Automação industrial introdução aos automatismos

Automação

12-04-2023 Por : Luís Timóteo 1

Fonte: Schneider Electric - Centro de Formação FBP2008

Introdução aos automatismos industriais

Automação



O objectivo base desta apresentação é adquirir os conhecimentos de base sobre os automatismos industriais de modo a poder efectuar a colocação em serviço dos autómatos programáveis e seus módulos inteligentes tais como por exemplo, os módulos de comunicação ou analógicos.

Princípios de funcionamento – Etapas do processo;Arquitectura material do autómato;Arquitectura software do autómato;Fases de desenvolvimento de uma aplicação.

Automação



Princípios de funcionamento Etapas de colocação em serviço

Princípios de funcionamento

Parte Operativa Parte Comando

Captores

Accionadores

Aquisição de dados

Ordens

Unidade de tratamentoInterface Homem-Máquina : HMI

Age sobre:grandezas físicas;produtos sólidos, líquidos ou gasosos;máquinas ou processos.

Automatismo é todo o dispositivo eléctrico, electrónico, pneumático ou hidráulico capaz de por si só controlar o funcionamento de uma máquina ou processo.

Automação



Estrutura de um automatismo:

Parte Operativa

Rede de distribuição (Trifásica, monofásica, ac, dc…)

Engenho ou máquina (Elevador, semáforo, tapete

rolante…)

Accionadores (Motores, lâmpadas, resistências…)

Parte Comando

Detectores (Fins de curso, detectores de proximidade,

células fotoeléctricas…)

Tratamento de dados (Autómatos programáveis,

contactores auxiliares…)

Diálogo Homem – Máquina (Botoneiras, sinalizadores,

teclados…)

Comando de potência (Contactores electromagnéticos,

relés…)

Automação



Estrutura de um automatismo:

Parte Operativa

Rede de distribuição (Trifásica, monofásica, ac, dc…)

Engenho ou máquina (Elevador, semáforo, tapete rolante…)

Accionadores (Motores, lâmpadas, resistências…)

Parte Comando

Detectores (Fins de curso, detectores de proximidade, células

fotoeléctricas…)

Tratamento de dados (Autómatos programáveis, contactores

auxiliares…)

Diálogo Homem – Máquina (Botoneiras, sinalizadores, teclados…)

Comando de potência (Contactores electromagnéticos, relés…)

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Os diferentes componentes

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As etapas de colocação em serviço (1/2)

Caderno de encargos

Análise do caderno de encargos

Configuração do autómato

Declaração das variáveis %I100 : nível máx

Programação

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As etapas de colocação em serviço (2/2)

Transferência daaplicação para oAutómato.

Execução daaplicação

Colocação em serviço

Criação do dossiê de arquivo

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No automatismo

A parte operativa age sobre grandezas físicas.

A parte de comando é constituída por uma ou várias unidades de tratamento pilotadas por uma interface Homem-Máquina.

A parte operativa é constituída de uma ou várias unidades de tratamento pilotadas por uma interface Homem-Máquina.

Automação



No automatismo

A parte operativa age sobre grandezas físicas.

A parte de comando é constituída por uma ou várias unidades de tratamento pilotadas por uma interface Homem-Máquina.

A parte operativa é constituída de uma ou várias unidades de tratamento pilotadas por uma interface Homem-Máquina.

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Um captor

Modifica o estado da parte operativa em função das ordens elaboradas pela parte de comando.

Informa a parte de comando sobre o estado da parte operativa.

Age sobre grandezas físicas.

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Um captor

Modifica o estado da parte operativa em função das ordens elaboradas pela parte de comando.

Informa a parte de comando sobre o estado da parte operativa.

Age sobre grandezas físicas.

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Um pré-accionador

Informa parte de comando do estado da parte operativa.

Age directamente sobre o processo : motor, cilindro...

Age sobre um accionador de potência.

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Um pré-accionador

Informa parte de comando do estado da parte operativa.


Age sobre um accionador de potência.

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Um accionador

Permite medir uma grandeza física : pressão, temperatura, deslocamento.

Gerar um sinal eléctrico permitindo agir sobre a parte operativa.


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Um accionador

Permite medir uma grandeza física : pressão, temperatura, deslocamento.

Gerar um sinal eléctrico permitindo agir sobre a parte operativa.


