matos ramáveis - Mecatrônica Atual

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das Editoras de Publicações Técnicas,
Dirigidas e Especializadas
Mudanças necessárias
Aos poucos os números de diversas entidades, revelam as pesquisas de comportamento
do mercado industrial, mostram uma recuperação gradual dos diversos
segmentos. Se bem que a crise mundial tenha sido de menor impacto aqui no Brasil,
ela não deixou de ser significativa.
As mazelas do “custo Brasil” ficaram à mostra em maior escala em alguns setores
do que em outros e aqueles que tiveram poder de articulação junto ao mundo
político conseguiram algumas ações paliativas para o seu sofrimento, mas... por
quanto tempo!? Até as próximas eleições!? Não se sabe.
O fato é que um favorzinho aqui, uma alíquota de imposto menor ali, são ações
que fazem mais mal, como um todo, do que bem. Tiram o foco do mercado que
ao invés de lutar para que seja regulamentada a Constituição de 1988 (22 anos de
procrastinação dos “nossos funcionários”, os políticos), fica se atendo a detalhes
menores e com a mente embotada devido à luta entre os tais políticos tanto no âmbito
municipal, quanto no estadual e federal, que defendem seus próprios interesses.
O custo Brasil se avoluma e a cada dia fica mais difícil se produzir aqui, devido
aos custos e à burocracia brasileira. Muitos industriais que estão se conscientizando
disso e na impossibilidade de uma mudança rápida, preferem encerrar suas atividades
fabris no Brasil e transferir-se para o exterior. Quantos empregos de qualidade
e melhor remuneração estamos perdendo!? Quantos engenheiros e técnicos estão
mudando de profissão e nós ficando sem o conhecimento importante para uma
retomada futura!? Se perdermos este bonde agora, a volta será muito difícil ou
quase impossível.
Algumas associações até não pedem, no momento, que os governos municipal,estadual
e federal façam muito. Como exemplo, a Abimaq quer no mínimo, uma isonomia
de impostos para os produtos fabricados aqui com os que vêm do exterior, proclama
seu presidente Luiz Aubert Neto. É uma injustiça com o empresariado brasileiro
e com os trabalhadores, que estão perdendo seus postos de trabalho e indo para o
subemprego.
Os números da “desindustrialização” brasileira são visíveis, ao analisarmos
as pesquisas nos últimos anos e vermos as quedas de participação dos produtos
fabricados aqui contra os importados. Oportunamente voltaremos a este tema em
artigo detalhando tudo isso.
Hélio Fittipaldi
Atendimento ao Leitor: atendimento@mecatronicaatual.com.br
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índice
18
40
12
08
12
18
27
32
36
40
44
Editorial
Notícias
Chão de fábrica
Nova abordagem
“Track and Trace”
Monitoramento Remoto
com o smsCLP
Programação de um CLP:
Modos de programação
Gerenciamento de
Ferramentas de Corte
Libertando o poder do
HART e proporcionando
benefícios aos usuários
PROFINET e PROFIsafe:
Aplicações na indústria
automobilística no Brasil
PROFIBUS
Medição Contínua de
Densidade e Concentração
em Processos Industriais
03
05
50

NI/Divulgação
Com o recurso de visão possibilita aos
engenheiros usarem estas ferramentas
em uma variedade de aplicações de
medição e controle.
Projeto Carbono Zero é lançado
pela DRSA, da ABIMAQ
Alinhada à mobilização mundial de conscientização sobre
o clima e em prol da construção de uma economia de baixo
carbono, a ABIMAQ, através da sua diretoria de Responsabilidade
Socioambiental (RSA), lança o Projeto Carbono Zero,
com o objetivo de provocar uma reflexão sobre o modelo
de gestão adotado pelas empresas associadas e favorecer a
diminuição de emissão de carbono (CO2).
Alessandra Bernuzzi, diretora de RSA, explica que
existem várias ferramentas que viabilizam a diminuição
de emissão de CO2 e a escolhida para a primeira fase do
Projeto foi o Inventário Corporativo de Emissões de Gases
de Efeito Estufa (GEEs), desenvolvido pela Brazilian Carbon
Bureau (BCB) – consultoria que atua no mercado nacional
de créditos de carbono.
“Nós temos responsabilidade com o meio ambiente,
que deve ser alvo contínuo de intervenções e ações em
prol de sua conservação. O nosso Projeto Carbono Zero
visa não só nivelar o conhecimento sobre responsabilidade
socioambiental, mas inclusive promover uma reflexão sobre
este conhecimento”, diz Bernuzzi.
Outro objetivo a ser atingido é a viabilização de negócios
via sustentabilidade, pois, de acordo com a diretora, o inventário
pode e deve auxiliar as empresas a enxergar com
mais clareza a questão e desenhar uma estratégia de redução
e/ou compensação de emissão de CO2 na atmosfera. “O
inventário, continua a diretora, pode incentivar uma reflexão
que promova o desenvolvimento de novos modelos de
gestão, com adoção de medidas como redução de consumo
e de desperdícios de matérias-primas, sistemas energéticos
mais eficientes, alteração de combustíveis pelos chamados
‘mais limpos’ e até plantio de árvores, por exemplo. Cabe
às empresas identificar maneiras de emitir menos carbono,
com projetos de engenharia reversa”.
//notícias
National Instruments disponibiliza
controle avançado, medição e
visão em um único sistema
A companhia anunciou em fevereiro a implementação dos
recursos de visão de máquina ao NI CompactRIO e ao NI Single-Board
RIO, que propiciam aos engenheiros a integração de
medição e controle para sistemas industriais embarcados. Com
esta solução integrada, o CompactRIO torna-se um dos únicos
controladores programáveis para automação (PACs) no mercado
a realizar tarefas de visão, proporcionando mais eficiência, com um
menor impacto físico e menos complexidade do sistema.
O recurso de visão de máquina possibilita aos engenheiros usarem
o CompactRIO e o Single-Board RIO em uma variedade de
aplicações de medição e controle, é a solução ideal para aplicações
de robótica, como evitar obstáculos, e para o reconhecimento
de padrões, além de mapeamento e localização simultâneos
(SLAM), onde a funcionalidade de controle de visão avançada
é necessária. Aplicações de vigilância industrial incluem tanto o
acompanhamento do estado da máquina quanto à monitoração
de reservatórios críticos, onde a conectividade com câmeras
infravermelho é vital. Finalmente, o sistema operacional real time
e a pastilha FPGA (Field Programmable Gate Array) integrada usados
no CompactRIO e no NI Single-Board RIO facilitam o processo
de validação FDA para dispositivos médicos embarcados.
Os sistemas de visão de máquina são compostos por duas
partes: a aquisição de imagens e processamento de imagem.
Para possuir as imagens, a gama de software para aquisição
de imagens da NI se expandiu para o protocolo Internet (IP)
de câmeras, incluindo a Basler Vision Technologies. Além do
suporte nativo de câmera IP, a National Instruments Alliance
Partner moviMED lançou a placa de captura analógica AF-1501
para produtos NI Série C, que pode adquirir imagens monocromáticas.
Para processar imagens, os engenheiros agora podem
programar e implantar bibliotecas de processamento de imagem
para o CompactRIO e o Single-Board RIO com o ambiente
gráfico de desenvolvimento NI LabVIEW 2009, utilizando o
Módulo NI Vision Development 2009, que contém funções de
processamento de imagem e visão de máquina.
“No nosso departamento Global de Desenvolvimento e
Tecnologia, estamos sempre procurando otimizar o tamanho,
velocidade e confiabilidade das máquinas de nossa produção”,
explica Ben Engelen, engenheiro sênior de projetos de visão
e medição da Philips GTD Mechanization. “A plataforma
CompactRIO fornece em alta velocidade o determinismo que
necessitamos para um eficiente e preciso posicionamento de
componentes. O novo módulo Movimed AF-1501 de captura
de vídeo nos ajuda a integrar o feedback de vídeo com a mesma
plataforma que automatiza todo o processo.”
Os engenheiros podem adicionar recursos de visão para o
CompactRIO e para os controladores NI Single-Board RIO:
NI cRIO-901x, NI cRIO-902x e 907x cRIO-NI e NI-96xx para
sistemas embarcados. Para saber mais sobre os recursos de visão
do CompactRIO e das plataformas NI Single-Board RIO, visite
http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/10867.
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual

notícias
Indústria automobilística encerra
2009 com crescimento de vendas
O ano passado foi considerado o melhor da história da
indústria automobilística nacional, que fechou com o total de
3.141.226 veículos emplacados, incluindo caminhões, automóveis
e comerciais livres e ônibus. A quantidade surpreendeu
os executivos mais otimistas que diante da crise que ameaçava
abalar o setor no início de 2009.
O aumento constou de 11,35% nas vendas em relação a
2008, que até então era o ano recorde do setor, com 2.820.957
unidades vendidas. Os dados foram divulgados no dia 05 de
janeiro pela Fenabrave - Federação Nacional da Distribuição
de Veículos Automotores.
“Temos um novo piso de volume de vendas, que superou a
média mensal de 250 mil unidades”, disse o presidente da Fenabrave,
Sérgio Reze. De acordo com Reze, se não houvesse crise,
que chegou a afetar o primeiro trimestre do ano, o crescimento
das vendas seria de 3,5%. “O primeiro semestre de 2009 foi de
recuperação e o segundo de crescimento”, concluiu.
O resultado do mês de dezembro representa aumento de
16,4% dos emplacamentos, com 293.030 unidades emplacadas
contra 238.504 unidades no mês anterior. Este resultado representa
o melhor dezembro da história da indústria no Brasil.
Comparando-se com dezembro de 2008, que foi o momento
mais crítico da crise, e quando o governo anunciou o desconto
do IPI (Imposto sobre Produtos Industrializados), o crescimento
de dezembro de 2009 foi de 50,6%, de 194.550 unidades saltou
para 293.030 unidades.
De acordo com o ranking das montadoras a Volkswagen
ficou em primeiro lugar nas vendas de automóveis em 2009,
com 25,26% de participação do mercado. Em segundo lugar, a
Fiat com 24,99%, seguida da GM (20,26%), Ford (9,48%), Honda
(4,62%), Renault (4,58%), Peugeot (3,20%), Citroën (2,75%),
Toyota (2,23%) e Hyundai (0,85%).
Nos comerciais leves, a Fiat liderou com 22,13% do mercado
brasileiro. Na soma dos dois segmentos a Fiat terminou 2009 como
líder de mercado 24,49% de market share, seguindo está a VW, com
22,74%, GM (19,79%), Ford (10,10%) e Honda (4,18%).
De acordo com a Associação Nacional dos Fabricantes de
Veículos Automotores (Anfavea), 2010 será o melhor ano da
história do setor no país, com crescimento de 9,3% nas vendas,
o que corresponde ao volume de 3,4 milhões de unidades. Segundo
a Fenabrave o mercado de automóveis e comerciais leves
crescerá 9% neste ano. “Se as projeções do governo é de que
o Brasil crescerá 5%, o setor tem plenas condições de superar
esse nível”, observa Sérgio Reze.
Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
A Fiat terminou 2009 como líder de mercado (24,49%), seguida pela
VW (22,74%), GM (19,79%), Ford (10,10%) e Honda (4,18%)
Financiamento de R$ 1,2 bilhão
do BNDES para Mercedes-Benz
O Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social
(BNDES) aprovou o financiamento de R$ 1,2 bilhão para a empresa
Mercedes-Benz do Brasil. Este financiamento foi liberado
para expandir a capacidade de produção de sua unidade em
São Bernardo do Campo, desenvolver motores adequados
à nova legislação ambiental e novos modelos de caminhões
leves e médios. O novo motor a diesel atenderá às exigências
estipuladas pelo Programa de Controle da Poluição do Ar por
Veículos Automotores, que em 2012 entrará em vigor.
Segundo o BNDES, os recursos incluem a modernização
do centro de distribuição de peças em Campinas (SP) e
investimentos sociais e ambientais.
De acordo com o programa global da companhia, o
investimento na ampliação da capacidade vai gerar 1,9 mil
empregos diretos até a conclusão do projeto, em 2011,
todos em São Bernardo do Campo. Com os investimentos
em aumento de capacidade, a empresa pode produzir 67 mil
veículos por ano, volume já atingida em junho de 2009 com
ajustes na produção. A capacidade anterior da unidade em
São Bernardo era de 55 mil veículos.
Embora os investimentos na ampliação da produção
tenham sido efetuados com a compra de máquinas e equipamentos,
os recursos para modernização da fábrica incluem
ainda a construção de três novos prédios, para abrigar atividades
de manutenção de máquinas, fabricação de protótipos,
revisão final de caminhões e fabricação de embalagens.
Os investimentos ambientais abrangem o processamento
de materiais e resíduos, a ampliação da estação de tratamento
de efluentes e a troca de telhas de amianto por telhas em aço
galvanizado revestidas com isolante térmico e acústico.

Prorrogada a isenção de ICMS
para compra de máquinas em SP
Fiat/Divulgação
Foi anunciado pelo governo de São Paulo a prorrogação
até 30 de junho da isenção do Imposto sobre Circulação
de Mercadorias Serviços o ICMS na compra de máquinas e
equipamentos importados, sem similar nacional. Esta decisão
beneficia 119 setores industriais. O governo também editou
um decreto que estendeu até 30 de junho a devolução do
crédito do ICMS na aquisição de máquinas e equipamentos
fabricados por empresas paulistas, de forma imediata e em
única parcela. Antes da medida o crédito era devolvido em
até 48 vezes.
O objetivo, segundo o governo, é estimular os investimentos,
ampliar e modernizar o parque fabril do Estado e criar
empregos. “Os setores industriais escolhidos para receber
estes benefícios foram os que geram maior quantidade de
empregos por renúncia fiscal”, diz em nota, o secretário da
Fazenda, Mauro Ricardo Costa.
Por meio de decreto, que vigora desde fevereiro, o governador
José Serra estendeu os benefícios na compra de
máquinas e equipamentos importados a 24 novos segmentos
industriais, totalizando 143 setores beneficiados com a
desoneração de investimentos. Entre os setores incluídos,
estão os fabricantes de adesivos, pólvora, fósforos, catalisadores,
pneus, equipamentos hidráulicos, motores, válvulas,
compressores, rolamentos, carrocerias, reboques e cabines
para ônibus e caminhões.
O critério utilizado pelo governo foi o potêncial de abertura
de postos de trabalho. Segundo a Secretaria Estadual de
Fazenda, cerca de 90 mil empresas estão em condições de
se beneficiar da medida. Os setores respondem por cerca
de 1,2 milhão de empregos na indústria paulista.
//notícias
Unipar, Braskem e Petrobrás
fecham acordo sobre Quattor
Anunciado pela União de Indústrias Petroquímicas, Unipar,
o acordo para vender sua participação de 60% na Quattor
para a Braskem. A operação de R$ 870 milhões coroa meses
de negociações e disputas judiciais para a formação da maior
petroquímica da América Latina e a oitava maior petroquímica
do mundo. A companhia será controladora de um virtual monopólio
sobre resinas plásticas produzidas no País, com capacidade
para produção anual de 5,51 milhões de toneladas.
Este acordo foi fechado pela Unipar juntamente com o grupo
Odebrecht e Petrobras. O negócio envolve ainda a venda das
participações da empresa na Unipar Comercial e Distribuidora
e na Polibutenos Indústrias Químicas. Do total da operação,
R$ 647,3 milhões correspondem a valor que será pago pela
participação acionária da Unipar na Quattor.
A aquisição deverá ser paga com R$ 100 milhões desembolsados
entre 18 de fevereiro e 4 de março e com os R$ 547,3
milhões restantes em até cinco dias úteis após a obtenção pela
Braskem de autorizações de credores da Quattor.
Com o acordo, a Braskem também vai levar a dívida da Quattor,
Unipar Comercial e Polibutenos, que até novembro de 2009
somava R$ 6,685 bilhões, afirma a Unipar em comunicado.
Pool para importar aço é iniciativa
inédita no setor produtivo brasileiro
A Câmara Setorial de Máquinas e Implementos Agrícolas
(CSMIA) da ABIMAQ com o objetivo de tornar seus produtos
mais competitivos, organiza iniciativa inédita dentro do setor
produtivo brasileiro, um pool (grupo de empresas) para importar
aço é um dos focos de atuação nesse início de ano.
Devido à valorização excessiva do real frente ao dólar e ao
alto preço do aço no mercado interno, a indústria brasileira de
máquinas agrícolas está perdendo competividade. No ano de
2009, o setor sofreu queda de 28,2% em seu faturamento e as
exportações sofreram retração de 52,6%.
Acredita-se que este ano haverá um crescimento da demanda
que já pode ser observado devido o aumento de preços pelas
indústrias de aço para recuperar margens.
Com base nos estudos de mercado, a CMSIA optou por criar
um pool de empresas associadas para importar em conjunto o
aço. Até o momento cerca de 30 empresas se cadastraram.
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual

case
Nova abordagem
“Track-and-Trace”
para aplicação farmacêutica
utiliza marcação exclusiva
na base do recipiente
Confira o case aplicado em uma indústria farmacêutica
para combater a falsificação de medicamentos
distribuídos nos Estados Unidos
saiba mais
Controle de patrimônio via RFID
Mecatrônica Atual 39
Visão Artificial: Sistemas que
enxergam
Mecatrônica Atual 30
Site do fabricante:
www.cognex.com
Autor Anônimo contratado pela
Cognex Corporation
R
Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
ecentemente, os Estados Unidos detectaram
dois casos de falsificação de medicamentos
no sistema de distribuição do país,
amplamente divulgados: comprimidos de
Lípitor, para baixar o colesterol, e a droga
injetável Procrit, para estimular o aumento
de células vermelhas no sangue. Os programas
Track-and-Trace, concebidos para
viabilizar e suportar requisitos de retenção
de registros e-Pedigree Eletrônico, atribuem
a cada recipiente uma etiqueta serializada
exclusiva que pode ser lida em cada nível
da cadeia de suprimentos para acompanhar
as mudanças na posse do produto desde a
fabricação até o consumo.
A Omega Design, fabricante de máquinas
de embalagem em Exton, Pensilvânia, EUA,
propôs um novo método de serialização
que utiliza uma etiqueta lateral serializada
e uma marcação sincronizada exclusiva na
base de cada recipiente. Esta abordagem
oferece a vantagem de empregar etiquetas
impressas de baixo custo e, ao mesmo
tempo, pode identificar os recipientes reais
em etiquetas que foram empacotadas. “As
leitoras de ID Cognex In-Sight ® satisfazem
os requisitos desafiadores da aplicação, tais
como a capacidade de ler os 12 códigos
exclusivos da base, de uma vez só, enquanto
o pacote é segurado por um robô”, disse
John Scholes, gerente de projetos especiais
da Omega Design.
Garantindo a segurança
da cadeia de suprimentos
farmacêutica
Os Estados Unidos enfrentam o problema
crescente do fornecimento de medicamentos
falsificados misturados a legítimos. A World
Health Organization estima que 30% dos
medicamentos controlados nos países em
desenvolvimento são falsificados. Nos
países desenvolvidos, os remédios falsos
correspondem a 1% do mercado.

