Clp's Ladder

5/12/2018 Clp's Ladder - slidepdf.com

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CAPÍTULO IV. Programação de CLP¶s.

4.1 Introdução à programação.

Lógica matemática e binária.

A lógica matemática ou simbólica visa superar as dificuldades e ambigüidades dequalquer língua, devido a sua natureza vaga e equívoca das palavras usadas edo estilo metafórico e, portanto, confuso que poderia atrapalhar o rigor lógico doraciocínio. Para evitar essas dificuldades, criou-se uma linguagem lógica artificial.

A lógica binária possui apenas dois valores que são representados por : 0 e 1. Apartir desses dois símbolos construímos então uma base numérica binária. Apartir desses conceitos foram criadas as portas lógicas, que são circuitosutilizados para combinar níveis lógicos digitais de formas específicas. Neste cursoaprenderemos apenas as portas lógicas básicas: AND, OR e NOT.

Os CLPs vieram a substituir elementos e componentes eletro-eletrônicos deacionamento e a linguagem utilizada na sua programação é similar à linguagemde diagramas lógicos de acionamento desenvolvidos por eletrotécnicos eprofissionais da área de controle, esta linguagem é denominada linguagem decontatos ou simplesmente LADDER.

A linguagem Ladder permite que se desenvolvam lógicas combinacionais,seqüenciais e circuitos que envolvam ambas, utilizando como operadores paraestas lógicas: entradas, saídas, estados auxiliares e registros numéricos. A

Tabela 1 nos mostra os 3 principais símbolos de programação.



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Para entendermos a estrutura da linguagem vamos adotar um exemplo bemsimples: o acionamento de uma lâmpada L a partir de um botão liga/desliga

Na figura 3 temos o esquema elétrico tradicional, o programa e as ligações noCLP. Para entendermos o circuito com o CLP, vamos observar o programadesenvolvido para acender a lâmpada L quando acionamos o botão B1.

O botão B1, normalmente aberto, está ligado a entrada I0.0 e a lâmpada estáligada à saída Q0.0. Ao acionarmos B1, I0.0 é acionado e a saída Q0.0 é

energizada. Caso quiséssemos que a lâmpada apagasse quando acionássemosB1 bastaria trocar o contato normal aberto por um contato normal fechado, o querepresenta a função NOT.

Podemos desenvolver programas para CLPs que correspondam a operaçõeslógicas combinacionais básicas da álgebra de Boole, como a operação AND. Naárea elétrica a operação AND corresponde a associação em série de contatos,como indicado na figura 4.



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Outra operação lógica básica é a função OR, que corresponde a associação emparalelo de contatos, como indicado na figura 5.

Assim podemos afirmar que todas as funções lógicas combinacionais podem ser desenvolvidas em programação e executadas por CLPs, uma vez que todas

derivam dos básicos: NOT, AND e OR.

A flexibilidade dos CLPs é percebida neste momento pois as alterações lógicaspodem ocorrer com grande facilidade, sem que sejam necessárias alterações dohardware ou inclusão de componentes eletrônicos ou elétricos. Esta é a principalcaracterística dos sistemas de automação flexíveis e o que faz dos CLPsferramentas de grande aplicação nas estruturas de automação.



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Além da linguagem de contatos, existem outras formas de programaçãocaracterísticas de cada fabricante.

Concluímos então que os projetos de automação e controle envolvendo CLPsreduzem o trabalho de desenvolvimento de hardware dos circuitos lógicos do

acionamento, bem como os dispositivos e potência para acionamento de cargas edos atuadores, uma vez que podemos escolher módulos de saída já prontos,adequados ao tipo de carga que desejamos acionar.

A utilização desses controladores contemplam, por conseguinte alguns passosgenéricos:

- definição da função lógica a ser programada.- transformação desta função em programa assimilável pelo CLP.

implementação física do controlador e de suas interfaces com o processo.



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4.2 Programando em LADDER.

4.2.1 Instruções Diagrama de Contados ± ladder.

Os CLP´s possuem uma grande variedade de instruções que podem ser escritosatravés de uma linguagem padrão chamada Diagrama de Contados ou Ladder Diagram, baseada nos famosos diagramas de comandos elétricos, porem comuma gama de instruções bem mais abrangente e diversificada permitem umaampla utilização na área industrial. As instruções mais importantes para controlede processos industriais são listadas a seguir.

y Instruções do tipo relé;y Instruções do tipo temporizador e contador;y Instruções de comparação;y Instruções operações matemáticas;y

Instruções de salto;y Instruções de linguagem estruturada ± sub-rotinas;y Instruções de registradores de dados e deslocamento;y Instruções de conversão;y Instruções de comunicação;y Instruções de controle (PID)y Instruções especiais (dependendo do fabricante)

As simbologias utilizadas e os parâmetros dos dispositivos a seguir relacionados,referem-se à família de CLP´s TSX Micro da Telemecanique (normalizada atravésda IEC 3111). No entanto, outros CLP¶s podem utilizar simbologias e formatos derepresentação diferentes.

Para um melhor aprendizado, a cada conceituação de instrução será vista suautilização na teoria e na prática. Para tanto, faz-se necessário conhecer oscomandos e os passos básicos para o uso do software onde será feito oprograma em LADDER.



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4.2.2 Instruções do Tipo Rele ou Booleanas

Contatonormalmenteaberto

Conduz quando o bit do objeto que o controla é 1, ou seja,quando é ativado.

Contatonormalmentefechado

Conduz quando o bit do objeto que o controla é 0, ou seja,quando não está ativado.

Contatodetecçãoborda desubida

Conduz quando o bit do objeto que o controla muda de 0para 1, ou seja, na borda de subida.

Contatodetecçãoborda dedescida

Conduz quando o bit do objeto que o controla muda de 1para 0, ou seja, na borda de descida.

Bobinanormalmentedesenergizada

Mantém a saída associada ao valor resultante da zona deteste. Enquanto o resultado for 1, a bobina mantém-seenergizada.

Bobinanormalmenteenergizada

Mantém a saída associada ao valor inverso resultante dazona de teste. Enquanto o resultado for 0, a bobinamantém-se energizada.

