TimeStamp é obrigatório;<br />
T5. Considerando apenas o E3 Time Stamp.<br />
• Ca<strong>da</strong> alarme pode ser tratado como<br />
evento (isto é, não aparece no E3Alarms),<br />
mas aparece no banco de<br />
<strong>da</strong>dos;<br />
• As mensagens de alarme podem ou<br />
E3 TimeStamp<br />
07/06/2010 09:30:00<br />
07/06/2010 09:30:15<br />
07/06/2010 09:30:30<br />
Mensagem<br />
Falha na parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba com comando do PLC<br />
Falha na parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba com comando do PLC<br />
Parti<strong>da</strong> <strong>da</strong> bomba normaliza<strong>da</strong> com comando do PLC<br />
Acked<br />
Não<br />
Sim<br />
Sim<br />
não ter mensagens de retorno;<br />
• O único modo de consultar alarmes<br />
históricos é construindo uma consulta<br />
T6. Com o E3 Time Stamp e o Alarme reconhecido.<br />
SQL (que pode ser fácil e construí<strong>da</strong> 3. Outras alternativas váli<strong>da</strong>s<br />
pelo assistente, mas que tende a ser Entre selecionar quais <strong>da</strong>dos serão salvos SELECT Alarms.E3TimeStamp, Alarms.<br />
mais complexa se necessita funcionar no banco de <strong>da</strong>dos (configurando o servi- Message, Alarms.Source FROM Alarms<br />
corretamente).<br />
dor de alarmes) e modificar a consulta ao WHERE (( Alarms.InTime > Ini-<br />
Coloca<strong>da</strong>s essas opções disponíveis, banco de <strong>da</strong>dos (“select X, Y, Z from alarms cioPeriodo AND Alarms.InTi-<br />
podemos partir para as alternativas comu- where X Y” e por aí vai), é possível testar me < FimPeriodo ) AND<br />
mente usa<strong>da</strong>s.<br />
várias alternativas. To<strong>da</strong>s são váli<strong>da</strong>s, desde ( Alarms.Message ‘ ‘ ) AND<br />
que a informação de como os alarmes são ((Alarms.AckTime = ‘1899-<br />
1. Levar em consideração apenas o consultados seja suficientemente divulga<strong>da</strong> 12-30 00:00:00.000’) OR<br />
E3TimeStamp<br />
e entendi<strong>da</strong>.<br />
(Alarms.OutTime = ‘1899-12-<br />
Essa alternativa é a mais simples, e garante<br />
30 00:00:00.000’)) ) ORDER BY<br />
que a consulta resultante terá, pelo menos, Metodologia para<br />
Alarms.E3TimeStamp DESC”<br />
a ordem correta dos acontecimentos, apesar tratamento de alarmes<br />
de informações duplica<strong>da</strong>s. Considerando Como resultado dos problemas demons-<br />
a segun<strong>da</strong> condição hipotética (onde o trados acima, fez-se necessário criar uma<br />
operador reconhece o alarme antes <strong>da</strong> saí<strong>da</strong> metodologia de preparação de alarmes que Conclusões<br />
<strong>da</strong> condição ativa). (tabela 5)<br />
permita que a sequência de alarmes e eventos Esta metodologia se aplica a fontes<br />
Simples e fácil, mas como explicar que seja visualiza<strong>da</strong> corretamente.<br />
de alarmes digitais e analógicos, mas foi<br />
o alarme aconteceu uma vez e foi registrado A criação de alarmes no E3, conforme testa<strong>da</strong> extensivamente para um conjunto<br />
duas vezes, antes de ser normalizado? metodologia aqui apresenta<strong>da</strong>, deve seguir de aplicativos com média de 500 alarmes<br />
a sequência de tarefas e regras descritas a digitais por usina, em 11 pequenas centrais<br />
2. Levar em consideração o<br />
seguir:<br />
hidrelétricas.<br />
E3TimeStamp e a condição de • Todo alarme que tem uma mensagem Um inconveniente desta metodologia<br />
alarme reconhecido<br />
de retorno deve ser desmembrado em é que os alarmes não reconhecidos antes<br />
Para o caso de alarmes que devem ser duas fontes de<br />
de voltarem ao estado normal são exibidos<br />
reconhecidos (a maioria deles é cria<strong>da</strong> as- • Alarme digitais: uma com a condição como linhas em branco no E3Alarm (o<br />
sim), uma tática que funciona é selecionar de alarme, outra com a condição de sumário de alarmes do E3).<br />
o E3TimeStamp (ou o InTime), e mais retorno;<br />
Mas frente às outras opções de consulta, é<br />
a proprie<strong>da</strong>de de reconhecimento, como • Diferenciar a condição de alarme fácil acostumar-se com essa característica.<br />
mostrado na sequência <strong>da</strong> tabela 6.<br />
digital e sua condição de retorno De qualquer modo, um fato importante<br />
Entretanto, quando se define que um pela proprie<strong>da</strong>de que define o valor em qualquer instalação de sistemas supervi-<br />
alarme não necessita reconhecimento ou do alarme;<br />
sório é ter sua base de alarmes consoli<strong>da</strong><strong>da</strong><br />
que deve ser tratado como evento, volta-se • Tratar to<strong>da</strong>s as condições de retorno e que reflita as informações captura<strong>da</strong>s em<br />
à condição anterior, onde não é possível como eventos, pois eles não necessi- campo, de modo a garantir que os alarmes<br />
descobrir que uma mensagem refere-se tarão ser reconhecidos;<br />
que são mostrados realmente existam e que a<br />
ao reconhecimento e outra à entra<strong>da</strong> do • Configurar o servidor de alarmes de sequência de eventos captura<strong>da</strong> correspon<strong>da</strong><br />
alarme.<br />
modo a salvar as três <strong>da</strong>tas possíveis à reali<strong>da</strong>de.<br />
MA<br />
Uma opção é incluir na consulta (e (InTime, OutTime e AckTime);<br />
no servidor de alarmes) a informação se o • A configuração do browser de alarmes<br />
alarme é alarme (condition, por definição) históricos deve considerar o seguinte<br />
ou evento (event).<br />
esqueleto de consulta:<br />
28 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong>
instrumentação<br />
<strong>Medição</strong> <strong>da</strong><br />
<strong>Temperatura</strong><br />
A temperatura é uma <strong>da</strong>s variáveis mais usa<strong>da</strong>s na indústria<br />
de controle de processos nos seus mais diversos segmentos,<br />
e ain<strong>da</strong> vale lembrar que ela é uma grandeza básica para a<br />
medição e controle de vazão, densi<strong>da</strong>de, etc. Comentaremos<br />
neste artigo a medição de temperatura e sua história, as principais<br />
características <strong>da</strong>s tecnologias utiliza<strong>da</strong>s, assim como<br />
alguns detalhes em termos do mercado e tendências com os<br />
transmissores de temperatura<br />
saiba mais<br />
Manuais de Operação dos Transmissores<br />
de <strong>Temperatura</strong> Smar:<br />
TT301, TT302, TT411, TT421 e<br />
TT423<br />
Sites de fabricantes:<br />
www.smar.com.br<br />
www.smarresearch.com.<br />
www.deetc.isel.ipl.pt/jetc05/JETC99/<br />
pdf/art_53.pdf<br />
Artigos Técnicos de César<br />
Cassiolato<br />
Marco A. Graton<br />
Engenheiro de Desenvolvimento Eletrônico - Smar<br />
Equipamentos Ind. Lt<strong>da</strong><br />
César Cassiolato<br />
Diretor de Marketing, Quali<strong>da</strong>de e Assistência Técnica e<br />
Instalações Industriais - Smar Equipamentos Ind. Lt<strong>da</strong><br />
Énotável o avanço <strong>da</strong> Física e <strong>da</strong> Eletrônica<br />
nos últimos anos. Sem dúvi<strong>da</strong>, de to<strong>da</strong>s as<br />
áreas técnicas, foram as mais marcantes em<br />
desenvolvimentos. Hoje, somos incapazes<br />
de viver sem as facili<strong>da</strong>des e benefícios<br />
que estas áreas nos proporcionam em<br />
nossas rotinas diárias. Nos processos e<br />
controles industriais não é diferente, somos<br />
testemunhas dos avanços tecnológicos<br />
com o advento dos microprocessadores e<br />
componentes eletrônicos, <strong>da</strong> tecnologia<br />
Fieldbus, o uso <strong>da</strong> Internet, etc. E ain<strong>da</strong>,<br />
com a busca de desenvolvimentos na área<br />
de energia renovável, novos combustí-<br />
veis, a nanotecnologia, existem inúmeras<br />
aplicações com a medição e controle de<br />
temperatura.<br />
Um pouco de História<br />
A medição de temperatura é ponto de<br />
interesse <strong>da</strong> ciência há muitos anos. O corpo<br />
humano é um péssimo termômetro, pois<br />
só consegue diferenciar o que está frio ou<br />
quente em relação à sua própria temperatura.<br />
Portanto, com o passar dos tempos,<br />
o homem começou a criar aparelhos que<br />
o auxiliassem nesta tarefa.<br />
Vejamos a seguir mais detalhes.<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
29
instrumentação<br />
Uma <strong>da</strong>s primeiras tentativas de construção de uma<br />
escala de temperatura ocorreu por volta de 170<br />
DC. Claudius Galenus of Pergamum (130-<br />
201), médico grego, teria sugerido que as sensações<br />
de “quente” e “frio” fossem medi<strong>da</strong>s com base<br />
em uma escala com quatro divisões numera<strong>da</strong>s<br />
acima e abaixo de um ponto neutro. Para tal escala<br />
termométrica, atribuiu a temperatura de “quatro<br />
graus de calor” à água fervendo, a temperatura de<br />
“quatro graus de frio” ao gelo, e a temperatura “neutra” a uma mistura<br />
de quanti<strong>da</strong>des iguais <strong>da</strong>quelas duas substâncias. Galenus não foi um<br />
excelente médico, mas sim um excelente fisiologista. Ele escreveu<br />
vários tratados médicos, frutos de seu trabalho no tratamento dos<br />
Gladiadores romanos e <strong>da</strong>s suas dissecações de animais vivos. Ele foi o<br />
primeiro médico a <strong>da</strong>r diagnósticos pela medição do pulso <strong>da</strong> pessoa.<br />
Como o vinho era<br />
altamente influenciado<br />
pela pressão<br />
atmosférica, em 1641<br />
Fernando II, Grão-<br />
Duque <strong>da</strong> Toscana<br />
(1610-1670), desenvolveu<br />
o primeiro<br />
termômetro selado.<br />
Ele utilizou o álcool em seu interior e<br />
fez 50 marcas (graus) na sua haste. Este<br />
termômetro não usava nenhum ponto<br />
fixo para a calibração <strong>da</strong> escala. O termômetro<br />
com o emprego de substância<br />
orgânica (álcool, etc.) em seu interior<br />
passou a ser conhecido como termômetro<br />
“spirit”.<br />
Em 1701, Ole Christensen<br />
Römer (1644-<br />
1710) criou o primeiro<br />
termômetro, com dois<br />
pontos de referência.<br />
O termômetro usava<br />
vinho vermelho como<br />
indicador <strong>da</strong> temperatura.<br />
Römer criou a<br />
escala de seu termômetro com 60 representando<br />
o ponto de ebulição <strong>da</strong> água.<br />
Ele não sabia que o ponto de ebulição <strong>da</strong><br />
água dependia <strong>da</strong> pressão atmosférica, fato<br />
descoberto depois por Fahrenheit.<br />
Quanto ao ponto inferior, isto é questão<br />
de debate, uma vez que partes de suas<br />
anotações foram destruí<strong>da</strong>s pelo fogo.<br />
Alguns dizem que 0 representava uma<br />
mistura de água, gelo e cloreto de amônia,<br />
outros que ele usou o ponto de degelo<br />
<strong>da</strong> água que marcou com 7.2 Rö. Mais<br />
tarde Römer adotou por razões práticas<br />
outros pontos de referência como a água<br />
congela<strong>da</strong> e a temperatura do sangue<br />
(temperatura do corpo humano), que ele<br />
marcou como 22.5 Rö. Apesar <strong>da</strong> criação<br />
do termômetro, Römer é mais conhecido<br />
pelo seu trabalho com a medição <strong>da</strong><br />
veloci<strong>da</strong>de <strong>da</strong> luz.<br />
30 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
Daniel Gabriel<br />
Fahrenheit (1686-<br />
1736) devotou a maior<br />
parte de sua vi<strong>da</strong> a<br />
criação de instrumentos<br />
meteorológicos. Em<br />
1708, Fahrenheit visitou<br />
Römer em Copenhague<br />
e viu seu termômetro<br />
com dois pontos de calibração. Impressionado<br />
com o termômetro, ele passou a<br />
utilizá-lo quando voltou à Alemanha. Mais<br />
tarde, não gostando do inconveniente (e<br />
<strong>da</strong>s frações) de dividir os graus Römer de<br />
modo a permitir a medição de pequenos<br />
intervalos de temperatura, ele multiplicou<br />
