João Mealhas CS-PLC1 Curso Básico Autómatos Programáveis APRESENTAÇÃO O formador: João Mealhas

O Curso O presente curso tem como publico alvo, todas as pessoas que trabalham no âmbito da AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL, seja directamente na manutenção/desenvolvimento ou indirectamente no ensino desta matéria. Tratando-se de um CURSO BÁSICO, o seu objectivo é transmitir os conhecimentos necessários para se entrar no mundo da programação de autómatos OMRON. Obtendo os conhecimentos necessários para poder evoluir nesta matéria, tenha ou não já conhecimentos neste sentido.

APRESENTAÇÃO DA EMPRESA OBJECTIVOS Breve apresentação da OMRON Passar frente

Apresentação da empresa América do Norte/Sul : 12 Escritórios 1 Centro Técnico 3 Fábricas Ásia Pacifico : 14 Escritórios 1 Centro Técnico 8 Fábricas Europa : 20 Escritórios 2 Centros Técnicos 3 Fábricas Japão : 63 Escritórios 5 Centros Técnicos 21 Fábricas

Apresentação da empresa Produtos Especiais Automatização Industrial Electromedicina Transferência Electrónica de Fundos Sistemas Abertos Informação Pública e Controlo de Tráfego

Apresentação da empresa Escritórios em : 20 países da Europa Colaboradores : 1.313 Volume Global de Negócios : 90 Milhões de contos Fábricas : Alemanha Grã Bretanha Holanda

INTRODUÇÃO À AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL OBJECTIVOS Automação industrial – história Familiarização com alguns conceitos e técnicas utilizadas na automação Passar frente

Introdução à automação industrial TÉCNICAS DE AUTOMATIZAÇÃO Mecânica Pneumática Hidráulica Eléctrica Electrónica A chegada da electrónica à industria foi uma perfeita revolução. Permitiu à automação industrial dar uma passo gigante

Introdução à automação industrial AUTOMATIZAÇÃO ELECTRÓNICA Circuitos electrónicos dedicados Sistemas electrónicos standard (ex.:controlo numérico) Autómatos programáveis Micro e minicomputadores

Introdução à automação industrial AUTÓMATO PROGRAMÁVEL (VANTAGENS...) Muito fiável - número de componentes mecânicos e de ligações é mínimo O desenvolvimento do programa pode ser feito em paralelo com a montagem dos equipamentos As alterações do automatismo só implicam alterações no programa O espaço ocupado pelo autómato é constante e independente da complexidade da lógica do automatismo Não requer stocks de equipamento de reserva tão elevados como nos sistemas por lógica cablada.

Introdução à automação industrial ESTRUTURA DE UM AUTOMATISMO OPERADOR PARTE OPERATIVA SENSORES ACTUADORES COMANDOS SINALIZAÇÕES INFORMAÇÃO ACTUAÇÃO PARTE DE COMANDO ENTRADAS SAÍDAS ENTRADAS SAÍDAS

AUTÓMATOS - HARDWARE OBJECTIVOS OBTENÇÃO DE CONHECIMENTOS ESSENCIAIS DA ESTRUTURA INTERNA DE UM AUTÓMATO PROGRAMÁVEL

É um equipamento electrónico, Autómatos - hardware CONCEITO DE PLC Um autómato programável industrial (PLC: Programmable Logic Controller) É um equipamento electrónico, Programável em linguagem não informática, Concebido para controlar em tempo real processos sequenciais

Autómatos - hardware ESTRUTURA DE UM AUTÓMATO PROGRAMÁVEL Os Controladores Lógicos Programáveis (PLC's) podem apresentar aspectos físicos diferentes, diferentes performances e custos muito díspares; no entanto, os seus elementos constituintes são fundamentalmente os mesmos.

Por relé Por transístor Por acopulador óptico Autómatos - hardware ENTRADAS Por relé Por transístor Por acopulador óptico

Autómatos - hardware SAÍDAS Por relé Por transístor Por triac

É na memória que se encontra o programa a ser executado pelo autómato. Autómatos - hardware MEMÓRIA É na memória que se encontra o programa a ser executado pelo autómato. Quanto à sua tecnologia podem ser : RAM (Random Access Memory) EPROM (Erasable Programable Read Only Memory) EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) FLASHRAM

Ocupam um pequeno volume Aceitam grandes variações na entrada Autómatos - hardware FONTE DE ALIMENTAÇÃO A fonte de alimentação tem por função fornecer as tensões adequadas ao funcionamento do CPU Encontramos com grande frequência a equipar os autómatos, fontes de alimentação comutadas. Estas fontes reúnem entre outras as seguintes características: Elevado rendimento Ocupam um pequeno volume Aceitam grandes variações na entrada

SELECÇÃO DE UM AUTÓMATO PROGRAMÁVEL OBJECTIVOS Como seleccionar um autómato programável

Selecção de um autómato programável Quando se refere um autómato programável, é normal caracterizá-lo pelo número de Entradas+Saídas lógicas que este pode controlar.