Bobinaretentiva(Set)

Torna a saída energizada quando o valor resultante dazona de teste for 1.

Bobina não

retentiva(Reset)

Torna a saída desenergizada quando o valor resultante da

zona de teste for 1.

Além destes, existe uma outra gama de recursos que varia de fabricante parafabricante, mas a idéia permanece, qual seja, de se atuar no sistema a fim deproporcionar resposta a algum tipo de estímulo.

Exemplo:

Uma das aplicações que se pode imaginar para essas ramificações é a de ¨selo¨,que consiste em se usar um feedback da saída para manter a ela própriaenergizada. Como exemplo pode-se citar a ilustração seguinte, onde se percebeque a saída %Q2.0 é energizada pela entrada %I1.0 (botoeira), e em seguida,como o selo está em paralelo com %I1.0, não há mais necessidade de ele estar ativo para manter %Q2.0 energizada. A saída %Q2.0 só sairá deste estado se%I1.1 for ativada, quando então será aberta.

( )

( / )

( s )

( R )

P

N



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%I1.0 %I1.1 %Q2.0( )

%Q2.0

Para utilizar as instruções citadas neste tópico:

1. Clique com o mouse o ícone do elemento gráfico desejado na barra deícones, na parte inferior do vídeo.

2. Clique na grade, na posição requerida para o elemento.3. Entre com a variável correspondente e confirme pressionando ENTER.

Faça o mesmo procedimento para outros elementos até concluir a linha.

4. Confirme a linha pressionando ENTER, usando o comando Edit/Conf irm,ou clicando no ícone correspondente.

5. Para concluir a linha, poderá ser necessário o uso de elementos deconexão. São eles: Linhas horizontais e linhas verticais, também visíveisna barra de ícones.

Para executar um programa no CLP:

1. Selecione o comando PLC/Transfer ou clique no respectivo ícone2. Selecione a direção da transferência, se do CLP p/ Terminal ou Terminal p/

CLP. No caso, vamos escolher Terminal p/ PLC.3. Clique OK.

Barra de

ícone



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4. O programa é sempre criado ou modificado no modo Offline. Para executar o programa no CLP, selecione o comando PLC/Connect, ou clique norespectivo ícone.

5. A mensagem Online irá aparecer no rodapé da tela.6. O CLP pode estar no estado Stop ou Run. Selecione o comando PLC/Run

ou clique no respectivo ícone, para inicializar a varredura do programa noCLP.

7. A mensagem Run irá aparecer no rodapé da tela.

Exercícios:

1) Desenvolva e execute um programa em Ladder diagram que faça o controlede acionamento de um motor DC. Seu programa deve forçar o motor a rodar quando uma chave pushbutton start for acionada. O motor deve continuarodando mesmo no desacionamento desta, e só irá parar quando uma

chave pushbutton stop for acionada. Se uma chave pushbutton jog éfechada, quando o motor estiver parado ou funcionando, o motor seráacionado enquanto esta chave permanecer ativa e desligado nodesacionamento da chave.

Referências: %I1.0 - Contato entrada, normalmente aberto, START, pushbutton%I1.1 - Contato entrada, normalmente aberto/fechado, STOP,pushbutton%I1.2 - Contato entrada, normalmente aberto, JOG, pushbutton%Q2.0- Saída, MOTOR, bobina

2) Usando o programa anterior, inclua um intertravamento para prevenir omotor de partir se alguma condição de alarme existir. Projete o seuprograma para que o operador deva resetar o alarme antes que o motor possa partir de novo.

Referências: %I1.0 - Contato entrada, normalmente aberto, START, pushbutton%I1.1- Contato entrada, normalmente aberta/fechado, STOP,pushbutton%I1.2 - Contato entrada, normalmente aberto, JOG, pushbutton%Q2.0- Saída, MOTOR, bobina%I1.3 - Contato entrada condição de alarme

%I1.4 - Contato entrada, RESET, pushbutton%Q2.1- Saída, ALARME



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4.2.3 Instruções de Comparação

Trata-se de instruções que permitem comparar valores numéricos ou dados emendereços diferentes, possibilitando a execução de tarefas sob certas condições,

esse elementos classificam-se entre os elementos de teste. Geralmente estainstrução é composta por uma linha de habilitação, por duas entradas de dados, aserem comparadas, e por uma saída que indica se a condição é verdadeira oufalsa.

No caso do CLP 3710 da Telemacanique, os dados a serem comparados sãoinseridos no bloco comparador. Ao ser habilitado, o comparador aciona a saídacondizente com o resultado da comparação, conforme abaixo:

A comparação pode ainda ser feita utilizando-se um bloco de comparaçãohorizontal, que compara dois operandos. A saída possui nível lógico 1 (chavefechada) quando o resultado da comparação é satisfeito (=, >, <, <>).

Como podemos observar acima, esse bloco é bastante interessante quandodesejamos obter um valor booleano, por exemplo, para isso seria habilitado umasaída ou um bloco de operação contendo uma expressão que estariadependendo do valor da comparação de duas words.Para utilizar as instruções citadas neste tópico, siga os passos da instrução rele, eentre com operando 1 e operando 2.

Comparador vertical

Comparador horizontal

>

=

<

<>

EN

OP1

OP2

Compar e

Quando habilitado faz a comparação

Operando número 1

Operando número 2

Habilitado quando OP1 é igual ao OP2

Habilitado quando OP1 é maior que OP2

Habilitado quando OP1 é menor que OP2

Habilitado quando OP1 é diferente do OP2



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Instruções matemáticas

São funções presentes em CLP que executam operações matemáticas do tipoadição, subtração, divisão, multiplicação, resto de divisão, deslocamento e raizquadrada dentre outras.

Em alguns CLP´s, cada função é executada por um bloco separadamente,possuindo entradas (variáveis ou constantes) para os operandos e uma saída(variável) onde é armazenado o resultado da operação daquele bloco.

No CLP 3710 da Telemecanique, como em outros CLP´s mais modernos, todasas operações são executadas por um único bloco, sendo escritas neste atravésde um texto de linguagem estruturada. Esse elemento de programação integra azona de ação, já que o mesmo executa uma ação e não um teste.

