PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO DE UM MÓDULO DIDÁTICO PARA TREINAMENTO EM PROGRAMAÇÃO DE CLP

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Mestre Michelle Mendes Santos

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Abstract

This work describes the project development and implementation of a didactic module for training in PLC programming, with the general objective of designing, building, and validating a prototype for professional training in the automation field. The methodology involved designing the structure in CATIA V5 and AutoCAD software for 3D and 2D modeling, respectively, and also developing the electrical diagram in AutoCAD. The material selected for the prototype’s structure was MDF, due to its ease of handling and low cost—characteristics that enabled the initial construction. However, its limited durability pointed to the need for more resistant materials such as PVC or acrylic for future improvements. Low-cost electrical and electronic components, suitable for the PLC’s 24V operation, were defined, with the PLC’s input and output interface implemented using fuse terminals and banana plugs for safety and modularity. The Siemens SIMATIC S7-300 PLC was the main controller used, with the plan to add an S7-1200 in future work to explore communication between PLCs from different families. During construction, the impossibility of mounting the S7-1200 PLC on the prototype led to the repurposing of the space and the rejection of the need for a dedicated input/output expansion module. After construction, extensive tests and validation were carried out using a multimeter for voltage and continuity measurements, and the TIA Portal 15.1 software for validating the logic and activating/monitoring the I/O signals, which presented no failures. Additionally, a comprehensive support material was developed in the form of a manual, which covers everything from fundamental concepts of PLC programming and languages like Ladder, to practical activities of gradual complexity and the use of TIA Portal features. This material was successfully used in internal and external company training, validating its didactic and practical applicability. It is concluded that the prototype met the proposed objectives, proving to be an effective tool for the practical teaching of PLC programming, contributing to professional training and the improvement of essential skills in the industrial automation sector. Future work includes the integration of the S7-1200 PLC for network and communication studies, the incorporation of HMI development activities, and the creation of small didactic plants to diversify the module’s industrial applications.


Resumo

Este trabalho descreve o desenvolvimento do projeto e a implementação de um módulo didático para treinamento em programação de CLP, com o objetivo geral de projetar, construir e validar um protótipo para capacitação profissional na área de automação. A metodologia envolveu o projeto da estrutura no software CATIA V5 e AutoCAD para modelamento 3D e 2D, respectiva- mente, e o desenvolvimento do diagrama elétrico também no AutoCAD. O material selecionado para a estrutura do protótipo foi o MDF, devido à sua facilidade de manipulação e baixo custo, características que viabilizaram a construção inicial, embora sua durabilidade limitada tenha apontado para a necessidade de materiais mais resistentes como PVC ou acrílico para futuras melhorias. Componentes elétricos e eletrônicos de baixo custo, adequados à operação do CLP em 24V, foram definidos, com a interface de entradas e saídas do CLP realizada por meio de bornes-fusível e plugs banana para segurança e modularidade. O CLP Siemens SIMATIC S7-300 foi o principal controlador utilizado, com a previsão de adicionar um S7-1200 em trabalhos futuros para exploração de comunicação entre CLPs de diferentes famílias. Durante a construção, a impossibilidade de montar o CLP S7-1200 no protótipo levou ao reaproveitamento do espaço e à rejeição da necessidade de um módulo de expansão dedicado a entradas e saídas. Após a construção, foram realizados testes e validação extensivos, utilizando um multímetro para medições de tensão e continuidade, e o software TIA Portal 15.1 para validação da lógica e acionamento/monitoramento dos sinais de I/O, os quais não apresentaram falhas. Complemen- tarmente, foi desenvolvido um material de apoio abrangente, na forma de uma apostila, que aborda desde conceitos fundamentais de programação de CLPs e linguagens como Ladder, até atividades práticas de complexidade gradual e o uso de recursos do TIA Portal. Este material foi empregado com sucesso em treinamentos internos e externos da empresa, validando sua aplicabilidade didática e prática. Conclui-se que o protótipo atendeu aos objetivos propostos, demonstrando-se uma ferramenta eficaz para o ensino prático de programação em CLPs, contri- buindo para a capacitação profissional e aprimoramento de habilidades essenciais no setor de automação industrial. Trabalhos futuros incluem a integração do CLP S7-1200 para estudos de redes e comunicação, a incorporação de atividades de desenvolvimento de IHM, e a criação de pequenas plantas didáticas para diversificar as aplicações industriais do módulo.

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