Association à Suaeda vera et Elymus pycnanthus : Agropyro - Suaede-

Como o objetivo para este trabalho é a comunicação entre um autómato e vários variadores de frequências o protocolo ASI não era indicado, visto ser um protocolo de nível mais baixo, destinado essencialmente à ligação de sensores.

Quanto aos protocolos DeviceNet e CANopen, por serem ambos baseados em CAN, foram igualmente descartados. A distância máxima para a rede é muito baixa nestes dois protocolos o que é um importante fator a considerar. De acordo com a Tabela 3.9 o cabo para o protocolo DeviceNet tem um custo de 2.82e/m, o que comparando com os outros disponíveis é bastante caro.

O MODBUS por ser o protocolo existente e disponível na linha de teste, pelas suas limita- ções em termos de velocidade máxima e número de dispositivos e também por estar a dar alguns problemas de comunicação, por indicação da empresa, foi assim descartado.

Após uma análise cuidadosa e de acordo com a informação da Tabela3.8o número de proto- colos foi assim reduzido para 3: Industrial Ethernet, FOUNDATION Fieldbus e PROFIBUS-DP.

Apesar de ter uma velocidade máxima bastante elevada, 2.5 Mbps (Tabela3.8), o FOUNDA- TION Fieldbus apenas permite a ligação de 32 dispositivos adicionais. Por este motivo foi também descartado, ficando apenas a sobrar a Industrial Ethernet e o PROFIBUS-DP.

A Industrial Ethernet apresenta uma grande velocidade máxima, 10 Mbps com cabo coaxial e 100 Mbps com fibra ótica. Quanto ao PROFIBUS a sua velocidade máxima é de 12 Mbps. No que diz respeito a distâncias máximas a vantagem recai sobre a Industrial Ethernet, os seus 1000m permitidos são muito maiores que os 100m do PROFIBUS (a uma velocidade de 12 Mbps). No número máximo de dispositivos a vantagem recai outra vez sobre a Industrial Ethernet, 1024 dispositivos permitidos face a apenas 127 no PROFIBUS. Em relação ao preço de instalação, apenas contabilizando o preço do cabo, o PROFIBUS tem um custo superior de quase 3 vezes, pelo que se torna uma escolha bastante mais cara. No entanto a Industrial Ethernet é um protocolo não determinístico, e a sua vulnerabilidade a interferências eletromagnéticas é um fator preponderante na escolha a tomar.

Neste caso em particular, para a linha de testes presente na JPM, pode-se afirmar que a melhor escolha é a Industrial Ethernet. O determinismo não é um problema e não afeta em nada o perfeito funcionamento dos variadores. Como a velocidade de transmissão é bastante elevada mesmo que ocorram algumas colisões e que o tempo de resposta não possa ser calculado com exatidão os variadores vão continuar sempre a receber informação do autómato, uma vez que o período de execução do autómato é de 500ms (mais detalhes no capítulo seguinte). O fator económico é também preponderante nesta escolha, dada a atual situação do país e a falta de poder de compra de potenciais clientes e investidores, estes vão certamente optar por soluções mais baratas. Desta forma o protocolo Industrial Ethernet é o mais rentável.

3.15

Resumo

Foram apresentados apenas os principais protocolos de comunicação industriais. De fora fica- ram alguns protocolos, no entanto os protocolos analisados são os mais importantes. O protocolo escolhido foi a Industrial Ethernet, por ser o que permitia velocidades maiores, em distâncias mai- ores, permitia a ligação de um número elevado de dispositivos adicionais e economicamente era o protocolo mais barato.

É de referir que este é o protocolo mais adequado apenas para este projeto em particular, onde se exigem uma troca de informação bastante rápida entre os sensores e autómato, e também entre o autómato e os variadores de frequência.

Capítulo 4

Algoritmo de Controlo

Neste capítulo irá ser feita uma descrição da linha de testes utilizada, assim como de todos os equipamentos lá presentes. Irão também ser apresentados os aspetos teóricos essenciais para o desenvolvimento prático deste trabalho, tal como a descrição do protocolo MODBUS bem como do algoritmo de controlo desenvolvido.

4.1

Introdução

Com vista a testar novas tecnologias e mesmo algoritmos de controlo novos para as linhas de transportadores industriais, a JPM possui nas suas instalações uma linha de testes. Esta linha é um retrato fiel, embora em pequena escala, das linhas de transportadores projetadas pela empresa para os seus clientes. A descrição detalhada desta linha de testes irá ser feita na secção seguinte.

