automao residencial - clp

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  • JOO GABRIEL VIEIRA

    AUTOMAO RESIDENCIAL COM CLP

    Florianpolis 2010

  • JOO GABRIEL VIEIRA

    AUTOMAO RESIDENCIAL COM CLP

    Projeto apresentado ao Curso Superior de Tecnologia em Automao Industrial da Faculdade de Tecnologia SENAI Florianpolis como pr-requisito para realizao do Trabalho de Concluso de Curso (TCC). Orientador: Patrick da Silva

    Florianpolis 2010

  • JOO GABRIEL VIEIRA

    AUTOMAO RESIDENCIAL COM CLP

    Projeto apresentado ao Curso Superior de Tecnologia em Automao Industrial da Faculdade de Tecnologia SENAI Florianpolis e aprovado como pr-requisito para realizao do Trabalho de Concluso de Curso (TCC).

    Florianpolis, 25 de junho de 2010.

    Prof. Cristiano Oliveira Ferreira, Especialista (SENAI/SC) Coordenadora do Curso

    Prof. Patrick da Silva, Especialista (SENAI/SC)

    Orientador

    Prof. Guilherme de Oliveira Camargo, Especialista (SENAI/SC) Examinador

    Prof. Lucas M. Trichez, Especialista (SENAI/SC) Examinador

  • Dedico esse trabalho a todos os meus amigos e parentes que

    tiveram pacincia para me ajudar nos momentos mais difceis desta

    etapa.

  • 5

    Agradecimentos

    Agradeo a Deus por poder completar mais uma etapa da minha vida!

    Agradeo aos meus familiares e minha namorada que me apoiaram na realizao

    deste trabalho.

    Agradeo aos professores Patrick da Silva, Cristiano Ferreira, Cleunisse Canto e aos

    demais professores que tiveram pacincia para me ajudar neste trabalho.

    Agradeo aos meus amigos por poder compartilhar essa parte importante da minha

    vida!

  • 6

    A inteligncia e o carter o objetivo da verdadeira

    educao. (Martin Luther King

  • Vieira, Joo Gabriel. AUTOMAO RESIDENCIAL COM CLP SIEMENS. 2010. 53f. Trabalho de Concluso de Curso (Graduao Tecnolgica) Curso Superior de Tecnologia em Automao Industrial, Faculdade de Tecnologia SENAI/SC em Florianpolis, Florianpolis.

    RESUMO

    O tema do seguinte trabalho automao residencial, que consiste em utilizar um CLP (Controlador Lgico Programvel) para automatizar uma residncia,trazendo benefcios de segurana, conforto e custos na implementao do projeto. No seguinte trabalho sero utilizados os equipamentos de automao industrial, mostrando que possvel utilizar diversos equipamentos para automatizar uma residncia. Ser mostrado como pode ser acessar uma residncia remotamente via sistema supervisorio para observar o que est acontecendo no momento. Palavras-Chave: CLP, Automao, Residencial

  • Vieira, Joo Gabriel. AUTOMAO RESIDENCIAL COM CLP SIEMENS. 2010. 53f. Trabalho de Concluso de Curso (Graduao Tecnolgica) Curso Superior de Tecnologia em Automao Industrial, Faculdade de Tecnologia SENAI/SC em Florianpolis, Florianpolis.

    ABSTRACT

    The theme of the next job is home automation, which consists of using a PLC (Programmable Logic Controller) to automate a residence with benefits of security, comfort and cost in project implementation. In the following work will be used in industrial automation equipment, showing that it is possible to use different equipment to automate a residence. It will show how a residence can be access remotely via a supervisory system to observe what is happening at the moment. Keywords: PLC, Automation, Residential

  • LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

    CLP = Controlador Lgico Programvel

    IHM = Interface Homem Maquina

  • LISTA DE FIGURAS

    Figura 1 - Figura livro residencial (Fonte: Bozani, 2004)

    Figura 2 Automatizar sua casa (Fonte: Casa da Automao,2010)

    Figura 3 Controlador Lgico Programvel SIMATIC S7-200 (Fonte: Siemens, 2010)

    Figura 4 Controlador Lgico Programvel Nexto Altus(Fonte: Altus, 2011)

    Figura 5 Controlador Lgico Programvel Moeller XC200(Fonte: Moeller, 2011)

    Figura 6 IHM Panasonic (Fonte: http://pewa.panasonic.com/automation-controls/hmi/gv/).

    Figura 7 Simatic TP 177 (Fonte:Siemens, 2009).

    Figura 8 IHM Rucken (Fonte: http://www.rucken.com.br/ihm.php).

    Figura 9 Sensor Fotoeletrico (Rafael, 2006).

    Figura 10 Lmpada de Halognio com refletor incorporado (TECI, 2005).

    Figura 11 Programa S7200 (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 12 Tela IHM 1 (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 13 Tela IHM 2 (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 14 Tela IHM 3 (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 15 Tela IHM 4 (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 16 Tela IHM 5 (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 17 Tela IHM 6 (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 18 Tela Supervisorio (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 19 Tela Supervisorio (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 20 Tela Supervisorio (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 21 Tela Supervisorio (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 22 Tela Supervisorio (Fonte:Do Autor, 2010).

  • 11

    Figura 23 Tela Supervisorio (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 24 Placa de Rels (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 25 Maquete (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 26 Demonstrao sistema de ventilao e persiana (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 27 IHM e CLP (Fonte:Do Autor, 2010).

  • 12

    Lista de Tabelas

    Tabela 1 Cronograma (Fonte:Do Autor, 2010).

    Tabela 2 Custo do projeto (Fonte:Do Autor, 2010).

