apostlia clp

7/30/2019 apostlia clp

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CEFET A educao tecnolgica do ano 2000

Controlador Lgico Programvel William S. Vianna / [email protected]


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NDICE DE TPICOS

I . Introduo

II. Informaes GeraisII.1. DESCRIOII.2. CARACTERSTICASII.3. HISTRICOII.4. EVOLUOII.5. APLICAES

III. Estrutura BsicaIII.1. UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (UCP)III.2. MEMRIAIII.3. DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SADAIII.3.1. CARACTERSTICAS DAS ENTRADAS E SADAS - E/S

MDULOS DE ENTRADATRATAMENTO DE SINAL DE ENTRADAMDULOS DE SADATRATAMENTO DE SINAL DE SADA

III.4. TERMINAL DE PROGRAMAO

IV. Princpio de Funcionamento de um CLPIV.1. ESTADOS DE OPERAOIV.2. FUNCIONAMENTO

V. Linguagem de ProgramaoV.1. CLASSIFICAO

LINGUAGEM DE BAIXO NVEL

LINGUAGEM DE ALTO NVEL



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VI. Programao de Controladores ProgramveisVI.1. DIAGRAMA DE CONTATOS

VI.2. DIAGRAMA DE BLOCOS LGICOSVI.3. LISTA DE INSTRUOVI.4. LINGUAGEM CORRENTEVI.5. ANLISE DAS LINGUAGUES DE PROGRAMAO

Quanto a Forma de ProgramaoQuanto a Forma de RepresentaoDocumentaoConjunto de Instrues

VI.6. NORMALIZAO

VII. Programao em LadderVII.1. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA LADDERVII.1.1 ASSOCIAO DE CONTATOS NO LADDER.VII.1.2. INSTRUESVII.1.3. INSTRUES BSICAS

INSTRUO DE TEMPORIZAOINSTRUO DE CONTAGEMINSTRUO MOVERINSTRUO COMPARAR

VII.1.4. INSTRUES MATEMTICASINSTRUO SOMAINSTRUO SUBTRAOINSTRUO MULTIPLICAOINSTRUO DIVISO

VII.1.5. INSTRUES LGICASINSTRUO ANDINSTRUO ORINSTRUO XOR

VIII. Noes de Sistema Supervisrio Intouch.

IX. Noes de Blocos I/O Remotos



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I . Introduo

O Controlador Lgico Programvel, ou simplesmente CLP, temrevolucionado os comandos e controles industriais desde seu surgimento na dcadade 70.

Antes do surgimento dos CLPs as tarefas de comando e controle demquinas e processos industrias eram feitas por rels eletromagnticos,especialmente projetados para este fim.

II. Informaes Gerais

II.1. DESCRIO

O primeiro CLP surgiu na indstria automobilstica, at ento umusurio em potencial dos rels eletromagnticos utilizados para controlaroperaes sequenciadas e repetitivas numa linha de montagem. A primeira geraode CLPs utilizou componentes discretos como transistores e CIs com baixa escala

de integrao.Este equipamento foi batizado nos Estados Unidos como PLC (

Programable Logic Control ), em portugus CLP ( Controlador LgicoProgramvel) e este termo registrado pelaAllen Bradley ( fabricante de CLPs).

Definio segundo a ABNT (Associao Brasileira de Normas

Tcnicas) um equipamento eletrnico digital com hardware e software compatveis

com aplicaes industriais.

Definio segundo a Nema (National Electrical Manufacturers

Association)Aparelho eletrnico digital que utiliza uma memria programvel para o

armazenamento interno de instrues para implementaes especficas, tais comolgica, seqenciamento, temporizao, contagem e aritmtica, para controlar,atravs de mdulos de entradas e sadas, vrios tipos de mquinas ou processos.



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II.2. CARACTERSTICAS

Basicamente, um controlador programvel apresenta as seguintescaractersticas:

Hardware e/ou dispositivo de controle de fcil e rpida programao oureprogramao, com a mnima interrupo da produo.

Capacidade de operao em ambiente industrial . Sinalizadores de estado e mdulos tipo plug-in de fcil manuteno e

substituio.Hardware ocupando espao reduzido e apresentando baixo consumo de energia. Possibilidade de monitorao do estado e operao do processo ou sistema,

atravs da comunicao com computadores.Compatibilidade com diferentes tipos de sinais de entrada e sada.Capacidade de alimentar, de forma contnua ou chaveada, cargas que consomem

correntes de at 2 A.Hardware de controle que permite a expanso dos diversos tipos de mdulos, de

acordo com a necessidade.Custo de compra e instalao competitivo em relao aos sistemas de controle

convencionais. Possibilidade de expanso da capacidade de memria.Conexo com outros CLPs atravs de rede de comunicao.

II.3. HISTRICO

O controlador programvel nasceu praticamente dentro daindstria automobilstica americana, especificamente na Hydromic Divisionda General Motors, em 1968, devido a grande dificuldade de se mudar a lgica decontrole de painis de comando a cada mudana na linha de montagem. Estasmudanas implicavam em altos gastos de tempo e dinheiro.

Sob a liderana do engenheiro Richard Morley, foi preparada

uma especificao que refletia os sentimentos de muitos usurios de rels, nos da indstria automobilstica como de toda a indstria manufatureira.Nascia assim a indstria de controladores programveis, hoje com

um mercado mundial estimado em 4 bilhes de dlares anuais. Que no Brasil estimado em 50 milhes de dlares anuais.



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II.4. EVOLUO

Desde o seu aparecimento at hoje, muita coisa evolui noscontroladores lgicos. Esta evoluo est ligada diretamente aodesenvolvimento tecnolgico da informtica em suas caractersticas de software ede hardware.

O que no seu surgimento era executado com componentes discretos,hoje se utiliza de microprocessadores e microcontroladores de ltima gerao,usando tcnicas de processamento paralelo, inteligncia artificial, redes decomunicao, fieldbus, etc.

At recentemente no havia nenhuma padronizao entre fabricantes,

apesar da maioria utilizar as mesmas normas construtivas. Porm, pelo menos aonvel de software aplicativo, os controladores programveis podem se tornarcompatveis com a adoo da norma IEC 1131-3, que prev a padronizao dalinguagem de programao e sua portabilidade.

Outra novidade que est sendo incorporada pelos controladoresprogramveis o fieldbus (barramento de campo), que surge como umaproposta de padronizao de sinais a nvel de cho-de-fbrica. Este barramento seprope a diminuir sensivelmente o nmero de condutores usados para interligar ossistemas de controle aos sensores e atuadores, alm de propiciar adistribuio da inteligncia por todo o processo.

Hoje os CLPs oferecem um considervel nmero de benefcios paraaplicaes industriais, que podem ressaltar em economia que excede o custo doCLP e devem ser considerados quando da seleo de um dispositivo de controleindustrial. As vantagens de sua utilizao, comparados a outros dispositivos decontrole industrial incluem:

Menor Ocupao de espao; Potncia eltrica requerida menor; Reutilizao; Programvel, se ocorrerem mudanas de requisitos de controle; Confiabilidade maior; Manuteno mais fcil; Maior flexibilidade, satisfazendo um maior nmero de aplicaes; Permite a interface atravs de rede de comunicao com outros CLPs emicrocomputadores; projeto do sistema mais rpido.



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Todas estas consideraes mostram a evoluo de tecnologia, tanto dehardware quanto de software, o que permite o seu acesso a um maior nmero de

pessoas tanto nos projetos de aplicao de controladores programveis quanto nasua programao.

II.5. APLICAES

O controlador programvel existe para automatizar processosindustriais, sejam de sequnciamento, intertravamento, controle de processos,

batelada, etc.Este equipamento tem seu uso tanto na rea de automao da

manufatura, de processos contnuos, eltrica, predial, entre outras.Praticamente no existem ramos de aplicaes industriais ondeno se possa aplicar os CLPs, entre elas tem-se:

Mquinas industriais (operatrizes, injetoras de plstico, txteis, calados); Equipamentos industriais para processos ( siderurgia, papel e celulose,petroqumica, qumica, alimentao, minerao, etc ); Equipamentos para controle de energia (demanda, fator de carga); Controle de processos com realizao de sinalizao, intertravamento econtrole PID;

Aquisio de dados de superviso em: fbricas, prdios inteligentes, etc; Bancadas de teste automtico de componentes industriais; Etc.

Com a tendncia dos CLPs terem baixo custo, muita inteligncia,facilidade de uso e massificao das aplicaes, a utilizao deste equipamento noser apenas nos processos mas tambm nos produtos. Poderemos encontr-lo em

produtos eletrodomsticos, eletrnicos, residncias e veculos.



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III. Estrutura Bsica

O controlador programvel tem sua estrutura baseada no hardware deum computador, tendo portanto uma unidade central de processamento (UCP),interfaces de entrada e sada e memrias.

As principais diferenas em relao a um computador comum estorelacionadas a qualidade da fonte de alimentao, que possui caractersticastimas de filtragem e estabilizao, interfaces de E/S imune a rudos e uminvlucro especfico para aplicaes industriais.

Temos tambm um terminal usado para programao do CLP.

