Sistema autônomo para centros de distribuição

Texto

(1)UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO. Luciano Bacca. SISTEMA AUTÔNOMO PARA CENTROS DE DISTRIBUIÇÃO. Passo Fundo 2018.

(2) Luciano Bacca. SISTEMA AUTÔNOMO PARA CENTROS DE DISTRIBUIÇÃO. Trabalho apresentado ao curso de Engenharia Elétrica, da Faculdade de Engenharia e Arquitetura, da Universidade de Passo Fundo, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Eletricista, sob orientação do professor Joan Michel Levandoski.. Passo Fundo 2018.

(3) Luciano Bacca. Sistema Autônomo para Centros de Distribuição. Trabalho apresentado ao curso de Engenharia Elétrica, da Faculdade de Engenharia e Arquitetura, da Universidade de Passo Fundo, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Eletricista, sob orientação do professor Joan Michel Levandoski.. Aprovado em ____ de ______________ de______.. BANCA EXAMINADORA. _______________________________________________________________ Prof. Me. Joan Michel Levandoski- UPF. _______________________________________________________________ Prof. Dr. Jocarly Patrocinio de Souza - UPF. _______________________________________________________________ Prof. Dr. Mikhail Polonskii – UPF.

(4) RESUMO. A busca pela qualidade do nível de serviço logístico é constante em todas as empresas, demandada pela exigência de seus clientes que cada vez mais estão trabalhando com níveis baixos de estoque, demandando dos Centros de Distribuição maior agilidade. No presente trabalho apresenta-se a implementação de um sistema automático de carga e descarga de produtos, onde foi desenvolvido um software de gerenciamento de produtos, cadastro, banco de dados e relatórios de estoque e de expedição, que faz o controle de um sistema de robô, que fará com precisão e agilidade a carga e descarga desse produto, proporcionando assim, um aumento do controle sobre os produtos, eliminando perdas, agilizando o processo para atendes as demandas impostas pelo mercado atual. Para desenvolvimento dos softwares de cadastro de produtos foi utilizado PHP e HTML em conjunto com banco de dados PhpMyadmin, para controle do robô, foi montado um painel elétrico com um Controlador Lógico Programável para fazer o controle dos 3 eixos, utilizado motores de indução controlados por inversores de frequência, e para o ajuste de posicionamento de carga e descarga dos produtos, foi utilizado encodes nos eixos X e Y para contagem de pulsos, e para enviar o endereço de carga ou descarga para o robô, no computador comunicando em ETHERNET/IP, foi utilizado o desenvolvedor do Excel, programação em Visual Basic.. Palavras-Chave: Carga, Descarga, Estoque, Comunicação..

(5) LISTA DE FIGURAS. Figura 1 - Protótipo mecânico do projeto ................................................................................................... 16 Figura 2 - Comandos em PHP .................................................................................................................... 21 Figura 3 - Ilustração de interação entre sistema, SGBD e banco de dados................................................. 22 Figura 4 - Comandos em HTML ................................................................................................................ 23 Figura 5 - Estrutura básica página HTML .................................................................................................. 23 Figura 6 - Camadas do Modelo TCP/IP ..................................................................................................... 25 Figura 7 - CLP ............................................................................................................................................ 29 Figura 8 - Saída PNP sensores .................................................................................................................... 30 Figura 9 - Saída NPN sensores ................................................................................................................... 31 Figura 10 - Inversor de frequência ............................................................................................................. 32 Figura 11 - Definição de centro de distribuição ......................................................................................... 33 Figura 12 - Diagrama de blocos hardware .................................................................................................. 37 Figura 13 - Fluxograma do firmware de gerenciamento de cadastro de produtos ...................................... 39 Figura 14 - Firmware do CLP .................................................................................................................... 40 Figura 15 - Sensor Indutivo ........................................................................................................................ 41 Figura 16 - Sensor Fotoelétrico .................................................................................................................. 42 Figura 17 - Micro Chave ............................................................................................................................ 43 Figura 18 - Encoder .................................................................................................................................... 44 Figura 19 - Fonte de alimentação 220Vca/24Vdc ...................................................................................... 46 Figura 20 - Relé de Segurança Allen Bradley MSR126.1T........................................................................ 47 Figura 21 - Esquemático ligação relé Allen Bradley MSR126.1T ............................................................. 47 Figura 22 -Bloco de contato SM................................................................................................................. 48 Figura 23 - Relé Allen Bradley 700HL-T1Z .............................................................................................. 49 Figura 24 - Controlador lógico Programável 1766-L32BXB ..................................................................... 50 Figura 25 - Modulo de expansão digital 1762-IQ16................................................................................... 51 Figura 26 - Módulo de expansão saídas analógicas .................................................................................... 52 Figura 27 - Interface Homem Máquina ...................................................................................................... 53 Figura 28 - Esquema de ligação dos Inversores de Frequência .................................................................. 56 Figura 29 - Ligação liga/desliga e ligação da entrada analógica invesor de frequência ............................. 57 Figura 30 - Fluxograma FIRMWARE Interface Homem Máquina ............................................................ 60 Figura 31 - Configuração das saídas analógicas ......................................................................................... 64 Figura 32 - Configuração das entradas digitais HSC0 e HSC1 .................................................................. 65 Figura 33 - Modo de funcionamento HSC0 e HSC1 ................................................................................. 65 Figura 34 - High speed HSC0 .................................................................................................................... 65 Figura 35 - High Speed HSC1 .................................................................................................................... 66 Figura 36 - Foto explicativa do painel de controle do protótipo ................................................................. 67 Figura 37 - Foto explicativa do painel elétrico do protótipo ...................................................................... 68 Figura 38 – Protótipo .................................................................................................................................. 69.

(6) Figura 39 - Protótipo .................................................................................................................................. 70 Figura 40 - Grade de depósito de pallets de carga e descarga .................................................................... 71 Figura 41 - Tela do Excel envia endereço de carga e descarga para o CLP ............................................... 72.

(7) LISTA DE ABREVIATURAS CD – Centro de Distribuição CLP – Controlador Lógico Programável IHM – Interface Homem-Máquina TCP – Protocolo de Controle de Transmissão IP – Protocolo de Internet PHP – Página pessoal HTML – Linguagem de Marcação de Hipertexto UML – Linguagem de Modelagem Unificada URL – Localizador Padrão de Recursos IMAP – Protocolo de Acesso a Mensagens na Internet SNTP – Protocolo de Gerenciamento de Rede Simples POP3 – Protocolo dos Correios mySQL – Linguagem de Consulta de Estruturas mSQL – Linguagem de Consulta Estruturada SGBD – Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados CLP – Controlador Lógico Programável CC – Corrente continua CA – Corrente alternada V/F – Velocidade X Frequência DDE – Direct Data Exchange.

(8) SUMÁRIO. 1 INTRODUÇÃO ..........................................................................................................13 1.1 OBJETIVO ................................................................................................................15 1.1.1 Protótipo do projeto proposto .............................................................................16 1.1.2 Objetivos específicos .............................................................................................17 1.2 JUSTIFICATIVA ......................................................................................................17 1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO ..............................................................................18 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ..................................................................................19 2.1 MÉTODO DE DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE ......................................19 2.1.1 Premissas de desenvolvimento de sistemas ........................................................19 2.1.2 Fases da metodologia de desenvolvimento de sistemas .....................................19 2.1.2.1 Definição das fases do desenvolvimento de sistemas ..........................................20 2.1.3 PHP ........................................................................................................................20 2.1.3.1 Característica da linguagem em PHP .................................................................21 2.1.3.2 Banco de dados ....................................................................................................21 2.1.4 HTML ....................................................................................................................22 2.1.4.1 Estrutura básica de uma página em HTML ........................................................22 2.2 ARQUITETURA INTERNET ..................................................................................24 2.2.1 O modelo de referência TCP/IP ..........................................................................24 2.2.2 O protocolo IP .......................................................................................................26 2.2.2.1 Características ....................................................................................................26 2.2.3 Protocolo TCP .......................................................................................................27 2.2.3.1 Características ....................................................................................................27 2.2.3.2 Mensagens ...........................................................................................................27 2.3 AUTOMAÇÃO .........................................................................................................28 2.3.1 Controlador Lógico Programável .......................................................................28.