F1. Contêiner com Data Matrix. As informações
2D (Data Matrix) gravadas na base são
as mesmas legíveis por humanos, isto é, uma
ID de contêiner exclusiva com 4 dígitos.
F2. Imagem da câmera visualizando e reconhecendo
o código de uma embalagem.
Em 1987, o Congresso aprovou o decreto
de comercialização de drogas controladas
(Prescription Drug Marketing Act - PDMA),
criando a exigência de rastreamento da
cadeia de custódia para distribuidores de
medicamentos controlados e produtos relacionados,
sob a vigilância da agência de
controle de alimentos e medicamentos dos
Estados Unidos (Food and Drug Administration
- FDA). Este requisito ficou conhecido
como Pedigree eletrônico ou e-Pedigree, uma
declaração de origem que identifica cada etapa
de venda, compra ou transação anterior de
um medicamento. A FDA deverá seguir as
especificações e-Pedigree estabelecidas pela
GS1, organização mundial líder dedicada
à criação e à implementação de padrões e
soluções globais para aprimorar a eficiência e
a visibilidade das cadeias de oferta e demanda
tanto globalmente quanto em setores.
F3. Imagem da câmera visualizando e reconhecendo os 12 códigos de 12 embalagem.
O padrão de identificação automática
GS1 Healthcare inclui um Número Global
de Item Comercial (Global Trade Item
Number - GTIN), um Número Global de
Localização (Global Location Number - GLN)
e um Número Global de Sincronização de
Dados (Global Data Synchronization Number
- GDSN). O GS1 recomenda “investir em
scanners de código baseados em câmera para
suprir necessidades específicas de identificação
automática em serviços de saúde”.
A indústria farmacêutica está cogitando
diversos métodos para se adequar a estas
novas exigências. Todos os programas Trackand-Trace
atribuem a cada recipiente uma
etiqueta serializada exclusiva que permanece
com ela durante todo o seu uso. Logo depois
de preenchido, o recipiente se torna parte de
uma série de embalagens maiores - em geral,
pacotes, caixas e paletes - e cada um tem que
estar vinculado em uma relação pai-filho. A
maioria das empresas farmacêuticas utiliza
etiquetas de identificação por radiofrequência
(RFID na sigla em inglês) para níveis mais
altos de empacotamento, como paletes e
caixas. Entretanto, o uso de tags RFID no
recipiente ou no pacote aumenta substancialmente
os custos de embalagem. Outra
preocupação é o alto custo dos interrogadores
RFID que os farmacêuticos precisam utilizar
para verificar o e-Pedigree do recipiente para
cada receita. Em comparação, imprimir um
código digital em uma etiqueta de papel tem
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
case
vantagens: custo muito inferior da etiqueta
e da leitora, alta velocidade de impressão e
de aplicação, taxas de falha insignificantes
e fácil implementação.
Saiba quais recipientes
há em um pacote
Atualmente, em uma linha de produção
farmacêutica típica, vários processos de embalagem,
tais como selecionadora, inserção
de dessecante, enchimento, colocação de
algodão, selagem e colocação de tampa,
podem ocorrer antes que um recipiente
finalmente receba sua etiqueta serializada
ou tag RFID. Portanto, as empacotadoras
têm que confirmar, e não presumir, que
um recipiente pertence realmente à linha
de empacotamento antes que uma etiqueta
serializada seja afixada do lado de um
recipiente. Mesmo depois de receber sua
etiqueta, o modo como os recipientes fluem
por outros processos pode comprometer todo
o esforço de vincular códigos agregados de
nível mais alto a unidades individuais. Para
formar um pacote, os recipientes precisam
passar por um sistema de empacotamento
termoencolhível (shrink bundling) que
confere, embala e separa os recipientes em
unidades. Um único recipiente mal posicionado
ou rejeitado, extraído depois que seu
lugar na sequência foi estabelecido, pode
corromper a integridade de cada pacote
subsequente.

case
F4. Módulo de rastreamento em embaladora com filme retrátil: estação de agregação de pacotes com etiquetagem de pacotes/componente pai-filho.
A única maneira de garantir o conteúdo
de um pacote é estabelecer previamente a
integridade do pacote e, depois, identificar
os recipientes contidos. Mas as etiquetas laterais
são um desafio para as empacotadoras
que tentam identificar as embalagens após
a criação do pacote. Por exemplo, como é
possível escanear os códigos nos recipientes
que se encontram no meio de um pacote
3x4 tendo em vista que as etiquetas estão
bloqueadas de todos os lados? A solução
da Omega Design é imprimir uma ID
exclusiva na base de cada recipiente vazio
para complementar — e não substituir
— a etiqueta serializada afixada do lado do
recipiente. A etiqueta lateral é consultada
ao longo de toda a vida útil do recipiente,
provendo a ID exclusiva do recipiente e,
também, todas as informações relevantes
para o consumidor, tais como identidade do
produto, fabricante, dosagem, quantidade
etc. O código na base exclusivo permite que
a empacotadora identifique os recipientes
facilmente depois que eles foram agregados
em um pacote. Após a criação do pacote,
as etiquetas laterais serializadas seriam
difíceis de ler, mas a ID exclusiva na base
do recipiente é visível através do filme
termoencolhível transparente.
10 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
A Omega Design oferece uma solução
para a implementação desta abordagem
Track-and-Trace com uma única máquina
selecionadora e decodificadora capaz de
manter controle total sobre cada recipiente
- velocidade, altura e orientação - enquanto
passa sob o cabeçote de impressão e sobre
as estações de verificação e rejeição. O unscrambler
aceita frascos volumosos e os orienta
sequencialmente na linha de produção.
Os unscramblers Omega imprimem e
verificam uma ID exclusiva na base de cada
recipiente vazio. Esta ID exclusiva contém
informações suficientes para o rastreamento
temporário do recipiente na linha de empacotamento.
Depois que uma etiqueta maior,
definitiva e totalmente serializada é aplicada
ao recipiente, uma câmera e um sistema de
gestão de software serializado sincronizam
o código da etiqueta e o código da base. Na
hora do empacotamento final, a embaladora
termoencolhível agrupa e empacota o
número especificado de recipientes em um
pacote. Um robô ergue cada pacote e o passa
sobre outra leitora de ID, que identifica os
recipientes contidos no pacote. Este pacote
recebe uma nova etiqueta, que é ligada a
cada embalagem nele contida. Uma relação
pai-filho é estabelecida.
Aplicação de sistema
de visão exigente
As duas leitoras de ID utilizadas nesta
aplicação têm que satisfazer requisitos
rigorosos. A leitora de ID usada no unscrambler
precisa ler códigos Data Matrix
com precisão, acompanhando o ritmo de
uma linha que opera à velocidade de 50 a
300 frascos por minuto. A embaladora é
um desafio ainda maior porque a leitora de
ID precisa ler todos os frascos no pacote
com apenas uma imagem. “Escolhemos os
sistemas de visão da série Cognex In-Sight
5000 para esta aplicação porque nossa
experiência mostra que eles fornecem a
precisão exigida para a leitura de códigos
2D Data Matrix”, disse Scholes.
Os sistemas de visão In-Sight vêm com
o software de leitura de código Cognex ID-
Max ® Data Matrix, baseado em tecnologia
PatMax ® , para lidar com uma vasta gama
de degradações na aparência do código e
prover decodificação robusta e confiável em
todas as situações. A Omega Design utiliza a
leitora de ID In-Sight 5410 no unscrambler
e o In-Sight 5603 de performance mais alta
na embaladora. A Cognex também disponibiliza
uma linha completa de leitoras de
ID fixas e de mão que verificam a origem

do frasco em qualquer ponto da cadeia de
suprimentos.
Shaun Keperling, da Omega Design,
utilizou a interface de programação baseada
em planilha da Cognex para sobrepor
imagens dos 12 códigos inspecionados e
fornecer indicações de aprovação/reprovação
tanto para cada código quanto para
todo o pacote, na interface com o usuário.
“A interface da planilha é muito flexível”,
disse Keperling.
O programa tem início quando o sistema
de visão recebe um sinal digital do controlador
lógico programável (programmable
logic controller -- PLC) indicando que um
pacote está posicionado para inspeção.
Primeiramente, o programa captura a
imagem na base do pacote contendo 12
códigos 2D. Em seguida, 12 ferramentas
de inspeção diferentes são acionadas
para ler os códigos. Se todos os códigos
são lidos, uma saída digital é enviada de
volta ao PLC, que instrui o robô a colocar
o pacote na esteira. O sistema de visão
transfere as IDs do recipiente para um
computador, onde são gerenciadas pelo
software Track and Trace. Se a inspeção
falha, o PLC instrui o robô a reposicionar
o pacote mais duas vezes e ativa novamente
a inspeção. Se estas inspeções também
falham, o pacote é encaminhado a um
escoadouro de descarte.
“A meta principal dos padrões da FDA
e das leis de e-Pedigree é proteger os consumidores
contra remédios contaminados e
falsificados”, concluiu Scholes. “Para tanto,
os fabricantes têm que acompanhar seus
produtos ao longo da cadeia de suprimentos,
até o nível da unidade ou do recipiente. Embora
as datas de conformidade e os padrões
finais mudem constantemente e variem de
acordo com o Estado, está amplamente aceito
na indústria farmacêutica que o requisito
definitivo envolverá a serialização. A nova
abordagem descrita aqui representa um
método eficaz, econômico e fácil de implementar
para incorporar a serialização 2D
Data Matrix a linhas de embalagem novas
e existentes sem comprometer a velocidade
ou a precisão da máquina.” MA
Fundada em 1969, Omega Design
Corporation é uma empresa inovadora,
líder mundial na indústria de embalagens,
empenhados em servir os clientes com as
máquinas da mais alta qualidade, serviços
e soluções de embalagem.
F5. Posicionador de garrafas plásticas inclui impressão a jato de tinta contínuo
(Continuous Ink Jet - CIJ), inspeção e rejeição em um único sistema.
F6. Um close da estação de impressão, inspeção e rejeição do posicionador de garrafas
plásticas da Omega Design Corporation
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
case
11

automação
Monitoramento
Remoto
com o smsCLP
Este artigo mostra a utilidade do smsCLP para
monitoramento de equipamentos em localidades
remotas e sua fácil configuração de relatórios
via mensagens de SMS e e-mails.
saiba mais
Monitoramento online do
desempenho da planta industrial
Mecatrônica Atual 39
Monitoramento de condições através
da vibração
Mecatrônica Atual 31
Sistema de monitoramento e
estimativa dos tempos de operação
dos disjuntores
Mecatrônica Atual 31
José Carlito de Oliveira Filho
12 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
Monitoramento de
equipamentos em localidades
remotas garantindo a
manutenção eficiente
Imagine a possibilidade de estações
remotas como elevatórias de água, de
bombeamento de gases ou geradoras
de energia enviarem relatórios de maufuncionamento,
apontando exatamente
a causa do problema e possibilitando a
mobilização de técnicos e de peças forma
eficiente antes mesmo de uma paralisação
em seu funcionamento.
A detecção de uma falha, seu diagnóstico
e uma posterior manutenção são
dificultados quando os equipamentos ficam
em localidades remotas, onde geralmente
a causa da falha é conhecida somente após
gerar uma consequência.
Por exemplo, em uma elevatória de água a
falha no bombeamento é detectada somente
quando falta água nos consumidores, por
meio de reclamações ao SAC. Já a manutenção
demanda vários deslocamentos até o local:
um para o diagnóstico do problema, outro
para levar as peças de reposição e outro para
levar o pessoal especializado.
Imagine por exemplo um gerador diesel
operando como suporte a uma eventual falta
de energia na rede em um processo crítico.
Por ser um equipamento que não pode falhar
deve haver um monitoramento constante
de anormalidades tanto da pré-operação,
monitorando o nível e temperatura do combustível,
quanto da partida e da operação,
monitorando a transição da carga, a tensão e
corrente de saída entre outras variáveis.
O smsCLP integrado a estes equipamentos
permitirá que os técnicos responsáveis
recebam mensagens de texto SMS e/ou
e-mails relatando a anormalidade instantaneamente,
permitindo uma manutenção
constante e um deslocamento mais eficiente
uma vez que o técnico receberá a informação
exata de qual é a peça ou a providência
a ser tomada.

