Automatismos elétricos cablados
robótica
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Adriano A. Santos Departamento de Engenharia Mecânica Instituto Politécnico do Porto
AUTOMAÇÃO E CONTROLO
1.ª Parte
INTRODUÇÃO Os primeiros automatismos, baseados em funções lógicas, foram desenvolvidos tendo como base os sistemas cablados. Estes eram constituídos por um conjunto de aparelhos elétricos – contadores, relés, temporizadores e elementos auxiliares – unidos fisicamente por cabos elétricos, formando o circuito de comando. Apesar desta condicionante, a automação cablada continua a ser utilizada em processos de controlo pouco complexos, uma vez que qualquer alteração ao processo obrigará à alteração física de grande parte das ligações utilizadas nas montagens e um elevado esforço técnico e económico na sua reconfiguração. A toda esta inflexibilidade há que considerar, e por isso adicionar, todos os problemas de desgaste originados pelos movimentos mecânicos das peças necessárias às conexões e desconexões dos elementos que, durante o funcionamento, podem originar avarias com as consequentes perdas económicas, não só do ponto de visto do mau funcionamento do sistema, mas também devido aos tempos de paragens para substituição e das peças substituídas. No entanto, e apesar de todos estes contratempos, os sistemas de controlo cablados servirão de base para a programação dos atuais autómatos (lógica programada) que, embora coabitando com os elementos utilizados na automatização cablada, a substituíram de forma extremamente vantajosa. Na verdade diversos equipamentos utilizados no controlo cablado continuam a ser utilizados juntamente com os autómatos programáveis como sejam os contactores, os relés, entre outros.
CONSTITUIÇÃO DOS AUTOMATISMOS ELÉTRICOS CABLADOS Os elementos básicos dos automatismos cablados são os contactos, que podem estar abertos ou fechados, e que ligados de diversas formas entre eles vão dar lugar a distintas lógicas de funcionamento. Na lógica cablada os elementos podem ser elétricos, eletromagnéticos, pneumáticos e hidráulicos.
No que diz respeito aos contactos estes podem ser classificados quanto ao seu modo de funcionamento em abertos e fechados. Os contactos abertos são aqueles que, na sua posição de repouso, estão abertos e que quando atuados fecham o circuito garantindo a passagem de sinal, acionamento de um circuito, são normalmente designados de contactos normalmente abertos (NA). Quanto aos contactos fechados são todos aqueles que, em repouso, se encontram fechados garantindo a passagem de sinal, e que quando atuados abrem o circuito interrompendo a passagem do sinal, interrupção do funcionamento, e são normalmente designados de contactos normalmente fechados (NF). Independentemente do seu modo de atuação os contactos são frequentemente utilizados como interruptores, botões de impulso (pulsadores), detetores de posição, fotocélulas, termóstatos, pressóstatos entre outros. Estes elementos podem ser considerados, englobados, nos detetores de sinal dado que são capazes de mover os seus contactos em função de diversos tipos de acionamento quer seja por acionamento manual do operador, do movimento de um qualquer elemento mecânico, da variação da temperatura (deformação térmica da lâmina do contacto) ou pressão, e outros. Podem ainda ser acionados eletricamente por ação de sistemas eletromagnéticos com os relés, os contactores e as eletroválvulas. Estes últimos elementos devem ser classificados como atuadores dado que estes estão encarregados de transformar os sinais da automatização numa outra qualquer forma de acionamento ou sinal, transformação da grandeza física. Nestes
elementos podemos também incluir as lâmpadas de sinalização, sinalizadores, que atuando como auxiliares de visualização do funcionamento e dos elementos automatizados nos mostram o estado atual do sistema de controlo. Por sua vez aos sensores e aos atuadores que permitem realizar o controlo, o comando ou manobra do circuito há que juntar os elementos de proteção e de segurança como os interruptores magnetotérmicos, os relés térmicos, os fusíveis e os interruptores diferenciais.
DETETORES DE SINAIS Existem uma variedade imensa de detetores de sinais, no entanto, só se irá abordar os sensores que são capazes de detetar um sinal e converte-lo num sinal aberto ou fechado que possa ser cablado num qualquer circuito elétrico, também conhecidos como captadores tudo-nada. Os detetores mais simples usados nos sistemas cablados são os contactos de acionamento mecânico responsáveis pela deteção da posição de um elemento em movimento, por exemplo um cilindro pneumático ou hidráulico. Por outro lado, nos mais utilizados podemos encontrar os interruptores, os comutadores, os botões de pressão, os detetores de posição e de proximidade, entre outros. Construtivamente os interruptores são constituídos por um contacto acionado manual com duas posições, uma de trabalho e uma de repouso, que permanecerá na posição em que for colocado (sistema de encravamento). Por outro lado, e se os interruptores apresentarem mais do que um contacto, serão designados de bipolares (com dois contactos), de tripolares
Figura 1. Símbolo de um interruptor simples, de um comutador de duas posições e de três posições de trabalho.