(9) 2.3.1.1 Vantagens dos controladores lógicos programáveis ..........................................29 2.3.2 Sensores .................................................................................................................30 2.3.2.1 Tipos de sensores .................................................................................................30 2.3.2.2 Tipo de saídas de sensores ..................................................................................30 2.3.2.3 Sensores indutivos ...............................................................................................31 2.3.2.4 Sensores fotoelétricos ..........................................................................................31 2.4 INVERSORES ..........................................................................................................32 2.5 CENTRO DE DISTRIBUIÇÃO ................................................................................33 2.5.1 Função de um Centro de Distribuição ................................................................33 2.5.1.1 Recebimento.........................................................................................................33 2.5.1.2 Movimentação .....................................................................................................34 2.5.1.3 Armazenagem ......................................................................................................34 2.5.1.4 Separação de pedidos ..........................................................................................34 2.5.1.5 Expedição ............................................................................................................35 3 MATERIAIS E MÉTODOS ......................................................................................36 3.1 HARDWARE ............................................................................................................36 3.2 FIRMWARE..............................................................................................................38 3.3 SENSORES INDUTIVOS ........................................................................................41 3.4 SENSORES FOTOELÉTRICOS ..............................................................................41 3.5 MICRO CHAVE FIN DE CURSO ...........................................................................42 3.6 ENCODERS ..............................................................................................................43 3.7 FONTE DE ALIMENTAÇÃO 220VCA/24VDC.....................................................44 3.8 SEGURANÇA ...........................................................................................................46 3.9 RELÉS DE INTERFACEAMENTO ........................................................................48 3.10 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL ...................................................49 3.11 MÓDULO DE EXPANSÃO DE ENTRADAS DIGITAIS ....................................50 3.12 MÓDULO DE EXPANSÃO DE SAÍDAS ANALÓGICAS ..................................51.

(10) 3.13 INTERFACE HOMEM MÁQUINA (IHM) ...........................................................52 3.14 MOTORES EIXOS X Y Z ......................................................................................53 3.14.1 Motor do eixo X ..................................................................................................54 3.14.2 Motor do eixo Y ..................................................................................................54 3.14.3 Motor do eixo Z ..................................................................................................55 3.15 INVERSOR DE FREQUÊNCIA ............................................................................55 3.16 DESENHOS PEÇAS MECÂNICAS PARA MONTAGEM PROTÓTIPO ...........58 3.17 FIRMWARE PHP E HTML....................................................................................58 3.18 FIRMWARE INTERFACE HOMEM MÁQUINA ................................................60 3.19 FIRMWARE CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL .............................62 3.19.1 Firmware rotina de segurança ..........................................................................62 3.19.2 Firmware de rotina de referenciamento dos eixos X Y Z ...............................62 3.19.3 Firmware rotina de carga ..................................................................................63 3.19.4 Firmware rotina de descarga ............................................................................63 3.19.5 Firmware rotina configuração de alarmes .......................................................63 3.19.6 Firmware rotina de configuração das saídas analógicas ................................64 3.19.7 Firmware rotina de configuração dos encoders...............................................64 4 RESULTADOS ...........................................................................................................67 4.1 LAYOUT TAMPA PAINEL ELÉTRICO E CONTROLE ......................................67 4.2 LAYOUT DO PAINEL ELÉTRICO ........................................................................68 4.3 LAYOUT DA ESTRUTURA DO ROBO X Y Z .....................................................69 4.4 GRADE DE ENDEREÇOS DE CARGA E DESCARGA .......................................70 4.5 COMUNICAÇÃO ENTRE COMPUTADOR E CLP ..............................................71 4.6 TESTES DO PROTÓTIPO .......................................................................................72 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS .....................................................................................73 REFERÊNCIAS ............................................................................................................74 APÊNDICE A – TELAS CADASTRO DE PRODUTOS ..........................................76.

(11) APÊNDICE B – TELA DE ENDEREÇAMENTO DE CARGA ..............................76 APÊNDICE C – TELA DE ENDEREÇAMENTO DE DESCARGA ......................77 APÊNDICE D – RELATÓRIO EM PDF BUSCA DE PRODUTOS .......................77 APÊNDICE E – RELATÓRIO EM PDF PRODUTOS DESCARGA .....................78 APÊNDICE F – BUSCA AVANÇADA DE PRODUTOS .........................................78 APÊNDICE G – PRODUTOS EM ESTOQUE ..........................................................78 APÊNDICE H – CÓDIGOS EM PHP PARA GRAVAÇÃO DE DADOS DE CARGA NO BANCO DE DADOS ..............................................................................79 APÊNDICE I – CÓDIGOS EM PHP PARA GRAVAÇÃO DE DADOS DE DESCARGA NO BANCO DE DADOS .......................................................................79 APÊNDICE J – CÓDIGOS EM PHP PARA CONEXÃO COM O BANDO DE DADOS ...........................................................................................................................80 APÊNDICE L – BANCO DE DADOS DE CARGA ..................................................80 APÊNDICE M – BANCO DE DADOS DE CADASTRO DE PRODUTOS ............80 APÊNDICE N – TELA AJUSTE DE VELOCIDADE DOS MOTORES X Y Z ....81 APÊNDICE O – TELA DE REFERENCIAMENTO DOS MOTORES X Y Z ......82 APÊNDICE P – TELA DE AJUSTE DAS POSIÇÕES DE CARGA E DESCARGA .........................................................................................................................................82 APÊNDICE Q – LAYOUT ...........................................................................................83 APÊNDICE R – TELA DE MANUTENÇÃO ............................................................83 APÊNDICE S – TELA SINAIS ENCODERS E SENSORES ...................................84 APÊNDICE T – TELA DE ALARMES ......................................................................84 APÊNDICE U – TELA DE CARGA E DESCARGA MANUAL .............................85 APÊNDICE V – ROTINA DE PROGRAMAÇÃO DE SEGURANÇA ...................86 APÊNDICE X – FIRMWARE REFERENCIAMENTO DO EIXO X.....................87 APÊNDICE Y – FIRMWARE REFERENCIAMENTO EIXO Y............................89 APÊNDICE Z – FIRMWARE REFERENCIAMENTO EIXO Z ............................91 APÊNDICE W – ROTINA EXECUÇÃO DE CARGA ENDEREÇO 1 ..................92.

(12) APÊNDICE 1 – ROTINA EXECUÇÃO DE DESCARGA ENDEREÇO 1 .............96 APÊNDICE 2 – ROTINA DE CONFIGURAÇÃO DOS ALARMES ....................100 APÊNDICE 3 – DESENHOS PROJETADOS NO SOLIDWORKS ....................102.