Características do smsCLP
O smsCLP consiste de dois equipamentos,
veja a figura 1:
• O CLP Prosec T1-16S TOSHIBA
de oito entradas e oito saídas digitais
expansíveis até 144 I/O mais entrada
para cartões de conversores A/D
e/ou D/A e alimentação 100-240
Vac, possibilitando que o integrador
utilize o smsCLP não só para o
monitoramento mas também para o
controle e automação de suas aplicações
programando em linguagem
Ladder ou STL.
• O terminal smsCLP Duodigit Quad
Band com entrada para 2 SIM cards
de qualquer operadora, sendo o plano
pré-pago ou pós pago com o serviço
de dados habilitado.
O envio dos relatórios é configurado
para ser efetuado tanto eventualmente
quanto temporariamente.
Os 8 registradores de entrada digital
do smsCLP X e os 24 registrado-
res digitais auxiliares R são
monitorados a cada 2 segundos e podem
ser configurados como gatilho de envio
de um relatório, assim como os relatórios
gerados podem conter o valor de qualquer
registrador do smsCLP.
Também podem ser configurados relatórios
temporários, por exemplo: configurar
o smsCLP para todos os dias às 7 horas da
manhã enviar a contagem de peças ou a
temperatura de uma bomba.
As mensagens podem ser enviadas por
ordem de prioridade, por exemplo: o técnico
de assistência imediata (prioridade 1) é o
primeiro a receber a mensagem, caso este
não responda para o número do smsCLP
com um SMS, em 5 min. o técnico supervisor
(prioridade 2) receberá a mensagem,
e assim por diante.
Os últimos eventos do smsCLP são
registrados e podem ser recebidos via e-mail
enviando um SMS com a mensagem Status,
possibilitando uma análise estatística do
processo e das mensagens enviadas.
F1. Conjunto do smsCLP.
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
automação
13

automação
Estudo de Caso
– Estação Elevatória
O sinótico da figura 2 representa uma
estação elevatória com um tanque de
armazenamento que utilizaremos neste
artigo para demonstrarmos um exemplo
de configuração do smsCLP.
Como entrada do smsCLP teremos
três sensores de nível (L0-L2) e um sensor
de temperatura da motobomba(T0) e
como saída controlaremos a motobomba
elétrica(M0). Desta forma demonstraremos
F2. Sinótico de uma estação elevatória de água.
F4. Interface para criação de um novo
F5. Interface para cadastrar um registrador
F6. Interface para cadastrar um novo
14 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
que o smsCLP pode ser utilizado tanto para
o monitoramento quanto para o controle
do sistema. Veja na figura 3 o esquema de
conexão do CLP.
Veja no esquema de conexão do sms-
CLP que o nível mínimo L0 representa
o registrador booleano de entrada X0 e o
cartão de conversor A/D que mede a temperatura
T0 representa o registrador de 16
bits XW04, utilizaremos estes registradores
para configurar os relatórios no software
do smsCLP a seguir.
F7. Interface do software smsCLP
O primeiro passo é executar o software
smsCLP e criar um novo smsCLP entrando
com seu nome que precederá todas as mensagens,
com a empresa integradora e com seu
numero de celular, como na figura 4.
O segundo passo é cadastrar os registradores
a serem monitorados pelo smsCLP
entrando um nome de identificação e seu
respectivo endereço de memória no CLP,
veja na figura 5.
O terceiro passo é cadastrar os técnicos
que receberão as mensagens de SMS e e-mail
F3. Esquema de conexão do smsCLP

digitando o nome do técnico, seu e-mail e
telefone, veja na figura 6.
Agora o smsCLP está pronto para
receber as configurações dos relatórios,
veja na figura 7 a interface do software
smsCLP já com os técnicos e registradores
cadastrados.
Cadastramos os registradores de entrada
do smsCLP e criamos três técnicos: um
técnico imediato, um técnico nível 2 e um
técnico superior nível 3. Mais a frente demonstraremos
o tratamento de prioridades
do smsCLP utilizando estes três níveis de
técnicos.
Configuração dos
Relatórios Eventuais
Neste exemplo comunicaremos aos técnicos
responsáveis dois relatórios eventuais
de falhas, um quando o nível do tanque
ficar abaixo do nível mínimo L0 e outro
quando a temperatura T0 for maior que
90 graus Celsius.
Admitindo que o sensor de nível utilizado
neste exemplo fica em nível lógico 0 quando
o nível da água está abaixo do nível medido,
configuraremos o disparo de um relatório
quando houver uma borda de descida no
registrador X0, referente ao nível L0 como
vimos anteriormente.
Para criar um novo relatório basta digitar
uma descrição para o relatório, neste caso
“Tanque no nível mínimo”, definir uma
condição de disparo, neste caso o registrador
X0 na borda de descida e então criar as
mensagens de e-mail e/ou SMS.
Clicando no botão Novo Relatório
Eventual configuraremos um novo relatório
e suas mensagens, como pode ser visto na
figura 8.
Para adicionar as mensagens que serão
enviadas no momento em que a condição de
disparo deste relatório for satisfeita, clique
no botão Nova mensagem, escolha o tipo
de mensagem, os técnicos que receberão as
mensagens e finalmente digite a mensagem
que desejar, lembrando que ela pode conter
o valor de qualquer registrador do smsCLP
(figura 9).
Criamos três novas mensagens de SMS
com destino aos três técnicos cadastrados,
isto é, quando o relatório “Tanque no nível
mínimo” tiver sua condição de disparo
satisfeita (X0 - borda de descida) os três
técnicos receberão um SMS com a mensagem
da figura 9.
F8. Interface para criar um novo relatório eventual
F9. Interface para criar uma nova mensagem SMS ou e-mail.
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
automação
15

automação
Note que o valor do registrador XW04
foi inserido na mensagem clicando no botão
Inserir valor do registrador. Os caracteres
$XW04$ serão substituídos pelo valor
atual do registrador quando o relatório
for ativado.
Agora vamos configurar o relatório de
superaquecimento da bomba utilizando o
valor provindo do conversor A/D armazenado
no registrador XW04. Para isto
precisaremos de dois blocos em Linguagem
Ladder no smsCLP para ativar e desativar
o registrador especial R2001 quando a
temperatura passar do valor desejado, veja
na figura 10.
O registrado R2001 faz parte dos 24
registradores especiais que podem ser utilizados
como gatilho dos relatórios, por isso
foi utilizado no código acima para representar
a condição de superaquecimento na
motobomba. Note que quando R2001 está
em nível lógico 1 a temperatura da bomba
é maior que 90.
No software smsCLP vamos configurar
o relatório de superaquecimento da
motobomba com o registrador R2001 na
borda de subida como gatilho e para isso
enviaremos SMS e e-mails em ordem de
prioridade para os técnicos cadastrados
(figura 11).
Da forma que foram configuradas as
mensagens do relatório de superaquecimento
na motobomba, o técnico imediato será o
primeiro a receber um e-mail e um SMS,
caso ele não responda via SMS com uma
mensagem sem conteúdo para o número
do smsCLP em cinco minutos o sistema
enviará a mensagem para o técnico nível
2 e assim por diante até o ultimo técnico.
Caso nenhum técnico responda o relatório
é resetado.
Considerações Finais
Apresentamos uma aplicação do sms-
CLP e sua configuração de forma a exibir
a gama de possibilidades de aplicação deste
sistema versátil, fácil de operar e com um
preço muito competitivo diante as soluções
semelhantes de mercado.
Informação precisa em tempo real faz
a diferença quando a ordem é a confiabilidade.
Para esta tarefa a ferramenta certa é
o smsCLP, mostrando uma nova maneira
de garantir suas máquinas funcionando
através de mensagens diretas aos técnicos
responsáveis por sua manutenção. MA
16 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
6
7
TO
[ XW004 00090 ]
F10. Ladder de configuração do relatório de superaquecimento na bomba.
SUPER AQUEC.
[ RST R2001 ]
SUPER AQUEC.
[ SET R2001 ]
F11. Relatório de superaquecimento na motobomba com as mensagens por ordem de prioridade.

automação
Programação de um CLP:
Modos de
programação
No seguimento do curso de Automação, neste artigo
apresento como perceber os conceitos básicos de
programação de um CLP. No decorrer das próximas
edições apresentaremos a forma de programar um
controlador lógico programável
saiba mais
Manutenção preditiva e pró ativa
Mecatrônica Atual 9
Automação industrial - 3ª edição
- J. Norberto Pires - Editora Lidel
Autómatas programables - Josep
Balcells, José Luis Romeral - Editora
Marcombo
Técnicas de automação - João
R.Caldas Pinto - Edições Técnicas e
Profissionais
Curso de Automação Industrial
- Paulo Oliveira - Editora Edições
Técnicas e Profissionais
Manual de Formação OMRON
- Engº Filipe Alexandre de Sousa
Pereira
Catálogos OMRON
www.omron.pt
18 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
Filipe Pereira
filipe.as.pereira@gmail.com
Eng. Elétrotécnico / Automação
Klean Energie 4 Life, Ltda
Energias Renováveis - Portugal
As linguagens de programação são empregadas
nos CLPs desde que estes surgiram
em 1960. Estas permitem ao usuário inserir
programas de controle utilizando sintaxes
pré-estabelecidas.
Previamente ao estudo dos três tipos de
linguagem mais utilizados na programação
de CLPs, convém rever alguns conceitos
essenciais.
O programa que vai definir o automatismo
é constituído por uma série de instruções
e funções onde são operados os bits de
memória. Estas instruções e funções, serão
introduzidas na memória do CLP, através
de um periférico destinado a esse fim e que
poderá ser uma console de programação ou
software específico para PC.
Veja na figura 1 um exemplar de CLP
programado por console.
Os CLPs têm, basicamente, dois modos
de operação: o modo RUN e o modo PRO-
GRAM ou STOP. Estes são selecionados
através de um comutador que se pode

F1. CLP programado por console.
encontrar no frontal do CLP, na console
de programação ou através do software de
programação.
Antes de se introduzir o programa através
da console, deve converter-se o esquema de
contatos numa lista de instruções entendidas
pelo CLP, ou fazer a programação direta em
esquema de contatos utilizando o computador
com software que o permita.
O programa é introduzido nos endereços
de memória do CLP, contendo cada um
uma instrução, os parâmetros de definição
e todos os parâmetros requeridos por essa
instrução.
Os endereços de memória do programa
(linhas do programa) começam em zero
(0) e estão limitados pela capacidade da
memória do CLP.
Cada fabricante possui modos diferentes
de proceder à programação de um CLP.
As áreas de memória têm designações
diversas, as instruções e funções têm mnemônicas
e códigos diferentes e a sequência de
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
automação
teclas na console destinadas à programação Com a importante resolução do pro-
difere de marca para marca.
grama de controle (da primeira para a
No entanto, conhecendo um modelo, última rung), a continuidade lógica de cada
facilmente nos integramos no modo de rung vai sendo averiguada e as saídas serão
funcionamento de um outro, pela simples atualizadas no final do SCAN. Observe o
consulta do respectivo manual, uma vez exemplo da figura 2.
que a lógica de programação dos sistemas Analisemos o diagrama de estados
existentes no mercado não difere no seu anterior:
essencial.
• O contato normalmente aberto
Vejamos o que faz o CLP em cada modo 000.00 ativa a primeira saída se
de funcionamento:
estiver no estado On, fazendo com
• O modo RUN é o modo normal de que a saída 001.00 também seja On,
funcionamento do CLP, porque neste na rung a seguir, o contato associado
modo, a CPU executa o programa à bobina de saída 001.00 ao passar
contido na memória;
a On ativa a saída 001.01, e assim
• Para se proceder à introdução do pro- sucessivamente;
grama, é necessário que o CLP esteja •
Apesar das saídas estarem em dife-
no modo PROGRAM;
rentes rungs e assumirem o estado
• O processador inicia a resolução do durante o SCAN, todas elas passarão
programa de controle após ter lido ao seu estado On em simultâneo no
o estado de todas as entradas e ter módulo de saída, porque o CLP só
guardado toda a informação em atualiza o estado das saídas no final
memória.
de execução do programa;
19

automação
• Se os contatos estivessem conforme
indicado na figura 3, as saídas já
não seriam acionadas todas simultaneamente,
ou seja, se a condição
de saída de uma rung afetar a rung
que a antecede, a CPU não volta
atrás para resolvê-la.
É importante assimilar deste exemplo
que, para o mesmo ciclo de SCAN, uma
saída só terá efeito noutra rung se esta for
colocada antes dessa rung.
F2.Análise ao Scan do CLP de acordo com um respectivo programa de controle em Ladder.
F3. Estado das saídas do CLP após um SCAN.
20 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
Outro conceito importante é o de entradas
normalmente fechadas que, apesar de
ser um conceito bastante simples, costuma
suscitar algumas dúvidas.
Suponha que se desejasse implementar
em programação o seguinte circuito
(figura 4).
O normal seria copiar o esquema de
contatos para Ladder, obtendo-se o resultado
do circuito seguinte, mostrado na figura
5. Tal situação não é correta, uma vez
que, quando o CLP lê o estado da entrada
BP1, é guardado no endereço de memória,
associado a esta entrada, o valor lógico da
entrada, ou seja, um (1).
Quando o CLP executa o ciclo de SCAN,
é examinada a continuidade lógica da rung
mas, como o contato associado ao endereço
de memória está negado, a continuidade
lógica não vai existir, porque o um (1) que
reflete o estado da entrada BP1 negado é
zero (0).
A solução para o circuito é a colocação
no programa de um contato normalmente
aberto, para não negar o endereço de memória
associado ao estado da entrada.
Senão vejamos, na figura 6.
Resumindo: Independentemente da
forma como os circuitos estão ligados, na
programação pode alterar-se o seu estado,
uma vez que o estado de uma entrada depende
não só da forma como está ligada,
mas também de como é programada.
Os três tipos de linguagens mais utilizados
nos dias de hoje são:
• Ladder;
• Lista de instruções;
• GRAFCET.
As linguagens de programação em Ladder
e em lista de instruções implementam as
operações de forma quase similar, diferindo
apenas na forma como são representadas e
no modo como são inseridas no CLP.
O GRAFCET implementa as instruções
de controle baseando-se em passos e ações
representados de forma gráfica.
Ladder lógico
A linguagem de programação Ladder é
composta por uma série de instruções simbólicas
usadas para desenvolver programas
de controle das máquinas e processos. Veja
a figura 7.
F4. Ligação de uma entrada normalmente
fechada à entrada de um CLP.

F5. Análise do estado da saída de um CLP com uma entrada normalmente fechada.
F6. Solução para o caso de o CLP possuir uma entrada normalmente fechada.
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
automação
21

automação
F7. Comparação entre linguagem Ladder
e um circuito elétrico.
A evolução do Ladder original tornou
esta linguagem mais capaz, pois novas
funções foram adicionadas às tradicionais
operações básicas de relés de temporização
e de contagem.
Novas funções, denominadas de blocos
de função, aumentaram o poder da linguagem
Ladder básica.
O principal objetivo dos diagramas Ladder
é controlar saídas e executar operações
funcionais baseando-se em condições de
entrada. Os diagramas em Ladder usam
rungs onde se representam as funções de
controle. Uma rung consiste numa série
de condições de entrada, representadas
por contatos, e uma instrução de saída no
final, representada por uma bobina.
Uma rung é “verdadeira” quando existe
continuidade lógica, ou seja, quando a
energia flui, através da rung, da esquerda
para a direita (figura 8 e 9).
A matriz da rung representa as possíveis
localizações para colocação dos contatos de
entrada ou instruções.
Quando a continuidade lógica existe,
a condição da rung é verdadeira, havendo
um controle da saída. Por outro lado, se
a continuidade lógica não se estabelece, a
condição da rung é falsa.
Quando um diagrama Ladder contém
um bloco de função, uma ou mais instruções
podem ser utilizadas para representar
as condições de entrada que o habilitam.
A matriz da rung em Ladder determina o
22 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
F8. Exemplo de continuidade lógica.
F9. Outro exemplo de continuidade lógica.
número máximo de contatos que podem
ser empregados para ativar uma saída, divergindo
o tamanho da matriz de CLP para
CLP. Na figura 10, a matriz citada.
Para blocos de função a matriz utiliza,
em regra, menos contatos, figura 11.
Existem algumas normas para a colocação
dos contatos de entrada. Uma delas, que se
verifica em quase todos os CLPs, evita que a
continuidade lógica que tem de haver numa
rung flua ao contrário (sneak paths).
Estes sneak paths ocorrem quando a
continuidade lógica flui numa rung atra-
vés de um contato que provoca, só ele, a
continuidade de uma rung.
Veja-se o exemplo dado na figura 12.
A saída Z deverá estar ativa quando os
contatos A, B e C ou A, D e E ou F e E
estiverem ativos. No entanto, se os contatos
F, D, B e C estiverem ativos existe continuidade
lógica e Z está ligado.
Esta situação deverá ser evitada, uma
vez que a saída fica activa com uma combinação
de contactos que a não deveriam
activar (figura 13).
Em resumo:

F10. Matriz de uma Rung em Ladder.
F11. Matriz de um Bloco de uma função.
• As instruções em Ladder representam
o estado On/Off de entradas e saídas
de campo;
• O Ladder usa dois tipos de símbolos:
contatos e bobinas, em inglês coil;
• Os contatos representam as condições
de entrada e as bobinas representam
a saída de uma rung;
• Em um programa, cada contato ou
bobina tem um endereço que permite
identificar o que está a ser avaliado e
o que está a ser controlado;
• O endereço está referenciado à tabela
de entradas, de saídas ou a um registro
interno do CLP.
F14. Tarefa do processador aquando do fecho do contacto NO.
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
automação
F12. Exemplo de um “Sneak Paths”.
F13. Exemplo de uma combinação de contatos
que ativam indevidamente a saída.
23

automação
Contato normalmente aberto (NA)
Este contato procura uma condição de
ON em um determinado endereço. Durante
a execução do contato normalmente aberto
(NO), o processador examina o endereço
referenciado no contato por uma condição
de ON (figura 14).
Contato normalmente fechado (NF)
Este contato procura uma condição de
OFF em um determinado endereço. Durante
a execução do contato normalmente fechado
(NC), o processador examina o endereço
referenciado no contato por uma condição
de OFF (figura 15).
Importante: Os contatos podem
ser colocados em série, em paralelo
ou numa configuração série- paralelo
para controlar cada uma das saídas.
Uma saída nunca pode ser ligada
diretamente à entrada.
F16. Controle de uma bobina NO de saída por parte do CLP.
F17. Controle de uma bobina NC de saída por parte do CLP.
24 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
Bobina normalmente aberta
Uma bobina de saída controla uma
saída real ou um bit interno do CLP. Durante
a sua execução, o processador avalia
todas as condições de entrada numa rung
(figura 16).
F15. Tarefa do processador aquando do fecho do contacto NC.
Bobina normalmente fechada
Esta função funciona de forma oposta
à anterior, ou seja, quando não existe continuidade
lógica nos contatos, a posição
de memória afecta à saída vai ser zero (0)
(figura 17).