Selecção de um autómato programável Compacto APRESENTAÇÃO DE UM AUTÓMATO Modular

AUTÓMATOS - SOFTWARE OBJECTIVOS Conhecer claramente as diferentes áreas de memória de um autómato programável, e suas características

Autómatos - software CONCEITO DE BIT/WORD BITS - Não são mais do que posições de memória nas quais é possível reter uma informação lógica; ligado/desligado, verdadeiro/falso, ON/OFF ou 1/0. Ao conjunto de 16 bits chama-se WORD (por vezes também se designa por CANAL).

Autómatos - software ENDEREÇAMENTO Nos autómatos OMRON os bits são endereçados pelo número da word em que se encontram e pela posição que ocupam nessa word

Alguns dos relés especiais mais relevantes: Autómatos - software RELÉS ESPECIAIS Os autómatos programáveis tem uma dada área de memória dedicada a relés especiais. Dadas as funcionalidades destes são bastante utilizados na maioria dos programas. Alguns dos relés especiais mais relevantes:

INICIAÇÃO À PROGRAMAÇÃO DE AUTÓMATOS OBJECTIVOS Primeiro contacto com instruções elementares de tratamento lógico Identificação de diferentes blocos lógicos, num programa

Iniciação à programação de autómatos INSTRUÇÕES DE TRATAMENTO LÓGICO Num esquema de contactos, temos a possibilidade de: colocar relés em série em paralelo operar com relés negados combinações entre estas hipóteses

Iniciação à programação de autómatos INSTRUÇÕES BÁSICAS (LD, OUT, END ) OUT Transfere o resultado das condições lógicas que antecedem esta instrução para o bit especificado. LD Iniciar uma linha lógica ou bloco END Indica o fim do programa

Iniciação à programação de autómatos Exemplo Imaginemos um circuito controlado por um autómato cuja lógica pretendida é a seguinte:  - O estado da saída 10.00 é dado pelo estado directo da entrada 0.00   LINGUAGEM DE CONTACTOS LISTA DE INSTRUÇÕES

Iniciação à programação de autómatos INSTRUÇÕES (AND, OR, NOT) OR Realiza um OU lógico com o bit especificado AND Realiza um E lógico com o bit especificado NOT Nega o estado do bit ao qual está associado

Iniciação à programação de autómatos Exemplo Pretende-se implementar um circuito lógico que activa a saída 10.00 do autómato, só se as entradas 0.00 e 0.01 e 0.02 estiverem activas (ON) LINGUAGEM DE CONTACTOS LISTA DE INSTRUÇÕES

Iniciação à programação de autómatos Exemplo Pretende-se implementar um circuito lógico que active a saída 10.03 quando a entrada 0.01 estiver a OFF ou quando as entradas 0.02 ou 0.03 estiverem a ON LINGUAGEM DE CONTACTOS LISTA DE INSTRUÇÕES

Iniciação à programação de autómatos INSTRUÇÕES (AND LOAD, OR LOAD) AND LOAD A instrução AND LOAD permite colocar em série dois blocos lógicos, ou seja, permite realizar um E lógico entre dois blocos. OR LOAD A instrução OR LOAD permite colocar em paralelo dois blocos lógicos, ou seja, permite realizar um OU lógico entre dois blocos.

Iniciação à programação de autómatos AND LOAD

Iniciação à programação de autómatos OR LOAD NOTA: Uma instrução AND LD ou OR LD junta só dois blocos lógicos.

Iniciação à programação de autómatos EXEMPLO DE APLICAÇÃO (uso de TR´s) Aplicar o conceito de TR´s ao programa abaixo descrito. TR0 TR1

Iniciação à programação de autómatos EXERCÍCIO 1  Descrição do pretendido: À ordem de arranque (On), o tapete deverá iniciar o seu movimento ( MT). Este deve manter-se em funcionamento até ordem de paragem (Off).