O diagrama de blocos a seguir, ilustra a estrutura bsica de umcontrolador programvel:

Dentre as partes integrantes desta estrutura temos:

UCP Memria E/S (Entradas e Sadas) Terminal de Programao


Unidade Centralde Processamento

(UCP)MEMRIA

INTERFACEDEE/S

PROCESSADOR

FONTEDE

ALIMENTAO

CARTES

DEENTRADA

CARTES

DESADA

TERMINAL DE PROGRAMAO


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III.1. UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (UCP)

A Unidade Central de Processamento (UCP) responsvelpelo processamento do programa, isto , coleta os dados dos cartes de entrada,efetua o processamento segundo o programa do usurio, armazenado namemria, e envia o sinal para os cartes de sada como resposta ao

processamento.Geralmente, cada CLP tem uma UCP, que pode controlar vrios

pontos de E/S (entradas e sadas) fisicamente compactadas a esta unidade - afilosofia compacta de fabricao de CLPs, ou constituir uma unidade separada,conectada a mdulos onde se situam cartes de entrada e sada, - esta a filosofia

modular de fabricao de CLPs.Este processamento poder ter estruturas diferentes para a execuode um programa, tais como:

Processamento cclico; Processamento por interrupo; Processamento comandado por tempo; Processamento por evento.

Processamento Cclico

a forma mais comum de execuo que predomina em todas as UCPsconhecidas, e de onde vem o conceito de varredura, ou seja, as instrues deprograma contidas na memria, so lidas uma aps a outra seqencialmente doincio ao fim, da retornando ao incio ciclicamente.

Um dado importante de uma UCP o seu tempo de ciclo, ou seja, otempo gasto para a execuo de uma varredura. Este tempo est relacionado com otamanho do programa do usurio (em mdia 10 ms a cada 1.000 instrues).



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Processamento por interrupo

Certas ocorrncias no processo controlado no podem, algumas vezes,aguardar o ciclo completo de execuo do programa. Neste caso, ao reconheceruma ocorrncia deste tipo, a UCP interrompe o ciclo normal de programa eexecuta um outro programa chamado de rotina de interrupo.

Esta interrupo pode ocorrer a qualquer instante da execuo do ciclode programa. Ao finalizar esta situao o programa voltar a ser executado doponto onde ocorreu a interrupo.

Uma interrupo pode ser necessria , por exemplo, numa situao deemergncia onde procedimentos referentes a esta situao devem ser adotados.

Processamento comandado por tempo

Da mesma forma que determinadas execues no podem serdependentes do ciclo normal de programa, algumas devem ser executados a certosintervalos de tempo, as vezes muito curto, na ordem de 10 ms.

Este tipo de processamento tambm pode ser incarado como um tipode interrupo, porm ocorre a intervalos regulares de tempo dentro do ciclonormal de programa.

Processamento por evento

Este processado em eventos especficos, tais como no retorno deenergia, falha na bateria e estouro do tempo de superviso do ciclo da UCP.

Neste ltimo, temos o chamado Watch Dog Time (WD), quenormalmente ocorre como procedimento ao se detectar uma condio de estouro



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de tempo de ciclo da UCP, parando o processamento numa condio de falha eindicando ao operador atravs de sinal visual e as vezes sonoro.



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III.2. MEMRIA

O sistema de memria uma parte de vital importncia noprocessador de um controlador programvel, pois armazena todas as instruesassim como o os dados necessrios para execut-las.

Existem diferentes tipos de sistemas de memria. A escolha de umdeterminado tipo depende:

do tipo de informao armazenada; da forma como a informao ser processada pela UCP.

As informaes armazenadas num sistema de memria so chamadaspalavras de memria, que so formadas sempre com o mesmo nmero de bits.A capacidade de memria de um CP definida em funo do nmero

de palavras de memria previstas para o sistema.

Mapa de memria

A capacidade de memria de um CP pode ser representada por um

mapa chamado mapa de memria.


8, 16, ou 32 bits

255

511

Decimal Octal Hexadecimal

ENDEREO DAS PALAVRAS DE MEMRIA

377 FF

777 1FF

1023 1777 3FF

2047

4095

3777 7FF

7777 FFF

8191 17777 1FFF


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Arquitetura de memria de um CP

A arquitetura de memria de um controlador programvel pode serconstituda por diferentes tipos de memria.

A memria do computador onde se armazenam os dados que devemser manipulados pelo computador (chamada memria de dados) e tambm ondeesta armazenado o programa do computador ( memria de programa).

Aparentemente no existe uma diferena fsica entre as memrias deprograma, apenas utilizam-se memrias fixas para armazenar dados fixos ouprogramas e memrias que podem ser alteradas pelo sistema para armazenar dados

que podem variar de acordo com o programa. Existem diversos tipos de memriasque podem ser utilizadas pelo computador: fita magntica, disco magntico e atmemria de semicondutor em forma de circuito integrado.

As memrias a semicondutores podem ser divididas em dois gruposdiferentes:- Memria ROM ( read only memory ) memria apenas de leitura.- Memria RAM ( random acess memory ) memria de acesso aleatrio.

MEMRIAS

ROM RAM

ROM MSCARA PROM EPROM EEPROM EAROM ESTTICA DINMICA

As memrias ROM so designadas como memria de programa porserem memrias que no podem ser alteradas em estado normal de funcionamento,

porm tm a vantagem de no perderem as suas informaes mesmo quando desligada sua alimentao.



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Tipo de Memria Descrio Observao

RAM DINMICA Memria de acesso

aleatrio

- Voltil

- Gravada pelo usurio- Lenta- Ocupa pouco espao- Menor custo

RAM Memria de acessoaleatrio

- Voltil- Gravada pelo usurio- Rpida- Ocupa mais espao- Maior custo

ROM MSCARA Memria somente de leitura - No Voltil- No permite apagamento- Gravada pelo fabricante

PROM Memria programvelsomente de leitura

- No voltil- No permite apagamento- Gravada pelo usurio

EPROM Memria programvel/apagvel somente de leitura

- No Voltil- Apagamento por ultravioleta- Gravada pelo usurio

EPROMEEPROM

FLASH EPROM

Memria programvel/apagvel somente de leitura

- No Voltil- Apagvel eletricamente- Gravada pelo usurio

Estrutura

Independente dos tipos de memrias utilizadas, o mapa de memria deum controlador programvel pode ser dividido em cinco reas principais:

Memria executiva

Memria do sistema

Memria de status dos cartes de E/S ou Imagem

Memria de dados

Memria do usurio



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MEMRIA EXECUTIVA

MEMRIA DO SISTEMA

MEMRIA DE STATUS

MEMRIA DE DADOS

MEMRIA DO USURIO

Memria Executiva

formada por memrias do tipo ROM ou PROM e em seu contedo

est armazenado o sistema operacional responsvel por todas as operaes que sorealizadas no CLP.

O usurio no tem acesso a esta rea de memria.

Memria do Sistema

Esta rea formada por memrias tipo RAM, pois ter o seu

contedo constantemente alterado pelo sistema operacional.Armazena resultados e/ou operaes intermedirias, geradas pelo

sistema, quando necessrio. Pode ser considerada como um tipo de rascunho.

No pode ser acessada nem alterada pelo usurio.

Memria de Status de E/S ou Memria Imagem

A memria de status dos mdulos de E/S so do tipo RAM. A UCP,

aps ter efetuado a leitura dos estados de todas as entradas, armazena essas

informaes na rea denominada status das entradas ou imagem das entradas.



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Aps o processamento dessas informaes, os resultados sero armazenados na

rea denominada status das sadas ou imagem das sadas.



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Memria de Dados

As memrias de dados so do tipo RAM, e armazenam valores do

processamento das instrues utilizadas pelo programa do usurio.Funes de temporizao, contagem, artimticas e especiais,

necessitam de uma rea de memria para armazenamento de dados, como:

valores pr-selecioandos ou acumulados de contagem e temporizao;

resultados ou variveis de operaes aritmticas;

resultados ou dados diversificados a serem utilizados por funes de

manipulao de dados.

Memria do Usurio

A UCP efetuar a leitura das instrues contidas nesta rea a fim deexecutar o programa do usurio, de acordo com os procedimentos predeterminadospelo sistema operacional.

As memrias destinadas ao usurio podem ser do tipo: RAM

RAM/EPROM

RAM/EEPROM

Tipo de Memria Descrio

RAM

A maioria do CLPs utiliza memrias RAM paraarmazenar o programa d usurio assim como os dados

internos do sistema. Geralmente associada a bateriasinternas que evitaro a perda das informaes em casode queda da alimentao.

RAM/EPROM

O usurio desenvolve o programa e efetua testes emRAM. Uma vez checado o programa, este transferido para EPROM.

RAM/EEPROM

Esta configurao de memria do usurio permiteque, uma vez definido o programa, este seja copiadoem EEPROM. Uma vez efetuada a cpia, o CLP

poder operar tanto em RAM como em EEPROM.



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Para qualquer modificao bastar um comando viasoftware, e este tipo de memria ser apagada egravada eletricamente.



