Controlador Lógico Programável CLP Controlador Lógico Programável

Tópicos Introdução Princípio de Funcionamento Lógica Combinacional e Sequencial Diagrama de Contatos (Simbologia LADDER) Programação de CLP

Introdução Automação: conjunto das técnicas baseados em : As máquinas de tear são os primeiros exemplos de automação Automação: conjunto das técnicas baseados em : Máquinas com capacidade de executar tarefas previamente executadas pelo homem e de controlar sequências de operações sem a intervenção humana; Aparelhos programáveis com capacidade de operar quase independentemente do controle humano. A história da industrialização: Produção seriada Produção em linha Produção flexível PROCESSOS DE CONTROLE

idealizou os primeiros Introdução Richard Morley foi o engenheiro chefe da Hydromic Division que idealizou os primeiros CLP com relés eletromecânicos CLP: Controlador Lógico Programável Sistema dedicado com unidade central de processamento, memória, terminais de entrada e saída Atualmente são aparelhos eletrônicos microprocessados capazes de controlar e comandar etapas ou todo o processo de produção Surgiram com a necessidade de flexibillizar a produção. Primeira aplicação: Linha de montagem da General Motors - 1968

Terminal de programação Princípio de Funcionamento CPU: Responsável pela interpretação dos comandos for-necidos pelo termi-nal de programação Memória: Armazena o sistema operacio-nal, o programa e o estado das variáves de controle Interface E/S: con-verte os valores de tensão dos disposi-tivos conectados em sinais digitais e vice versa. Entradas Digitais Chave Botão Fotocélula Termostato Termopar Sensor de posição Válvula Solenoide Contator Relé Sirene Posicionador Atuador Elétrico Terminal de programação (IHM) Interface de E/S Unidade central de processamento (CPU) Memória Saídas Digitais Processador Entradas Analógicas Saídas Analógicas

Princípio de Funcionamento É formada por memórias de somente leitura (ROM) e em seu conteúdo está armazenado o sistema operacional. Armazena resultados e/ou operações intermediárias, geradas pelo sistema. Não pode ser acessada nem alterada pelo usuário. Armazena informações de estado das E/S ou imagem das E/S. Armazena valores do processamento das instruções utilizadas pelo programa do usuário. Armazena o programa do usuário. Arquitetura da Memória Memória do sistema Memória executiva Memória de estado Memória de dados Memória do usuário

Princípio de Funcionamento Características das Conexões de Entradas e Saídas Etapas do tratamento do sinal de entrada: Bornes de conexão Conversor e Condicionador Indicador de Estado Isolação Elétrica Interface/Multiplexação Etapas do tratamento do sinal de saida: Memorizador de Sinal Estágio de Saída Bornes de Ligação Interfaces de Entrada Digital Contato seco 24 VCC 110 VCA 220 VCA Interfaces de Saída Digital Transistor Triac Contato seco TTL Interfaces de Entrada e Saída Analógica Controle de tensões: 1 a 5 Vcc, 0 a 10 VCC, -10 a 10 VCC Controle de correntes: 4 a 20 mA, 0 a 10 mA, 0 a 50 mA

Princípio de Funcionamento O tempo gasto para a execução do ciclo com-pleto é chamado Tempo de Varredura, e depen-de do tamanho do pro-grama do usuário, e a quantidade de pontos de entrada e saída. O termo varredura ou scan, são usados para um dar nome a um ciclo completo de operação (loop). Fluxograma de funcionamento de um CLP Partida Limpeza da memória Teste da RAM Teste de execução Execução do programa Atualização da tabela imagem das saídas Partida Ok não sim Transferência da tabela para a saída Leitura dos sinais de entrada Tempo de Varredura Ok sim Atualização da tabela imagem das entrada não Parada

Lógica Combinacional e Seqüencial Através destas 3 instru-ções básicas é possível desenvolver uma condi-ção para executar uma determinada tarefa, por meio da combinação dessas operações. Os dois únicos estados possíveis na lógica com-binacional (ou Booleana) é ligado (um) ou des-ligado (zero). As instru-ções AND e OR com-param dois estados e tem como resultado um valor verdadeiro (um) ou falso (zero). A instrução NOT apenas inverte o estado. Instruções básicas da lógica combinacional Instrução Símbolo Operação AND A B A•B OR A+B NOT Ā

registros de vários bits Lógica Combinacional e Seqüencial Elementos Básicos da Lógica Seqüencial - Temporizadores: Quando uma determinada condição de tempo é estabelecida, a instrução resulta um sinal lógico (ligado ou desligado). - Contadores: Quando um determinado número de pulsos é alcançada, a instrução responde com um sinal lógico. - Manipuladores: Quando a entrada desta instrução é verdadeira (nível lógico 1), o resultado é a manipulação de um valor para a memória, podendo ainda fazer operações bit a bit nesses registros Estas funções trabalham com registros de vários bits 8 bits = 1 byte 16 bits = 1 word (palavra)

