Desenvolvimento de um supervisório modular para uma célula flexível de manufatura

Abstract

Este trabalho tem o objetivo de propor e implementar um conjunto de instruções e procedimentos para integrar, de forma física e lógica, um grupo de máquinas CNC, um robô industrial e um sistema de armazenamento automático (Automated Storage and Retrieval System - AS/RS), para a formação de uma Célula Flexível de Manufatura (Flexible Manufacturing Cell - FMC). Em primeiro lugar foi feita a modelagem da célula, com base na definição prévia de um conjunto de interfaces mínimas para cada equipamento e com o auxílio do mecanismo formal de descrição das Redes de Petri. A partir da modelagem da célula, foi proposto e implementado um modelo de integração, baseado em módulos gerenciadores desenvolvidos a partir de um software de supervisão e controle (Elipse SCADA). Cada módulo foi concebido com interfaces suficientes para permitir a integração de equipamentos de diferentes fabricantes, o que confere flexibilidade na configuração da célula. A comunicação entre os diversos módulos é realizada utilizando a tecnologia OPC (OLE for Process Control), que possibilita a troca de dados entre gerenciadores em tempo real e de forma aberta. A integração entre os gerenciadores e seus respectivos equipamentos é feita por meio de CLPs (Controladores Lógicos Programáveis). O sistema permite simular a fabricação de uma família de peças, sem a interferência de operadores. Interfaces Homem-Máquina (IHM) foram desenvolvidas para permitir que usuários locais e remotos (fisicamente distantes) possam inserir e monitorar seus pedidos de fabricação na célula. Todos os códigos utilizados na construção dos gerenciadores são descritos neste trabalho, além dos programas de movimentação do robô, programas desenvolvidos para os CLPs e implementações de hardware necessários para a integração dos diferentes equipamentos que compõem a célula. This work aims at proposing and implementing a set of instructions and procedures to integrate, physical and logically, a group of CNC (Computer Numerical Control) machines, an industrial robot and an Automatic Storage and Retrieval System (AS/RS), in order to form a Flexible Manufacturing Cell (FMC). First of all, the cell was modeled based on a definition of a set of minimum interfaces for each piece of equipment, using Petri Nets. After completing the modeling of the cell, it was proposed and implemented an integration model, based on management modules developed with a monitoring and control software (Elipse SCADA - Supervisory Control and Data Acquisition). Each module was conceived with enough interfaces to allow the integration of different equipment manufacturers, which ensures flexibility in the cell configuration. The communication between the several modules is made using OPC (OLE for Process Control) technology, which allows the data exchange between the management modules real time and in an open way. The integration between managers and their equipments is done by a PLC (Programmable Logic Controller). The system admits to simulate a piece family manufacturing without any operator interference. HMIs (Human Machine Interfaces) were developed to allow local and remote (physically distant) users to insert their manufacture order and to monitor them. All codes used in the development of the management modules are described in this work, and so the robot movement programs, the programs developed for the CLPs, and the hardware implementations necessary for the integration of the different pieces of equipment that compose the cell.