Estes blocos se localizam na zona de testes, se utilizados para comparação, e na

zona de ação, se usados como operadores. Podem conter:

y Uma expressão simples: OP3:=OP1+OP2

y Uma expressão complexa: OP5:=(OP1+OP2)*OP3-OP4

As instruções usadas para as operações aritméticas entre dois operandos ouapenas um operando são:

+ : Adição SQRT : Raiz quadrada- : Subtração INC : Incremento* : Multiplicação DEC : Decremento / : Divisão ABS : Valor absoluto

REM : Resto da divisão

Instrução matemática



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Exemplo:

Sintaxe:+,-,*,/,REM OP1:=OP2 Operação OP3SQRT, ABS P1:=Operação(OP2)INC, DEC Operação OP1

Para utilizar as instruções citadas neste tópico:

1. Selecione o comando SHIFT+F3 ou clique com o mouse o ícone doelemento gráfico desejado na barra de ícones, na parte inferior do vídeo.

2. Clique na grade, na posição requerida para o elemento.3. Entre com a operação desejada utilizando a sintaxe correspondente e

confirme pressionando ENTER. Faça o mesmo procedimento para outroselementos até concluir a linha.

4. Confirme a linha pressionando ENTER, usando o comando Edit/Conf irm,ou clicando no ícone correspondente.

Exercícios:

1. Faça e execute um programa para contar a quantidade de peças altas ebaixas que passam em uma esteira transportadora. Considere %I1.0 obotão (push-buton) para iniciar e parar a esteira transportadora; %I1.1 osensor de peça alta; %I1.2 o sensor de peça baixa e %Q2.0 e %Q2.1 assaída que aciona a esteira transportadora. Considere que as peças altassão grandes o suficiente para acionar os dois sensores (S1 e S2)imultaneamente em um determinado instante.

Linguagem Ladder Lista de Instr ução



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Siga o esquema do processo que é mostrado na fig. 28.

E L ESTADO 0 0 PARADO0 1 GIRA DIREITA

1 0 GIRA ESQUERDA

2. Implemente o exercício acima, fazendo com que seja acionado um alarme(%Q2.1) e desligue a esteira transportadora por 2s (dois segundos) todavez que a quantidade de peças altas ou baixas atingir um valor máximodefinido (10 peças), em seguida volte a acionar a esteira.

4.2.5 Instruções do tipo TIMER/CONTADOR

Estas instruções executam muitas das tarefas para as quais se utilizam relés detempo ou dispositivos de temporização e de contagem de estado sólido.

As instruções de Temporizador (timer) e Contador (counter) são instruções desaídas que podem ser condicionadas por instruções de entradas. Ostemporizadores contam intervalos, e os contadores eventos, conformedeterminado pela lógica do programa de aplicação.

0V

1

1

T1

+Vcc

Diagrama de reles de um temporizador

Desenho representativo da esteiratransportadora

2

Peça alta

Peças baixas

M

E

L

C

P

U

M

OD

S

AIDA

M

OD

E

NTR A

B

A

T

E

R

IA

Chave Liga/Desliga

Sensores S1 e S2



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O temporizador conta os intervalos de tempo transcorridos em relação ao tempopré-fixado. Quando a temporização estiver completa esta instrução energiza umbit de tempo transcorrido (bit de controle). Esse bit pode ser utilizada paraenergizar ou desenergizar um dispositivo quando tiver transcorrido um intervalo

de tempo pré-fixado na instrução. Utilizando a sintaxe do TSX3710, quando ovalor temporizado (valor atual %TMi.V) se iguala ao valor pré-fixado (presset%TMi.P), o temporizador energiza o bit de tempo transcorrido (%TMi.Q), o qualpode ser utilizado para energizar ou desenergizar uma instrução de saída. Essastrês variáveis mostradas são comuns a qualquer CLP.

Dependendo do tipo de CLP, nós possuímos algumas variações detemporizadores. No caso do TSX 3710 da Telemecanique, que é comum àgrande maioria, existem 3 modos de operação.

Selecionando a opção TM o bloco temporizador será inserido na aplicação comodemostrado abaixo;

Quanto a configuração dos temporizadores, estas podem ser feitas de três modosde operação.

Inicializa a contagem

Gera um pulso quando é finalizada a contagem

Modo em que o temporizador estará trabalhando

%TMI.V ± Valor corrente (atual)

%TMI.P - Valor de preset ( pré-definido)

TB ± Base de tempo

MODIFY Y/N ± Possibilita (Y) ou não ( N) a modificação do valor de preset

Q ± Acionado de acordo com o modo pré-definido IN ± Aciona o temporizador



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Temporizador de Retardo na Ligação (TON )

Conhecido também com delay , neste temporizador, a saída vai para nível lógico1, quando a entrada se encontra em nível lógico 1 a um tempo igual ou superior ao tempo de presset do temporizador. Quando a entrada encontra-se em nível

lógico 0, o temporizador reseta o valor da contagem ou simplesmente não ainicializa, ficando a saída em nível lógico 0.

Simbologia e forma de onda de entrada e saída



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Temporizador com Retardo no Desligamento (TOF)

A saída do temporizador vai para nível lógico 1, juntamente com a entrada, epermanece neste estado até que transcorra o tempo de presset que se inicia nomomento da borda de descida do pulso de entrada, indo para o nível lógico 0

após decorrido esse tempo. O valor de temporização permanece no valor depressete até que a entrada seja novamente setada.

Temporizador de pulso definido no ligamento (TP)

Nesse tipo de temporizador o tempo em que a saída permanece em nível lógico 1só depende do pulso de transição positiva da entrada.

Temporizador de pulso definido no ligamento

Representações de um temporizador com retardo no desligamento



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Monoestável (MN)

O monoestável é uma função usada para criar um pulso com um tempo deduração exato a partir da borda de subida do acionamento da entrada. Se aentrada for acionada enquanto a temporização estiver sendo realizada, esta será

reinicializada. No acionamento da entrada o valor atual de temporização(%MNi.V) vai para o valor de presset (%MNi.P) e decresce para 0 em cada pulsoda base de tempo, quando a temporização atinge o valor 0 a saída é acionada.

