INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA PARAÍBA PROFESSOR: RONIMACK TRAJANO DE...

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA PARAÍBA

PROFESSOR: RONIMACK TRAJANO DE SOUZA

AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

TEMA DA AULA

OBS.: Material elaborado por Flaviano Batista e adaptado por Ronimack Trajano

Botão 1 Lâmpada 1

Botão 2 Lâmpada 2

Botão 3 Lâmpada 3

CONTROLE DE PROCESSOS

Botão 1

Botão 2

Botão 3 Lâmpada 3

Lâmpada 1

Lâmpada 2

CONTROLE DE PROCESSOS

Botão 1

Botão 2

Botão 3

Lâmpada 1

Lâmpada 2

Lâmpada 3

CONTROLE DE PROCESSOS

Botão 1

Botão 2

Botão 3

Lâmpada 1

Lâmpada 2

Lâmpada 3

CLP

CONTROLE DE PROCESSOS

ADVENTO DO CLP - HISTÓRICO

Na década de 60, para melhorar o desempenho na produção, a indústria automotiva, através da divisão Hydramatic da GM determinou os critérios para projeto do CLP, sendo que o primeiro dispositivo a atender às especificações foi desenvolvido pela Gould Modicion em 1969. Inicialmente foram usados em aplicações de controle discreto (on/off – liga/desliga),

ADVENTO DO CLP

CRITÉRIOS DO EDITAL

1. Facilidade de programação e reprogramação, preferivelmente na planta, para alterar sua seqüência de operações;

2. Facilidade de manutenção e reparo, preferivelmente usando módulos plug-in;

3. Confiabilidade, mesmo em ambiente industrial;

4. Menor tamanho que o sistema equivalente em relés;

5. Competitivo em custo com painéis de relés e eletrônicos equivalentes;

6. Aceitar as entradas em 115 V ca;

7. Ter saídas em 115 V ca com uma capacidade mínima de 2 A, para operar com válvulas solenóides e contactores;

8. Ter possibilidade de expansões com alterações mínimas no sistema como um todo;

9. Ter uma memória programável com capacidade mínima de 4.000 palavras, e que pudesse ser expandida.

ARQUITETURA BÁSICA

EntradasAnalógicas

CPU

Software

EntradasDigitais

SaídasDigitais

SaídasAnalógicas

Memórias

Fonte de Alimentação

ARQUITETURA BÁSICA

COMPACTO (MONOBLOCO)

Eles possuem quantidade fixa de pontos de I/O.

Obs.: Em alguns CLP’s compactos, é possível a adição de pontos de I/O por meio de “blocos” de expansão, com limite determinado pelo fabricante, porém apresentam poucas opções de configuração (quantidade e tipo dos pontos de I/O para cada bloco de expansão).

Compacto (monobloco)

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

Um CLP, em seu modo de execução, esta sempre executando um conjunto de tarefas que se repetem indefinidamente formando um ciclo. Este ciclo de trabalho é denominado de ciclo de “Scan” e de forma geral ele tem duração de alguns milisegundos “Scan Time”. Este tempo depende do tamanho do programa e dos recursos utilizados. Este modo de trabalho está presente em todos os CLP’s do mercado e definem o tratamento da informação durante a execução do Programa Aplicação.

O Ciclo de Scan pode ser descrito de forma simplificada através de diagrama de blocos:

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

INICIALIZAÇÃOINICIALIZAÇÃO

ATUALIZAÇÃO DAS ENTRADAS(LEITURA DAS ENTRADAS)

EXECUÇÃOPROGRAMA DO USUÁRIO

ATUALIZAÇÃO DAS SAÍDAS(ESCRITAS DAS SAÍDAS)

REALIZAÇÃO DE DIAGNÓSTICOREALIZAÇÃO DE DIAGNÓSTICO

CICLO DE VARREDURA

(SCAN)

INICIALIZAÇÃO

No momento em que é ligado o CLP executa uma série de operações pré - programadas, gravadas em sua Memória do Sistema:

- Verifica o funcionamento eletrônico da CPU , memórias e circuitos auxiliares;- Verifica a configuração interna e compara com os circuitos instalados;- Verifica o estado das chaves principais ( RUN / STOP , PROG, etc. );- Desativa todas as saídas;- Verifica a existência de um programa de usuário;- Emite um aviso de erro caso algum dos itens acima falhe.

