1. Diagrama de acionamento

Chegamos a última aula da disciplina de Atuadores. Foi um longo percurso até aqui, mas acredito que tivemos a oportunidade de conhecer muito de perto diversos equipamentos, circuitos e esquemas fundamentais para os trabalhos na área de Automação Industrial, não é mesmo?

Após a apresentação dos elementos básicos, já podemos pensar em um sistema de comando para os nossos exemplos. Mas como podemos implementar fisicamente uma certa lógica de comando? Como podemos interagir com as válvulas direcionais? Há basicamente duas formas: podemos utilizar um circuito elétrico à relé, ou podemos utilizar um sistema à base de um CLP (Controlador Lógico Programável).

A primeira alternativa é mais simples e de baixo custo, enquanto a segunda, além de mais cara, requer uma mão de obra mais qualificada (indicada normalmente para aplicações mais complexas). Nessa disciplina, vamos trabalhar com as duas alternativas, inicialmente com um circuito à relé, e depois com a programação do CLP. Vale lembrar que as duas possibilidades possuem uma ligação bem próxima, pois vamos trabalhar com a linguagem de programação Ladder.

Porém, antes de construir o circuito elétrico ou o de programar o CLP, precisamos de ferramentas para auxiliar nessa tarefa. Tais ferramentas na verdade são diagramas. Vamos lidar com dois grupos de diagramas, também conhecidos como métodos de solução. Um deles, o método sequencial, utiliza três gráficos, enquanto o outro, o método do GRAFCET (ou SFC), utiliza apenas um. Vamos analisá-los cuidadosamente nas próximas seções.

1.1 Método sequencial

Os diagramas desse método especificam separadamente o estado dos cilindros (diagrama trajeto-passo), o estado dos sensores de fim de curso (diagrama de acionamento de sensores) e os comandos dos cilindros (diagrama de acionamento dos atuadores). Com essas informações, podemos decidir quais sensores serão utilizados para acionar quais cilindros. Além disso, podemos decidir qual é a melhor opção para o acionamento dos elementos: válvulas com um único ou com dois solenoides (um para o avanço do cilindro e outro para seu recuo).

Nesse último caso, apenas um pulso é necessário para cada solenoide, já no primeiro caso, precisamos manter o solenoide energizado para garantir o avanço (ou o recuo) do cilindro. Sempre podemos utilizar somente válvulas com um solenoide, porém vamos precisar de relés auxiliares, o que pode complicar o nosso projeto, dependendo do tamanho da aplicação.

Considere a aplicação da Figura 01 com uma aplicação de dois cilindros pneumáticos (A e B) de ação dupla, ou seja, uma ação para o avanço e outra para o recuo, que correspondem a sequência que deve ser utilizada para mover uma caixa da esteira inferior para a superior.

Vamos analisar os diagramas sequenciais, começando pelo diagrama trajeto-passo. A ideia é dividir a nossa aplicação em passos/estados diferentes, numa quantidade que represente adequadamente a operação do sistema.

Já sabemos que a sequência que representa os avanços é A+ → B+ e a do retorno dos cilindros é A- → B-.

Note que após a última sequência (B-) a primeira ação (A+) deve ser novamente executada. Dessa forma, vamos nos concentrar em um único ciclo. Para cada cilindro, suponha que existem dois sensores de fim de curso, um para cada movimento (avanço e recuo), e que os cilindros são de dupla ação.

O diagrama trajeto-passo do sistema é apresentado na Figura 02. Observe que existem dois gráficos, um para cada cilindro, com uma identificação binária em cada passo/estado (00, 01, 10, 11). O valor 0 representa o recuo do respectivo cilindro e um 1 representa o seu avanço. Após o início do processo (realizado por uma chave externa S, por exemplo), o cilindro A deve avançar (A+), enquanto B se mantém recuado.

Essa situação transitória, em que A está avançando, é representada no diagrama por uma reta diagonal ascendente entre os passos 1 e 2, e a situação em que B está recuado é representada pela reta horizontal inferior. Em seguida, B deve avançar, enquanto A se mantém avançado.

Nesse caso, entre os passos 2 e 3, o cilindro A permanece em 1 (reta horizontal superior) e o cilindro B na condição transitória (reta diagonal ascendente). Depois, o cilindro A deve recuar enquanto B se mantém avançado. Dessa forma, entre os passos 3 e 4, o cilindro A está na condição transitória (reta diagonal descendente) e B está em 1 (reta horizontal superior). Por fim, entre 4 e 5, o cilindro A permanece recuado (reta horizontal inferior), enquanto B deve recuar (reta diagonal descendente).

Após a análise do diagrama trajeto-passo, podemos agora analisar o diagrama de acionamento dos sensores. A Figura 03 apresenta o diagrama para o nosso exemplo. Note que, novamente, há cinco passos e, em cada passo, a sua identificação binária. O objetivo principal desse gráfico é informar o início e o fim do acionamento de cada sensor e, para isso, vamos utilizar retas horizontais entre os passos. Por exemplo, entre os passos 1 e 2, já sabemos que o cilindro A está no processo de avanço (observe no diagrama trajeto-passo). Nesse caso, nenhum sensor de A, seja de avanço (a1) ou de recuo (a0), está acionado, uma vez que o cilindro se encontra em movimento. Assim, vamos deixar um espaço vazio entre os passos 1 e 2 para os dois sensores de A.

Em contrapartida, o cilindro B está recuado e, assim, o seu sensor b0 está acionado (note a reta horizontal entre 1 e 2 para esse sensor). Também não vamos inserir nada para b1, pois já sabemos que B está recuado. Na sequência, entre os passos 2 e 3, os papéis se invertem: o cilindro A está parado (totalmente avançado) e B está se movimentando. Nesse caso, devemos colocar uma linha horizontal somente em a1, e espaços em branco para os demais sensores. De forma similar, podemos analisar o intervalo entre os demais passos.