Para utilizar as instr uções citadas neste tópico:

1) Pressione SHIFT+F7 ou clique com o mouse o ícone desteelemento gráfico, na barra de ícones na parte inferior do vídeo.

2) Selecione o bloco de função requerida e pressione ENTER paraconfirmar. Neste caso, escolheremos a função Timer.

3) Clique na grade, na posição requerida para o elemento.4) Entre com a variável correspondente e confirme pressionando

ENTER. Faça o mesmo procedimento para outros elementos atéconcluir a linha.

5) Confirme a linha pressionando ENTER, usando o comandoEdit/Conf irm, ou clicando no ícone correspondente.

6) Defina os dados da função na tela VARIABLES, selecionando ocomando Application /Variables ou clicando no respectivo ícone.

7) Nesta tela, nos campos no topo da tela, selecione as opçõesParameter s, PREDEFINED FB e TM.

8) No campo Preset será colocado o valor de tempo pressetado. Nocampo Mode será escolhido o tipo de temporizador (TON, TP ouTOF). E no campo TB será escolhida a unidade de tempo.

Figura 32



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Exercícios:

1) Fazer um programa em Ladder em que possa ser testada autilização dos contadores tipos TON, TOF e TP. Execute o

programa no CLP e levante o gráfico de entrada x saída dostemporizadores.

2) Faça um programa para a ligação do motor abaixo, fazendo comque o mesmo inicie em ligação estrela (acionar C1 e C2) e comutepara ligação triângulo (acionar C1 e C3) após decorridos 10 s.Execute o programa no CLP.

Acionamento de motor estrela-triângulo

3) Uma empresa precisa resolver um problema de pico de demanda de

energia elétrica, para isso precisa controlar o acionamento de 8motores. Cada motor deve partir ordenadamente 3 segundos após ooutro começando do motor 1. O motor 1 será controlado por %Q2.1. A entrada %I1.0 iniciará a sequência, enquanto que a entrada %I1.1tornará todos os motores OFF. Providencie, também um ligamentomanual individual para cada motor.



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Contadores

As instruções do contador crescente e decrescente contam as transições de falsopara verdadeiro, as quais podem ser causadas por eventos que ocorrem noprograma, tais como peças que passam por um sensor ótico.

A função de contador crescente é usada para contar até um valor desejado. Afaixa de contagem, em geral, vai de 0 a 32767. Cada vez que a entrada dehabilitação transita de off para on (borda de transição positiva), o valor correntede contagem é incrementado de 1. O valor corrente pode ser incrementado até ovalor pressetado. A saída irá para on sempre que o valor corrente for igual oumaior que o valor pressetado.

A função de contador decrescente é usada para contar para baixo a partir de umvalor pressetado. Quando a entrada de habilitação transita de off para on, o valor corrente é decrementado de 1.

No caso do CLP 3710 da Telemecanique, um único bloco contador possui asfunções de crescente e decrescente, conforme abaixo:

R - Reseta a saída do contador sempre que estiver em nível lógico 1S - Seta a saída do contador sempre que estiver em nível lógico 1CU - Entrada de contagem no sentido crescenteCD - Entrada de contagem no sentido decrescenteE - Saída acionada quando da transição da contagem de 0 p/ -1

D - Saída acionada quando contagem = valor pressetado, ou quandoacionado SF - Saída acionada quando houver overflow de contagem (acima do máximo)

Para utilizar as instruções citadas neste tópico, siga os passos da instruçãotemporizador

Contador crescente/decrescente



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Exercícios:

3. Escreva um programa para gerenciamento de um estacionamentoutilizando contador C0 do PL7 micro. Uma entrada conta os carros queentram, a outra conta os carros que saem. Um indicador livre intermitente

indica que o estacionamento está livre. Um indicador ocupado indica que oestacionamento está cheio (10 carros). Um terceiro indicador avisa quandoo estacionamento está vazio. Sempre que um carro atingir o sensor deinício de entrada S1 ou de início saída S3 , o motor que movimente abarreira correspondente é acionado e a barreira sobe. Sempre que o carrosair do sensor de entrada completada S2 ou saída completada S4, o motor da barreira correspondente é acionado no sentido de rotação inverso e abarreira desce. Quando a quantidade de carros no estacionamento for =10a barreira de entrada não poderá mais ser acionada. Deve haver sensoresfim-de-curso inferior e superior para ambas as cancelas, S5 e S6 (cancela1), S7 e S8 (cansela 2). O incremento na contagem só será realizado naborda de descida do sensor S2.

4. Uma empresa de filmes do grupo KODAK precisa de um sistema paracontar a quantidade de filmes produzidos na sua linha a cada 20s earmazenar em um vetor de memória %MW10[%MW9] a fim de demonstrar através de um sistema supervisório o gráfico da evolução da produçãodiária. O valor da produção acumulado será armazenado na variável%MW8. No final de um dia de produção deverá ser mostradas a melhor e apior média de produção verificada para cada um dos períodos de 20s.Considere que um dia de produção demora 3 minutos.



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4.2.6 Instruções de Registradores de Dados

Um registrador é um bloco de memória que é usado para armazenar até 255palavras de 16 bits no caso do TSX3722 de duas diferentes maneiras: em fila,conhecido como FIFO (First In, First Out); e em pilha, conhecido como LIFO (Last

In, First Out).

O bloco registrador pode ser obtido através do bloco de funções (onde seencontram os temporizadores) e possui as seguintes características:

MODE Pode ser FIFO ou LIFOLEN : De lenght, é a faixa do número de palavras a serem armazenadas (1a 255)

%Ri Registro de entrada e saída da palavra ± worde de acesso deentrada/saída de registroI De in. Quando ativada, armazena o conteúdo da palavra %Ri.I noregistrador O De Out. Quando ativada, carrega o conteúdo do registrador em%Ri.OR De Reset. No estado 1 inicializa o registradorE : De Empty,indica que o registrador está vazioF De Full, indica que o registrador está cheio.

