Problemas para Automação Industrial Série 7: GRAFCET: problemas de modelação. Prática do conceito de Master/Slave. Programação de autómatos Nota prévia: Estes problemas têm como principal objectivo dar a possibilidade ao aluno de verificar o grau de compreensão que adquiriu sobre a matéria incluída. Assim aconselha-se a seguinte metodologia de abordagem: 1) Ler e procurar resolver sozinho os problemas propostos 2) Sempre que a sua solução possa ser validade no laboratório remoto tal deve ser feito 3) Eventual discussão com os colegas da solução encontrada ou das dificuldades sentidas. 4) Seleccionar os tópicos que pretende ver discutido na aula prática relativa a esta série de problemas. Os tópicos envolvidos nos problemas serão discutidos nas aulas teóricas da semana em que os enunciados são entregues, têm como apoio bibliográfico o livro de referência da disciplina, em cuja página da Internet podem encontrar soluções de problemas semelhantes aos propostos. Resta ainda o horário de dúvidas dos docentes da disciplina a que os alunos devem acorrer sempre que necessário. Problema 7.1: Um dispositivo automático destinado à triagem de caixas de dois tamanhos diferentes, é composto por um tapete que transporta as caixas, três cilindros e dois tapetes de evacuação, conforme está ilustrado na figura. Se a caixa for grande deve ir para o tapete 3 e se for pequena para o 2. Admita ainda: Uma peça grande actua os sensores a e b e uma pequena só o b. O cilindro 1 dispõe de um sensor de meio curso, sendo a peça a arrastar suficientemente pesada para que o cilindro pare imediatamente desde que lhe falta a alimentação. a) Estabeleça o GRAFCET funcional para o sistema descrito apoiando-se na figura abaixo.
Tapete 1 Cilindro 2 Cilindro 1 Tapete 2 Cilindro 3 Tapete 3 Solução b) Suponha agora que o início do processo é controlado por um botão de start que ao ser desactuado vai fazer terminar o processo no momento em que nova caixa iria ser colocada, ou seja no final do processo de colocação de uma. Durante este período de trabalho deve manter-se acesa uma luz verde.
Admita ainda a existência de um botão de emergência que ao ser actuado deve suspender de imediato a evolução do sistema. O sistema deve recomeçar no ponto aonde estava quando o botão de emergência for desactuado. Enquanto a emergência estiver activa deve acender de forma intermitente uma luz amarela. Modele este sistema de comando com um GRAFCET Master. Solução Problema 7.2: (exame de 2008) Pretende-se ilustrar a utilização de dois braços robôs na automatização do fornecimento de um determinado tipo de gelado fornecido num copo e que por cima leva uma cobertura (considera-se um tipo único para simplificar). Existem três postos: um de enchimento do copo de gelado (PE), outro de colocação da cobertura no copo cheio (PC) e outro onde é recolhido o copo pelo cliente (PR). O pedido é feito pressionando num botão PedidoCopo. Suponha ainda que estão programadas as trajectórias do robô 1 entre os pontos em que está em repouso (Pr1), o posto PE e o posto PC. Está ainda planeada a trajectória entre o posto de repouso do robô 2 (Pr2) e o PC e entre este e o PR. Os robôs têm uma garra com sensor de força que facilmente lhes permite manipular o copo. Quando é pedido um copo e desde que não haja copo no PE o robô avança de Pr1 para PE onde fica a agarrar o copo até este ser cheio. Neste posto existem dois sensores, um que verifica a existência de copo pronto a encher e outro que verifica a existência de gelado no reservatório. A abertura da válvula de enchimento só se dá estando os dois sensores actuados. Sendo este o caso, avança uma haste (haste de enchimento) que permanece avançada durante 5s (esta haste irá premir um botão responsável pela abertura de uma válvula). Quando terminam aqueles 5s a haste
de enchimento recua e se não houver um copo no PC o robô coloca lá o copo que acabou de ser cheio. O robô 1 após largar o copo volta à posição Pr1 e fica pronto a atender novo pedido. Caso não haja gelado no reservatório deve ouvir-se um sinal sonoro e acender de forma intermitente uma luz azul, até este ser colocado. Quando é detectado um copo no PC e após o robô 1 o ter largado, caso haja cobertura no depósito, abre-se uma electroválvula V durante 3s. Após este tempo ter terminado o robô 2 desloca-se da sua posição de repouso Pr2 para PC, agarra o copo e coloca-o no PR se este estiver livre. Após esta operação o robô volta a Pr2. Caso não haja cobertura no reservatório deve ouvirse um sinal sonoro e acender de forma intermitente uma luz amarela, até este ser cheio. O número de gelados recolhidos deve ser incrementado. 1) O descrito acima corresponde ao funcionamento em contínuo do sistema. Modele-o em GRAFCET. (sugestão: a recolha do copo pode ser considerada uma marca que desaparece logo corresponder a uma transição poço) 2) Crie em GRAFCET o modelo de um Mestre para o escravo descrito atrás, atendendo: Para o controlo geral do sistema existem dois botões: um tipo start/stop e outro de emergência. Quando o sistema arranca ao início do dia deve ser iniciado um contador de gelados vendidos. Enquanto o sistema estiver ligado e a funcionar normalmente, deve estar aceso um led verde. Quando se coloca o botão start/stop na posição de stop, no fim do dia, o sistema só deve parar quando não houver nenhum copo de gelado no posto de recolha e não tiver havido nenhum pedido nos últimos 30s, tempo considerado necessário para satisfazer um pedido. Quando se actua o botão de emergência o sistema deve parar onde está mas deve garantir-se que a haste responsável pelo enchimento do copo é de imediato recuada e que a electroválvula V do depósito de cobertura é fechada. Durante a emergência a luz verde deve apagar-se acendendo-se uma vermelha. Neste caso um funcionário deve retirar os copos para que não haja alteração da qualidade do gelado produzido. Após o funcionário cessar a emergência o sistema deve retomar a produção a partir do início (aceitar um novo pedido de gelado). Suponha também que no mestre pode actuar directamente sobre a haste de enchimento e a electroválvula V.
Solução:
Comentários à solução 1) O robô 1 pode deslocar-se entre a sua posição de repouso e os postos onde vai recolher os copos a encher, o de enchimento e o de cobertura. Naturalmente que este robô tem de estar disponível para ser atendido novo pedido.2) O robô 2 pode deslocarse entre a sua posição de repouso e os postos de cobertura e de recolha pelo cliente. Naturalmente que este robô tem de estar disponível para ir buscar um copo quando este tiver a cobertura.3) Um pedido só pode ser satisfeito quando o anterior o tiver sido. Como o temporizador associado à etapa 1 é inicializado sempre que esta é activada, então só chegará ao fim de 30s quando não houver novos pedidos nesse intervalo. Notar que um temporizador inicializado numa etapa não deixa de contar o tempo quando se sai dessa etapa. 4) Naturalmente que esta uma solução de entre outras possíveis.