(13) 13. 1 INTRODUÇÃO. A busca pelo aumento da qualidade do serviço logístico é constante em todas as empresas, que por sua vez efetua várias atividades para que isso ocorra, automação dos processo de carga e descarga, softwares de gerenciamento de produtos, com isso tornando o processo cada vez mais ágil e competitivo. Os clientes prezam por empresas que usufruem de rapidez na entrega de seus produtos. Dessa forma, as empresas estão investindo constantemente em melhorias de logística e técnicas de distribuição. Uma maneira para melhorar a eficiência na entrega dos produtos, é distribuir depósitos por região, onde fica mais estratégica a entrega, levando assim maior agilidade e rapidez na entrega. Esses depósitos são chamados de Centro de Distribuição (CD), que são lugares onde as empresas armazenam seus produtos para facilitar a entrega para o consumidor final, com gestão em estoque e distribuição. Os clientes por sua vez menos dispostos a manter estoques, procuram fazer pedidos cada vez menores e com maior frequência. Por estarem trabalhando com níveis de estoque mais baixos, os clientes necessitam menores tempos de resposta dos seus fornecedores aumentando a pressão por agilidade nos centros de distribuição, que passam a ter menor tempo entre o recebimento do pedido e sua expedição nas docas. Fica claro, portanto, que as instalações de armazenagem tradicionais, que possuem processos manuais, que operam com sistemas computacionais que rodam em “batch” (lote), ou que foram projetadas para maximizar a utilização do espaço, não a eficiência do fluxo físico, terão uma enorme dificuldade em atender estes novos requisitos. Este processo de movimentação de produtos é feito hoje por meio de transpaleteiras elétricas, que transportam pallet de produtos até o ponto de carga e descarga nos porta pellets drive in, onde empilhadeiras fazem a carga e descarga. Processo esse que demanda várias pessoas para operar as empilhadeiras e transpaleteiras elétricas, sendo que, todos os operadores têm que passar por no mínimo 40 horas de treinamento e reciclagem a cada 1 ano, e estão expostos a temperaturas baixas em seus ambientes de trabalho. O presente projeto propõe, a automação deste processo, utilizando apenas um cadastro de produtos via software de gerenciamento, onde enviará, via comunicação, apenas o endereço da armazenagem do produto para o controle de carga e descarga, contendo uma esteira que.

(14) 14. levará o pallet até o robô que executará a função de carga e descarga na posição desejada nos drive in..

(15) 15. 1.1 OBJETIVO. O presente trabalho tem como ideia macro, desenvolver um protótipo de um robô para carga e descarga de produtos em Centro de Distribuição, assim como, a confecção de software para gerenciamento dos produtos ali estocados. O protótipo funcionara cadastrando todos os produtos que chegarem, criando um banco de dados de produtos fácil e ágil, bem como para gerar relatórios detalhados e impressão dos mesmos. Este sistema de cadastro e gerenciamento de produtos terá comunicação com o CLP que controla o robô, onde mandará para o CLP de controle do robô o endereço de carga e descarga. Para carga, uma esteira aguarda ser depositado o produto e o transportará até o robô que fará a movimentação até o endereço determinado, e assim também para descarga, após fazer o pedido do produto pelo sistema, o robô fará a retirada do produto no endereço determinado, depositando na esteira que transportará o produto até o ponto de expedição..

(16) 16. 1.1.1 Protótipo do projeto proposto. O protótipo mecânico utiliza uma esteira para transportar o pallet com produtos até o robô, será movida por um motor de indução e tração por correntes. Um robô constituído por guias paralelas e verticais com motores de indução acoplados e tração por correias sincronizadas, que farão a movimentação em X, Y e Z. Também constituindo de uma grade de driver in com endereçamento, onde serão depositados o pallet com produtos, conforme mostra Figura 01. Figura 1 - Protótipo mecânico do projeto. Y. Z. X. Fonte: Próprio autor..

(17) 17. 1.1.2 Objetivos específicos. Para que os objetivos gerais sejam atingidos é necessário que se cumpra os seguintes objetivos específicos: x. Desenvolver um software de gerenciamento de produtos, usando PHP e HTML, em conjunto com banco de dados PhpMyadmin, para cadastro de produtos, carga e descarga, e relatórios de produção;. x. Dimensionamento dos Hardware, como, motores, inversores, CLP, encoders, fonte de alimentação, reles opto acopladores, relés de segurança;. x. Desenvolver um software para Controlador Logico Programável (CLP), que fará o controle do robô para carga e descarga de produtos, bem como montagem do painel elétrico;. x. Desenvolver um software para Interface Homem-Maquina (IHM), para operações de carga e descarga manual, mudança de valores referente à movimentação e gerenciamento de alarmes e erros;. x. Fazer interligação entre software de gerenciamento de produtos com software de controle via comunicação Ethernet/IP.. 1.2 JUSTIFICATIVA. Clientes, cada vez mais, estarem diminuindo seus estoques, com isso fazendo pedidos menores e periodicamente, uma das estratégias das empresas está sendo montar Centros de Distribuição (CD) em pontos estratégicos para ter maior agilidade no atendimento. Atualmente essa transação entre recebimento e expedição de produtos nos CDs é feito via transpaleteiras e empilhadeiras, gerando muito custo de alocação de maquinário, problemas com operação, demora na execução do processo. Com o desenvolvimento deste trabalho de gerenciamento de produtos, interligado com software de controle de robô de carga e descarga, a empresa estará diminuindo custos com a perda de patrimônio e produtos devido a erros de operação, eliminando também custos com alocação de maquinário bem como treinamento de operadores. O processo ficará muito mais rápido, tendo possibilidade de acelerar o processo via parâmetros em caso de maior demanda pontual, e com certeza a empresa estará atingindo seus objetivos quanto à agilidade no que se.

(18) 18. diz respeito à armazenagem de produtos e atendendo cada vez melhor seus clientes e se tornando cada vez mais competitiva e lucrativa no mercado.. 1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO. Este trabalho esta dividido nos seguintes capitulos: Capitulo 1:Apresentação de uma breve introdução do trabalho, objetivo e justificativas. Capitulo 2: Apresentação de uma revisão da literatura sobre estoque, logística de estoque, cadastro de produtos, gerenciamento de produtos, problemas com estoque, perda de produtos em estoque devido manuseio, motores, sensores, CLP, IHM, Página Pessoal (PHP), Linguagem de Marcação de Hipertexto (HTML), comunicação serial e TCP e Serial RS-232. Capitulo 3: Especificação de materiais e métodos, escolha do protótipo mecânico, especificações do CLP e IHM que será inutilizado, apresentação do hardware, software e firmware para controle de produtos e do processo. Apresenta como foi desenvolvido o projeto, bem como cálculo do motor a ser utilizado e que tipo de controle de velocidade será utilizado, características do CLP e IHM que foram utilizados, software e firmware que foram desenvolvidos para o projeto proposto, e operações de controle. Capitulo 4: Funcionamento do projeto e os resultados obtidos, comparação com processo atual. Capitulo 5: Considerações finais, e trabalhos futuros..

(19) 19. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. 2.1 MÉTODO DE DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE Uma metodologia completa constitui-se de uma abordagem organizada para atingir um objetivo, por meio de passos preestabelecidos. É um roteiro, um processo dinâmico e iterativo para desenvolvimento estruturado de projetos, sistemas ou software, visando à qualidade, produtividade e efetividade de projetos (REZENDE, 1997). A metodologia deve auxiliar o desenvolvimento de projetos, de modo que, os mesmos atendam de maneira adequada às necessidades do cliente ou usuário. Não deve limitar a criatividade profissional, mas deve ser um instrumento que determine um planejamento metódico, que harmonize e coordene as áreas envolvidas. O que limita a criatividade não é a metodologia, mas os requisitos de qualidade, produtividade e efetividade de um projeto (REZENDE, 2005).. 2.1.1 Premissas de desenvolvimento de sistemas. As premissas da metodologia são a modularidade e sua própria existência. A modularidade não tolera o desenvolvimento de projetos, sistemas ou software sem metodologia. A segunda premissa retrata que sempre um sistema ou software deve ser desenvolvido com uma metodologia, mesmo que ainda não esteja fortemente sedimentada (REZENDE, 2005).. 2.1.2 Fases da metodologia de desenvolvimento de sistemas. As fases de uma metodologia também podem ser chamadas de ciclo de vida de sistema ou processos de software. Embora essas fases sejam apresentadas em sequência, o processo de desenvolvimento de Sistemas de Informação deve ser dinâmico e interativo. Essa interatividade permite que a equipe desenvolvedora retorne às fases anteriores ou desmembre o sistema em módulos ou protótipos, possibilitando a continuação da construção de uma parte do Sistema de Informação. Todavia, sempre devem ser respeitados os pontos avaliação da qualidade e aprovação, que requerem revisão da qualidade do projeto e validação formal dos envolvidos. As fases para o desenvolvimento de um software são: estudo preliminar, ou estudo inicial, ou primeira visão; análise do sistema atual, ou reconhecimento do ambiente; projeto.