  • SUMRIO

    1 INTRODUO ........................................................................................................ 14 1.1 OBJETIVOS .......................................................................................................... 15 1.1.1 Objetivo geral ...................................................................................................... 15 1.1.2 Objetivos especficos ............................................................................................ 15 1.2 JUSTIFICATIVA ................................................................................................... 16 2 REVISO DA LITERATURA ................................................................................... 17 2.1 HISTORIA DA AUTOMAO .............................................................................. 17 2.2 AUTOMAO RESIDENCIAL ............................................................................. 18 2.3 HISTORIA DO CLP ............................................................................................... 20 2.4 CLP ...................................................................................................................... 22 2.5 IHM ...................................................................................................................... 25 2.6 SENSORES ........................................................................................................... 27 2.7 SISTEMA SUPERVISRIO ................................................................................... 29 2.8 ILUMINAO ....................................................................................................... 30 3 METODOLOGIA ..................................................................................................... 32 4 RESULTADOS E DISCUSSO OBTIDOS ................................................................ 39 5 CONCLUSO ......................................................................................................... 49 6 TRABALHOS FUTUROS ....................................................................................... 50 REFERNCIAS .......................................................................................................... 51

  • 14

    1 INTRODUO

    Para o trabalho de concluso de curso, foi proposto fazer automao residencial

    utilizando o Controlador Lgico Programvel (CLP) com uma interface em Interface Homem

    Maquina (IHM) e outra em sistema supervisrio, de modo que o mesmo possa ser observado

    atravs da internet.

    A programao do CLP ser feita em ladder (lgica de contatos) e acionar lmpadas,

    sistema de ventilao e cortinas juntamente com a IHM que far a parte grfica do sistema

    com o sistema supervisrio.

    O trabalho proposto para a concluso do TCC est vinculado ao tema maior do Curso

    que Automao Industrial, tendo como principal matria o estudo sobre CLP e sistema

    supervisrio, com foco em automao residencial.

    A Automao residencial veio logo depois da automao industrial na dcada de 80,

    quando os donos das grandes indstrias queriam de implantar os mesmos sistemas de

    automao, acionamento de lmpadas, ventilao forada, vistos em grande fabricas nas suas

    residncias.

    O motivo que levou a elaborao deste trabalho de concluso de curso foi que

    gostaria de aprender mais profundamente sobre automao residencial, e por ser uma rea que

    esta em grande crescimento tanto no Brasil como no mundo.

    O problema da pesquisa est em desenvolver um sistema que controle uma casa com

    mais segurana e conforto para as pessoas, interligando sistemas diferentes.

    O referente TCC seguir os seguintes passos:

    - Busca de material de apoio

    - Construo de uma referencia bibliogrfica

    - Elaborao de um prottipo

    - Testes com um prottipo em escala

  • 15

    1.1 OBJETIVOS

    1.1.1 Objetivo geral

    Fazer a automao dos sistemas de iluminao, ventilao e persianas de uma

    residncia atravs de CLP, fazendo o gerenciamento da mesma via IHM e sistema

    supervisrio.

    1.1.2 Objetivos especficos

    a) Demonstrar como fazer uma automao residencial sem utilizar sistemas

    especficos para o mesmo.

    b) Apresentar os sistemas utilizados neste projeto como proposta para um modelo de

    automao residencial.

    c) Pesquisar o melhor modelo de CLP para automao residencial.

    d) Pesquisar sobre automao residencial.

    e) Pesquisar sobre as interfaces homem maquina.

    f) Demonstrar como funciona um supervisorio de iluminao, ventilao e persianas

    de uma residncia com o software Elipse Scada.

  • 16

    1.2 JUSTIFICATIVA

    No houve dvidas na hora da escolha do tema pelo motivo que automao residencial

    um tema novo, e existe muita diversidade no mercado, mas muitos projetos ainda no foram

    colocados em prtica.

    Uma automao residencial utilizando um sistema supervisrio para acesso remoto,

    no muito comum de encontrar, pois a maioria delas foca somente no interior da casa,

    objetivando conforto para as pessoas que nela residem. A presente proposta, foca mais em

    acesso remoto e ter um custo mais acessvel para automao residencial. O sistema

    supervisrio que ser implantado neste projeto o elipse escada, nele h a possibilidade de

    fazer acesso remoto possibilitando que a pessoa, sem estar no local, possa fazer alteraes

    na casa.O sistema supervisrio responsvel pela interface que comunica o homem e a

    maquina, atravs de um computador ligado internet.

    O CLP utilizado neste projeto de uso industrial, pouco utilizado na rea residencial.

    Desta forma, ser um desafio implement-lo em residncias, o que justifica o

    desenvolvimento desta pesquisa. O CLP que ser utilizado neste projeto ser o Siemens S7-

    200 que no feito especificamente para automao residencial, seus diferenciais so o seu

    tamanho, nmero de entradas e sadas e tipos de protocolos de comunicao que ele pode

    trabalhar.

    A importncia desse trabalho que trar um novo modo de fazer automao

    residencial, com isso podendo ajudar pessoas que tem vontade de ter sua casa automatizada e

    no querem ter um custo elevado para fazer o projeto.

    Outro fato importante deste trabalho que ser integrado diversos equipamentos e

    softwares que sero utilizados para trazer mais conforto as pessoas, so eles CLP, IHM,

    Supervisorio elaborado no software Elipse Scada.

  • 17

    2 REVISO DA LITERATURA

    2.1 HISTORIA DA AUTOMAO

    De acordo com Teza (2002) a automao j vem dos primrdios da humanidade, desde

    que o ser humano faa algo que o auxilie. A automao em si comeou juntamente com a

    revoluo industrial que modificou bastante o cenrio da indstria, do comercio, entre outros

    setores do mercado.

