1 Dia 25 de setembro Cap. 9 Controladores Lógicos Programáveis PROFa. Giovana Savitri Pasa...

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Dia 25 de setembro

Cap. 9 Controladores Lógicos Programáveis

PROFa. Giovana Savitri Pasa giovanapasa@producao.ufrgs.br 2012-2

SISTEMAS PRODUTIVOS II ENG 09014

Iniciando por exemplos:

semáforo:http://www.youtube.com/watch?

v=3usDbhgH8I4&feature=related

acionamento de um motor:http://www.youtube.com/watch?v=-9EzmV7p-4g&feature=related

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exemplos de alunos:aplicação utilizando sensor, temporizador e contador

http://www.youtube.com/watch?v=NxjyK8a_-14

enchimento de caixas:http://www.youtube.com/watch?v=hPYnHqgWEkE

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1- O que é o controle discreto de processos?

É o controle que trata com variáveis discretas, ou seja, aquelas que podem assumir somente um conjunto de valores.

Quando somente dois valores podem ser assumidos, temos as variáveis discretas binárias.

Valores: 0 ou 1; desligado ou ligado; ausente ou presente; falso ou verdadeiro; baixo ou alto

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2- O controle discreto de processos pode ser:

2.1 – Controle lógico – quando as mudanças nas variáveis são determinadas por eventosEx.: a peça estava presente (variável=1) e foi retirada (variável=0)2.2 – Sequenciamento – as mudanças nas variáveis são decorrência da passagem do tempo.Ex.: lavadora de roupas está no ciclo de lavar (variável=1); passados 20 minutos ela deve entrar no ciclo de esvaziar (variável assume valor 0)

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2.1 controle lógico

Também chamado de controle lógico combinacional.Os valores das saídas são determinados exclusivamente pelos valores atuais das entradas.

Se o sensor de presença identifica a presença da peça (1) “E” o robô está disponível (1), então o robô é acionado (1)

Se há energia na rede (1) “E” interruptor está ligado (1), então lampada acende (1)

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Elementos de controle lógico:

“E”

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Elementos de controle lógico:

O que acontece se uma das lâmpadas queimar?

“E”

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Elementos de controle lógico:

O que precisaAcontecer paraa lâmpada acender?

“E”

Chave 1 Chave 2

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“OU”O que acontece se uma das lâmpadas queimar?

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“OU”

O que precisaAcontecer paraa lâmpada acender?

Chave 1

Chave 2

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Chave

resistor

“NOT”

Quando a chave está aberta (X1=0) a lâmpada está acesa (Y=1);Quando fechamos a chave (X1=1), a lâmpada apaga (Y=0).

Então: Y=X1

Y=X1

X1

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Simbologia ANSI e tabelas-verdade:

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Botão ligar

Botão desligar

Motor

relé térmico

Porta NOT

Lâmpada de alarme por superaquecimento

5 volts

0 volts

OU

E

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Controle lógico

Acionando LIGAR – insere 1 na porta OU – o motor é acionadoPara DESLIGAR – insere 0 na porta E – o motor é desligadoCaso haja sobreaquecimento, o relé insere 0 na porta E e o motor é

desligado; a porta NOT transforma o sinal 0 do relé em 1 e aciona a lâmpada de emergencia

Na bibliografia, verificar as leis e teoremas da álgebra booleana

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2.2 sequenciamento

Utiliza dispositivos temporizadores para determinar quando modificar uma variável de saída.

Um temporizador pode alternar entre ligado e desligado em determinados intervalos de tempo.

Temporizadores podem funcionar propositadamente com atraso no acionamento ou atraso no desligamento

Ex.: ligar a lavadora de roupas após abrir a tampa;Desligar as luzes internas do carro após trancar o carro

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contadores

Um temporizador é um “contador” de unidades de tempo.

Podemos contar outras variáveis, tais como itens produzidos, clientes atendidos. O incremento, no caso do contador, virá de um sinal externo captado por um sensor.