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III.3. DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SADA

Os dispositivos de entrada e sada so os circuitos responsveis pelainterao entre o homem e a mquina; so os dispositivos por onde o homem podeintroduzir informaes na mquina ou por onde a mquina pode enviarinformaes ao homem. Como dispositivos de entrada podemos citar os seguintesexemplos: leitor de fitas magnticas, leitor de disco magntico, leitor de carto

perfurado, leitor de fita perfurada, teclado, painel de chaves, conversor A/D,mouse, scaner, etc. Estes dispositivos tem por funo a transformao de dados emsinais eltricos codificados para a unidade central de processamento.

Como dispositivos de sada podemos citar os seguintes exemplos:

gravador de fitas magnticas, gravador de discos magnticos, perfurador de carto,perfurador de fita, impressora, vdeo, display, conversor D/A, canal de som, etc.Todos eles tem por funo a transformao de sinais eltricos codificados pelamquina em dados que possam ser manipulados posteriormente ou dados que soimediatamente entendidos pelo homem.

Estes dispositivos so conectados unidade central de processamentopor intermdio de "portas" que so interfaces de comunicao dos dispositivos deentrada e sada.

A estrutura de E/S (entradas e sadas) encarregada de filtrar os vrios

sinais recebidos ou enviados para os componentes externos do sistema de controle.Estes componentes ou dispositivos no campo podem ser botes, chaves de fim decurso, contatos de rels, sensores analgicos, termopares, chaves de seleo,sensores indutivos, lmpadas sinalizadoras, display de LEDs, bobinas de vlvulasdirecionais eltricas, bobinas de rels, bobinas de contatoras de motores, etc.

Em ambientes industriais, estes sinais de E/S podem conter rudoeltrico, que pode causar operao falha da UCP se o rudo alcanar seus circuitos.Desta forma, a estrutura de E/S protege a UCP deste tipo de rudo, assegurandoinformaes confiveis. A fonte de alimentao das E/S pode tambm constituir-sede uma nica unidade ou de uma srie de fontes, que podem estar localizadas no

prprio compartimento de E/S ou constituir uma unidade parte.Os dispositivos do campo so normalmente selecionados, fornecidos e

instalados pelo usurio final do sistema do CLP. Assim, o tipo de E/S determinado, geralmente, pelo nvel de tenso (e corrente, nas sadas) destesdispositivos. Os circuitos de E/S so tipicamente fornecidas pelos fabricantes deCLPs em mdulos, cada um com 4, 8, 16 ou mais circuitos.

Alm disso, a alimentao para estes dispositivos no campo deve serfornecida externamente ao CLP, uma vez que a fonte de alimentao do CLPs

projetada para operar somente com a parte interna da estrutura de E/S e no

dispositivos externos.Controlador Lgico Programvel William S. Vianna / [email protected]


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III.3.1. CARACTERSTICAS DAS ENTRADAS E SADAS - E/S

A sada digital basicamente pode ser de quatro tipos: transistor, triac,contato seco e TTL podendo ser escolhido um ou mais tipos. A entrada digitalpode se apresentar de vrias formas, dependendo da especificao do cliente,contato seco, 24 VCC, 110 VCA, 220 VCA, etc.

A sada e a entrada analgicas podem se apresentar em forma de corrente (4a 20 mA, 0 a 10 mA, 0 a 50 mA), ou tenso (1 a 5 Vcc, 0 a 10 VCC, -10 a 10 VCCetc). Em alguns casos possvel alterar o ranger da atravs de software.

MDULOS DE ENTRADA

Os mdulos de entrada so interfaces entre os sensores localizados nocampo e a lgica de controle de um controlador programvel.

Estes mdulos so constitudos de cartes eletrnicos, cada qual comcapacidade para receber em certo nmero de variveis.

Pode ser encontrado uma variedade muito grande de tipos de cartes,para atender as mais variadas aplicaes nos ambientes industriais. Mas apesardesta grande variedade, os elementos que informam a condio de grandeza aos

cartes, so do tipo:

ELEMENTO DISCRETO : Trabalha com dois nveis definidos;

ELEMENTO ANALGICO : Trabalha dentro de uma faixa de valores.



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ELEMENTOS DISCRETOS

A entrada digital com fonte externa o tipo mais utilizado, tambmneste caso a caracterstica da fonte de alimentao externa depender daespecificao do mdulo de entrada. Observe que as chaves que acionam asentradas situam-se no campo.


BOTO

CHAVE

PRESSOSTATO

FLUXOSTATO

TERMOSTATO

FIM DE CURSO

TECLADO

CHAVE BCD

FOTOCLULA

OUTROS

CARTES

DISCRETOS UCP

fonte

ENTRADA 1

ENTRADA 2

COMUM

PSH

CAMPO


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As entradas dos CLPs tm alta impedncia e por isso no podem seracionadas diretamente por um triac, como o caso do acionamento por sensores a

dois fios para CA, em razo disso necessrio, quando da utilizao deste tipo dedispositivo de campo, o acrscimo de uma derivao para a corrente demanuteno do tiristor. Essa derivao consta de um circuito resistivo-capacitivoem paralelo com a entrada acionada pelo triac, cujos valores podem serencontrados nos manuais do CLP, como visto abaixo.

Se for ser utilizado um sensor capacitivo, indutivo, ptico ou indutivomagntico, sada transistor com alimentao de 8 a 30 VCC, basta especificar umcarto de entrada 24 VCC comum negativo ou positivo dependendo do tipo desensor, e a sada do sensor ser ligada diretamente na entrada digital do CLP.

A entrada digital do tipo contato seco fica limitada aos dispositivosque apresentam como sada a abertura ou fechamento de um contato. bomlembrar que em alguns casos uma sada do sensor do tipo transistor tambm podeser usada, esta informao consta no manual de ligao dos mdulos de entrada.


FONTE C.A.

ENTRADA 1

COMUM

CAMPO

sensor indutivo 2 fios


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ELEMENTOS ANALGICOS

C.A. - Carto Analgico

A entrada analgica em corrente implementada diretamente notransmissor como mostra o diagrama.


TRANSMISSORES

UCP

C.A.

C.A.

C.A.

C.A.

C.A.

C.A.

TACO GERADOR

TERMOPAR

TERMO RESISTNCIA

SENSOR DE POSIO

OUTROS

fonte

ENTRADA1

ENTRADA 2

COMUM

PT

CAMPO

TTPT


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A entrada analgica em tenso necessita de um shunt para a conversodo valor de corrente em tenso, como mostra o diagrama O valor do resistor shunt

depender da faixa de sada do transmissor e da faixa de entrada do pontoanalgico. Para tal clculo utiliza-se a lei de ohm ( R = V / I).


fonte

ENTRADA 1

ENTRADA 2

COMUM

PT

CAMPO

TTPT


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TRATAMENTO DE SINAL DE ENTRADA

O tratamento que deve sofrer um sinal de entrada, varia em funo desua natureza, isto , um carto do tipo digital que recebe sinal alternado, se diferedo tratamento de um carto digital que recebe sinal contnuo e assim nos demaistipos de sinais.

A seguir mostrado um diagrama onde esto colocados os principaiscomponentes de um carto de entrada digital de tenso alternada :

B.C. - Bornes de conexo: Permite a interligao entre o sensor e o

carto, geralmente se utiliza sistema plug-in.

C.C. - Conversor e Condicionador : Converte em DC o sinal AC, e

rebaixa o nvel de tenso at atingir valores compatveis com o restante docircuito.

I.E. - Indicador de Estado : Proporcionar indicao visual do estado

funcional das entradas.

I.El. - Isolao Eltrica : Proporcionar isolao eltrica entre os sinais

vindos e que sero entregues ao processador.

I.M. - Interface/Multiplexao : Informar ao processador o estado de

cada varivel de entrada.

MDULOS DE SADA

Os mdulos de sada so elementos que fazem a interface entre o

processador e os elementos atuadores.


B.C. C.C. I.E. I.El. I.M. UCP

Elementos Discretos


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Estes mdulos so constitudos de cartes eletrnicos, com capacidadede enviar sinal para os atuadores, resultante do processamento da lgica decontrole.

Os cartes de sada iro atuar basicamente dois tipos:

ATUADORES DISCRETOS : Pode assumir dois estados definidos.

ATUADORES ANALGICOS : Trabalha dentro de uma faixa de valores.



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ATUADORES DISCRETOS

De acordo com o tipo de elemento de comando da corrente das sadas,estas apresentam caractersticas que as diferem como as seguintes:- sada a TRANSSTOR promove comutaes mais velozes mas s comportacargas de tenso contnua;

- sada a TRIAC tem maior vida til que o tipo a contato seco mas s pode acionarcargas de tenso alternada;- sada a CONTATO SECO pode acionar cargas alimentadas por tenso tantocontnua quanto alternada.

A ligao dos circuitos de entrada e ou sada relativamente simples,dependendo apenas do tipo em questo.

A seguir vm-se os diagramas de ligao dos vrios tipos.


VLVULA SOLENIDE

CONTATOR

SINALIZADOR

REL

SIRENE

DISPLAY

OUTROS

UCPCARTES

DISCRETOS

Uma boa prtica de todo o profissional ler o manual de instalaodos equipamentos. No que diz respeito s sadas digitais dos CLPsdevem ser rigorosamente respeitados os limites de tenso, corrente epolaridade quando for o caso.


