controladores_programaveis_2012

7/24/2019 controladores_programaveis_2012

1/54

Controladores Programveis

Marcos Daniel Zancan

2011Santa Maria - RS


2/54

O GRANDEO SUL

NSTITUTO

EDERAL

Presidncia da Repblica Federativa do Brasil

Ministrio da Educao

Secretaria de Educao a Distncia

Comisso de Acompanhamento e Validao

Colgio Tcnico Industrial de Santa Maria/CTISM

Coordenador Institucional

Paulo Roberto Colusso/CTISM

Professor-autor

Marcos Daniel Zancan/CTISM

Coordenao Tcnica

Iza Neuza Teixeira Bohrer/CTISM

Coordenao de DesignErika Goellner/CTISM

Reviso Pedaggica

Andressa Rosemrie de Menezes Costa/CTISM

Francine Netto Martins Tadielo/CTISM

Marcia Migliore Freo/CTISM

Reviso Textual

Lourdes Maria Grotto de Moura/CTISM

Vera da Silva Oliveira/CTISM

Reviso Tcnica

Eduardo Lehnhart Vargas/CTISM

Diagramao e IlustraoGustavo Schwendler/CTISM

Leandro Felipe Aguilar Freitas/CTISM

Marcel Santos Jacques/CTISM

Muren Fernandes Massia/CTISM

Rafael Cavalli Viapiana/CTISM

Ricardo Antunes Machado/CTISM

Ficha catalogrfica elaborada por Denise Barbosa dos Santos CRB 10/1456Biblioteca Central UFSM

Colgio Tcnico Industrial de Santa Maria

Este Material Didtico foi elaborado pelo Colgio Tcnico Industrial de Santa Mariapara o Sistema Escola Tcnica Aberta do Brasil e-Tec Brasil.

Z27c Zancan, Marcos Daniel.Controladores programveis / Marcos Daniel Zancan. 3. ed.

Santa Maria : Universidade Federal de Santa Maria : ColgioTcnico Industrial de Santa Maria, 2011.

54 p.: il.

1. Automao industrial. 2. Controlador programvel.3. Microprocessador. 4. Entrada digital. 5. Entrada analgica.6. Dispositivos digitais. I.Ttulo.

CDU: 681.5


3/54

e-Tec Brasil33

Apresentao e-Tec Brasil

Prezado estudante,

Bem-vindo ao e-Tec Brasil!

Voc faz parte de uma rede nacional pblica de ensino, a Escola Tcnica

Aberta do Brasil, instituda pelo Decreto n 6.301, de 12 de dezembro

2007, com o objetivo de democratizar o acesso ao ensino tcnico pblico,

na modalidade a distncia. O programa resultado de uma parceria entre

o Ministrio da Educao, por meio das Secretarias de Educao a Distncia

(SEED) e de Educao Profissional e Tecnolgica (SETEC), as universidades eescolas tcnicas estaduais e federais.

A educao a distncia no nosso pas, de dimenses continentais e grande

diversidade regional e cultural, longe de distanciar, aproxima as pessoas ao

garantir acesso educao de qualidade, e promover o fortalecimento da

formao de jovens moradores de regies distantes dos grandes centros

geograficamente ou economicamente.

O e-Tec Brasil leva os cursos tcnicos a locais distantes das instituies de

ensino e para a periferia das grandes cidades, incentivando os jovens a con-

cluir o ensino mdio. Os cursos so ofertados pelas instituies pblicas deensino e o atendimento ao estudante realizado em escolas-polo integran-

tes das redes pblicas municipais e estaduais.

O Ministrio da Educao, as instituies pblicas de ensino tcnico, seus

servidores tcnicos e professores acreditam que uma educao profissional

qualificada integradora do ensino mdio e educao tcnica, capaz

de promover o cidado com capacidades para produzir, mas tambm com

autonomia diante das diferentes dimenses da realidade: cultural, social,

familiar, esportiva, poltica e tica.

Ns acreditamos em voc!

Desejamos sucesso na sua formao profissional!