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3 –LÓGICA LADDER - SIMBOLOGIA

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3 –LÓGICA LADDER - diagrama

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http://www.abb.com.br/product/pt/9AAC100143.aspx

http://www.controlsystemsusa.com/controlsystemsusa/_download.asp

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Un classico esempio per introdurre le macchine sequenziali ed i temporizzatori con i PLC è il semaforo

a 3 lampade. Si dispone di una lanterna semaforica con tre lampade

ognuna pilotata da una uscita del PLC. Si vuole scrivere um programma ladder che garantisca

l’esecuzione della seguente sequenza di operazioni:

1.Luce verde accesa per 10 secondi2.Luce gialla accesa per 5 secondi3.Luce rossa accesa per 15 secondi

4.Ritorno al punto 1.Per realizzare questo programma si sono utilizzati dei timer ad

accensione ritardata e dei merker per memorizzare lo stato della macchina. Allo scadere del

tempo impostato di ogni timer vengono aggiornati i merker di stato i quali a loro volta vanno ad aggiornare le 3 uscite (lampade). Per far partire la

sequenza è necessario forzare il valore di uno dei tre merker in modo da fare entrare

la macchina in uno de 3 stati appartenenti alla sequenza che ne consente poi l’evoluzione. La traccia del

programma è riportata di seguito:

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CLP - CLP -

Controlador Lógico ProgramávelControlador Lógico Programável

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AC500

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Controlador Lógico Programável

CNC

Robôs

CLPs

Computadores

CONTROLES DE MOVIMENTOS

USOS EM CONTROLES DIVERSOS

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Controlador Lógico Programável

Equipamento eletrônico digital com hardware + software compatíveis com aplicações industriais

Realizar funções de Controle Lógico e seqüenciamento

variáveis binárias, ou seja, variáveis que podem assumir somente os valores 1 ou 0

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Controlador Lógico Programável

variáveis que são interpretadas como - Liga/Desliga- Verdadeiro/Falso- Presente/Ausente- Alta voltagem/Baixa Voltagem

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Controlador Lógico Programável

São sistemas de controle que operam ligando

e desligando chaves, motores, válvulas e

outros dispositivos, em função das

condições operacionais

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Controlador Lógico Programável

Os dispositivos de entrada enviam sinais ao controlador

Os dispositivos de saída são regulados pelo controlador

O controlador ( por exemplo, um CLP) recebe sinais de entrada, processa-os de acordo com uma lógica e envia sinais de saída

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Controlador Lógico Programável

entrada f(lógica)

controlador CLP

saída

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1) O CLP faz a função de Controle Lógico – é aquele que vimos no caso do acionamento do motor

Controle Lógico ou Sistema Combinacional: é um sistema de chaveamento onde as saídas em qualquer momento são determinadas exclusivamente pelos valores das entradas.

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2- O CLP faz funções de Seqüenciamento

É aquele que usa dispositivos de

temporização internos para determinar

quando iniciar mudanças nas variáveis de

saída.

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Sistema de Seqüenciamento

Ex. de aplicação:

máquinas de lavar, secadoras,

Determinam por temporização o momento de iniciar e encerrar os seus ciclos.

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Então, por que usar CLP’s?

Vantagens do uso de CLP’s: 1. Programar um CLP é muito mais fácil do que trabalhar a fiação de um painel de controle por relés.

2. CLP’s podem ser reprogramados, enquanto controles convencionais precisam ter sua fiação retrabalhada e frequentemente acabam

por ser sucateados.

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Então, por que usar CLP’s?

Vantagens do uso de CLP’s: 3. CLP’s ocupam menos espaço. 4. Manutenção mais fácil. 5. Confiabilidade maior.

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Então, por que usar CLP’s?

6. Comunicação com outros CLP’s e microcomputadores.

Ou seja, CLP’s são mais facilmente conectados aos sistemas computacionais que realizam a integração da planta.

Isto é muito relevante num momento em que a Manufatura Integrada por Computador assume uma importância cada vez maior.

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Então, por que usar CLP’s?

7. Potência elétrica requerida é menor. 8. Maior flexibilidade, atendendo maior nº de aplicações.

9. Projeto do sistema é mais rápido.

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Voltamos à questão:

Para que serve um CLP?a) Realizar funções de Controle Lógico e Seqüenciamento

Além das funções de controle lógico e seqüenciamento, os CLP’s evoluíram e abrangeram várias outras capacidades.

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b) Realizar funções aritméticasO uso dessas funções permite algoritmos de controle mais modernos.