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As sadas digitais independentes possuem a vantagem de poderacionar no mesmo mdulo cargas de diferentes fontes sem o risco de interlig-las.

Apresentam a desvantagem de consumir mais cabos.

As sadas digitais com ponto comum possuem a vantagem deeconomia de cabo.

Se neste tipo de sada for necessrio acionar cargas com fontesincompatveis entre si, ser necessria a utilizao de rels cujas bobinas se

energizem com as sadas do CLP e cujos contatos comandem tais cargas.


carga

carga

fonte

sada 1

sada 2

SADAS DIGITAISCOM PONTOCOMUM

comum

CAMPO

carga

carga

fonte

fonte

sada 1

sada 2

SADAS DIGITAISINDEPENDENTES

CAMPO


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ATUADORES ANALGICOS

A sada analgica em corrente ou tenso implementada diretamenteno dispositivo em questo. bom lembrar a questo da compatibilidade dos sinais,

sada em tenso s pode ser ligada no dispositivo que recebe tenso e sada emcorrente pode ser ligada em dispositivo que recebe corrente ou tenso, dependendoda utilizao ou no do shunt de sada.


POSICIONADOR

CONVERSOR

INDICADOR

VLVULA PROPORCIONAL

ATUADOR ELTRICO

OUTROS

UCPCARTES

ANALGICOS

SADA 1

SADA 2

COMUM

POSICIONADOR

ATUADOR


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TRATAMENTO DE SINAL DE SADA

Existem vrios tipos de cartes de sada que se adaptam grandevariedade de atuadores existentes. Por este motivo, o sinal de sada gerado deacordo com a lgica de controle, deve ser condicionado para atender o tipo dagrandeza que acionar o atuador.

A seguir mostrado um diagrama onde esto colocados os principaiscomponentes de um carto de sada digital de corrente contnua :

I.M. - Interface/Multiplexao : Interpreta os sinais vindos da UCPatravs do barramento de dados, para os pontos de sada, correspondente a cadacarto.

M.S. - Memorizador de Sinal : Armazena os sinais que j foram

multiplexados pelo bloco anterior.

I.E. - Isolao Eltrica : Proporciona isolao eltrica entre os sinais

vindos do processador e os dispositivos de campo.

E.S. - Estgio de Sada : Transforma os sinais lgicos de baixa potncia,

em sinais capazes de operar os diversos tipos de dispositivos de campo.B.L. - Bornes de Ligao : Permite a ligao entre o carto e o elemento

atuador, e utiliza tambm o sistema plug-in.


E.S. B.L.I.El.M.S.I.M.UCP


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III.4. TERMINAL DE PROGRAMAO

O terminal de programao um dispositivo (perifrico) queconectado temporariamente ao CLP, permite introduzir o programa do usurio econfigurao do sistema. Pode ser um equipamento dedicado, ou seja, um terminalque s tem utilidade como programador de um determinado fabricante de CLP, ouum software que transforma um computador pessoal em um programador.

Neste perifrico, atravs de uma linguagem, na maioria das vezes, defcil entendimento e utilizao, ser feita a codificao das informaes vindas do

usurio numa linguagem que possa ser entendida pelo processador de um CLP.Dependendo do tipo de Terminal de Programao (TP), podero ser realizadasfunes como:

Elaborao do programa do usurio;

Anlise do contedo dos endereos de memria;

Introduo de novas instrues;

Modificao de instrues j existentes;

Monitorao do programa do usurio;

Cpia do programa do usurio em disco ou impressora.

Os terminais de programao podem ser classificados em trs tipos: Terminal Dedicado Porttil;

Terminal Dedicado TRC;

Terminal no Dedicado;

TERMINAL PORTTIL DEDICADO

Os terminais de programao portteis, geralmente so compostos porteclas que so utilizadas para introduzir o programa do usurio. Os dados einstrues so apresentados num display que fornece sua indicao, assim como aposio da memria endereada.

A maioria dos programadores portteis so conectados diretamente aoCP atravs de uma interface de comunicao (serial). Pode-se utilizar da fonteinterna do CP ou possuir alimentao prpria atravs de bateria.



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Com o advento dos computadores pessoais portteis (Lap-Top), estesterminais esto perdendo sua funo, j que pode-se executar todas as funes deprogramao em ambiente mais amigvel, com todas as vantagens de equipamento

porttil.



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TERMINAL DEDICADO TRC

No caso do Terminal de programao dedicado tem-se como grandesdesvantagens seu custo elevado e sua baixa taxa de utilizao, j que sua maiorutilizao se d na fase de projeto e implantao da lgica de controle.

Estes terminais so compostos por um teclado, para introduo dedados/instrues e um monitor (TRC - tubos de raios catdicos) que tem a funode apresentar as informaes e condies do processo a ser controlado.

Como no caso dos terminais portteis, com o advento da utilizao de

computadores pessoais, este tipo de terminal est caindo em desuso.

TERMINAL NO DEDICADO - PC

A utilizao de um computador pessoal (PC) como terminal deprogramao possvel atravs da utilizao de um software aplicativo dedicado aesta funo.

Neste tipo de terminal, tem-se a vantagem da utilizao de um micro

de uso geral realizando o papel do programador do CLP. O custo deste hardware(PC) e software so bem menores do que um terminal dedicado alm da grandevantagem de ter, aps o perodo de implantao e eventuais manutenes, o PCdisponvel para outras aplicaes comuns a um computador pessoal.

Outra grande vantagem a utilizao de softwares cada vez maisinterativos com o usurio, utilizando todo o potencial e recursos de software ehardware disponveis neste tipo de computador.



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IV. Princpio de Funcionamento de um CLP

Um controlador lgico programvel, tem seu funcionamento baseadonum sistema de microcomputador onde se tem uma estrutura de software querealiza continuamente ciclos de varredura.

IV.1. ESTADOS DE OPERAO

Basicamente a UCP de um controlador programvel possui doisestados de operao :

- Programao

- Execuo

A UCP pode assumir tambm o estado de erro, que aponta falhas deoperao e execuo do programa.

Programao

Neste estado o CP no executa programa, isto , no assume nenhumalgica de controle, ficando preparado para ser configurado ou recebernovos programas ou at modificaes de programas j instalados. Estetipo de programao chamada off-line (fora de linha).

Execuo

Estado em que o CP assume a funo de execuo do programa do

usurio. Neste estado, alguns controladores, podem sofrermodificaes modificaes de programa. Este tipo de programao chamada on-line (em linha).



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IV.2. FUNCIONAMENTO

Ao ser energizado, estando o CP no estado de execuo, o mesmocumpre uma rotina de inicializao gravada em seu sistema operacional. Estarotina realiza as seguintes tarefas :

- Limpeza da memria imagem, para operandos no retentivos;

- Teste de memria RAM;

- Teste de executabilidade do programa.

Aps a execuo desta rotina, a UCP passa a fazer uma varredura(ciclo) constante, isto , uma leitura seqencial das instrues em loop (lao).

Entrando no loop, o primeiro passo a ser executado a leitura dospontos de entrada. Com a leitura do ltimo ponto, ir ocorrer, a transferncia detodos os valores para a chamada memria ou tabela imagem das entradas.

Aps a gravao dos valores na tabela imagem, o processador inicia aexecuo do programa do usurio de acordo com as instrues armazenadas namemria.

Terminando o processamento do programa, os valores obtidos nesteprocessamento, sero transferidos para a chamada memria ou tabela imagem dassadas, como tambm a transferncia de valores de outros operandos, comoresultados aritmticos, contagens, etc.

Ao trmino da atualizao da tabela imagem, ser feita a transfernciados valores da tabela imagem das sadas, para os cartes de sada, fechando o loop.

Neste momento iniciado um novo loop.Para a verificao do funcionamento da UCP, estipulado um tempo

de processamento, cabendo a um circuito chamado de Watch Dog Timesupervision-lo. Ocorrendo a ultrapassagem deste tempo mximo, o

funcionamento da UCP ser interrompido, sendo assumido um estado de erro.O termo varredura ouscan, so usados para um dar nome a um ciclo

completo de operao (loop).O tempo gasto para a execuo do ciclo completo chamado Tempo

de Varredura, e depende do tamanho do programa do usurio, e a quantidade depontos de entrada e sada.



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Fluxograma de funcionamento de um CLP


STARTPARTIDA

- Limpeza de memria- Teste de RAM- Teste de Execuo

OK

Tempode Varredura

OK

Atualizao daTabela Imagem das

Entradas

Execuo do Programado

Usurio

Atualizao daTabela Imagem das

Sadas

STOPPARADA

Leitura dosCartes de

Entrada

Transfernciada Tabela para

a Sada

No

No

Sim

Sim


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Ciclo de Operao de um CLP


o - 00o - 01o - 02

o - 03o - 04o - 05o - 06o - 07

OUT

1 0

1

MemriaImagem

ENTRADAS

SADAS

IN 00 IN 03

OUT 04

Carto de Sada

o - 00o - 01o - 02o - 03o - 04o - 05o - 06o - 07

IN

Carto de Entrada


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V. Linguagem de Programao

Na execuo de tarefas ou resoluo de problemas com dispositivosmicroprocessados, necessria a utilizao de uma linguagem de programao,atravs da qual o usurio se comunica com a mquina.

