Módulo 13 controladores logicos programables, descripcion y aspectos de seleccion
22032705 Controladores Logicos Programaveis Ladder
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FUMEP Fundao Municipal de Ensino de Piracicaba
EEP Escola de Engenharia de Piracicaba
COTIP Colgio Tcnico Industrial de Piracicaba
CONTROLADORES LGICOPROGRAMVEIS - LADDER
Prof. Msc. Marcelo Eurpedes da Silva
Piracicaba, 15 de Fevereiro de 2007
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Controladores Lgico Programveis Prof. Marcelo Eupedes Pgina 2 - 2
1 - Introduo
O objetivo desta apostila o de apresentar a linguagem de programao de
Controladores Lgico Programveis (CLPs) denominada de diagrama de contatos, ou
Ladder. A palavra Ladder em ingls significa escada, nome este dado por causa da
similaridade da linguagem com o objeto de uso dirio. Esta similaridade ser observada
posteriormente, no decorrer do curso.
A simbologia na linguagem de programao Ladder segue a padres e normas
internacionais, apesar de h uma pequena variao em alguns smbolos dentre os
diferentes fabricantes. Mais uma vez deve-se citar que o aluno no deve ficar preocupado
com este detalhe, pois o que importa realmente, o raciocnio lgico que leva a
programao, e no o smbolo propriamente dito.
Nos prximos pargrafos tem-se a definio de CLP, mostrando um histrico da
tecnologia. A partir do captulo 2 pode-se encontrar a parte prtica do curso.
1.1 - Definio dos CLPS
Os CLPs ou Controladores Lgico Programveis podem ser definidos, segundo a
norma ABNT, como um equipamento eletrnico-digital compatvel com aplicaes
industriais.Os CPLs tambm so conhecidos como PLCs, do ingls: Programmable Logic
Controller.
O primeiro CLP data de 1968 na diviso de hidramticos da General Motors.
Surgiu como evoluo aos antigos painis eltricos, cuja lgica fixa tornava
impraticvel qualquer mudana extra do processo.
A tecnologia dos CLPs s foi possvel com o advento dos chamados Circuitos
Integrados e da evoluo da lgica digital.
Trouxe consigo as principais vantagens:
a) fcil diagnstico durante o projeto
b) economia de espao devido ao seu tamanho reduzido
c) no produzem fascas
d) podem ser programados sem interromper o processo produtivo
e) possibilidade de criar um banco de armazenamento de programas
f) baixo consumo de energia
g) necessita de uma reduzida equipe de manuteno
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h) tem a flexibilidade para expanso do nmero de entradas e sadas
i) capacidade de comunicao com diversos outros equipamentos, entre outras
1.2 - Histrico da Tecnologia
Historicamente os CLPs podem ser classificados nas seguintes categorias:
1a GERAO: Programao em Assembly. Era necessrio conhecer o hardware do
equipamento, ou seja, a eletrnica do projeto do CLP.
2aGERAO: Apareceram as linguagens de programao de nvel mdio. Foi desenvolvido
o Programa monitor que transformava para linguagem de mquina o programa inserido
pelo usurio.
3aGERAO: Os CLPs passam a ter uma entrada de programao que era feita atravs de
um teclado, ou programador porttil, conectado ao mesmo.
4aGERAO: introduzida uma entrada para comunicao serial, e a programao passa
a ser feita atravs de micro-computadores. Com este advento surgiu a possibilidade de
testar o programa antes do mesmo ser transferido ao mdulo do CLP, propriamente dito.
5aGERAO: Os CLPs de quinta gerao vem com padres de protocolo de comunicao
para facilitar a interface com equipamentos de outros fabricantes, e tambm com Sistemas
Supervisrios e Redes Internas de comunicao.
1.3 - Principio de Funcionamento
Conforme a Figura 1.1 abaixo, o CLP funciona de forma seqencial, fazendo um ciclo
de varredura em algumas etapas. importante observar que quando cada etapa do ciclo
executada, as outras etapas ficam inativas. O tempo total para realizar o ciclo denominado
CLOCK. Isso justifica a exigncia de processadores com velocidades cada vez mais altas.
Incio: Verifica o funcionamento da C.P.U, memrias, circuitos auxiliares, estado das
chaves, existncia de um programa de usurio, emite aviso de erro em caso de falha.
Desativa todas as as sadas.
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Figura 1.1 Ciclo de Varredura de um CLP
Verifica o estado das entradas: L cada uma das entradas, verificando se houve
acionamento. O processo chamado de ciclo de varredura.
Campara com o programa do usurio: Atravs das instrues do usurio sobre qual ao
tomar em caso de acionamento das entradas o CLP atualiza a memria imagem das sadas.
