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Automação - CLP Professor: Carlos Roberto da Silva Filho, M. Eng.

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1 Automação - CLP Professor: Carlos Roberto da Silva Filho, M. Eng.

2 Módulos de I/O

3 Os módulos de entrada (Input), recebem os sinais dos dispositivos de entrada, tais como: sensores, chaves e transdutores, e os convertem em níveis adequados para serem processados. Os módulos de saída enviam os sinais aos dispositivos de saída tais como: motores, atuadores e sinalizadores. Esses sinais podem ser resultado da lógica de controle, pela execução do programa de aplicação, ou podem ser forçados pelo usuário, independente da lógica de controle.

4 Módulos de I/O Em geral os módulos de I/O são dotados de isolação óptica (proteção), indicadores de status (manutenção), conectores removíveis. Eles são classificados como discretos (digitais) ou analógicos, existindo os especiais (pneumáticos, etc). A isolação óptica serve para proteção da CPU, fonte de alimentação e demais módulos de I/O. isto quer dizer que não há conexão elétrica entre os dispositivos de entrada (chaves, sensores) ou de saída (atuadores, motores) e o barramento de comunicação da CPU.

5 Módulos de I/O Os indicadores de status são LEDs presentes nos módulos que indicam quais pontos de entrada estão recebendo o sinal dos dispositivos externos e quais pontos de saída estão sendo ativados pela CPU. Os indicadores de falha mostram, por exemplo, a falta de energia, bloco de terminais desconectados, fusível queimado, etc. Os conectores removíveis servem para reduzirem o tempo de manutenção e/ou substituição dos módulos de I/O. Os módulos digitais (on/off – 0/1) são utilizados em sistemas seqüenciais e na maioria das aplicações com CLPs.

6 Módulos de I/O Cada ponto de entrada ou de saída, dos módulos discretos, correspondem a 1 bit de um determinado endereço na tabela de dados (imagem das entradas e das saídas), a qual é acessada durante a execução do programa de aplicação. Os módulos discretos de entrada, em geral, apresentam as seguintes características: quantidade de pontos disponíveis (8, 16, 32, ou 64). Filtros de sinal que eliminam problemas de bounces (pulsos indesejados, causados durante a abertura ou fechamento de contatos mecânicos – rebatimentos).

7 Módulos de I/O Tipo e faixa de tensão das entradas: AC (110V ou 220V), DC (12, 24 ou 125V), AC/DC (12, 24, 110), TTL, ou contato seco. As entradas podem ter configuração consumidora de corrente (current sinking – comum negativo), fornecedora de corrente (current sourcing – comum positivo), ou current sinking/sourcing (quando possuírem um opto acoplador com 2 LED em anti paralelo). OBS: Esta é uma característica determinante na configuração de um CLP, pois define o dispositivo de entrada usado (sensores NPN ou PNP), sendo necessário optar por um ou outro tipo de entrada DC.

8 Módulos de I/O A figura a seguir mostra um configuração típica para uma entrada tipo sinking e outra sourcing.

9 Módulos de I/O Além da quantidade de pontos, tipo e tensão das entradas, os seguintes itens são apresentados nas especificações técnicas dos módulos discretos de entrada e devem ser considerados durante sua configuração: Tensão máxima para nível 0 (reconhecer nível 0 – off) e tensão mínima para o nível 1 (reconhecer nível 1 – on); Tensão de pico (com limite de tempo para permanência); Corrente máxima em nível 0 e mínima em nível 1 (para operar normal);

10 Módulos de I/O Corrente de entrada: corrente típica de operação para uma entrada ativa (nível 1); Impedância de entrada: resistência que cada entrada representa para o dispositivo a ela conectado; Tempo de resposta de 0 para 1: tempo típico para reconhecer a transição de uma entrada (0 - 1 – off - on) e de 1 para 0: tempo típico para reconhecer a transição de uma entrada (1 - 0 – on - off); Pontos comuns por módulos (sendo eles isolados ou não); Freqüência AC – apenas para módulos AC; Potência consumida da base; Necessidade de alimentação externa.