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Automação



Arquitectura material do autómato

O papel do autómato

Condução

Tratamento

PC de supervisão, autómatos,impressoras, modems, etc…

Robusto relativamente a vibraçõese perturbações electromagnéticasPatamares de temperatura

Comunicação

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Arquitectura material do autómato

Unidade Central

Alimentação

1 Rack Principal

Interface de Entradas digitais

Interface de Saídas digitais

Interface de Entradas Analógicas

Bus interno do Autómato

Interface de Saídas Analógicas

1 ou vários Racks de extensão para interfaces

Interfaces Inteligentes

Interfaces de Comunicação

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A alimentação

Bloco de visualização por leds OK, RUN, BAT

Botão de pressão RESET

Pilha de salvaguarda de dados do programa

Bornes de ligação : alimentação e saída Watchdog

Fusível

PSU = Power Supply Unit

Assegura a alimentação dos diferentes Módulos. Um módulo de alimentação por rack (bastidor).

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A unidade central ou processador

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Interfacesde entradas Bus Interno Memória

de Entradas

Memória Programa

Memória de Saídas

Bus InternoInterfacesde Saídas

A unidade central ou processador

Signalização:Modo deFuncionamento

OKRunFault

Ligação PC deprogramação

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Signalização:Estado das Entradas

I0I1I2

Fault

Detectores fim-de-curso

Encoders, codificadores

Bus Interno Adaptação

Isolamento

As interfaces de entradas digitais ou TON

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As interfaces de saídas digitais ou TON

Signalização:Estado das Saídas

Q0Q1Q2

Fault

AdaptaçãoAmplificação

IsolamentoBus Interno

Accionadores

Pré-Accionadores

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40°

Conversão Analógica Numérica

Bus Interno

Isolamento

400

400

4 Volts

Detectores, fins-de-curso,…

Ligação dos captores Analógicos :de nível,de pressão,de temperatura, etc…

As interfaces de entradas analógicas

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80°

Conversão Analógica Numérica

Bus Interno Isolamento

800

8 Volts

Detectores, fins-de-curso,…

Ligação de:Regulador de pressão,Válvula de aquecimento,etc…

As interfaces de Saídas Analógicas

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Driver+ Microprocess

LED’s de Diagnóstico:

RUN ERR

PC de supervisão, autómatos,impressoras, modems etc…

CANopen,DeviceNet,Ethernet,Modbus,Profibus,etc…

Dados deprocesso

ConfiguraçãoRegulaçãoDiagnóstico

Bus Interno

Tabelas variáveis Cíclicas

Trocas ACíclicas

As interfaces de comunicação

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As interfaces inteligentes

Driver+ Microprocess

LED’s de Diagnóstico:

RUN ERR

Contagem;Comando de eixos;

Comandode movimento;

Pesagem…

Dados deprocesso

ConfiguraçãoRegulaçãoDiagnóstico

Bus Interno

Tabelas variáveis Cíclicas

Tabelas Parâmetros Diagnóstico

Automação



O autómato

Integra a parte de comando dos sistemas automatizados.

Integra a parte operativa dos sistemas automatizados.

Tem em conta as informações fornecidas pelos accionadores.

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O autómato

Integra a parte de comando dos sistemas automatizados.

Integra a parte operativa dos sistemas automatizados.

Tem em conta as informações fornecidas pelos accionadores.

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A Unidade Central ou Processador

Fornece a energia eléctrica necessária ao conjunto dos módulos do autómato.

Permite ligar captores e accionadores.

Executa ciclicamente o programa aplicação.

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A Unidade Central ou Processador

Fornece a energia eléctrica necessária ao conjunto dos módulos do autómato.

Permite ligar captores e accionadores.

Executa ciclicamente o programa aplicação.

Automação



Uma interface de saída analógica permite ligar:

Captores de nível.

Válvulas de aquecimento.

Codificadores, encoders.

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Uma interface de saída analógica permite ligar:

Captores de nível.

Válvulas de aquecimento.

Codificadores, encoders.

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Arquitectura software do autómato;

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Estrutura memória do autómato

RAMCom

possibilidade desalvaguarda por

bateria

3 Zonas

Variáveis utilizadas peloprograma em leitura e escrita

para realizar a aplicação

Armazenamento do programa

Armazenamento das constantesutilizadas pelo programa

RAMSalvaguardada

ouEEPROM

O tamanho da memória depende do tipo deprocessador e da carta de extensão memória

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A memória « Dados »4 Tipos de variáveis

Destinadas a armazenar variáveis ao longo do programa.

Variáveis provenientes das diferentes interfaces: digitais, analógicas, comunicação, inteligentes.

Variáveis associadas aos blocos de função do tipo temporizadores, contadores, monostáveis…

Variáveis destinadas a dar informações sobre o autómato ou a agir sobre o mesmo.