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c) Realizar funções matriciaisAlguns CLP’s tem a capacidade de realizar operações matriciais em valores armazenados na memória. Essa capacidade pode ser usada para comparar os valores reais de um conjunto de entradas e saídas com os valores armazenados na memória do CLP e determinar se um erro ocorreu.

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d) Controle AnalógicoO Controle PID - Proporcional Integarativo e Derivativo - é disponível em alguns CLP’s. Esses algoritmos de controle tradicionalmente tem sido implementados em controladores analógicos.

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Hoje os esquemas de controladores analógicos são aproximados usando computador digital, quer com um CLP, quer com um computador controlador do processo. A aproximação do PID por um computador digital é chamada de DDC - Controle Digital Direto.

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ENTÃO

Um CLP é um equipamento eletrônico de operação digital (hardware) que usa uma

memória programável para armazenar instruções (software) para a implementação

de funções de controle lógico, seqüenciamento, temporização, contador,

aritméticas, matriciais e controle “analógico”.

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Essas funções são implementadas para controlar vários tipos de máquinas ou processos.

Como funciona um CLP?

FONTE

DE

ALIMENTAÇÃO

PROCESSADOR

MEMÓRIA

TERMINAL

DE

PROGRAMAÇÃO

MÓDULO

DE

SAÍDA

MÓDULO

DE

I

N

T

E

R

F

A

C

E

ENTRADA

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ambiente

Esses componentes são alojados em um gabinete adequado ao ambiente industrial.

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Módulo de Entrada:

Os módulos de entrada e saída são as conexões para o processo industrial que está sendo controlado.

As entradas para o controlador são os sinais de limit switches, pushbuttons, sensores.

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Módulo de Saída:

As saídas do controlador são sinais on/off para operar válvulas, motores e outros dispositivos que atuam no processo.

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Processador

O processador é CPU - Unidade Central de Processamento - do CLP. Ele executa as várias funções (lógicas, de sequenciamento, etc) sobre as entradas do CLP e determina os sinais de saída apropriados.

O processador é um microprocessador muito semelhante em sua construção àqueles usados em computadores pessoais.

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Memória

Junto à cpu está a memória do CLP (de programa e de dados). Na memória de programa estão os programas responsáveis pelas funções de lógica, sequenciamento, entrada e saída.

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Dispositivo de Programação

O CLP é programado por meio de um terminal de programação.

Usualmente esse terminal é destacável do CLP e é compartilhado entre vários CLP’s.

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Como o CLP opera:

1)As entradas do CLP são amostradas pelo processador e os conteúdos são armazenados na memória.

2)O programa é executado. Os valores de entrada armazenados na memória são usados nos cálculos para determinar os valores das saídas.

3)As saídas são atualizadas para concordarem com os valores calculados.

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Como o CLP opera:

O tempo de duração de um ciclo de varredura é uma função do nº e da complexidade das funções implementadas pelo programa.

O tempo de um ciclo de varredura é uma função do nº de instruções e da complexidade das operações lógicas.

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Há várias abordagens para a programação de CLP’s:

1) Diagrama Lógico Ladder 2) Linguagens tipo-computacional de baixo nível

3) Linguagens tipo-computacional de alto nível

4) Blocos Funcionais 5) Gráfico de Funções Sequenciais

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Onde CLP’s são aplicados?

Máquinas industriais: operatrizes, injetoras de plástico, têxteis, calçados, etc.

Equipamentos industriais para processos: siderurgia, papel e celulose, fornos, etc.

Aquisição de dados de supervisão em: fábricas, prédios inteligentes, dispositivos que necessitam de controle remoto, etc.

Bancadas de teste automático de componentes industriais.

exercícios

1. Explique e exemplifique o que são:a)Variaveis continuasb)Variaveis discretasc) Variaveis discretas binariasd) Variaveis analogicase) Variaveis digitais

2. Explique o que é um controle logico combinacional

3. Qual a relaçao entre um sequenciamento e uma contagem?

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4.O que é uma tabela-verdade?5. O que são e para que servem os diagramas ladder?

6. Quais os componentes de um clp? Explique cada um deles

7. O que são os ciclos de operação do clp?8. De que modo ocorrem as varreduras na clp?9. Quais fatores afetam no tempo do ciclo de varredura?

10. Quais problemas podem decorrer do tempo de duração do ciclo de varredura?

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11. Quais as diferenças entre CLPs e PCs?

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