a escala de Römer por 4. Isto fez com que<br />
o ponto de derretimento <strong>da</strong> água fosse 30<br />
graus e a temperatura do corpo humano<br />
90 graus. Depois, ele mudou estes valores<br />
para 32 e 96 graus respectivamente para<br />
simplificar a marcação <strong>da</strong> escala (em 64<br />
divisões).<br />
Fahrenheit ain<strong>da</strong> adicionou mais um<br />
ponto com referência, a temperatura de<br />
equilíbrio de uma mistura de gelo e sal,<br />
que foi defini<strong>da</strong> como zero em sua escala.<br />
Infelizmente, o uso de três referências<br />
causou mais incerteza do que precisão.<br />
Após a morte de Fahrenheit, a temperatura<br />
do corpo humano foi considera<strong>da</strong><br />
inconstante para a definição de um ponto<br />
na escala de temperatura, então sua escala<br />
foi modifica<strong>da</strong> para <strong>da</strong>r a ela novamente<br />
2 pontos de referência. Tudo isto resultou<br />
no desajeitado padrão numérico, com o<br />
ponto de congelamento <strong>da</strong> água definido<br />
como 32°F e o ponto de ebulição (na<br />
pressão atmosférica padrão) definido<br />
como 212°F. Fahrenheit também percebeu<br />
que o álcool não tinha precisão e repetibili<strong>da</strong>de<br />
para a medição <strong>da</strong> temperatura.<br />
Em 1714, ele adotou o mercúrio, o qual se<br />
mostrou uma excelente alternativa devido<br />
ao seu coeficiente de expansão térmica<br />
ser altamente linear e não se dissolver no<br />
ar. Por outro lado, ele é menos sensível à<br />
mu<strong>da</strong>nça de temperatura.<br />
O primeiro termômetro foi idealizado por<br />
Galileu Galilei (1564-1642). Ele consistia<br />
de um longo tubo de vidro com um bulbo<br />
preenchido com vinho. Este primeiro tipo de<br />
aparelho utilizado para a medição de temperatura<br />
foi chamado de termoscópio (instrumento<br />
que indica a temperatura através <strong>da</strong><br />
mu<strong>da</strong>nça do volume). Alguns tinham o ar do<br />
bulbo retirado antes de se colocar o líquido<br />
(podia ser água colori<strong>da</strong> no lugar do vinho), fazendo com que<br />
o líquido subisse dentro do tubo. Conforme o ar restante no<br />
tubo era aquecido ou esfriado, o líquido do tubo variava refletindo<br />
a mu<strong>da</strong>nça na temperatura do ar. Mais tarde, seu colega<br />
Sanctorius Sanctorius acrescentou uma escala grava<strong>da</strong> no<br />
tubo para facilitar a medição <strong>da</strong> alteração <strong>da</strong> temperatura.<br />
Robert Hook (1635-<br />
1703), curador <strong>da</strong><br />
Socie<strong>da</strong>de Real em 1664,<br />
usou tintura vermelha<br />
no álcool. Sua escala, na<br />
qual ca<strong>da</strong> grau representava<br />
um incremento<br />
do volume equivalente a<br />
1/500, parte do volume<br />
do líquido do termômetro precisava<br />
somente de um ponto fixo. Ele selecionou<br />
o ponto de congelamento <strong>da</strong> água.<br />
O termômetro original de Hook tornou-se<br />
padrão do Colégio Gresham e foi usado<br />
pela Socie<strong>da</strong>de Real até 1709. A primeira<br />
leitura meteorológica compreensível foi<br />
feita nesta escala.<br />
Em 1731, Réne Antoine<br />
Ferchault de Réamur<br />
(1683-1757) propôs uma<br />
escala diferente, calibra<strong>da</strong><br />
em apenas um ponto com<br />
as divisões <strong>da</strong> escala basea<strong>da</strong><br />
na expansão do fluido<br />
no termômetro. Réamur<br />
fez muitos experimentos<br />
para selecionar o fluido termometricamente<br />
adequado e estabeleceu o conhaque diluído<br />
em uma certa quanti<strong>da</strong>de de água. A diluição<br />
escolhi<strong>da</strong> foi uma que <strong>da</strong>va o valor de 80 em<br />
1000, conforme aquecido <strong>da</strong> temperatura do<br />
congelamento até a temperatura de ebulição<br />
<strong>da</strong> água (80 porque era um número fácil de<br />
se dividir em partes). Por causa desta seleção,<br />
as pessoas passaram a acreditar que na escala<br />
de Réamur a água fervia em 80 graus. Devido<br />
a isto, a escala de Réamur passou a ser gradua<strong>da</strong><br />
utilizando dois pontos fixos, o ponto<br />
de congelamento (0°) e o ponto de ebulição<br />
<strong>da</strong> água (80°). Esta escala foi oficialmente<br />
adota<strong>da</strong> na Europa, exceto na Grã Betranha e<br />
na Escandinávia, mas com a adoção <strong>da</strong> escala<br />
de centígrados pelo governo revolucionário<br />
<strong>da</strong> França em 1794, ela gradualmente perdeu<br />
populari<strong>da</strong>de e finalmente caiu em desuso no<br />
século 20.
Um termômetro com<br />
escala similar a de Réamur<br />
foi inventado em 1732 por<br />
Joseph Nicolas Delisle<br />
(1688-1768), astrônomo<br />
francês, que foi convi<strong>da</strong>do<br />
para ir à Rússia por Pedro,<br />
o Grande. Naquele ano<br />
ele construiu um termômetro<br />
que usava mercúrio como fluido de<br />
trabalho. Delisle escolheu sua escala usando<br />
a temperatura de ebulição <strong>da</strong> água como o<br />
ponto fixo e mediu a contração do mercúrio<br />
(com baixas temperaturas) em cem milésimos.<br />
Os termômetros antigamente tinham<br />
2400 graduações apropria<strong>da</strong>s ao inverno em<br />
São Petersburgo onde Delisle viveu. Em 1738<br />
Josias Weitbrecht (1702 - 1747) recalibrou<br />
o termômetro de Delisle com 0 grau como o<br />
ponto de ebulição <strong>da</strong> água e 150 graus como<br />
o ponto de congelamento <strong>da</strong> água. Este termômetro<br />
permaneceu em uso na Rússia por<br />
mais de um século.<br />
Sir Humphrey<br />
Davy<br />
(1778-1829)<br />
foi um brilhante<br />
cientista<br />
responsável<br />
pelo uso do<br />
gás do riso<br />
(óxido nitroso)<br />
como anestésico e por algumas<br />
descobertas como: o elemento<br />
sódio, o potássio, o boro, a sol<strong>da</strong><br />
por arco elétrico e a lâmpa<strong>da</strong> de<br />
segurança para a mineração. Em<br />
1821, ele descobriu também que a<br />
resistivi<strong>da</strong>de dos metais apresentava<br />
uma forte dependência <strong>da</strong><br />
temperatura.<br />
Em 1821<br />
Thomas<br />
Seebeck<br />
(1770-1831),<br />
descobriu que,<br />
quando dois<br />
fios de metais<br />
diferentes são<br />
unidos em duas<br />
extremi<strong>da</strong>des e um dos extremos<br />
é aquecido, circula uma corrente<br />
elétrica no circuito. Estava desta<br />
forma descoberto o termopar,<br />
hoje em dia o mais importante<br />
sensor de temperatura para aplicações<br />
industriais.<br />
Muitas tentativas<br />
de transformar<br />
a escala<br />
de Delisle para<br />
um intervalo de<br />
100 graus foram<br />
feitas antes que<br />
o suíço Anders<br />
Celsius<br />
(1701-1744), em 1742, propusesse<br />
graduar o termômetro com 100<br />
graus como o ponto de ebulição<br />
<strong>da</strong> água e 0° como o ponto de<br />
derretimento <strong>da</strong> neve.<br />
Aparentemente, desejando evitar o<br />
uso de números negativos para as<br />
temperaturas, Celsius determinou<br />
o numero 100 para o ponto de<br />
congelamento <strong>da</strong> água e 0 para o<br />
ponto de ebulição, dividindo a distância<br />
em intervalos de 100 graus.<br />
Em 1848,<br />
William<br />
Thomson<br />
(1824-1907)<br />
desenvolveu<br />
uma escala<br />
termodinâmica<br />
basea<strong>da</strong> no<br />
coeficiente de<br />
expansão de um gás ideal.<br />
Esta ideia se deve à descoberta de<br />
Jacques Charles sobre a variação<br />
de volume dos gases em função<br />
<strong>da</strong> variação <strong>da</strong> temperatura, onde<br />
Charles concluira com base em<br />
experimentos e cálculos que à<br />
temperatura de –273 °C todos<br />
os gases teriam o volume igual a<br />
zero. Kelvin propôs outra solução:<br />
não era o volume <strong>da</strong> matéria que<br />
se anularia nessa temperatura,<br />
mas sim a energia cinética de<br />
suas moléculas. Sugeriu, então,<br />
que essa temperatura deveria ser<br />
considera<strong>da</strong> a mais baixa possível<br />
e chamou-a de zero absoluto.<br />
Assim, foi cria<strong>da</strong> uma nova escala<br />
basea<strong>da</strong> na escala de grau centígrado.<br />
Esta escala absoluta foi<br />
mais tarde renomea<strong>da</strong> para Kelvin<br />
e sua uni<strong>da</strong>de designa<strong>da</strong> graus<br />
Kelvin (símbolo °K). Observe que<br />
a uni<strong>da</strong>de de temperatura no SI<br />
é chama<strong>da</strong> de Kelvin (não grau<br />
Kelvin).<br />
instrumentação<br />
Em 1744 o amigo de<br />
Celsius, Carl Linnaeus<br />
(1707-1778), inverteu a<br />
escala centígra<strong>da</strong> para<br />
atender a um sentimento<br />
psicológico que quente<br />
deveria corresponder à<br />
maior temperatura. O uso<br />
<strong>da</strong> escala de Celsius no<br />
século 19 foi acelerado pela decisão <strong>da</strong>s autori<strong>da</strong>des<br />
revolucionárias <strong>da</strong> França de adotar<br />
o sistema decimal para to<strong>da</strong>s as quanti<strong>da</strong>des<br />
mensuráveis. A escala centígra<strong>da</strong> tornou-se<br />
popular primeiro na Suíça e na França (onde<br />
ela coexistiu com a escala de Réaumur), e<br />
depois na maior parte do mundo. A comissão<br />
de Pesos e Medi<strong>da</strong>s, cria<strong>da</strong> pela Assembleia<br />
Francesa decidiu em 1794 que o grau termométrico<br />
seria 1/100 <strong>da</strong> distância entre o<br />
ponto do gelo e o vapor d’ água (originando<br />
a palavra centígrado). Em outubro de 1948, na<br />
IX conferência de Pesos e Medi<strong>da</strong>s, o nome <strong>da</strong><br />
uni<strong>da</strong>de foi alterado para Celsius.<br />
Em 1859, William John Macquorn<br />
Rankine (1820-1872) propôs<br />
outra escala de temperatura na qual<br />
especificava 0° para o zero absoluto,<br />
mas usava como base a escala de<br />
graus Fahrenheit. Devido à escala de<br />
Rankine ter o mesmo tamanho <strong>da</strong><br />
escala de Fahrenheit, o ponto de congelamento<br />
<strong>da</strong> água (32°F) e o ponto<br />
de ebulição <strong>da</strong> água (212°F) correspondem respectivamente<br />
a 491,67°Ra e 671,67°Ra. Esta escala foi mais<br />
tarde renomea<strong>da</strong> Rankine e sua uni<strong>da</strong>de designa<strong>da</strong> graus<br />
Rankine (símbolo °R).<br />
Baseado na idéia <strong>da</strong> resistivi<strong>da</strong>de<br />
dos metais, Sir William Siemens<br />
(1823–1883) propôs em 1861 o uso<br />
de termômetros de resistência de<br />
platina, com os quais a medição <strong>da</strong><br />
temperatura seria feita à custa <strong>da</strong><br />
variação <strong>da</strong> resistência elétrica de<br />
um fio de platina com a temperatura.<br />
A escolha <strong>da</strong> platina se deu por ela<br />
não se oxi<strong>da</strong>r em altas temperaturas e por ter uma<br />
variação uniforme <strong>da</strong> resistência com a temperatura em<br />
um amplo range.<br />
Em 1887, Hugh Longbourne<br />
Callen<strong>da</strong>r (1863-1930) aperfeiçoou<br />
o termômetro com resistência de<br />
platina, obtendo grande concordância<br />
de resultados entre o termômetro<br />
de platina e um termômetro de gás.<br />
<strong>Atual</strong>mente, a medição de temperaturas<br />
por meio de termômetros de<br />
platina assume grande importância<br />
em numerosos processos de controle industrial.<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
31
instrumentação<br />
A <strong>Temperatura</strong> e os<br />
dias de hoje<br />
Com a criação <strong>da</strong>s diversas escalas,<br />
houve a necessi<strong>da</strong>de <strong>da</strong> definição <strong>da</strong>s<br />
curvas dos vários sensores e de seus pontos<br />
de calibração. Isto foi alcançado nas<br />