Estrutura de armazenamento e retirada dedados em FIFO

Estrutura de armazenamento eretirada de dados em LIFO



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Exemplo:

Registrado fila

Para utilizar as instruções citadas neste tópico, siga os passos da instruçãotemporizador

4.2.7 Instruções de Conversão.

São funções que fazem a conversão de um número em código binário paradecimal, e de decimal para código binário. Existem seis tipos de instruções deconversão:

BCD_TO_INT : 16 bits BCD para 16 bits InteirosINT_TO_BCD : 16 bits Inteiros para 16 bits BCDDBCD_TO_DINT : 32 bits BCD para 32 bits InteirosDINT_TO_DBCD : 32 bits Inteiros para 32 bits BCDDBCD_TO_INT : 32 bits BCD para 16 bits InteirosINT_TO_DBCD : 16 bits inteiros para 32 bits BCD

O código BCD representa um número decimal (0 a 9) por um código de 4 bits.Uma palavra de 16 bits pode expressar um número de até 4 dígitos (0 a 9999).

A estrutura desta instrução é como se fosse um bloco de operação, utilizando aseguinte sintaxe: OP1:=Operação(OP2).




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Exemplo:

Para utilizar as instruções citadas neste tópico, siga os passos da instrução

operação matemática.

4.2.8. Instruções de controle de fluxo.

Estas instruções podem ser utilizadas para limitar a execução do programa ealterar o caminho pelo qual a CPU executa o programa de aplicação. Dentre asprincipais se destacam:

y CALL ± Chamada de subrotina. Causa o desvio do programa principal parauma subrotina.

y RETURN ± Retorno de sub-rotina.y END ± Fornece um fim lógico temporário. O programa é executado do

primeiro degrau até o último degrau ou, senão, quando encontra ainstrução END.

y JUMP ± Provoca um salto no programa para uma determinada posição nomesmo.

y LABEL ± Especifica uma posição alvo de uma instrução JUMP.y COMMENT ± Coloca um comentário num degrau do programa.

Veremos agora algumas destas instruções utilizadas no CLP 3710 daTelemecanique:

Representação em Ladder e Lista de Instrução




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4.2.8.1 Chamada de Subrotina

CALL SR - Esta instrução é utilizada para chamar uma subrotina em um mesmoprograma. A subrotina só poderá ser chamada se ela já existir, portanto énecessário primeiro criar a subrotina. Sri representa o número da rotina (SR0,

SR1, SR2, etc).

Para utilizar a instrução citada neste tópico:

1) Selecione o comando SHIFT+F6 ou clique com o mouse o ícone doelemento gráfico desejado na barra de ícones, na parte inferior do vídeo.

2) Escolha e clique a função desejada.3) Clique na grade, na posição requerida para o elemento.4) Entre com a variável desejada e confirme pressionando ENTER. Faça o

mesmo procedimento para outros elementos até concluir a linha.5) Confirme a linha pressionando ENTER, usando o comando Edit/Conf irm,

ou clicando no ícone correspondente.

RETURN SR ± Esta instrução é utilizada para retornar a rotina chamada, se oresultado da chave de teste precedente for 1. O comando return pressupõe queesteja no fim da subrotina, mas pode ser usado para retornar a subrotinachamada antes do seu final.

Figura 29





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RTCN ± Retorna se o resultado do teste for 0 (zero)RET ± Retorna incondicionalmente

Para utilizar as instruções citadas neste tópico, siga os passos da instrução CALL.

4.2.8.2 Instrução de Salto

JUMP ± Esta instrução proporciona um salto na varredura do programa para umanova linha indicada por um Label. %Li representa o Label (rótulo) da linha para oqual a conexão é feita. Nesse salto ao programa deixa de executar as linhassaltadas.

JUMPC ± O jumper condicional proporciona um salto na varredura do programapara uma nova linha indicada por um Label %Li, desde que a condição de testeprecedente seja obedecida.





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Para utilizar as instruções citadas neste tópico, siga os passos da instruçãoRELÉS.

HALT ± A execução desta instrução é idêntico à instrução END e o programa

pode ser interrompido usando a instrução HALT. Para todas as tarefas e congelaas variáveis deste programa.

Para utilizar as instruções citadas neste tópico, siga os passos da instrução CALL.

4.2.9 INSTRUÇÕES PARA CONTROLE ANALÓGICO.

4.2.9.1 Classificação dos sistemas de controles

Os sistemas de controle são classificados em duas categorias gerais, ou seja:

y Sistemas de Malha Aberta.y Sistemas de Malha Fechada ou Realimentados.

Um sistema a malha aberta é caracterizado pelo fato que a ação de controle éindependente da saída.

Nos sistemas a malha fechada, no entanto, a ação de controle depende de algummodo da saída. De fato é a diferença entre o valor da grandeza controlada e ovalor da grandeza de referência que dá origem a uma ação que tem como últimoobjetivo a eliminação da diferença entre os dois.

O controle por realimentação é a técnica utilizada na grande maioria dasaplicações industriais no primeiro nível de controle

Podemos dizer que os sistemas com realimentação obedecem as seguintesetapas:

y A variável a ser controlada é medida (ou calculada a partir das medições);y A medição é comparada com um Set Point (SP). A diferença entre a

medição e o Set Point (SP) e a variável a ser controlada (PV), é o sinal deerro;




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y Uma variável de processo é ajustada ou manipulada para diminuir ou zerar o sinal de erro.

Diagrama em bloco de realimentação

O diagrama em bloco de um sistema genérico de controle com realimentaçãonegativa é mostrado na seguinte figura

Figura 32 ± Temporizador de pulso definido no ligamento

Contr olador : é constituído pelo conjunto dos dispositivos necessários para gerar o sinal que proporcione o efeito de controle para aplicar ao amplificador (interface de potência) e, portanto, ao processo.

Transdutor e Condicionador de Sinal: São os dispositivos que convertem agrandeza física da saída controlada em uma grandeza homogênea (de mesmotipo) ao Set-Point com um valor dentro da faixa desejada.

Sinal de Err o: é o sinal obtido pela diferença entre o sinal de Set-Point e o sinalde realimentação fornecido pelo Condicionador de Sinal.

Perturbação (r uído): é um sinal de entrada indesejado, geralmente influenciadopelo meio ambiente que modifica o valor da saída.

