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Controladores Programaveis Introducao Conceitual Historica

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CLPS

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  • Apostila de disciplina de

    automao

    CLP

    Controladores lgicos

    programvel

    Professor Me. Neimar Sousa Silveira

  • INTRODUO CONCEITUAL - HISTRICO

    O Controlador Lgico Programvel (C.L.P.) nasceu praticamente dentro da indstria

    automobilstica americana, especificamente na Hydronic Divisional da General Motors, em 1968, devido

    grande dificuldade de mudar a lgica de controla de painis de comando a cada mudana na linha de

    montagem. Tais mudanas implicavam em altos gastos de tempo e dinheiro.

    Sob a liderana do engenheiro Richard Morley, foi preparada uma especificao que refletia as

    necessidades de muitos usurios de circuitos reles, no s da indstria automobilstica, como de toda a

    indstria manufatureira.

    Nascia assim, um equipamento bastante verstil e de fcil utilizao, que vem se aprimorando

    constantemente, diversificando cada vez mais os setores industriais e suas aplicaes, o que justifica na

    atualidade um mercado mundial estimado em mais de 4 bilhes de dlares anuais.

    Desde o seu aparecimento, at hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lgicos, como a

    variedade de tipos de entradas e sadas, o aumento da velocidade de processamento, a incluso de blocos

    lgicos complexos para tratamento das entradas e sadas e principalmente o modo de programao e a

    interface com o usurio.

    DIVISO HISTRICA

    Podemos didaticamente dividir os CLPs historicamente de acordo com o sistema de programao

    por ele utilizado:

    1a. Gerao: Os CLPs de primeira gerao se caracterizam pela programao intimamente ligada

    ao hardware do equipamento. A linguagem utilizada era o Assembly que variava de acordo com o

    processador utilizado no projeto do CLP, ou seja, para poder programar era necessrio conhecer a

    eletrnica do projeto do CLP. Assim a tarefa de programao era desenvolvida por uma equipe tcnica

    altamente qualificada, gravando - se o programa em memria EPROM, sendo realizada normalmente no

    laboratrio junto com a construo do CLP.

    2a. Gerao: Aparecem as primeiras Linguagens de Programao no to dependentes do hardware do equipamento, possveis pela incluso de um Programa Monitor no CLP, o qual converte (no jargo tcnico, Compila), as instrues do programa, verifica o estado das entradas, compara com as

    instrues do programa do usurio e altera os estados das sadas. Os Terminais de Programao (ou

    Maletas, como eram conhecidas) eram na verdade Programadores de Memria EPROM. As memrias

    depois de programadas eram colocadas no CLP para que o programa do usurio fosse executado.

    3a. Gerao: Os CLPs passam a ter uma Entrada de Programao, onde um Teclado ou

    Programador Porttil conectado, podendo alterar, apagar, gravar o programa do usurio, alm de realizar

    testes (Debug) no equipamento e no programa. A estrutura fsica tambm sofre alteraes sendo a

    tendncia para os Sistemas Modulares com Bastidores ou Racks.

    4a. Gerao: Com a popularizao e a diminuio dos preos dos micros - computadores

    (normalmente clones do IBM PC), os CLPs passaram a incluir uma entrada para a comunicao serial.

    Com o auxlio dos microcomputadores a tarefa de programao passou a ser realizada nestes. As

    vantagens eram a utilizao de vrias representaes das linguagens, possibilidade de simulaes e testes,

  • treinamento e ajuda por parte do software de programao, possibilidade de armazenamento de vrios

    programas no micro, etc.

    5a. Gerao: Atualmente existe uma preocupao em padronizar protocolos de comunicao

    para os CLPs, de modo a proporcionar que o equipamento de um fabricante converse com o equipamento outro fabricante, no s CLPs, como Controladores de Processos, Sistemas Supervisrios,

    Redes Internas de Comunicao e etc., proporcionando uma integrao afim de facilitar a automao,

    gerenciamento e desenvolvimento de plantas industriais mais flexveis e normalizadas, fruto da chamada

    Globalizao. Existe uma Fundao Mundial para o estabelecimento de normas e protocolos de

    comunicao.

    VANTAGENS DO USO DE CONTROLADORES LGICOS

    PROGRAMVEIS

    - Ocupam menor espao;

    - Requerem menor potncia eltrica;

    - Podem ser reutilizados;

    - So programveis, permitindo alterar os parmetros de controle;

    - Apresentam maior confiabilidade;

    - Manuteno mais fcil e rpida;

    - Oferecem maior flexibilidade;

    - Apresentam interface de comunicao com outros CLPs e computadores de controle;

    - Permitem maior rapidez na elaborao do projeto do sistema.

  • PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO - DIAGRAMA EM BLOCOS

    INICIALIZAO

    VERIFICAR ESTADO DAS ENTRADAS

    TRANSFERIR PARA A MEMRIA CICLO DE

    VARREDURA

    COMPARAR COM O PROGRAMA DO USURIO

    ATUALIZAR AS SADAS

    INICIALIZAO

    No momento em que ligado o CLP executa uma srie de operaes pr - programadas, gravadas em seu

    Programa Monitor:

    - Verifica o funcionamento eletrnico da C.P.U., memrias e circuitos auxiliares;

    - Verifica a configurao interna e compara com os circuitos instalados;

    - Verifica o estado das chaves principais (RUN / STOP, PROG, etc.);

    - Desativa todas as sadas;

    - Verifica a existncia de um programa de usurio;

    - Emite um aviso de erro caso algum dos itens acima falhe.

  • VERIFICAR ESTADO DAS ENTRADAS

    O CLP l o estado de cada uma das entradas, verificando se alguma foi acionada. O processo de leitura

    recebe o nome de Ciclo de Varredura (Scan) e normalmente de alguns micros - segundos (scan time).

    TRANSFERIR PARA A MEMRIA

    Aps o Ciclo de Varredura, o CLP armazena os resultados obtidos em uma regio de memria chamada

    de Memria Imagem das Entradas e Sadas. Ela recebe este nome por ser um espelho do estado das

    entradas e sadas. Esta memria ser consultada pelo CLP no decorrer do processamento do programa do

    usurio.

    COMPARAR COM O PROGRAMA DO USURIO

    O CLP ao executar o programa do usurio, aps consultar a Memria Imagem das Entradas, atualiza o

    estado da Memria Imagem das Sadas, de acordo com as instrues definidas pelo usurio em seu

    programa.

    ATUALIZAR O ESTADO DAS SADAS

    O CLP escreve o valor contido na Memria das Sadas, atualizando as interfaces ou mdulos de sada.

    Inicia - se ento, um novo ciclo de varredura.

    ESTRUTURA INTERNA DO C.L.P.

    O C.L.P. um sistema microprocessado, ou seja, constitu - se de um microprocessador (ou

    microcontrolador), um Programa Monitor, uma Memria de Programa, uma Memria de Dados, uma ou

    mais Interfaces de Entrada, uma ou mais Interfaces de Sada e Circuitos Auxiliares.

  • REDE FONTE DE MEMRIA DO TERMINAL DE

    ELTRICA ALIMENTAO USURIO PROGRAMAO

    UNIDADE DE MEMRIA

    PROCESSAMENTO DE DADOS MDULOS

    DE SADAS

    MEMRIA DO MEMRIA MDULOS

    PROGRAMA IMAGEM DE ENTRADAS

    MONITOR DAS E/S

    CIRCUITOS BATERIA

    AUXILIARES

    DESCRIO DOS PRINCIPAIS ITENS

    FONTE DE ALIMENTAO:

    A Fonte de Alimentao tem normalmente as seguintes funes bsicas:

    - Converter a tenso da rede eltrica (110 ou 220 VCA) para a tenso de alimentao dos circuitos

    eletrnicos,

    (+ 5VCC para o microprocessador, memrias e circuitos auxiliares e +/- 12 VCC para a comunicao

    com o programador ou computador);

    - Manter a carga da bateria, nos sistemas que utilizam relgio em tempo real e Memria do tipo R.A.M.;

    - Fornecer tenso para alimentao das entradas e sadas (12 ou 24 VCC).

    UNIDADE DE PROCESSAMENTO:

    Tambm chamada de C.P.U. responsvel pelo funcionamento lgico de todos os circuitos. Nos

    CLPs modulares a CPU est em uma placa (ou mdulo) separada das demais, podendo - se achar

    combinaes de CPU e Fonte de Alimentao. Nos CLPs de menor porte a CPU e os demais circuitos

    esto todos em nico mdulo. As caractersticas mais comuns so:

  • - Microprocessadores ou Microcontroladores de 8 ou 16 bits (INTEL 80xx, MOTOROLA 68xx, ZILOG

    Z80xx, PIC 16xx);

    - Endereamento de memria de at 1 Mega Byte;

    - Velocidades de CLOCK variando de 4 a 30 MHZ;

    - Manipulao de dados decimais, octais e hexadecimais.

    BATERIA:

    As baterias so usadas nos CLPs para manter o circuito do Relgio em Tempo Real, reter

    parmetros ou programas (em memrias do tipo RAM), mesmo e