    De acordo com Morais (2001) a palavra automao veio do marketing das grandes

    industrias da dcada de 1960, que buscava a participao de computadores no controle da

    industria.

    Um sistema de automao se aplica em uma implantao de sistemas interligados por

    diferentes redes de comunicao, entre eles sistemas supervisrios e IHMs que possibilitam

    ao operador do sistema uma fcil analise do mesmo.

    De acordo com Teza (2005) a Revoluo industrial do sculo XVIII ajudou ainda mais

    a alavancar a automao industrial no mundo, a partir desta data a mecanizao dos processos

    ficou maior.

    Com a consolidao da automao industrial o comercio foi contemplando ainda mais

    a automao, tendo em vista que esta ainda est em grande evoluo at hoje.

  • 18

    O surgimento da automao industrial se deu pelo motivo que as empresas queriam

    cortar os gastos com funcionrios, e ter uma fabrica operando dia e noite sem parar, passando

    assim a produzir mais, vender mais e obter mais lucro.

    2.2 AUTOMAO RESIDENCIAL

    De acordo com Teza (2002) a automao residencial comeou um pouco depois da

    automao industrial pelo motivo que as pessoas queriam investimentos que pudessem ter um

    retorno mais rpido. No Brasil aconteceu a mesma coisa, primeiro a automao industrial e

    comercial para depois os outros tipos de automao.

    Nos EUA a automao residencial bem maior, so aproximadamente 5 milhes de

    casas automatizadas em um mercado que esta crescendo bastante com nmeros de US$ 1.6

    bilho de dlares em 1998 para US$ 3.2 bilho de dlares em 2002. No Brasil o numero de

    casas ainda pouco, mais com o passar do tempo j temos 2 milhes de casas automatizadas

    gerando uma receita de US$ 100 milhes somente no estado de So Paulo (TEZA, 2002).

    De acordo com Bolzani (2004) as tecnologias dos escritrios esto migrando para as

    residncias, todas as tecnologias novas trazem palavras como: automao residencial,

    domtica, casa inteligente, etc., mas todas essas palavras so resumidas em uma, s para as

    pessoas, conforto.

    A automao residencial veio para facilitar a vida das pessoas, unindo todos os

    equipamentos necessrios, para ela colocando em um s controle, com isto facilitando as

    tarefas dirias de uma casa e tambm a hora do lazer.

  • 19

    Atualmente a automao de uma residncia ainda muito cara. Para que uma pessoa

    ter um conforto em conjunto com uma tecnologia avanada preciso ter um bom recurso

    disponvel.

    A definio de automao residencial, de acordo com Bolzani (2004), esta voltada

    para a unio de todas as tecnologias em uma nica rede, facilitando a comunicao entre os

    equipamentos e a vida das pessoas.

    Na FIG. 1 possvel visualizarmos todos os equipamentos de automao residencial

    em uma s rede de comunicao, conforme mostra o Bozani (2004) em seu livro Residncias

    Inteligentes.

    Figura 1 - Figura livro residencial (Fonte: Bozani, 2004)

    Bolzani (2004) destaca que a automao residencial uma ramificao da automao

    industrial, que atravs do tempo foram criados sistemas dedicados para lugares que dispem

    de espao e tem uma lgica complicada de funcionamento e sistemas para lugares que no

    possuem tanto espao mas possuem uma rede muito abrangente de equipamentos.

    Existem diversos sistemas de automao residencial (FIG. 2) hoje no mercado, para

    controlar sistemas de segurana, home theater, eletrodomsticos, e todos eles podem ser

  • 20

    controlados por apenas uma IHM, controle remoto ou por comando de voz, podendo tambm

    ter um acesso remoto simulando uma pessoa interagindo dentro de casa.

    Figura 2 Automatizar sua casa (Fonte: Casa da Automao,2010)

    2.3 HISTORIA DO CLP

    De acordo com Alieve (2008), at o final da dcada de 60 painis de rels e contatores

    dominavam as linhas de manufatura controlando suas operaes. Eram painis grandes e com

    custos elevados, onde qualquer alterao de suas funcionalidades ou objetivos principais, por

    eles desempenhado, era um desafio, alm de demandarem muito tempo e dinheiro.

    Diante desse cenrio, objetivando eliminar essas desvantagens, em 1968, sob a

    liderana do engenheiro Richard Morley a GM definiu vrias especificaes para o

    desenvolvimento do primeiro controlador programvel, entre elas: facilidade de programao

    e reprogramao; facilidade de manuteno e reparos, preferencialmente com mdulos plug-

  • 21

    ins; capacidade de operao em ambientes industriais; com dimenses menores que o

    equivalente em rel; possusse capacidade de comunicao com um sistema central de dados e

    que tivessem um custo competitivo frente os painis de rel e contadores (PETROVCIC,

    2007).

    Aps o desenvolvimento do primeiro CLP para a GM, baseado em componentes

    discretos, em 1971, comearam as primeiras aplicaes fora da indstria automobilstica. Em

    1975 houve a introduo do controlador analgico nos CLPs e em 1977 a implementao do

    CLP com microprocessadores em lugar de componentes discretos. De 1978 em diante, CLPs

    ganham larga aceitao na indstria (NATALE, 2003).

    De acordo com Morais (2001) o CLP um dispositivo digital que controla um devido

    processo e utiliza uma memria do prprio equipamento para armazenar instrues e funes

    designadas como:energizao e desernegizao do sistema, temporizar, operaes

    matemticas entre outras funes.