diversas reuniões desde 1889 até hoje,<br />
onde finalmente chegamos ao ITS-90<br />
(International Temperature Scale), mas<br />
esta é uma longa historia.<br />
<strong>Atual</strong>mente, as escalas mais utiliza<strong>da</strong>s<br />
são Celsius e Fahrenheit. Kelvin e Rankine<br />
são mais usa<strong>da</strong>s por cientistas e engenheiros.<br />
Quanto às outras escalas, elas acabaram<br />
sendo esqueci<strong>da</strong>s. Veja a figura 1.<br />
Várias normas e padrões, dependendo do<br />
país e região, são utiliza<strong>da</strong>s na medição de<br />
temperatura: ANSI(EUA), DIN(Alemanha),<br />
JIS (Japão), BS (Inglaterra), etc.<br />
Nesta evolução <strong>da</strong> medição de temperatura,<br />
os Transmissores de <strong>Temperatura</strong> são<br />
muito importantes na área de automação<br />
e controle de processos. Em conjunto com<br />
uma diversi<strong>da</strong>de de sensores contribuem<br />
para a melhoria contínua dos processos e<br />
quali<strong>da</strong>de final dos produtos. Veremos a<br />
seguir mais alguns detalhes deste importante<br />
equipamento.<br />
O mercado e os transmissores<br />
de temperatura inteligentes<br />
Segundo a ARC (Advisory Group Study),<br />
o mercado de transmissores de temperatura<br />
em 2007 foi de US$281 milhões e estima-se<br />
para 2010 algo em torno de US$300 milhões<br />
e em 2012, US$386 milhões.<br />
Analisando o mercado, podemos observar<br />
3 linhas de transmissores de temperatura<br />
associados com a aplicação e custo. Um<br />
transmissor inteligente combina a tecnologia<br />
do sensor mais sua eletrônica.<br />
1) Transmissores à prova de<br />
explosão e à prova de tempo<br />
Normalmente utilizados em aplicações<br />
críticas, com alta e média performance,<br />
possuem carcaça com duplo compartimento,<br />
separando eletrônica e sensores,<br />
<strong>da</strong>ndo robustez, segurança e confiabili<strong>da</strong>de,<br />
possuem indicação local, sensor matching<br />
(Callen<strong>da</strong>r Van Dusen), autodiagnose,<br />
comunicação digital, ajuste local e são<br />
usados com os mais diversos sensores em<br />
medições simples, dupla, diferencial, sensor<br />
backup, etc. Exemplo: TT301, TT302,<br />
TT303 <strong>da</strong> Smar.<br />
32 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
F1. Comparação <strong>da</strong>s escalas de temperatura.<br />
2) Transmissores para painel,<br />
montagem em trilho DIN<br />
Sua principal aplicação é monitoração,<br />
permitindo fácil instalação, inúmeras<br />
opções em ambientes fechados e conexões<br />
com sensores, alta flexibili<strong>da</strong>de de instalação<br />
e manutenção, <strong>da</strong>ndo segurança e<br />
confiabili<strong>da</strong>de, possuem autodiagnose,<br />
sensor matching (Callen<strong>da</strong>r Van Dusen),<br />
comunicação digital e são usados com os<br />
mais diversos sensores em medições simples,<br />
dupla, máxima, mínima, média, diferencial,<br />
etc. Exemplo: TT411 <strong>da</strong> Smar.<br />
3) Transmissores para montagem<br />
em cabeçote (poço)<br />
Sua principal aplicação é a montagem<br />
em cabeçotes, permitindo fácil instalação e<br />
conexões com sensores, alta flexibili<strong>da</strong>de de<br />
instalação e manutenção, <strong>da</strong>ndo segurança<br />
e confiabili<strong>da</strong>de, possuem autodiagnose,<br />
sensor matching (Callen<strong>da</strong>r Van Dusen),<br />
comunicação digital e são utilizados com os<br />
mais diversos sensores em medições simples,<br />
dupla, máxima, mínima, média, diferencial,<br />
etc. Exemplo: TT421 <strong>da</strong> Smar.<br />
Em termos de protocolos, como com<br />
qualquer outro equipamento de campo, o<br />
predomínio no mercado é por protocolos<br />
abertos, como HART, Foun<strong>da</strong>tion Fieldbus<br />
e Profibus PA.<br />
Exemplos de Transmissores HART<br />
(4-20mA)<br />
Vejamos a figura 2, onde temos o<br />
diagrama de blocos do transmissor de<br />
temperatura HART TT301 <strong>da</strong> Smar.<br />
Este transmissor possui as seguintes<br />
características:<br />
• Entra<strong>da</strong> Universal com ampla escolha<br />
de sensores: RTDs padrões,<br />
Termopares padrões, ohm, mV e<br />
Sensor Especial;<br />
• <strong>Medição</strong> Simples ou Diferencial: 2,<br />
3 ou 4 fios e sensor backup;<br />
• Isolado;
• Compensação de junta fria;<br />
• Compensação de resistência de linha;<br />
• Linearização;<br />
• 0,02% de precisão básica;<br />
• 4-20mA + Protocolo HART;<br />
• Re-range;<br />
• Bloco PID e Gerador de SetPoint ;<br />
• Autodiagnósticos;<br />
• Detecção de Burn-out;<br />
• Fácil upgrade para Foun<strong>da</strong>tion Fieldbus<br />
e Profibus PA;<br />
• Display (permite 4 posições de montagem);<br />
• Montagem em campo;<br />
• À prova de explosão e tempo;<br />
• Intrinsecamente Seguro;<br />
• Alta Imuni<strong>da</strong>de a EMI e RF;<br />
• Robusto;<br />
• Ajuste local simples e completo;<br />
• Corrente de saí<strong>da</strong> de acordo com a<br />
NAMUR-NE43;<br />
• Proteção de escrita;<br />
• Ver<strong>da</strong>deira carcaça com duplo compartimento;<br />
• Coprocessador matemático de alta<br />
performance.<br />
Benefícios:<br />
• Baixo custo com manutenção<br />
• Autodiagnóstico remoto;<br />
• Somente um modelo de sobressalente<br />
para estoque: um único transmissor<br />
para qualquer aplicação e ampla faixa<br />
e tipo de sensores.<br />
• Baixo custo de instalação<br />
• Configuração remota ou local e fácil<br />
calibração (re-range);<br />
• Flexibili<strong>da</strong>de, um único transmissor<br />
para qualquer aplicação e ampla faixa<br />
e tipo de sensores.<br />
• Redução dos custos de produção<br />
• Redução do tempo de para<strong>da</strong>s (process<br />
downtime);<br />
• Melhor uniformi<strong>da</strong>de <strong>da</strong> produção;<br />
• Redução <strong>da</strong> variabili<strong>da</strong>de dos processos:<br />
economia de matéria-prima e melhor<br />
quali<strong>da</strong>de final do produto devido à<br />
alta exatidão e estabili<strong>da</strong>de.<br />
A figura 3 mostra o diagrama de blocos<br />
dos transmissores de temperatura HART,<br />
TT411 e TT421.<br />
Estes transmissores possuem as mesmas<br />
características básicas do TT301. Veja detalhes<br />
e benefícios nas figuras 4 e 5.<br />
Observe a comparação entre montagem<br />
em painel e montagem em campo<br />
(tabela 1).<br />
F2. Diagrama de blocos do transmissor TT301.<br />
F3. Diagrama de blocos do transmissor TT411 e TT421.<br />
Trilho x Montagem em campo<br />
Transmissor montado em trilho<br />
Baixos níveis de sinais são facilmente<br />
distorcidos devido aos longos cabeamentos e<br />
mais sensíveis a emi/rfi<br />
Cara compensação <strong>da</strong> flação para Termopares<br />
Os RTDs necessitam cabos múltiplos<br />
Diferentes barreiras<br />
Per<strong>da</strong> de exatidão ao longo dos fios<br />
Mais espaço requerido no painel<br />
Solução baixo custo<br />
T1. Comparação entre montagem em trilho e montagem em campo.<br />
Novi<strong>da</strong>des em medições de<br />
<strong>Temperatura</strong>: Sensores Óticos<br />
São ain<strong>da</strong> pouco difundidos, mas vejamos<br />
abaixo alguns marcos <strong>da</strong> evolução<br />
<strong>da</strong> fibra ótica:<br />
instrumentação<br />
Transmissor no campo<br />
Sinais mais robustos e menos sensíveis a<br />
interferências<br />
O preço do transmissor pode ser mais barato que<br />
determinados fios<br />
Indicação no campo<br />
Permite a adição de indicadores, recorders etc. no<br />
mesmo ponto<br />
Barreiras padrões<br />
• Foi inventa<strong>da</strong> em 1952 pelo físico<br />
indiano Narinder Singh Kanpany;<br />
•<br />
1970: a Corning Glass produziu<br />
alguns metros de fibra ótica com<br />
per<strong>da</strong>s de 20 dB/km;<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
33
instrumentação<br />
• 1973: Um link telefônico de fibras<br />
óticas foi instalado no EUA;<br />
• 1976: Bell Laboratories instalou um<br />
link telefônico em Atlanta de 1 km<br />
e provou ser praticamente possível a<br />
fibra ótica para telefonia;<br />
• 1978: Começa em vários pontos do<br />
mundo a fabricação de fibras óticas com<br />
per<strong>da</strong>s menores do que 1,5 dB/km;<br />
• 1988: Primeiro cabo submarino de<br />
fibras óticas mergulhou no oceano<br />
e deu início à super estra<strong>da</strong> <strong>da</strong> informação;<br />
• 2004: A fibra ótica movimenta cerca<br />
de 40 bilhões de dólares anuais;<br />
• 2007: Fibra óptica brasileira faz<br />
30 anos e o mercado americano de<br />
sensores com fibra ótica movimentou<br />
237 milhões de dólares;<br />
• 2014: perspectiva de movimento de<br />
1,6 bilhões de dólares no mercado<br />
americano de sensores com fibra<br />
ótica.<br />
A sensitivi<strong>da</strong>de dos sensores a fibra, ou<br />
seja, o distúrbio menos intenso que pode<br />
ser medido, pode depender de:<br />
• Variações infinitesimais em algum<br />
parâmetro de caracterização <strong>da</strong> fibra<br />
usa<strong>da</strong>, quando a fibra é o próprio<br />
elemento sensor;<br />
• Mu<strong>da</strong>nças nas proprie<strong>da</strong>des <strong>da</strong> luz<br />
usa<strong>da</strong>, quando a fibra é o canal<br />
através do qual a luz vai e volta do<br />
local sob teste.<br />
Os sensores a Fibras Óticas são compactos<br />
e apresentam sensitivi<strong>da</strong>des comparáveis<br />
ao similares convencionais. Existem muitos<br />
sensores comerciais feitos com Fibras<br />
Óticas, para medição de temperatura,<br />
pressão, rotação, sinais acústicos, corrente,<br />
fluxo, etc.<br />
Hoje, um tipo com várias aplicações<br />
é o sensor de temperatura com tecnologia<br />
basea<strong>da</strong> em Redes de Bragg.<br />
As redes de Bragg são elementos simples,<br />
confinados ao núcleo <strong>da</strong> fibra ótica e com<br />
elevado potencial de produção em massa.<br />
A possibili<strong>da</strong>de de fabricar redes de Bragg<br />
diretamente no núcleo <strong>da</strong>s fibras óticas por<br />
processos fotolíticos, sem afetar a integri<strong>da</strong>de<br />
física e as características óticas <strong>da</strong>s fibras,<br />
veio a ter seu destaque, na última déca<strong>da</strong>,<br />
um dos mais férteis campos <strong>da</strong> investigação<br />
científica na área <strong>da</strong> optoeletrônica.<br />
A natureza ressonante <strong>da</strong> resposta espectral<br />
dos sensores de Bragg é especialmente<br />
34 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
Super – Chip HT3012:<br />
Co-processador matemático;<br />
Conversor D/A de 15 bits.<br />
Modem HART.<br />
Benefícios:<br />
Alta performance;<br />
Alta exatidão;<br />
Alta estabili<strong>da</strong>de;<br />
Alto MTBF;<br />
Diminuição <strong>da</strong> variabili<strong>da</strong>de dos processos, redução<br />
de custos com matéria- prima, melhor quali<strong>da</strong>de dos<br />
produtos finais;<br />
Aumento <strong>da</strong> segurança, confiabili<strong>da</strong>de e disponibili<strong>da</strong>de;<br />
Redução dos custos de engenharia e instalação.<br />
F4. TT411: Montagem em trilho DIN.<br />
Super – Chip HT3012:<br />
Co-processador matemático;<br />
Conversor D/A de 15 bits;<br />
Modem HART.<br />
Benefícios:<br />
Alta performance;<br />
Alta exatidão;<br />
Alta estabili<strong>da</strong>de;<br />
Alto MTBF;<br />
Diminuição <strong>da</strong> variabili<strong>da</strong>de dos processos,<br />
redução de custos com matéria- prima, melhor<br />
quali<strong>da</strong>de dos produtos finais;<br />
Aumento <strong>da</strong> segurança, confiabili<strong>da</strong>de e disponibili<strong>da</strong>de;<br />
Redução dos custos de engenharia e instalação.<br />
F5. TT421: Montagem em cabeçote.<br />
F6. Redes de Bragg.