CONSOLA DE PROGRAMAÇÃO OBJECTIVOS Obter noções básicas sobre o manuseamento da consola de programação

Consola de programação A consola de programação é cada vez mais uma ferramenta do passado, utilizada apenas em intervenções pouco complexas, no local da máquina. Conforme a sua natureza, poderá permitir a programação: Em linguagem mnemónica Linguagem de contactos, Logigrama Etc.. Há consolas mais sofisticadas que permitem guardar e ler programas gravados em suportes magnéticos, e/ou programar memórias EPROM.

SOFTWARE PARA PROGRAMAÇÃO DE PLC´S Objectivos Introdução ao software de programação (cx- programmer)

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS Software para programação de plc´s PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS Componente do CX Automation Suite Software de Programação de Autómatos Conjunto de Softwares que recorrem ao mesmo “núcleo” de Comunicações: - O CX-Server O CX-Server gere as comunicações entre os diversos Softwares e o Hardware (ex. PLCs)

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS Software para programação de plc´s PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS Suporta os Autómatos: C1000H, C2000H C200H, C200HS, C200Halpha CQM1, CQM1H CPM1, CPM1A CPM2A, CPM2C CV SRM1 CJ1H, CJ1G, CJ1M CS1H, CS1G

REQUISITOS MÍNIMOS Software para programação de plc´s Sistema operativo Windows 95, Windows 98, Windows NT 4.0 Hardware Processador: Pentium 133 MHz ou superior. Memória: 32 Mb mínimo. Disco duro: mínimo 100 Mb de espaço livre. Leitor de CD-ROM Placa Gráfica: resolução mínima de 800x600 pixeis (SVGA). Sistema operativo Windows 2000, Windows ME Hardware Processador: Pentium 150MHz ou superior. Memória: 64 Mb mínimo. Disco duro: mínimo 100 Mb de espaço livre. Leitor de CD-ROM Placa Gráfica: resolução mínima de 800x600 pixeis (SVGA).

Software para programação de plc´s INTRODUÇÃO AO CX-PROGRAMMER   Como qualquer outra aplicação do Windows, para executar o CX-Programmer é utilizado o menu Start.

Software para programação de plc´s INTRODUÇÃO AO CX-PROGRAMMER   Como qualquer outra aplicação do Windows, para executar o CX-Programmer é utilizado o menu Start. Ambiente de Trabalho Para aceder à área de trabalho é necessário criar um novo projecto ou abrir um já criado.

Software para programação de plc´s INTRODUÇÃO AO CX-PROGRAMMER   BARRA DE MENU BARRA DE ÍCONES ÁREA DE EDIÇÃO JANELA DE PROJECTO RESULTADO DA COMPILAÇÃO OU BUSCA (JANELA DE RESULTADO) VISUALIZAÇÃO DO CONTEÚDO DAS VARIÁVEIS (JANELA DE VISUALIZAÇÃO)

Software para programação de plc´s JANELA DE PROJECTO   Propriedades do PLC Informação do projecto Editor da Tabela de E/S Editor de Variáveis Globais Gestão dos Módulos de memória (só CV e CS1) Configuração do PLC Visualização de erros Editor/Monitor das áreas de memória Informação da tarefa Editor de Variáveis Locais

Iniciação à programação de autómatos EXERCÍCIO 2  Descrição do pretendido: Utilizando a ferramenta de programação Cx-Programmer, editar o programa feito no exercício anterior. Fazer a sua passagem para o autómato programável (PLC) Testar o seu funcionamento

Software para programação de plc´s Exemplo: 1º Passo – Criação de um novo projecto

Software para programação de plc´s Exemplo: 2º Passo – Inserção dos contactos

Software para programação de plc´s Exemplo: 3º Passo – Conclusão do programa NOTA: A Instrução END(01), é indispensável para o funcionamento do programa. Versões mais recentes do Cx-Programmer fazem esta operação automaticamente.

Software para programação de plc´s Exemplo: 4º Passo – Verificação do programa

Software para programação de plc´s Exemplo: 5º Passo – Iniciar as comunicações PC - PLC

Software para programação de plc´s Exemplo: 6º Passo – Modo de funcionamento do PLC

Software para programação de plc´s Exemplo: 7º Passo – Transferência do programa para o PLC

Software para programação de plc´s Exemplo: 8º Passo – Teste do programa em On-Line

Software para programação de plc´s Exemplo: 9º Passo – Forçar dados

Software para programação de plc´s Exemplo: 10º Passo – Eventuais correcções ao programa Podemos fazer esta operação de duas formas: Em Off-Line, efectuar as correcções necessárias, e voltar a transferir novamente o programa para o PLC. Necessita fazer a paragem da máquina. Fazer a alteração do programa no modo de “Edição On-Line”. Não é necessário parar a máquina.