    O CLP pode automatizar diversos sistemas podendo facilmente substituir o homem,

    tendo assim mais preciso, confiabilidade, custo e rapidez em todo o sistema.

    De acordo com Barbosa (2008) o CLP consiste dos seguintes mdulos: Mdulo de

    entrada, CPU e Mdulo de sada.

    Mdulo de entrada: So sinais que o CLP recebe do meio externo, que podem ser

    originados do prprio processo ou do operador do sistema.Esses sinais podem ser gerados por

    sensores, botes, entre outros.

    Mdulo de sada: So equipamentos ou dispositivos que o CLP controla atravs de

    cada sada, as intervenes podem ir direto ao equipamento ou ativar uma sinalizao em um

    sistema supervisorio ou IHM do operador.Alguns exemplos de dispositivos podem ser

  • 22

    lmpadas, ventiladores, persianas entre outros. O CLP S7 200 possui suas sadas a transistor.

    2.4 CLP

    De acordo com Siemens1, o CLP S7 200 um CLP de alta performance, que por seu

    tamanho utilizado em projetos crticos que tem pouco espao. um CLP modular que pode

    ser montado de acordo com o que for necessrio para o projeto, possui mdulos de entradas e

    sadas, ethernet, entre outros. Este CLP possui fcil comunicao com o painel SIMATIC

    HMI, podendo utilizar uma IHM da prpria Siemens facilitando a programao e tambm a

    comunicao dos equipamentos. A programao do CLP se da atravs do software STEP 7

    MICRO/WIN, toda a linguagem de programao em Ladder (FIG. 3).

    Figura 3 Controlador Lgico Programvel SIMATIC S7-200 (Fonte: Siemens, 2010)

    De acordo com Barbosa (2008) a linha de CLPs S7-200 so pequenos e compactos e

    podem ter mdulos de expanso para oferecer mais atributos ao equipamento.

    O CLP S7-200 compreende uma CPU, uma fonte de entradas e sadas em um

    equipamento bastante reduzido, este CLP funciona da seguinte maneira:

  • 23

    - a CPU executa a programao feita no software Simatic;

    - as expanses de comunicao, so responsveis pela integrao com outros

    equipamentos via protocolo de comunicao.

    De acordo com Altus, a serie Nexto um CLP robusto que pode ser utilizado em

    grandes processos industriais, aonde requer uma alta performance de uma linha de produo.

    Os controladores lgicos programveis possuem uma arquitetura aberta de alto

    desempenho que permite que o usurio faa integraes com os tradicionais sistemas de

    supervisorios.

    Figura 4 Controlador Lgico Programvel Nexto Altus(Fonte: Altus, 2011)

    1 SIEMENS. Disponvel em: http://www.siemens.com.br/templates/produto, acesso em 21/11/2010

  • 24

    De acordo com Moeller, os CLPs Xcotrol XC200, diversas interfaces para

    comunicao, e fcil integrao com outros equipamentos.

    O XC200 possui 8 entradas e 6 sadas digitais na prpria CPU, pode ser expandida em

    at 15 mdulos tendo 240 entradas e sadas, possui o programa XSOFT para programao do

    mesmo e tambm parametrizao, e desenvolvimento de pequenos supervisorios.

    Figura 5 Controlador Lgico Programvel Moeller XC200(Fonte: Moeller, 2011)

  • 25

    2.5 IHM

    Existem diversos tipos de IHM no mercado entre elas, grficas, coloridas, preto e

    branco, com monitor pequeno ou grande, somente 2 linhas e 16 colunas. Com isso diversos

    fabricantes possuem esta linha de equipamentos.

    A Panasonic possui uma linha grande de IHM grfica, que possui uma alta resoluo e

    qualidade em suas visualizaes. Porem existe poucas empresas que utilizam este material no

    Brasil, essa marca possui seus maiores compradores no EUA e Europa.

    Figura 6 IHM Panasonic (Fonte: http://pewa.panasonic.com/automation-controls/hmi/gv/).

    A IHM SIMATIC TOUCH (SIEMENS2) um painel touch screen que possibilita

    voc fazer alteraes no programa do CLP, modificar instrues e poder ter um controle

    2 SIEMENS. Disponvel em: http://www.siemens.com.br/templates/produto, acesso em 21/11/2010

  • 26

    maior de todo o seu processo. A programao da IHM atravs do STEP 7 que possibilita

    uma conectividade com os produtos da Siemens mais fcil, pois o programa o mesmo e

    facilita se as marcas forem iguais (FIG. 5).

    Figura 7 Simatic TP 177 (Fonte:Siemens, 2009).

    De acordo com Barbosa (2008) como forma de trazer maior flexibilidade para os

    sistemas de automao as IHMs vem se inserindo no mercado cada dia com mais fora,

    alguns dos ramos de utilizao desse equipamento so: automaes industriais, comerciais e

    residenciais podendo assim controlar uma residncia completa.

    Barbosa (2008) cita que as IHMs vieram para substituir painis com diversas sinaleiras

    e para que os operadores do sistema no permanecessem muito tempo em locais

    insalubres.Com isso podemos ter um sistema com menos erros e mais preciso.

    Existe um fabricante de IHM grficas e de linhas brasileiro chamado Rucken Preciso

    e controle. Esta empresa possui IHM principalmente para sistemas hidrulicos e pneumticos

    mais podem ser utilizadas em uma automao residencial.

  • 27

    Figura 8 IHM Rucken (Fonte: http://www.rucken.com.br/ihm.php).

    2.6 SENSORES

    De acordo com Alievi (2008) um sensor um dispositivo que recebe um estimulo. O

    sensor muitas vezes composto de um transdutor que transforma esse sinal em um sinal

    eltrico, o mesmo pode fazer leituras de temperaturas, deteco de objetos e mostrar um valor

    para o homem atravs de um computador, IHM entre outros.