11 Módulos de I/O Os módulos discretos de saída, em geral, apresentam as seguintes características: Quantidade de pontos disponíveis (4, 8, 16, 32 ou 64); Tipo e faixa de tensão das saídas: AC (Triac ou SCR – 24, 110 ou 220V), DC (Transistor bipolar ou Mosfet – 5, 12, 24, 125V) ou relé (AC e DC); As saídas podem ser do tipo sinking (consumidora de corrente – comum negativo) ou sourcing (fornecedora de corrente – comum positivo). As saídas à relé podem ter contato simples (NA) ou reversíveis (NA e/ou NF).

12 Módulos de I/O A figura a seguir, apresenta uma configuração típica de uma saída tipo sinking sem fusível de proteção.

13 Módulos de I/O Além da quantidade de pontos, tipo e tensão, os seguintes itens são normalmente apresentados e devem ser observados para uma configuração adequada: Tensão de pico, com limite de tempo; Queda de tensão (tensão de saturação), indica a tensão medida entre um ponto de saída (enquanto acionado) e o comum, com carga máxima; Corrente máxima (para cargas resistivas); Corrente de pico (com pequeno tempo – durante a transição de 0 para 1. Este valor é maior que a corrente máxima e é característico para acionamento de circuitos indutivos);

14 Módulos de I/O Corrente de fuga (maior corrente com o ponto de saída não acionado; Carga mínima – menor corrente para a carga; Tempo de resposta de 0 para 1; Tempo de resposta de 1 para 0; Pontos comuns por módulo; Freqüência AC; Potência consumida da base; Necessidade de alimentação externa; Fusíveis de proteção (existentes ou não, localizados interna ou externamente).

15 Módulos de I/O Outro fator importante é o relacionamento com o acionamento de dispositivos controlados. Não se recomenda o uso saídas à relé para acionamentos cíclicos, mesmo de baixa freqüência, ou acionamentos rápidos, devido a fadiga mecânica que tais acionamentos podem sofrer. Os módulos analógicos tratam os sinais analógicos (tensão corrente e temperatura, por exemplo). São usados em sistemas contínuos ou como parte de sistemas seqüenciais. Os módulos analógicos de entrada convertem sinais analógicos (transdutor, conversor, termopar), em sinais digitais por meio de conversor analógico/digital (ADC – Analog to Digital Converter), preparando-os para o barramento da CPU.

16 Módulos de I/O Os módulos analógicos de saída convertem sinais digitais, disponíveis no barramento da CPU, em sinais analógicos por meio de conversor digital/analógico (DAC – Digital to Analog Converter), enviando-os aos dispositivos de saída (driver, amplificador). Cada entrada ou saída analógica é denominada de canal em vez de ponto como nos módulos discretos. O valor convertido referente a cada canal analógico de entrada ou o valor a ser convertido e enviado para cada canal de saída, é armazenado em um endereço específico na tabela de dados, determinado pelo programa de aplicação e a quantidade bits relativos a cada canal depende da resolução dos conversores A/D e D/A.

17 Módulos de I/O Os módulos analógicos de entrada normalmente apresentam as seguintes características: Filtro ativo para eliminação de possíveis ruídos presentes nos sinais de entrada; Multiplexador para os canais de entrada, que determina o canal a ser enviado ao conversor A/D; Alta impedância de entrada para os canais com faixa de operação em tensão, que possibilita a conexão de vários dispositivos, eliminando problemas de incompatibilidade de sinais; Processador dedicado, responsável por processamento e precisão do sinal digital enviado à CPU, além de diagnósticos referentes ao módulo;

18 Módulos de I/O Quantidade de canais disponíveis – 2, 4, 8, ou 16; Tipo e faixa de operação dos canais: corrente (0- 20mA, 4-20mA), tensão (0-5V, ±5V, 0-10V, ±10V, etc); Um mesmo módulo pode operar em mais de uma faixa, a qual é selecionada por dip-switches ou jumpers internos ao módulo. É possível, em certos casos, selecionar por a operação tanto em faixas de corrente ou tensão – dip-switch;