Atualiza as sadas: As sadas so acionadas ou desativadas conforme a determinao da
CPU. Um novo ciclo iniciado.
1.4 - Estrutura Bsica de um CLP
Fonte de alimentao: Converte a tenso da rede de 110 ou 220 VCA em +5VCC,
+12VCC ou +24VCC para alimentar os circuitos eletrnicos, as entradas e as as sadas.
INICIO
VERIFICA O ESTADO DAS
ENTRADAS
TRANSFERE OS DADOSPARA MEMRIA
COMPARA COM O PROGRAMADO USURIO
ATUALIZA AS SADAS
INICIO
INICIO
VERIFICA O ESTADO DAS
ENTRADAS
VERIFICA O ESTADO DAS
ENTRADAS
TRANSFERE OS DADOSPARA MEMRIA
TRANSFERE OS DADOSPARA MEMRIA
COMPARA COM O PROGRAMADO USURIO
COMPARA COM O PROGRAMADO USURIO
ATUALIZA AS SADAS
ATUALIZA AS SADAS
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Unidade de processamento: Tambm conhecida por CPU, composta por
microcontroladores ou microprocessadores (Intel 80xx, motorola 68xx, PIC 16xx).
Endereamento de memria de at 1Mega Byte, velocidades de clock de 4 a 30 MHz,
manipulao de dados decimais, octais e hexadecimais.
Bateria: Utilizada para manter o circuito do relgio em tempo real. Normalmente so
utilizadas baterias recarregveis do tipo Ni - Ca.
Memria do programa supervisor: O programa supervisor responsvel pelo
gerenciamento de todas as atividades do CLP. No pode ser modificado pelo usurio e fica
normalmente em memrias do tipo PROM, EPROM, EEPROM.
Memria do usurio: Espao reservado ao programa do usurio. Constituda por memrias
do tipo RAM, EEPROM ou FLASH-EPROM. Tambm pode-se utilizar cartuchos de
memria, para proporcionar agilidade e flexibilidade.
Memria de dados: Armazena valores do programa do usurio, tais como valores de
temporizadores, contadores, cdigos de erros, senhas, etc. Nesta regio se encontra
tambm a memria imagem das entradas a sadas. Esta funciona como uma tabela virtual
onde a CPU busca informaes para o processo decisrio.
Os circuitos auxiliares atuam em caso de falha do CLP, so:
POWER ON RESET: desliga todas as sadas assim que o equipamento ligado,
isso evita que possveis danos venham a acontecer.
POWER DOWN: monitora a tenso de alimentao salvando o contedo das
memrias antes que alguma queda de energia possa acontecer.
WATCH DOG TIMER: o co de guarda deve ser acionado em intervalos
peridicos, isso evita que o programa entre em loop.
1.5 - Classificao dos CLPs
Os CLPs podem ser classificados segundo a sua capacidade:
Nano e micro CLPs: possuem at 16 entradas e a sadas. Normalmente so
compostos por um nico mdulo com capacidade de memria mxima de 512
passos.
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CLPs de mdio porte: capacidade de entrada e sada em at 256 pontos, digitais e
analgicas. Permitem at 2048 passos de memria.
CLPs de grande porte: construo modular com CPU principal e auxiliares.
Mdulos de entrada e sada digitais e analgicas, mdulos especializados,
mdulos para redes locais. Permitem a utilizao de at 4096 pontos. A memria
pode ser otimizada para o tamanho requerido pelo usurio.
1.6 - Tipos de Variveis
Durante o decorrer do curso sero utilizadas variveis discretas e analgicas,
pois esta mixagem permitida neste tipo de linguagem. As variveis analgicasso aquelas
que variam continuamente com o tempo, conforme mostra a figura 1.1(a). Elas so
comumente encontradas em processos qumicos advindas de sensores de presso,
temperatura e outras variveis fsicas. As variveis discretas, ou digitais, so aquelas que
variam discretamente com o tempo, como pode ser visto na figura 1.1(b).
Figura 1.2 Variveis analgicas e digitais
Alguns tpicos do controle discreto, ou a automao com variveis discretas, j foiestudado pelo aluno na disciplina de comandos eltricos. Esta fundamental e bsica, pois
a finalidade da automao de qualquer sistema est no acionamento de atuadores, que iro
exercer um trabalho fsico no sistema controlado, evitando assim a interveno humana.
As variveis controladas pelo CLP podem ser dividias em entradas, advindas dos
sensores e sadas, correspondendo aos atuadores. Alguns exemplos so mostrados nos
prximos pargrafos.