Circuitos lógicos
Para implementar circuitos lógicos, dispõem-se
ainda das seguintes instruções:
• AND - realiza um E lógico com o
bit especificado;
• OR - realiza um OU lógico com o
bit especificado;
• NOT - nega o estado do bit ao qual
está associado.
Analisemos cada uma das funções, no
caso do nosso CLP em estudo neste curso,
que é o CJ1 da OMRON.
Antes de iniciarmos a programação propriamente
dita, convém deixar algumas dicas
de utilização do software Cx-Programmer
da OMRON que permite a programação
em LADDER neste CLP.
Síntese sobre a utilização
do software de programação
(CX-Programmer)
Como em qualquer outra aplicação do
Windows, para executar o CX-Programmer
é utilizado o menu Iniciar.
Para acessar a área de trabalho é necessário
criar um novo projeto ou abrir um já
criado. Analisemos então cada uma das
funções lógicas:
F18. Função lógica AND.
F19. Função lógica NOT.
Função AND
A função AND, em Ladder lógico, é
implementada com dois ou mais contatos
de entrada em série. Veja-se o exemplo:
pretende-se implementar um circuito lógico
que apenas ativa a saída 01.00 do CLP, se
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
automação
as entradas 0.00 e 0.01 e 0.02 estiverem
ativas (On). Observe a figura 18.
Função NOT
A função NOT em Ladder lógico representa-se
com um contato normalmente
25

automação
Importante: Caso haja simultaneidade
das duas condições a ON, a condição
de RESET é a predominante. Sempre
que existam vários blocos lógicos a
controlar uma instrução, estes são programados
em primeiro lugar e só depois
é programada a instrução em causa.
fechado (figura 19). Voltando ao exemplo
anterior: pretende-se que a saída 01.00 fique
ativa, se as entradas 0.00 e 0.02 estiverem a
Off e a entrada 0.01 estiver a On (considerase
que uma entrada está a On quando o led,
que a sinaliza, se encontra ligado).
Função OR
A função OR, em Ladder lógico, é implementada
com dois ou mais contatos de
entrada em paralelo (figura 20). Observe-se
o seguinte exemplo: Pretende-se implementar
um circuito lógico que active a saída 01.03,
quando a entrada 0.01 estiver a Off ou quando
as entradas 0.02 ou 0.03 estiverem a On.
Instrução SET
A instrução SET permite que, quando
a condição lógica, que antecede a instrução
SET, vá a On, o bit associado à função comute
para o seu estado lógico On, e assim
permaneça mesmo que a condição lógica,
que antecede a instrução de SET, comute
para Off (figura 21).
Instrução RSET
Situação semelhante acontece com a
instrução RSET, pois, quando a condição
lógica que antecede esta instrução vai a
On, o bit manipulado é, em simultâneo,
levado a Off permanecendo nesse estado
(figura 22).
Nota: Caso haja simultaneidade da
função de SET e RSET, é a condição de
RESET a predominante.
Função KEEP
A instrução KEEP permite definir um
bit de memória como biestável, ou seja, o
estado do relé é definido por duas condições
lógicas: SET ou RESET (figura 23).
Os conceitos básicos da programação
e suas funções já estão concluídas. Para as
próximas edições trataremos a forma de
programar um controlador lógico programável.
Até a próxima!
MA
26 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
F20. Função lógica OR.
F21. Instrução SET.
F22. Instrução RSET.
F23. Função KEEP.

A usinagem é um processo muito usado nas indústrias do ramo
metal-mecânico, com a necessidade da utilização de ferramentas
de corte, que são responsáveis por cortar o material das peças,
conferindo-as ao formato desejado. Tais empresas enfrentam
grandes dificuldades para o controle desse ferramental, que
vão desde problemas com a rastreabilidade da ferramenta
dentro da própria empresa até suas requisições.
A questão dos custos do ferramental também é de extrema
importância para as empresas, visando a redução dos custos
de produção para permanecerem competitivas no mercado.
O objetivo do presente trabalho é apresentar as vantagens do
gerenciamento das ferramentas de corte, visando a redução
dos custos produtivos
O
saiba mais
CASTRO, P. Gerenciamento de
Ferramentas. São Paulo: 2004
(Congresso Usinagem).
FERRARESI, D. Fundamentos da
Usinagem dos Metais. São Paulo:
Edgard Blücher, 1977. 751 p.
Veja mais referências no fim do artigo.
manutenção
Gerenciamento de
Ferramentas
de Corte
intuito deste artigo é demonstrar, através
de um estudo de caso feito em uma empresa
fabricante de motores de grande porte, como
o gerenciamento de ferramentas está sendo
aplicado e o quanto pode ser vantajoso no
mercado competitivo, no sentido de reduzir
os custos de produção e aumentar o ganho
da empresa.
Segundo estudos de ZONTA (2007),
as ferramentas de corte representam de 3 a
5% dos custos de produção. Entretanto, se
não houver um gerenciamento no processo,
esses custos chegam até 30% no produto
do fabricante.
Gustavo Trombini Lazari
Henrique Oliva de Andrade
Rafael Batalhote Verçosa
Alguns dos fatores que frequentemente
contribuem para que se atinja este percentual
são:
• Produção programada não pode ser
efetivada por falta de ferramentas;
• Grande parte do tempo dos funcionários
envolvidos (operador, supervisor
e líder) é gasto na procura e na
expedição de ferramentas;
• Super ou subdimensionamento do
estoque (quantidade e variedade);
•
Obsolescência do estoque.
Atuar na redução de custos com ferramentas
é uma visão que as empresas precisam
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
27

manutenção
F1. Curva ABC.
adquirir e implementar para se tornarem
mais competitivas no mercado, e as empresas
retardatárias que não adotarem essa nova
aplicação irão ter maiores dificuldades para
se manterem no mercado.
Desenvolvemos um estudo de caso em
uma empresa fabricante de motores que
apresenta a necessidade de melhoria contínua
em seus processos para continuar competitiva
no mercado. A questão é como atuar
de uma maneira mais eficiente na redução
dos custos de produção em empresas que
utilizam processos de usinagem?
Gerenciamento de
ferramentas de corte
Os objetivos específicos do gerenciamento
de ferramentas são resumidos da
seguinte forma:
• Reduzir estoques e obsolescência;
• Padronizar as ferramentas utilizadas;
• Eliminar a falta de ferramentas;
• Aumentar a produtividade;
• Reduzir o custo com ferramentas;
• Controlar a localização e fluxo de
ferramentas no chão-de-fábrica;
• Reduzir os tempos de preparação
de máquinas;
• Reduzir quebras de ferramentas;
• Garantir a disponibilidade de informação
precisa e atualizada;
• Fortalecer o relacionamento com
fornecedores;
• Garantir a qualidade dos serviços de
recondicionamento e preparação de
ferramentas;
• Garantir a qualidade da peça produzida;
28 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
• Garantir atualização tecnológica;
• Garantir o uso ecologicamente correto
de ferramentas de corte.
Análise da empresa
A empresa escolhida para realização do
estudo de caso é uma empresa de pequeno
a grande porte de fabricação de motores
movidos à diesel.
Gerenciamento de
ferramentas de corte
O gerenciamento de ferramentas de
corte implica em redução de custos na
produção de forma padronizada, ou seja, o
gerenciamento visa qual é a melhor forma de
reduzir ao máximo os custos de produção
na melhor estratégia do processo.
As etapas a seguir irão demonstrar como
a empresa em estudo está atuando para se
obter a máxima redução dos custos com
ferramentas de corte.
1. Custo por peça,
comprometimento com
fornecedores
O primeiro ponto para um gerenciamento
eficaz é o comprometimento dos
fornecedores com a empresa.
A empresa estudada está em fase de
desenvolvimento e de implementação de
um novo conceito chamado custo por peça,
que visa a redução dos gastos sob o ponto
de vista das ferramentas de corte.
O custo por peça tem sido uma forma de
trabalho desenvolvida por algumas grandes
empresas consumidoras de ferramentas, que
observam nessa estratégia uma boa alternativa
para reduzir seus custos produtivos.
Ao invés da empresa pagar as ferramentas
por unidade adquirida, a ideia do
custo por peça é pagar aos fornecedores das
ferramentas um valor fixo pré-estabelecido
por peça produzida.
Dessa forma, os fornecedores das ferramentas
deverão acompanhar mais de perto
o processo no dia-a-dia, porém, caso uma
ferramenta não apresente o desempenho
esperado (que foi acordada na hora da
venda) quem terá que arcar com esse custo
acima do esperado é o próprio fornecedor
da ferramenta e não mais o cliente, como
ocorre na maioria das vezes.
Vale salientar que, para esse tipo de
produto (ferramentas de corte), o acompanhamento
e serviço pós-venda são de
suma importância, pois devido às inúmeras
variações características dos processos de
usinagem, é sempre recomendável que se
tenha um acompanhamento técnico próximo
por parte do fornecedor das ferramentas.
2. Controle de saídas de ferramentas
O controle de saída das ferramentas é
um importante indicador para se mensurar
os gastos com ferramentas e manter sua
rastreabilidade dentro e fora da fábrica. A
utilização de software para o auxílio desse
controle é extremamente importante para o
gerenciamento de ferramentas, onde através
dele é possível mensurar os gastos totais com
ferramentas e/ou os gastos por máquina,
uma vez que a ferramenta é enviada para
uma máquina específica.
Com isso é possível também detectar
com facilidade as máquinas e/ou processos
que estão consumindo ferramentas em
demasia, podendo a empresa tomar uma
atitude mais rápida e eficaz no sentido de
amenizar as perdas ocasionadas por estas
situações. O software ainda auxilia na
emissão de relatórios de custo e emissão
de pedidos de compra.
Para atuar na redução dos custos de
produção inerentes às ferramentas de corte
de maneira mais eficiente, em julho de 2009
foram mapeados os gastos com ferramentas
em todas as linhas da fábrica (tabela 1).
FONTE - Empresa estudada.
3. Mapeamento e composição
dos custos
Com os dados da tabela 1, foi traçada
uma curva ABC (figura 1) para identificar
quais são os itens mais impactantes em

elação ao custo. Foi observado que, para
todas as linhas de produção da fábrica,
a distribuição dos custos segue a mesma
proporção, em média, 80% dos custos é
representado por apenas 20% dos itens.
FONTE - Empresa estudada.
Esses 20% dos itens passaram a ser
considerados críticos e, para cada linha
de produção, foi traçada essa curva para
mapear a distribuição dos custos. Dessa
forma, as ações e os testes de novas ferramentas
passaram a ser direcionados a esses
itens críticos a fim de se obter uma redução
mais significativa nos custos produtivos
da fábrica.
4. Análise crítica do consumo
elevado
Após a identificação do item que será
analisado, foi utilizado o diagrama de causa
e efeito (figura 2) para levantamento de
todas as prováveis causas que possivelmente
T1. Gastos totais com Ferramentas.
F2. Matriz causa-efeito.
estão cooperando para um consumo elevado
de ferramentas de corte.
Para cada caso específico, é feito um
brainstorming envolvendo todas as pessoas
manutenção
que têm envolvimento com o processo, que
podem ser os operadores, os engenheiros de
processo, de manufatura e os fornecedores
da ferramenta. FONTE - Empresa estudada
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
29

manutenção
F3. Fresa horária. F4. Fresa Anti-horária.
F5. Inserto fresa horária. F6. Inserto fresa Anti-horária.
T2. Gastos sem reaproveitamento de inserto.
T3. Gastos com reaproveitamento de inserto.
30 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
A matriz causa-efeito, demonstrada pela
figura 2 possibilita cercar todas as causas
que geram o consumo elevado de ferramentas,
por diferentes pontos de vista dos
envolvidos, tornando as ações e os testes de
novas ferramentas mais eficazes no sentido
de reduzir o consumo e consequentemente,
diminuir os custos.
5. Melhorias organizacionais
Após fazer a análise de Pareto (referências
bibliográficas) e do diagrama causa e efeito,
observa-se um grande consumo de insertos
nas operações das figuras 3 e 4.
O controle da vida e da utilização de
todas as arestas, bem como a redução dos
estoques de ferramentas, são exemplos de
ações que têm grande importância no que
tange às ferramentas de corte.
Nas operações de usinagem da biela,
as fresas utilizam um inserto triangular,
que apresentam 3 arestas de corte em cada
face, totalizando 6 arestas de corte. No
entanto, no caso da biela, uma das fresas
trabalha com a rotação no sentido horário
- figura 3 - e a outra no sentido anti-horário
– figura 4.
Em um caso como esse, quando empregado
na fresa direita (sentido horário),
apenas os lados em destaque da aresta de
corte do inserto será desgastado – figura 5.
Já quando usado na fresa esquerda (sentido
anti-horário), o mesmo ocorrerá para o lado
oposto da aresta – figura 6.
Dessa forma, se os insertos da fresa
direita forem reutilizados na esquerda,
ou vice-versa, pode-se empregar 2 vezes
cada aresta, o que representa um total de
12 arestas por inserto. Segue exemplo de
quanto pode ser significativo o ganho com
o reaproveitamento dos insertos.
Na tabela 2, pode ser observado que
para a produção de 1.000 peças com uma
vida de inserto de 250 peças/aresta, são
necessários 67 insertos para fazer a produção
anual (12.0000 peças). Como nesse caso a
empresa não tem a cultura de reaproveitar
os insertos, são exigidos 67 insertos em
cada operação, contabilizando um total
de 134 insertos ao ano, que representa R$
52.517,28.
Na tabela 3, observa-se que reaproveitando
todos os insertos, a operação 170
não necessita requisitar nenhum inserto
novo, gerando assim uma economia de 67
insertos e R$ 26.258,64 no ano.

6. Considerações e demonstração
dos resultados
O gerenciamento de ferramentas de
corte se mostrou muito importante na
busca da redução dos custos produtivos e
do aumento da produtividade. Contudo,
é bom ressaltar que todas as pessoas do
grupo (preparadores, afiadores, técnicos,
operadores e principalmente a liderança)
devem estar alinhadas e comprometidas a
manter todas as informações precisamente
atualizadas.
Foi demonstrado nesse estudo um
ganho de R$ 26.258,64 por ano, porém
deve-se destacar que o intuito foi mostrar
a possibilidade de redução de custos através
do gerenciamento. De acordo com análise
dos relatórios de “savings” apontado pelos
gerenciadores, a empresa teve redução de
18% dos custos com ferramentas resultantes
do gerenciamento, o que representa mais de
um milhão de reais de economia ao ano.
Conclusão
Através do desenvolvimento do estudo
de caso, foi possível demonstrar os ganhos
que a empresa vem obtendo com a aplicação
do gerenciamento de ferramentas de corte
no sentido de aumentar a competitividade
da empresa. O controle de saída das ferramentas
no chão de fábrica com auxílio do
software se mostrou uma importante etapa
no processo, visto que através desses dados
são criadas curvas ABC (Pareto) que auxiliam
na identificação das ferramentas que mais
impactam na composição total do custo.
A utilização do diagrama de causa e efeito
(Ishikawa) ajuda a identificar de maneira eficaz
as causas do consumo elevado das ferramentas
que mais impactam na composição do custo
por peça, permitindo assim uma atuação
mais rápida e precisa por parte da empresa
e do fornecedor da ferramenta no sentido
de reduzir o consumo desse item.
Como propostas para futuros trabalhos,
levantamos a necessidade de um estudo da
aplicação do gerenciamento de ferramentas
de corte em empresas que utilizam processos
de fabricação de peças não seriadas. MA
Os Autores são formados em Engenharia de
Produção Mecânica pela Escola de Engenharia
Mauá no curso. Realizaram estágio na Sandvik
do Brasil e hoje atuam como engenheiros de
vendas técnicas nas distribuições da Sandvik.
Gustavo - g_lazari@hotmail.com
Henrique - h.andrade@uol.com.br
Rafael - rafaelbatalhote@yahoo.com.br
Referências Bibliográficas
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Fabricação com o Auxílio de Computador.
Rio de Janeiro: Camus, 1988. 249 p.
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Metodologia científica. São Paulo: Person
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CHWIF, L; MEDINA, A. C;. Modelagem e
Simulação de Eventos Discretos: Teoria e
Aplicações. 2 ed. São Paulo, SP: Bravarte,
2006. 255 p.
FAVARETTO, A. S. Estudo do Gerenciamento
de Ferramentas de Corte na
Indústria Automotiva de Curitiba e
Região Metropolitana. Curitiba, PUC-PR:
2005. 201 p.(Mestrado em Engenharia
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HOHMANN, C. Principle of 5 S. Disponível
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manutenção
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TRIPP, D. Pesquisa-ação: uma introdução
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Acesso em 20 jun. 2009.
WOMACK, J.P.; JONES D.T.; ROOS D.
A máquina que mudou o mundo. Rio de
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ZONTA, A.J. Gerenciamento de ferramentas:
Estudos de caso de empresas do
setor metal-mecânico brasileiro. Florianópolis:
2007.
Disponível em:
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
31