CPU

A CPU de um CLP compreende os elementos que formam a “inteligência” do sistema: O Processador e o Sistema de Memória por meio do Programa de Execução (desenvolvido pelo fabricante) interpretam e executam o Programa de Aplicação (desenvolvido pelo usuário), e gerencia todo o sistema. Os circuitos auxiliares de controle atuam sobre os barramentos de dados (data bus), de endereços (address bus) e de controle (control bus), conforme solicitado pelo processador, de forma similar a um sistema convencional baseado em microprocessador.

ATUALIZAÇÃO DE E/S

ATUALIZAÇÃO DAS ENTRADAS (LEITURA DAS ENTRADAS)

A CPU realiza a leitura de todos os pontos de entrada e armazena-os na Tabela de Imagem de Entradas. Os dados da tabela são utilizados pela CPU durante a execução do programa do usuário. Após a execução da leitura em um ciclo, a atualização das entradas será realizada apenas no scan seguinte.

ATUALIZAÇÃO DAS SAÍDAS (ESCRITAS DAS SAÍDAS)

O CLP escreve o valor contido na Memória das Saídas , atualizando as interfaces ou módulos de saída.

SOFTWARE DE PROGRAMAÇÃO

Os softwares aplicativos são baseados em microcomputadores PC fornecidos pelos fabricantes. Por meio dele, o computador estará pronto para ler e escrever os programas contidos no CLP e monitoração e/ou simulação da operação.

Existem vários software aplicativo para CLP , e cada fabricantes de um tem o seu próprio software com suas particularidades , como por exemplo a forma de dar nomes a cada entrada que podem ser:

I32.0 , I32.1 .... I32.7 , I33.0 ...I33.7 ( padrão Siemens )E0.0 , E0.1... E0.7, E1.0 , ... E1.7 ( padrão Altus )I0 , I1 , I2 ( padrão WEG )%I0.0 , %I0.1 , %I0.2 ( padrão Telemecanique )

Em meados do século XIX G. Boole desenvolveu um sistema matemático de análise lógica.

Esse sistema é conhecido como "álgebra de Boole“.

No início da era eletrônica, todos os problemas eram resolvidos por sistemas analógicos, também conhecidos por sistemas lineares.

Com o avanço da tecnologia, esses mesmos problemas começaram a ser solucionados através da eletrônica digital. Esse ramo da eletrônica é empregado nas máquinas, tais como: computadores, processadores de dados, sistemas de controle e de comunicação digital, codificadores, decodificadores, etc.

A álgebra de Boole é baseada em apenas dois valores. Esses dois valores poderiam, por exemplo, ser representados por tensão alta e tensão baixa ou tensão positiva e tensão negativa.

ÁLGEBRA BOOLEANA

Na álgebra comum os valores têm um significado numérico, enquanto que na Álgebra de Boole têm um valor lógico. Observe que muitas coisas apresentam duas situações estáveis.

Exemplo: verdade ou mentira; alto ou baixo; sim ou não; ligado ou desligado; aceso ou apagado; positivo ou negativo; etc. Essas coisas são ditas binárias e podem ser representadas por 0 ou 1.

Uma variável booleana tem o mesmo significado da variável da álgebra comum. Entretanto, a variável booleana pode assumir apenas 2 valores, cada qual em instantes diferentes.

ÁLGEBRA BOOLEANA

FUNÇÃO E OU AND

A função E é aquela que executa a multiplicação de duas ou mais variáveis binárias.