    De acordo com Bolzani (2004), sensores na automao residencial so utilizados para

    inmeras grandezas fsicas ou eventos, simplesmente passando a informao para um

    controlador para que o mesmo saiba se a ordem foi executada ou no.

    Os sensores mandam impulsos eltricos para o controlador para que o mesmo os

    reconhea. Os mesmos precisam estar bem posicionados, pois o mau posicionamento pode

    acarretar em repasse das informaes de forma errnea para o controlador. Hoje em dia um

    sistema que utilize sensores deve ser bastante seguro para as pessoas que os utilizam,

    pensando em todas as possibilidades de um mau funcionamento do sistema.

  • 28

    Bolzani (2004) ressalta que o melhor sensor de luminosidade o LDR Light

    Dependent Resistor (LDR) que funciona apenas com a intensidade de luz sobre ele e possui

    um custo bem baixo.

    Para o sensor de temperatura pode ser utilizado um sensor analgico que atravs dele

    pode se medir a temperatura do ambiente de acordo com a mudana de tenso.

    De acordo com COEL (1999) os sensores indutivos e capacitivos foram desenvolvidos

    para atender as novas necessidades das industrias, onde era necessrio alta velocidade e

    confiabilidade.

    Tendo uma grande tecnologia envolvida para elaborao desses sensores, os mesmos

    podem trabalhar em ambientes severos como imersos na gua.

    O funcionamento do sensor indutivo o seguinte, um campo magntico formado na

    parte frontal do sensor, assim que um corpo metlico aproximado parte do campo

    absorvido e provoca a comutao de sinal.

    De acordo com Rafael (2006), o sensor de luz funciona quando componentes alteram a

    corrente de acordo com a quantidade de luz que chega no sensor, utilizado uma lente neste

    sensor para aumentar o campo de viso podendo assim receber mais luminosidade.

    Figura 9 Sensor Fotoeletrico (intereng, 2011).

  • 29

    O principio de funcionamento do sensor fotoeltrico o seguinte, detectado a

    mudana na quantidade de luz que refletida ou bloqueada pelo objeto que tem de ser

    detectado. Existem sensores fotoeltricos que so sensveis a certos comprimentos de ondas,

    estes so sensores que possuem uma eficincia maior. Caso o sensor detecte algo, uma sada

    comutada para enviar a informao.

    Sensores so utilizados na medicina, na industria e na robtica entre outra aplicaes.

    2.7 SISTEMA SUPERVISRIO

    O termo SCADA, segundo Vianna (2008), se refere a um sistema de controle e

    aquisio de dados composto de um ou vrios computadores que podem, entre eles, somente

    ver ou modificar alguns parmetros.

    O objetivo de um sistema supervisrio propiciar uma interface homem mquina de

    alto nvel que em tempo real estar mostrando tudo que acontece no processo. um sistema

    diferenciado que pode ter um acesso remoto atravs de uma pgina na internet, propiciando ao

    operador somente observar a sua operao ou fazer modificaes no sistema supervisrio,

    bem como no processo em si, modificando parmetros no prprio supervisrio.

    A comunicao deste sistema supervisrio pode ser atravs de porta ethernet ligada em

    um computador central que fica conectado na mesma rede do CLP para que possam se

    comunicar com mais facilidade.

  • 30

    De acordo com Silva (2005) um sistema supervisorio permite que informaes de uma

    planta industrial, residencial ou comercial possam ser monitoradas, estas informaes so

    adquiridas atravs de equipamentos como CLP, que recebem os dados manipulam e em

    seguida so mostrados para o usurio.

    Um sistema supervisorio basicamente um software que pode ser programado para

    receber informaes de equipamentos de aquisio de dados. Os softwares para elaborao de

    um sistema supervisorio mais conhecidos so: ScadaBR, Elipse Scada, Elipse E3.

    2.8 ILUMINAO

    Toda a iluminao de uma residncia pode ser controlada, alm de um nico

    interruptor podemos criar ambientes ideais para certos lugares como home theater, sala de

    jantar, sala de estar etc. (BOLZANI, 2004).

    Podemos utilizar a iluminao como forma de segurana para a residncia, acendendo,

    por exemplo, as luzes automaticamente atravs de sensores crepusculares ou de acesso remoto

    residncia. possvel, ainda, acender somente as luzes que forem selecionadas pela a

    pessoa, ficando como um critrio de escolha do proprietrio.

    Outro fator importante a economia de energia que poder ser gerada, pois o

    gerenciamento de de ambientes se controlados juntamente com o ajuste eletrnico das

    percianas permitem criar uma luminosidade ideal no colocando toda a potncia das luzes em

    lugares desnecessrios.

    De acordo com TECI (2005) existe diversos tipo de lmpadas, primeiramente elas

    podem ser classificadas como, incandescente, descarga, ou induo.

    As lmpadas incandescentes podem derivar diversos modelos com as lmpadas

  • 31

    incandescentes normais, as de halognio e as refletoras, todas elas possuindo filamentos para

    sua gerao de luminosidade.

    A lmpadas mais utilizadas em automaes residenciais so as lmpadas de halognio

    com refletor incorporado, porque so mais baratas e gastam pouca energia.

    Figura 10 Lmpada de Halognio com refletor incorporado (TECI, 2005).

    De acordo com Teci (2005) por volta de 1960 foi elaborado um processo para evitar o

    enegrecimento da ampola da lmpada, com a adio de um halognio ao gs da lmpada.