Software para programação de plc´s Exemplo: 11º Passo – Colocação do PLC em modo RUN FIM do EXERCÍCIO

Iniciação à programação de autómatos EXERCÍCIO 3  Descrição do pretendido: Foi acrescentado um cilindro pneumático para rejeição de peças defeituosas, detectadas graças ao sensor existente. Em funcionamento, sempre que uma peça seja detectada como defeituosa, o cilindro deverá avançar até actuar o fim de curso. O cilindro recua por si só assim que desapareça o sinal de avanço. O tapete, só pára à ordem de paragem (Off). Se o cilindro estiver no processo de avanço, e o operador actuar o sinal de paragem (Off), este deve recuar.

FUNÇÕES DE ENCRAVAMENTO OBJECTIVOS Análise de funções de encravamento e sua aplicação Estudo da função interlock no encravamento de relés

Funções de encravamento INSTRUÇÃO KEEP(11) A instrução KEEP(11), permite definir um relé como biestável, sendo o seu estado definido por duas condições lógicas; uma de SET e outra de RESET. O relé especificado na instrução ficará activo desde que a condição de SET tenha tomado o valor ON. O relé só desactivará quando existir um valor ON na condição de RESET. NOTA: Caso haja simultaneidade das duas condições a ON, é a condição de RESET a predominante.

Funções de encravamento INSTRUÇÃO SET E RESET Em alternativa à instrução KEEP(11) que congrega as condições de activação e desactivação de um bit, existem duas instruções que permitem manipular o estado de um bit, em circunstâncias semelhantes. Essas instruções são SET e RESET.

Funções de encravamento CX-PROGRAMMER – INSTRUÇÕES AVANÇADAS Determinadas instruções não podem ser acedidas directamente, e são tratadas como funções avançadas, é o caso dos Temporizadores, Contadores, etc.   Neste grupo inserem-se também as funções KEEP e SET/RESET Estas funções podem ser acedidas pelo seu código (número que se encontra dentro de parêntesis – Ex: KEEP(11)) ou directamente pelo seu nome.

Funções de encravamento Pág. 96 EXEMPLO DE APLICAÇÃO Objectivo - Edição instruções avançadas no Cx-Programmer A título de exemplo, vamos seguir passo a passo a inserção da função KEEP(11). 1º Passo

Funções de encravamento 2º Passo FIM EXEMPLO

Iniciação à programação de autómatos EXERCÍCIO 4  Descrição do pretendido: Resolver o mesmo exercício da fase anterior, mas recorrendo agora às funções de encravamento. A titulo meramente didáctico, utilizar as funções SET e RSET para o controlo do cilindro, e a função KEEP para o motor do tapete.

Funções de encravamento INSTRUÇÃO INTERLOCK A instrução INTERLOCK (IL(02)) está sempre associada à instrução INTERLOCK CLEAR (ILC(03)), sendo esta última sempre antecedida pela primeira.   A instrução INTERLOCK é sempre antecedida de uma condição lógica que define a actuação da instrução IL(02). Quando o resultado da condição lógica que antecede IL(02) é OFF, todas as instruções OUT contidas entre esta instrução e a instrução ILC(03) tomam o estado OFF, independentemente do estado das condições que lhes dão origem A todos os temporizadores é feito o reset. Se a condição que antecede a instrução IL(02) estiver a ON, a parte do programa entre IL(02) e ILC(03) não é afectada. Podem usar-se várias funções IL(02) com uma só função ILC(03) ATENÇÃO: Os relés encravados por funções KEEP(11) não são afectados por esta instrução.

Funções de encravamento EXEMPLO DE APLICAÇÃO Objectivo – Análise da função INTERLOCK O programa que se segue, tem activa apenas a saída 010.02, embora todas elas (010.02, 010.00, 010.01) tenham condições lógicas para tal. A diferença está nas condições de INTERLOK.

Iniciação à programação de autómatos EXERCÍCIO 5  Descrição do pretendido: As peças são agora sujeitas a inspecção visual pelo operador. À ordem de arranque (On), o tapete iniciará o seu funcionamento parando assim que a foto-célula detecte a presença da peça. Uma vez inspeccionada a peça pelo operador o processo prossegue assim que este actue novamente na ordem de arranque (On). Para fazer a detecção do defeito o operador não necessita pegar na peça, ou seja se a peça não tiver defeito não chega a sair do tapete e continua caminho assim que o operador dê ordem para continuar (On). O processo repete-se assim que chegue nova peça à zona de inspecção. À ordem de paragem (Off) todo o processo deverá parar.