(20) 20. lógico, ou especificação do projeto, ou design; projeto físico, ou execução, ou implementação do projeto, ou programação; projeto de implantação, ou projeto de disponibilização e uso (REZENDE, 2005).. 2.1.2.1 Definição das fases do desenvolvimento de sistemas x. Estudo preliminar: É a visão global do projeto, com a primeira definição dos requisitos funcionais, objetivos, abrangências, integrações, limitações, impactos e áreas envolvidas;. x. Análise do Sistema: É a visão do atual sistema, relatando requisitos funcionais atuais.. x. Projeto Lógico: É a confecção de propostas de soluções, definição dos requisitos funcionais, desenho da lógica do projeto. Definição de o que o projeto fará;. x. Projeto Físico: Execução, confecção de programas e seus testes, layout das entradas e saídas;. x. Projeto de implantação: Disponibilidade, execução do planejamento de implantação, treinamento e capacitação do cliente ou usuário. Para o desenvolvimento do software foi utilizado uma metodologia, onde através dela. foi feita a análise após a realização da entrevista com o proprietário, a divisão do projeto em fases como estudo preliminar, Linguagem UML com diagramas de classe e de caso de uso e a implementação do projeto disposto para a equipe.. 2.1.3 PHP. O PHP e uma linguagem que permite criar sites dinâmicos, possibilitando uma interação com o usuário através de formulários, parâmetros do Localizador Padrão de Recursos (URL). A diferença do PHP para a outra linguagem de programação, Java script, Java, é que o PHP, o código é executado no servidor sendo enviado para o cliente apenas o HTML puro, desta maneira podendo interagir com banco de dados, aplicativos existentes no servidor, com a vantagem de não expor os códigos para o cliente. O que diferencia o PHP dos outros softwares, é que o código fica embutido no próprio HTML, enquanto no outro caso todos os códigos têm que serem gerados no HTML, ou ler de algum outro arquivo (LIMA, 2014)..

(21) 21. 2.1.3.1 Característica da linguagem em PHP. É uma linguagem que tem suporte a um grande número de banco de dados como: Base, Intebase, Linguagem de Consulta Estruturada (mSQL), Linguagem de Consulta Estruturada (mySQL), e outros. Tem suporte a outros serviços de protocolo como, Protocolo de Acesso a Mensagens na Internet (IMAP), Protocolo de Gerenciamento de Rede Simples (SNMP), Protocolo dos Correios (POP3) e logicamente HTML. A multiplataforma tem suporte a todos os sistemas operacionais utilizados no mercado, como: Windows, Linux e outros, seu código e livre, não sendo preciso pagar para sua utilização e pode ser alterado pelo usuário na medida de sua necessidade de aplicação, não necessita de compilação, exemplo de comandos em PHP mostrado na Figura 2 (LIMA, 2014). Figura 2 - Comandos em PHP. Fonte: LIMONGI, 2014.. 2.1.3.2 Banco de dados. São coleções de dados que se relacionam entre si. Na década de 80 a tecnologia de Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD), que relaciona e representa os dados contidos em um banco de dados através da relação de componentes passou a dominar o mercado, e atualmente se usa somente ele. Pode-se ver esta integração entre banco de dados, o.

(22) 22. SGBD, o sistema e o usuário, como mostram na Figura 3. O usuário através do sistema complementado por um hardware acessa o SGBD e manipula os dados, podendo fazer inclusão, exclusão, inserção, alteração entre outras atividades no banco de dados (VENTAVOLI, 2013). Figura 3 - Ilustração de interação entre sistema, SGBD e banco de dados. Fonte: VENTAVOLI, 2013.. 2.1.4 HTML. É uma linguagem para a manipulação de hipertexto baseado em marcas. É um conjunto de comandos que se intercalam dentro do texto para cumprir funções de formatação, comandos e relações. Adicionalmente também seve para incorporar outros tipos de conteúdo, como: áudio, vídeo e imagens (LIMONGI, 2014).. 2.1.4.1 Estrutura básica de uma página em HTML. Ainda que, em teoria, todos os sistemas operacionais que existem são projetados para processar HTML, existem alguns detalhes de construção que dependendo de como forem feitos, podem ser executados em alguns sistemas operacionais e em outros não, por isso é recomendado ter cuidado no uso correto da linguagem HTML e sempre testar os resultados em vários navegadores para ver se realmente são funcionais. Uma página HTML básica inicia com tags <html> e termina com o fechamento </html>, como mostrado na Figura 4, e internamente.

(23) 23. possui duas seções, cabeçalho (header), e o corpo (body), onde o que for escrito dentro do campo (head) será apresentado como título da página, e o que for escrito dentro do campo (body), aparecerá como conteúdo da página no navegador, como mostrado na Figura 5 (LIMONGI, 2014). Figura 4 - Comandos em HTML. Fonte: LIMONGI,2014. Figura 5 - Estrutura básica página HTML. Fonte: LIMONGI, 2014..

(24) 24. 2.2 ARQUITETURA INTERNET. Apresentada pelo Departamento de Defesa do governo americano e escolhida como o padrão obrigatório de comunicação entre sistemas da época, a Arquitetura Internet atualmente é largamente utilizada para interconexão de sistemas computacionais heterogêneos. Evidencia a grande simplicidade de implementação de seus protocolos, que mesmo assim atendem aos requisitos de interconexão exigidos pela maioria dos sistemas (BRISA, 1994). Diferentemente do Modelo de Referência OSI, apresentado na Seção 2.3, na Arquitetura Internet, buscou-se definir um protocolo próprio para cada camada, bem como a interface de comunicação entre duas camadas adjacentes, priorizando pela funcionalidade (BRISA, 1994). Segundo Brisa (1994), a Arquitetura Internet é composta por dois protocolos principais: o Protocolo de Internet (IP), responsável pelo encaminhamento de pacotes de dados entre diversas sub-redes, e o Protocolo Controle de Transmissão (TCP), que por sua vez, é responsável pelo transporte fim-a-fim confiável de mensagem de dados entre dois sistemas. Logo, o conjunto TCP/IP, pode oferecer um serviço de alta confiabilidade.. 2.2.1 O modelo de referência TCP/IP. De acordo com Comer (2000), a pilha de protocolos TCP/IP é organizada em cinco camadas, sendo quatro camadas de software construídas sobre uma quinta camada de hardware, como mostrado na Figura 6..

(25) 25. Figura 6 - Camadas do Modelo TCP/IP. Fonte: Adaptador de Dantas, 2002.. Chaves (2003), define as cinco camadas do Modelo TCP/IP da seguinte maneira: Camada de aplicação: O nível mais alto, onde são executadas aplicações através de serviços disponíveis na rede TCP/IP. Aplicações interagem com a camada de transporte para o envio e recebimento de dados, definindo o modelo, seja por uma sequência de mensagens individuais ou uma cadeia continua de bytes. Camada de transporte: Responsável pelo estabelecimento e controle do fluxo de dados entre dois hosts. A camada de transporte fornece a comunicação entre as aplicações de maneira confiável, ou seja, garantir que as informações sejam entregues sem erros e na sequência correta. Camada de Rede: Encarregada da comunicação entre os hosts. Essa camada aceita uma requisição de envio de pacote oriunda da camada de transporte, com a identificação do hostpara onde o pacote deve ser transmitido. Encapsula o pacote em um datagrama IP e preenche o cabeçalho do datagrama com os endereços lógicos de origem e destino. Determina também se o datagrama deve ser entregue diretamente, ou enviado para um gateway. Camada de Enlace de dados: A camada mais baixa no nível de software, a camada de enlace é responsável por aceitar datagramas IP, encapsulá-los em frames, preencher o cabeçalho dos mesmos com os endereços físicos de origem e destino, dentre outros dados e transmiti-los para uma rede específica..