Para melhor compreensão, representaremos a função E através do circuito:

ÁLGEBRA BOOLEANA

1) Se tivermos a chave A aberta (0) e a chave B aberta (0), neste circuito não circulará corrente, logo a lâmpada permanecerá apagada (0). ( A=0, B=0, A.B=0)

2) Se tivermos a chave A aberta (0) e a chave B fechada (1), a lâmpada permanecerá apagada.( A=0, B=1, A.B = 0)

3) Se tivermos a chave A fechada (1) e a chave B aberta (0),a lâmpada permanecerá apagada. (A=1, B=0, A.B =0)

4)Se tivermos agora, a chave A fechada (l) e a chave B fechada (1) a lâmpada irá acender, pois circulará corrente. ( A=1, B=1, A.B =1)

Analisando as situações, concluímos que só teremos a lâmpada acesa quando as chaves A e B estiverem fechadas.

ÁLGEBRA BOOLEANA

PORTA E OU “AND”

A porta E é um circuito que executa a função E, portanto segue a tabela vista anteriormente..

Até agora, descrevemos a função E para duas variáveis de entrada.

Podemos estender este conceito para qualquer número de entradas. Teremos neste caso uma porta E de N entradas e somente uma saída. A saída permanecerá no “estado um” se, e somente se as N entradas forem iguais a um e permanecerá no “ estado zero” nos demais casos.

ÁLGEBRA BOOLEANA

Para exemplificar, vamos mostrar uma porta E de três entradas e sua tabela da verdade.

ÁLGEBRA BOOLEANA

Notamos que a tabela da verdade anterior mostra as oito possíveis combinações das variáveis de entrada e seus respectivos resultados de saída.

O número de situações possíveis é igual a 2 elevado a N , onde N é o número de variáveis. No exemplo anterior: N=3, portanto, 2 elevado a 3 = 8, que são as oito combinações possíveis para 3 variáveis de entrada.

ÁLGEBRA BOOLEANA

FUNÇÃO OU ou OR

A função OU é aquela que assume o valor um na saída quando uma ou mais variáveis de entrada forem iguais a um e assume o valor zero se, e somente se, todas as variáveis de entrada forem iguais a zero.É representada da seguinte forma:

ÁLGEBRA BOOLEANA

Situações possíveis

1) Se tivermos as chaves A e B abertas ( 0 e 0 ), no circuito não circulará corrente, logo, a lâmpada permanecerá apagada (0).

2) Se tivermos a chave A aberta (0) e a chave B fechada (1), circulará uma corrente pela chave B e a lâmpada acenderá (1).(A=0, B=1, A+B =1)

3) Se tivermos a chave A fechada (1) e a chave B aberta (0), o circuito agora ficará fechado através da chave A e em consequência a lâmpada permanecerá acesa (1).( A=1, B=0, A+B = 1).

4) Se tivermos as duas chaves fechadas (A=1 e B=1), a corrente circulará através dessas chaves e a lâmpada permanecerá acesa (1). (A=1,B =1, A+B=1)

ÁLGEBRA BOOLEANA

FUNÇÃO NÃO ou NOT

A função não ou função complemento é aquela que inverte o estado da variável, ou seja, se a entrada estiver em 0 (zero) a saída será 1 (um), e se a entrada estiver em 1 (um) a saída será 0 (zero). A função complemento é representada da seguinte forma:

Esta barra sobre a letra que representa a variável significa que esta sofrerá uma inversão. Podemos também dizer que Ā significa a negação de A.

Para entendermos melhor a função "não", vamos representá-la pelo circuito a seguir.

ÁLGEBRA BOOLEANA

Situações possíveis:

1) Quando a chave A estiver aberta (0), passará corrente pela lâmpada e esta acenderá (1): A=0 e Ā =1.

2) Quando a chave A estiver fechada (1), curto-circuitaremos a lâmpada e esta se apagará (0): A=1 e Ā =0.

ÁLGEBRA BOOLEANA