FUNÇÕES DE DIFERENCIAÇÃO OBJECTIVOS Compreensão do funcionamento das funções diferenciais Aplicação pratica destas funções Exercício de aplicação das funções DIFD e DIFU

Funções de diferenciação INSTRUÇÕES DIFU(13) E DIFD(14) Ao tentar resolver o problema anterior, deparamo-nos com algumas dificuldades.   Dificuldades essas que se compadecem com o facto de existirem condições de SET e RESET simultaneamente para a mesma saída, como é o caso que se segue: ?

Funções de diferenciação INSTRUÇÃO DIFU(13) A instrução DIFU(13) permite activar um relé durante um ciclo de scan, sempre que a condição lógica que antecede a instrução, transita do estado OFF para ON.

Funções de diferenciação INSTRUÇÃO DIFD(14) A função DIFD(14) permite activar um relé durante um ciclo de scan, sempre que a condição lógica que antecede a instrução, transita de um estado ON para OFF.

Iniciação à programação de autómatos EXERCÍCIO 6  Descrição do pretendido: Resolver o problema anterior, recorrendo às funções de diferenciação.

Iniciação à programação de autómatos EXERCÍCIO 7  Descrição do pretendido: Pretende-se minimizar os tempos de paragem do tapete para inspecção. Mantendo todas as funcionalidades do exercício anterior, pretende-se que sempre que o operador retire uma peça defeituosa do tapete este inicie a marcha automaticamente sem recurso à ordem de arranque (On). Nas situações de peça OK, mantém-se a necessidade de ordem de arranque pelo operador.

TEMPORIZADORES E CONTADORES OBJECTIVOS Estudo de funções de temporização e contagem. Tratamento de símbolos no cx-programmer. Seccionamento de programas no cx-programmer. Conceito de variáveis globais e locais. Sua definição no cx-programmer.

Temporizadores e contadores TEMPORIZADORES TIM e TIMH(15) A instrução TIM permite definir um temporizador de atraso à operação com a precisão de 0.1 segundo podendo este ter um alcance máximo de 999.9 segundos. O valor de PRESET (tempo inicial) pode ser especificado por uma constante ou pelo conteúdo de uma word. Associado a cada temporizador existe um contacto TIM N (sendo N o número do temporizador).  

Temporizadores e contadores TEMPORIZADORES TIM e TIMH(15) A instrução TIM é sempre antecedida por uma condição lógica, que estando a ON activa o temporizador Este começa a decrementar o tempo pré-seleccionado e quando atinge o zero, fecha o contacto TIM N Se a condição lógica passar a OFF, implica o RESET do temporizador e consequentemente a abertura do contacto TIM N.

Temporizadores e contadores CONFIGURAÇÃO DA FUNÇÃO TIM Numero do temporizador Tempo pretendido

Temporizadores e contadores EXEMPLOS TÍPICOS Como já foi visto o máximo admitido pelo temporizador é o valor #9999, correspondente a 999,9 segundos. E quando se pretende um valor superior? Temporizadores em cascata

Temporizadores e contadores EXEMPLOS TÍPICOS Como fazer um atraso à desoperação? Temporizadores, atraso à desoperação

Temporizadores e contadores EXEMPLOS TÍPICOS É possível implementar um flip flop com um período de oscilação e um duty-cycle variável. Como? Temporizadores, flip flop

Temporizadores e contadores CONFIGURAÇÃO DA FUNÇÃO TIMH(15) Para programar a instrução TIMH(15) é necessário usar a FUNÇÃO com código 15. Esta instrução permite implementar um temporizador idêntico ao implementado pela instrução TIM, com a diferença de que este tem uma precisão de 0.01 segundo e um alcance máximo de 99.99 segundos O contacto deste temporizador tem a designação TIM N tal como na instrução TIM.

Iniciação à programação de autómatos EXERCÍCIO 8  Descrição do pretendido: Por exigência de funcionamento do sistema a jusante deste processo, foi estabelecido um tempo máximo de 5 segundos para a tarefa de inspecção. Durante a inspecção, se nenhuma das condições já existentes se verificar (retirar peça, ou ordem de seguir On) o sistema avançará automaticamente ao fim de 5 segundos independentemente do estado da peça. NOTA: Trabalhar a partir do último programa feito.