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1.7 - Entradas discretas
So aquelas que fornecem apenas um pulso ao controlador, ou seja, elas tm
apenas um estado ligado ou desligado, nvel alto ou nvel baixo, remontando a lgebra
boolena que trabalha com uns e zeros. Alguns exemplos so mostrados na figura 1.2,
dentre elas: as botoeiras (1.2a), vlvulas eletro-pneumticas (1.2b) , os pressostatos (1.2c) e
os termostatos (1.2d).
Figura 1.2 Entradas discretas
1.8 - Entradas analgicas:
Como o prprio nome j diz, elas medem as grandezas de forma analgica. Para
trabalhar com este tipo de entrada os controladores tem conversores analgico-digitais
(A/D). Atualmente no mercado os conversores de 10 bits so os mais populares. As
principais medidas feitas de forma analgica so a temperatura e presso. Na figura 1.3
mostram-se, como exemplo, sensores de presso ou termopares.
Figura 1.3 Exemplos de entradas analgicas Termopares
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1.9 - Sadas discretas
So aquelas que exigem do controlador apenas um pulso que determinar o seu
acionamento ou desacionamento. Como exemplo tm-se elementos mostrados na figura
1.4: Contatores (1.4a) que acionam os Motores de Induo (1.4b) e as Vlvulas Eletro-
pneumticas (1.4c).
Figura 1.4 Exemplos de sadas discretas
1.10 - Sadas analgicas
Como dito anteriormente, de forma similar o controlador necessita de um conversor
digital para analgico (D/A), para trabalhar com este tipo de sada. Os exemplos mais
comuns so: vlvula proporcional, acionamento de motores DC, displays grficos, entre
outros.
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2 Elementos Bsicos de um programa em Ladder
A linguagem Ladder foi a primeira que surgiu na programao dos Controladores
Lgico Programveis (CLPs), pois sua funcionalidade procurava imitar os antigos diagramas
eltricos, utilizados pelos Tcnicos e Engenheiros da poca. O objetivo era o de evitar uma
quebra de paradigmas muito grande, permitindo assim a melhor aceitao do produto no
mercado.
O diagrama de contatos (Ladder) consiste em um desenho formado por duas linhas
verticais, que representam os plos positivo e negativo de uma bateria, ou fonte de
alimentao genrica. Entre as duas linhas verticais so desenhados ramais horizontais que
possuem chaves. Estas podem ser normalmente abertas, ou fechadas e representam os
estados das entradas do CLP. Dessa forma fica muito fcil passar um diagrama eltrico para
linguagem Ladder. Basta transformar as colunas em linhas, como se mostra nas figuras 2.1
e 2.2, para o caso de uma simples partida direta.
Figura 2.1 Diagrama eltrico de uma partida direta
Figura 2.2 Diagrama eltrico de uma partida direta
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No se deve esquecer de ligar as botoeiras e contatores, que so os elementos de
comando, externamente ao CLP. Para o caso deste comando as ligaes eltricas so
mostradas na figura 2.3. importante observar que o rel foi colocado para permitir a
existncia de dois circuitos diferentes, o de comando composto por uma tenso contnua de
24 V, e o circuito de potncia, composto por uma tenso alternada de 220 V.
Ainda no CLP a letra I significa entrada (Input) e a letra O significa sada (Output).
Deve-se lembrar sempre que em painis eltricos o CLP est inserido na parte de
comando do mesmo.
Deve-se lembrar sempre que em painis eltricos o CLP est inserido na parte de
comando do mesmo.
Figura 2.3 Exemplo de ligao para acionamento de um contator, como no caso do
comando direto de um motor de induo trifsico
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O mesmo procedimento de converso pode ser feito com para uma partida de motores com
reverso, como mostram as figuras 2.4 e 2.5 a seguir.
Figura 2.4 Diagrama de comando para uma partida com reverso
Figura 2.5 Programa em Ladder para uma partida com reverso
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Na figuras 2.4 e 2.5 podem-se observar os elementos bsicos de comando, que so
os selos dados pelos contatos abertos de O1 e O2, e tambm os intertravamentos dados
pelos contatos fechados de O1 e O2.
Observando os dois exemplos dados, pode-se definir agora os elementos essenciais
em uma programao Ladder:
Tabela 2.1 Elementos Bsicos em Ladder
Nomeclatura Abreviao Smbolo
Contato Normalmente Aberto NA
Contato Normalmente Fechado NF
Bobina ou Sada ---
Com os elementos bsicos montam-se diversas combinaes importantes,
mostradas nos prximos itens.