    Com todos os componentes a lmpada de halognio regenerativo evita o escurecimento da

    lmpada.

    Para manter o halognio, o invlucro da lmpada feito de cristal de quartzo, que

    resistente a grandes temperaturas. O grande motivo da utilizao destas lmpadas em

    residncias pelo seu tamanho.

    As lmpadas de halognio podem possuir uma vida til de at 4000 horas para um

    rendimento de 25w, essas lmpadas devem ser manuseadas pelos extremos para no afetar a

    ampola de quartzo.

  • 32

    3 METODOLOGIA

    Este trabalho conta com o desenvolvimento de um sistema de gerenciamento, tendo

    como resultado um produto ou um processo caracterizando-se, portanto, como uma pesquisa

    experimental.

    Do ponto de vista dos procedimentos aos quais se prope desenvolver, uma pesquisa

    exploratria. De acordo com Silva (2001), uma pesquisa exploratria permite que ns

    tenhamos mais conhecimento sobre o problema para torn-lo mais fcil.

    Segundo os objetivos aos quais se prope desenvolver, esta uma pesquisa

    experimental pois de acordo com Marconi e Lakatos (2005) uma pesquisa experimental

    consiste em uma investigao sobre o principal objetivo e testes das pesquisas relacionadas

    que dizem a respeito.

    Existes vantagens e desvantagens sobre um pesquisa experimental, as vantagens so:

    muitas informaes sobre determinado assunto que podem ter diferentes analises e pesquisas,

    facilidade na procura de uma amostra do resultado a ser obtido.

    Desvantagens: No h muito controle sobre a coleta dos dados referentes a pesquisa,o

    numero grande de resposta sobre o determinado assunto que podem estar falsos.

  • 33

    3.1 MTODO DE DESENVOLVIMENTO DO PROJETO

    Este projeto um pr-requisito como Trabalho de Concluso de Curso (TCC) do

    Curso Superior de Tecnologia em Automao Industrial da Faculdade de Tecnologia do

    SENAI (Servio Nacional de Aprendizagem Industrial) Florianpolis. Para a sua

    implementao utilizaremos alguns conhecimentos adquiridos ao longo do curso,

    principalmente em programao de CLP, programao IHM, eletrnica, eltrica industrial,

    entre outros.

    Para a elaborao deste projeto ser utilizado um CLP S7-200 da marca Siemens para

    a elaborao do programa que far a automao da residncia, o programa elipse para o

    sistema supervisrio e o programa da Siemens para a IHM.

    Este CLP foi escolhido pois tem uma interface amigvel de configurao, e possui

    diversos equipamentos que podem se integrar a ele, outro ponto forte deste equipamento o

    numero de entradas e sadas no bloco da CPU.

    Para o programa no CLP ser utilizado a linguagem ladder que lgica de contatos,

    est linguagem a melhor para o desenvolvimento deste projeto. O programa em ladder vai

    controlar alguns rels para fazer a abertura e fechamento das cortinas, ligar as lmpadas e

    controlar a ventilao da casa.

    Foi utilizado um sistema de ventilao, pois um dos focos deste projeto fazer a

    automao residencial ficar mais vivel, prevendo que a sua utilizao ao invs de

    climatizao, barateando o custo do trabalho.

    O programa supervisrio foi desenvolvido no programa Elipse, pois o mesmo ter uma

  • 34

    interface na internet para que a pessoa que ali reside possa interferir em qualquer local da

    casa atravs de um acesso remoto, como por exemplo, ligar ou apagar a luz, verificar se a

    ventilao esta ligada, entre outras funcionalidades.

    Na tela inicial do supervisrio pretende-se que o sistema requisite um login e uma

    senha para o acesso a casa, alm de apresentar, na tela seguinte, uma planta baixa da casa com

    todos os sistemas de luz, cortinas e ventilao desenhados nos seus respectivos locais.

    Somente aps isso a pessoa ter acesso total a casa.

    Para a IHM ser utilizado o programa da Siemens, que foi elaborado nos mesmos

    moldes do sistema supervisrio, mas sem requisio de login e senha. A IHM ficar disposta

    na casa para que as pessoas possam ver o que est acontecendo. A escolha desta IHM foi feita

    pelo mesmo motivo do CLP, fcil integrao com outros equipamentos e por se tratar da

    mesma marca do CLP.

    Para a pesquisa foi necessrio buscar novos conhecimentos por meio da internet, bem

    como em materiais cientficos da rea, apesar de utilizar como base uma apostila do curso de

    automao residencial da Tecnoponta (So Paulo).

    Para o desenvolvimento deste projeto ser utilizado CLP e rels em conjunto, bem

    como as instrues de como ligar os respectivos rels. No entanto, a implementao dar-se-

    por meio da automao residencial, conforme a proposta deste projeto.

    O acionamento das lmpadas, do ventilador e da persiana foi feito com os rels que

    eram acionados pelo CLP atravs de sua sada. Foi utilizado rels neste sistema pois os

    equipamentos possuam diversos tipos de tenso. No foi utilizado nenhum tipo de

    inteligncia na placa de rels, pois ela controlada pelo CLP.

    A comunicao entre o CLP e a IHM foi feita atravs da rede MPI, est ligao feita

  • 35

    direto entre o CLP e a IHM sem nenhuma interferncia externa, para inserir o programa da

    IHM necessrio utilizar a rede Ethernet, que atravs de um IP configurado no programa que

    foi elaborado o projeto enviado pela rede para a IHM.

    Para enviar o programa para o CLP muito parecido com a IHM, foi preciso utilizar

    um ponto de rede no CLP com um endereo IP, este endereo configurado no programa que

    elabora o projeto, depois de feita a comunicao com o CLP o programa pode ser transferido

    e acessado via endereo IP.

