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CAPITULO 3 - Componentes e hardware - Coggle Diagram
CAPITULO 3 - Componentes e hardware
Controladores
Computadores
Servem como o controlador real em algumas máquinas. Eles possuem a vantagem de ter um custo relativamente baixo, devido à sua ampla disponibilidade
Sistemas de controle distribuído
Os sistemas de controle distribuído (DCS, Distributed Control Systems) são encontrados em aplicações de controle de processos, como as fábricas de produtos químicos. Eles são usados em processos contínuos ou em processos por batelada. Os DCSs são conectados aos sensores e atuadores e usam o controle por ponto de ajuste para controlar o fluxo de material em uma planta
Controladores lógicos programáveis
Os controladores lógicos programáveis (PLC, Programmable Logic Controllers, ou CLPs) são muito utilizados para controlar os sistemas de automação de chão de fá- brica. Eles são, essencialmente, computadores digitais que servem para controlar processos eletromecânicos. Os CLPs são usados em várias indústrias e máquinas, como máquinas para embalagens e semicondutores.
Interfaces de operador
Os operadores precisam interagir com as máquinas que controlam a fim de ativar dispositivos ou processos e obter os estados de retorno.
Interfaces baseadas em texto
É feito por meio do fornecimento de instruções ou estados de máquina ao operador. .
Elas podem incluir ou não botões de entrada.
Os displays são telas de LCD, mas podem ser fluorescentes.
Interfaces gráficas
Essas interfaces podem ser monocromáticas ou coloridas e possuir botões tipo membrana, telas sensíveis ao toque (touch screens) ou ambos.
Telas sensíveis ao toque (touch screens)
Uma tela sensível ao toque é um display eletrônico visual que detecta a presença e a localização de um toque feito nele. ,
A determinação da localização do toque exige dois valores de medida, um sobre o eixo X e outro sobre o eixo Y.
O termo “toque” geralmente se refere ao toque feito no display do dispositivo com o dedo ou a mão.
Ele permite a interação direta com o que é exibido na tela
Resistiva
As telas sensíveis ao toque resistivas são feitas de várias camadas de um mesmo material. Uma superfície exterior rígida fornece o isolamento entre o dedo do operador e os materiais condutivos internos.
Capacitivas
Um painel de tela sensível ao toque capacitiva consiste em um isolador, como um vidro, revestido com um condutor transparente.
Infravermelho
Uma tela sensível ao toque do tipo infravermelho utiliza um vetor de LEDs infra- vermelhos e pares de fotodetectores ao redor das bordas da tela para detectar uma interrupção no padrão de feixes.
Imageamento óptico
O imageamento óptico utiliza os sensores de imagem dos dispositivos de carga acoplada (CCD, Charge-Coupled Device), semelhantes a uma câmera digital, junto com uma luz de fundo infravermelha. Um objeto é então detectado como uma sombra.
Tecnologia do sinal dispersivo
Essa tecnologia utiliza sensores para detectar a piezoeletricidade gerada no vidro a partir do toque. Como as vibrações mecânicas servem para detectar o contato, qualquer objeto pode ser usado para tocar na tela. Assim como ocorre com a SAW e com a tecnologia de imageamento óptico, não existem objetos ou gravu- ras por trás da tela, portanto a claridade óptica é excelente.
Sensores para fins especiais
Existem vários tipos de sensores que não são nem digitais, nem analógicos, pois utilizam elementos de ambas as tecnologias.
Codificadores e decodificadores
Um codificador é um tipo de transdutor que detecta uma posição ou uma orientação, em geral para uso como referência ou como um retorno ativo para o controle de posição.
Sistemas de visão
Aplicam um processamento de visão baseado em microprocessador ou em computadores nas tarefas de inspeção, medição e orientação.
Cromatografia gasosa
A espectrometria de cromatografia de massa de gás (GC-MS) é um método usado em algumas plantas químicas e de processo como um meio de identificar e separar substâncias.