Lógica Combinacional e Seqüencial Os Temporizadores e contadores ocupam ca-da um 3 bytes na me-mória do CLP. São eles: Temporizador: Byte 1 – Valor de tempo Byte 2 – Timer Byte 3 – Bits de controle (bits de entrada e saída) Contador: Byte 1 – Nº de pulsos Byte 2 – Contagem Byte 3 – Bits de controle (bits de E/S e bit reset) Elementos Básicos da Lógica Seqüencial Evolução temporal de um temporizador Evolução temporal de um contador Condição A Temporizador TIM N pulso 1 pulso 2 . . . pulso VC CP Contador CNT N R

( ) Diagramas de contatos (Simbologia LADDER) Contato aberto Ladder em inglês sig-nifica escada, devido a semelhança dos diagra-mas em Ladder com de-graus. Ladder é uma linguagem simbólica que está pa-dronizada pela norma IEC 61133, usada na programação de CLP´s. Outras linguagens tam-bém podem ser usadas como: Diagrama de blocos funcionais Diagrama funcional se-qüencial (GRAFCET) Lista de instruções Texto estruturado Elementos Básicos da simbologia LADDER Tipo Símbolo Diagrama elétrico Contato aberto Contato fechado Saída ( )

são referentes aos bornes de Diagramas de contatos (Simbologia LADDER) As numerações dos contatos I 0.0, I 0.1 e Q 0.0 são referentes aos bornes de entrada e saída de um CLP Lógica combinacional com simbologia LADDER Operação Diagrama AND OR NOT I 0.0 I 0.1 Q 0.0 ( ) I 0.0 Q 0.0 ( ) I 0.1 I 0.0 Q 0.0 ( )

Programação de CLP’s Exemplos de Aplicação: Caso 1 – Misturador de Líquidos Descrição Pretende-se controlar o funcionamento de um dispositivo que efetua a mistura de dois líquidos, utilizando três botões: 1 – Botão de liberação do líquido A I 0.0 2 – Botão de liberação do líquido B I 0.1 3 – Botão de parada de emergência I 0.2 O motor é acionado quando um dos líquidos é liberado para o misturador. O contator da chave de acionamento do motor está ligado na saída Q 0.0 do CLP.

Programação de CLP’s ( ) Exemplos de Aplicação: A ordem das operações em LADDER: Começam de cima para baixo e da esquer-da para direita; Resolvem-se primeiro as operações em série (AND) e depois as operações em paralelo (OR). Exemplos de Aplicação: Caso 1 – Misturador de Líquidos Solução Basta efetuar o OR entre as entradas líquido A e líquido B, seguido do AND com a entrada de emergência negada. I 0.0 I 0.2 Q 0.0 ( ) I 0.1 Saída Operação AND Operação OR

Configuração triângulo Programação de CLP’s Configuração estrela Exemplos de Aplicação: Caso 2 – Acionamento de motor trifásico através de chave estrela-triângulo Descrição Para evitar indesejáveis efeitos transitórios, faz-se necessário a energização de um motor trifásico com uma tensão inferior a nominal através da ligação de suas bobinas em configuração estrela. Após o motor atingir um regime de funcionamento seguro (10 s) a ligação deve ser alterada para a configuração delta (ou triângulo), para o motor operar com tensão nominal. VN VF = VN /√3 VF 1 S T R N 4 6 3 5 2 Configuração triângulo VF = VN VN S T R 1 3 2 4 5 6

Programação de CLP’s Exemplos de Aplicação: Caso 2 – Acionamento de motor trifásico através de chave estrela-triângulo R S T Partida C2 C3 Disjuntor 1 2 3 C1 TR 4 5 6 NF NA Arranque Solução: Passo 1 – Construção do diagrama de ligação C1 C2 C2 C1 C3 TR C2 C1

Programação de CLP’s Exemplos de Aplicação: Caso 2 – Acionamento de motor trifásico através de chave estrela-triângulo Arranque Y C1 Y Δ C2 Δ C3 TR Parada Solução: Passo 2 – Evolução temporal do comandos de acionamento 10s

Programação de CLP’s Exemplos de Aplicação: Caso 2 – Acionamento de motor trifásico através de chave estrela-triângulo TR 000 10s P TR 000 A C1 C2 C3 Solução: Passo 3 – Construção do diagrama de contatos

Bibliografia Bignell, J. W. e Donovan, R. L. – Eletrônica Digital – Editora Makron Books Bolton, W. – Engenharia de Controle – Editora Makron Books Castrucci, P. B. L. e Batista, L. – Controle Linear – Editora Edgar Blucher Ltda. Medeiros Júnior, Jair – Mafra, Marcos Augusto – Manual de utilização de Controladores Lógicos Programáveis – SIMATIC S7-200 Ogata, Katsumi – Engenharia de Controle Moderno – Editora Prentice Hall do Brasil Osborne, A – Microprocessadores – Editora Mc Graw-Hill