19 Módulos de I/O Características gerais, apresentadas nas especificações técnicas dos módulos analógicos de entrada e que devem ser consideradas na configuração são: Isolação dos canais: isolados (isolação galvânica) – que possibilita a conexão a dispositivos com saída diferencial (os 2 pólos de entrada variam em relação ao terra – ground, e o valor a ser convertido é a diferença entre esses 2 pólos) ou não isolados (comuns) – um dos pólos de entrada é conectado internamente ao terra da fonte. Resolução: menor incremento possível no valor analógico de entrada que pode ser detectado pelo conversor A/D, expresso em bits. Exemplo: 0 – 10V com 12 bits, onde 12 bits = 4096 (0 à 4095), assim, 4095 / 10 = 2,44mV;

20 Módulos de I/O Tipo de conversão: método usado para converter o sinal analógico em digital, sendo a maioria dos casos por aproximação sucessiva; Razão de atualização: tempo necessário para que os sinais analógicos sejam digitalizados e enviados à CPU, expresso em canal (is) / scan. Erro de linearidade: precisão relativa a representação digital sobre a faixa de operação do sinal de entrada, expressa em bits ou porcentagem; Erro máximo: erro máximo absoluto que pode haver entre a representação digital e o valor do sinal analógico existente na entrada do canal. Os fatores que contribuem são erro na calibração de fundo de escala, erro na calibração de off-set e influência da temperatura.

21 Módulos de I/O Pontos de I/O consumidos (da CPU); Potência consumida da base e fonte de alimentação; Os módulos analógicos de saída, em geral, apresentam as seguintes características: Quantidade de canais disponíveis: 2, 4, 8 ou 16; Tipo e faixa de operação dos canais: corrente (0- 20mA, 4-20mA) ou tensão (0-5V, ±5V, 0-10V, ±10V); Um mesmo módulo pode operar em mais de uma faixa, a qual é selecionada por dip-switches ou jumpers internos ao módulo.

22 Módulos de I/O As características, em geral, apresentadas nas especificações técnicas dos módulos analógicos de saída e que devem ser considerados durante sua configuração são: Isolação dos canais: isolados (isolação galvânica) ou não isolados (comuns); Impedância de saída: apresenta as resistências mínima e máxima a que o canal de saída pode ser conectado, para sinais de corrente e tensão específicos; Resolução: 12 bits, por exemplo; Razão de atualização: tempo de conversão para que os dados da CPU sejam convertidos de digitais para analógicos – canal/scan.

23 Módulos de I/O Erro de linearidade em % ou em bits: precisão relativa a representação digital sobre a faixa de operação do sinal de saída. Erro máximo: erro absoluto entre a representação digital e o valor analógico disponível na saída (fatores: erro de calibração de fundo de escala, erro de calibração de off-set e influência da temperatura); Pontos de I/O consumidos (da CPU); Potência consumida da base; Fonte de alimentação externa.

24 Fonte de Alimentação A fonte de alimentação desempenha um papel importante na operação do sistema de CLP. Além de fornecer todos os níveis de tensão para alimentação da CPU e dos módulos de I/O, funciona como um dispositivo de proteção. Ela garante a segurança e a integridade da energia de alimentação do sistema, por meio do monitoramento constante dos níveis de tensão e de corrente fornecidos. A fonte é responsável por minimizar os efeitos de possíveis variações de tensão da rede, podendo inclusive, fornecer energia por alguns milissegundos, caso haja uma falta de energia no sistema de distribuição da concessionária.

25 Classificação de CLPs Embora existam divergências entre autores e fabricantes quanto aos critérios de classificação, os CLPs podem ser divididos em grupos específicos de acordo com a estrutura que apresentem (relacionada ao número de pontos de I/O que a CPU pode controlar e a quantidade de programação disponível): Micro CLPs (até 64 pontos de I/O e até 2 kwords de memória); CLPs de pequeno porte (de 64 à 512 pontos de I/O e até 4 kwords de memória); CLPs de médio porte (de 256 pontos de I/O e dezenas de kwords de memória); CLPs de grande porte (acima de 2048 pontos de I/O e centenas de kwords de memória).