conectividade
Libertando o
poder do HART
e proporcionando
benefícios aos usuários
O protocolo HART tem sido testado com sucesso em milhares de
aplicações em vários segmentos, mesmo em ambientes perigosos.
Porém, o dia-a-dia tem nos mostrado que os usuários pouco se
utilizam dos recursos que esta tecnologia disponibiliza e que
poderiam tirar vantagens de características e funcionalidades
deste protocolo, libertando o “poder” que o HART tem.
Neste sentido, este artigo mostrará detalhes da utilização da
comunicação HART em medições multivariáveis, descrevendo
aplicações de um conversor de HART para 4-20 mA capaz de
acrescentar mais flexibilidade de uso aos equipamentos HART
saiba mais
Protocolo Digital Hart
Mecatrônica Atual 43
A Tecnologia Hart na indústria
– Estrutura do Protocolo
Mecatrônica Atual 19
Manuais de equipamentos
HART Smar
Site de fabricante:
www.smar.com.br
32 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
HCC301: conversor de
HART para 4-20 mA
O HCC301 é um conversor Smar a
dois fios capaz de gerar um sinal de corrente
4-20 mA através de uma variável via
comunicação HART. Com isto podemos
transferir informações de equipamentos
HART aos controladores e facilitar os
controles e processos com uma solução de
baixo custo.
Este conversor tem a capacidade de
trabalhar como mestre primário do barramento
HART e continuamente fazer
o “polling” de uma variável em um outro
equipamento HART, convertendo a mesma
dinamicamente a um valor em corrente de
4-20 mA proporcional a uma escala pré-configurada.Mesmo
sendo um mestre primário,
o HCC301 permite livremente que se tenha
um mestre secundário no barramento, como
por exemplo, um hand-held.
Eng. César Cassiolato
Smar Equipamentos Industriais Ltda.
Esta variável atualizada em corrente
pode ser a variável primária em unidade
de engenharia, a variável primária em
percentagem ou também uma das variáveis
dinâmicas do equipamento HART: a variável
secundária, terciária ou a quarta variável.O
equipamento HART pode ser de qualquer
fabricante, o que dá mais flexibilidade e
recursividade ao usuário.
Pode-se configurar no conversor a condição
de falha segura segundo a NAMUR-
NE43, onde em uma falha, este gerará um
sinal de corrente de acordo com a seleção do
usuário(3,6 ou 21 mA), de tal forma que o
controlador possa tomar uma ação segura.
O usuário ainda configura o número de
“retries” de comunicação até que o conversor
gere a corrente em falha segura.
Em nível de segurança, pode-se ainda
habilitar a proteção de escrita evitando
alterações não autorizadas.

Veja mais detalhes no diagrama de
blocos funcional na figura 1.
Durante a configuração do HCC301,
este deve ser configurado para escravo, o
que é feito localmente no equipamento.
A figura 2 mostra a tela de configuração
do conversor utilizando-se um hand-held
(PALM, HPC301 Smar), onde podemos
ver a simplicidade para o usuário.
Algumas aplicações
1) Aumentando a segurança e
confiabilidade em elementos finais
de controle
A grande maioria dos posicionadores de
válvulas HART do mercado não possuem
um sinal de retorno indicando a posição real
da válvula e quando têm, exigem ligações
a 4 fios, dificultando e aumentando custos
de instalação.A solução normalmente
adotada, é a utilização de um transmissor
de posição, mas que envolve custos e exige
instalação adequada. Com isto, é muito
frequente se ver no campo o posicionador
recebendo um setpoint de posição desejada
via controlador, mas o controle não tem
um sinal de feedback, dizendo se a válvula
realmente foi para a posição desejada, se
está emperrada, se está lenta, como está o
controle seu controle, etc...
Observe a figura 3, onde temos um
posicionador de válvulas. Poderíamos a
um baixo custo extrair via comunicação
HART a posição real da válvula e fornecêla
proporcionalmente a 4-20 mA para o
sistema de controle, melhorando condições
de performance, reduzindo custos com a
minimização da variabilidade do processo,
além de aumentar significativamente a confiabilidade
do sistema. Note que em termos de
instalação, nada é feito no posicionador.
2) Minimizando custos nos
processos de medição de densidade
e concentração
Analisemos a situação da figura 4,
onde temos um transmissor HART de
densidade/concentração e que, além da
medida primária (densidade ou concentração),
queremos fornecer ao controle um
sinal de corrente do processo de temperatura.
Geralmente, colocaria-se mais um
transmissor de temperatura no processo e
assim teríamos a medição da temperatura.
Porém, usando o HCC301, poderíamos a
F1. Diagrama funcional do HCC301- Smar.
F2. Tela de Configuração do HCC301.
F3. Aumentando a segurança e confiabilidade
em elementos finais de controle.
conectividade
F4. Minimizando custos nos processos de
medição de densidade e concentração.
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
33

conectividade
F5. Medição da temperatura ambiente
ou em escala diferente nos processos de
temperatura.
um baixo custo extrair via comunicação
HART a temperatura do processo, que é
medida pelo transmissor e fornecê-la proporcionalmente
a 4-20 mA para o sistema
de controle, melhorando condições de
performance, reduzindo custos. Observe
que em termos de instalação, nada é feito
no transmissor.
3) Medição da temperatura
ambiente ou em escala diferente
nos processos de temperatura
Analisemos a situação de aplicação de
acordo com a figura 5, onde tem-se um
forno operando de 50 a 200 °C, e o valor
da temperatura é fornecida ao sistema de
controle proporcionalmente através de um
sinal de 4-20 mA. Poderia-se medir esta
temperatura em uma escala diferente, com
propósitos somente de monitoração por
exemplo, ou ainda estarmos informando a
temperatura ambiente. Usando o HCC301,
poderíamos a um baixo custo extrar via
comunicação HART estas informações e
fornecê-las proporcionalmente a 4-20 mA
para o sistema de controle, melhorando
condições de performance, reduzindo
custos. Veja que em termos de instalação,
nada é feito no transmissor.
34 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
F6. Medição multivariável.
4) Medição multivariável: vazão
Analisemos agora a situação da figura
6, onde temos um transmissor de pressão
utilizando-se de um elemento primário para
medição de vazão. Poderia-se, por exemplo,
via conversor HCC301, disponibilizar a
pressão diferencial ao sistema de controle,
uma vez que a variável primária do transmissor
foi configurada como vazão.Note
que em termos de instalação, nada é feito
no transmissor.
5) Gerenciamento de Ativos
A necessidade de automação na indústria
e nos mais diversos segmentos está associada,
entre diversos aspectos, às possibilidades de
aumentar a velocidade de processamento
das informações, uma vez que as operações
estão cada vez mais complexas e variáveis,
exigindo um grande número de controles
e mecanismos de regulação para permitir
decisões mais ágeis e, portanto, aumentar
os níveis de produtividade e eficiência do
processo produtivo dentro das premissas
da excelência operacional.
A automação permite economias de
energia, força de trabalho e matérias-primas,
um melhor controle de qualidade do produto,
maior utilização da planta, aumenta
a produtividade e a segurança operacional.
Em essência, a automação nas indústrias
permite elevar os níveis de continuidade
e de controle global do processo com
maior eficiência, aproximar ao máximo
a produção real à capacidade nominal da
planta, ao reduzir ao mínimo possível as
horas paradas, de manutenção corretiva e
a falta de matéria-prima.
Além disso, com o advento dos sistemas
de automação baseado em redes de campo e
tecnologia digital, pode-se ter vários benefícios
em termos de manutenção e aumentar a
disponibilidade e segurança operacional. E,
ainda, a automação extrapola os limites de
chão de fábrica, ela continua após o produto
acabado, atingindo fronteiras mais abrangentes;
a automação do negócio. Quanto mais
informação, melhor uma planta pode ser
operada e sendo assim, mais produtos pode
gerar e mais lucrativa pode ser. A informação
digital e os sistemas verdadeiramente abertos
permitem que se colete informações dos mais
diversos tipos e finalidades de uma planta,
de uma forma interoperável e como ninguém
jamais imaginou e neste sentido, com a tecnologia
HART pode-se transformar preciosos
bits e bytes em um relacionamento lucrativo
e obter também um ganho qualitativo do
sistema como um todo. É o gerenciamento
dos dispositivos.
Esse tipo de gerenciamento tem como
objetivo o uso intensivo da comunicação
HART para aumentar a eficiência
e disponibilidade dos equipamentos, ao
mesmo tempo minimizando os custos de
manutenção. O Gerenciamento de Ativos
é então o conjunto de todas as técnicas e
ferramentas empregadas para otimizar a
manutenção dos equipamentos reduzindo ao
máximo os custos com paradas e aumentar
a disponibilidade operacional.
O autodiagnóstico, confiável e seguro,
proporcionado pelos dispositivos HART,
possibilita a integração de programas de
manutenção preditiva e proativa. Estatísticas
operacionais, como o deslocamento acumulado
da haste de uma válvula, proporcionam
informações úteis para a previsão de falhas e
uso da manutenção preditiva. Diagnósticos
rápidos e estatísticas operacionais permitem
a antecipação de falhas antes que elas
possam causar danos.
Mecanismos on-line de notificação de
falhas informam imediatamente ao responsável
se um determinado dispositivo

poderá falhar. Isto permite a tomada de
providências antes que a produção seja
afetada, contribuindo para a diminuição
das paradas inesperadas e de situações de
risco. Informações mais precisas, como
por exemplo, qual dispositivo, que tipo de
falha, entre outras, podem ajudar na escolha
adequada de sobressalentes e de ferramentas,
antes do envio da equipe de manutenção
ao campo. A utilização de programadores
portáteis pode ser eliminada.
É possível acessar os dispositivos da
rede HART via ferramentas poderosas
em um microcomputador. O AssetView
da Smar, por exemplo, é uma ferramenta
de gerenciamento de ativos e manutenção
preditiva e proativa, parte integrante do
SYSTEM302-7 e que contribui para uma
grande diminuição dos custos operacionais
da planta.E isto é garantido somente se o
processo estiver rodando com excelência, uma
consequência direta do gerenciamento de
ativos e de práticas que reduzem o downtime,
aumentando a disponibilidade da planta e
cortando custos de manutenção.
O SYSTEM302-7, sistema de automação
baseado em redes, é um sistema com um
número menor de componentes e consequentemente,
possui uma maior confiabilidade.
A tecnologia baseada em padrões abertos
prevê uma menor dependência dos caros
contratos de manutenção.
Uma grande parte do Total Cost of
Ownership (TCO - Custo Total de Propriedade)
do sistema pode ser reduzida
devido à facilidade da manutenção. A
manutenção de registros exigida pela ISO
14000 e ISO 9000 torna-se muito mais
fácil, uma vez que os dados dos instrumentos
estão disponíveis em qualquer estação
de trabalho.
Um sistema de gerenciamento e manutenção
deve ter recursos que permitam ao
usuário identificar ou prognosticar fácil e
rapidamente qualquer mau funcionamento
de sua planta. Neste sentido, deve ter
facilidades técnicas em gerações de dados
estatísticos, levantamento de históricos,
gerações de relatórios, permitir fácil acesso
de qualquer lugar, mesmo fora da planta e
evitar paradas não programadas e otimizar
as paradas programadas das empresas,
utilizando as manutenções preditivas e
proativas (o chamado conceito TPM Total
Productive Maintenance). Além disso, deve
tirar vantagens dos modernos recursos
de rede e arquitetura de software, como
interface OPC, multiprotocolos e acesso
via WEB, onde estas ferramentas oferecem
ao usuário ampla visibilidade da planta, a
qualquer hora, em qualquer lugar.
Em termos gerais, as empresas hoje
querem informações que podem gerar benefícios,
facilitando as tomadas de decisões.
Vejamos algumas facilidades e benefícios
do gerenciamento de ativos:
• Facilidade de acesso às informações
em toda a planta (desde chão-defábrica
até níveis gerenciais);
• Garante uniformização das informações
nos diversos níveis hierárquicos,
com confiabilidade. Rico em informação,
facilita a tomada de decisões;
• Permite infraestrutura e tecnologia
para que se monitore on-line, configure,
calibre e gerencie equipamentos
de campo com o objetivo de se ter
os melhores resultados em termos de
desempenho e redução de custos;
• Permite as melhores práticas de manutenção
(principalmente a proativa),
através do gerenciamento de diagnósticos,
programação de manutenções;
• Audit Trial;
• Minimização de spare parts;
• Aumento da disponibilidade e segurança
operacional da planta e redução
do downtime;
• Diminuição do tempo perdido em
manutenção em equipamentos que
realmente não a necessita (Manutenção
Preventiva);
• Ganhos e redução de custos operacionais
contribuindo para a redução
de custos gerais.
O AssetView, ferramenta de gerenciamento
de ativos e parte integrante do
SYSTEM302, foi desenvolvido dentro desta
filosofia e utiliza o próprio WEB Browser
como plataforma para as interfaces gráficas
com o usuário e é baseado em 2 padrões
internacionais de descrição de dispositivos:
EDDL (Electronic Device Description Language)
e FDT (Field Device Tool). Através do
AssetView, pode-se executar manutenções,
programar agendamentos, gerar notificações
via e-mail, e tudo sem a necessidade de um
software específico.
Esta ferramenta possibilita o gerenciamento
de toda documentação dos ativos,
como manuais, procedimentos, folha de
dados, relatórios, links aos fabricantes dos
conectividade
equipamentos, etc. de forma a concentrar
toda documentação e facilitar o dia-a-dia
do usuário.
Com sua poderosa interface, o AssetView
permite a operação com vários equipamentos
de campo (transmissores e válvulas) e dispositivos
mecânicos e elétricos de qualquer
fabricante, facilitando a parametrização,
operação, calibração e diagnósticos. Permite
que se registre toda e qualquer alterações
efetuadas pelo usuário e que se tenha a reconciliação
de configurações e monitoração
on-line de centenas de produtos.
Além disso, o AssetView possui um
Wizard que possibilita um aprimoramento
da interface gráfica definida pela EDDL de
novos equipamentos. Permite também a
definição de diagnósticos avançados, com
a inclusão de gráficos.
Entre vários benefícios destacam-se: a
simplificação nas atividades envolvendo
parametrização, diagnose e manutenção;
redução de custos de manutenção; rápida
identificação de problemas; prevenção de
paradas não programadas, causadas por
falhas de equipamentos ou de instrumentos
e consequente aumento do MTBF (Mean
Time Between Failures) da planta; diminuição
no tempo de parada, programada ou não
programada da planta, com diminuição do
MTTR (Mean Time To Repair); solução
aberta e com fácil acesso a informação.
O AssetView possui duas patentes internacionais
garantindo suas características
inovadoras e o seu pioneirismo: 6,631,298 e
6,725,182 . Mais informações sobre o Asset
View, acesse: www.smar.com/brasil2/products/asset_view.asp.
Conclusão
Pudemos ver alguns detalhes do protocolo
HART, com uma visão mais de aplicação,
mostrando recursos do protocolo que possam
não estar sendo utilizados pelos usuários na
prática, mas que fazem parte do “poder do
HART”. E ainda a viabilidade de adicionar
valores/funcionalidades a equipamentos
HART com o HCC301, dando mais
possibilidades de aplicações, facilitando
instalações e minimizando custos em geral.
Pode-se observar que mesmo sendo uma
tecnologia com mais de 20 anos, ainda tem
muito espaço para crescer, especialmente nas
aplicações de gerenciamento de informações
vindas do campo, gerenciamento de ativos,
diagnóstico e manutenção. MA
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
35

conectividade
PROFINET e
PROFIsafe:
Aplicações na indústria
automobilística no Brasil
Para as funções de segurança conheça Profinet
e o Profisafe, tecnologias que foram utilizadas
na empresa Ford
A
saiba mais
Rede Profinet
Mecatrônica Atual 19
PROFIBUS-DP/PA - ProfiSafe, Profile
for Failsafe Technology
IEC 61508 – Functional safety of
electrical/electronic/programmable
electronic safety-related systems
Material de treinamento SMAR
Profibus, 2003, César Cassiolato.
36 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
s exigências de aumento da produtividade,
disponibilidade e redução no tempo de
parada em intervenções nas linhas em funcionamento
são palavras-chave em tempos
de competição global.
Ao mesmo tempo em que se desejam
benefícios imediatos, não há como deixar
de estar atento ao futuro de todo tipo de
intervenção tecnológica realizada. Atualmente,
dentro do escopo de automação
industrial, estas duas visões podem ser
totalmente atendidas pela tecnologia da
PROFINET e o uso do PROFIsafe para
as funções de segurança
Flexibilidade
Considerando a veloz obsolescência
dos produtos em decorrência dos grandes
avanços tecnológicos, torna-se fundamental
optar por soluções modulares, que possam
garantir a otimização dos processos. A
PROFINET possui toda a flexibilidade
da arquitetura de rede ETHERNET,
proporcionando mais liberdade para interconexão
dos componentes no campo
e maior possibilidade de escolhas. Entre
as opções que flexibilizam a topologia de
rede, pode-se destacar a viabilidade do uso
da tecnologia Wireless que permite a troca
de sinais (inclusive sinais de segurança) sem
a existência de cabos. Em especial é uma
aplicação interessante em aplicações com
movimentação, onde existe a necessidade
de pontos de entrada e saída remoto em
dispositivos móveis.
Padrão aberto e universal
A PROFINET é um padrão de comunicação
aberto que permite a integração
simples em sistemas e redes já existentes.
Isso significa que existe segurança tanto
para os investimentos existentes e futuros
quanto para uma transição gradual para a
nova tecnologia.