2.1) Funes Lgicas em Ladder
As funes lgicas so estudadas em todos e quaisquer elementos. A combinao
entre os contatos NA e NF servem de importante orientao para o projetista e programador
de circuitos lgicos.
A) Funo E (AND)
Tabela verdade
I1 I2 Q1
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
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B) Funo OU (OR)
D) Funo No E (NAND)
Segundo a lgebra de Boole: BABA +=______
* . Assim a funo NAND consiste em doiscontatos NF em paralelo.
D) Funo No OU (NOR)
Segundo a lgebra de Boole: BABA *______
=+ . Assim a funo NOR consiste em dois
contatos NF em srie.
Tabela Verdade
I1 I2 Q1
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Tabela verdade
I1 I2 Q1
0 0 1
0 1 1
1 0 11 1 0
Tabela verdade
I1 I2 Q1
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
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2.2) Circuitos de Selo
Os selos so as combinaes mais bsicas entre elementos, destinados a manter
uma sada ligada, quando se utilizam botoeiras.
A) Selo com prioridade no ligamento
Com as duas chaves pressionadas o circuito sempre estar ligado.
Figura 2.6 Selo com prioridade no ligamento
A) Selo com prioridade no desligamento
Com as duas chaves pressionadas o circuito sempre estar desligado. o mais utilizado por
questes de segurana.
Figura 2.7 Selo com prioridade no desligamento
2.3) Instrues de SET e RESET
A instruo de SET liga uma sada e mantm a mesma ligada mesmo que a
alimentao da entrada seja retirada. Para se desligar a sada utiliza a instruo RESET. A
figura 2.8 mostra um exemplo da utilizao destas instrues na partida direta de um motor.
O programa na figura 2.8 equivalente ao programa mostrado na figura 2.7.
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Figura 2.8 Utilizao das Instrues de SET e RESET
2.4) Circuitos de Deteco de Borda
Existem situaes em que necessrio registrar no o estado da entrada, mas simo instante em que essa entrada comuta. Isso realizado pelos circuitos de deteco de
borda, que podem detectar o flanco ascendente (instante de ativao da entrada) quanto o
flanco descendente (instante de desativao da entrada).
Estes circuitos se aproveitam do modo de operao do CLP onde a varredura feita
atravs de uma linha de cada vez. A figura 2.9 mostra o exemplo de deteco de borda
durante a subida.
Figura 2.9 Circuito de deteco de borda
Uma aplicao prtica deste circuito quando se deseja ativar e desativar uma sada
com um nico pulsador (ou botoeira). O circuito completo para este tipo de operao deoperao mostrado na figura 2.10.
importante notar que no programa da figura 2.10 nota-se que utilizou-se a letra R
na sada e no O. A diferena que R significa Rel de contato auxiliar, ou seja
quando se aciona R nenhuma sada externa ao CLP ligada. Este rel representa uma
memria interna do CLP e como o prprio nome j diz, serve somente para auxiliar na
lgica do programa. Este elemento muito utilizado em programao com diagramas de
contato.
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Figura 2.10 Circuito de deteco de borda
Para facilitar a programao, o CLP apresenta as funes de deteco de borda e
acionamento com um nico pulsador. A tabela 2.2 apresenta os smbolos destas funes.
Tabela 2.2 Elementos de pulso
Nomeclatura Abreviao Smbolo
Flip Flop SET de borda (acionasomente na borda de subida dosinal de entrada)
--
Flip Flop RESET de borda (acionasomente na borda de subida dosinal de entrada)
--
Flip Flop de Pulso (liga e desliga asada dependendo do estadoanterior)
---
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2.5) Mensagens na IHM do CLP
Todos os Controladores Lgicos Programveis (CLPs) tem como opcional a
chamada Interface Homem Mquina (IHM). Esta normalmente consiste de um teclado para
entrada de dados e uma tela (display) onde pode-se visualizar dados e mensagens
destinadas ao operador, tcnico de manuteno ou programador.
Como exemplo tem-se o seguinte problema: deve-se fazer um programa em ladder
para comandar uma partida com reverso, de forma a mostrar na IHM do controlador, as
mensagens de sentido-horrio, anti-horrio e operao ilegal. Esta ltima deve
aparecer em trs condies distintas: o operador pressiona as duas botoeiras de forma
simultnea, o motor gira no sentido anti-horrio e ele pressiona a botoeira do sentido
contrrio e vice-versa. O programa correspondente mostrado na figura 2.11.