26 Classificação de CLPs Entre micro e pequenos CLPs, ainda é possível encontrar outra divisão: CLPs compactos: tem quantidade fixa de pontos de I/O; CLPs modulares: permitem a configuração, por parte do usuário, da quantidade e combinação de pontos de I/O. Em alguns CLPs compactos, é possível a adição de pontos de I/O por meio de blocos de expansão, com limite determinado pelo fabricante, porém, apresentam poucas opções de configuração (quantidade e tipo dos pontos de I/O para cada bloco de expansão).

27 Configuração de CLPs Além das especificações técnicas da CPU, dos módulos de I/O, da fonte de alimentação, fatores como configuração do sistema de I/O, o consumo de potência e configuração da porta serial também devem ser observados. A disposição dos módulos de I/O nas bases do CLP estão relacionadas à configuração do sistema de I/O. Em alguns casos, uma única base (base local) não é suficiente para acomodar todos os módulos de I/O necessários à dada aplicação. Estas limitações são de espaço físico ou limitação elétrica da fonte.

28 Configuração de CLPs Quanto ao espaço físico temos o limite de slots disponíveis menor que quantia de I/O usados; Quanto a limitação elétrica, temos que a corrente fornecida ao barramento base < corrente consumida pelos módulos de I/O; Nestes casos, é preciso a utilização de bases de expansões locais. Há também situações em que os dispositivos de entrada e/ou saída estão localizados distantes da CPU, sendo necessária as expansões remotas. A base local é a base onde a CPU está instalada. Os módulos de I/O instalados na mesma base são chamados de módulos de I/O locais, como mostra a figura a seguir.

29 Configuração de CLPs

30 Normalmente há 2 métodos de configuração dos pontos de I/O, conforme a CPU usada: Configuração manual, onde os pontos de I/O são definidos pelo usuário, por hardware (jumpers ou dip- switches) ou por software (definição de parâmetros). Configuração automática, a qual é realizada pela CPU sem a intervenção do usuário. A expansão local é utilizada quando se precisa de pontos de I/O em quantidade superior à que a base local pode suportar ou quando a fonte não é capaz de fornecer energia a todos os módulos de I/O numa dada aplicação.

31 Configuração de CLPs O acréscimo ou distribuição, dos módulos de I/O é feito por bases de expansão local próximas a base local (< 1m). Nas bases de expansão não há CPU, apenas fonte de alimentação. A comunicação é feita por meio de cabo de conexão apropriado, fornecido pelo fabricante. Os pontos de I/O dos módulos instalados nas bases de expansões locais são tratados e endereçados pela CPU como pontos de I/O dos módulos instalados na base local, sendo atualizados a cada scan.

32 Configuração de CLPs

33 A expansão remota é utilizada quando os dispositivos de entrada e/ou saída estão localizados (instalados) distantes da base local, ou quando se precisa de pontos de I/O em quantidades maiores que as suportadas pela base local e expansões locais. Nas expansões remotas não há CPU, apenas fonte de alimentação e módulo de comunicação específico. Este módulo de comunicação é chamado de módulo remoto escravo, que pode se apresentar como um único módulo em conjunto com a fonte, conforme a família de CLP. O módulo remoto mestre é instalado na base local, proporcionando um canal de comunicação serial para acesso às expansões remotas.

34 Configuração de CLPs As famílias de CLPs que permitem tal configuração limitam a quantidade de módulos remotos mestres que podem ser instalados na base local e a quantidade de expansões e de pontos de I/O possíveis para cada canal de comunicação. A utilização das expansões remotas não restringe o uso das expansões locais, podendo o sistema ser configurado com ambas. Algumas CPUs proporcionam um canal para acesso a expansões remotas na própria CPU por meio de uma porta de comunicação serial. A forma de identificação, o modo de endereçamento e o tratamento dos pontos de I/O remotos depende da família de CLP usada.

35 Configuração de CLPs Em geral, os pontos de I/O remotos não são tratados como os pontos de I/O locais. As operações de leitura e escrita dos pontos de I/O remotos são feitas pela CPU por meio do remoto mestre que se comunica com os remotos escravos. Não há sincronismo entre o acesso da CPU ao remoto mestre – que ocorre a cada scan, e o acesso deste aos remotos escravos – que depende da quantidade de módulos e de pontos de I/O instalados, e da taxa de transmissão (baud rate) utilizada. Por este motivo, a atualização dos pontos de I/O remotos normalmente é mais lenta que a atualização dos pontos de I/O locais (base e expansão local).