Código de barras, RFID e identificação indutiva
Um código de barras é um método de representação de dados que os coloca em um formato que é visível e legível por uma máquina.
Interfaces de teclado
É uma interface que permite que um dispositivo, como um escâner de código de barras ou um leitor de fita magnética, emule um teclado.
Elementos de máquinas
e mecanismos
Os elementos de máquinas ou me
canismos formam os componentes básicos dos sistemas mecânicos
Dispositivos acionados por cames
Um método para transformar o movimento de rotação em um movimento linear é o uso de um came em um eixo rotativo.
Sistemas de catracas e linguetas
Uma catraca é um mecanismo que permite um movimento linear ou rotativo somente em uma direção.
Engrenagem e caixa de redução
As engrenagens são empregadas para transformar um movimento rotativo de uma velocidade, direção ou força em outro. .
Uma engrenagem é um mecanismo, em geral redondo, que tem dentes que se envolvem com outro dispositivo dentado.
A interface de acoplamento entre as duas partes da máquina é conhecida como ranhura
Rolamentos e polias
Permitem o contato deslizante ou rotacional entre duas ou mais partes.
Eles se enquadram em três categorias gerais baseadas no seu propósito:
rolamentos radiais que suportam eixos de rotação ou periódicos
rolamentos axiais que suportam cargas axiais nos elementos rotativos
rolamentos guiados que suportam e guiam elementos em movimento em uma linha reta
Servomecanismos
É uma combinação de hardware mecânico e de controle que utiliza um retorno para influenciar o controle de um sistema.
O retorno está na forma de erro ou da diferença entre o parâmetro monitorado e seu valor desejado
Fusos de esferas e atuadores lineares
acionados por correia
Um fuso de esfera é um atuador mecânico linear que transforma movimento rotativo em movimento linear com pouca fricção.
Um eixo de rosca fornece uma pista espiral para os rolamentos de esferas, que agem como parafusos de precisão.
Ligações e engates
É uma combinação de elementos rígidos e de dobradiças ou articulações que restringem o movimento do elemento.
Uma ligação serve para multiplicar ou transformar a força ou o movimento entre mecanismos ou componentes.
Embreagens e freios
Permite que dois elementos rotativos sejam engrenados ou desengrenados um do outro.
fricção
cônicas
expandidas radialmente
as de faixa de contração
disco de fricção
Estruturas e
enquadramento
As máquinas são fabricadas com uma estrutura de aço soldada ou parafusada como base.
Estruturas de aço
A maioria das estruturas de aço é soldada para garantir rigidez e permanência. Tubulações de aço, planos laminados e algumas peças angulares são cortados pelo comprimento e unidos por solda, em geral usando uma giga, uma braçadei- ra ou um acessório para garantir o alinhamento desejado.
Caixas elétricas e classificadas
omponentes de controle e elétricos em geral são alojados em caixas de metal ou não metal. As caixas podem ser de aço, chapa galvanizada, fibra de vidro ou plástico.
Classificações NEMA
As caixas elétricas recebem uma classificação da NEMA. As seguintes definições são obtidas da Publicação de Padrões NEMA 250-2003, “Caixas para Equipamen- tos Elétricos (Máximo de 100 V
Classificações IEC e IP
A IEC também classifica as caixas e outros dispositivos elétricos para adequação em vários ambientes. Uma classificação conhecida como IP, para proteção de en- trada (Ingress Protection), é usada.