As vantagens fundamentais do sistema de controle a malha fechada com relaçãoà malha aberta que justifica o emprego de recurso para controle podem assim ser sintetizados:

y Menor sensibilidade às variações paramétricas.



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y Menores efeitos das grandezas perturbadoras.y Controle da velocidade de resposta.y Redução do erro no estado permanente.y Impedir situação instabilidade.

A importância destas vantagens será posteriormente esclarecida, mas desde jápodemos adiantar o fato que variações paramétricas e perturbações sãogeralmente de caráter aleatório, isto é imprevisível a não ser nas suascaracterísticas estatísticas e geralmente estão relacionadas com a interferênciado meio ambiente o com o desgaste natural dos componentes.

Controle on-off

É também conhecido como o controle de ³duas posições´, ou controle ³liga-desliga´. O sinal de saída tem apenas duas posições que vão de um extremo aoutro, podendo ser: válvula aberta ou válvula fechada, resistência ligada ouresistência desligada, compressor ligado ou compressor desligado. Analisemospela figura a seguir um controlador on-off. Neste exemplo temos um ambientecom temperatura controlada: o valor desejado de temperatura é dado pelo (SP), ovalor atual de temperatura (PV) é medida por um sensor de temperatura (por exemplo, um termopar), a função do controlador é a de chavear a resistência,tendo como parâmetro o valor de temperatura fornecido pelo sensor de modo quemantenha a temperatura determinada pelo SP dentro do ambiente.

Instruções de Controle

O CLP Telemecanique TSX 3710 possui um bloco de funções avançadas quepode ser utilizada para aplicações que exijam controle preciso e confiável. Através deste bloco é possível se construir aplicações que envolvam sistemas decontrole em malha fechada utilizando controle PID.

Para acessar este bloco de função, estando na página de edição, clique no íconecorrespondente a este bloco.



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Na tabela superior esquerda temos as família de funções. Na tabela superior direita o nome da função e na tabela abaixo temos a área para inserção dos

parâmetros.

Para o nosso estudo escolheremos a família Proc esse control. Em seguidaescolha a função PID.

Parâmetros gerais para utilização da função PID.

Tag ± Este parâmentro determina o nome do controle para efeito de identificação.O nome atribuído a esta variável dever sempre vir entre apóstrofes (µProcesso1¶,por exemplo) e deve possuir no máximo 8 caractéres;

Unit ± Determinar a unidade da variável a ser controlada e também deve ser declarada entre apóstrofes. Seu tamanho máximo é de 6 caracteres;

Parâmetros do PID que devem ser configurados

Nome da f unção relative à família



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PV ± Valor real de entrada do processo (valor do processo). Este deve ser preenchido com uma word (%MW100, por exemplo), ou seja, estará sendo envidopara esta word o valor real do processo para que o controle ocorra corretamente;

OUT - Valor de saída do processo que pode ser através de uma posição de umregistrador interno (%MW) ou uma saída analógica.

AUTO ± Esta opção nos permite selecinar através de um bit se estaremosrealizando um controle automático ou manual. Se optarmos pela opção dautilização de um controle manual, o ajuste do set point também estará sendo feitopelo operador, mas o controle estará sendo efeturado a partir de comportamentosexperimentais obtidos pelo operador. Se o estado deste bit for alterado, ooperador irá apenas determinar um set point e o próprio CLP estará realizadotodo o controle utilizando a função PID para que o processo apresente o valor desejado na saída.

PARA ± Através desta função é possível se determinar o endereço inicial da wordonde serão parametrizados todos os detalhes referentes ao controle PID. Ao total,são 43 words que gerenciam todo o sistema de controle, porém, nós só teremosque configurar 13 delas, pois o restante é utilizada pelo próprio sistema (paraleitura e escrita de parâmetros recebidos e calculados pelo sistema de controle).Diagrama esquemático:

4.5 Parâmatros avançados para configuração do controle PID

SP ± Valor de Set Pont;

OOT MAN ± Endereço da word que estará responsável em transmitir o valor

manual de set point, isto quando selecionado o controle manual (bit AUTOCofiguração como parâmetros gerais);

KP ± Esta função nos permite ajustar o ganho proporcional de acordo com aconfiguração desejada;

TI ± Tempo atribuído a ação integral;



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TS ± Freqüência determinada para que o controle obtenha uma amostra do sinalde entrada;

OUT_MAX ± Valor máximo do limite de saída;

OUT_MIM ± Valor mínimo;

PV_DEV ± Seleciona a opção da utilização ou não da ação da ação derivativasendo proporcional ao valor de processo ³diretamente´.

DEVAL_MMI ±

PV_SUP ± Limite máxiomo que pode ser adquirido através do valor real;

PV_INF ± Limite mínimo que pode ser adquirido através do valor real;

PV_MMI ± Determina o endereço para onde será mandado o valor real que será

mostrado na IHM;

SP_MMI ± Determina o endereço para onde será mandado o valor do set pointque será mostrado a IHM.

Após concluir a parametrização, o programa já pode ser descarregado para oCLP e já poderá ser utilizado de acordo com a aplicação.



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4.3 Linguagem IL:

Uma linha de programa esta formada por:

Operador modificadores operandos [; ou retorno]

opcionais

Operadores de IL:

Operador Modificadores Operando SemânticaLD N BOOL ou Pôr o resultado atual igual ao

WORD operando (ou inverso com N)ST N BOOL ou Armazenar o resultado atual na

WORD memória PLC do operandoS BOOL Pôr o operando binário em 1R BOOL Pôr o operando binário em 0 AND N,( BOOL AND Binário

& N,( BOOL AND BinárioOR N,( BOOL OR BinárioXOR N,( BOOL OR exclusivo Binário ADD ( WORD SomaSUB ( WORD SubtraçãoMUL ( WORD MultiplicaçãoDIV ( WORD DivisãoGT ( WORD Comparação >GE ( WORD Comparação >=EQ ( WORD Comparação =NE ( WORD Comparação <>

LE ( WORD Comparação <=LT ( WORD Comparação <JMP C, N LABEL Saltar para etiquetaCAL C, N NAME Chamar bloco funcionalRET C, N Voltar da função ou BF

que foi chamado) Avaliar a operação posposta

Exemplo: Saída com autoretenção.

