Desenvolvimento, automação e desempenho de um consolidômetro com interface homem-máquina

Abstract

To run a consolidation test, it is necessary to use a consolidometer. This equipment, however, had not been produced and sold in Brazil until some years ago. Non-automatic models available for import, although of low cost, are nevertheless rustic and need continuous calibration of pressure levels during the consolidation test. The exclusiveness and intervention of a technician throughout the test, associated with the precarious acquisition of data in these models, are still major factors that have made consolidation of this test impracticable in Brazilian soil science. As an alternative to these problems, the aim of this study was to develop and to automatize a consolidometer through a Programmable Logic Controller (PLC) with human-machine interface (HMI). This piece of equipment consists of a metal cabinet that houses sets of pneumatic and electronic-digital devices, and force and position actuators. The operation of each device in an isolated or combined manner is managed by software in ladder programming language, which makes it possible to store instructions and to implement functions from a PLC with incorporated HMI. The interface between the PC and the consolidometer was developed by “CA-Linker” software, v 1.0, designed specifically for the equipment. The use of a PLC with incorporated HMI allowed the development and automation of the consolidometer. The performance and efficiency of the set of devices (pneumatic and electronic-digital devices, and force and position actuator) were confirmed by the excellent results of the strain values obtained as a function of time, and especially the results of the compression curve generated from the compression tests.

O ensaio de consolidação preconiza a utilização de um consolidômetro. Esse equipamento, até então, não era produzido e comercializado no Brasil. Os modelos não automatizados disponíveis para importação, apesar da proposta de baixo custo, ainda são rústicos e necessitam de contínua calibração dos níveis de pressão durante a realização do ensaio. A exclusividade e intervenção de um técnico durante todo o ensaio, associada à precária coleta de dados nesses modelos, ainda são os principais fatores que têm inviabilizado a consolidação desse ensaio na ciência do solo brasileira. Como alternativa a esses problemas, este trabalho teve por objetivos desenvolver e automatizar um consolidômetro a partir de um Controlador Lógico Programável (CLP) com interface homem-máquina (IHM). O equipamento é constituído de um gabinete de metal que aloja conjuntos de dispositivos pneumáticos, eletrônico-digital e atuadores de força e posição. O funcionamento de cada dispositivo de forma isolado ou conjugado é gerenciado por meio de um software em linguagem de programação ladder, que, a partir de um CLP com IHM incorporada, possibilita armazenar instruções e implementar funções. A interface entre o PC e o consolidômetro é feita pelo software CA-Linker, v 1.0, projetado especificamente para o equipamento. O uso do CLP com IHM incorporada permitiu o desenvolvimento e a automação do consolidômetro. O desempenho e a eficiência do conjunto de dispositivos (pneumáticos, eletrônico-digital e atuadores de força e pressão) foram comprovados pelos excelentes resultados dos valores de deformação e pressão obtidos em função do tempo e, principalmente, do comportamento da curva de compressão, gerada pelos ensaios de compressão.