4.2

Linha de Testes

O estipulado na JPM é que dada uma linha de transportadores, o motor que realiza a movimen- tação dessa mesma linha tem de se encontrar à frente da linha. Uma outra convenção da empresa é apenas a utilização de dois sensores de presença, colocados um a meio da linha e o outro numa zona perto do motor, ou seja, do final da linha. Na Figura4.1 pode ter-se uma ideia visual da posição relativa dos sensores face à linha e ao motor.

Figura 4.1: Linha de Transportadores Básica

O retângulo cinzento pretende ilustrar a linha de transportadores; a caixa azul, como a própria imagem o sugere, representa o motor e a seta a laranja indica o sentido do movimento. As linhas a preto representam os sensores de presença. É de notar que o facto de as linhas se encontrarem posicionadas na diagonal não é um acaso, isto deve-se porque estes sensores normalmente são colocados desta maneira nas linhas. Na Figura4.2é podem observar-se os dois tipos de montagem. Quando existe uma acumulação de embalagens, ou seja, encontram-se várias embalagens en- costadas, vão existir pequenos espaços entre as embalagens. Estes espaços, se as fotocélulas fossem montadas na perpendicular com a linha, eram detetados pelos sensores (Figura4.2a), en- quanto na diagonal estas pequenas aberturas não eram detetadas (Figura4.2b).

(a) Montagem na Perpendicular com a Linha (b) Montagem na Diagonal com a Linha

Figura 4.2: Montagem das Fotocélulas

O que se pretende é que estas aberturas não sejam detetadas, porque caso contrário a infor- mação por parte das fotocélulas seria errada. Mesmo havendo acumulação, no instante em que a abertura passasse pela fotocélula, a informação era a de que o sensor estava livre e não havia acumulação. Assim, é preferível utilizar a montagem na diagonal. Deste modo é possível poupar energia elétrica uma vez que se evita o pára-arranca do motor que controla a linha.

A nomenclatura utilizada para fazer referência às fotocélulas e ao motor segue o padrão uti- lizado na empresa (Tabela4.1). A primeira letra, maiúscula, representa o equipamento (M para o motor e B para as fotocélulas) e o índice numérico representa o número relativo ao motor que movimenta a linha. Na Figura4.1este índice numérico é representado pela letra x. Por existirem duas fotocélulas por linha é necessário um índice adicional para as diferenciar, assim é adicionado ao nome anterior ‘.1’ caso seja a primeira fotocélula ou ‘.2’ no caso de ser a segunda.

Tabela 4.1: Nomenclatura Utilizada na JPM Dispositivo Designação Motor M Fotocélula B Sensor BS Eletroválvula Y Switch SW Multi-switch MSW Emergência KE

4.2 Linha de Testes 67

Na Figura4.1o transportador está disposto numa forma retilínea, no entanto isto é apenas uma forma esquemática de representação, pois pode ser montado com diversas curvas, de acordo com a necessidade da linha a projetar.

A dimensão/comprimento do transportador varia de acordo com o produto a transportar e com as dimensões deste, bem como o tipo de motor a utilizar. A mesma figura representa um módulo duma linha de transportadores industriais. Numa aplicação real numa fábrica podem ser acoplados vários módulos destes em série.

A linha de testes encontra-se à parte do resto dos equipamentos e máquinas presentes na em- presa, e possui um quadro elétrico independente, o que permite efetuar uma medição do consumo energético isolado dos outros equipamentos elétricos.

4.2.1 Descrição Geral

A linha de testes não é mais do que a junção de três módulos iguais ao da Figura 4.1, no entanto, devido a questões de espaço não foram montados sempre a direito, foram colocados de forma a otimizar o espaço. A visão geral da linha de testes encontra-se na Figura4.3.

Como esta linha é composta por três módulos no total vamos ter três motores e seis fotocélulas, duas para cada troço de tapete. A utilização das cores desta figura é mesma da figura anterior, azul para os motores, preto para os sensores e laranja para o sentido de movimento.

Na Figura4.4é possível observar uma fotografia da linha de testes disponível nas instalações da empresa.

Figura 4.4: Linha de Testes Disponível na Empresa

Como os três módulos estão todos em série a nível de controlo da velocidade ia ser bastante complicado pois iria ser um loop infinito. Então para simplificar assume-se que a linha a controlar começa no tapete número 1 e termina no tapete número 3. Na Figura 4.5 pode-se observar o princípio de funcionamento adotado para a linha de testes.

Figura 4.5: Esquema Funcionamento Linha de Testes

Todos estes equipamentos já se encontravam instalados e devidamente ligados ao quadro elé- trico, pelo que que apenas foi necessário efetuar um levantamento de informação de modo a com-

4.2 Linha de Testes 69

preender os princípios utilizados e os pressupostos considerados. Na secção seguinte é feita uma descrição mais detalhada dos equipamentos constituintes da linha de testes.