atraente para aplicações de multiplexação do<br />
comprimento de on<strong>da</strong>. Estas características<br />
podem ser convenientemente explora<strong>da</strong>s<br />
numa única fibra ótica contendo diversos<br />
elementos sensores com ressonâncias de<br />
Bragg distintas.<br />
Deste modo, é possível associar ca<strong>da</strong><br />
sensor a uma determina<strong>da</strong> posição ao longo<br />
<strong>da</strong> fibra, constituindo em conjunto um<br />
sensor quase-distribuído de deformação<br />
ou temperatura. A autorreferenciação e<br />
a capaci<strong>da</strong>de de multiplexação têm sido<br />
aponta<strong>da</strong>s como as principais vantagens<br />
associa<strong>da</strong>s aos sensores de Bragg, sustentando<br />
um enorme potencial de desenvolvimento<br />
tecnológico.<br />
As redes de Bragg são forma<strong>da</strong>s por uma<br />
modulação periódica do índice de refração<br />
do núcleo <strong>da</strong> fibra ótica.<br />
O valor máximo de reflexão dessa<br />
microestrutura ocorre quando a constante<br />
de propagação do modo guiado no núcleo<br />
se encontra em ressonância com a modulação<br />
espacial do índice, com período L,<br />
estabelecendo a conheci<strong>da</strong> condição de<br />
Bragg, vide figura 6.<br />
Esta figura ilustra a ação de uma rede<br />
de Bragg sobre a luz propaga<strong>da</strong> no núcleo<br />
<strong>da</strong> fibra ótica.<br />
As redes de Bragg, como parte integrante<br />
<strong>da</strong> fibra ótica, são sensíveis à aplicação de<br />
grandezas físicas, na mesma medi<strong>da</strong> que a<br />
própria matriz de sílica. As proprie<strong>da</strong>des<br />
espectrais <strong>da</strong>s redes de Bragg dependem de<br />
grandezas como a temperatura e a tensão<br />
mecânica, ou seja, a aplicação de qualquer<br />
grandeza que provoque uma alteração do<br />
índice efetivo, ou do período, induz um<br />
desvio no comprimento de on<strong>da</strong> ressonante.<br />
O princípio básico de operação dos sensores<br />
de Bragg baseia-se, então, na medição dos<br />
desvios em comprimento de on<strong>da</strong> induzidos<br />
na condição de ressonância por variação<br />
de temperatura, de deformação mecânica,<br />
de pressão ou de campos magnéticos.<br />
No entanto, <strong>da</strong><strong>da</strong> a importância prática<br />
atribuí<strong>da</strong> aos sensores de temperatura e de<br />
deformação, a maioria <strong>da</strong>s demonstrações<br />
com base nos sensores de Bragg tem sido<br />
centra<strong>da</strong> nessas aplicações.<br />
A sensibili<strong>da</strong>de à temperatura dos sensores<br />
de Bragg resulta <strong>da</strong> expansão térmica<br />
instrumentação<br />
<strong>da</strong> matriz de sílica e <strong>da</strong> dependência do<br />
índice de refração com a temperatura.<br />
O grande atrativo para o uso <strong>da</strong>s redes<br />
de Bragg como sensores se deve ao fato<br />
<strong>da</strong> informação estar conti<strong>da</strong> no espectro,<br />
significando uma medi<strong>da</strong> absoluta e fácil<br />
de ser multiplexa<strong>da</strong> e de alta exatidão. Estes<br />
sensores são muito usados em medições de<br />
temperatura no fundo do poço.<br />
Conclusão<br />
Vimos através deste artigo a importância<br />
<strong>da</strong> medição de temperatura na automação e<br />
controle de processos, um pouco <strong>da</strong> história<br />
<strong>da</strong> medição de temperatura e dos avanços<br />
tecnológicos dos transmissores de temperatura,<br />
assim como as três tendências de<br />
transmissores, suas aplicações e benefícios.<br />
Vimos também o sensor de temperatura<br />
utilizando a rede de Braag, que deve trazer<br />
novi<strong>da</strong>des no futuro nesta medição.<br />
MA<br />
Setembro/Outubro 2010 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
35
conectivi<strong>da</strong>de<br />
Dimensionamento<br />
<strong>da</strong> quanti<strong>da</strong>de<br />
de equipamentos<br />
em uma rede<br />
PROFIBUS-PA<br />
Apesar de muito simples, a tecnologia do meio físico utiliza<strong>da</strong><br />
no PROFIBUS-PA - a chama<strong>da</strong> H1 - de acordo com a IEC61158-<br />
2, ain<strong>da</strong> vemos alguns detalhes em alguns projetos e que em<br />
campo poderiam ser evitados, diminuindo o tempo de comissionamento<br />
e startup e evitando as condições de intermitências<br />
e para<strong>da</strong>s indeseja<strong>da</strong>s durante a operação.<br />
Em outro artigo detalharemos mais o meio físico. Acompanhe<br />
nas próximas edições<br />
saiba mais<br />
Material de Treinamento e<br />
Artigos Técnicos PROFIBUS<br />
- César Cassiolato<br />
Especificações Técnicas e Guias<br />
de Instalações PROFIBUS<br />
Manuais Smar PROFIBUS<br />
Site de fabricante<br />
www.smar.com.br<br />
S<br />
36 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Setembro/Outubro 2010<br />
empre que possível, consulte as normas<br />
EN50170 e IEC61158-2 para as regulamentações<br />
físicas, assim como as práticas<br />
de segurança de ca<strong>da</strong> área.<br />
É necessário agir com segurança nas<br />
medições, evitando contatos com terminais e<br />
fiação, pois a alta tensão pode estar presente<br />
e causar choque elétrico. Lembre-se que<br />
ca<strong>da</strong> planta e sistema têm seus detalhes de<br />
segurança. Informe-se sobre estes detalhes<br />
antes de iniciar o trabalho!.<br />
Para minimizar o risco de problemas<br />
potenciais relacionados à segurança, é<br />
preciso seguir as normas de segurança e<br />
de áreas classifica<strong>da</strong>s locais aplicáveis que<br />
regulam a instalação e operação dos equi-<br />
César Cassiolato, Diretor de<br />
Marketing, Quali<strong>da</strong>de, Assistência<br />
Técnica e Instalações Industriais -<br />
Smar Equipamentos Industriais Lt<strong>da</strong>.(*)<br />
pamentos. Estas normas variam de área<br />
para área e estão em constante atualização.<br />
É responsabili<strong>da</strong>de do usuário determinar<br />
quais normas devem ser segui<strong>da</strong>s em suas<br />
aplicações e garantir que a instalação de<br />
ca<strong>da</strong> equipamento esteja de acordo com<br />
as mesmas.<br />
Uma instalação inadequa<strong>da</strong> ou o uso<br />
de um equipamento em aplicações não<br />
recomen<strong>da</strong><strong>da</strong>s podem prejudicar a performance<br />
de um sistema e consequentemente<br />
a do processo, além de representar uma<br />
fonte de perigo e acidentes. Devido a isto,<br />
recomen<strong>da</strong>-se utilizar somente profissionais<br />
treinados e qualificados para instalação,<br />
operação e manutenção.
