USO DE AMBIENTE VIRTUAL PARA ENSINO DE PROGRAMAÇÃO DE CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS

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1 USO DE AMBIENTE VIRTUAL PARA ENSINO DE PROGRAMAÇÃO DE CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS Amanda Cristina Carneiro 1 Joice Kamila Alves 2 Matheus de Souza Silva 3 Luis Paulo Fagundes 4

2 PALAVRAS-CHAVE: software educacional; controlador lógico programável; simuladores de processos; ambiente virtual de ensino; programação de CLP. 1. INTRODUÇÃO O ensino de engenharia enfrenta diversos desafios. Dentre eles, destaca-se o de despertar o interesse dos alunos por matérias práticas em que os recursos para o ensino são limitados. Nesse sentido, o ensino de programação de controladores lógicos programáveis (CLPs) sofre com a falta de recursos, tendo em vista que a implementação de um processo de manufatura torna-se inviável a uma instituição federal, devido ao alto investimento e também à rigidez do processo, fazendo, assim, com que o ensino torne-se especializado em apenas uma área de manufatura (ARMSTRONG & PEREZ, 2001). Assim, a busca por ferramentas virtuais apresenta-se como uma alternativa para contornar essa dificuldade. Esse trabalho teve como objetivo programar a automação de uma fábrica virtual de tintas, aumentando o interesse por parte dos alunos na disciplina de controladores lógicos programáveis, além de promover ao aluno a percepção do processo de programação de uma fábrica e fazer com que o aluno tenha uma experiência mais próxima da realidade, utilizando, para isso, o conhecimento sobre a programação de controladores industriais. Ademais, pretende-se melhorar o curso de Engenharia de Automação Industrial do CEFET-MG METODOLOGIA O primeiro passo foi a integração entre o ambiente virtual e o programa do CLP. Foram utilizados os softwares TIA, da Siemens, e o ambiente virtual Its PLC. Em seguida, foi feita a interpretação do descritivo funcional do processo a ser controlado, o qual consistia em uma fábrica de tintas, cujo objetivo era misturar três tintas de cores primárias (vermelho, verde e azul) de forma a obter a tinta de cor desejada.

3 O sistema foi constituído por três reservatórios de tinta, três tanques de medição e um tanque de mistura (Figura 1). Os reservatórios (A, B, C) continham tintas de cor vermelha, verde e azul, respectivamente. A descarga dos reservatórios foi feita através das válvulas (D, E, F) para os tanques de medição (G, H, I). Cada tanque possuía três pontos de medição. A tinta contida nesses tanques foi descarregada através das válvulas (J, K, L) para o tanque de mistura (M). Se o volume de tinta descarregado para o tanque de mistura fosse superior à sua capacidade, o excedente seria descarregado pela purga (O). Foi necessário que o processo de mistura durasse no mínimo cinco segundos. A tinta produzida foi descarregada através da válvula (N) para o tubo de descarga (P). Figura 1. Vista superior da planta de produção de tinta 60 Com o objetivo de operar a fábrica de tintas, foi criado um sistema supervisório, com o software TIA. Neste software, foi possível a criação de um menu para seleção da tinta a ser produzida e controle de início e parada de produção (Figura 2). Além disso, foi utilizada a linguagem Ladder para programar o CLP. A lógica de programação foi estabelecida baseada na forma de produção de cada tom de tinta. O software Its PLC documentou 19 cores. Cada tinta foi produzida através de uma combinação dos sensores de níveis de cada tanque de medição - dados necessários para a programação da planta. Foram criadas ao todo 117 tags contendo

4 a identificação de sensores, atuadores, motores, válvulas e tipos de variáveis, juntamente com os respectivos endereços de memória e comentários descritivos de acordo com as normas da ISA 5.1, que padroniza a simbologia e terminologia de instrumentação. Foram criadas malhas que controlavam desde a lógica para ligar bombas e atuadores até o controle de temporizadores, os quais evitam surto de corrente nos motores. Dessa forma, com o auxílio dos softwares, a programação tornou-se bem mais simples, pois foi possível documentar, comentar e observar, em tempo real, todas as variáveis e networks em pleno funcionamento. Figura 2. Interface homem máquina (IHM) 3. DISCUSSÃO E RESULTADOS Por meio da simulação, foi possível realizar os testes das lógicas de controle e descobrir alguns erros nas referidas lógicas. A melhora contínua do programa foi possível graças à observação do comportamento do sistema quando em funcionamento com o ambiente virtual. A Figura 3 mostra a fábrica virtual em operação, produzindo uma tinta de cor amarela. 61

5 Figura 3. Fábrica de tintas funcionando 4. CONCLUSÃO O uso de ambiente virtual demonstrou-se muito importante para o desenvolvimento das habilidades de programação de CLP, permitindo que os alunos não só programassem de maneira segura e econômica uma fábrica muito próxima do real, mas também verificassem o resultado de seus esforços. Como trabalho futuro, sugere-se a programação das outras fábricas disponíveis no software Its PLC. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ARMSTRONG, B.; PEREZ, R. Controls laboratory program with an accent on discovery learning. IEEE Control Systems Magazine, GEORGINI, M. Automação aplicada. 5 ed. São Paulo: Livros Érica, MORAES, C. C. de; CASTRUCCI, P. Engenharia de automação industrial. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, SIMATIC STEP7 USER MANUAL. NUREMBERG,

6 NOTAS 1 Graduanda em Engenharia de Automação Industrial, CEFET-MG, Campus Araxá, MG, Brasil. amandacarneiroeai@gmail.com. 2 Graduanda em Engenharia de Automação Industrial, CEFET-MG, Araxá, MG, Brasil. joicekamila30@gmail.com. 3 Graduando em Engenharia de Automação Industrial, CEFET-MG, Araxá, MG, Brasil. dr.rirotho@gmail.com. 4 Engenharia de Automação Industrial, Mestre em Engenharia Elétrica, Professor, Departamento de Eletromecânica, CEFET-MG, Araxá, MG, Brasil. lpfagundeseai@gmail.com. 63