Sólidos, primeiro dígito
O primeiro dígito indica o nível de proteção que a caixa oferece contra o acesso a materiais perigosos (por exemplo, condutores elétricos, partes móveis) e contra a entrada de objetos sólidos estranhos
Líquidos, segundo dígito
O segundo dígito caracteriza a proteção dos equipamentos localizados den- tro de uma caixa contra a entrada nociva de água
Letras adicionais
O padrão define letras adicionais que podem ser acrescentadas para classificar so- mente o nível de proteção contra o acesso a materiais perigosos por pessoas
Resistência ao impacto mecânico
Um número adicional em geral é usado para especificar a resistência de um equipa- mento a um impacto mecânico. Esse impacto mecânico é identificado pela energia necessária para classificar um nível de resistência específico, medido em joules (J). O número IK separado, especificado na EN 62262, agora substituiu essa medida.
Calços
Um calço é um fino pedaço de material usado para preencher um espaço ou au- mentar um pouco uma dimensão. Ele serve como um método de ajuste e em geral é colocado entre dois objetos unidos por aparafusamento como um espaçador.
Cavilhas e tarugos
Uma cavilha ou um tarugo é um pedaço cilíndrico e sólido de material que pode ser prensado em um buraco como um dispositivo de posicionamento. As cavilhas para máquinas industriais são feitas de aço endurecido
Chaves, chavetas e chaves de instalação
Uma chave serve para transmitir um torque entre um eixo e um furo. Se tanto o eixo quanto o furo têm uma ranhura (buraco) retangular ou chaveta colocada na direção axial, uma chave pode ser montada nas ranhuras, fornecendo uma super- fície positiva contra a qual o eixo do motor exercerá uma força.
Pastilhas de máquinas e espaçadores
As pastilhas de máquinas são pedaços de laminados planos soldados em uma estrutura a fim de que alguma coisa seja montada sobre eles. Esssas pastilhas muitas vezes têm buracos ou fendas para acomodar os parafusos durante a mon- tagem do acoplamento.
Extrusão de alumínio
Os perfis extrudados de alumínio são usados para a proteção de máquinas, mas também servem para construir máquinas de tamanhos substanciais. Os perfis de alumínio estão disponíveis em tamanhos padrão e métricos e são produzidos por diversos fabricantes.
Tubulação e outros sistemas estruturais
Para aplicações de carga mais leve, as estruturas podem ser construídas com tubos de rosca, tubos de ângulo e planos laminados.
Controladores e sistemas embarcados
Propósito específico. Desenvolvidos para realizar uma ou algumas funções dedicadas, muitas vezes com restrições computacionais de tempo real.
Eles são embarcados como parte de um dispositivo completo, incluindo hardware e partes mecânicas.
Controladores de temperatura e de processos
Esse dispositivo realiza um controle simples de liga e desliga de um aquecedor em reação a uma temperatura detectada, ou controla várias áreas por meio de um controlador PID.
Sensores
Os sensores discretos indicam a ausência ou a presença de um objeto, ou a posição de um atuador, enquanto os sensores analógicos são usados para detectar uma pressão, uma posição ou muitos outros fenômenos físicos que podem ser descritos numericamente.
Dispositivos Discretos
Indicam a ausência ou a presença de um objeto, ou a posição de um atuador
Botões, chaves e fechamentos de contato
São usados pelas máquinas ou pelos operadores para sinalizar a um sistema de controle que ele deve desempenhar uma determinada tarefa ou definir um estado
Um botão possui somente dois estados, ligado ou desligado
pode ser mantido em cada posição (toggle)
Fotoelétricos
Transmitem e recebem um sinal de luz., ou vice-versa
Muda de estado quando a luz muda de “recebida” para “não recebida”
Existem duas condições de saída para o sensor fotoelétrico
luz acesa e luz apagada
Sensores de proximidade
Servem para detectar a posição de um objeto.
indutivos, capacitivos, interruptores de limite e de efeito Hall.
Analógicos
Os sensores analógicos produzem uma saída que é proporcional a uma propriedade de medida
Os sensores analógicos são chamados transdutores.
Sensor de pressão, força, fluxo e torque
A força é medida por meio de uma variedade de dispositivos.
Um elemento comum na mensuração da força exercida em um objeto é o medidor de deformação (strain gauge).