(26) 26. Camada física: Recebe os frames convertidos em sinais eletrônicos pela camada de enlace, e os conduz até a próxima interface de rede, que pode ser a do host de destino ou a do gateway da rede.. 2.2.2 O protocolo IP. Postel (2002) define o Protocolo IP como a base para os outros protocolos da pilha TCP/IP, como o TCP, abordado na seção 2.6.4, e apresenta, segundo Brisa (1994), as funções de transporte dos blocos de dados, denominados datagramas. Datagramas IP, segundo Chaves (2003) podem ser definidos como blocos de dados transmitidos de uma determinada origem para um destino, de tal forma que origens e destinos são hosts identificados por endereços lógicos de tamanho fixo.. 2.2.2.1 Características. O Protocolo IP, apresenta a possibilidade de fragmentar e reconstruir datagramas, permitindo transmitir em redes que suportem diferentes tamanhos por blocos de dados. Prove funções necessárias para compartilhar datagramas IP para um destino determinado em redes interconectadas. Ademais, não implementa controle de fluxo, sequenciamento ou tarefas de responsabilidade dos protocolos de níveis mais altos, como o TCP (CHAVES, 2003). Porém, o protocolo incorpora a função de roteamento, ou seja, determina se o datagrama deve ser entregue diretamente ao seu destino, ou entregue ao gateway, sendo esse o responsável por enviar o datagrama ao destino (CHAVES, 2003). De acordo com Comer (2000), o IP baseia-se no conceito de entrega de datagramas “sem garantias”, logo, inclui um conjunto de regras sobre o processamento dos datagramas, como, quando e como uma mensagem de erro deve ser gerada e as condições nas quais os mesmos devem ser descartados..

(27) 27. 2.2.3 Protocolo TCP. Segundo Postel (1981), o TCP é um protocolo de comunicação que prove conexões entre máquinas (hosts), podendo estar ligadas a diferentes redes de computadores (BRISA, 1994) de forma confiável, ou seja, é um protocolo orientado à conexão. Stevens (1994), define que o termo “orientado à conexão” significa que duas aplicações, utilizando um protocolo que detém está característica, devem estabelecer uma conexão bidirecional, antes de efetuar a troca de dados. A princípio, de acordo com Brisa (1994), o TCP deve ser capaz de operar sobre um largo espectro de sistemas de comunicação, desde linhas ponto-a-ponto até redes comutadas por pacotes.. 2.2.3.1 Características. O TCP é um protocolo confiável, pois antes de um host enviar dados a outro, ocorre o reconhecimento relativo à chegada de dados (CHAVES, 2003). Utilizando a técnica slidingwindow, o protocolo realiza o controle de fluxo durante as conexões, evitando sobrecarga dos processos durante a recepção de dados. Além disso, o TCP exerce o controle de erros sobre os dados recebidos através da utilização de checksum (BRISA, 1994). De acordo com Brisa (1994), para um host utilizar os serviços TCP, primeiramente ele se associa a uma porta de serviço TCP, que quando ligada a um endereço IP, constitui um socket. Similarmente a um endereço IP que um host recebe em uma rede internet, único e exclusivo, dentro de uma estação, cada porta é identificada por um número único. Portanto, o socket possui uma identificação única dentro de uma rede internet.. 2.2.3.2 Mensagens. Para a troca de dados entre estações utilizando o protocolo TCP, é utilizada a unidade chamada de segmentos, os quais definem o estabelecimento da conexão, a transferência de dados, envio de ACK e encerramento da conexão (BRISA, 1994)..

(28) 28. 2.3 AUTOMAÇÃO. No princípio da industrialização, os processos utilizavam muito a força da mão-de-obra. A produção era composta por etapas, onde as pessoas desenvolviam sempre a mesma função, especializando em certas tarefas e etapas da produção. O mesmo ocorria com as máquinas que eram específicas para cada função, não podendo ser usadas em vários processos, mesmo tendo características idênticas. Com o passar do tempo, veio à valorização do trabalhador, foi preciso fazer alterações nas máquinas em atividades inadequadas para preservar a estrutura física dos operadores. A máquina passou a fazer o trabalho mais pesado e em locais insalubres e o homem somente a controlava, adicionando nestas alterações sensores para monitoramento e indicação de condições do processo (MEDEIROS JÚNIOR; MAFRA, 2016). Com a introdução de um sistema automático, tornou-se possível a procura de diversos produtos em um mesmo equipamento. Com o avanço da eletrônica as memórias ganharam mais capacidade, com isso armazenado todas as variáveis necessárias para controlar vários processos, modificando-as conforme necessidade. Chegando assim os microcontroladores, responsáveis pela leitura das variáveis do processo em suas entradas, e comparando com a programação e os valores de funções contidas na memória, desenvolver a lógica e acionar saídas. A evolução levou a sistemas compactos e com capacidade elevada de controle, e com vantagem de que toda essa lógica de acionamento poder ser desenvolvida através de softwares, que determinam a sequência dos acionamentos (MEDEIROS JÚNIOR; MAFRA, 2016).. 2.3.1 Controlador Lógico Programável. O primeiro Controlador Logico Programável (CLP) como mostrado na Figura 7, surgiu no final dos anos 1960 nas indústrias automobilísticas com a finalidade de diminuir os tempos de parada de máquina e para solucionar o problema de mudança de produção, onde necessitava realizar a mudança de todo painel elétrico cada alteração de produção. Utilizando desta nova tecnologia permitiu que com o mesmo painel elétrico e somente modificando a programação, pudessem executam vários processos (FRANCESCO, 2011). Com a introdução dos Controladores Lógicos Programáveis, reduziram-se de tal forma as paradas de máquina, que se tornou um item competitivo no mercado, tornando-se um equipamento, confiável e produtivo. A partir de 1980, com o enorme desenvolvimento na.

(29) 29. indústria de computadores, o PLC tornou-se especializado e sua difusão cresceu exponencialmente (FRANCESCO, 2011).. Figura 7 - CLP. Fonte: Próprio autor.. 2.3.1.1 Vantagens dos controladores lógicos programáveis. - Menor espaço e menor consumo de energia; - Maior confiabilidade e flexibilidade; - Maior rapidez na elaboração de projetos; - Programáveis; - Interfaces de comunicação com outros CLPs e computadores; - Robustez adequada aos ambientes de trabalho industriais..

(30) 30. 2.3.2 Sensores. Os sensores são componentes muito utilizados no mundo da eletroeletrônica e automação. Estão presentes no dia a dia em diversas situações, carros, elevadores, máquinas industriais (CAPELLI, 2013).. 2.3.2.1 Tipos de sensores x. Sensores de posição eletromecânicos;. x. Sensores magnéticos;. x. Sensores de proximidade;. x. Sensores capacitivos;. x. Sensores óticos;. x. Sensores ultrassônicos.. 2.3.2.2 Tipo de saídas de sensores. O circuito de saída PNP como mostrado na Figura 8, repassa para a carga o sinal negativo direto e chaveia o 24VDC. Figura 8 - Saída PNP sensores. Fonte: CAPELLI, 2013..

(31) 31. O circuito de saída NPN como mostrado na figura 9, repassa para a carga o sinal 24VDC direto e chaveia o negativo. Figura 9 - Saída NPN sensores. Fonte: CAPELLI, 2013.. 2.3.2.3 Sensores indutivos. Também conhecidos como sensores de proximidade, são dispositivos eletrônicos capazes de identificar a aproximação de peças metálicas, substituído os sensores fim de curso, a detecção ocorre sem que haja contato físico entre o sensor e o acionador. Seu funcionamento e baseado na geração de um campo magnético de alta frequência, desenvolvido por uma bobina ressonante instalado na ponta do sensor (CAPELLI, 2013).. 2.3.2.4 Sensores fotoelétricos. Também conhecidos como sensores óticos, são sensores que utilizam a radiação luminosa para detectar a presença de objetos, sando divididos em 3 principais tipos mais utilizados na indústria, difusos, barreira e reflexivo (CAMARGO, 2014)..