LD START

OR MOTOR AND N STOPST MOTOR



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4.4 Linguagem FBD.

A linguagem FBD é muito simples porque todos seus elementos são

representados por meio de caixas o quadrados. Os elementos que realizam asoperações são os blocos funcionais, muitos dos quais também são utilizadosnas outras linguagens IEC1131, por exemplo, na LD e IL.

Variáveis de entrada Blocos Funcionais Variáveis de saída

Os blocos funcionais são as estruturas mais importantes dentro daprogramação IEC1131, a seguir apresentamos alguns deles, os demaisdevem ser estudados no manual e a ajuda do software de programação.

Exemplos de blocos funcionais no ISaGRAF (IEC1131 compatíveis)



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4.5 Linguagem ST:

Expressões: Uma expressão é uma construção sintática que ao ser avaliadaentrega um valor correspondente a um dos tipos de dados definidos na norma(BOOL, INT , REAL, TIME , BY TE , W ORD, STRING).

Operadores do linguagem ST

Oper ação Símbol o Priori dade Entre parêntese Expressão Máximo Avaliação da função Identificador

(lista de argumentos)Exemplos LN(A), MAX(X,Y), etc.Elevação a expoentes **Negação -Complemento NOTMultiplicar *

Dividir /Módulo MODSomar, Subtrair +, -Comparação <, >, <=, >=Igualdade, Desigualdade =, <> AND Binário &, ANDOR exclusivo Binário XOROR Binário OR Mínimo

Sentencias da linguagem ST:

T i po de sent enci a/ r efer enci a Ex em pl os

Atribuição A:=B; CV := CV+ 1;

Chamada de FB e CMD_TMR(IN := %IX5, PT:=T#300ms)uso da saída do FB A := CMD_TMR.Q;

Volta de um FB RETURN;

IF <expressão binária> THEN D:= B*B - 4*A*C;<instrução>; IF D < 0.0 THEN NROOTS := 0;<instrução>; ELSIF D = 0.0 THEN... NROOTS := 1 ;ELSIF <expressão bin.> THEN X1 := -B/ (2.0*A)<instrução>; ELSE... NROOTS := 2 ;ELSE X1 := (-B+SQRT(D))/(2.0*A)<instrução>; X2 := (-B-SQRT(D))/(2.0*A)END_IF; END_IF ;



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CASE <expressão inteira> OF TW := BCD_TO_INT (THUMBWHEEL) ;<valor>: <instrução>; TW_ERROR := 0 ;<valor>, <valor>: <instrução>; CASE TW OF... 1,5 : DISPLAY := OVEN_TEMP ;ELSE 2: DISPLAY := MOTOR_SPEED ;

<instrução>; 3: DISPLAY := GROSS_TARE ;END_CASE; 4,6..10: DISPLAY := STATUS (TW-4) ;

ELSE DISPLAY := 0 ;TW_ERROR := 1 ;END_CASE ;QW100 := INT_TO_BCD (DISPLAY) ;

FOR<índice>:=<mínimo>TO<máximo> J := 101 ;BY <passo> DO FOR I := 1 TO 100 BY 2 DO

<instrução>; IF WORDS[I] = µ¶KEY¶¶ THEN<instrução>; J := I ;END_FOR; EXIT ;

END_IF ;END_FOR ;

WHILE <expressão bin.> DO J := 1 ;<instrução>; WHILE J <= 100 & WORDS [J] <>¶¶KEY¶ DO<instrução>; J := J+2 ;END_WHILE; END_WHILE ;

REPEAT J := -1 ;<instrução>; REPEAT

<instrução>; J := J+2 ;UNTIL <expressão binária> UNTIL J = 101 OR WORDS[J] = ³KEY´END_REPEAT; END_REPEAT ;

EXIT EXIT ;

Sentencia vazia ;

Exemplo: Saída com autoretenção.

MOTOR := (START OR MOTOR) AND N STOP;



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Exemplo de aplicação em FBD e ST:

Aplicações industriais da linguagem ST:

Uma das aplicações de muito uso da linguagem ST no controle de processosindustriais com CLPs é na programação de HMI.

SISTEMAS SUPERVISORIOS E INTERFACES HOMEM-MÁQUINA (IHM):

Os sistemas automatizados complexos tem grande necessidade de se criar umainterface de maneira a facilitar o trabalho da equipe encarregada da operação dosistema. Esta inte4rfase deve ser amigável (eficiente e económica).

Isto é chamado de Sistema Supervisorio ou Interface Homem-Máquina.

Seu objetivo é permitir a supervisão (e muitas vezes o comando) de determinadospontos da planta automatizada

As IHM podem ser:

1.- Normal:y Traduz os sinais do CLP para sinais gráficos de fácil entendimento.y Traduz os comandos do operador para enviar ao CLP

2.- Inteligente:y Realiza as funções de uma IHM normaly Executa funções de assessor e/ou controle do processo.

No tipo inteligente destacasse os sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), como Wizcom (Emation), Intouch (Wonderware), Cimplicity (GEFanuc), entre outras.



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Modos de operação do sistema supervisório:

Modo desenvolvimento: ambiente onde se criam as telas gráficas (desenho a ser animado no outro modo operacional). Exemplo ControlView da Rockwell Automation, Protool da Siemens Automation.

Modo RunTime: Ambiente onde se mostra a janela animada criada no mododesenvolvimento. Operação integrada com o CLP durante a automação de plantaem tempo real.

Tipos de operação da planta:

Operação normal: Atividade de vigilância para detectar defeitos ou falhaspossíveis antes que possam causar conseqüências graves. Operadores realizamobservação sistemática dos indicadores essências por meio de uma tela devisualização sintética sobre o estado geral do processo ou de uma parte dele.

Operação sob contingência: Atividade realizada pelo operador na frente desimultaneidade de vários eventos simples causadores de perturbações noprocesso, tendo que optar por gerenciar várias atividades simultaneamente.