Cor e refletividade
Várias cores de luzes de LED refletem diferentes materiais coloridos com intensidades variadas.
LVDTs
Os LVDTs são um tipo de sensor elétrico usado para medir deslocamentos lineares.
possui três bobinas solenoides colocadas de ponta a ponta em volta do tubo.
Um núcleo ferromagnético cilíndrico
Ultrassônicos
Transmitem pulsos de som em uma alta frequência e avaliam o eco recebido de volta do sensor.
Calculam o intervalo de tempo entre o sinal enviado e o eco recebido para determinar a distância de um objeto.
Distância e dimensões
Os sensores fotoelétricos, os interruptores de proximidade, os LVDTs, os sensores ultrassônicos e os codificadores podem ser usados para medir distâncias e dimensões.
Sensores termopares e de temperatura
Um termopar é uma junção entre dois metais diferentes que produz uma tensão relacionada a uma diferença de temperatura.
Ele tem baixo custo substituível
possui conectores padrão
consegue medir uma ampla faixa de temperaturas
baixa precisão
CONTROLE DE POTENCIA, DISTRIBUIDORES E CONTROLE DISCRETO
a energia é distribuída por meio de um barramento trifásico ou instalada em painéis de distri- buição
Blocos de distribuição e terminais
Cabos e fios são distribuídos para múltiplos circuitos pela terminação das extre- midades em um meio de fixação, como um parafuso ou um grampo. Os blocos de distribuição são usados para grandes bitolas de fios
Transformadores e fontes de alimentação
Os transformadores são usados para isolar ou transferir energia na forma de corrente CA de um circuito para outro. Isso é feito por meio do princípio da indutân- cia mútua.
Relés, contatores e starters
Um relé é um dispositivo que permite o chaveamento de um circuito por meios elétricos. Existem vários tipos de relés, incluindo os eletromecânicos, as bobinas de estado sólido e os relés de contato de mercúrio ou reed.
Temporizadores e contadores
Um temporizador reage a um sinal aplicado ou à alimentação de energia e comuta um conjunto de contatos com base em um atraso. Ele também pode criar uma série repetitiva de pulsos. Os temporizadores podem ser puramente mecânicos, como os temporizadores pneumáticos; eletromecânicos com um motor e embreagem; ou inteiramente eletrônicos.
Desconectores, disjuntores e fusíveis
Desconectores
remove a única fonte de energia.
Disjuntores
sua proposta é remover a energia de um dispositivo elétrico, ou de um grupo de dispositivos, protegendo o circuito de danos
Fusíveis
Um fusível é um dispositivo de proteção de sobrecarga planejado para derreter (ou “assoprar”) quando uma corrente excessiva flui por ele.
Comparação entre fusíveis e disjuntores
Os fusíveis são menos onerosos do que os disjuntores, mas devem ser substituí- dos sempre que ocorre um evento de sobrecorrente.
Botões, luzes piloto e controles discretos
Antes do advento das telas sensíveis ao toque, a sinalização e o controle de máquinas tinham de ser feitos com botões, interruptores e luzes de indicação.
Botões e interruptores
Um botão é um método carregado de mola operado manualmente para abrir ou fechar um conjunto de contatos elétricos.
Luzes piloto e colunas luminosas
As luzes piloto estão disponíveis nos mesmos tamanhos padrão dos botões e interruptores, pequenas luzes de 8 e 10 mm são mais comuns para displays de maior densidade.
Outros dispositivos montados em painel
Alguns itens agrupados sob a denominação “controles discretos” podem não ser discretos.
Cabeamento e fiação
O cabeamento e a fiação são importantes na distribuição de energia e sinais por todo um sistema.
Alívio de tensão
Para prevenir que fios e cabos saiam das terminações, um encaixe do tipo alívio de tensão é colocado nos pontos de entrada das caixas e incorporado em plugues de cabos.