F1. Detalhe de módulo de entradas e saídas em IP67.
conectividade
Associação Profibus: Mais suporte para PROFINET/PROFIsafe
A Associação Profibus International
(PI) foi fundada em 1989 e está
organizada em mais de 30 países.
Em todo o mundo, a entidade possui
mais de 500 profissionais das diversas
empresas associadas, colaborando em
mais de 50 grupos de trabalho. Este
poder de inovação assegura o futuro
da tecnologia PROFINET.
No Brasil, o PI também está preparado
para atuar no desenvolvimento
do mercado. Seu papel é promover
o conhecimento e a disseminação de
informação sobre a tecnologia dos
padrões de rede PROFINET, PROFI-
BUS e AS-Interface. A ideia é tornar a
tecnologia favorita para os mercados
considerados chaves: manufatura, processo
e controle de movimento.
Para dar maior ênfase e suporte a
este trabalho de desenvolvimento de
soluções em PROFINET e PROFIsafe,
a Associação nomeou uma Diretoria
específica de PROFINET e PROFIsafe
a partir do segundo semestre de 2009,
que está a cargo do engenheiro Daniel
Coppini. “Acumulei uma experiência
de 10 anos na área de automação dentro
da minha atividade na Siemens com foco
em soluções para a indústria automobilística,
que apresenta uma forte demanda
por conceitos inovadores de automação
e comunicação”, afirma Coppini. Segundo
ele, a atividade na Associação vem de
encontro ao seu interesse profissional,
uma vez que pode ser facilmente conciliada
no seu dia-a-dia. “Fiquei muito grato
com o convite”, finaliza.
PROFINET é o padrão de rede industrial
baseada em rede Ethernet desenvolvido
como complemento ao já estabelecido
padrão PROFIBUS. Trata-se de um padrão
robusto de comunicação industrial, capaz
de oferecer confiabilidade máxima nos
processos, e ao mesmo tempo propiciar
as vantagens e facilidades da Ethernet já
difundidas no mundo do “escritório”.
A tecnologia PROFINET tem se consagrado
nos últimos anos, tornandose
rapidamente a principal tendência
tecnológica da automação distribuída.
Em 2008 já haviam sido contabilizados
mundialmente mais de 1,6 milhões de
nós. Com um crescimento médio de
37% ao ano, espera-se atingir a marca
de três milhões de nós em 2010. Os
mercados-chave para a tecnologia
PROFINET são: Manufatura (indústria
automobilística, têxtil, máquinas-ferramenta,
etc.); Processo (indústria
farmacêutica, química, óleo e gás,
alimentos e bebidas, etc.) e Controle
de Movimento (indústrias de madeira,
cerâmica, vidro, plástico, gráficas, etc.).
No Brasil, já existem vários casos de
sucesso (leia sobre o case Ford no
box 2).
PROFIsafe é uma tecnologia que
integra, na mesma rede de comunicação,
sinais de processo e segurança
garantindo a mesma confiabilidade das
aplicações tradicionais (hard wired)
exigidas pela indústria e atingindo as
categorias normatizadas das normas
de segurança (Categorias de segurança
segundo NBR14153 / EN 954 e
Safety Integrity Level (SIL) segundo a
IEC 61508).
Daniel Coppini
Diretor Profibus
PROFINET / PROFIsafe
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
37

conectividade
FORD moderniza planta com PROFINET e PROFIsafe
Um dos cases de sucesso da aplicação
PROFINET/PROFIsafe está na planta da
Ford em São Bernardo do Campo, mais
especificamente em células de solda da
Courier. Conversamos com o time de
engenharia de fábrica e manutenção de
carroceria, Eduardo Fajardo, Fernando
Casagrande e Luiz Cláudio Batista, além
de Glauco Santos (da Siemens) que
acompanhou a instalação do sistema. A
planta adquiriu a tecnologia PROFINET/
PROFIsafe na atualização do sistema de
automação em projeto implantado pela
Siemens no início de 2007.
Para a Ford, a facilidade de instalação foi
o maior diferencial. “Quanto menor o
número de componentes, melhor. Isso
nos ajudou bastante. Ter um sistema
simplificado resultou em ganho de tempo.
Além disso, o número reduzido de cabos
gerou uma instalação mais enxuta e
eficiente”, afirmou Fajardo. Casagrande
destacou as vantagens do padrão Ethernet.
“O endereçamento e o manuseio são
mais amigáveis. Há ainda a disponibilidade
Figura A. Arquitetura original da planta. O “ANTES”
com duas colunas do painél, uma para o Processo e
outra para a Segurança
38 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
de usufruir tanto dos recursos de informática
como dos de automação”, avaliou.
Segundo ele, em se tratando de IHM, a
tecnologia proporciona versatilidade, e
com o uso de IHM baseadas em PC até
a literatura de todo circuito encontra-se
hoje em um único painel de operação.
O monitoramento de todo o processo
destas linhas é realizado via PLCs.
“Diferente dos relés, a segurança via PLC
oferece mais recursos. Além disso, essa
segurança integrada diminui a possibilidade
de falhas e reduz também o tempo
das intervenções”, opinou Luiz Cláudio.
A importância das novas tecnologias está
no fato de elas proporcionarem o menor
número possível de interferências no
processo produtivo. “Depois que uma
instalação foi concluída, o ideal para a
equipe de manutenção e operação é que
não exista mais necessidade de intervenção.
É isso o que vem acontecendo com
essa aplicação na nossa planta há mais de
dois anos”, revela Casagrande. Por esse
motivo, o diagnóstico mais poderoso é
um dos atrativos da PROFINET/PROFIsafe.
“Ter a detecção exata do problema
é um grande diferencial desta tecnologia”
complementou Glauco.
De acordo com a opinião de Casagrande,
para que a tecnologia possa ser ainda
mais difundida e amplamente utilizada no
mercado nacional, o PROFINET/PRO-
FIsafe ainda precisa ser homologado e
entendido como padrão para a indústria.
Fica, assim, um recado para a Associação
Profibus, que pode trabalhar no sentido
de facilitar o acesso desta tecnologia do
futuro nos dias atuais.
Na figura A a seguir, pode-se ver a
arquitetura original da aplicação antes do
retrofit, que utilizava um PLC de segurança
e alguns RELÉS de segurança (na
coluna à direita) e um PLC de processo.
Na figura B está o resultado da modernização.
Note a quantidade de espaço
que ficou disponível no painel, uma vez
que neste caso o painel foi mantido por
motivo de praticidade de instalação.
Figura B. Arquitetura utilizada na modernização.
O “DEPOIS” com um só PLC integrando
Segurança e Processo na mesma rede.

A Ethernet Industrial é utilizada como
base para a ligação dos mais variados componentes,
desde o nível de campo ao de
gerenciamento. Assim, ao aliar desempenho
industrial à universalidade, obtém-se continuidade
e transparência de comunicação
por toda a empresa.
Diagnósticos
Apenas um diagnóstico eficiente é capaz
de proporcionar máxima disponibilidade
de uma planta. A PROFINET oferece um
diagnóstico altamente preciso, flexível e
integrado, evitando paralisações e reduzindo
os custos de operação e manutenção. A
partir daí, as correções de falhas eventuais
acontecem da forma mais ágil possível e tudo
isso se reverte em produtividade.
Segurança
O efeito do uso do PROFIsafe no campo
é imediato, tendo em vista que a transmissão
de dados de processo e de segurança estão
agrupados dentro de uma única topologia de
rede. Isso significa facilidade de instalação
e de manutenção do sistema: um cabo, um
processador, uma única linguagem de programação
e o mesmo módulo de entradas e
saídas. Interessante ressaltar que, ao juntar
duas arquiteturas, não há perda de confiabilidade
no sistema. A PROFIsafe utiliza a
rede de comunicação de campo, incluindo
mecanismos de handshake e redundâncias,
garantindo toda a informação que vinda de
dispositivos de segurança seja tratado apropriadamente.
Mais: cada ponto remoto de
comunicação possui autonomia, entrando
no chamado “modo seguro” em casos de
risco ou perda de comunicação.
Vale destacar ainda que todos os recursos
adicionais de processamento existentes para
garantir a segurança são compensados por
uma tecnologia mais rápida e bastante acessível,
evitando qualquer tipo de sobrecarga
ou comprometimento do processo. Dados
de segurança são tipicamente uma porção
significativamente pequena em comparação
a tudo o que é processado em todo o sistema
de automação, sendo que os requisitos
extras de verificação de sinal de segurança
exigidos pelo protocolo de PROFIsafe não
afetam a performance do sistema de redes
do PROFINET (que funciona com padrão
típico de 100 Mbtis/s).
MA
???
conectividade
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
39

conectividade
PROFIBUS
Vamos apresentar em uma série de artigos a tecnologia
PROFIBUS, e terminar com a tecnologia
PROFINET
saiba mais
Redes de Organização Profibus
Mecatrônica Atual 16
A Rede Profibus DP
Mecatrônica Atual 17
Rede Profibus PA
Mecatrônica Atual 18
Site de fabricante:
www.smar.com.br
Material de treinamento SMAR
Profibus, 2003, César Cassiolato.
40 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
César Cassiolato
Smar Equipamentos Ind. Ltda.
Descrição Técnica PROFIBUS.
PROFIBUS GuideLine
PROFIBUS-DP/PA - ProfiSafe, Profile
for Failsafe Technology
IEC 61508 – Functional safety of
electrical/electronic/programmable
electronic safety-related systems
Manuais PROFIBUS PA - SMAR
Um pouco de história
e cenário atual
A história do PROFIBUS começa na
aventura de um projeto da associação
apoiado por autoridades públicas, que se
iniciou em 1987 na Alemanha. Dentro do
contexto desta aventura, 21 companhias
e institutos uniram forças e criaram um
projeto estratégico em fieldbus. O objetivo
era a realização e estabilização de um
barramento de campo bitserial, sendo o
requisito básico a padronização da interface
de dispositivo de campo. Por esta razão, os
membros relevantes das companhias do
ZVEI (Associação Central da Indústria
Elétrica) concordaram em apoiar um
conceito técnico mútuo para manufatura
e automação de processos.
Um primeiro passo foi a especificação
do protocolo de comunicações complexas
PROFIBUS FMS (Especificação de Mensagens
Fieldbus), que foi preparado para
exigência de tarefas de comunicação.
Um passo mais adiante, em 1993, foi
a conclusão da especificação para uma
variante mais simples e com comunicação
mais rápida, o PROFIBUS-DP (Periferia
Descentralizada). Este protocolo está disponível
agora em três versões funcionais,
o DP-V0, DP-V1 e DP-V2.
Baseado nestes dois protocolos de comunicação,
acoplado com o desenvolvimento de
numerosos perfis de aplicações orientadas e
um número de dispositivos de crescimento

ápido, o PROFIBUS começou seu avanço
inicialmente na automação (manufatura) e
desde 1995 na automação de processos com
a introdução do PROFIBUS-PA. Hoje, o
PROFIBUS é o barramento de campo líder
no mercado mundial.
O PROFIBUS é um padrão de rede de
campo aberto e independente de fornecedores,
onde a interface entre eles permite uma
ampla aplicação em processos, manufatura e
automação predial. Esse padrão é garantido
segundo as normas EN 50170 e EN 50254.
Desde janeiro de 2000, o PROFIBUS foi
firmemente estabelecido com a IEC 61158,
ao lado de mais sete outros fieldbuses. A
IEC 61158 está dividida em sete partes,
nomeadas 61158-1 a 61158-6, nas quais estão
as especificações segundo o modelo OSI.
Nessa versão houve a expansão que incluiu o
DPV-2. Mundialmente, os usuários podem
agora se referenciar a um padrão internacional
de protocolo aberto, cujo desenvolvimento
procurou e procura a redução de custos,
flexibilidade, confiabilidade, segurança,
orientação ao futuro, atendimento às mais
diversas aplicações, interoperabilidade e
múltiplos fornecedores.
Hoje, estima-se em cerca de 30 milhões
de nós instalados com tecnologia
PROFIBUS e mais de 1000 plantas com
tecnologia PROFIBUS-PA. São 24 organizações
regionais (RPAs) e 35 Centros
de Competência em PROFIBUS (PCCs),
localizados estrategicamente em diversos
países, de modo a oferecer suporte aos seus
usuários, inclusive no Brasil, em parceria
com a FIPAI na Escola de Engenharia de
São Carlos-USP, onde existe o único PCC
da América Latina.
• Mais de 2.800 produtos disponíveis;
• Mais de 1000 produtos nos últimos
3 anos;
• Mais de 1.000.000 instalações – PRO-
FIBUS;
• Mais de 1000 plantas com PRO-
FIBUS PA;
• Mais de 30 milhões de nós instalados;
• 6 milhões de nós vendidos nos últimos
3 anos;
• Mais de 6 milhões de nós PROFINET
instalados;
• Mais de 880 mil nós Profibus PA;
• Mais de 630 mil nós ProfiSafe;
• Mais de 2000 Fornecedores.
Em termos de desenvolvimento, vale
a pena lembrar que a tecnologia é estável,
porém não é estática. As empresas-membros
do PROFIBUS International estão sempre
reunidas nos chamados Work Groups,
atentas às novas demandas de mercado e
garantindo novos benefícios com o advento
de novas características.
A tecnologia da informação tornou-se
determinante no desenvolvimento da tecnologia
da automação, alterando hierarquias
e estruturas no ambiente dos escritórios e
chega agora ao ambiente industrial nos seus
mais diversos setores, desde as indústrias de
processo e manufatura até prédios e sistemas
logísticos. A capacidade de comunicação
entre dispositivos e o uso de mecanismos
padronizados, abertos e transparentes são
componentes indispensáveis no conceito de
automação de hoje. A comunicação expandese
rapidamente no sentido horizontal, nos
níveis inferiores (field level), assim como no
sentido vertical integrando todos os níveis
hierárquicos de um sistema. De acordo com
as características da aplicação e do custo
máximo a ser atingido, uma combinação
gradual de diferentes sistemas de comunicação,
tais como: Ethernet, PROFIBUS e
AS-Interface, oferece as condições ideais
de redes abertas em processos industriais.
(Figura 1)
No nível de atuadores/sensores o AS-
Interface é o sistema de comunicação de
dados ideal, pois os sinais binários de
F1. Comunicação Industrial Profibus.
conectividade
dados são transmitidos via um barramento
extremamente simples e de baixo custo,
juntamente com a alimentação 24 Vdc
necessária para alimentar estes mesmos
sensores e atuadores. Outra característica
importante é a de que os dados são transmitidos
ciclicamente, de uma maneira
extremamente eficiente e rápida.
No nível de campo, a periferia distribuída
como: módulos de E/S, transdutores,
acionamentos (drives), válvulas e painéis
de operação, trabalham em sistemas de
automação, via um eficiente sistema de
comunicação em tempo real, o PROFIBUS
DP ou PA. A transmissão de dados do
processo é efetuada ciclicamente, enquanto
alarmes, parâmetros e diagnósticos são
transmitidos somente quando necessário,
de maneira acíclica.
No nível de célula, os controladores
programáveis, como os CLPs e os PCs,
comunicam-se entre si, requerendo, dessa
maneira, que grandes pacotes de dados
sejam transferidas em inúmeras e poderosas
funções de comunicação. Além disso, a
integração eficiente aos sistemas de comunicação
corporativos existentes, tais como:
Intranet, Internet e Ethernet, são requisito
absolutamente obrigatório. Essa necessidade
é suprida pelos protocolos PROFIBUS FMS
e PROFINet.
A revolução da comunicação industrial
na tecnologia da automação revela um
enorme potencial na otimização de sistemas
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
41