Classificação dos parâmetros segundo o uso na operação do processo:

1. Parâmetros para indicação binária do estado do processo.2. Parâmetros contínuos que indicam tendências na operação do

processo.

3. Parâmetros de alarmes: sobrepasso de limites permissíveis, nãopermissíveis ou de alta perigosidade.4. Parâmetros para comandos ou ações dos operadores: comandos

binários ou analógicos.5. Parâmetros para definir o nível de segurança de acesso ao processo.

Etapas de planejamento de sistemas supervisórios:1. Entendimento do processo a ser automatizado.2. Tomada de dados (variáveis).3. Planejamento do banco de dados4. Planejamento de alarmes.

5. Planejamento da hierarquia de navegação entre telas.6. Desenho de telas.7. Gráficos de tendências.8. Planejamento do sistema de segurança.9. Uso de um padrão industrial de desenvolvimento



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4.6 Linguagem SFC.

A linguagem SFC é usado para descrever operações de processosseqüenciais. Utiliza uma simples representação gráfica de diferentes passos

do processo, e das condiciones que habilita a mudança (transição) dos passosativos. Seus principais elementos são:

As representações dos passos tem dois níveis

Passo inicial

Passo

Transição

Salto para um passo

Macro passo

Inicio do macro passo

Fim do macro passo



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Divergencias e convergencias simples y duplas no SFC:



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Ações associadas aos passos:

Ações Binári as: Direta (N), Inversa (/), Seteo (S), Reseteo (R)

Para associar funções analógicas o de qualquer outro tipo a um passo podeagrupar-se no programa ST que é unido ao passo por meio das ações P(Pulso) o N (Direta).

São utilizadas ações binárias N, S y R para ativar programas SFC derivados.



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As transições podem associar-se operações em linguagem LD:

IL:

ST:



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4.7 Algoritmos de controle descontínuos.

São implementados os Controladores Descontínuos com 2 ou 3 posições,histereses e zona morta no PLCs por meio de blocos de comparação de

instruções de entradas analógicas e os limites máximo e mínimo são fixadospelo operador da variável regulada.

Se tem resultado "Verdadeiro" ou "Falso", são elaboradas as ações decontrole em válvulas de duas posições por meio de ativação (seteo) oudesativação (reseteo) de saídas binárias do PLC.

De acordo com este tipo de ações o controlador pode ser ON-OFF, de duasposições, de duas posições com histereses, de duas posições e zona morta(três posições), e de três posições com histereses.

Puro ON/OFF é o mais simples controlador descontínuo. Conecta ou

desconecta a ação de regulador no processo. É o mais instável e temcomutações constantes ao redor do ponto meio que pode afetar o sistema.

Duas posições sem histereses: melhora o comportamento prévio para somar uma ação inversa quando o erro é negativo, mas mantém o problema dacomutação constante ao redor da área central.

Duas posições com histereses: É possível separar os pontos de comutaçãopositiva e negativa, enquanto melhora a estabilidade, mas mantém a mudançaabrupta de uma ação para outra.



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Três posições: este algoritmo evita as mudanças no mesmo ponto das açõesdireita e seu inverso, somando uma zona morta na área central. Isto garantedurabilidade maior do sistema.

Três posições com histereses: realiza mudança escalonada de um extremopara o outro passando por uma zona sem ações de valores diferentes quandoestá em direções diferentes.

Três posições com histereses e zona morta: é o mais complexo mais também

é o mais eficiente dos algoritmos descontínuos.



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4.8 Exercícios de aplicações industriais.

Exemplos de aplicações binárias de automações com CLPs.

1.- Desenvolver um programa de CLP para o controle de uma lâmpada de

sinalização por meio de uma chave ou interruptor (switch) como se apresenta naseguinte figura:

a)- Utilizando um só botão (switch) sem autoretenção.

Solução:

b)- Utilizando dois botões (Start-Stop), nos dois variantes (com interconexõeselétricas ou com funções SET-RESET)

c)- Realizar o retardo na conexão da lâmpada depois de 5 seg. de ativado o botão(switch) de Start.

d)- Realizar o retardo na desconexão da lâmpada depois de 3 seg. de desativadoo botão (switch) de Stop.

Desenvolver o exercício anterior nos linguagens LD e IL IEC1131 compatíveis.



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2.- Fazer o programa de automação de um conjunto de lâmpadas de propagandade uma loja (anuncio na porta de entrada) que deve cumprir a seguinte seqüênciade iluminação.

Diagrama de tempo da seqüência de luzes.

Entrada de inicio I 0.3

30s

Sinal Piscante

30s30s

7s

7s

7s

7s

7s

7s

7s

7s

Luz 1 O 1.0

Luz 2 O 1.2

Luz 3 O 1.4

Luz 4 O 1.6



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3.- Para automação de um sistema industrial precisa-se de controlar oacionamento de uma esteira transportadora de caixas de produtos controlada por meio de um motor elétrico com um rele de força (Motor Starter). O acionamento econtrolado pelo operador com um botão de conexão com auto-retenção(Start/Stop Pushbutton) conectado por meio de um CLP. Por medidas de

segurança o acionamento deve ser retardado 5 segundos para ativar alarmasonora.

Controle de um motor com CLP

4.- Desenvolver um programa no CLP para um sistema de segurança deporta/cinto de um carro. Quando aporta do carro é aberta, ou o cinto de

segurança no esteja colocado, a buzina do carro deve ser ligada por 5 segundossi a chave do carro esta ligada. As luzes da cabina se ligaram quando a porta éaberta e permanece ligada 10 segundos depois da porta ser fechada, mesmosem estar o carro ligado.

5. Criar um programa de controle de semáforo para cruze de ruas que dispõe deuma seqüência fixa de 16 segundos para as luzes verdes e 4 segundos para asluzes amarelas.

6.- Desenvolver um programa de controle no CLP para coordenar o trabalho de

duas prensas em uma linha de produção. As duas prensas devem trabalhar aomesmo tempo. Cada uma tem um botão de inicio de ciclo de trabalho. O ciclo seinicia com um movimento descendente até chegar a uma chave limite que para oavance, neste momento começa o movimento ascendente ate chegar a chavelimite superior.

Documents

Clp's Ladder