F1. Arquitetura típica de uma rede PROFIBUS.<br />
Arquitetura típica de<br />
uma rede PROFIBUS<br />
Observe a figura 1, onde temos uma<br />
arquitetura típica em PROFIBUS. Nela<br />
podemos verificar a ampla cobertura de<br />
meios físicos, várias topologias e níveis de<br />
aplicações. Neste artigo iremos comentar<br />
alguns detalhes sobre o PROFIBUS-PA.<br />
PROFIBUS-PA<br />
O PROFIBUS-PA é a solução PROFIBUS<br />
que atende os requisitos <strong>da</strong> automação de<br />
processos, onde se tem a conexão de sistemas<br />
de automação e sistemas de controle de<br />
processo com equipamentos de campo, tais<br />
como: transmissores de pressão, temperatura,<br />
conversores, posicionadores, etc. Pode ser usa<strong>da</strong><br />
em substituição ao padrão 4 a 20 mA.<br />
Existem vantagens potenciais <strong>da</strong> utilização<br />
dessa tecnologia, onde resumi<strong>da</strong>mente<br />
destacam-se as vantagens funcionais<br />
(transmissão de informações confiáveis,<br />
tratamento de status <strong>da</strong>s variáveis, sistema<br />
de segurança em caso de falha, equipamentos<br />
com capaci<strong>da</strong>des de autodiagnose,<br />
rangeabili<strong>da</strong>de dos equipamentos, alta<br />
resolução nas medições, integração com<br />
controle discreto em alta veloci<strong>da</strong>de, aplicações<br />
em qualquer segmento, etc.). Além<br />
dos benefícios econômicos pertinentes às<br />
instalações (redução de até 40% em alguns<br />
casos em relação aos sistemas convencionais),<br />
custos de manutenção (redução de<br />
até 25% em alguns casos em relação aos<br />
sistemas convencionais), menor tempo de<br />
startup, oferece um aumento significativo<br />
em funcionali<strong>da</strong>de e segurança.<br />
O PROFIBUS-PA permite a medição e<br />
controle por uma linha a dois fios simples.<br />
Também possibilita alimentar os equipamentos<br />
de campo em áreas intrinsecamente<br />
seguras. O PROFIBUS-PA permite a<br />
manutenção e a conexão/desconexão de<br />
equipamentos até mesmo durante a operação<br />
sem interferir em outras estações em áreas<br />
potencialmente explosivas. O PROFIBUS-<br />
PA foi desenvolvido em cooperação com os<br />
usuários <strong>da</strong> Indústria de Controle e Processo<br />
(NAMUR), satisfazendo as exigências<br />
especiais dessa área de aplicação:<br />
conectivi<strong>da</strong>de<br />
• O perfil original <strong>da</strong> aplicação para a<br />
automação do processo e interoperabili<strong>da</strong>de<br />
dos equipamentos de campo<br />
dos diferentes fabricantes;<br />
• Adição e remoção de estações de barramentos,<br />
mesmo em áreas intrinsecamente<br />
seguras, sem influência para<br />
outras estações;<br />
• Alimentação e transmissão de <strong>da</strong>dos<br />
sobre o mesmo par de fios baseado<br />
na tecnologia IEC 61158-2;<br />
• Uso em áreas potencialmente explosivas<br />
com blin<strong>da</strong>gem explosiva tipo<br />
“intrinsecamente segura” ou “sem<br />
segurança intrínseca”.<br />
• Uma comunicação transparente através<br />
dos acopladores do segmento entre o<br />
barramento de automação do processo<br />
PROFIBUS-PA e o barramento de automação<br />
industrial PROFIBUS-DP;<br />
Transmissão síncrona em conformi<strong>da</strong>de<br />
à norma IEC 61158-2 (tabela 1), com uma<br />
taxa de transmissão defini<strong>da</strong> em 31,25 kbits/s,<br />
veio atender aos requisitos <strong>da</strong>s indústrias<br />
químicas e petroquímicas. Permite, além<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
37
conectivi<strong>da</strong>de<br />
F2. Exemplo de sinal PROFIBUS-PA em modo tensão.<br />
F3. Exemplo de codificação Manchester.<br />
T1. Características <strong>da</strong> IEC 61158-2.<br />
38 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
de segurança intrínseca, que os dispositivos<br />
de campo sejam energizados pelo próprio<br />
barramento. Assim, o PROFIBUS pode ser<br />
utilizado em áreas classifica<strong>da</strong>s. As opções<br />
e limites do PROFIBUS com tecnologia de<br />
transmissão IEC 61158-2 para uso em áreas<br />
potencialmente explosivas são defini<strong>da</strong>s pelo<br />
modelo FISCO (Fieldbus Intrinsically Safe<br />
Concept). O modelo FISCO foi desenvolvido<br />
pelo instituto alemão PTB - Physikalisch<br />
Technische Bundesanstalt (Instituto Tecnológico<br />
de Física) e é hoje internacionalmente<br />
reconhecido como o modelo básico para<br />
barramentos em áreas classifica<strong>da</strong>s.<br />
A transmissão é basea<strong>da</strong> nos seguintes<br />
princípios, e é frequentemente referi<strong>da</strong><br />
como H1:<br />
• ca<strong>da</strong> segmento possui somente uma<br />
fonte de energia, a fonte de alimentação;<br />
• alimentação não é forneci<strong>da</strong> ao<br />
barramento enquanto uma estação<br />
está enviando;<br />
• os dispositivos de campo consomem<br />
uma corrente básica constante quando<br />
em estado de repouso;<br />
• os dispositivos de campo agem como<br />
consumidores passivos de corrente<br />
(sink);<br />
• uma terminação passiva de linha é<br />
necessária, em ambos fins <strong>da</strong> linha<br />
principal do barramento;<br />
• topologia linear, árvore e estrela são<br />
permiti<strong>da</strong>s.<br />
No caso <strong>da</strong> modulação, supõe-se que uma<br />
corrente básica de pelo menos 10 mA seja consumi<strong>da</strong><br />
por ca<strong>da</strong> dispositivo no barramento.<br />
Através <strong>da</strong> energização do barramento, esta<br />
corrente alimenta os dispositivos de campo.<br />
Os sinais de comunicação são então gerados<br />
pelo dispositivo que os envia, por modulação<br />
de + /- 9 mA, sobre a corrente básica.<br />
Para se operar uma rede PROFIBUS em<br />
área classifica<strong>da</strong> é necessário que todos os<br />
componentes utilizados na área classifica<strong>da</strong><br />
sejam aprovados e certificados de acordo<br />
com o modelo FISCO e IEC 61158-2 por<br />
organismos certificadores autorizados tais<br />
como PTB, BVS (Alemanha), CEPEL,<br />
UL, FM (EUA). Se todos os componentes<br />
utilizados forem certificados e se as regras<br />
para seleção <strong>da</strong> fonte de alimentação, comprimento<br />
de cabo e terminadores forem<br />
observa<strong>da</strong>s, então nenhum tipo de aprovação<br />
adicional do sistema será requeri<strong>da</strong> para o<br />
comissionamento <strong>da</strong> rede PROFIBUS.
FISCO<br />
O conceito FISCO foi otimizado para<br />
que seja permitido um número maior de<br />
equipamentos de campo, de acordo com o<br />
comprimento do barramento, levando-se<br />
em conta a variação <strong>da</strong>s características do<br />
cabo (R’, L’, C’) e terminadores, atendendo<br />
categorias e grupos de gases com uma<br />
simples avaliação <strong>da</strong> instalação envolvendo<br />
segurança intrínseca. Com isto, aumentouse<br />
a capaci<strong>da</strong>de de corrente por segmento e<br />
facilitou-se para o usuário a avaliação. Além<br />
disso, ao adquirir produtos certificados,<br />
o usuário não precisa se preocupar mais<br />
com cálculos, mesmo em substituição em<br />
operação.<br />
R´:15 ... 150 ohm/km;<br />
L´: 0,4 ... 1 mH/km;<br />
C´: 80 ... 200 nF/km;<br />
Cabo tipo A: 0,8 mm2 •<br />
•<br />
•<br />
•<br />
(AWG18).<br />
Em termos de terminação:<br />
• R = 90 ... 100 ohms;<br />
• C = 0 ... 2,2 µF.<br />
Na figura 2 temos um sinal PROFIBUS-<br />
PA em modo tensão.<br />
A transmissão de um equipamento<br />
fornece tipicamente 10 mA a 31,25 kbit/s<br />
em uma carga equivalente de 50 Ω, criando<br />
um sinal de tensão modulado de 750 mV a<br />
1,0 V pico a pico. A fonte de alimentação<br />
pode fornecer de 9 a 32 Vdc, porém em<br />
aplicações seguras (IS) devem-se atender<br />
os requisitos <strong>da</strong>s barreiras de segurança<br />
intrínseca. Veja as figuras 3 e 4.<br />
O comprimento total do cabeamento<br />
é a somatória do tamanho do trunk (barramento<br />
principal) e todos os spurs (derivações<br />
maiores que 1 m), sendo que com o<br />
cabo tipo A é de no máximo 1900 m em<br />
áreas não seguras. Em áreas seguras é de<br />
no máximo 1000 m com o cabo tipo A e<br />
os spurs não devem exceder 30 m.<br />
Topologias no PROFIBUS-PA<br />
Nas figuras 5 e 6 temos as topologias<br />
principais do PROFIBUS-PA, embora na<br />
prática haja um misto <strong>da</strong>s duas topologias,<br />
barramento e estrela/árvore.<br />
Na figura 7 temos uma solução compacta<br />
e de baixo custo <strong>da</strong> Smar com um mestre<br />
PROFIBUS-DPV1 e 4 canais (DF97) PRO-<br />
FIBUS-PA no mesmo controlador com taxa<br />
de até 12 Mbits/s. A Smar possui o modelo<br />
DF95 para 2 canais PROFIBUS-PA.<br />
Basicamente, podemos citar os seguintes<br />
elementos de uma rede PROFIBUS:<br />
F4. Modo Tensão 31,25 kbit/s.<br />
F5. Topologia em Árvore ou Estrela.<br />
F6. Topologia em barramento.<br />
1) Mestres (Masters): são elementos<br />
responsáveis pelo controle do barramento.<br />
Eles podem ser de duas classes:<br />
• Classe 1: responsável pelas operações<br />
cíclicas (leitura/escrita) e controle<br />
<strong>da</strong>s malhas abertas e fecha<strong>da</strong>s do<br />
sistema de controle/automação (PLC,<br />
controladores, CPUs).<br />
conectivi<strong>da</strong>de<br />
•<br />
Classe 2: responsável pelos acessos<br />
acíclicos dos parâmetros e funções<br />
dos equipamentos PA estação de<br />
engenharia ou estação de operação:<br />
ProfibusView, AssetView, Simatic<br />
PDM, Pactware, etc).<br />
2) Acopladores DP/PA (Couplers):<br />
são dispositivos utilizados para traduzir as<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
39
conectivi<strong>da</strong>de<br />
características físicas entre o PROFIBUS<br />
DP (Rs485) e o PROFIBUS PA (H1:31,25<br />
kbits/s). E ain<strong>da</strong>:<br />
• São transparentes para os mestres<br />
(não possuem endereço físico no<br />
barramento);<br />
• Atendem aplicações (Ex) e (Non-Ex)<br />
definindo e limitando o número<br />
F7. DF97 - Mestre Profibus DPV1 Smar com 4 canais PROFIBUS-PA e 1 canal PROFIBUS-DP.<br />
T2. Dados dos couplers DP/PA (para mais detalhes consulte os fabricantes).<br />
40 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
máximo de equipamentos em ca<strong>da</strong><br />
segmento PROFIBUS PA. O número<br />
máximo de equipamentos em<br />
um segmento depende entre outros<br />
fatores, <strong>da</strong> somatória <strong>da</strong>s correntes<br />
quiescentes e de falhas dos equipamentos<br />
(FDE) e distâncias envolvi<strong>da</strong>s<br />
no cabeamento.<br />
• Podem ser alimentados até 24 Vdc,<br />
dependendo do fabricante e <strong>da</strong> área<br />
de classificação.<br />
• Podem trabalhar com as seguintes<br />
taxas de comunicação, dependendo<br />
do fabricante: P+F (93,75 kbits/s e<br />
SK3:12 Mbits/s) e Siemens(45,45<br />
kbits/s).<br />
Observe as tabelas 2 e 3.<br />
3) Link devices: São dispositivos utilizados<br />
como escravos <strong>da</strong> rede PROFIBUS DP e<br />
mestres <strong>da</strong> rede PROFIBUS PA. São utilizados<br />
para se conseguir altas veloci<strong>da</strong>des, de até 12<br />
Mbits/s no barramento DP e ain<strong>da</strong>:<br />
• Possuem endereço físico no barramento;<br />
•<br />
Permitem que sejam conectados até<br />
5 couplers DP/PA, mas limitam o<br />
número de equipamentos em 30 em<br />
um barramento “Non-Ex” e 10 em<br />
barramento “Ex”.<br />
Com isto, aumentam a capaci<strong>da</strong>de<br />
de endereçamento <strong>da</strong> rede PROFIBUS<br />
DP. Dependendo <strong>da</strong> quanti<strong>da</strong>de de <strong>da</strong>dos<br />
trocados ciclicamente, podem permitir até<br />
64 equipamentos.<br />
4) Terminador de barramento na<br />
rede PA: consiste de um capacitor de 1µF<br />