Figura 2.11 Programa para partida com reverso mensagens
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Na tela de insero de mensagens foram inseridas:
T0000operao ilegal
T0001Sentido Horrio
T0002Sentido Anti-horrio
Deve-se lembrar que o CLP no pode mostrar duas mensagens na tela ao mesmo
tempo, assim ele prioriza as mensagens por ordem crescente de insero, ou seja, T0000
tem prioridade sobre T0001, que por sua vez tem prioridade sobre T0002, e assim por
diante. No programa da figura 2.11 a mensagem de operao ilegal tem prioridade sobre as
demais, pois ela pode aparecer mesmo quando existe outra mensagem sobre a tela, assim
sendo ela foi inserida em T0000.
2.6) Particularidades do CLP utilizado neste curso
Como j foi dito anteriormente, a linguagem de programao padronizada.
Entretanto os diferentes fabricantes apresentam certas diferenas e particularidades. Estas
so mostradas, de forma resumida, para o CLP utilizado no laboratrio que o HI ZAP500.Maiores detalhes devem ser consultados no manual do fabricante. Algumas caractersticas
deste controlador so:
Alimentao de 8 a 38 Vcc
Consumo: 2,5 Watts
Temperatura de operao de 0 a 65 oC
10 canais de I/O (Entradas / Sadas)
Interface IHM com teclado de 15 teclas e 10 Leds Programveis
O ambiente de desenvolvimento composto por um Menu Principal com as
seguintes opes:
Projeto: carrega um projeto existente ou cria um novo
Programa: edita um programa em Ladder
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Controlador: gera um cdigo executvel para ser enviado ao controlador
ZAP500
Depurador: permite a vizualizao do programa em funcionamento no micro-
controlador
Superviso: gera a superviso de blocos de controle (PID) ou grficos de
tendncia ( Trend Variveis )
Para maiores detalhes de como inserir um programa no controlador o aluno deve
consultar o Anexo 1 da apostila. Os principais operadores utilizados neste CLP so:
I: Representa as entradas digitais. As diferentes entradas so distinguidas
atravs de nmeros seqenciais. Ex: I1, I2, I3,.....
O: Representa as sadas digitais. As diferentes sadas so distinguidas
atravs de nmeros seqenciais. Ex: O1, O2, O3,.....
R: Representa um contato auxiliar. Estes no tem conexo direta com o meio
fsico (processo) e so teis na definio das lgicas. Tambm so
diferenciados atravs de nmeros seqenciais. Ex: R1, R2, R3,.....
M: Memria destinada a guardar valores inteiros de 16 bits, ou seja,
nmeros de 32768 a +32768
D: Memria destinada a armazenar valores reais, ou seja, nmeros de 10-38
a +10+38
K: Memria destinada a armazenar uma constante inteira de 16 bits. Pode
assumir valores de 999 a +9999
H: Representa o valor de uma constante Hexadecimal. Pode assumir valores
na faixa de 0 a FFFF.
Q: Representa o valor de uma constante real. Pode ser usado com nmeros
na faixa de 10-38a +10+38
E: Representa um canal de entrada analgica. Usado pelo bloco de
movimentao MOV, quando se deseja l o valor de uma entrada analgica
do controlador em uma memria.
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S: Representa um canal de sada analgica. Usado pelo bloco de
movimentao MOV, quando se deseja movimentar o valor de uma
memria a uma sada.
T: Representa um elemento de sinalizao de eventos, como por exemplo,para identificar uma mensagem. Identifica uma lgica qualquer, presente em
um programa. Representa um malha de controle PID
Exerccios do Captulo 2
E2.1) Faa um programa para comandar um motor de induo trifsico em partida direta de
modo que o operador deve pressionar duas botoeiras simultaneamente para acionar o
mesmo. Desenhe as ligaes eltricas externas ao CLP para este comando.
E2.2) Programa a partida com reverso utilizando as funes de SET e RESET.
E2.3) Programe uma partida com reverso de modo que o operador possa ligar e desligar o
motor com apenas uma botoeira para cada sentido de rotao.
E2.4) Um motor de induo trifsico tem de ser ligado e desligado atravs de dois lugares
diferentes em partida direta. Faa um programa em Ladder para comandar este motor.
E2.5) No exerccio 2.4 deve-se acrescentar as seguintes mensagens:
a) Se o motor for ligado no ponto 1: Ligado em 1
b) Se o motor for ligado no ponto 2: Ligado em 2
c) Se o motor estiver desligado: Motor em espera
E2.6) Faa um programa em Ladder para comandar um motor eltrico com reverso, de
modo que para acionar o sentido horrio o operador deve pressionar duas botoeiras de
forma simultnea. Para acionar o sentido anti-horrio basta pressionar uma botoeira. No
sentido horrio basta o operador retirar as duas mos para que o motor pare. No sentido
anti-horrio o operador deve pressionar uma botoeira S0 para interromper o funcionamento.