(32) 32. 2.4 INVERSORES. O Inversor de frequência como mostra a Figura 10, é um dos dispositivos mais utilizados da automação industrial, utilizado na otimização de plantas fabris, tanto nos processos contínuos, como em processos de manufatura, a razão para isso, é a utilização de motores de indução de corrente alternada, podendo resumir em várias vantagens o uso de inversores de frequência nas linhas de automação industrial (CAPELLI, 2013). x. Otimização do processo, diminuído perdas e consumo de matérias na produção;. x. Suavidade na operação de máquinas, por causa de sua suavidade em partidas e paradas, diminui o impacto sobre os componentes mecânicos, aumentando sua vida útil;. x. Economia de energia elétrica;. x. Melhora nas condições ambientais.. Figura 10 - Inversor de frequência. Fonte: Próprio autor..

(33) 33. 2.5 CENTRO DE DISTRIBUIÇÃO. Surgiu como uma expressão moderada para se tratar de armazenagem, com alguns conceitos específicos que interferem diretamente em sua operacionalidade, ocorrendo as seguintes operações de forma bem sintetizada para ter mais agilidade nos processos, as mercadorias vêm de diversos fornecedores ou de diversas filiais, e são armazenadas para depois serem espedidas para os clientes. Sua distribuição é feita de forma fracionada, oportunizando ao cliente fazer pedidos de vários produtos em quantidades menores. A distribuição dos Centros de Distribuição (CDs), são regionais para facilitar a proximidade e a agilidade não atendimento aos seus clientes, como mostra na Figura 11.. Figura 11 - Definição de centro de distribuição. Fonte: (Adaptado de Bowersox & Closs, 2001).. 2.5.1 Função de um Centro de Distribuição. São executadas em um CD as seguintes atividades: recebimento de mercadorias, conferência e cadastro de produtos, movimentação até o local de armazenagem, separação de pedidos e expedição de produtos, as etapas serão detalhas abaixo (SOUZA, 2010, p. 15).. 2.5.1.1 Recebimento. Consiste no recebimento e na descarga das mercadorias vindas de outros fornecedores ou de outas filiais, conferência de quantidade e integridade. Depois de feitas as conferências são feitos os lançamentos dos dados desses produtos no sistema de gerenciamento e cadastramento dos produtos, assim sendo atualizado o estoque que obtém todas as informações.

(34) 34. e localização de onde o produto está acomodado até que seja solicitado para o cliente (RODRIGUES, 2003).. 2.5.1.2 Movimentação. Consiste em após receber os produtos, conferi-los, transportá-los até o ponto onde ficarão armazenados. Toda essa movimentação envolve custo, pois utiliza mão de obra, tempo e também riscos de avaria e perdas em função desta movimentação. A necessidade reduzir a intensidade da mão de obra e aumentar a produtividade, novas tecnologias são aplicadas no manuseio desses produtos (RODRIGUES, 2003). Segundo MOURA (1998), o tipo de equipamento utilizado na movimentação de produtos afeta diretamente na eficiência e custo de operação de um Centro de Distribuição (CD).. 2.5.1.3 Armazenagem. Consiste em manter estoque necessário para não haver gargalo entre a oferta e a demanda. Este estoque dever ser mínimo evitando gastos desnecessários, de mão de obra e equipamentos. A armazenagem é composta, segundo Calanzas (2001), por estruturas de porta, pallet, driver-in, estantes e racks, que são separadas por corredores para ter acesso aos produtos.. 2.5.1.4 Separação de pedidos. É a coleta certa dos produtos em suas quantidades corretas da área de armazenagem, para satisfazer a necessidade do consumidor (LIMA, 2002). O importante nesse processo e a separação correta dos produtos para não gerar reclamações e devolução de produtos pelos cientes. Esta parte do processo ocupa muito espaço dentro do centro de distribuição, e deslocamento de operadores para a separação, a sugestão é criar formas práticas de estocagem, endereçamento e lógica de rotas eficientes para obter este produto (RODRIGUES, 2003)..

(35) 35. 2.5.1.5 Expedição. Nesta etapa o ponto mais importante é a conferência dos produtos separados para o envio. Após isto, deve-se embalar de forma a garantir que o mesmo não sofra avarias no trajeto até o cliente, acompanhando todos os documentos referentes ao produto (RODRIGUES, 2003)..

(36) 36. 3 MATERIAIS E MÉTODOS. Neste capítulo será apresentado uma arquitetura, todos os componentes que foram especificados para o projeto, um diagrama e um fluxograma sobre o que será abordado para o desenvolvimento do projeto, tal como o Firmware e o Hardware.. 3.1 HARDWARE. Para comportar todo o hardware do projeto se faz necessário o uso de um painel elétrico, que obedece às normas vigentes, como NBR IEC 60439-1, a NBR 5410 e a NR10. No painel de montagem do hardware há uma fonte de alimentação 380VCA, onde alimenta os inversores para fazer o acionamento dos motores de indução. Outra fonte de alimentação será 24VDC, onde será utilizada uma fonte 200VCA/24VCC, para a alimentação do CLP, IHM, sensores, encode, relés. Será utilizado um computador para cadastro e gerenciamento dos produtos, gravando no bando de dados informações de posição de carga e descarga, lote, data, quantidade caixas, e via plataforma do Software Excel, utilizando o desenvolvedor Visual Basic, digita o endereço de carga ou descarga, e via comunicação TCP/IP, envia informações de endereçamento de carga e descarga dos produtos para o CLP, o mesmo será responsável por receber estas informações enviadas pelo computador, processar estas informações, fazer a leitura de todas as variáveis do sistema e executar a movimentação conforme programação, conforme mostrado na Figura 12..

(37) 37. Figura 12 - Diagrama de blocos hardware. FONTE DE ALIMENTAÇÃO 380VCA. FONTE DE ALIMENTAÇÃO 220VCA/24VDC. INVERSORES. SENSORES. MOTORES. IHM. BOTOEIRAS. SAFETY. SINALEIROS CLP. RELÉS. ENCODER. COMUNICAÇÃO. COMPUTADOR. Fonte: Próprio autor..

(38) 38. 3.2 FIRMWARE. O projeto será composto de duas partes, uma parte será um computador rodando o programa de cadastro e gerenciamento de produtos, feito em PHP e HTML, com diversas telas, contendo cadastro de produtos, busca detalhada dos produtos tanto de estoque como de movimentação de saída, relatório visual, como também geração de relatórios em arquivo.pdf, disponíveis para impressão ou apenas para serem salvos, conforme mostrado na Figura 13. Segunda parte será um robô que trabalhará com coordenadas x, y, z, onde será confeccionado um quadro de comando e força, para gerenciar este robô, composto por Controlador Lógico Programável (CLP), uma Interface Homem Máquina (IHM), inversores, cada um contendo seu Firmware de programação. A programação do CLP, será confeccionada no software RSLogix5000 do Rockwell Automation, esta programação será em Ladder, programando com referência a todas as variáveis de entrada do sistema, como sensores, encoder, botoeiras, segurança e comunicação com computador de cadastro de produtos que enviará informação de posição, executará acionamento de saídas para efetuar a movimentação do robô, conforme mostrado na Figura 14. A programação da IHM será via FactoryTalk® ViewSE da Rockwell Automation, onde serão programadas várias telas. A tela principal possuirá o desenho do layout do projeto, operação manual, onde em caso de algum erro ou falta de energia, será necessário referencialmente dos eixos X Y e Z, usando esta tela. Possuirá também a alteração de variáveis de tempo, tela de ajustes de variáveis do programa, como tempo, ajuste fino de posicionamento, tela de alarmes, onde serão mostrados todos os alarmes ou erros ocorridos durante o processo e em caso de parada por algum problema tem agilidade na manutenção devido a mostrar o problema ocorrido, tela que mostrará grade do layout dos produtos em estoque, qual posição esta preenchida e qual está disponível para carga..