e um resistor de 100 Ω conectados em série<br />
entre si e em paralelo ao barramento.Tem<br />
as seguintes funções:
• Shunt do sinal de corrente: o sinal<br />
de comunicação é transmitido como<br />
corrente mas recebido como tensão.<br />
O terminador faz esta conversão;<br />
• Proteção contra reflexão do sinal de<br />
comunicação: deve ser colocado nas<br />
duas terminações do barramento,<br />
um no final e outro geralmente no<br />
coupler DP/PA.<br />
Alguns detalhes de projeto e<br />
quanti<strong>da</strong>de de equipamentos<br />
por segmento PROFIBUS-PA<br />
Verifique a quanti<strong>da</strong>de de equipamentos<br />
(N) por segmento PROFIBUS-PA, lembrando<br />
que a mesma é função do consumo quiescente<br />
de ca<strong>da</strong> equipamento PROFIBUS-PA, as<br />
distâncias envolvi<strong>da</strong>s (resistência de loop<br />
cabo tipo A: 44 Ω/km), do coupler DP/PA<br />
T3. Dados dos couplers DP/PA P+F (para mais detalhes consulte o fabricante).<br />
conectivi<strong>da</strong>de<br />
e sua corrente drena<strong>da</strong>, classificação de área<br />
(couplers para área classifica<strong>da</strong> drenam<br />
correntes <strong>da</strong> ordem de 100 mA, tensão de<br />
saí<strong>da</strong> 12 V), além <strong>da</strong> corrente de FDE. A<br />
corrente total no segmento deve ser menor<br />
do que a drena<strong>da</strong> pelo coupler.<br />
I Seg = Σ I BN + I FDE + I FREE<br />
(sendo I Seg < I C )<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
41
conectivi<strong>da</strong>de<br />
Onde :<br />
I Seg - corrente no segmento PROFI-<br />
BUS-PA;<br />
Σ I BN - somatória <strong>da</strong>s correntes quiescentes<br />
de todos os equipamentos no segmento<br />
PROFIBUS-PA;<br />
I FDE - corrente adicional em caso de<br />
fallha, normalmente desprezível;<br />
I FREE - corrente de folga, útil em caso de<br />
expansão ou troca de fabricante;<br />
I C - corrente drena<strong>da</strong> pelo coupler<br />
DP/PA.<br />
Além disso, deve-se ter pelo menos 9,0 V<br />
na borneira do equipamento PROFIBUS-PA<br />
mais distante do coupler DP/PA:<br />
V BN = V c - I BN x ( R x L)<br />
(sendo V BN > 9,0 V)<br />
Com isto garante-se a energização do<br />
último equipamento PROFIBUS-PA (na<br />
prática costuma-se adotar >= 10, 5V garantindo<br />
uma folga). Vale ain<strong>da</strong> lembrar que<br />
o sinal de comunicação deve ter excursão<br />
de 750 a 1000 mV.<br />
Onde:<br />
V c - Tensão de saí<strong>da</strong> do coupler DP/PA.<br />
R - Resistência de Loop (Cabo tipo A<br />
R = 44 Ω/km);<br />
L - Comprimento total do barramento<br />
PROFIBUS-PA;<br />
V BN - Tensão na borneira do equipamento<br />
PROFIBUS-PA mais distante do<br />
coupler DP/PA.<br />
Algumas caixas de junções ou protetores<br />
de curto para segmento, chamados spur guards<br />
podem ser alimentados via barramento PA<br />
(H1), sendo assim, deverá entrar no cálculo <strong>da</strong><br />
somatória <strong>da</strong> corrente. Além disso, ca<strong>da</strong> saí<strong>da</strong><br />
destes spur guards possui um limite permitido<br />
de corrente que deve ser respeitado.<br />
Cálculo do número de<br />
equipamentos em um segmento<br />
PROFIBUS-PA non-Ex<br />
Iremos mostrar o cálculo em um comprimento<br />
máximo de 1900 m (para cabo tipo<br />
A), considerando os seguintes <strong>da</strong>dos:<br />
• Tensão mínima para um equipamento<br />
PROFIBUS-PA operar: 9 Vdc;<br />
• Tensão típica forneci<strong>da</strong> por um coupler<br />
DP/PA Non-Ex: 19 Vdc;<br />
• Corrente típica forneci<strong>da</strong> por um<br />
coupler Non-Ex: 400 mA;<br />
• Resistência de loop do cabo Tipo A<br />
(AWG 18): 44 ohms/km (2 vias);<br />
• Desprezaremos as correntes de FDE;<br />
42 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
•<br />
Equipamentos PROFIBUS-PA Smar<br />
consomem 12 mA.<br />
Tomando como base a lei de Ohm:<br />
V = R x I x N, então N = V/(I x R)<br />
Onde:<br />
V - que<strong>da</strong> máxima de tensão no cabo<br />
garantindo a tensão mínima de alimentação<br />
no equipamento mais distante do coupler<br />
DP/PA.<br />
I - corrente de ca<strong>da</strong> equipamento PRO-<br />
FIBUS-PA;<br />
R - resistência total;<br />
N - número de equipamentos.<br />
Substituindo os valores:<br />
N = (19-9)/(12x10 -3 x 1,9x44) =<br />
10 equipamentos<br />
Verificando a corrente total com a<br />
máxima corrente forneci<strong>da</strong> pelo coupler<br />
DP/PA, tem-se:<br />
I = 10 x 12mA = 120 mA < 400 mA OK<br />
Vamos admitir agora, cabo tipo A e um<br />
comprimento de 1400 m:<br />
N = (19-9)/(12x10 -3 x 1,4x44) =<br />
13 equipamentos<br />
Verificando a corrente total com a<br />
máxima corrente forneci<strong>da</strong> pelo coupler<br />
DP/PA, tem-se:<br />
I = 13 x 12mA = 156 mA < 400 mA OK<br />
Agora, calculemos o comprimento do<br />
cabo (tipo A) para 20 equipamentos em um<br />
segmento PROFIBUS-PA non-Ex:<br />
L = (19-9) x 1000/(20x12 x 10 -3 x44) =<br />
947 m<br />
Verificando a corrente total com a<br />
máxima corrente forneci<strong>da</strong> pelo coupler<br />
DP/PA, tem-se:<br />
I = 20 x 12 mA = 240 mA < 400 mA OK<br />
Cálculo do número de<br />
equipamentos em um segmento<br />
PROFIBUS-PA Eex ia IIC<br />
Mostraremos agora o cálculo em um<br />
comprimento máximo de 1000 m (cabo<br />
tipo A, área Ex), considerando os mesmos<br />
<strong>da</strong>dos, exceto:<br />
• Tensão típica forneci<strong>da</strong> por um<br />
coupler DP/PA Ex: 12,5 Vdc;<br />
• Corrente típica forneci<strong>da</strong> por um<br />
coupler DP/PA Ex: 100 mA;<br />
Tomando como base, novamente, a lei<br />
de Ohm e substituindo os valores:<br />
N = (12,5-9)/(12x10 -3 x 1,0x44) =<br />
6 equipamentos<br />
Verificando a corrente total com a<br />
máxima corrente forneci<strong>da</strong> pelo coupler<br />
DP/PA, tem-se:<br />
I = 6 x 12 mA = 72 mA < 100 mA OK<br />
Agora, calculemos o comprimento do<br />
cabo (tipo A) para 8 equipamentos em um<br />
segmento PROFIBUS-PA Eex ia IIC<br />
Verificando a corrente total com a<br />
máxima corrente forneci<strong>da</strong> pelo coupler<br />
DP/PA, tem-se:<br />
I = 8 x 12 mA = 96 mA < 100 mA OK<br />
Determina-se o comprimento:<br />
L = (12,5-9) x 1000/(8x12 x 10 -3 x44) =<br />
828,6 m<br />
Note que a quanti<strong>da</strong>de de equipamentos<br />
é totalmente dependente <strong>da</strong> classificação <strong>da</strong><br />
área, tipo de cabo, corrente e tensão forneci<strong>da</strong><br />
pelo coupler DP/PA e corrente quiescente<br />
total dos equipamentos PA.<br />
É comum na prática considerarmos uma<br />
tensão de pelo menos 10,5V nos cálculos<br />
para o equipamento mais distante do coupler<br />
DP/PA ( nos exemplos foi considerado 9,0V),<br />
garantindo uma integri<strong>da</strong>de dos níveis de<br />
sinais. Nos cálculos acima para simplificá-los,<br />
não foram incluí<strong>da</strong>s as correntes para uma<br />
expansão no segmento ( isto é, acréscimo de<br />
mais equipamentos) ou mesmo no caso de<br />
uma troca de equipamentos que consomem<br />
mais. Na prática recomen<strong>da</strong>mos sempre<br />
estar atento a estes detalhes.<br />
Comprimento Total do<br />
Cabo PROFIBUS-PA<br />
O comprimento total do cabo PROFI-<br />
BUS-PA deve ser totalizado desde a saí<strong>da</strong><br />
do ponto de conversão DP/PA até o ponto<br />
mais distante do segmento, considerando<br />
as derivações. Vale lembrar que braços<br />
menores que 1 m não entram neste total.
F8. Exemplo de cálculo do comprimento total na rede PROFIBUS-PA.<br />
T4. Spur x Número de Equipamentos PROFIBUS-PA.<br />
O comprimento total do cabeamento é a<br />
somatória do tamanho do trunk (barramento<br />
principal) mais todos os spurs (derivações<br />
maiores que 1 m), sendo que, com cabo do<br />
tipo A, o máximo comprimento em áreas não<br />
classifica<strong>da</strong>s é de 1900 m sem repetidores.<br />
Em áreas classifica<strong>da</strong>s é de 1000 m, com<br />
spur máximo de 30 m.<br />
É recomendável evitar splice na instalação<br />
e distribuição. Os splices são quaisquer<br />
partes <strong>da</strong> rede que tenham uma alteração<br />
de impedância, que pode ser causa<strong>da</strong>, por<br />
exemplo, por alteração do tipo de cabo,<br />
descontinui<strong>da</strong>de do shield, esmagamento<br />
ou dobra muito acentua<strong>da</strong> no cabo etc.<br />
Em redes com comprimento total maior<br />
que 400 m, a somatória dos comprimentos<br />
de todos os splices não deve ultrapassar 2%<br />
do comprimento total e ain<strong>da</strong>, em comprimentos<br />
menores do que 400 m, não devem<br />
exceder 8 m.<br />
O comprimento máximo de um segmento<br />
PROFIBUS-PA quando se utiliza<br />
cabo de tipos diferentes fica limitado de<br />
acordo com a seguinte fórmula:<br />
( )+( )+( LAmax LBmax LCmax<br />
)+( LDmax<br />
LA LB LC LD<br />
)
conectivi<strong>da</strong>de<br />
O uso de Canaletas<br />
Metálicas minimizando<br />
as correntes de<br />
Foucault em<br />
instalações PROFIBUS<br />
saiba mais<br />
Utilização Eficiente de Canaletas<br />
Metálicas para a Prevenção<br />
de Problemas de Compatibili<strong>da</strong>de<br />
Eletromagnética em Instalações<br />
Elétricas, Ricardo L. Araújo,<br />
Leonardo M. Ardjomand, Artur R.<br />
Araújo e Danilo Martins, 2008<br />
Aterramento, Blin<strong>da</strong>gem,<br />
Ruídos e dicas de instalação<br />
- César Cassiolato<br />
EMI – Interferência Eletromagnética<br />
- César Cassiolato<br />
Material de Treinamento e<br />
artigos técnicos Profibus - César<br />
Cassiolato<br />
Especificações técnicas e Guias<br />
de Instalações Profibus<br />
Manuais Smar Profibus<br />
Em instalações industriais está ca<strong>da</strong> vez mais presente o uso de<br />
canaletas metálicas para passagem de cabos de alimentação/<br />
energia/comando e de redes digitais. Por outro lado, precisamos<br />
ficar atentos com estas instalações de forma a minimizar os efeitos<br />
<strong>da</strong>s perturbações causa<strong>da</strong>s pelas interferências eletromagnéticas.<br />
Veremos a seguir alguns detalhes que podem fazer a diferença e<br />
inclusive proporcionar uma grande melhora na quali<strong>da</strong>de dos sinais<br />
Profibus e que, na ver<strong>da</strong>de, valem para qualquer rede digital.<br />
44 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Setembro/Outubro 2010<br />
A interferência eletromagnética<br />
A convivência de equipamentos em<br />
diversas tecnologias diferentes soma<strong>da</strong> à<br />
inadequação <strong>da</strong>s instalações, facilita a emissão<br />
de energia eletromagnética e, com isto,<br />
podemos ter problemas de compatibili<strong>da</strong>de<br />
eletromagnética. Isto é muito comum nas<br />
indústrias e fábricas, onde a EMI é muito<br />
frequente em função do maior uso de<br />
máquinas (máquinas de sol<strong>da</strong>s, por exemplo),<br />
motores (CCMs), redes digitais e de<br />
computadores próximos a essas áreas.<br />
A topologia e a distribuição do cabeamento<br />
são fatores que devem ser considerados<br />
César Cassiolato, Diretor de<br />
Marketing, Quali<strong>da</strong>de, Assistência<br />
Técnica e Instalações Industriais -<br />
Smar Equipamentos Industriais Lt<strong>da</strong>.(*)<br />
para a proteção de EMI. Vale lembrar que<br />
em altas frequências os cabos se comportam<br />
como um sistema de transmissão com<br />
linhas cruza<strong>da</strong>s e confusas, refletindo<br />
energia e espalhando-a de um circuito a<br />
outro. Mantenha em boas condições as<br />
conexões. Conectores inativos por muito<br />
tempo podem desenvolver resistência ou<br />
se tornarem detectores de RF.<br />
Em geral, quanto maior a distância entre<br />
os cabos e quanto menor o comprimento do<br />
cabo PROFIBUS, que corre paralelamente a<br />
outros cabos, menor o risco de interferência<br />
(crosstalk). Veja a figura 1.