Soldagem
Conecta fiações elétricas e componentes eletrônicos em placas de circuito impresso
É empregada em encanamentos para a conexão de canos de metal pelos quais passarão água e gás.
são usados para conectar os vá- rios dispositivos de controle e os componentes de distribuição dentro de uma máquina ou de um sistema
Atuadores e movimento
Os atuadores servem para movimentar ferramentas em uma máquina, em geral a fim de controlar o movimento e a posição de uma peça de trabalho ou de um sensor.
Atuadores e válvulas pneumáticas e
hidráulicas
O uso de energia pneumática e hidráulica é conhecido como energia fluida (ou simplesmente hidráulica)
Atuadores elétricos
Atuadores eletricamente acionados são usados onde não há ar disponível ou onde é necessária precisão na localização.
Controle de movimento
O controle de movimento é considerado um subcapítulo no campo da automação. Ele difere dos controles discretos padrão, como cilindros pneumáticos, esteiras transportadoras e similares, pois as posições e as velocidades são controladas por métodos analógicos ou analógicos digitalmente convertidos.
Motores CA e CC
Uma máquina elétrica é uma ligação entre um sistema elétrico e um sistema mecânico.
Motores CC
Um motor de corrente contínua coloca o enrolamento da armadura no rotor e os enrolamentos de campo no estator,
Motores CC com escovas
O enrolamento de campo é colocado em um estator para excitar os polos do campo, e o enrolamento da armadura é posto no rotor.
Desvantagens das escovas
Como as escovas se desgastam constantemente conforme pressionam os anéis dos comutadores, elas têm de ser substituídas. As escovas também criam faíscas à medida que cruzam as lacunas isolantes no comutador.
Motores CC sem escovas
Os motores CC sem escovas substituem as escovas e o comutador por um pulso eletronicamente alternado que está sincronizado com a posição do rotor.
Motores CC sem núcleo ou sem núcleo de ferro
Um motor capaz de ter uma aceleração muito rápida
Motores universais e motores série CC enrolados
Quando colocados em série permitem que o motor funcione com energia CA ou CC
Motores lineares
Operam de forma similar aos motores elétricos convencionais,
O rotor e o estator são colocados próximos um do outro de forma linear, ou “desenrolados”.
Servomotores e motores de passo
Os servomotores são especialmente desenvolvidos e construídos para uso em sistemas de controle de retroalimentação.
Servos CC
Os servomotores CC podem ser separadamente excitados ou motores PM CC. O princípio de operação é o mesmo dos motores CC.
Servos CA
Os servos CA são mais robustos em sua construção e possuem uma inércia mais baixa, em comparação com os servomotores CC
Motores de passo
Um motor de passo é um motor CC que gira um dado número de graus com base em sua construção, isto é, o número de polos.
Inversores de frequência variável
Os inversores de frequência variável (VFDs, Variable Frequency Drives) são conver- sores de energia de estado sólido.
Motores CA
Um motor CA típico é constituído por duas partes: um estator e um rotor
Motores síncronos
É uma máquina CA com um rotor que gira na mesma velocidade que a corrente alternada aplicada.
Motor síncrono trifásico CA
O estator de um motor síncrono trifásico tem um enrolamento distribuído conhecido como enrolamento de armadura.
Ele está ligado a uma fonte de alimentação CA e é desenvolvido para tensão e corrente altas
Motores CA monofásicos síncronos
Como os rotores nesses motores não precisam de qualquer corrente indutiva, eles não irão deslizar para trás contra a frequência do estator; em vez disso, eles giram de forma sincronizada.
Motores de indução
Motores de indução CA trifásicos
Os enrolamentos tanto do estator quanto do rotor são distribuídos em várias ranhuras nas folhas laminadas.
Motores de indução CA monofásicos
Possui rotores do tipo gaiola de esquilo e um enrolamento de estator monofásico distribuído.