Ministrio da Educao

Janeiro de 2010

Nosso contato

[email protected]


4/54


5/54

e-Tec Brasil5

Indicao de cones

Os cones so elementos grficos utilizados para ampliar as formas de

linguagem e facilitar a organizao e a leitura hipertextual.

Ateno: indica pontos de maior relevncia no texto.

Saiba mais: oferece novas informaes que enriquecem o

assunto ou curiosidades e notcias recentes relacionadas ao

tema estudado.

Glossrio: indica a definio de um termo, palavra ou expresso

utilizada no texto.

Mdias integradas: sempre que se desejar que os estudantes

desenvolvam atividades empregando diferentes mdias: vdeos,

filmes, jornais, ambiente AVEA e outras.

Atividades de aprendizagem: apresenta atividades em

diferentes nveis de aprendizagem para que o estudante possa

realiz-las e conferir o seu domnio do tema estudado.


6/54

Tecnologia da Informticae-Tec Brasil 6


7/54

e-Tec Brasil7

Sumrio

Palavra do professor-autor 9

Apresentao da disciplina 11

Projeto instrucional 13

Aula 1 Noes bsicas de controladores programveis 151.1 Histrico 15

1.2 Definio 16

1.3 Evoluo 16

1.4 Aplicaes e vantagens 17

1.5 Funcionamento 17

1.6 Estrutura interna de um CLP 19

1.7 Classificao dos CLP 21

Aula 2 Variveis de entrada e sada 232.1 Entradas digitais 23

2.2 Entradas analgicas 24

2.3 Sadas digitais 25

2.4 Sadas analgicas 26

Aula 3 Dispositivos de entrada e sada para CLP 293.1 Dispositivos para entradas digitais 29

3.2 Dispositivos para entradas analgicas 30

3.3 Dispositivos para sadas digitais 32

3.4 Dispositivos para sadas analgicas 33

Aula 4 Instalao e programao 35

4.1 Instalao 354.2 Programao 37

Aula 5 Projetos com controladores programveis 49

Referncias 53

Currculo do professor-autor 54


8/54


9/54

e-Tec Brasil9

Palavra do professor-autor

Julgue o seu sucesso por aquilo que voc

teve que abrir mo para consegu-lo.

Dalai Lama

Mais uma vez voc est diante de um novo desafio, que exigir persistncia,

esforo e dedicao. Este caminho a ser trilhado o mesmo para todos

aqueles que buscam realizar seus sonhos e atingir seus objetivos, quer sejam

eles pessoais ou profissionais. Tenham cuidado com os atalhos, pois podem

ser aparentemente atrativos; entretanto, podero trazer consequncias

desastrosas no futuro.

O objetivo principal desta disciplina oportunizar a vocs, alunos de cursos

tcnicos da rea industrial e tecnolgica, conhecimentos sobre o funcio-

namento, estrutura, instalao, programao e aplicao de Controladores

Programveis. Esta disciplina est dividida em cinco aulas, cujas temticas

relacionam-se conforme o projeto instrucional e a ementa bsica da disci-

plina apresentados a seguir.

Parabenizamos voc, estudante, pela escolha por esta rea promissora e

de inovao constante, salientando nossa confiana em seu potencial, bem

como a certeza de que caminharemos juntos na construo e/ou aprimora-

mento de sua qualificao profissional.

Marcos Daniel Zancan


10/54


11/54

e-Tec Brasil11

Apresentao da disciplina

A automao uma das mais inovadoras conquistas do ser humano. Desde

os primrdios, o homem utiliza a energia qumica dos alimentos para a

manuteno de suas funes vitais, bem como na realizao de trabalho

atravs de seus msculos. Em busca da sobrevivncia, o homem evoluiu, e foi

descobrindo outras formas de energia disponveis no planeta, utilizando-as

em seu benefcio, atendendo assim s suas necessidades.

Estas novas modalidades energticas permitiram a mecanizao de diversas

atividades, reduzindo drasticamente o trabalho braal do ser humano, exi-

gindo, porm, atividades de gerenciamento e controle, muitas vezes extre-mamente montonas e repetitivas.