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As variáveis internas

Bit Bit %MF… 1 Bit

Octeto Byte %MB … 8 Bits

Word Word %MW… 16 bits

Dupla word 32 bitsDupla word %MD…

Flutuante Flutuante %MF… 32 bits

Diferentes Formatos

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As variáveis das interfaces do processo

Para o Processo

Exemplo de endereços

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Diagnóstico Regulação

Configuração

Variáveis de interface de Diagnóstico, Regulação e Configuração

Exemplo de endereços

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Endereços das variáveis das cartas de interface

%IW XY.i.r

Nível da variável na via

Número da via na carta

Posição da carta no rack

Endereço do rackRack N°1,Espaço N°3, via1 = endereçotopológico

Exemplo : %IW 104.0.12Variável N°12da via 0Da carta situada no espaço 04do rack N°1

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As variáveis dos blocos de funções

Pré-definidos utilizados

Número do bloco defunção

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As variáveis sistema

Pré-definidos utilizados

%SW…

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Os diferentes códigos numéricos

Decimal ( 0 a 9)Exemplo: %MW100 = 1547

IHM : temperatura, pressão

Binário ( 0 e 1)Exemplo: %MW100 = 11000001011 ou seja %MW100 = 1547 em decimal

Lógicas: variáveis digitais : ON - OFF Verdadeiro - Falso

Hexadecimal ( 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 8 ; 9 ; A ; B ; C ; D ; E ; F)Exemplo %MW100 = 60B ou seja %MW100= 1547 em decimal

Máscara, operação lógica com octetos, words ou duplas words

%MW100 = 1547%MW100 =11000001011%MW100 = 60B

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A memória programa

RAM salvaguardaREPROMEEPROM

Instrução 1Instrução 2

Fim do programa

Memória Programa

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O ciclo do autómato

Tempo de ciclo = 20 ms

RUN !!!

Vigiado por watchdog

Inicialização autómato

Leitura das entradas

ProgramaInstruçãoInstrução

…Instrução

Escrita das saídas

Automação



Os modos de funcionamento do autómato

STOP ouRUN ???

Selecção na face frontal: chave,botão, entrada digital dedicada.

A partir do software de programaçãoou à distância via rede.

Inicialização autómato

Leitura das entradas

ProgramaInstruçãoInstrução

…Instrução

Escrita das saídas

RUN, AUTO

STOP, MANU

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O ciclo máquina

PARAGEM

ARRANQUE

Modo de funcionamento da instalação• PARAGEM permite parar a bomba no caso

de problemas.• ARRANQUE permite arrancar a partir da

instalação.

Enchimento do reservatórioO reservatório é alimentado por umabomba.A bomba arranca :• logo que o nível baixo é detectado.• logo que a rega esteja terminada.A bomba pára logo que o nível altoseja atingido.

RegaLogo que o reservatório esteja cheioe após uma espera de 5min, écomandada a rega durante 25min.

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Arranque a frio, arranque a quenteInicialização

Controlo autómatoParâmetros móduloInicialização das variáveis

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Os dados utilizados pela aplicação são armazenados:

Numa memória RAM.

Numa memória REPROM.

Numa memória EEPROM.

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Os dados utilizados pela aplicação são armazenados:

Numa memória RAM.

Numa memória REPROM.

Numa memória EEPROM.

Automação



A variável %M15 é uma variável interna do tipo:

Bit.

Octeto.

Word.

Dupla Word.

Automação



A variável %M15 é uma variável interna do tipo:

Bit.

Octeto.

Word.

Dupla Word.

Automação



A variável %MD100 é uma variável interna do tipo:

Bit.

Octeto.

Word.

Dupla Word.

Automação



A variável %MD100 é uma variável interna do tipo:

Bit.

Octeto.

Word.

Dupla Word.

Automação



%IW104.1.10 é uma variável

interna.

sistema.

de interface.

de um bloco função.

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%IW104.1.10 é uma variável

interna.

sistema.

de interface.

de um bloco função.

Automação



O valor 105A

É um valor decimal.

É um valor hexadecimal.

É um valor correspondente a um octeto.

É um valor correspondente a uma word.

Automação



O valor 105A

É um valor decimal.

É um valor hexadecimal.

É um valor correspondente a um octeto.

É um valor correspondente a uma word.

Automação



O valor 5A

É um valor binário 0101 1010.


É igual ao valor decimal 90.


Automação



O valor 5A





Automação



O tempo de ciclo do autómato corresponde:

Ao tempo de execução do programa.

Ao tempo de ciclo da máquina automatizada.

Ao tempo de leitura das entradas, execução do programa, escrita das saídas.

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O tempo de ciclo do autómato corresponde:

Ao tempo de execução do programa.

Ao tempo de ciclo da máquina automatizada.

Ao tempo de leitura das entradas, execução do programa, escrita das saídas.

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Fases de desenvolvimento de uma aplicação


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Estrutura de uma aplicação autómato

Declaração dosmódulos e parâmetros

Programação emdiferentes linguagens

Blocos de funções

Estrutura, aplicação,valores iniciais dasvariáveis

Visualização on-line da aplicação

Realização do dossiêde arquivo, salvaguarda

Criação dos ecrãs devigilância do processo.