A linguagem de programao uma ferramenta necessria para geraro programa, que vai coordenar e sequenciar as operaes que o microprocessadordeve executar.

V.1. CLASSIFICAO

Linguagem de baixo nvel Linguagem de alto nvel

LINGUAGEM DE BAIXO NVEL

Linguagem de Mquina

a linguagem corrente de um microprocessador ou microcontrolador,

onde as instrues so escritas em cdigo binrio (bits 0 e 1). Para minimizar asdificuldades de programao usando este cdigo, pode-se utilizar tambm o cdigohexadecimal.



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Cdigo Binrio

Endereo Contedo0000000000000000 001111100000000000000001 100000000000000000000010 110100110000000000000011 000111110000000000000100 001000010000000000000101 000000000000000000000111 011111100000000000001000 001000110000000000001001 100001100000000000001010 001111110000000000001011 000000010000000000001111 110110100000000000010000 000000000000000000010001 11011010

Cdigo Hexadecimal

Endereo Contedo

0000 3E0001 800002 D30003 1F0004 210005 000006 100007 7E0008 23

0009 86000A 27000B D3000C 17000D 3F

Cada item do programa, chama-se linha ou passo, representa umainstruo ou dado a ser operacionalizado.



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Linguagem Assembler

Na linguagem assembler o programa escrito com instruesabreviadas chamadas mnemnicos.

Endereo Contedo

0000 MVI A,80H0002 OUT 1FH0004 LXI ,1000H0007 MOV A,M0008 INX H0009 ADD M000A DAA000B OUT 17H000D MVI A,1H000F JC 0031H0012 XRA A0013 OUT 0FH0015 HLT

Cada microprocessador ou microcontrolador possuem estruturas

internas diferentes, portanto seus conjuntos de registros e instrues tambm sodiferentes.



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LINGUAGEM DE ALTO NVEL

uma linguagem prxima da linguagem corrente utilizada nacomunicao de pessoas.

Compiladores e Interpretadores

Quando um microcomputador utiliza uma linguagem de alto nvel, necessrio a utilizao de compiladores e interpretadores para traduzirem este

programa para a linguagem de mquina.

VantagemElaborao de programa em tempo menor, no necessitandoconhecimento da arquitetura do microprocessador.

DesvantagemTempo de processamento maior do que em sistemas desenvolvidosem linguagens de baixo nvel.

Exemplos de linguagens de alto nvel

- Pascal- C- Fortran

- Cobol- etc


COMPILADORESOUINTERPRETADORES

PROGRAMA

1111 0000

0101 01001100 01010101 0111


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VI. Programao de Controladores Programveis

Normalmente podemos programar um controlador atravs de umsoftware que possibilita a sua apresentao ao usurio em quatro formasdiferentes:

- Diagrama de contatos;- Diagrama de blocos lgicos ( lgica booleana );- Lista de instrues;- Linguagem corrente.

Alguns CLPs, possibilitam a apresentao do programa do usurio emuma ou mais formas.

VI.1. DIAGRAMA DE CONTATOS

Tambm conhecida como:

- Diagrama de rels;

- Diagrama escada;- Diagrama ladder.

Esta forma grfica de apresentao est muito prxima a normalmenteusada em diagrama eltricos.

Exemplo:

------| |------| |--------------------------( )------

------| |--------------


E1 E2

E3

S1


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VI.2. DIAGRAMA DE BLOCOS LGICOS

Mesma linguagem utilizada em lgica digital, onde sua representaogrfica feita atravs das chamadasportas lgicas.Exemplo:

>=1

&

&

>=1

I 0.0

Q 0.0

Q 0.2

I 0.6

I 0.2

I 0.4

Q 0.0

Q 0.2

VI.3. LISTA DE INSTRUO

Linguagem semelhante utilizada na elaborao de programas paracomputadores.

Exemplo :

: A I 1.5: A I 1.6: O: A I 1.4: A I 1.3: = Q 3.0

( I 1.5 . I 1.6 ) + ( I 1.4 . I 1.3 ) = Q 3.0



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VI.4. LINGUAGEM CORRENTE

semelhante ao basic, que uma linguagem popular de programao,e uma linguagem de programao de alto nvel. Comandos tpicos podem ser"fechar vlvula A" ou "desligar bomba B", "ligar motor", "desligar solenide",

VI.5. ANLISE DAS LINGUAGUES DE PROGRAMAO

Com o objetivo de ajudar na escolha de um sistema que melhor seadapte as necessidades de cada usurio, pode-se analisar as caractersticas daslinguagens programao disponveis de CLPs.

Esta anlise se deter nos seguintes pontos:

- Quanto a forma de programao;- Quanto a forma de representao;- Documentao;- Conjunto de Instrues.

Quanto a Forma de Programao.Programao Linear - programa escrito escrita em nico bloco

.Programao Estruturada - Estrutura de programao que permite:

- Organizao;- Desenvolvimento de bibliotecas de rotinas utilitrias para utilizaoem vrios programas;- Facilidade de manuteno;- Simplicidade de documentao e entendimento por outras pessoas

alm do autor do software.

Permite dividir o programa segundo critrios funcionais, operacionaisou geogrficos.



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Quanto a Forma de Representao

. Diagrama de Contatos;. Diagrama de Blocos;

. Lista de Instrues.Estes j citados anteriormente.

Documentao

A documentao mais um recurso do editor de programa que delinguagem de programao. De qualquer forma, uma abordagem neste sentidotorna-se cada vez mais importante, tendo em vista que um grande nmero de

profissionais esto envolvidos no projeto de um sistema de automao que seutiliza de CLPs, desde sua concepo at a manuteno.

Quanto mais rica em comentrios, melhor a documentao quenormalmente se divide em vrios nveis.

Conjunto de Instrues

o conjunto de funes que definem o funcionamento e aplicaes deum CLP.

Podem servir para mera substituio de comandos a rels:- Funes Lgicas;- Memorizao;- Temporizao;- Contagem.

Como tambm manipulao de variveis analgicas:- Movimentao de dados;- Funes aritmticas.

Se funes complexas de algoritmos, comunicao de dados,interfaces homem-mquina, podem ser necessrias:

- Saltos controlados;- Indexao de instrues;- Converso de dados;- PID;- sequenciadores;- aritmtica com ponto flutuante;

- etc.Controlador Lgico Programvel William S. Vianna / [email protected]


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VI.6. NORMALIZAO

Existe a tendncia de utilizao de um padro de linguagem deprogramao onde ser possvel a intercambiabilidade de programas entre modelosde CLPs e at de fabricantes diferentes.

Esta padronizao est de acordo com a norma IEC 1131-3, naverdade este tipo de padronizao possvel utilizando-se o conceito de linguagemde alto nvel, onde atravs de um chamado compilador, pode-se adaptar um

programa para a linguagem de mquina de qualquer tipo de microprocessador, isto, um programa padro, pode servir tanto para o CLP de um fabricante A como deum fabricante B.

A norma IEC 1131-3 prev trs linguagens de programao e duasformas de apresentao. As linguagens so:

- Ladder Diagram - programao como esquemas de rels.- Boolean Blocks - blocos lgicos representando portas E, OU, Negao,Ou exclusivo, etc.- Structured Control Language (SCL) - linguagem que vem substituir todas aslinguagens declarativas tais como linguagem de instrues, BASIC estruturado eingls estruturado. Esta linguagem novidade no mercado internacional e

baseada no Pascal.

As formas de representao so :

- Programao convencional;- Sequencial Function Chart(SFC) - evoluo dographcetfrancs.

A grande vantagem de se ter o software normalizado que em seconhecendo um conhece-se todos, economizando em treinamento e garantindoque, por mais que um fornecedor deixe o mercado, nunca se ficar sem condiesde crescer ou repor equipamentos.



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VII. Programao em Ladder

O diagrama ladder utiliza lgica de rel, com contatos (ou chaves) ebobinas, e por isso a linguagem de programao de CLP mais simples de serassimilada por quem j tenha conhecimento de circuitos de comando eltrico.

Compe-se de vrios circuitos dispostos horizontalmente, com abobina na extremidade direita, alimentados por duas barras verticais laterais. Poresse formato que recebe o nome de ladder que significa escada, em ingls.

Cada uma das linhas horizontais uma sentena lgica onde os

contatos so as entradas das sentenas, as bobinas so as sadas e a associao doscontatos a lgica.

So os seguintes os smbolos:

No ladder cada operando (nome genrico dos contatos e bobinas noladder) identificado com um endereo da memria qual se associa no CLP.Esse endereo aparece no ladder com um nome simblico, para facilitar a

programao, arbitrariamente escolhido pelo fabricante como os exemplos vistos aseguir.


CONTATO NORMALMENTE ABERTO

CONTATO NORMALMENTEFECHADO

BOBINA


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Tabela de alguns CLPs X endereamento

FABRICANTE MODELO E.D. S.D. E.A. S.A. BIT AUX. PALAVRA PALAVRADOSISTEMA

CONTADOR /TEMPORIZADOR

GEFANUC 90-7090-3090-2090-MICRO

%I1a%I...