Dessa forma, com o desenvolvimento da automao, o ser humano liber-

tou-se do controle de tarefas repetitivas, passando a gerenciar e planejar

atividades mais complexas, proporcionais capacidade cognitiva do crebro

humano.

Neste contexto, os controladores programveis constituem-se como ferra-

mentas de fundamental importncia na automao de processos industriais,

sendo amplamente utilizados no controle de processos, independentemente

de sua complexidade.


12/54


13/54

e-Tec Brasil

Disciplina: Controladores Programveis (carga horria: 90h).

Ementa: Noes bsicas de controladores programveis, variveis de entrada

e sada, dispositivos de entrada e sada para CLP, instalao e programao e

projetos com controladores programveis.

AULA OBJETIVOS DEAPRENDIZAGEM MATERIAISCARGA

HORRIA(horas)

1. Noes bsicas

de controladoresprogramveis

Reconhecer, atravs do histrico e

evoluo dos Controladores LgicosProgramveis (CLP), suas aplicaes e

vantagens.Compreender o princpio bsico de

funcionamento de um CLP, identificando

sua estrutura interna.

Ambiente virtual.Apostila didtica.

Recursos de apoio: links,

exerccios, textoscomplementares,

videoconferncia.

10

2. Variveis de

entrada e sada

Reconhecer variveis digitais e variveisanalgicas.

Diferenciar as entradas e sadas digitais e

analgicas de um CLP.Identificar os mdulos de entrada e

sadas digitais e analgicas de um CLP.




videoconferncia.

10

3. Dispositivos de

entrada e sadapara CLP

Identificar e diferenciar os dispositivospara entradas e sadas analgicas e

digitais de CLP.

Relacionar os diferentes dispositivos deentrada/sada s diferentes estratgias

de controle.




videoconferncia.

10

4. Instalao e

programao

Compreender as caractersticas deinstalao de CLP, utilizando diferentes

dispositivos para entradas e sadas.

Reconhecer diferentes estruturas delinguagem para programao de CLP.

Diferenciar funes bsicas, combina-

das e especiais da linguagem Ladder,compreendendo sua estrutura de

funcionamento.

Ambiente virtual.

Apostila didtica.Recursos de apoio: links,

exerccios, textos

complementares,videoconferncia.

20

5. Projetos comcontroladores

programveis

Aplicar os conhecimentos de controlado-res programveis e linguagem de progra-

mao Ladderna soluo de problemas

de automao industrial.Desenvolver projetos prticos de

automao industrial com controladoresprogramveis, definindo dispositivos de

entrada e sada e simulando o funciona-

mento do programa em Ladder.

Ambiente virtual.

Apostila didtica.Recursos de apoio: links,

exerccios, textos

complementares,videoconferncia.

40

Projeto instrucional

e-Tec Brasil13


14/54


15/54

e-Tec Brasil

Aula 1 Noes bsicas decontroladores programveis

Objetivos

Reconhecer, atravs do histrico e evoluo dos Controladores L-

gicos Programveis (CLP), suas aplicaes e vantagens.

Compreender o princpio bsico de funcionamento de um CLP,

identificando sua estrutura interna.

Os sistemas de controle esto presentes em praticamente todas as atividades

industriais, comerciais e de servios, sendo a base da automao de proces-

sos industriais.

Os processos industriais so formados por equipamentos mecnicos, el-

tricos, eletrnicos, hidrulicos ou pneumticos que, atravs de sucessivas

operaes utilizando matria-prima e energia, resultar num produto final

e resduos. Dessa forma, os controladores programveis so vastamente

empregados no controle lgico de processos, gerenciando as variveis de

entrada e, atravs de um programa, definindo aes de controle e operao

do processo.

1.1 HistricoO Controlador Programvel (CP), tambm chamado de Controlador Lgico

Programvel (CLP), e, pela sigla em ingls PLC (Programmable Logic

Controller), surgiu em funo das necessidades da indstria automobils-

tica. Os painis eletromecnicospara controle lgico utilizados anterior-

mente dificultavam as alteraes e ajustes de sua lgica de funcionamento,fazendo as montadoras gastarem mais tempo e dinheiro a cada alterao

na linha de produo.