conectividade
de processo e tem feito uma importante
contribuição na direção da melhoria no
uso de recursos. As informações a seguir
fornecerão uma explicação resumida do
PROFIBUS como um elo de ligação central
no fluxo de informações na automação.
O PROFIBUS, em sua arquitetura, está
dividido em três variantes principais:
PROFIBUS DP
O PROFIBUS DP é a solução de alta
velocidade (high-speed) do PROFIBUS.
Seu desenvolvimento foi otimizado especialmente
para comunicações entres os
sistemas de automações e equipamentos
descentralizados. Voltada para sistemas
de controle, onde se destaca o acesso aos
dispositivos de I/O distribuídos. É utilizada
em substituição aos sistemas convencionais
4 a 20 mA, HART ou em transmissão com
24 volts. Utiliza-se do meio físico RS-485
ou fibra ótica. Requer menos de 2 ms para
a transmissão de 1 kbyte de entrada e saída
e é amplamente utilizada em controles com
tempo crítico.
Atualmente, 90% das aplicações envolvendo
escravos Profibus utilizam-se do
PROFIBUS DP. Essa variante está disponível
em três versões: DP-V0, DP-V1 e DP-V2. A
origem de cada versão aconteceu de acordo
com o avanço tecnológico e a demanda das
aplicações exigidas ao longo do tempo.
(Figura 2)
PROFIBUS-FMS
O PROFIBUS-FMS provê ao usuário
uma ampla seleção de funções quando
comparado com as outras variantes. É a
solução de padrão de comunicação universal
que pode ser usada para resolver tarefas
complexas de comunicação entre CLPs e
DCSs. Essa variante suporta a comunicação
entre sistemas de automação, assim como
a troca de dados entre equipamentos inteligentes,
e é geralmente utilizada em nível
de controle. Recentemente, pelo fato de
ter como função primária a comunicação
mestre-mestre (peer-to-peer), vem sendo
substituída por aplicações em Ethernet
com o PROFINET.
PROFIBUS-PA
O PROFIBUS PA é a solução PROFIBUS
que atende aos requisitos da automação de
processos, onde se tem a conexão de sistemas
de automação e sistemas de controle
42 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
de processo com equipamentos de campo,
tais como: transmissores de pressão, temperatura,
conversores, posicionadores, etc.
Pode ser usada em substituição ao padrão
4 a 20 mA.
Existem vantagens potenciais da utilização
dessa tecnologia, onde resumidamente
destacam-se as vantagens funcionais
F2. Versões do Profibus.
F3. Arquitetura de comunicação do Protocolo PROFIBUS.
(transmissão de informações confiáveis,
tratamento de status das variáveis, sistema
de segurança em caso de falha, equipamentos
com capacidades de autodiagnose,
rangeabilidade dos equipamentos, alta
resolução nas medições, integração com
controle discreto em alta velocidade, aplicações
em qualquer segmento, etc.). Além

dos benefícios econômicos pertinentes às
instalações (redução de até 40% em alguns
casos em relação aos sistemas convencionais),
custos de manutenção (redução de
até 25% em alguns casos em relação aos
sistemas convencionais), menor tempo de
startup, oferece um aumento significativo
em funcionalidade e segurança.
O PROFIBUS PA permite a medição
e controle por uma linha com dois fios
simples. Também permite alimentar os
equipamentos de campo em áreas intrinsecamente
seguras. O PROFIBUS PA permite
a manutenção e a conexão/desconexão de
equipamentos até mesmo durante a operação
sem interferir em outras estações em áreas
potencialmente explosivas. O PROFIBUS
PA foi desenvolvido em cooperação com os
usuários da Indústria de Controle e Processo
(NAMUR), satisfazendo as exigências
especiais dessa área de aplicação:
• O perfil original da aplicação para a
automação do processo e interoperabilidade
dos equipamentos de campo
dos diferentes fabricantes;
• Adição e remoção de estações de
barramentos mesmo em áreas intrinsecamente
seguras sem influência
para outras estações;
• Uma comunicação transparente
através dos acopladores do segmento
entre o barramento de automação
do processo PROFIBUS PA e do
barramento de automação industrial
PROFIBUS-DP;
• Alimentação e transmissão de dados
sobre o mesmo par de fios baseado
na tecnologia IEC 61158-2;
• Uso em áreas potencialmente explosivas
com blindagem explosiva tipo
“intrinsecamente segura” ou “sem
segurança intrínseca”.
A conexão dos transmissores, conversores
e posicionadores em uma rede PROFIBUS
DP é feita por um coupler DP/PA. O par
trançado a dois fios é utilizado na alimentação
e na comunicação de dados para cada
equipamento, facilitando a instalação e
resultando em baixo custo de hardware,
menor tempo para iniciação, manutenção
livre de problemas, baixo custo do software
de engenharia e alta confiança na operação.
Nas próximas edições abordaremos sobre
o PROFINET.
Todas as variantes do PROFIBUS são
baseadas no modelo de comunicação de
redes OSI (Open System Interconnection) em
concordância com o padrão internacional
ISO 7498. Devido aos requisitos de campo,
somente os níveis 1 e 2, e ainda o nível 7
no FMS, são implementados por razões de
eficiência. (Figura 3)
Nas três variantes os dois níveis inferiores
são muito parecidos, sendo que a
grande diferença está na interface com os
programas de aplicação. O nível 1 define o
meio físico. O nível 2 (nível de transporte
de dados) define o protocolo de acesso ao
barramento. O nível 7 (nível de aplicação)
define as funções de aplicação.
Essa arquitetura assegura transmissão
de dados rápida e eficiente. As aplicações
disponíveis ao usuário, assim como o comportamento
dos vários tipos de dispositivos
PROFIBUS-DP, estão especificados na
interface do usuário.
O PROFIBUS-FMS tem os níveis 1,
2 e 7 definidos, onde o nível de aplicação
é composto de mensagens FMS (Fieldbus
Message Specification) e da camada inferior
(LLI -Lower Layer Interface). O FMS define
um amplo número de serviços poderosos de
comunicação entre mestres e entre mestres
e escravos. O LLI define a representação
de serviços do FMS no protocolo de transmissão
do nível 2.
O protocolo de comunicação PROFIBUS
PA usa o mesmo protocolo de comunicação
PROFIBUS DP. Isto porque os serviços de
comunicação e mensagens são idênticos.
De fato, o PROFIBUS PA = PROFIBUS
DP - protocolo de comunicação + Serviços
Acíclico Estendido + IEC61158 que é a
Camada Física, também conhecida como
H1. Permite uma integração uniforme e
completa entre todos os níveis da automação
e as plantas das áreas de controle de
processo. Isto significa que a integração de
todas as áreas da planta pode ser realizada
com um protocolo de comunicação que usa
variações diferentes.
Conclusão
Nesta primeira parte apresentei o conceito
do protocolo PROFIbus, na próxima
edição estarei abordando o meio físico
em que opera o protocolo, e finalmente o
protocolo PROFInet com suas topologias.
BIBLIOGRAFIA MA
conectividade
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
43

supervisão
Medição Contínua
de Densidade e
Concentração
em Processos
Industriais
Para a medição da densidade em processos industriais muitos
métodos são disponíveis, baseados em diferentes tecnologias,
tais como: medidores nucleares, refratômetros, medidores
mássicos de efeito Coriolis, medição com diapasão vibrante,
areômetros, análise de laboratório, etc. Utilizando o princípio
do diferencial de pressão hidrostático, com uma sonda
de imersão e dois sensores de pressão integrados em uma
única unidade, o transmissor de densidade e concentração
capacitivo mede de forma contínua e precisa a densidade e
a concentração de líquidos
D
saiba mais
Arquitetura para sistema de medição
Mecatrônica Atual 37
Medidores de densidade em linha
Mecatrônica Atual 17
Princípios e metodologias para
medição de oxigênio em meios líquidos
Mecatrônica Atual 13
44 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
iversos processos industriais requerem medição
contínua da densidade para operarem
eficientemente e garantir qualidade e uniformidade
ao produto final. Isto inclui usinas
de açúcar e etanol, cervejarias, laticínios,
indústrias químicas e petroquímicas, de
papel e celulose de mineração, entre outras.
A densidade é um dos melhores indicadores
da composição de um produto, foi usada,
por exemplo, por Archimedes (250 anos
A.C.) para determinar que a coroa de ouro
do rei Hiero não era pura.
Nos itens a seguir são apresentadas as
características do transmissor de densidade
capacitivo para a medição contínua
Evaristo Orellana Alves,
Gerente de Produto - Smar
de densidade e concentração de líquidos
diretamente nos processos industriais.
No 1º tema é apresentado o transmissor
digital de densidade e concentração capacitivo,
no item 1 o seu princípio de funcionamento
no item 2 as formas de instalação e montagem,
no item 3 os detalhes de calibração e partida,
no item 4 são apresentados os detalhes de
operação e manutenção. No 2º tema é feita
a comparação do transmissor de densidade
capacitivo com as outras tecnologias disponíveis
para a medição de densidade. No
3º tema lista as aplicações mais frequentes
deste transmissor. O último assunto mostra
a conclusão deste artigo.

Transmissor Digital de
Densidade e Concentração
Capacitivo
O transmissor de densidade capacitivo
utiliza o princípio de medição de pressão
diferencial hidrostática entre dois pontos
separados por uma distância fixa e conhecida
para calcular com precisão a densidade e
concentração de líquidos.
1. Princípio de funcionamento
O equipamento utiliza um sensor de
pressão diferencial tipo capacitivo que se
comunica mediante capilares com os diafragmas
submersos no fluido do processo,
separados por uma distancia fixa.
A pressão diferencial sobre o sensor
capacitivo será diretamente proporcional à
densidade do líquido medido (ver figura e
fórmulas). Este valor de pressão diferencial
não é afetado pela variação do nível do líquido
nem pela pressão interna do vaso.
O transmissor de densidade capacitivo
possui ainda um sensor de temperatura
localizado entre os sensores de pressão para
efetuar a correção e normalização dos cálculos
levando em conta a temperatura do processo.
Com a temperatura do processo corrige-se
a distância entre os diafragmas e a variação
volumétrica do fluido de enchimento dos
capilares que transmitem a pressão dos
sensores à célula capacitiva.
Sendo o sensor de pressão diferencial
utilizado do tipo capacitivo ele gera um sinal
digital. Como o processamento posterior
do sinal se realiza também digitalmente,
obtém-se um alto nível de estabilidade e
exatidão na medição.
Com a informação gerada pelo sensor
de pressão diferencial capacitivo e a temperatura
do processo, o software da unidade
eletrônica efetua o cálculo da densidade ou da
concentração, enviando um sinal de corrente
ou digital proporcional à escala de densidade
ou concentração selecionada pelo usuário
(ºBrix, ºPlato, ºBaumé, g/cm3, etc.).
A mesma informação poderá ser acessada
no indicador digital local ou de forma remota
através de comunicação digital.
O transmissor inteligente de densidade
capacitivo, oferece uma exatidão de ± 0,0004
g/cm 3 (± 0,1 ºBrix), e pode ser utilizado
em medição de densidade desde 0,5 g/cm 3
até 5 g/cm 3 .
Este método de medição é imune a variações
de nível do vaso e pode ser empregado
F1. Cálculo da Densidade do Fluido através do Diferencial de Pressão Hidrostática.
tanto em tanques abertos quanto em tanques
pressurizados. A única obrigatoriedade é que
ambos os sensores de pressão devem estar
em contato permanente com o fluido que
se está medindo.
Outra importante vantagem deste
transmissor é sua robustez, pois não possui
partes móveis e não é afetado por vibrações
da planta, diferentemente dos medidores
de densidade baseados na oscilação de um
elemento sensor.
1a. Medição de densidade
O transmissor de densidade capacitivo
mede a densidade de líquidos da seguinte
forma, observe a figura 1.
Pressão hidrostática aplicada no transmissor
de densidade capacitivo:
P 1 = r . g . h1
P 2 = r . g . h2
P 1 - P2 = r . g . (h1 - h2)
Δp = r . g . h
r = Δp / g . h
No cálculo da densidade temos a
fórmula dada na figura 1, onde:
r : Densidade
t : Temperatura do processo
Δp : Diferencial de pressão
a : Coef. compensação de temperatura
do fluido de enchimento
t zero : Temperatura de calibração
do Transmissor
g : Aceleração da gravidade local
h : Distância entre os diafragmas
a : Coeficiente de dilatação do metal
t med : Temperatura de medição de h
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
supervisão
1b. Medição de concentração
Concentração é a quantidade de um
elemento em uma solução e, portanto, esta
medida não é dependente da temperatura,
diferentemente da densidade.
Se tivermos uma solução com 25% de
açúcar a 20°C, esta solução terá uma densidade
r, quando aquecemos esta solução a 60°C
continuaremos tendo a mesma concentração
de 25% de açúcar na solução, mas a densidade
da solução será r’, tal que r’ < r, pois
sempre que aumentamos a temperatura de
um líquido diminuímos sua densidade.
Desta forma alguns processos industriais
utilizam a concentração como unidade de
medição e para controle do processo. As unidades
de concentração mais usadas são:
• Grau Brix e Grau Plato: é a porcentagem
em massa de sacarose presente
em uma solução. Por exemplo: em
uma solução a 30°Brix teremos 30g
de sacarose em 100g de solução. Utilização:
indústrias de açúcar e álcool,
indústrias de sucos, refrigerantes,
cervejaria, etc.
• Grau Baumé: há duas fórmulas
distintas para o cálculo do Grau
Baumé, uma para líquidos mais
leves que a água e outra para líquidos
mais pesados: °Bé (leve) = 140
/ DR @ 60°F – 130; °Bé (pesado) =
145 – 145 / DR @ 60°F. Utilização:
indústrias químicas, petroquímicas,
papel e celulose, etc.
• Grau INPM: é a porcentagem em
peso de álcool em uma solução
hidroalcoólica. Por exemplo: uma
45