    A programao do CLP foi elaborada no prprio software proprietrio do CLP,

    Simatic, atravs deste foi possvel elaborar um programa para o CLP com a linguagem de

    programao ladder.

    A programao da IHM foi elaborada tambm no software proprietrio da IHM,

    Simatic, com ele foi possvel criar as telas e fazer a programao dos botes, que se

    comunicando com o CLP iram interagir com a residncia.

    O desenvolvimento do sistema supervisorio foi elaborado pelo software Elipse Scada,

    atravs deste software pode-se criar telas para interagir com o CLP. A comunicao do

    sistema supervisorio com o CLP feita pela rede Ethernet, atravs da configurao do IP do

    CLP no programa Elipse pode-se interagir com o mesmo, acionado suas entradas e sadas.

  • 36

    3.2 MATERIAS NECESSRIOS

    Para desenvolver este projeto vo ser necessrios os seguintes equipamentos nas

    seguintes etapas:

    Para elaborao da reviso literria foi utilizado os seguintes itens:

    - Computador com acesso a internet;

    - Livros da biblioteca;

    - Manuais dos equipamentos utilizados .

    Para elaborao da parte de programao foi utilizado os seguintes itens:

    - computador com programa Simatic Manager para configurao do CLP e da IHM,

    e elipse scada para programao do supervisrio.

    Para elaborao da parte de prottipo, foi utilizado os seguintes itens:

    - CLP S7 200 Siemens;

    - IHM Simatic Touch Panel Siemens;

    - rel 220V com bobina 24Vcc;

    - placa universal;

    - borne para fico de fio;

    - Estao de solda;

  • 37

    - Fios para conexo dos bornes aos rels.

    3.3 COLETA DE DADOS

    Para os resultados obtidos com do projeto conseguimos uma diminuio do custo da

    automao residencial, que ser demonstrada atravs de uma tabela com o comparativo entre

    uma automao utilizada normalmente em residncias e a automao desta pesquisa.

    Para a coleta de dados sobre automao residencial foi utilizado livros sobre o assunto,

    sobre automao industrial que foi o que iniciou toda esta revoluo que temos hoje em dia,a

    internet ajudou bastante pois com ela pude observar outros trabalhos que tinha o mesmo

    assunto ou relacionados e retirar deles idias para implementar no projeto.

  • 38

    3.4 PASSOS DA PESQUISA: CRONOGRAMA

    O desenvolvimento deste projeto seguiu o quadro abaixo, que apresenta o cronograma

    para a concluso de todas as etapas desta pesquisa.

    Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro

    Pesquisa X

    Apresentao pr-projeto X

    Desenvolvimento X X X X

    Escrita do documento X X X

    Apresentao TCC Final X

    Tabela 1 Cronograma (Fonte:Do Autor, 2010).

  • 39

    4 RESULTADOS E DISCUSSO OBTIDOS

    No seguinte trabalho os resultados foram obtidos foram esperados, a parte pratica do

    projeto funcionou muito bem, a relao do CLP com os rels foi boa, mesmo passando pelo

    rel uma tenso muito maior do que a do CLP no ouve qualquer mau contato ou interferncia

    no sistema.Abaixo segue modelo da programao do CLP:

    Figura 11 Programa S7200 (Fonte:Do Autor, 2010).

    A imagem acima mostra a programao que foi elaborada na linguagem ladder, nesta

    parte do projeto mostra como foi elaborado o programa para acionamento dos rels para ligar

    as lmpadas 220V.

  • 40

    O que diz a respeito da IHM ela esta bem programada com telas separadas para cada

    ambiente com todos os botes de acionamento e desligamento de cada equipamento,abaixo

    segue todas as telas da IHM:

    Figura 12 Tela IHM 1 (Fonte:Do Autor, 2010).

    Na tela 1 pode se observar o nome do sistema e o boto para inicializar os comandos.

    Figura 13 Tela IHM 2 (Fonte:Do Autor, 2010).

    Na tela 2 existe todos os botes que do acesso a residncia so eles o quarto, o

    banheiro, a cozinha e a sala que ser demonstrada de forma pratica.

  • 41

    Figura 14 Tela IHM 3 (Fonte:Do Autor, 2010).

    Na tela 3 pode se observar o nome do local escolhido e os botes de acionamento e

    desligamento dos equipamentos no caso da tela 3 ser a cozinha que contempla 2 (dois)

    lmpadas e 1 (um) ventilao.

    Figura 15 Tela IHM 4 (Fonte:Do Autor, 2010).

    Na tela 4 podemos observar o nome do local no caso banheiro, escolhido juntamente

    com os botes de acionamento, neste cmodo existe 1 (um) lmpada e 1 (um) ventilao que

    no caso seria um exaustor.

  • 42

    Figura 16 Tela IHM 5 (Fonte:Do Autor, 2010).

    Na tela 5 pode se observar o cmodo da sala que ser demonstrado de forma pratica,

    na IHM deste cmodo existe 2 (dois) lmpadas, 1 (um) ventilao e 1 (um) persiana .

    Figura 17 Tela IHM 6 (Fonte:Do Autor, 2010).

    Na tela 6 a ultima tela da IHM pode se observar o cmodo quarto, nele podemos

    acionar e desligar 1 (um) lmpada 1 (um) persiana e 1 (um) ventilao.

  • 43

    O sistema supervisorio muito parecido com a IHM nele podemos fazer o acesso

    remoto da residncia para observar oque esta sendo feito e o que esta acionado no

    momento.Abaixo segue as telas do sistema supervisorio:

    Figura 18 Tela Supervisorio (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 19 Tela Supervisorio (Fonte:Do Autor, 2010).