Pesquise mais sobre processosindustriais, acessando:http://pt.wikipedia.org/wiki/processo_industrial

painis eletromecnicosSo constitudos de relseletromecnicos, contatores,

temporizadores, etc, os quais,associando seus contatosabertos e fechados, permitiamimplementar lgicas defuncionamento, chamada lgicade rels. A lgica de rels ainda utilizada atualmente, pormem circuitos de baixssimacomplexidade, em que no hnecessidade de alteraes nalgica de funcionamento.

e-Tec Brasil15Aula 1 - Noes bsicas de controladores programveis


16/54

Desta forma, em 1968, a General Motors desenvolveu o primeiro CLP, com

grande versatilidade de programao e fcil utilizao, o qual vem sendo

aperfeioado constantemente, a fim de atender suas diversas aplicaes

atuais em automao de processos.

1.2 DefinioDe acordo com a Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT), o CLP

um equipamento eletrnico digital, com hardware e software compatvel

com as aplicaes industriais.

De acordo com Associao Nacional de Fabricantes de Equipamentos El-

tricos dos Estados Unidos da Amrica (National Electrical Manufacturers

Association NEMA), o CLP um aparelho eletrnico digital, que utiliza

uma memria programvel para armazenar internamente instrues e paraimplementar funes especficas, tais como lgica, sequenciamento, tem-

porizao, contagem e aritmtica, controlando, por meio de mdulos de

entradas e sadas, vrios tipos de mquinas ou processos.

1.3 EvoluoA evoluo dos Controladores Programveis pode ser dividida em cinco

geraes.

Na 1 gerao, a programao era feita emAssembly, exigindo do progra-

mador o conhecimento completo do hardware do equipamento, isto , de

seus componentes eletrnicos.

Na 2 gerao, surgiram as linguagens de nvel mdio, com programas para

converter em linguagem de mquina o programa desenvolvido pelo usurio.

Na 3 gerao, os CLPs apresentavam entradas de programao, permitindo

sua conexo a teclados ou programadores portteis.

Na 4 gerao, os CLPs apresentavam entrada para comunicao serial, pos-

sibilitando sua programao diretamente de um computador. O software

de programao instalado no computador permitia, alm da programao

e transferncia do programa ao CLP, testar o funcionamento do programa.

e-Tec Brasil Controladores Programveis16


17/54

Os CLPs de 5 gerao apresentam padres de protocolos de comunicao,

facilitando a interface com outros equipamentos e tambm com sistemas

supervisrios.

1.4 Aplicaes e vantagensA reduo do custo dos CLPs associada diversidade de fabricantes, modelos

e funes programveis torna-os aplicveis na automao industrial, comer-

cial e residencial, controlando processos de micro a grande porte, desde o

controle do sistema de alarme de uma residncia at o controle do processo

de soldagem robotizado nas linhas de produo de automveis.

As principais vantagens dos CLPs em relao aos painis eletromecnicos so:

Maior confiabilidade e flexibilidade;

Utilizao de menos espao;

Consumo de menos energia;

Fcil programao/reprogramao;

Reutilizvel para outros processos;

Maior rapidez na elaborao dos projetos;

Capacidade de comunicar-se com outros dispositivos.

1.5 FuncionamentoPara entendermos o funcionamento bsico de um CLP, podemos divid-lo

em trs partes bsicas: entradas, unidade central de processamento e sadas,

conforme mostra a Figura 1.1.

Figura 1.1: Estrutura bsica de um CLPFonte: CTISM

Pesquise mais sobre sistemassupervisrios, acessando:http://www.centralmat.com.br/artigos/mais/oquesao

sistemassupervisorios.pdf

e-Tec BrasilAula 1 - Noes bsicas de controladores programveis 17


18/54

Nas entradas do CLP so conectados os transdutores, dispositivos que infor-

mam eletricamente as variveis do processo Unidade Central de Processa-

mento (CPU). Esta, por sua vez, analisa as informaes de entrada, a lgica

de funcionamento do processo programada pelo usurio, ativando ou desa-

tivando as sadas do CLP. As sadas do CLP so conectadas a elementosatuadores, dispositivos que interagem com o processo, a fim de control-lo.

