Automação de bancada de teste para sensores de fluxo implementados em cultivadoras

Abstract

A aplicação de inoculantes no processo de plantio é realizada por meio de um tubo com um bico de dimensões muito reduzidas, o qual pode ser facilmente obstruído devido às condições encontradas no campo. Diante disso, a empresa parceira está desenvolvendo um sensor de fluxo com a finalidade de identificar possíveis obstruções e, durante o desenvolvimento desse sensor, é crucial a execução de diversas rotinas de testes. Para tal, foi montada uma bancada de testes, operando de forma inteiramente manual, o que resulta em um aumento no tempo necessário para a execução dos testes, além de comprometer a rastreabilidade e a repetibilidade deles. Foi proposta, portanto, uma automação da referida bancada, assim como uma revisão elétrica e hidráulica, visando a realização de dois testes distintos: o primeiro, variando o fluxo e avaliando se o sensor responde adequadamente às mudanças; o segundo, simulando o bloqueio por meio de uma válvula solenoide. O projeto conceitual foi elaborado com base no método Pahl & Beitz, enquanto a gestão do projeto seguiu algumas ferramentas do guia de boas práticas PMBOK. A automação foi implementada utilizando um CLP S7-1200 da Siemens, programado na linguagem Ladder (LD). A Interface Homem-Máquina (IHM), que permite a seleção dos parâmetros de teste pelo operador, foi implementada através do LabVIEW, e estabelecendo comunicação com o CLP via ModBus TCP/IP. Além disso, foi concebido um circuito elétrico para essa nova arquitetura. Ademais, o sistema hidráulico foi devidamente ajustado para a instalação dos sensores de referência, e da válvula proporcional utilizada para controlar a malha de controle fechada. Assim, concluiu-se a automação da bancada, melhorando a rastreabilidade e repetibilidade dos testes, e diminuindo o tempo gasto pelo operador na execução deles.

The application of inoculants in the planting process is carried out through a tube with a very small nozzle, which can easily become blocked due to conditions encountered in the field. In response, the partnering company is developing a flow sensor aimed at identifying potential obstructions, and executing various testing routines is crucial during the development of this sensor. To facilitate this, a testing bench was set up, operating entirely manually, which results in an increase in the time required for test execution, as well as compromising the traceability and repeatability of the tests. Therefore, an automation of the testing bench was proposed, along with an electrical and hydraulic review, aiming to conduct two distinct tests: the first involves varying the flow to assess whether the sensor responds adequately to changes, and the second simulates blockage using a solenoid valve. The conceptual project was developed based on the Pahl & Beitz method, while project management followed some tools from the PMBOK good practices guide. The automation was implemented using a Siemens S7-1200 PLC programmed in Ladder (LD) language. The Human-Machine Interface (HMI), which allows the operator to select test parameters, was developed using LabVIEW and establishes communication with the PLC via ModBus TCP/IP. Additionally, an electrical circuit was designed for this new architecture. Furthermore, the hydraulic system was properly adjusted for the installation of reference sensors and the proportional valve used to control the closedloop control system. Thus, the automation of the bench was completed, improving the traceability and repeatability of the tests, while also reducing the time spent by the operator on executing them