(39) 39. Figura 13 - Fluxograma do firmware de gerenciamento de cadastro de produtos. Início. Tela Inicial. Cadastro de Produtos. Endereçamento de Descarga. Endereçamento de carga. Relatório Produtos Estoque PDF. Produtos em Estoque. Fonte: Próprio autor.. Endereçamento de Descarga. Apagar Dados Descarga.

(40) 40. Figura 14 - Firmware do CLP. INÍCIO Inicialização do CLP. não. Aguarda segurança estar ok. Verifica rotina de segurança. sim Referencia eixos XYZ. não. Aguarda referenciamento não. Aguarda posicionamento pallet. não. Aguarda receber endereço de carga. Eixos X Y Z referenciados. sim. Pallet ok para carga. sim. Recebeu endereço de carga. sim Executa rotina de carga no endereço especificado. Fonte: Próprio autor.. não. Pallet ok para descarga. sim. Aguarda posicionamento pallet. Recebeu endereço de descarga. sim. não. Aguarda receber endereço de descarga. Executa rotina de descarga do endereço especificado.

(41) 41. 3.3 SENSORES INDUTIVOS. Para limitação de curso tanto do eixo x como para o eixo y e eixo z, e também para pulso para referenciamento dos três eixos, X Y e Z, o sensor indutivo foi escolhido, onde por meio de uma peça metálica fixada na estrutura da movimentação dos eixos fará o acionamento do mesmo, determinando a limitação mecânica do projeto para fins de segurança, e sinal de posição de referenciamento. O sensor escolhido foi o modelo IFS240 da marca IFM, como mostrado a Figura 15, o sensor possui tais características: x Distância de detecção igual a 4mm; x Tensão de alimentação de 10 a 30 Vdc; x Corrente de saída igual a 100 mA; x Tempo de resposta de 0,5 ms; x Configuração PNP NA.. Figura 15 - Sensor Indutivo. Fonte: Próprio autor.. 3.4 SENSORES FOTOELÉTRICOS. Para identificação de produtos para carga ou descarga na esteira um sensor fotoelétrico foi escolhido, o mesmo detecta a presença de pallet para ser carga, ou presença de pallet que foi descarregado. O sensor escolhido foi o modelo QS18VP6DQ8 da BANNER, como mostra a Figura 16, o sensor possui tais características:.

(42) 42. x Distância de detecção igual a 450mm; x Tensão de alimentação de 10 a 30 Vdc; x Corrente de saída igual a 100 mA; x Tempo de resposta de 1 ms; x Configuração PNP NA/NF.. Figura 16 - Sensor Fotoelétrico. Fonte: Próprio autor.. 3.5 MICRO CHAVE FIN DE CURSO. Para a identificação de existência ou não de produto em cada posição de alocação, foi escolhido um micro chave. A micro chave escolhida foi o modelo VM06A, da marca DIGIMEC, como mostra a Figura 17, a micro chave possui tais características: x. Configuração NA/NF;. x. Capacidade de corrente dos contatos 10A..

(43) 43. Figura 17 - Micro Chave. Fonte: Próprio autor.. 3.6 ENCODERS. Para leitura da posição do eixo x e do eixo y, foi escolhido usar encoder incremental, para ter uma maior resolução de pulsos, e assim maior confiabilidade e precisão quanto a alocação dos pallets nos endereços especificados. O encoder escolhido foi o modelo CES007446-1200 da ROTARY ENCODER, como mostra a Figura 18, o encoder possui tais características: x. Tensão de alimentação 5 – 28VCD;. x. Resolução de pulsos 1200 pulsos/volta;. x. Configuração canais A B (O), A̅B̅ (Ō)..

(44) 44. Figura 18 - Encoder. Fonte: Próprio autor.. 3.7 FONTE DE ALIMENTAÇÃO 220VCA/24VDC. Para alimentação de todos os equipamentos e componentes do projeto, CLP, IHM, sensores, relés, botoeira, sinaleiros, foi utilizado uma fonte de conversão de tensão de 220Vca para 24Vdc, para atender as normas de segurança, e para facilitar manutenção. A fonte escolhida é baseada na soma do consumo de potência total consumida por todos os componentes que serão alimentados pela fonte contidos no projeto. Descriminação da potência dos componentes que compõem o projeto. x. IHM Panelview Plus 1000. 12W.

(45) 45. x. CLP Micrologix 1400. 10W. x. Modulo de 16 entradas digitais. 7.5W. x. Módulo de saídas analógicas. 5W. x. 23 sensores. 55W. x. Modulo de Segurança. 4W. x. 10 Relés de interfaceamento. 10W (total). x. 2 Sinaleiros. 0.1W. x. 2 Encoder. 0.2W. Para dimensionamento da potência da fonte de alimentação necessária para o projeto temos que calcular a potência máxima consumida pelo projeto, como mostram as Equações 1, 2, 3, 4 e 5 conforme valores estipulados acima.. ܲ ൌ ͳʹܹ ൅ ͳͲܹ ൅ ͹Ǥͷܹ ൅ ͷܹ ൅ ͷͷܹ ൅ Ͷܹ ൅ ͳͲܹ ൅ ͲǤͳܹ + 0,2W. (1). ܲ ൌ ͳͲ͵Ǥͺܹ. (2). ܲ ൌ ܸǤ ‫ܫ‬. (3). ‫ܫ‬ൌ. ଵ଴ଷǤ଺୛ ଶସ୚. ‫ ܫ‬ൌ ͶǤ͵ʹ‫ܣ‬. (4) (5). Com base nos cálculos das equações 1, 2, 3, 4 e 5 a fonte escolhida foi a fonte de alimentação marca IFM, como mostra a Figura 19, com as características especificadas a seguir supre a necessidade de potência do projeto: x. Tensão de alimentação 220VCA;. x. Tensão de saída 24VDC;. x. Corrente de entrada0,55A;. x. Corrente de saída 5A..

(46) 46. Figura 19 - Fonte de alimentação 220Vca/24Vdc. Fonte: Próprio autor.. 3.8 SEGURANÇA. Para cumprir os requisitos em termos de segurança nas instalações elétrica, conforme normas regulamentadoras NR-10 e NR-12, foi utilizado um relé de segurança categoria 4, um botão de emergência com 2 contatos NF, com acionamento duplo. O relé de segurança escolhido foi o Allen Bradley MSR126.1T, como mostrado na Figura 20, contendo 2 canais com 4 contatos auto monitorados, e conforme esquemático de ligação mostrado na Figura 21, relés possui tais características: x. Alimentação 24VDC;. x. Categoria 4;. x. Tempo de resposta 15ms;.

(47) 47. x. Output Segurança 2 NO;. x. Reset manual e automático;. x. Led de visualização de estado de contatos.. Figura 20 - Relé de Segurança Allen Bradley MSR126.1T. Fonte: Próprio autor. Figura 21 - Esquemático ligação relé Allen Bradley MSR126.1T. Fonte: Próprio autor..

(48) 48. Os blocos de cotatos escolhidos foram os Allen Bradley 800F-X01S, como mostrado na Figura 22. Figura 22 -Bloco de contato SM. Fonte: Próprio autor.. 3.9 RELÉS DE INTERFACEAMENTO. Para proteção das saídas digitais, foram utilizados relés de interfaceamento, como mostrado na Figura 23. O relé utilizado foi o 700HL-T1Z da Allen Bradley, possuindo tais características: x. Tensão de alimentação 24VDC;. x. Contatos NA/NF;. x. Tensão e corrente dos contatos de comutação 250VCA/6A..