O controle e o processamento das informaes de entrada e sada feito de

forma sequencial, atravs de ciclos de varredura, conforme mostra a Figura 1.2.

Figura 1.2: Ciclo de varredura de um CLPFonte: CTISM

1.5.1 IncioAo ligar o CLP, verificado o funcionamento da CPU, memrias, circuitos

auxiliares e existncia de programa, desativando todas as sadas.

elementos atuadoresSo dispositivos capazes de

produzir movimento, tais comocilindros hidrulicos, cilindros

pneumticos, motores eltricos,etc. Porm, alm desses dis-

positivos, o CLP poder controlartambm cargas estticas, tais

como resistncias eltricas,lmpadas, etc.



19/54

1.5.2 Verifica o estado das entradasO CLP faz a leitura do estado de cada uma das entradas, verificando se

alguma foi acionada. Este procedimento dura alguns micro segundos.

1.5.3 Transfere os dados para a memriaAps realizar a leitura do estado das entradas, o CLP armazena as informa-

es obtidas em uma memria chamada memria imagem das entradas e

sadas. Esta memria ser consultada pelo CLP durante o processamento

do programa do usurio.

1.5.4 Compara com o programa do usurioAo executar o programa do usurio, o CLP consulta a memria imagem

das entradas, atualizando a memria imagem das sadas, de acordo com as

instrues do programa do usurio.

1.5.5 Atualiza as sadasAps atualizar a memria imagem das sadas, o CLP atualiza as interfaces ou

mdulos de sada, iniciando ento um novo ciclo de varredura.

1.6 Estrutura interna de um CLPO CLP um dispositivo microprocessado, constitudo por um microprocessa-

dor ou um microcontrolador, um programa monitor, uma memria de pro-

grama, uma memria de dados, uma ou mais interfaces de entrada, uma ou

mais interfaces de sada e circuitos auxiliares, conforme mostra a Figura 1.3.

Figura 1.3: Estrutura interna de um CLPFonte: CTISM

A diferena bsica entremicroprocessadoremicrocontrolador que omicroprocessador consisteno elemento central deprocessamento, necessitando,para seu funcionamento,componentes adicionais,tais como memrias. J omicrocontrolador possui todasestas funcionalidades integradasnum nico chip.



20/54

1.6.1 Fonte de alimentaoA fonte de alimentao de um CLP tem por finalidade converter a tenso

de alimentao (110 a 220 Vca) para a tenso de alimentao dos circuitos

eletrnicos (5 Vcc para o microprocessador, memrias e circuitos auxiliares e

12 Vcc para comunicao com o programador ou computador), bem comomanter a carga da bateria e fornecer tenso para alimentao das entradas

e sadas (12 ou 24 Vcc).

1.6.2 Unidade de processamentoA CPU responsvel pelo funcionamento lgico de todos os circuitos. Em

CLP modulares, a CPU geralmente est contida em apenas uma placa sepa-

rada das demais. J em CLP de menor porte, a CPU e os demais circuitos

geralmente esto contidos numa mesma placa.

1.6.3 BateriaA bateria utilizada em CLP tem por finalidade manter a alimentao do cir-

cuito do relgio de tempo real e manter parmetros ou programas (quando

utilizar memria do tipo RAM), mesmo em falta de energia eltrica.

1.6.4 Memria do programa monitorO programa monitor responsvel pelo funcionamento geral do CLP, geren-

ciando todas as atividades do CLP. Este programa no pode ser alterado pelo

usurio, sendo armazenado em memrias do tipo PROM, EPROM ou EEPROM,

e funciona de forma semelhante ao sistema operacional dos computadores.

