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Medição da Temperatura - Mecatrônica Atual

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Associa<strong>da</strong> <strong>da</strong>:<br />

Editora Saber Lt<strong>da</strong><br />

Diretor<br />

Hélio Fittipaldi<br />

www.mecatronicaatual.com.br<br />

Editor e Diretor Responsável<br />

Hélio Fittipaldi<br />

Re<strong>da</strong>ção<br />

Natália F. Cheapetta<br />

Thayna Santos<br />

Revisão Técnica<br />

Eutíquio Lopez<br />

Produção<br />

Diego Moreno Gomes<br />

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 />

Paulo Henrique S. Maciel<br />

PARA ANUNCIAR: (11) 2095-5339<br />

publici<strong>da</strong>de@editorasaber.com.br<br />

Capa<br />

Dürr/Divulgação<br />

Impressão<br />

Parma Gráfica e Editora<br />

Distribuição<br />

Brasil: DINAP<br />

Portugal: Logista Portugal tel.: 121-9267 800<br />

ASSINATURAS<br />

www.mecatronicaatual.com.br<br />

fone: (11) 2095-5335 / fax: (11) 2098-3366<br />

atendimento <strong>da</strong>s 8:30 às 17:30h<br />

Edições anteriores (mediante disponibili<strong>da</strong>de de<br />

estoque), solicite pelo site ou pelo tel. 2095-5330,<br />

ao preço <strong>da</strong> última edição em banca.<br />

<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 />

03087-020, São Paulo, SP, tel./fax (11) 2095-5333<br />

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 />

email atendimento@mecatronicaatual.<br />

com.br ou escreva para Rua Jacinto José<br />

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

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