(49) 49. Figura 23 - Relé Allen Bradley 700HL-T1Z. Fonte: Próprio autor.. 3.10 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL. Para atender todas necessidades do protótipo, quanto a programação e execução de todas as rotinas necessárias, variáveis flutuantes, entradas rápidas para leitura de encoder, tamanho de memória para execução de rotinas do projeto, tempo de ciclo de scan, produto robusto adequado para indústria, e tempo de vigência do produto no mercado por parte da empresa fabricando um controlador logico programável foi escolhido. O controlador lógico programável escolhido foi o 1766-L32BXB série B, da marca Allen Bradley, como mostrado na Figura 24, possuindo tais características: x. Tensão de alimentação 24VDC;. x. Entradas digitais rápidas 100KHZ 12;.

(50) 50. x. Entradas digitais normais 8;. x. Saídas digitais a relé 9;. x. Saídas digitais rápidas 3;. x. Tempo de scan entradas rápidas;. x. Portas seriais 1 (RS323/RS485);. x. Porta ethernet 1 (10/100 EtherNet/IP port);. x. Protocolos de comunicação (DF1 Full Duplex, DF1 Full Duplex Master/slave, DH-485, Modbus RTU Master/Slave, SCII, DPN 3 Slave);. x. Potenciômetros 2.. Figura 24 - Controlador lógico Programável 1766-L32BXB. Fonte: Próprio autor.. 3.11 MÓDULO DE EXPANSÃO DE ENTRADAS DIGITAIS. Divido ao número de entradas digitais utilizadas no projeto proposto, e o CLP base não disponibilizar a quantidade necessária de entradas digitais, foi utilizado um modulo de expansão digital. O modulo de entradas digitais encolhido foi o 1762-IQ16 da marca Allen Bradley, como mostrado na Figura 25 com tais características: x. Tenção de alimentação 24VDC;. x. Número de entradas digitais 16;.

(51) 51. x. Corrente de saída 12mA.. Figura 25 - Modulo de expansão digital 1762-IQ16. Fonte: Próprio autor.. 3.12 MÓDULO DE EXPANSÃO DE SAÍDAS ANALÓGICAS. Para o melhor funcionamento e precisão no posicionamento dos pallets de produtos em seus endereços, foi utilizado um modulo de expansão de saídas analógicas foi utilizado para variação da frequência dos inversores, que por sua vez controlam a velocidade dos motores. Foi utilizado a função de saída analógica de tensão, que varia de 0 a 10V, onde 0V enviado a entrada analógica do inversor seta a frequência mínima no inversor, e 10V a frequência máxima do inversor..

(52) 52. O modulo de expansão de saídas analógicas escolhido foi o da Allen Bradley, como mostrado na Figura 26, o modulo tem tais características: x. Tensão de alimentação 24VDC;. x. Quantidade de saídas analógicas 4;. x. Corrente de saída 0.5mA.. Figura 26 - Módulo de expansão saídas analógicas. Fonte: Próprio autor.. 3.13 INTERFACE HOMEM MÁQUINA (IHM). Para alteração de valores das variáveis do processo, como pulsos de posição de referência, pulsos de referência da posição de todos os endereços de postagem de produtos, ajuste de velocidade dos motores para cada ciclo de movimento executado, pulsos para ajuste do ponto de referência dos motores, ponto zero, visualização da grade de endereços de postagem dos produtos, mostrando existência ou não de produto, visualização dos alarmes do processo,.

(53) 53. por ser um equipamento robusto de uso industrial, uma Interface Homem Máquina (IHM) foi escolhido. A IHM escolhida foi a Panelview Plus 2711PC-T10C4D1 da marca Allen Bradley, como mostrado na Figura 27, com trais características: x. Tensão e alimentação 24VDC;. x. Corrente de entrada 0,2A.. Figura 27 - Interface Homem Máquina. Fonte: Próprio autor.. 3.14 MOTORES EIXOS X Y Z. Para movimentação dos eixos X Y e Z, foi usado um motor para cada eixo com caixa redutora e com tração por correia dentada. Os dados foram baseados em testes práticos.

(54) 54. utilizando um taquímetro para medir a quantidade de força necessária para movimentar cada eixo. 3.14.1 Motor do eixo X. Medição de troque para o eixo X foi de 3N, e o torque mínimo para movimentar o eixo X é calculado na Equação 6. ܶ ൌ ‫ܨ‬Ǥ ݀ ൌ ͵ܰǤ Ͳǡʹͷ݉ ൌ Ͳǡ͹ͷܰ݉. (6). A potência mínima do motor é calculada na equação 7. ଶǤగǤ௡Ǥ். ൌ. ଺଴Ǥଵ଴଴଴. ଶǤ஠Ǥଵ଻ଷ଴Ǥ଴ǡ଻ହ. ൌ. ଺଴଴଴଴. ൌ Ͳǡͳ͵‫ ܹܭ‬ൌ Ͳǡͳ͹‫ݒܥ‬. (7). Com o rendimento da transmissão por correias dentada é de 0,96, e o conjunto do eixo X é composto por uma correia, a potência do motor é redefinida na Equação 8. ܲൌ. ଴ǡଵ଻ ఎ. ൌ. ଴ǡଵ଻ ଴ǡଽ଺. ൌ Ͳǡͳͺ‫ݒܥ‬. (8). 3.14.2 Motor do eixo Y. Medição de troque para o eixo X foi de 4N, e o torque mínimo para movimentar o eixo X é calculado na Equação 9.. ܶ ൌ ‫ܨ‬Ǥ ݀ ൌ ͶܰǤ Ͳǡʹͷ݉ ൌ ͳܰ݉. (9). A potência mínima do motor é calculada na Equação 10.. ൌ. ଶǤగǤ௡Ǥ் ଺଴Ǥଵ଴଴଴. ൌ. ଶǤ஠Ǥଵ଻ଷ଴Ǥଵ ଺଴଴଴଴. ൌ Ͳǡͳͺ‫ ܹܭ‬ൌ ͲǡʹͶ‫ݒܥ‬. (10). Com o rendimento da transmissão por correias dentada é de 0,96, e o conjunto do eixo X é composto por uma correia, a potência do motor é redefinida na Equação 11. ܲൌ. ଴ǡଶସ ఎ. ൌ. ଴ǡଶସ ଴ǡଽ଺. ൌ Ͳǡʹͷ‫ݒܥ‬. (11).

(55) 55. 3.14.3 Motor do eixo Z. Medição de troque para o eixo X foi de 1N, e o torque mínimo para movimentar o eixo X é calculado na Equação 12.. ܶ ൌ ‫ܨ‬Ǥ ݀ ൌ ͳܰǤ Ͳǡʹͷ݉ ൌ Ͳǡʹͷܰ݉. (12). A potência mínima do motor é calculada na equação 13.. ൌ. ଶǤగǤ௡Ǥ் ଺଴Ǥଵ଴଴଴. ൌ. ଶǤ஠Ǥଵ଻ଷ଴Ǥ଴ǡଶହ ଺଴଴଴଴. ൌ ͲǡͲͶͷ‫ ܹܭ‬ൌ ͲǡͲ͸ͷ‫ݒܥ‬. (13). Com o rendimento da transmissão por correias dentada é de 0,96, e o conjunto do eixo X é composto por uma correia, a potência do motor é redefinida na Equação 14. ܲൌ. ଴ǡ଴଺ହ ఎ. ൌ. ଴ǡ଴଺ହ ଴ǡଽ଺. ൌ ͲǡͲ͸͹‫ݒܥ‬. (14). Os motores escolhidos foram de 0,37Cv disponível no eixo, tem potência suficiente para movimentar cada eixo.. 3.15 INVERSOR DE FREQUÊNCIA. Para o controle de velocidade dos motores de indução, foi utilizado um inversor de frequência da WEG CFW500A04P3T4N B20. Esse inversor de frequência trabalha com alimentação de entrada trifásica 380Vca e saída trifásica 380Vca, por isso foi utilizado a configuração de ligação dos motores em estrela, correspondente a alimentação do inversor, como mostrado na Figura 28. Também foi analisado com características do inversor, a potência que o mesmo admite em sua saída..