supervisão
solução hidroalcoólica a 97°INPM
contém 97g de álcool em 100g de
solução. Utilização: destilarias de
álcool, etc.
• Grau GL (Gay Lussac): é a porcentagem
em volume de álcool em uma
solução hidroalcoólica. Por exemplo:
uma solução hidroalcoólica a 97°GL
contém 97 ml de álcool em 100 ml
de solução. Utilização: indústrias de
bebidas, etc.
• Grau API: é calculado pela expressão:
°API = 141,5 / DR @ 60°F – 131,5.
Utilização: indústria do petróleo.
• % de Sólidos: pode-se calcular a
porcentagem de sólidos de um fluido
utilizando-se a seguinte equação: %
Sol.=a0 + a1.Bé + a2.Bé2 + a3.Bé3 +
a4.Bé4 + a5.Bé5. Faz-se uma tabela
relacionando a concentração em Grau
Baumé do fluido de processo com a
% de sólidos obtida no laboratório
e encontra-se a melhor equação
que relacione estas variáveis. Após
configurarem-se os coeficientes a0,
a1,...,a5, o transmissor de densidade
capacitivo estará apto a informar a %
de sólidos do fluido de processo.
Caso tenha-se um processo no qual
mais do que um elemento dissolvido varie
sua quantidade, a densidade da solução
poderá não ser proporcional à variação da
concentração de um destes elementos, desta
forma o transmissor de densidade não será
adequado para se obter sua concentração.
2. Instalação e montagem
Sendo o transmissor de densidade capacitivo
uma unidade única e integrada,
sua instalação torna-se muito simples,
necessitando de apenas uma penetração no
recipiente, esta característica o diferencia
de outros sistemas de medição.
Esta linha de transmissores de densidade
inclui um modelo industrial com montagem
flangeada (figura 2a) e um modelo sanitário
com conexão ao processo usando braçadeira
tipo tri-clamp (figura 2b).
No modelo sanitário, a sonda que fica
imersa no fluido de processo têm acabamento
superficial polido, de acordo com a
norma 3 A para evitar depósito de produto
e crescimento de bactérias.
Ambos os modelos, podem ser montados
de forma lateral (em tanques) ou de
topo (em vasos amostradores). Como o
46 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
indicador digital pode ser rotacionado a
leitura será cômoda em qualquer posição
de montagem.
O transmissor de densidade capacitivo
pode ser montado sem a interrupção do
processo, quando instalado em um by-pass
através de um vaso amostrador e devido ao
seu princípio de funcionamento não requer
nenhum tipo de calibração especial em
laboratório para começar a funcionar, basta
energizá-lo para que ele comece a medir
imediatamente, pois ele deixa a fábrica já
calibrado na unidade e no range de medição
selecionados pelo usuário.
2a. Montagem em tanques
Em geral, o modelo mais adequado para
montagem em tanques é o tipo curvo. Este
modelo é montado na parede do tanque, com
uma conexão flangeada ou tri-clamp.
Quando não é possível instalar-se o
transmissor diretamente no tanque, pode-se
utilizar um vaso amostrador externo tipo
stand-pipe (ver figura 3).
2b. Montagem em linha
Nos processos em que não se disponha
de recipientes ou tanques de armazenamento
para fazer a medição é possível instalar-se
o transmissor de densidade capacitivo em
linha. Para tanto é só intercalar na linha um
vaso amostrador por onde circule o fluido
de processo, tal como se vê nos exemplos
(figuras 4a e 4b).
Como a entrada do produto no vaso
amostrador se dá simultaneamente pela
parte superior e inferior, a medição não
é afetada pela velocidade de circulação
do fluido.
Outra alternativa de montagem é o
uso de vaso amostrador com descarga por
transbordamento, nesta configuração o
produto entra pela parte inferior e transborda
na parte superior (figuras 4c).
Desta forma, se dimensiona o recipiente
para que a altura da coluna de líquido constante,
que transborda, cubra completamente
os sensores de pressão do transmissor.
3. Calibração e partida
O transmissor de densidade capacitivo
é calibrado em fábrica na unidade de engenharia
e no range de medição designados
pelo usuário, desta maneira basta instalar
o equipamento e energizá-lo que ele já começa
a medir. Em caso de recalibração ou
a) b)
F2. Transmissores de Densidade Capacitivos.
reprogramação do range de trabalho é só
conectar ao transmissor um programador de
campo (hand-held) e fazer a operação, sem
precisar interromper o processo. Como os
cálculos de densidade e normalização por
temperatura se realizam na mesma unidade,
não são necessários outros dados além do
range de densidade ou concentração que
se vai trabalhar.
Uma característica fundamental deste
transmissor é que dispensa calibração em
laboratório.
A alimentação se realiza pelo mesmo par
de fios de comunicação de 4-20mA e para
a verificação do laço durante a partida, o
transmissor pode gerar uma saída de corrente
constante definida pelo usuário.
Caso o usuário necessite que o valor de
densidade ou concentração seja expresso em
uma unidade diferente das normalmente
usadas, por exemplo, % de sólidos, duas
opções são disponíveis:
• Um polinômio do 5º grau com os
coeficientes configuráveis para realizar
a correlação entre a função da unidade
do usuário e a densidade;
• Uma tabela de 16 pontos com duas
entradas para realizar uma linearização
da função que relaciona a unidade
do usuário com a densidade.
Habilitando uma destas duas opções,
o transmissor de densidade e concentração
medirá primariamente a densidade,
enquanto que a indicação local e a saída
digital seguirão a função carregada no
polinômio ou na tabela.

4. Operação e manutenção
O transmissor de densidade capacitivo
oferece uma indicação direta e em unidades
de engenharia do valor da densidade do
líquido, assim como de sua temperatura,
tanto no indicador local como através da
comunicação digital.
Este transmissor foi projetado para
poder trabalhar com fluidos sujos e sólidos
em suspensão, sem precisar de filtragem.
O desenho dos sensores de pressão faz
com que seja muito pouco frequente o
depósito de produto sobre eles, desta forma
não é necessária limpeza periódica do
equipamento.
O modelo sanitário foi projetado especialmente
para trabalhar com sistemas
de limpeza CIP, assegurando que todas as
partes do transmissor que tenham contato
com o processo sejam alcançadas pelo fluido
de lavagem do sistema CIP.
O Transmissor Digital de
Densidade e Concentração
Capacitivo comparado a
Outras Tecnologias
1. Transmissor de Densidade
Capacitivo
O Transmissor Digital de Densidade
e Concentração Capacitivo oferece uma
exatidão de ± 0.0004 g/cm³, permitindo
que o usuário produza um produto com
qualidade mais uniforme, além de em muitos
casos proporcionar economia de aditivos
e energia. O transmissor de densidade capacitivo
é uma unidade única e integrada,
portanto requer uma única perfuração no
tanque, e não tem partes móveis, além disto,
os cálculos de densidade e compensação de
temperatura são feitos na própria unidade
eletrônica não necessitando de hardware
adicional e as indicações estão disponíveis
em campo.
Pode ser instalado em tanques ou em
linha com a utilização de um vaso amostrador.
Como este transmissor tem uma
sonda em contato permanente com o fluido
de processo, devem ser tomados cuidados
especiais quando instalado em fluidos
incrustantes. Neste caso deve-se prever
um sistema de limpeza para ser acionado
especialmente quando haja uma parada no
processo. Para fluidos corrosivos deve-se
selecionar um material adequado para a
sonda do equipamento.
F3. Transmissores de Densidade Capacitivos.
a) b) c)
F4. Transmissores de Densidade Capacitivos.
2. Transmissor Radioativo
O transmissor de densidade nuclear utiliza
uma fonte radioativa, normalmente o Césio
137, para inferir a densidade do fluido. Este
equipamento é composto de duas partes, que
são instaladas a 180° na tubulação de processo,
uma fonte e um receptor. A fonte nuclear
emite feixes de raios gama que atravessam a
parede do tubo e o fluido de processo. Estes
raios gama são absorvidos pelo receptor do
transmissor. A densidade do fluido é inversamente
proporcional à radiação recebida pelo
receptor. A radiação detectada é convertida
em pulsos proporcionais de luz, os quais são
convertidos em sinais elétricos (4 – 20 mA),
ou outros sinais usuais de processo.
Este método requer, desde o momento
da instalação, licença especial governamental
devido ao uso de fontes radioativas. Além do
mais deve-se verificar periodicamente se não
existe vazamento de radiação na instalação.
A instalação compreende a fonte, o detector,
a unidade eletrônica e o cabeamento entre os
mesmos. Como a fonte de radiação requer
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
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uma alimentação de potência, não pode ser
alimentado por um par de cabos.
Este sistema só pode ser utilizado em
líquidos em movimento, portanto não pode
ser instalado em tanques.
O transmissor de densidade nuclear não
tem contato com o fluido de processo sendo
desta forma imune a corrosão, abrasão ou
incrustação.
3. Transmissor de Diapasão
Vibrante
Este método de medição de densidade
utiliza um diapasão ou garfo vibrante. A
frequência de ressonância deste diapasão
depende da densidade do fluido no qual ele
está submerso. O diapasão é excitado por
um excitador piezelétrico e sua ressonância
é detectada por um coletor piezelétrico.
Devido ao consumo elevado, os transmissores
de diapasão vibrante requerem
alimentação separada do laço de 4-20 mA.
Este tipo de transmissor é indicado para ser
empregado em fluidos limpos, não corro-
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supervisão
sivos e não incrustantes, pois o diapasão
vibrante está em contato permanente com
o fluido de processo.
4. Transmissor Mássico de Efeito
Coriolis
Os medidores de vazão mássica baseados
no efeito Coriolis medem a densidade do
fluido como um dos parâmetros para o
cálculo da vazão mássica.
Estes medidores utilizam pares de tubos,
normalmente em formato de “U”, por onde
circula o fluido de processo. Estes tubos
são excitados magneticamente para uma
frequência de vibração. Quando vazios, estes
tubos têm uma determinada frequência de
vibração que é alterada quando há a circulação
de fluido por eles. A relação entre a
frequência de vibração dos tubos com e sem
fluido é proporcional à densidade.
Os transmissores de vazão mássica
tipo Coriolis são instalados em linha na
tubulação e consequentemente inadequados
para medidas em tanques. São adequados
somente para fluidos limpos e sem sólidos
em suspensão, pois os tubos têm pequenos
diâmetros e podem entupir. Outra dificuldade
é a intercambiabilidade, porque não
há nenhuma norma para regulamentar as
dimensões entre flanges.
Para processos que se necessite da vazão
mássica pode-se obter também a densidade
utilizando-se um medidor mássico de efeito
Coriolis.
5. Densidade Inferida
Este método utiliza um transmissor de
pressão diferencial com dois selos remotos, ou
então dois transmissores de pressão. Desta
forma mede-se a pressão em dois pontos,
com o que se pode inferir a densidade.
Normalmente se faz necessário uma medição
adicional de temperatura para se efetuar
os cálculos de compensação. A instalação
requer a montagem dos três transmissores
e em alguns casos de computadores de
campo, onde se realizam os cálculos. Em
geral, o cálculo de densidade se obtém em
um sistema central e, portanto, não está
disponível em campo.
6. Refratômetro
Este método de medição de densidade
baseia-se na refração da luz. O transmissor
é composto por prisma óptico, fonte de
luz e sensor. A fonte de luz, normalmente
48 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
infravermelho, envia um feixe de luz contra
a interface entre um prisma e o fluido de
processo, com diferentes ângulos. Alguns
raios são totalmente refletidos, outros
parcialmente refletidos e outros sofrem
refração na solução dependendo do ângulo.
O ângulo crítico medido é uma função da
densidade do fluido. Fotocélulas convertem
a imagem óptica em sinal elétrico.
Os refratômetros não são sistemas a
2 fios e portanto requerem alimentação
externa, a unidade eletrônica é separada
e interconectada ao sensor através de um
cabo.
O refratômetro requer que o prisma que
faz a refração da luz esteja sempre limpo,
portanto cuidados especiais devem ser
tomados na instalação para não ocorrer o
acúmulo de resíduos. Este tipo de medidor
só pode ser aplicado em fluidos em movimento,
portanto são inadequados para
instalação direta em tanques.
7. Areômetros
Os areômetros não fornecem medição
contínua, são utilizados para medições
periódicas, tomando-se amostras do fluido
de processo Algumas aplicações requerem
precauções especiais, pois podem expor os
operários a substâncias tóxicas ou corrosivas
no momento de se coletar amostra ou em
seu manejo posterior.
A exatidão da medição que se pode
obter com estes medidores é em geral
muito baixa.
8. Análise de laboratório
Da mesma forma que na medição com
areômetros, na medição por análise em
laboratório deve-se coletar uma amostra
do fluido de processo e analisá-lo no laboratório.
Apesar da exatidão conseguida na
medição da densidade ou concentração
em laboratório ser em geral muito boa,
em muitos casos os valores obtidos não
corresponde à realidade, pois as condições
ambientais do processo não podem ser
reproduzidas em laboratório, o que pode
ocasionar erros na análise.
Em processos que variam rapidamente
(por exemplo, em alguns processos de fermentação),
o tempo de demora na análise
pode levar a tomar decisões errôneas porque
o valor conseguido na análise carece de
validade.
Aplicações
A versatilidade do transmissor de densidade
capacitivo permite ao usuário utilizar
a unidade de medição mais indicada
de acordo com o processo. A indicação
deste transmissor pode ser expressa em
unidades de densidade tais como: g/cm3 ,
kg/m3, lb/ft3, densidade relativa (@20ºC,
@4ºC) ou concentração (ºBrix, ºBaumé,
ºPlato, ºINPM, ºGL, % de sólidos, % de
concentração).
A troca de uma unidade de medição
por outra não implica na necessidade de
re-calibração do transmissor.
Algumas aplicações frequentes são:
Usinas de açúcar e álcool:
• Grau Brix no mosto e no mel,
• Grau Brix no xarope
dos evaporadores,
• Grau INPM na saída das
colunas de destilação,
• Grau Baumé do leite de cal,
• Densidade do lodo no decantador,
• Nível de interface álcool/ciclohexano.
Indústrias alimentícias:
• Concentrados de frutas,
• Cremes e leite condensado,
• Concentração de miscela
em óleos vegetais.
• Diluição de amido,
• Méis, geléias, etc.
Indústrias de bebidas:
• Grau Plato em fermentadores
de cerveja,
• Grau Plato em cozedores
de cerveja,
• Grau alcoólico (INPM ou GL),
• Grau Brix em diluições de
xaropes,
• Concentração de sucos,
• Densidade de derivados
de leite,
• Grau Brix do café solúvel.
Indústrias químicas e petroquímicas:
• Densidade e concentração
de ácidos,
• Densidade de soda cáustica,
• Densidade de cloreto de sódio,
• Densidade de leite de cal,
• Densidade de gasolina, querosene,
óleo diesel, GLP,
•
Nível de interface água/óleo.

Indústrias de celulose e papel:
• Concentração de hidróxido de
potássio,
• Concentração de licores
(licor negro, licor verde, etc.),
• Densidade de lama de cal,
• Concentração de soda cáustica,
• Diluição de amido,
• Diluição de celulose.
Mineração:
• Densidade da polpa de minério,
• Densidade da polpa na
saída do espessador,
• Densidade na entrada e
saída da célula de flotação,
• Densidade na saída das
espirais de concentração,
• Densidade da extração de lama,
• Diluição de ácidos,
• Densidade da lama de cal.
Conclusão
Utilizando-se um transmissor de densidade
para medir-se de forma contínua a
densidade ou a concentração de processos
industriais podem-se obter muitos benefícios,
tais como: automatizar o processo
diminuindo sua variabilidade, aumentar a
produtividade, otimizar o processo reduzindo
em alguns casos o uso de reagentes e de
energia, eliminar ou diminuir drasticamente
o custo de mão-de-obra relacionada a tomadas
de amostras e análises de laboratório,
eliminar perdas e leituras erradas relacionadas
a tomadas de amostras, prover dados em
tempo real para o sistema de gerenciamento
e controle de processo, disponibilização
máxima de dados para o controle estatístico
do processo (melhora do controle de
qualidade), aumento da confiabilidade do
processo garantindo maior uniformidade
e qualidade do produto final. MA
Evaristo Orellana Alves é Graduado
em Engenharia Mecânica pela FEI
(Faculdade de Engenharia Industrial)
em 1985. Trabalha na Smar Equipamentos
Industriais desde 1986, tendo
atuado na Engenharia de Produto, na
Engenharia de Desenvolvimento e
atualmente é Gerente de Produto dos
Transmissores de Pressão e Densidade
na Divisão de Marketing da
empresa. Seu e-mail para contato é
evaristo@smar.com.br
Janeiro/Fevereiro 2010 :: Mecatrônica Atual
supervisão
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chão de fábrica
O Brasil
aos olhos
do mundo
O mundo irá
penetrar no Brasil
durante dois anos
seguidos com os
eventos da Copa
do Mundo e das
Olimpíadas.
50 Mecatrônica Atual :: Janeiro/Fevereiro 2010
OBrasil, assim como todos os países da
América Latina, possui em seu histórico
- revoluções políticas, desacordos
entre sociedade e governo e inexistência
de democracia e direitos humanos. A
economia sazonal e irregular sempre
causou risco e desconfiança para os
investidores externos.
No entanto, hoje apresenta um
cenário diferente do histórico da América
Latina. O país construiu a sua marca
própria, firmou as cores da sua bandeira
e apresentou ao mundo seu estilo de viver
e progredir. Alguns meses após assumir
a Gerência de Vendas na Advantech, fui
investigar sobre o que havia escrito na
Bandeira brasileira.
Além das suas cores fortes e vibrantes,
demorei a entender por que as palavras
“Ordem e Progresso” apareciam em
destaque no símbolo nacional. Após
tantos conflitos econômicos e políticos
na América Latina, percebo que o
Brasil busca uma constante evolução de
“Ordens”, um país que está buscando
sempre trabalhar em cima de acordos,
sejam eles internacionais ou mesmo
nacionais, acordos mútuos entre pessoas
e empresas.
Rebecca Lee
Senior Sales Manger
Advantech Taiwan
O constante “Progresso” brasileiro
é reconhecido por todo o mundo, nenhum
país hoje atrai mais olhares do
que o Brasil. O Brasil é hoje o 3º maior
mercado da Unilever e o 2º maior da
Nestlé. Atualmente, há uma energia
positiva no povo Brasileiro.
Todos os países cresceram com as
Olimpíadas, assim como Pequim e China.
Acredito que muitas oportunidades de
negócios irão surgir neste período, empresa
do setores de tecnologia, indústrias de
bebidas, indústria alimentícia, setor têxtil,
telefonia e energia irão crescer bastante neste
período. O mundo irá penetrar no Brasil
durante dois anos seguidos com os eventos
da Copa do Mundo e das Olimpíadas. O
Brasil é hoje um mercado cobiçado pelas
maiores empresas do Mundo.
Independentemente das Olimpíadas
e da Copa do Mundo, no Brasil, muitos
negócios giram em torno das riquezas
naturais. Negócios como água potável,
reservas minerais, petróleo, etanol e
tecnologia de desenvolvimento agrícola
são os que fazem do Brasil um país
naturalmente rico e progressista.
Há muito para acontecer no Brasil,
estamos só no começo.
MA

instrumentação
14 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2008