As canaletas metálicas e a<br />
interferência eletromagnética<br />
Os cabos Profibus instalados em canaletas<br />
ou dutos podem estar sujeitos a<br />
fontes geradoras de perturbações quando<br />
são instalados paralelamente com cabos<br />
de energia, compartilhando a mesma<br />
infraestrutura, tendo como efeito interferências<br />
eletromagnéticas indesejáveis como<br />
o crosstalk (diafonia). Neste sentido deve-se<br />
ter uma maior atenção e cui<strong>da</strong>do na fase de<br />
instalação, objetivando-se adotar medi<strong>da</strong>s<br />
para atenuar, ou mesmo eliminar seus efeitos.<br />
O mercado de equipamentos e acessórios<br />
para instalação de redes de campo dispõe<br />
basicamente de canaletas e dutos fabricados<br />
com os seguintes materiais:<br />
• Plástico - é um excelente isolante<br />
elétrico, mas não oferece proteção<br />
contra campos eletromagnéticos;<br />
• Alumínio - é um bom condutor de<br />
eletrici<strong>da</strong>de, mas não oferece proteção<br />
elétrica. Porém oferece boa blin<strong>da</strong>gem<br />
eletromagnética;<br />
• Aço (zincado ou pintado) - não é bom<br />
condutor de eletrici<strong>da</strong>de, não oferece<br />
proteção elétrica, mas proporciona<br />
boa blin<strong>da</strong>gem eletromagnética.<br />
Dentre os tipos referidos, os acessórios<br />
fabricados com alumínio são os que apresentam<br />
uma melhor blin<strong>da</strong>gem eletromagnética<br />
interna e externa. As canaletas de alumínio<br />
são praticamente imunes às correntes de<br />
Foucault (ou ain<strong>da</strong> corrente parasita, que é<br />
induzi<strong>da</strong> por um fluxo magnético variável<br />
em um condutor) devido a sua condutibili<strong>da</strong>de<br />
elétrica.<br />
Portanto, chama-se indução eletromagnética<br />
ao fenômeno pelo qual uma corrente<br />
elétrica aparece em um condutor quando<br />
este é colocado num campo magnético e<br />
o fluxo que o atravessa varia. Note que<br />
a causa <strong>da</strong> indução eletromagnética é a<br />
variação do fluxo, e se este permanecer<br />
constante e não variar, então a corrente<br />
elétrica desaparecerá.<br />
O ideal é que, quando se tiver cabeamento<br />
de energia/comando com o cabeamento<br />
Profibus, que as canaletas metálicas possuam<br />
uma divisão física entre as redes elétrica e<br />
lógica. Além disso, recomen<strong>da</strong>-se que a<br />
corrente nominal admiti<strong>da</strong> no cabeamento<br />
elétrico não seja superior a 20 A.<br />
Existem algumas regras que devem ser<br />
segui<strong>da</strong>s em termos do cabeamento e separação<br />
entre outros cabos, quer sejam de sinais<br />
F1. Espaçamento entre cabos.<br />
F3. Segregação de diferentes tipos de cabos – uso de separadores metálicos.<br />
Cabo de comunicação<br />
Profibus<br />
Cabos com e sem<br />
shield: 60Vdc ou<br />
25Vac e < 400Vac<br />
Cabos com e sem<br />
shield: > 400Vac<br />
Qualquer cabo sujeito<br />
à exposição de raios<br />
Cabo de<br />
comunicação<br />
Profibus<br />
-<br />
10 cm<br />
20 cm<br />
50 cm<br />
ou de potência. Deve-se preferencialmente<br />
utilizar bandejamentos ou calhas metálicas,<br />
observando as distâncias conforme mostra<br />
a tabela 1. Nunca se deve passar o cabo<br />
Profibus ao lado de linhas de alta potência,<br />
pois a indução é uma fonte de ruído e pode<br />
afetar o sinal de comunicação.<br />
Quando o espaço for insuficiente para<br />
manter a distância exigi<strong>da</strong> entre as diferentes<br />
categorias, os cabos devem ser encaminhados<br />
em bandejas metálicas separa<strong>da</strong>s.<br />
Ca<strong>da</strong> bandeja deve conter somente cabos<br />
<strong>da</strong> mesma categoria. Estas bandejas podem<br />
ser dispostas diretamente uma ao lado <strong>da</strong><br />
outra, conforme ilustra a figura 2.<br />
Cabos com e<br />
sem shield:<br />
60Vdc ou 25Vac<br />
e < 400Vac<br />
10 cm<br />
-<br />
10 cm<br />
50 cm<br />
T1. Distâncias de Separação entre Cabeamentos.<br />
conectivi<strong>da</strong>de<br />
F2. Segregação de diferentes tipos<br />
de cabos.<br />
Cabos com e<br />
sem shield:<br />
> 400Vac<br />
20 cm<br />
10 cm<br />
-<br />
50 cm<br />
Qualquer cabo<br />
sujeito à<br />
exposição de raios<br />
50 cm<br />
50 cm<br />
50 cm<br />
O uso de canaletas metálicas possui<br />
algumas finali<strong>da</strong>des tais como:<br />
• Blin<strong>da</strong>gem;<br />
• Condução <strong>da</strong>s correntes de surto;<br />
• Segregação de cabos;<br />
• Proteção mecânica dos cabos;<br />
• Facilitar a manutenção.<br />
Se houver apenas uma eletrocalha metálica<br />
disponível para to<strong>da</strong>s as categorias,<br />
deve-se manter a distância como indica<strong>da</strong><br />
na tabela 1. Se isto não for possível por falta<br />
de espaço, as diferentes categorias de cabos<br />
devem ser separa<strong>da</strong>s por meio de separadores<br />
metálicos ou por partições. Os separadores<br />
devem estar bem presos à bandeja com uma<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
-<br />
45
conectivi<strong>da</strong>de<br />
F4. Indução devido a cabos de potência. F5. Melhor proteção em bandejamento.<br />
grande área de contato e deve-se aterrar a<br />
bandeja/canaleta.<br />
Da física, sabemos que uma corrente<br />
elétrica gera um campo magnético. O<br />
inverso também é ver<strong>da</strong>deiro de acordo<br />
com a lei de Fara<strong>da</strong>y, um campo magnético<br />
variável gera uma corrente elétrica que, por<br />
sua vez, gera um campo contrário ao que<br />
lhe deu origem. Esse efeito é responsável<br />
pela atenuação <strong>da</strong>s interferências quando<br />
utiliza<strong>da</strong>s as canaletas de chapa de alumínio,<br />
mas ocorre com menor intensi<strong>da</strong>de quando<br />
usa<strong>da</strong>s canaletas de chapa de aço, pois são<br />
magnéticas (figura 3).<br />
A grande vantagem <strong>da</strong> canaleta de<br />
alumínio é que esta tem uma alta imuni<strong>da</strong>de<br />
às correntes de Foucault, devido sua<br />
condutivi<strong>da</strong>de elétrica.Vejamos a figura<br />
4 onde temos a representação do efeito de<br />
indução nos cabos Profibus.<br />
Veja que nesta figura, o espaçamento<br />
entre as canaletas facilita a perturbação gera<strong>da</strong><br />
pelo campo magnético. Além disso, esta<br />
descontinui<strong>da</strong>de pode facilitar a diferença de<br />
potencial entre ca<strong>da</strong> segmento <strong>da</strong> canaleta,<br />
e no caso de um surto de corrente gerado,<br />
por exemplo, por uma descarga atmosférica<br />
ou um curto, a falta de continui<strong>da</strong>de<br />
não permitirá que a corrente circule pela<br />
canaleta de alumínio, consequentemente<br />
não protegerá o cabo Profibus.<br />
O ideal é que se una ca<strong>da</strong> segmento<br />
com a maior área de contato possível, o que<br />
garantirá uma maior proteção à indução<br />
eletromagnética; e ain<strong>da</strong> que se tenha entre<br />
ca<strong>da</strong> segmento um condutor de ca<strong>da</strong> lado<br />
<strong>da</strong> canaleta, com comprimento o menor<br />
possível, para assegurar um caminho alternativo<br />
às correntes, caso haja um aumento<br />
de resistência nas junções entre os segmentos<br />
(figura 5).<br />
Voltando à figura 4, agora com a<br />
montagem adequa<strong>da</strong> <strong>da</strong> canaleta de alu-<br />
46 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
F6. Interferência entre cabos: o acoplamento capacitivo entre cabos<br />
induz transientes (pickups eletrostáticos) de tensão.<br />
mínio, o campo, ao penetrar na placa de<br />
alumínio <strong>da</strong> canaleta, produz um fluxo<br />
magnético variável em função do tempo<br />
[φ = a.sen(ω.t)] <strong>da</strong>ndo origem a uma<br />
f.e.m. induzi<strong>da</strong> [Ε = - dφ/dt = a.ω.cos(ω.<br />
t)]. Em frequências altas, a f.e.m. induzi<strong>da</strong><br />
na placa de alumínio será maior, <strong>da</strong>ndo<br />
origem a um campo magnético maior,<br />
anulando quase completamente o campo<br />
magnético gerado pelo cabo de potência.<br />
Esse efeito de cancelamento é menor em<br />
baixas frequências. Em altas frequências<br />
o cancelamento é mais eficiente.<br />
Esse é o efeito <strong>da</strong>s placas e telas metálicas<br />
frente à incidência de on<strong>da</strong>s eletromagnéticas.<br />
Elas geram seus próprios campos<br />
que minimizam, ou mesmo anulam o<br />
campo através delas, funcionando assim<br />
como ver<strong>da</strong>deiras blin<strong>da</strong>gens às on<strong>da</strong>s<br />
eletromagnéticas. Funcionam como uma<br />
gaiola de Fara<strong>da</strong>y.<br />
Relembrando, duas leis e o teorema de<br />
Fara<strong>da</strong>y que aju<strong>da</strong>m a entender a eficiência<br />
<strong>da</strong>s canaletas metálicas:<br />
• 1ª lei de Fara<strong>da</strong>y<br />
Nos condutores em equilíbrio, a eletrici<strong>da</strong>de<br />
é distribuí<strong>da</strong> apenas na superfície<br />
externa; no seu interior não há traço de<br />
eletrici<strong>da</strong>de.<br />
• 2ª lei de Fara<strong>da</strong>y<br />
No equilíbrio elétrico, a força elétrica no<br />
interior dos condutores completamente fechados<br />
e desprovidos de corpos eletrizados é nula.<br />
A gaiola de Fara<strong>da</strong>y é adota<strong>da</strong> para proteger<br />
instrumentos e aparelhos de grande sensibili<strong>da</strong>de<br />
colocados no seu interior.<br />
•<br />
Teorema de Fara<strong>da</strong>y<br />
"Quando a indução é total, as cargas<br />
de sinais contrários que se distribuem nas<br />
paredes internas e externas do induzido têm<br />
o mesmo valor absoluto que é igual ao <strong>da</strong><br />
carga indutora."