%Q1a%Q...

%AIa%AI...

%AQ1a%AQ...

%M1a%M...%T1a%T...

%R1a%R...

%S %Rxxx+1x+2PARA CADA

ALLENBRADLEY

SLC-500 I:SLOT.PONTOI:1/0aI:...

O:SLOT.PONTOO:1/0a

O:...

I:SLOT.PONTOI:3.0aI:3....

O:SLOT.PONTOO:3.0a

O:3....

B3:0/0aB3:...

N7:0a

N7:...

S:R6:0aR6:...

T4:0AT4:...C5:0

AC5:...

ALTUS AL500 R0aR...

R60aR...

- - A0aA...

M0aM...

- M0PARA CADA

ALTUS PICOLLO %E0.0a%E...

%S2.0a%S...

%M %M %A0.0a%A...

%M0a%M...

%M0PARA CADA

FESTO FPC101FPC103

I0.0aI...

O0.0aO...

II0aII3OUIU0

aIU3

OU0eOU1

F0.0aF15.15

R0aR64

FW0aFW15

T0aT31C0a

C15

Outros tipos de endereamento; 125/04 ( 1 = entrada, 2 = gaveta, 5 =nmero do carto ou mdulo, 04 = nmero do ponto ), 013/01 ( 0 = sada, 1 =nmero da gaveta, 3 = nmero do mdulo, 01 = nmero do ponto ).

Nesta apostila os endereos sero identificados como:E - para entrada digital;EA - para entrada analgica;

S - para sada digital;SA -para sada analgica.A -para bobina auxiliar



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O estado de cada operando representado em um bit correspondente na

memria imagem: este bit assume nvel 1 se o operando estiver acionado e 0

quando desacionado.

* As bobinas acionam o seu endereo

Enquanto uma bobina com endereo de sada estiver acionada, um parde terminais no mdulo de sada ser mantido em condio de conduo eltrica.

* Os contatos se acionam pelo endereo que os identifica..

Os contatos endereados como entrada se acionam enquanto seurespectivo par de terminais no mdulo de entrada acionado: fecham-se se forem

NA e abrem-se se forem NF.

Com relao ao que foi exposto acima sobre os contatos endereadoscomo entrada, os que tiverem por finalidade acionar ou energizar uma bobinadevero ser do mesmo tipo do contato externo que aciona seu respectivoponto no mdulo de entrada.

J os que forem usados para desacionar ou desenergizar uma

bobina devem ser de tipo contrrio do contato externo que os aciona. Abaixov-se um quadro elucidativo a esse respeito.

Se a chave externa for o contato no ladder deve serPara ligar NA NA

NF NFPara desligar NA NF

NF NA

Percebe-se pois que pode ser usada chave externa de qualquer tipo, desdeque no ladder se utilize o contato de tipo conveniente. Mesmo assim, por questode segurana, no se deve utilizar chave externa NF para ligar nem NA paradesligar.



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ALTERAEDO

PROGRAMA


VII.1. DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA LADDER

Aps a definio da operao de um processo onde so geradas as necessidadesde seqenciamento e/ou intertravamento, esses dados e informaes so passadossob forma de diagrama lgico, diagrama funcional ou matriz de causas e efeitos e a

partir da o programa estruturado.Abaixo vem-se os passos para a automao de um processo ou

equipamento.

A lgica de diagrama de contatos do CLP assemelha-se de rels.Para que um rel seja energizado, necessita de uma continuidade eltrica,estabelecida por uma corrente eltrica.

K1

CH1

-+ALIMENTA O

Ao ser fechada a CH1, a bobina K1 ser energizada, pois ser estabelecida umacontinuidade entre a fonte e os terminais da bobina.

O programa equivalente do circuito anterior, na linguagem ladder, ser oseguinte.

E1 S1

Analisando os mdulos de entrada e sada do CLP, quando odispositivo ligado entrada digital E1 fechar, este acionar o contato E1, queestabelecer uma continuidade de forma a acionar a bobina S1, consequentemente

o dispositivo ligado sada digital S1 ser acionado.Controlador Lgico Programvel William S. Vianna / [email protected]

INICIO

DEFINIOPONTOS DE E/S OPERANDOS

ELABORAO DO PROGRAMAUSURIO

TESTE DO PROGRAMA USURIO

INSTALAO DOSEQUIPAMENTOS ELIBERAO PARA USO

FIM

FUNCIONA? NOSIM


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Uma prtica indispensvel a elaborao das tabelas de alocao dosdispositivos de entrada/sada. Esta tabela constituda do nome do elemento deentrada/sada, sua localizao e seu endereo de entrada/sada no CLP. Exemplo:

DISPOSITIVO LOCALIZAO ENDEREOPSL - 100 Topo do tanque pressurizado 2 E1TT - 400 Sada do misturador EA1FS Sada de leo do aquecedor E2SV Ao lado da vlvula FV400 S1



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O NF um contado de negao ou inversor, como pode ser visto noexemplo abaixo que similar ao programa anterior substituindo o contato NA por

um NF.

E1 S1

Analisando os mdulos de entrada e sada, quando o dispositivoligado a entrada digital E1 abrir, este desacionar o contato E1, este por ser NFestabelecer uma continuidade de forma a acionar a bobina S1, consequentementeo dispositivo ligado sada digital S1 ser acionado. A seguir temos o grficolgico referente aos dois programas apresentados anteriormente.

1

0

ESTADO L GICO

1

0

E1

S1

T

T

CIRCUITO UTILIZANDO E1 NORMALMENTE ABERTO

1

0

ESTADO L GICO

1

0

E1

S1

T

T

CIRCUITO UTILIZANDO E1 NORMALMENTE FECHADO



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VII.1.1 ASSOCIAO DE CONTATOS NO LADDER.

No ladder se associam contatos para criar as lgicas E e OU com a sada.Os contatos em srie executam a lgica E, pois a bobina s ser acionada quandotodos os contatos estiverem fechados

A sada S1 ser acionada quando:E1 estiver acionada EE2 estiver no acionada EE3 estiver acionadaEm lgebra booleana S=E1* E2* E3

A lgica OU conseguida com a associao paralela, acionando asada desde que pelo menos um dos ramos paralelos estejam fechados

A sada S1 ser acionada seE1 for acionada OUE2 no for acionada OUE3 for acionada. O que equivale a lgica booleana.S1=E1+E2+E3

Controlador Lgico Programvel William da Silva Vianna55

E1

E2

E3

S1

E1 E2 E3 S1


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Com associaes mistas criam-se condies mais complexas como a doexemploa seguir

Neste caso a sada acionada quando

E3 for acionada & E1 for acionada

OU

E3 for acionada & E2 no for acionada

Em lgica booleana S1=E3 * (E1 + E2)


E1

E2

E3 S1


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VII.1.2. INSTRUES

Na UCP o programa residente possui diversos tipos de blocos defunes. Na listagem a seguir apresentamos alguns dos mais comuns:- contador;- temporizao de energizao;- temporizao de desenergizao;- adio de registros;- multiplicao de registros;- diviso de registros;- extrao de raiz quadrada;- bloco OU lgico de duas tabelas;- bloco E lgico de duas tabelas;- ou exclusivo lgico de duas tabelas;- deslocar bits atravs de uma tabela-direita;- deslocar bits atravs de uma tabela-esquerda;- mover tabela para nova localizao;- mover dados para memria EEPROM;- mover inverso da tabela para nova localizao;- mover complemento para uma nova localizao;- mover valor absoluto para uma nova localizao;

- comparar valor de dois registros;- ir para outra seqncia na memria;- executar sub-rotina na memria;- converter A/D e localizar em um endereo;- converter D/A um dado localizado em um endereo;- executar algoritmo PID;- etc.



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VII.1.3. INSTRUES BSICAS

As instrues bsicas so representadas por blocos funcionaisintroduzidos na linha de programao em lgica ladder. Estes blocos funcionaispodem se apresentar de formas diferentes de um CLP para outro, mas a filosofia defuncionamento invarivel. Estes blocos auxiliam ou complementam o controle doequipamento, introduzindo na lgica ladder instrues como de temporizao,contagem, soma, diviso, subtrao, multiplicao, PID, converso BCD/Decimal,converso Decimal/BCD, raiz quadrada, etc.

FUNCIONAMENTO DOS PRINCIPAIS BLOCOS

S1E2

BLOCO

FUNCIONAL

O bloco funcional possui pontos de entrada ( localizados esquerda )e pontos de sada ( localizados direita do bloco ), tambm possui campos deentrada de informaes como; nmero do registro, memria, ponto de entradaanalgico, bit de sada, bit de entrada, ponto de sada analgico, constantes, etc.

As instrues seguintes ser explicadas supondo o byte de oito bits. A anlisepara o byte de dezesseis bits exatamente a mesma.



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INSTRUO DE TEMPORIZAO

O temporizador conta o intervalo de tempo transcorrido a partir da suahabilitao at este se igualar ao tempo preestabelecido. Quando a temporizaoestiver completa esta instruo eleva a nvel 1 um bit prprio na memria de dadose aciona o operando a ela associado.