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E2.7) Dois motores eltricos trifsicos devem ser ligados em partida direta, de modo que:
a) O primeiro motor pode ser comandado atravs de um ponto apenas;
b) O segundo motor pode ser ligado em dois pontos de forma independente.
Os motores devem ter o funcionamento independente um do outro. Faa um programa em
Ladder para este comando.
E2.8) Deve-se acionar dois motores eltricos de modo que o primeiro pode ser ligado de
forma independente e o segundo s pode ser ligado se o primeiro tambm estiver ligado. O
primeiro motor funciona em partida direta e o segundo motor funciona em partida com
reverso.
E2.9) Deseja-se comandar um cilindro pneumtico de dupla ao com avano por botoeira e
retorno automtico no fim do curso. Especifique os elementos pneumticos, faa um
desenho do sistema pneumtico, mostre as ligaes das entradas e sadas com o CLP e
finalmente faa um programa em Ladder para este comando.
E2.10) Incremente o programa do exerccio (E2.9) de modo que ao pressionar a botoeira de
avano o sistema funcione ininterruptamente, at que a botoeira de desligamento seja
pressionada. Voc deve acrescentar algum elemento ao circuito pneumtico?
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3 - Temporizador e recursos avanados da IHM
O temporizador um elemento fundamental na programao em Ladder, pois a partir
deste elemento pode-se montar diversas aplicaes.
O smbolo do temporizador para o CLP HI ZAP 500 mostrado na figura 3.1. Este
tem duas entradas E1 e E2, uma sada S1. A sada acionada aps a contagem do tempo
programado em M2, que pode ser uma memria inteira, real ou uma constante. A memria
M1 de uso prprio do controlador e se destina a fazer a contagem regressiva do tempo,
quando o temporizador estiver acionado.
A entrada E1 destina-se a paralizao da contagem do tempo e a entrada E2
zera a contagem do mesmo. O comportamento do controlador, conforme a combinao das
entradas mostrado na tabela 3.1.
Figura 3.1 Bloco Temporizador do CLP HI ZAP500
Tabela 3.1 Comportamento do temporizador
E1 E2 Temporizador
0 0 Zerado em espera
0 1 Paralisado
1 0 Zerado
1 1 Contando
Outra caracterstica importante do temporizador que ele conta tempos de 0,01s.Assim para programar 5s seria necessrio fazer M1=500, como mostra a equao 3.1.
50001,0
5
01,01 ===
desejadotempoM (3.1)
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3.1) Partida Seqencial de motores
Uma aplicao interessante do temporizador consiste na partida seqencial de
motores. Para exemplificar pode-se fazer um programa para acionar 3 motores de forma
que o primeiro seja acionado imediatamente, o segundo deve ser acionado 5s aps o
primeiro e o terceiro 8s aps o primeiro. O programa apresentado abaixo, nota-se que a
aplicao simples e direta. Esta estratgia muito utilizada para evitar picos de consumo
de energia e corrente, caso os motores partissem todos simultaneamente.
Figura 3.2 Programa para uma partida seqencial
Deve-se lembra que M1=500 e M3=800, para a correta contagem do tempo.
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3.2) Partida/de motores
Uma outra aplicao do temporizador no comando de uma partida /. Neste
programa deve-se lembrar que so utilizados 3 contatores de forma que um contator est
sempre ligado. O contatorprimeiramente e desliga aps o tempo programado. O contator
liga somente aps o tempo programado. Deve haver um intertravamento entre os
contatores/.
Uma das formas de confeccionar o programa fazendo a cpia do diagrama eltrico,
j visto na disciplina de comandos eltricos. O programa resultante mostrado na figura
3.3.
Figura 3.3 Programa para uma partida Estrela-Tringulo
No programa da partida estrela-tringulo os elementos so: I0 est conectada a
botoeira de desligamento, I1 botoeira de ligamento, O1 ao contator fixo, O2 ao contator
tringulo e O3 ao contator estrela.
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3.3) Partida Estrela-Tringulo com programao da Interface-Homem-Mquina (IHM)
Na partida estrela-tringulo o tempo de comutao entre os contatores um
parmetro programvel, que pode mudar dependendo da carga acionada. Assim em certas
situaes adequado permitir que o operador programe este tempo. Como ele no ter no
ambiente fabril um micro computador disponvel, interessante que o mesmo faa atravs
da IHM do controlador. Isso possvel a partir da tela de memrias, como mostra a figura
3.4, onde possvel permitir a programao do valor desejado durante a execuo do
programa.