36 Configuração de CLPs Conforme a aplicação, pode ser desejada ou necessária a conexão do CLP com IHM (Interface Homem-Máquina), computadores pessoais (PC) ou outros CLPs (em rede). Nestes casos, faz-se necessário configurá-lo corretamente para atender às necessidades de comunicação exigidas em cada situação. Muitas vezes a CPU contêm 1 porta de comunicação serial que pode ser conectada aos dispositivos externos. As quantidades de portas varia de acordo com a CPU.

37 Configuração de CLPs

38 Porém as características de configuração dessas portas, tanto de hardware como de software, podem não ser compatíveis com as necessidade numa dada aplicação. Neste caso, deve-se incluir na configuração do CLP um módulo especial de comunicação, com as características desejadas, desde que a família de CLPs disponha dele, ou então, optar por uma família que atenda completamente às necessidades. Em geral, as características estão relacionadas ao hardware e ao software. No hardware deve-se observar o padrão da porta serial. Os padrões mais encontrados são: a RS-232, RS 422, RS 485.

39 Configuração de CLPs RS-232: padrão EIA (Electronic Industries Association) para transmissão de dados por meio de cabo par trançado em distâncias de até 15 metros. Define a pinagem de conectores, níveis de sinais, impedância de carga, etc, para dispositivos de transmissão e recepção. É o padrão existente nas portas seriais dos PCs. RS-422: padrão EIA para transmissão de dados com balanceamento do sinal (transmissão e recepção tem comuns independentes), proporcionando maior imunidade a ruídos, maior velocidade de transmissão e distâncias mais longas (até 1200 m). A comunicação é full duplex (pode enviar e receber dados simultaneamente).

40 Configuração de CLPs RS-485: similar ao padrão 422. Os receptores tem proteções e capacidades maiores. A comunicação é half duplex (pode apenas enviar ou receber dados em um mesmo instante). Para comunicação com padrões diferentes é preciso um conversor sem precisar de módulos especiais de comunicação ou troca da família de CLPs. Algumas CPUs usam padrão próprio de comunicação, sendo preciso o uso de hardware dedicado fornecido pelo fabricante. Com relação ao software deve-se observar o protocolo de comunicação e a taxa de transmissão (baud rate).

41 Configuração de CLPs O protocolo de comunicação determina a forma de transmissão dos dados (formato dos dados, temporização, sinais de controle utilizados, etc). Cada fabricante de CLP tem seu protocolo de comunicação próprio, normalmente chamado protocolo proprietário, o qual é utilizado durante a programação do CLP. Alguns protocolos são abertos, isto é, quando o usuário tem acesso ao formato da transmissão de dados utilizada, podendo desenvolver seus próprios programas de comunicação e outros são restritos, quando o fabricante não fornece informações sobre o protocolo proprietário.

42 Configuração de CLPs No entanto, há CPUs que, além de suportarem protocolo proprietário, suportam protocolos padrões (moldbus, por exemplo), permitindo comunicação com dispositivos e softwares fornecidos por outros fabricantes, além de conexão em rede. A taxa de transmissão determina a velocidade, expressa em bps (bits per second), da transmissão de dados. Em situações críticas, onde as características de software são diferentes, pode-se optar pelo uso de módulos especiais de comunicação.

43 Sistema de Operação de CLPs O gerenciamento de todo o sistema pela CPU do CLP é feito de forma específica, de acordo com o firmware de cada fabricante. Conhecer e entender o modo como as informações são tratadas (administradas) pela CPU deve proporcionar o desenvolvimento de programas de aplicação eficazes. De um modo geral, as CPUs apresentam 2 modos de operação: programação e execução. Modo de programação (program): neste modo, a CPU não executa o programa de aplicação e não atualiza os pontos de saída.

44 Sistema de Operação de CLPs A função principal deste modo é permitir a transferência e/ou alteração do programa de aplicação, por meio de ferramenta de programação usada. Permite configurar os parâmetros da CPU (Setup), como por exemplo, a determinação da área de memória retentiva. Modo de execução (RUN): neste modo, a CPU executa o programa aplicativo para realização do controle, atualizando as saídas. A alteração entre os modos de operação pode ser feita através de uma chave seletora da própria CPU, ou por ferramenta de programação.

