Automação dos processos de britagem e transporte na produção de cimento com pac modicon M580 e IHM

Abstract

Neste trabalho, foi desenvolvido um projeto de automação para uma planta de cimento usando um Controlador de Automação Programável (PAC) e uma Interface HomemMáquina (IHM). O objetivo do projeto é otimizar este processo industrial, visando aumentar a eficiência através do controle automático e melhorar a segurança por meio do uso de lógicas de interrupção do sistema em situações de anomalia. Consequentemente, espera-se que a qualidade da produção seja melhorada de forma indireta através do desenvolvimento deste trabalho. Inicialmente, foi realizado um estudo prévio dos requisitos do projeto, levando em consideração as necessidades específicas da planta. Com isso, foi possível identificar duas áreas de interesse para o plano de automação: a casa de britagem e o controle de estoque da planta. A programação foi desenvolvida na linguagem de Diagrama de Blocos de Função ou FBD (do inglês Function Block Diagram) através do software EcoStruxureTM Control Expert 14.1, da fabricante Schneider Electric. Foram desenvolvidas telas para uma IHM utilizando o software EcoStruxureTM Operator Terminal Expert 3.1. As lógicas de controle foram organizadas em estrutura hierárquica no programa, utilizando uma abordagem de tipo functional view, onde as lógicas de controle são organizadas em seções: uma para a casa de britagem, outra para o controle de estoque e uma última para a interface de resumo dos equipamentos na IHM. As lógicas de controle envolvem partidas sequenciais e automatizadas dos equipamentos, utilizando temporizadores e contadores para inicialização e parada dos motores quando necessário. Para a segurança, foram desenvolvidas lógicas para gerar intertravamentos e identificar defeitos inerentes às correias transportadoras e aos motores dos britadores, incluindo paradas por rasgo de correia, desalinhamento de correia, além de sensores para medição de temperatura e vazão elevada. Na IHM, foram implementadas janelas de supervisão e controle, com animações que indicam o estado dos equipamentos (Parado, Funcionando, Intertravado ou em Defeito). Adicionalmente, foi desenvolvida uma janela de diagnóstico dos equipamentos, onde é possível visualizar o estado atual dos instrumentos, incluindo defeitos ou intertravamentos ativos no momento. Finalmente, foram realizados testes de bancada para verificar a transferência e validação da programação, confirmando que as lógicas funcionaram conforme o esperado. Este trabalho demonstrou de maneira conclusiva a viabilidade e o sucesso do projeto, confirmando não apenas a funcionalidade operacional do sistema, mas também a clareza na monitoração e controle dos equipamentos utilizando um PAC e IHM.

ABSTRACT In this work, an automation project was developed for a cement plant using a Programmable Automation Controller (PAC) and a Human-Machine Interface (HMI). The objective of the project is to optimize this industrial process, aiming to increase efficiency through automatic control and improve safety through the use of system interruption logic in anomaly situations. Consequently, it is expected that the production quality will be indirectly improved through the development of this work. Initially, a preliminary study of the project requirements was conducted, taking into account the specific needs of the plant. With this, it was possible to identify two areas of interest for the automation plan: the crushing house and the plant’s inventory control. The programming was developed using Function Block Diagram (FBD) language through the EcoStruxureTM Control Expert 14.1 software by Schneider Electric. Screens for an HMI were developed using the EcoStruxureTM Operator Terminal Expert 3.1 software. The control logic was organized in a hierarchical structure in the program, using a functional view approach, where the control logic is organized into sections: one for the crushing house, another for inventory control, and a final one for the equipment summary interface on the HMI. The control logic involves sequential and automated starts of the equipment, using timers and counters for starting and stopping the motors when necessary. For safety, logic was developed to generate interlocks and identify defects inherent to the conveyor belts and crusher motors, including stops due to belt tears, belt misalignment, as well as sensors for measuring temperature and high flow rates. In the HMI, supervision and control screens were implemented, with animations indicating the status of the equipment (Stopped, Running, Interlocked, or in Defect). Additionally, a diagnostic screen was developed where it is possible to view the current state of the instruments, including active defects or interlocks at the moment. Finally, bench tests were conducted to verify the transfer and validation of the programming, confirming that the logic functions operated as expected. This work conclusively demonstrated the feasibility and success of the project, confirming not only the operational functionality of the system but also the clarity in monitoring and controlling the equipment using a PAC and HMI. Keywords: Programmable Automation Controller. Programmable Logic Controller. Human-Machine Interface. Cement Manufacturing Process. Industrial Process Optimization. Systems Integration