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Descrição da estação autómato

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Hardware esoftware!!

Configuração material e software

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Declaração e estrutura de dados

Endereço Símbolo Comentário%I1.0 NIV_Haut Detecção nível alto

Declaração

Bits%Ix.y :Entrada TON (x: posição da carta no rack, y: posição da entrada TON).%Qx.y : Saída TON.%Mx : Bit interno (x: endereço do bit).%Mx:n Tabela de n bits internos.%MWx:Xy Bit da word interna (y: posição do bit, x: endereço da word).

Words%MWx : Word interna (x: endereço do bit).%MWx:n Tabela de n words.%MDx : Word de 32 bits.%MDx:n Tabela de n words.%MFx (ou %FDx) : Word flutuante.%MFx:n Tabela de n words.%MBx(n) : Cadeia de n caracteres (x: endereço da cadeia de caracteres).%KWx, %KDx, %KFx : Constantes.

Sintaxe IEC

Inicializaçãoprocesso

%MW0 até %MW50

Zona decomunicação%MW200 até

%MW700

Estrutura

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Corte da rede

Estrutura do programa

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As linguagens de programação

IEC 61131-3

Ladder FBD

Literal

IL

Grafcet

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Linguagem Ladder ou linguagem de contactos: LD

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Linguagem Literal (Texto estruturado): ST

Mise à jour du voyant cycle en cours *)

IF %M0 THENSET %M18;ELSE RESET %M18;END_IF;(* RAZ application *)IF RE %M21 OR %S13 THENSET %S0;END_IF;

(* initialisation des variable sur reprise à froid *)IF %S0 THEN %MF502:=30.0;%MD0:=%MD2:=%MD4:=7;%MW202:=

Inicialização e retorno à etapa inicial%L2:IF (NOT Bp_présence_véhicule AND NOT Cycle_lancé)THEN

Memo_départ_cycle:=TRUE;Memo_etape6:=FALSE;Cycle_lancé:=FALSE;

END_IF;

(* Leitura da hora *)RRTC(Horodateur:4);

(* Número de peças tratadas *)TOTAL:=ATELIER1 + ATELIER2;

ComentáriosEtiqueta

Instruções

Comentários

Comentários

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Linguagem Grafcet: SFC

Acções

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Linguagem Blocos Funcionais: FBD

Automação



Linguagem Lista de Instruções: IL

Instruções de programaComentários

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As tabelas de animação / abertura múltipla de janelas

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Escolher a opção correcta relativamente à estrutura do automatismo

1 . Definição dos dados;2 . Configuração do autómato;3 . Estrutura do programa;4 . Programação;5 . Tabelas de animação.

1 . Configuração do autómato;2 . Estrutura do programa;3 . Programação;4 . Estrutura dos dados;5 . Tabelas de animação.

1 . Configuração do autómato;2 . Estrutura dos dados;3 . Estrutura do programa;4 . Programação; 5 . Tabelas de animação;

Automação



Escolher a opção correcta relativamente à estrutura do automatismo

1 . Definição dos dados;2 . Configuração do autómato;3 . Estrutura do programa;4 . Programação;5 . Tabelas de animação.

1 . Configuração do autómato;2 . Estrutura do programa;3 . Programação;4 . Estrutura dos dados;5 . Tabelas de animação.

1 . Configuração do autómato;2 . Estrutura dos dados;3 . Estrutura do programa;4 . Programação; 5 . Tabelas de animação;

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As tabelas de animação

Permitem estruturar o programa.

Permitem estruturar os dados.

Permitem visualizar e modificar os dados em tempo real.

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As tabelas de animação

Permitem estruturar o programa.

Permitem estruturar os dados.

Permitem visualizar e modificar os dados em tempo real.

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IF (NOT Bp_présence_véhicule AND NOT Cycle_lancé) THENMemo_départ_cycle:=TRUE;END_IF;

Está escrito em linguagem IL (Lista de Instruções).

Está escrito em linguagem Ladder (LD).

Está escrito em linguagem Grafcet.

Linguagens

Está escrito em linguagem estruturada (ST).

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IF (NOT Bp_présence_véhicule AND NOT Cycle_lancé) THENMemo_départ_cycle:=TRUE;END_IF;

Está escrito em linguagem IL (Lista de Instruções).

Está escrito em linguagem Ladder (LD).

Está escrito em linguagem Grafcet.

Linguagens

Está escrito em linguagem estruturada (ST).

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Bibliografias:

http://www.schneiderelectric.pt/documents/product-services/training/iaut_cfp2008.pdf

http://www.schneiderelectric.pt/documents/product-services/training/iaut_cfp2008.pdf

Documents

Automação industrial introdução aos automatismos