Figura 3.4 Tela de programao de Memrias
Para que operador no necessite fazer contas durante esta programao, uma outra
funo utilizada a funo de Multiplicao, na guia de funes matemticas. O programa
apresentado na figura 3.5.
Os valores de M2 e M3 so multiplicados e transferidos a M1. Assim pode-se
habilitar o operador para programar o valor de M2 e fazer M3 constante e igual a 100. Dessa
forma o tempo pode ser digitado diretamente em segundos. Este tipo de programao utiliza
recursos mais avanados na IHM do CLP.
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Figura 3.5 Partida Estrela-Tringulo com Multiplicador
3.4) Segurana no comando de prensas
No comando de prensas antigamente utilizavam-se duas botoeiras em srie para
evitar que o operador estivesse com uma mo livre ao acionar a mesma. Entretanto eles
comearam a prender um dos botes com um peso, tornando a estratgia ineficaz. Nos
comandos modernos faz-se com que as botoeiras devam ser acionadas em um intervalo de
tempo menor que 3s, por exemplo, caso contrrio a prensa no aciona. O programa em
Ladder para acionamento mostrado na figura 3.6.
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Figura 3.6 Segurana em prensa com temporizador
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Exerccios do Captulo 3
E3.1) No programa para partida /acrescente as mensagens na IHM do CLP: motor em
estrela; motor em tringulo e motor em espera.
E3.2) Uma vlvula de descarga, normalmente fechada, deve ser ligada atravs de uma
botoeira. Aps o acionamento do operador, esta deve ficar aberta por apenas 10s. Faa um
programa em ladder para este comando.
E3.3) Dois motores devem ser acionados de modo que ao pressionar a botoeira os dois
ligam simultaneamente, e o segundo motor desliga 6s aps o acionamento do primeiro.
E3.4) Dois motores de induo trifsicos devem ser comandados de modo que o segundo
motor s pode ser ligado se o primeiro estiver funcionando em sentido anti-horrio. O
segundo motor funciona em partida direta e tambm s aciona 5s depois que o operador
tiver pressionado a botoeira.
E3.5) Complementar o programa do exerccio 3.4 com as mensagens: motor 1 horrio;
motor 2 anti-hor, motores 1 e 2 e operao ilegal caso o operador tente ligar o motor 2
quando o motor 1 estiver em sentido horrio.
E3.6) Elaborar um programa PLC para controlar dois rels (R1 e R2) de tal maneira que R1
pode atuar de forma independente e R2 s pode atuar se R1 estiver ligado, mas pode
continuar ligado aps o desligamento de R1. Os rels so ligados pelas botoeiras L1 e L2, e
so desligados pelas botoeiras D1 e D2.
E3.7) Confeccionar um programa em Ladder para comandar um cilindro pneumtico de
dupla ao, com retorno automtico, de modo que para retornar haja uma espera de 5s.
E3.8) Fazer um programa para comandar 3 sadas de modo que ao pressionar a botoeira:
a) a primeira sada liga instantaneamente;
b) a segunda sada liga 8s aps a primeira;
c) a terceira sada liga 5s aps a segunda.
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4 - Introduo ao trabalho com variveis analgicas
As variveis analgicas so mais utilizadas em controles de processos qumicos.
Exemplos clssicos so as caldeiras de vapor, as usinas de acar, es indstrias de papel e
celulose onde esto envolvidas variveis tais como presso, temperatura e vazo. Os dados
fornecidos pelos sensores podem ser utilizados de forma simples, para interromper o
funcionamento de uma caldeira por exemplo, ou de forma complexa, em controles
Proporcionais-Integrais-Derivativos, onde se busca atingir um alvo, ou set-point.
No CLP utilizado as as entradas analgicas tem resoluo de 10 bits, e so
configurveis para sinais de correntes de 0 a 20 ma, 4 a 20 ma, ou tenso de 0 a 5 Vdc ou 1
a 5 Vdc. A configurao depender do sensor que est sendo ligado a referida entrada. A
sada analgica tem resoluo de 9 bits com sinal de corrente de 4 a 20 ma e impedncia
mxima de 1Kohm.
As entradas analgicas do CLP HI ZAP 500 esto localizadas no mdulo de
expanso ZEM530, so identificadas pela letra E, num total de 4 entradas: E0000 a E0003.
A leitura de dos valores analgicos feita atravs da funo MOV. Outras funes
que podem ser utilizadas so encontradas nas guias movimento, matemticas e
comparao. Na tabela 4.1 encontram-se os smbolos de algumas destas funes.
Maiores detalhes devem ser consultados no manual fabricante.