  • 44

    Figura 20 Tela Supervisorio (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 21 Tela Supervisorio (Fonte:Do Autor, 2010).

  • 45

    Figura 22 Tela Supervisorio (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 23 Tela Supervisorio (Fonte:Do Autor, 2010).

  • 46

    Com relao ao cronograma elaborado no comeo do ano, ele foi seguido e esta tudo

    nas datas corretas, prevendo que a parte escrita do referente trabalho seja elaborada at o final

    de novembro.A nica parte que saiu um pouco do cronograma foi o desenvolvimento pois

    necessitava de matrias de sala de aula.

    Para interao do CLP com as lmpadas, ventiladores e persianas foi utilizado uma

    placa com alguns rels de acionamento com contato fechado e aberto. Essa placa foi

    elaborada pois necessrio alimentar as lmpadas com 220V e com a sada do CLP somente

    24Vcc no seria possvel.Abaixo segue (Fig.14) placa de reles.

    Figura 24 Placa de Rels (Fonte:Do Autor, 2010).

    Como o objetivo do trabalho reduzir os custos de uma automao residencial, tomei

    como base alguns preos referencias para poder elaborar a tabela de custo do projeto.

    Quantidade Item Custo 1 CLP CPU 224 R$:835,00 1 IHM TP177A R$:2902,00 5 Rel 24Vcc R$:10,00

    1 Placa Universal R$:10,00

    10 Terminais R$:10,00

    Tabela 2 Custo do projeto (Fonte:Do Autor, 2010).

  • 47

    Foi elaborado um comparativo de um sistema de automao residencial que vendido

    hoje em dia e o sistema de automao residencial que foi elaborado neste trabalho. Um

    sistema de automao residencial ofertado hoje em dia por R$ 30.000,00 nele contempla

    toda a fiao para equipamentos bsicos como lmpadas, ventilao e persianas. O sistema de

    automao residencial que foi proposto se for implementado em uma residncia custa R$

    10.000,00 neste sistema contempla toda a fiao, o CLP para fazer o controle das

    funcionalidades bsicas de uma residncia e a IHM para fazer a interface com os moradores.

    Figura 25 Maquete (Fonte:Do Autor, 2010).

    As seguintes figuras mostram a maquete que foi desenvolvida para demonstrar o

    funcionamento do sistema elaborado.

  • 48

    Figura 26 Demonstrao sistema de ventilao e persiana (Fonte:Do Autor, 2010).

    Figura 27 IHM e CLP (Fonte:Do Autor, 2010).

    A seguinte figura mostra a IHM e o CLP utilizado para elaborao do sistema de

    automao residencial.

  • 49

    5 CONCLUSO

    A concluso que pude chegar com este trabalho ver que possvel fazer automao

    residencial com equipamentos de automao industrial, e que possvel sim diminuir o custo

    de uma automao residencial.

    A automao residencial hoje no Brasil muito pequena, existe poucas residncias

    que possuem grandes sistemas de automao, por isso o objetivo deste trabalho foi alcanado

    que era baratear o custo de uma automao residencial.

    Foi Concluido que a automao residencial um grande ramo da automao

    industrial, e tem um grande futuro no Brasil e no mundo, possibilitando a interao das

    pessoas com a tecnologia.

  • 50

    6 TRABALHOS FUTUROS

    Como idias para trabalhos futuros um deles a itegrao com a internet do sistema

    supervisorio, para que possa ser acessado remotamente pelo usurio.

    Outro ponto importante que pode ser utilizado o sistema de IR para comunicao

    com os equipamentos residenciais, que consiste em fazer a comunicao das televises, dos

    rdios, do sistema de home theater tudo em um s controle remoto.

    Uma outra idia seria a implementao do um sistema de alerta via mensagem no

    telefone celular, que poderia enviar ao dono da residncia uma mensagem com o que esta

    acontecendo naquele momento.

  • 51

    REFERNCIAS

    Tecnoponta informtica LTDA. Automao Residencial. 1. So Paulo: Tecnoponta, 2009.

    Moraes, Ccero. Engenharia de Automao Industrial. Rio de Janeiro: Livros Tcnicos e

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    Automao, Casa da. Automao Residencial. Disponvel em: Acesso em: 21 Nov. 2010.

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    Marconi, Marina de Andrade .Metodologia do Trabalho Cientifico. So Paulo: Editora

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    Marconi, Marina de Andrade. Fundamentos de Metodologia Cientifica. So Paulo: Editora

    Atlas S.A., 2005

    Marconi, Marina de Andrade. Tcnicas de Pesquisa. So Paulo: Editora Atlas S.A., 2007

  • 52

    Bolzani, Caio Augustus Morais. Residncias Inteligentes. So Paulo: Editora Livraria da

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    Natale, Ferdinando. Automao Industrial. So Paulo: Editora rica Ltda., 2000

    Mendes,Flvio Pereira. AUTOMAO RESIDENCIAL BASEADA EM SOFTWARE

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    Teza,Vanderlei Rabelo. ALGUNS ASPECTOS SOBRE A

    AUTOMAORESIDENCIAL - DOMTICA. Florianpolis: UFSC., 2002

    Alievi,Csar Adriano. AUTOMAO RESIDENCIAL COM UTILIZAO DE

    CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL. Novo Hamburgo: FEEVALE., 2008

    Barbosa,Nicolas. AUTOMAO DOS CONTROLADORES DE AR DO SENAI.

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    SILVA, Ana Paula Gonalves da. OQUE SO SISTEMAS SUPERVISORIOS. So

    Paulo: Elipse., 2005

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