S1E2

TEMPORIZADOR

T1 = 30 SEG

Segundo exemplo, quando E1 for acionada, o temporizador serhabilitado e imediatamente aps 30 segundos a sada S1 ser acionada. Quando E1for desacionada, o temporizador ser desabilitado, ou desenergizado, desacionandoa sada S1. Em alguns casos, esta instruo apresenta duas entradas uma dehabilitao da contagem e outra para zeramento ou reset da sada.

Para cada temporizador destina-se um endereo de memria de dadosonde o valor prefixado ser armazenado.

Na memria de dados do CLP, o temporizador ocupa trs bytes para ocontrole. O primeiro byte reservado para o dado prefixado, o segundo bytereservado para a temporizao e o terceiro byte reservado para os bits de controleda instruo temporizador.

Os temporizadores podem ser TON( temporiza no acionamento ) e TOFF ( temporizano desacionamento).

Controlador Lgico Programvel William da Silva Vianna

1o byte = valor prefixado de 30seg.2o byte = tempo transcorrido3o byte = bits de controle D.E.( bit de entrada) e D.S. ( bit desada ).

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INSTRUO DE CONTAGEM

O contador conta o nmero de eventos que ocorre e deposita essacontagem em um byte reservado. Quando a contagem estiver completa, ou seja ,igual ao valor prefixado, esta instruo energiza um bit de contagem completa. Ainstruo contador utilizada para energizar ou desenergizar um dispositivoquando a contagem estiver completa.

CONTADOR

C1

PULSOS=50

E1

E2

S1

Para cada contador destina-se um endereo de memria de dados ondeo valor prefixado ser armazenado.

Na memria de dados do CLP, o contador ocupa trs bytes para ocontrole. O primeiro byte reservado para o dado prefixado, o segundo bytereservado para a contagem e o terceiro byte reservado para os bits de controle da

instruo contador.

EVENTO

BIT DE

ENERGIZAO

D.E.

BIT DE

CONTAGEM

COMPLETA

D.S.

BIT DE

ZERAMENTO

D.R.

T

T

T

T

1

0

1

0

1

0

1

0


1o byte = valor prefixado de 502o byte = contagem3o byte = bits de controle D.E.( bit de entrada), D.S. ( bit desada ) e D.R. ( bit de reset).

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INSTRUO MOVER

A instruo mover transfere dados de um endereo de memria paraoutro endereo de memria, manipula dados de endereo para endereo,permitindo que o programa execute diferentes funes com o mesmo dado.

MOVER

D1 ===>D2

E1 S1

Abaixo temos cinco endereos da memria de dados do CLP. Observeque o dado de D1 distinto de D2.

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 0 0 0 1 1 1 1D2 0 0 1 1 0 0 0 0D3 0 0 0 0 1 0 0 0

D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1

Supondo que a instruo mover tenha sido acionada e que amovimentao ser de D1 para D2.

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 0 0 0 1 1 1 1D2 0 0 0 0 1 1 1 1D3 0 0 0 0 1 0 0 0D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1

Observe que o contedo de D2 foi alterado. No momento em que ainstruo mover for desacionada, o dado de D2 permanecer o mesmo.

Enquanto E1 estiver acionada o dado ser movido uma vez a cadaciclo de varredura, portanto E1 deve ser acionado e desacionado rapidamente.



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Temos o grfico que ilustra antes e depois do acionamento de E1 paraa instruo mover.

T

T

T

1

0

0

0

ENTRADA

MEMRIA

DE

DADOS

MEMRIA

DE

DADOS

D1 = 00001111 D1 = 00001111

D2 = 00001111D2 = 00110000



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INSTRUO COMPARAR

A instruo comparar verifica se o dado de um endereo igual,maior, menor, maior/igual ou menor/igual que o dado de um outro endereo,permitindo que o programa execute diferentes funes baseadas em um dado dereferncia.

COMPARAR

D1>D2

E1 S1

COMPARAR

D1


64/80


T

T

T

1

0

1

0

1

0

ENTRADA E1

SADA S1

SADA S2

D1=35

D2=10

D1=35

D2=35

D1=35

D2=45

T0 T1 T2 T3 T4

Observe o grfico acima, entre T0 e T1 a entrada E1 est desativada,logo no h comparao e as sadas S1 e S2 so nulas. Entre T1 e T2 o dado D1 seencontra com valor maior que D2, logo a instruo de comparao ativa a sada S1.Entre T2 a T3 o dado D1 igual a D2, como no h instruo de igualdade assadas estaro desativadas. Entre T3 a T4 o dado D1 menor que D2, logo a sadaS2 ser ativada, a partir de T4 a entrada E1 foi desacionada, portanto ascomparaes so desativadas e as sadas iro para estado lgico 0.

A mesma anlise vlida para a instruo igual a, maior igual a emenor igual a.



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VII.1.4. INSTRUES MATEMTICAS

INSTRUO SOMAPermite somar valores na memria quando habilitado. Nesta instruo

podem-se usar os contedos de um contador, temporizador, byte da memriaimagem, byte da memria de dados.

SOMA

D1+D2=D3

E1 S1

Nesta instruo de programa, quando E1 for acionada, a soma do dado1 com o dado 2 ser depositado no dado 3, portanto o contedo do dado 3 nodever ter importncia. Caso o contedo do dado 3 seja importante, o mesmo deveser movido para um outro endereo ou o resultado da soma depositado em outroendereo.

Enquanto E1 estiver acionado o dado D1 ser somado com D2 edepositado no dado D3 a cada ciclo de varredura, portanto E1 deve ser acionado edesacionado rapidamente.

Abaixo temos cinco endereos da memria de dados do CLP.

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 0 0 1 1 0 1 0D2 0 0 0 0 1 1 1 1D3 0 0 0 0 1 0 0 0D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1



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Supondo que a instruo somar tenha sido acionada e que a soma serde D1 e D2 em D3.

D1 equivale em decimal a 26 e D2 a 15, a soma resultar 41 no D3.B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0

D1 0 0 0 1 1 0 1 0D2 0 0 0 0 1 1 1 1D3 0 0 1 0 1 0 0 1D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1

Observe que o contedo de D3 foi alterado, no momento em que ainstruo soma for desacionada, os dados de D1 e D2 permanecero os mesmos.

T

T

1

0

E N T R A D A

MEMRIA

D E

D A D O S

D1 = 00011010

D2 = 0 0001111

D3 = 00001000

D1 = 00011010

D2 = 00001111

D3 = 00101001

A sada S1 ser acionada quando a soma for concluda.Caso o resultado da soma no ultrapasse o limite mximo ( overflow ),

a sada S1 ser acionada. Em alguns casos o um bit, do byte de controle dainstruo soma, assume valor lgico 1, determinando o estouro da capacidade.Atravs deste bit e possvel de se determinar quando a soma ultrapassou ou no ovalor mximo.



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INSTRUO SUBTRAO

Permite subtrair valores na memria quando habilitado. Nestainstruo podem-se usar os contedo de um contador, temporizador, byte damemria imagem, byte da memria de dados.

SUBTRAO

D1-D2=D3

E1 S1

Nesta instruo de programa, quando E1 for acionada, a subtrao dodado 1 com o dado 2 ser depositado no dado 3, portanto o contedo do dado 3 nodever ter importncia. Caso o contedo do dado 3 seja importante, o mesmo deveser movido para um outro endereo ou o resultado da soma depositado em outroendereo.

Enquanto E1 estiver acionado o dado D1 ser subtrado do dado D2 edepositado no dado D3 a cada ciclo de varredura, portanto E1 deve ser acionado edesacionado rapidamente.

Abaixo vm-se cinco endereos da memria de dados do CLP.

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 0 0 1 1 0 1 0D2 0 0 0 0 1 1 1 1D3 0 0 0 0 0 0 0 0D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1



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Supondo que a instruo subtrao tenha sido acionada e que asubtrao ser de D1 menos D2 em D3.

D1 equivale em decimal a 26 e D2 a 15, a subtrao resultar 9 no D3.B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0

D1 0 0 0 1 1 0 1 0D2 0 0 0 0 1 1 1 1D3 0 0 0 0 1 0 0 1D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1

Observe que o contedo de D3 foi alterado, no momento em que ainstruo soma for desacionada, os dados de D1 e D2 permanecero os mesmos.

T

1

0

ENTRADA

MEMRIA

DE

DADOS

D1 = 00011010

D2 = 00001111

D3 = 00000000

D1 = 00011010

D2 = 00001111

D3 = 00001001

Caso o resultado da subtrao possua sinal negativo ( underflow ), asada S1 ser acionada. Em alguns casos o um bit, do byte de controle da instruosubtrao, assume valor lgico 1. Atravs deste bit e possvel de se determinarquando a subtrao resultou positivo ou negativo.



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INSTRUO MULTIPLICAO

Permite multiplicar valores na memria se a condio for verdadeira.

MULTIPLICAO

D1 . D2 = D3

E1 S1

Observe os cinco endereos do mapa de memria apresentado.

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 0 0 1 1 0 1 0D2 0 0 0 0 0 1 1 1D3 0 0 0 0 0 0 0 0D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1

Supondo que a instruo multiplicao tenha sido acionada por E1 eque a multiplicao ser de D1 por D2 em D3.