45 Sistema de Operação de CLPs Algumas CPUs podem apresentar outras opções de posições para a chave seletora, como por exemplo, term (indica que o modo de operação será determinado por um dispositivo externo – terminal, ou seja pela ferramenta de programação, e stop, que força a CPU ao modo de parada, porém não permite a alteração do programa de aplicação. O scan do CLP em modo de execução resumido é apresentado na figura à seguir.

46 Sistema de Operação de CLPs

47 O fluxograma à seguir, com pequenas variações, é válido para a maioria dos CLPs encontrados no mercado, quando se fala de ciclo de execução completo. Os segmentos de inicialização do hardware e verificação da configuração de I/O são executados apenas uma vez após a energização da fonte. Com relação a atualização das entradas, a CPU realiza a leitura de todos os pontos de entrada e armazena-os na tabela de imagem das entradas. Cada ponto de entrada corresponde a uma posição de memória específica (1 bit de uma word).

48 Sistema de Operação de CLPs

49 A tabela de imagem das entradas é acessada pela CPU durante a execução do programa de aplicação. Após a execução de um segmento em um dado scan, a leitura das entradas só é feita no scan seguinte, ou seja, se o status (condição) de um dado ponto de entrada mudar após a leitura, ele só terá influência na execução do programa de aplicação no próximo scan, quando será percebida tal alteração. Se uma dada aplicação não pode esperar este tempo (em ms) para reconhecimento da alteração dos pontos de entrada, utilizam-se instruções imediatas para construção da lógica de controle no programa de aplicação.

50 Sistema de Operação de CLPs Tais instruções acessam diretamente os pontos de entrada no momento em que são executadas, sendo que há também instruções imediatas de saída que, ao serem executadas, atualizam os pontos de saída e a tabela de imagem das saídas simultaneamente. O uso das instruções imediatas aumenta o scan time (tempo de varredura) da CPU, pois além das operações de atualização das entradas e das saídas, os módulos de I/O são acessados a cada execução de uma instrução imediata. Com relação à execução do programa aplicativo, executado pela CPU, o programa é executado da esquerda para a direita e de cima para baixo.

51 Sistema de Operação de CLPs Isto de se deve ao fato de que o programa e aplicação define a relação entre a condição das entradas e a atuação das saídas, isto é, a lógica de controle a ser realizada. Assim é elaborada uma nova tabela de imagem das saídas, gerada a partir da lógica encontrada. Após a execução do programa aplicativo e da tabela de imagem das saídas construída, são enviados aos pontos de saída, o conteúdo da tabela. Além da atualização das saídas, deve ser considerada a realização de diagnósticos. Neste segmento, a CPU realiza todos os diagnósticos do sistema, além de calcular o scan time, atualizar relés especiais correspondentes e reinicializar o watchdog timer (temporizador cão-de-guarda).

52 Sistema de Operação de CLPs Entre os diagnósticos realizados, os mais importantes são o cálculo do scan time e o controle do watchdog timer. O scan time corresponde ao tempo consumido pela CPU para realizar todas as tarefas em cada scan, desde o início (atualização das entradas) até o término do ciclo (atualização das saídas). O watchdog timer armazena o tempo máximo permitido para execução de cada scan (podendo ou não ser definido pelo usuário). Se em dado scan, esse tempo for excedido (erro fatal), a CPU é forçada ao modo de programação e todas as saídas são desligadas.

53 Sistema de Operação de CLPs Caso contrário, o valor do scan time é armazenado em uma variável apropriada (para realizar estatística, por exemplo com o tempo máximo e mínimo) e juntamente com o watchdog é reinicializado, sendo controlados a cada scan. Todos os erros diagnosticados, fatais ou não fatais, são indicados por flags (bits internos à CPU, que podem ser usados no programa de aplicação), e em alguns casos pelos LEDs externos (em geral, localizados na parte frontal da CPU e dos módulos de I/O). Algumas CPUs dispões, também, de uma variável destinada ao armazenamento do código de erro ocorrido durante a execução do último scan.