1.6.5 Memria do usurioNesta memria armazenado o programa desenvolvido pelo usurio, o qual

pode ser alterado, tornando flexvel a programao. Este programa geralmente

armazenado em memrias do tipo RAM, EPROM, EEPROM E FLASH-EPROM,

cuja capacidade varia de acordo com a marca e o modelo de CLP.

1.6.6 Memria de dadosTem por finalidade armazenar os dados do programa do usurio, tais como

valores de temporizadores, contadores, senhas, etc. Geralmente, a memriade dados utiliza partes da memria RAM do CLP.

1.6.7 Memria imagem das entradas e sadasEsta memria armazena informaes dos estados das entradas e sadas

do CLP, funcionando como uma tabela onde a CPU buscar informaes

durante o processamento do programa de usurio.

Pesquise mais sobre osdiferentes tipos de memrias,

acessando:http://pt.wikipedia.org/wiki/

mem%c3%b3ria_(computador)



21/54

1.6.8 Circuitos auxiliaresSo circuitos responsveis pela proteo de falhas na operao do CLP, tais

como:

Evitar o acionamento indevido das sadas quando da energizao do CLP;

Evitar perda de informaes em caso de desenergizao do CLP;

Evitar erros de processamento, identificando falhas no microprocessador

e emitindo informaes de erro.

1.6.9 Mdulos de entradas e sadasSo circuitos de interface destinados a adequar eletricamente os sinais de

entrada, a fim de que sejam processados pela CPU, bem como adequar

eletricamente os sinais de sada, a fim de que possam atuar nos dispositivoscontrolados pelo CLP.

1.7 Classificao dos CLPGeralmente os CLPs so classificados de acordo com sua capacidade de

entradas/sadas:

Micro CLP: possui at 16 entradas/sadas, geralmente num nico mdulo.

CLP de mdio porte: possui at 256 entradas/sadas, podendo ser forma-

do por um mdulo bsico que pode ser expandido.

CLP de grande porte: possui at 4096 entradas/sadas, de construo

modular, cuja configurao e agrupamento dos mdulos so definidos

em funo das necessidades do processo.

Resumo

Nessa aula, identificamos a origem e evoluo dos CLP, reconhecendo suasprincipais aplicaes e vantagens no controle de processos. Compreende-

mos tambm o princpio bsico de funcionamento de um CLP, identificando

os componentes de sua estrutura interna.



22/54

Atividades de aprendizagem1. Como pode ser definido um CLP?

2. Diferencie as cinco geraes da evoluo dos CLP.

3. Cite as principais aplicaes e vantagens do uso de CLP.

4. Descreva o princpio bsico de funcionamento de um CLP.

5. Cite os principais componentes da estrutura interna de um CLP.

6. Como so classificados os CLP?



23/54

e-Tec Brasil

Aula 2 Variveis de entrada e sada

Objetivos

Reconhecer variveis digitais e variveis analgicas.

Diferenciar as entradas e sadas digitais e analgicas de um CLP.

Identificar os mdulos de entrada e sadas digitais e analgicas de

um CLP.

Num processo esto presentes variveis digitais (discretas) e variveis anal-

gicas. Entende-se por varivel analgica aquela que varia continuamente em

funo do tempo, como, por exemplo, a temperatura de uma sala, a qual

pode assumir qualquer valor dentro de uma determinada faixa. J as vari-

veis digitais assumem situaes binrias, como, por exemplo, motor ligado

ou desligado, presena de uma pessoa ou no.

Para que um CLP, atravs de um programa, controle adequadamente um

determinado processo, necessrio que o mesmo possua dispositivos de

entrada/sada compatveis com as variveis do processo e com as estratgias

de controle desejadas.

2.1 Entradas digitaisApesar das variveis fsicas, tais como temperatura, presso, fora, massa,

etc, terem comportamento analgico, a maioria dos processos so contro-

lados atravs de informaes digitais, provindas de sensores, botoeiras,

chaves fim de curso, termostatos, pressostatos, etc, tornando as entradasdigitais as mais presentes e as mais utilizadas em CLPs.