D1 equivale em decimal a 26 e D2 a 7, a multiplicao resultar 182no D3.

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 0 0 1 1 0 1 0D2 0 0 0 0 0 1 1 1D3 1 0 1 1 0 1 1 0D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1

Quando a entrada E1 for acionada, a multiplicao do dado D1 pelodado D2 ser depositada no contedo do dado D3.



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VII.1.5. INSTRUES LGICAS

Estas instrues destinam-se comparao lgica entre bytes. Sorecursos disponveis para os programadores, podendo serem empregadas na anlisede byte e diagnose de dados.

INSTRUO AND

Permite executar funo AND com valores da memria quandohabilitada .

AND

D1 . D2 = D3

E1 S1


B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 1 0 1 1 0 1 0D2 0 1 0 0 0 1 1 1D3 0 0 0 0 0 0 0 0D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1

Supondo que a instruo AND tenha sido acionada por E1 e que ainstruo ser de D1 and D2 em D3.



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Observe a tabela verdade abaixo e verifique o resultado da analiseAND entre os dois bytes D1 e D2.

E1 E2 SADA0 0 00 1 01 0 01 1 1

E1 e E2 so as entradas e SADA o resultado.

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 1 0 1 1 0 1 0D2 0 1 0 0 0 1 1 1D3 0 1 0 0 0 0 1 0D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1

Quando a entrada E1 for acionada, a instruo do dado D1 and dadoD2 ser depositada no contedo do dado D3.



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INSTRUO OR

Permite executar funo OU com valores da memria quandohabilitada analisar valores na memria quando habilitada.

OR

D1 + D2 = D3

E1 S1


B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 1 0 1 1 0 1 0D2 0 1 0 0 0 1 1 1D3 0 0 0 0 0 0 0 0

D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1

Supondo que a instruo OR tenha sido acionada por E1 e que ainstruo ser de D1 or D2 em D3.

Observe a tabela verdade abaixo e verifique o resultado da analise ORentre os dois bytes D1 e D2.

E1 E2 SADA0 0 00 1 11 0 11 1 1




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B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 1 0 1 1 0 1 0

D2 0 1 0 0 0 1 1 1D3 0 1 0 1 1 1 1 1D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1

Quando a entrada E1 for acionada, a instruo do dado D1 or dado D2ser depositada no contedo do dado D3.



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INSTRUO XOR

Permite executar funo ou exclusivo com valores da memriaquando habilitada.

XORD1 + D2 = D3

E1 S1


B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 1 0 1 1 0 1 0D2 0 1 0 0 0 1 1 1D3 0 0 0 0 0 0 0 0

D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1

Supondo que a instruo XOR ( ou exclusivo ) tenha sido acionadapor E1 e que a instruo ser de D1 xor D2 em D3.

Observe a tabela verdade abaixo e verifique o resultado da anlise xorentre os dois bytes D1 e D2.

E1 E2 SADA

0 0 00 1 11 0 11 1 0




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B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 1 0 1 1 0 1 0

D2 0 1 0 0 0 1 1 1D3 0 0 0 1 1 1 0 1D4 1 1 1 0 0 1 0 0D5 1 0 0 0 0 1 1 1

Quando a entrada E1 for acionada, a instruo do dado D1 xor dadoD2 ser depositada no contedo do dado D3.

Obviamente estas so apenas algumas instrues que a programaoladder dispes. Uma srie de outros recursos so disponveis em funo da

capacidade do CLP em questo.As instrues apresentadas serviro como base para o entendimentodas instrues de programao ladder de qualquer CLP, para tal conte e nodispense o auxlio do manual ou help on-line quando disponvel no software de

programao.A utilizao do software de programao uma questo de estudo e

pesquisa, uma vez que o layout de tela e comandos no so padronizados.



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VIII. Noes de Sistema Supervisrio Intouch.

A maior preocupao das empresas aumentar a produtividade, comexcelente qualidade, para tornar-se mais eficaz, flexvel, competitiva e, sobretudo,mais lucrativa. Desse modo, investir em tecnologias de ponta e soluessofisticadas o primeiro passo para alcanar esse objetivo e, consequentemente,conquistar o mercado.

Com o passardos tempos, o advento domicroprocessador tornou omundo mais fcil de seviver. A utilizao demicrocomputadores ecomputadores no dia a dianos possibilitou comodidadee rapidez.

Na indstria tem-se a necessidade de centralizar as informaes deforma a termos o mximo possvel de informaes no menor tempo possvel.Embora a utilizao de painis centralizados venha a cobrir esta necessidade,muitas vezes a sala de controle possui grandes extenses com centenas ou milhares

de instrumentos tornado o trabalho do operador uma verdadeira maratona.

O sistema supervisrio veio para reduzir a dimenso dos painis emelhorar o performance homem/mquina.



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Baseados em computadores ou microcomputadores executandosoftwares especficos de superviso de processo industrial o sistema supervisriotornou-se a grande vedete da dcada de 80.

O INTOUCH um software destinado a promover a interfacehomem/mquina, onde proporciona uma superviso plena de seu processo atravsde telas devidamente configuradas.

O INTOUCH possui telas que representam o processo , onde estaspodem ser animadas em funo das informaes recebidas pelo CLP, controlador,etc. Por exemplo: no acionamento de uma bomba, a representao na tela mudarde cor informando que est ligada, um determinado nvel varia no campo, arepresentao na tela mudar de altura informando a alterao de nvel. O que oINTOUCH faz ler e escrever na memria do CLP ou controlador para aatualizao das telas.

Quandofalamos desuperviso temosa idia de dirigir,orientar ouinspecionar em

plano superior.

Atravs dosistemasupervisrio

possvel de ligarou desligar

bombas, abrir oufechar vlvulas,ou seja, escreverna memria do

CLP.Para a comunicao entre INTOUCH e CLP necessitamos de:- Hardware : utilizada uma via de comunicao, que pode ser uma porta serial,

uma placa de rede, etc;- Software : para comunicao necessrio que o driver do equipamento

esteja sendo executado simultaneamente com o INTOUCH.O driver um software responsvel pela comunicao, ele possui o

protocolo de comunicao do equipamento.



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P

R

O

C

E

S

S

O

C L P

Microcomputador

executando Softwares de

Superviso (Intouch) e

comunicaco (Driver GEFANU

SERIES 90)

cabo de

comunicao

processo

enviando e

recebendo sinais

do CLP

Controlador

Lgico

Programvel

IX. Noes de Blocos I/O Remotos

A instalao de um sistemaautomtico com o uso de I/O locais,requer um gasto considervel de

cabeamento, borneiras, caixas depassagem, bandejas, projeto e mo-de-obra para a instalao. Os blocos I/Oremotos possibilitam uma reduodrstica destes gastos, uma vez quetodos os sinais no sero encaminhados

para o rack do CLP e sim para pontosde entradas e sadas que ficarolocalizados no campo.

Este mdulos de I/O sointeligentes, independentes econfigurveis. Interligados entre siatravs de um barramento de campo, eeste a um controlador de barramentoque fica localizado no rack do CLP.


OKUnit

Monito

r

1

2

In

Out

Ser

ial

Shi

eld

Ena

ble

d

I/O GE F anuc

IUSNEG

GND

Current SourceOutput

115V 50/60 Hz

.25A Max

a44489

Output1

Out

put2

Output3

Out

put4

Out

put5

Output6

H

N

NC

BSM

IOUT

RTN

GND

IOUT

RTN

GND

IOUT

RTN

GND

IOUT

RTN

GND

VOUT

IOUT

RTN

JMP

GND

VOUT

IOUT

RTN

JMP

GND

BSM

Ou

t 1

Out 2

Out 3

Ou

t 4

Ou

t 5

Ou

t 6

50mA/Pt Max

79


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A seguir temos a exemplicao da ligao dos blocos I/O remotos.

PONTO REMOTO

A

SC

NNER

CONTROLADORADE

BARRAMENTO

CPUa42453

BARRAMENTO DECOMUNICAO

MONITORPORTTIL

BLOCOS DE I/O

PS

Um barramento pode atender a:

Blocos I/O, que fornecem uma interface para uma grande variedade dedispositivos discretos, analgicos e para fins especiais. Os blocos somdulos independentes com recursos avanados de diagnstico emuitos recursos configurveis por software.

Pontos Remotos, racks de I/O cuja interface com o barramento feitaatravs de Mdulos de Scanner de I/O Remotos. Cada ponto remoto

pode incluir qualquer combinao de mdulos discretos e analgicos deI/O.

Monitor Porttil, que pode ser usado como um dispositivo porttil oumontado de maneira permanente. Um HHM fornece uma convenienteinterface de operador para a configurao de blocos, monitorao dedados e diagnstico.

Um barramento permite aprimorar o controle de I/O atravs do uso decomandos de comunicao no programa. O barramento tambm pode ser usadointeiramente para o controle de I/O, com mltiplos dispositivos de I/O e semcomunicao adicional. Pode ainda ser dedicado comunicao da CPU, commltiplas CPUs e sem dispositivos de I/O. Sistemas mais complexos tambmpodem ser desenvolvidos, com CPUs duplas e uma ou mais CPUs adicionais para a

apostlia clp

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