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Sistema de monitorização para uma máquina de moldação rotacional
CAR - Control, Automation and Robotics Group Sistema de monitorização para uma máquina de moldação rotacional Orientador: Prof. Doutor Jaime Fonseca Paulo Ribeiro Nº 42999 [email protected] ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Sumário • • • • • • • • Moldação rotacional – O Processo Requisitos do sistema Visão geral do sistema Hardware Software Implementação Conclusões Trabalho por realizar ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Moldação rotacional – O Processo Um Sistema de moldação rotacional é constituída por três blocos: • Carga; • Aquecimento; • Arrefecimento. O molde está inserido numa mesa giratória. A mesa pode segurar o molde e rodá-lo durante o ciclo. [Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Rotational_molding_animation.gif´] Cada parâmetro tem a sua influencia no produto final obtido. O valor óptimo para cada um destes parâmetros é determinado por tentativa/erro ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Moldação rotacional – O Processo Passos para o fabrico: Encher o molde; Rotação do molde e aquecimento; Rotação do molde e arrefecimento; Tirar a peça acabada do molde; [Fonte: http://machinedesign.com/article/putting-the-right-spin-on-rotationalmolding-designs-0518] Exemplos: Cabeças de bonecas; Reservatórios de grandes dimensões; Bolas de ping-pong; ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Moldação rotacional – O Processo • A evolução da temperatura no interior do molde ao longo do tempo está relacionada com as alterações do material ao longo do ciclo • A medição da temperatura no interior do molde é de suma importância para a obtenção de um produto final de qualidade • O equipamento de moldação rotacional consiste basicamente numa máquina, molde, sistema de comando, sistema de aquecimento e arrefecimento ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Moldação rotacional – Máquina ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Requisitos do sistema Hardware: • Medir Temperatura do processo de moldação; • Medir a deformação da peça no processo de moldação; • Comunicação entre o módulo de medição / aquisição de dados e o PC por ZigBee; Software: • Visualização gráfica da medida dos sensores; • • Gravação dos dados num ficheiro de excel ; Alteração do tempo de aquisição de dados que tem como mínimo 1seg; ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Visão geral sobre o Sistema Software de Monitorização CJ1M + CJ1W-TC0001 + CJ1W-F159 wireless Xbee series 2 Xbee series 2 ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Hardware • OMRON CJ1M-CPU11 • Até 10 unidades de expansão; • 100ns de velocidade de processamento de instrução; • 1 porta periférica; • 1 porta rs232; • 1 slot para cartão de memória (compact flash); [Fonte:http://industrial.omron.eu/en/products/catalogue/automation_systems/progr ammable_logic_controllers/modular_plc_series/cj1m/default.html] ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Hardware • OMRON CJ1W-TC0001 • Desenvolvido para integração com o PLC da série CJ1 da OMRON; • 4 Loops de medição; • Compatível com termopares R, S, K, J, T, B ou L; • Funções de controlo On/Off e PID; • Função de Auto Tunning do PID; [Fonte: http://www.ia.omron.com/data_pdf/data_sheet/cj1w-tc_dsheet_csm1622.pdf] ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Hardware • UNIPULSE CJ1W-F159 • Desenvolvido para integração com o PLC da série CJ1 da OMRON; • Permite ligar até 4 células de carga de 350Ω em Paralelo; • Leituras a uma taxa de 500 vezes por segundo; • Funções de controlo de zero; • Filtros digitais seleccionáveis; [Fonte: http://www.unipulse.com/en/products/F159.html] ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Hardware • Digi Xbee series 2 • Suporte de comunicação série; • 250Kbps de taxa de transmissão; • 40m de alcance com obstáculos; • 120m de alcance em campo de visão; • 2.1 - 3.6V de tensão de alimentação; • 35mA de consumo de corrente a transmitir; • 85mA de consumo de corrente a receber; • <1µA de consumo de corrente em modo de Sleep. [Fonte: http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=8691] ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 ZigBee • Entre módulos Xbee Existem dois modos de comunicação: o Modo Transparente - Dados recebidos no pino DIN são colocados na fila para serem enviados pelo canal de rádio frequência; - Dados recebidos pelo o canal de rádio frequência são transmitidos pelo pino DOUT ; o Modo API - Têm de ser construídas frames com os dados e o endereço de destino; - Sempre que houver um envio de uma frame é recebida uma mensagem a reportar a situação do envio; [Fonte: http://www.rogercom.com/] ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Software • Janela de configuração ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Software • Janela de monitorização ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Software • Janela de visualização de dados gravados ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Software • Autómato Memória CJ1M-CPU11 Memória CJ1W-TC0001 CIO 2003 CIO 2004 CIO 2013 CIO 2014 D0000 a D0004 Unit number: 1 CJ1W-F159 CIO 2122 ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Unit number: 2 OMRON - FINS • Entre o software e o autómato - Uso do protocolo FINS proprietário da OMRON; Frame de Comando @ : caracter de inicio da trama; Unit number : número da unidade que se pretende resposta; Header code : distingue os diferentes tipos de comando; Text : parâmetros correspondentes ao código de comando; FCS : número de verificação de trama; Terminator : terminador de fim de comando; ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Comunicação • Entre o software e o autómato - Uso do protocolo FINS proprietário da OMRON; Frame de Resposta @ : caracter de inicio da trama; Unit number : número da unidade que se pretende resposta; Header code : comando que foi recebido é retornado; End code : resultado da execução do comando (erro, etc…); Text : parâmetros correspondentes ao código de comando; FCS : número de verificação de trama; Terminator : terminador de fim de comando; ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Conclusões • Sistema de medição CJ1W-TC0001 preciso e fácil de programar; • Sistema de medição CJ1W-F159: - Usando a uma célula de carga é muito precisa e fiável; - Usando a ligação a um extensómetro através de uma ponte de wheatstone revelou-se instável; • Módulo Xbee são fáceis de configurar e fiáveis; • Programação em LabView embora fácil e intuitiva mas revelou problemas no uso excessivo de CPU; ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 Trabalho por realizar • Finalizar a instalação do sistema de monitorização na máquina de moldação rotacional; • Realizar testes finais do sistema para verificar se cumpre os requisitos do sistema; ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188 FIM ALGORITMI, University of Minho Campus Azurém - 4800-058 Guimarães - PORTUGAL phone: + 351 253 510180 fax: + 351 253 510188