F7. Interferência entre cabos: campos magnéticos através do acoplamento indutivo entre<br />
cabos induzem transientes (pickups eletromagnéticos) de corrente.<br />
F8. Canaletas metálicas e a melhor proteção eletromagnética e eletrostática.<br />
F9. Exemplo de ruído por indução.<br />
conectivi<strong>da</strong>de<br />
Certifique-se que as chapas e os anéis de<br />
acoplamento sejam feitos do mesmo material<br />
que as canaletas/bandejas de cabos. Proteja<br />
os ponto de conexões contra corrosão depois<br />
<strong>da</strong> montagem, por exemplo, com tinta de<br />
zinco ou verniz.<br />
Embora os cabos sejam blin<strong>da</strong>dos, a<br />
blin<strong>da</strong>gem contra campos magnéticos não<br />
é tão eficiente quanto é contra campos<br />
elétricos, veja figuras 6 e 7.<br />
Em baixas frequências, os pares trançados<br />
absorvem a maior parte dos efeitos <strong>da</strong><br />
interferência eletromagnética. Já em altas<br />
frequências esses efeitos são absorvidos pela<br />
blin<strong>da</strong>gem do cabo.<br />
Vale lembrar ain<strong>da</strong> que se um material<br />
não magnético envolve um condutor, faz com<br />
que a corrente deste condutor retorne por<br />
um outro caminho de tal modo que a área<br />
defini<strong>da</strong> pelo trajeto desta corrente é menor<br />
do que quando o condutor não é envolvido,<br />
então esta proteção será mais efetiva.<br />
Sempre que possível, conecte as bandejas<br />
de cabos ao sistema de linha equipotencial.<br />
A figura 8 exemplica a melhor forma de se<br />
instalar as canaletas, assim como mostra a<br />
segregação adequa<strong>da</strong> de cabeamentos. Na<br />
figura 9 temos um ruído de alta frequência<br />
gerado por indução eletromagnética em um<br />
cabo Profibus.<br />
MA<br />
Este artigo não substitui os padrões IEC 61158<br />
e IEC 61784 e nem os perfis e guias técnicos do<br />
PROFIBUS. Em caso de discrepância ou dúvi<strong>da</strong>,<br />
os padrões IEC 61158 e IEC 61784, perfis, guias<br />
técnicos e manuais de fabricantes prevalecem.<br />
Sempre que possível, consulte a EN50170 para<br />
as regulamentações físicas, assim como as<br />
práticas de segurança de ca<strong>da</strong> área.<br />
*César Cassiolato é Engenheiro Certificado na<br />
Tecnologia Profibus e Instalações Profibus pela<br />
Universi<strong>da</strong>de Metropolitan de Manchester - UK.<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
47
case<br />
Soluções de<br />
sistema integrado<br />
para a indústria<br />
automotiva na<br />
Dürr Ecoclean<br />
saiba mais<br />
Aplicação de RFID na indústria<br />
automobilística<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 28<br />
Mu<strong>da</strong>nça de marcha automatiza<strong>da</strong><br />
por indução e CLP<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 47<br />
Fabricação de AGV (Veículos<br />
guiados automaticamente) de baixo<br />
custo<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 47<br />
Uma abor<strong>da</strong>gem de produção flexível para tempos<br />
de rápi<strong>da</strong>s mu<strong>da</strong>nças<br />
48 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Setembro/Outubro 2010<br />
Os mercados e as suas<br />
exigências mu<strong>da</strong>m<br />
continuamente<br />
Hoje em dia, os mercados estão mu<strong>da</strong>ndo<br />
mais rapi<strong>da</strong>mente do que nunca. Esta tendência<br />
é evidente na América do Sul, onde<br />
a indústria automotiva internacional está<br />
ampliando suas capaci<strong>da</strong>des de produção.<br />
O ciclo de vi<strong>da</strong> dos equipamentos para<br />
produções de motores torna-se, a ca<strong>da</strong> ano,<br />
ca<strong>da</strong> vez mais curto. Como resultado, os<br />
fabricantes estão sendo desafiados a trazer<br />
inovações e evoluções para um mercado<br />
em um ritmo acelerado. Estas exigências<br />
- a<strong>da</strong>ptação flexível do produto e maior<br />
veloci<strong>da</strong>de para o mercado ocorrem em<br />
to<strong>da</strong> a cadeia do fornecimento industrial,<br />
desde os menores pré-fornecedores até as<br />
montadoras finais.<br />
Eng.º Joachim Uwe Lorenzen<br />
Dürr Brasil Lt<strong>da</strong> - Gerente <strong>da</strong> Divisão<br />
de Sistema de Lavagem e Filtragem<br />
E-Mail jlorenzen@durr.com.br<br />
Tel.: +55 11 5633-3660/3541<br />
A Dürr Ecoclean é líder mundial na área<br />
de lavagem industrial, automação, sistemas<br />
de filtragem, sistemas de montagem e teste.<br />
Como um membro do Grupo Dürr, ela<br />
atende ao mercado brasileiro através <strong>da</strong> Dürr<br />
Brasil Lt<strong>da</strong>., um fornecedor de sucesso em<br />
soluções inovadoras para todo o sistema<br />
para linhas de pintura de automóveis. A<br />
Dürr Brasil utiliza o que há de mais recente<br />
no mundo em tecnologia de produção para<br />
permitir que seus clientes se concentrem na<br />
sua principal tarefa, que é a construção de<br />
automóveis na América do Sul que possam<br />
competir no mercado global. A Dürr Brasil<br />
Ecoclean estende essas capaci<strong>da</strong>des oferecendo<br />
soluções de sistema turn-key completo na<br />
América do Sul para o emprego na produção<br />
de powertrain e transmissão com foco na<br />
eficiência e flexibili<strong>da</strong>de.
F1. Produção com quatro linhas. O software “SnapPlanner” permite visualizar as alterações na planta de produção imediatamente no monitor.<br />
Um fornecedor e integrador<br />
global de lavagem industrial,<br />
automação, sistemas de<br />
filtragem, sistemas de<br />
montagem e teste<br />
De suas raízes na Alemanha, a Dürr<br />
Ecoclean tornou-se uma presença internacional,<br />
administrando e mantendo uni<strong>da</strong>des<br />
em torno de todo o globo. O Grupo fornece<br />
tecnologia padroniza<strong>da</strong> de lavagem industrial,<br />
equipamentos de rebarbação e sistemas feitos<br />
sob medi<strong>da</strong> para a indústria automotiva e seus<br />
fornecedores, assim como para o diversificado<br />
mercado industrial. Seu portfólio inclui<br />
sistemas de filtragem de líquidos confiáveis,<br />
ecologicamente corretos, processamento<br />
eficiente e, ain<strong>da</strong>, recondicionamento de<br />
lubrificantes de refrigeração e líquidos industriais.<br />
A Divisão de Automação <strong>da</strong> Empresa<br />
desenvolve e produz sistemas flexíveis para<br />
a manipulação de peças para fornecer um<br />
fluxo seguro entre as etapas individuais do<br />
processo de produção.<br />
Um parceiro de confiança em todo o<br />
mundo, a lista de referência <strong>da</strong> Dürr Eco-<br />
clean nas áreas acima menciona<strong>da</strong>s mostra<br />
realmente “quem é quem” na indústria automotiva<br />
e em sua base de fornecedores.<br />
Uma nova abor<strong>da</strong>gem<br />
para o planejamento de<br />
instalações de produção<br />
apoiado pela ferramenta de<br />
planejamento “SnapPlanner”<br />
Além de fornecer equipamentos separados<br />
ou elaborar soluções personaliza<strong>da</strong>s,<br />
a Dürr Ecoclean integra instalações de<br />
produção complexas através de diversos<br />
setores de fabricação. A empresa é conheci<strong>da</strong><br />
pela sua capaci<strong>da</strong>de de integrar to<strong>da</strong>s<br />
as uni<strong>da</strong>des relaciona<strong>da</strong>s ao projeto – até<br />
mesmo componentes fornecidos por outros<br />
fabricantes, como por exemplo, máquinas<br />
CNC – tornando suas operações em um<br />
único e amplo projeto. Assim, os clientes<br />
podem receber to<strong>da</strong> a linha de produção de<br />
uma única origem, beneficiando-se sempre<br />
de transparência total de custo, bem como,<br />
precisão de orçamento e planejamento.<br />
Isso permite que o cliente concentre to<strong>da</strong><br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
case<br />
atenção na sua principal competência, que<br />
é, construir os melhores, mais potentes e<br />
econômicos motores e transmissões.<br />
Como um integrador de sistemas, a Dürr<br />
partilha com os seus clientes uma vantagem<br />
singular, colaborando com a ferramenta<br />
de software recentemente desenvolvi<strong>da</strong> - o<br />
“SnapPlanner”. O software permite que as<br />
linhas de produção complexas possam ser<br />
desenvolvi<strong>da</strong>s e aperfeiçoa<strong>da</strong>s em trabalho<br />
conjunto com o cliente. Anos de experiência<br />
de planejamento foram empregados na criação<br />
deste instrumento, que reproduz com<br />
precisão o sistema proposto em um mundo<br />
virtual em 3D. Possíveis interferências e<br />
dificul<strong>da</strong>des camufla<strong>da</strong>s na estrutura <strong>da</strong><br />
linha <strong>da</strong> “vi<strong>da</strong> real” podem ser detecta<strong>da</strong>s<br />
com antecedência e elimina<strong>da</strong>s durante a<br />
fase de planejamento.<br />
Alterações para a linha podem ser visualiza<strong>da</strong>s<br />
imediatamente e o impacto no<br />
orçamento, duração de processo, recursos<br />
e outros fatores podem ser comparados<br />
dinamicamente. O processo virtual resume<br />
diferentes impactos de custos e permite a<br />
49
case<br />
F2. Já na fase de planejamento com o software “SnapPlanner” pode-se por exemplo calcular a relação custo-benefício de diferentes cenários.<br />
comparação dos indicadores-chaves que,<br />
no passado, apenas era possível através de<br />
complexas tabelas de <strong>da</strong>dos e planilhas. As<br />
visualizações do “SnapPlanner” resultam<br />
em um melhor entendimento <strong>da</strong>s questões<br />
entre os participantes de diversas áreas de<br />
especialização para que eles considerem a<br />
sua decisão de investimento e riscos.<br />
Parceria mundial – Uma<br />
história de sucesso<br />
Um dos primeiros clientes a colaborar<br />
com a Dürr Ecoclean no desenvolvimento de<br />
sistemas integrados através do “SnapPlanner”<br />
foi a Cummins, Inc. Com sede em Indiana<br />
(EUA), a Cummins é a maior fabricante<br />
independente de motores a diesel do mundo<br />
e mantém uma extensa rede global de fábricas<br />
de motores e instalações de serviços.<br />
A cooperação entre as duas empresas no<br />
planejamento e integração de complexas<br />
linhas de produção surgiu de uma relação<br />
que começou em 1999, com as instalações<br />
bem sucedi<strong>da</strong>s de equipamentos Dürr de<br />
lavagem, filtragem e automação.<br />
O objeto do primeiro contrato <strong>da</strong><br />
Cummins com a Dürr em 2007, para a sua<br />
fábrica em Columbus, Indiana, foi uma<br />
integração completa de máquinas CNC<br />
com os produtos <strong>da</strong> Dürr – lavadoras EcoC-<br />
Trans, sistemas de filtragem de líquidos de<br />
50 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
refrigeração, pórticos, sistemas robóticos de<br />
buffer e transportadores PZR relacionados<br />
com automação de chão.<br />
Mais tarde, no mesmo ano, a joint<br />
venture <strong>da</strong> Cummins, ZAO Cummins<br />
Kama (ZCK), escolheu a Dürr para a sua<br />
fábrica na Rússia. A empresa precisava de<br />
um fornecedor capaz de resolver to<strong>da</strong> a<br />
parte de planejamento em termos de custos<br />
e otimização de processos, bem como um<br />
parceiro competente com instalações nesta<br />
região. Foi escolhi<strong>da</strong> uma linha semi-automática<br />
para permitir operações manuais<br />
sempre que possível. A linha incluía não<br />
somente a tecnologia de lavagem industrial,<br />
filtragem e manipulação de materiais <strong>da</strong><br />
Dürr, mas também, e pela primeiríssima<br />
vez, a pré-montagem de bloco de cilindros<br />
e operações de teste <strong>da</strong> Dürr.<br />
Para a ZCK, isso foi uma aquisição integra<strong>da</strong><br />
abrangendo tudo – do planejamento<br />
até a fase de execução. A equipe dos Estados<br />
Unidos foi apoia<strong>da</strong> pelos colegas <strong>da</strong> Dürr<br />
Rússia, cujo acesso à rede mundial de ven<strong>da</strong>s<br />
e de serviços do Grupo Dürr assegurou a<br />
conclusão harmoniosa do projeto.<br />
A colaboração mais recente e mais ampla<br />
entre as empresas até agora, acabou de ser<br />
forma<strong>da</strong> em Jamestown - New York. A<br />
Cummins escolheu a Dürr Ecoclean como<br />
integradora, desta vez para uma instalação<br />
altamente automatiza<strong>da</strong> e flexível. Linhas<br />
completas de bloco do motor e de cabeçote<br />
do cilindro foram forneci<strong>da</strong>s pela Dürr<br />
Ecoclean, que incluiu o fornecimento de<br />
lavadoras, filtragem, automação, pré-montagem<br />
e equipamentos de teste flexíveis. A<br />
Dürr Ecoclean forneceu to<strong>da</strong>s as tecnologias<br />
de “não usinagem” para as linhas e integrou<br />
to<strong>da</strong> a linha, incluindo as máquinas<br />
de usinagem.<br />
Uma abor<strong>da</strong>gem de produção<br />
flexível para tempos de<br />
rápi<strong>da</strong>s mu<strong>da</strong>nças<br />
A história de cooperação bem sucedi<strong>da</strong><br />
entre a Cummins e a Dürr Ecoclean reflete<br />
benefícios mútuos e um foco nos objetivos<br />
do cliente, dentro de ca<strong>da</strong> mercado específico.<br />
A colaboração com “SnapPlanner” e a<br />
avaliação <strong>da</strong> equipe do projeto promoveu as<br />
melhores soluções dentro <strong>da</strong>s regiões-alvo -<br />
isto é, as linhas de produção flexíveis cobrem<br />
as exigências atuais em eficiência, normas<br />
nacionais e metas de custo por uni<strong>da</strong>de. Ao<br />
considerar esses critérios durante a fase de<br />
planejamento, a Dürr Ecoclean se esforça<br />
para identificar os investimentos básicos<br />
necessários que podem ser dimensionados<br />
para atender uma deman<strong>da</strong> em constante<br />
mutação para volumes de produção e diversificação<br />
de produtos.<br />
MA