Tabela 4.1 Exemplo de funes utilizadas com variveis analgicas
Nome e funo Smbolo
Movimentao de Variveis (MOV)Transfere o valor lido em E0000 para amemria inteira M0001. utilizada na leitura devariveis analgicas e tambm para transferir ovalor para uma sada analgica.
Soma de variveis (ADD)
Soma o valor das memrias inteiras M0001 eM0002 colocando o resultado em M0003. Podeser usado, assim como as outras funesmatemticas, para somar valores j lidos deentradas analgicas.
Comparao maior que (>)
Testa se o valor da memria M0001 maiorque o valor da memria M0002. Se isto forverdadeiro pode acionar uma sada especificadapelo usurio.
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Como exemplo de manipulao de variveis analgicas tem-se o programa mostrado
na figura 4.1, cujo propsito o de ler uma varivel, comparar com um valor pr-
estabelecido e acionar uma sada qualquer (no caso 01).
Figura 4.1 Leitura e comaparao de uma varivel analgica
Uma aplicao prtica seria no uso em caldeiras, onde pode-se ler a entrada de um
sensor de presso e/ou temperatura, interrompendo o funcionamento da mesma em caso de
valores altos.
Outra aplicao, para este tipo de leitura, seria na proteo de motores eltricos,
onde poderia ser colocado um sensor de temperatura na carcaa do mesmo. Em caso de
aquecimento este deve ser desligado. A figura 4.2 mostra um programa para fazer tal
comando.
No programa apresentado o sensor de temperatura ligado na entrada E0000, caso
o valor medido seja maior que um valor especificado em M0001, o motor para. O contator de
potncia que aciona o motor ligado na sada O0001.
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Figura 4.2 Aplicao na proteo de motores eltricos
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Exerccios do captulo 4
E4.1) Incremente o programa de proteo de motores, dado na teoria, de modo que
antes de se desligar o motor haja uma espera de 5s. Isto porque o funcionamento do
motor em sobre-corrente garantido pelo fabricante do mesmo por um intervalo de
tempo determinado.
E4.2) Incremente o programa do exerccio E4.1, inserindo as mensagens: motor em
espera, sobrecarga e motor em estado crtico, caso a temperatura esteja em
90% do valor limite.
E4.3) Incremente o programa do exerccio E4.2, de modo que o operador possa
ajustar na IHM do CLP os valores da temperatura de interrupo e do tempo de
espera.
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Referncias Bibliogrficas
Silveira, Paulo R. da; Santos, Winderson E.; Automao e Controle Discreto; Editora Erica;
So Paulo; 1988.
Rosrio, Joo Maurcio; Princpios de Mecatrnica; Editora Pearson Prentice Hall; So
Paulo; 2005.
Natale, Ferdinando; Automao Industrial; Editora rica; So Paulo; 1995
Moraes, Ccero Couto de; Castrucci, Plnio de Lauro; Engenharia de Automao Industrial,
Editora LTC,;Rio de Janeiro; 2001
Manuais e Catlogos dos Fabricantes
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ANEXO I LABORATRIO LIGAES ELTRICAS EXTERNAS AO CLP
1) Fazer a ligao eltrica do comando.
2) Inserir o programa para uma partida simples com reverso no logo e testar.
3) Inserir o programa para partida automtica no Logo e testar.
4) Fazer a ligao eltrica da potncia, testando-a separadamente. Se tudo estiver
funcionando separadamente, testar o conjunto.
5) Elaborar um relatrio a ser entregue na prxima aula.
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Partida com reverso simples parada obrigatria
Partida com reverso automtica
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ANEXO II COMO INICIAR UM PROJETO NOVO NO CLP HI ZAP 500
1) Clique na Guia Projeto Novo
2) Preencha os parmetros gerais do Projeto. Deixe na parte inferior: Nenhum projeto
modelo
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3) Clique na guia Programa Controlador Programvel
4) Clique em Controlador e depois no canto direito selecione Controlador Industrial ZAP500
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5) Clique no primeiro Slot Livre e depois selecione a opo MPB510: Proc c 2 canais
seriais...
6) Clique no segundo Slot Livre e depois na opo ZEM530: I/0 c/ 4 Edig PNP...Clique em SIM e depois em Confirma no canto inferior da tela.
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7) Clique em Programa Interface Homem Mquina. Na tela que se abrir selecione a IHM
local ZAP500. Depois clique em Aplica e logo aps em Fecha.
8) Finalmente clique em Programa Editor Ladder. Voc est pronto para Inserir o seu
programa no CLP HI ZAP 500.
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ESTA PGINA FOI DEIXADA EM BRANCO
INTENCIONALMENTE