54 Sistema de Operação de CLPs Com relação ao scan time do CLP, ele é compostopor vários segmentos nos quais são realizadas tarefas específicas (determinadas no firmware). Para execução de cada segmento é consumida uma quantia de tempo, sendo que o somatório dos tempos determina o scan time, o qual pode variar de um scan para outro. Os fatores que influenciam diretamente o scan time são: Quantia de módulos e pontos de I/O (atualização das entradas e saídas); Conexão de dispositivos periféricos (atendimento a serviço periférico).

55 Sistema de Operação de CLPs Tamanho do programa de aplicação e tipo das instruções utilizadas (execução do programa de aplicação). O scan time, por sua vez, influencia o tempo de resposta de I/O (dispositivos de entrada e saída), ou seja, o tempo necessário para o CLP sentir uma alteração do ponto de entrada (1 para 0 ou 0 para 1) e atualizar o ponto de saída correspondente (controlado pela lógica de controle – programa de aplicação). Além do scan time, outros fatores têm influência direta no tempo de resposta de I/O: O ponto (segmento) do scan em que houve a alteração do ponto de entrada;

56 Sistema de Operação de CLPs O tempo de resposta do módulo de entrada (0 para 1 e 1 para 0, conforme o caso). O tempo de resposta do módulo de saída (0 para 1 e 1 para 0, conforme o caso). Em situações normais, o tempo de resposta mínimo é conseguido quando o módulo de entrada sente a alteração do ponto de entrada imediatamente antes da execução do segmento atualização das entradas, conforme indicado na figura a seguir.

57 Sistema de Operação de CLPs

58 Programação de CLPs Conforme o fabricante e a família de CLP utilizado, podem variar as linguagens e as ferramentas de programação disponíveis. No entanto, programação por linguagem Ladder por meio de software para PC pode ser considerado padrão para a maioria dos CLPs encontrados no mercado. A norma IEC (antiga 1131), de agosto de 1992, apresenta atualmente 8 partes, sendo que não estão totalmente prontas as partes 6 a 8 que são: IEC : informações gerais (introdução); IEC : especificação de equipamentos e testes (hardware);

59 Programação de CLPs IEC : modelo de programação e de software (linguagens de programação; IEC : orientações ao usuário; IEC : comunicação (Manufacturing Message Specification – MMS); IEC : comunicação por fieldbus; IEC : programação para controle FUZZY; IEC : orientações para aplicação e implementação das linguagens de programação.

60 Programação de CLPs A primeira linguagem de programação de CLPs foi a linguagem Ladder. O fato de ser linguagem gráfica, baseada em símbolos semelhantes aos encontrados nos esquemas elétricos – contatos e bobinas, foi determinante para aceitação do CLP por técnicos e engenheiros com os sistemas de controle à relés. Enquanto a linguagem Ladder conquistava os Estados Unidos, a linguagem de lista de instruções era amplamente difundida na Europa. Esta por sua vez, é uma linguagem textual semelhante ao Assembly, e faz parte das linguagens básicas normalmente disponíveis em um CLP.

61 Programação de CLPs As linguagens de programação não se limitam apenas a estas duas. Atualmente, são encontrados no mercado CLPs que proporcionam programação por meio de linguagem C e BASIC, por exemplo. A norma IEC define 5 linguagens de programação (com sintaxe e semântica de 2 linguagens textuais e 2 linguagens gráficas, e estruturação por SFC) definidas. Linguagem Ladder: o nome deve-se à representação da linguagem se parecer com uma escada (Ladder), na qual 2 barras verticais paralelas são interligadas pela lógica de controle (Rung), formando os degraus da escada, conforme a figura a seguir.

62 Programação de CLPs

63 Atualmente, os CLPs apresentam instruções sofisticadas, além de simples contatos e bobinas, dispõem de: contatos para detecção de borda de subida/descida (one shot – disparo); contatos de comparação, temporizadores, contadores, blocos de processamento (operações lógicas e aritméticas, manipulação de dados); controle total do fluxo de execução do programa (loops for/next, goto, stop, sub-rotinas); interrupções (por hardware e por software) e blocos para manipulação de mensagens (ASCII, Rede).


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