As entradas digitais de um CLP esto aptas a identificar a presena ou no

de um sinal eltrico provindo de um determinado dispositivo, dentro de uma

determinada faixa de valores, reconhecendo a presena do sinal, mas no

sua amplitude. Os valores de tenso mais utilizados em entradas digitais so

24 Vcc e 110 a 220 Vca.

Observe que as variveisanalgicas de um processopodem ser controladaspor informaes digitais,dependendo das necessidadesdo processo. Por exemplo,podemos utilizar um CLP paracontrolar a temperatura de umasala, medindo a temperaturaatravs de um termostato.Quando a temperatura dasala ultrapassar a ajustada notermostato, este comuta seuscontatos auxiliares, enviando umsinal entrada do CLP. Note queo CLP no recebe continuamentea informao da variao datemperatura, mas sim apenasum sinal eltrico informandoquando esta ultrapassou o valorde ajuste.

sensoresSo dispositivos que convertemuma grandeza fsica de qualquerespcie em outro sinal, nonecessariamente eltrico. Oselementos sensores so denomi-nados transdutores quando con-vertem a grandeza de entradanum sinal eltrico.

e-Tec Brasil23Aula 2 - Variveis de entrada e sada


24/54

Para que a CPU possa interpretar corretamente as informaes eltricas que

chegam s entradas digitais, o CLP dispe de mdulos de entrada, respon-

sveis pela adequao eltrica dos sinais. A Figura 2.1 mostra exemplos de

mdulos de entradas digitais.

Figura 2.1: Mdulos de entradas digitaisFonte: CTISM

2.2 Entradas analgicasAs entradas analgicas de um CLP so geralmente empregadas em proces-

sos que exigem um controle mais preciso, identificando e atualizando a cada

varredura o valor instantneo da varivel de entrada. As principais variveis

fsicas medidas por entradas analgicas so temperatura e presso. Para

isso, so utilizados dispositivos, tais como sensores de presso e termopares,

que convertem as variveis fsicas em sinais eltricos proporcionais, cujas

amplitudes so reconhecidas pelas entradas analgicas do CLP. Esses sinais

eltricos podem ser de tenso ou corrente, cuja faixa de valores mais utili-

zada , respectivamente, 0 a 10 Vcc e 4 mA a 20 mA. A Figura 2.2 mostra

um exemplo de mdulo de entrada analgica de tenso, o qual utiliza umconversor de sinais analgicos para digitais (ADC).

Saiba mais sobre conversoresde sinais analgicos para digitais

(ADC):http://pt.wikipedia.org/wiki/

conversor_anal%c3%b3gico-digital



25/54

Figura 2.2: Mdulos de entradas analgicasFonte: CTISM

2.3 Sadas digitaisAs sadas digitais so as mais utilizadas em CLPs devido sua simplicidade,

uma vez que estas podero assumir somente duas situaes, acionada e

desacionada. Quando uma sada digital est acionada, esta se comporta

como uma chave fechada, energizando o dispositivo atuador. Quando uma

sada digital est desacionada, esta se comporta como uma chave aberta,

desenergizando o dispositivo atuador.

A comutao das sadas poder ser transistor ou rel, aplicando no dis-

positivo atuador a tenso fornecida sada, geralmente 24 Vcc, 127 Vca ou

220 Vca. A Figura 2.3 mostra exemplos de mdulo de sada digital rel e a

Figura 2.4 mostra exemplo de mdulo de sada digital a transistor.

Figura 2.3: Mdulo de sada digital relFonte: CTISM

e-Tec BrasilAula 2 - Variveis de entrada e sada 25


26/54

Figura 2.4: Mdulo de sada digital a transistorFonte: CTISM

2.4 Sadas analgicasAs sadas analgicas de um CLP so geralmente utilizadas em processos que

exigem um controle mais preciso, ajustando o funcionamento dos atuadores

s necessidades do processo. Os sinais eltricos das sadas analgicas podero

ser de tenso ou corrente, cuja faixa de valores mais utilizada , respectiva-

mente, 0 a 10 Vcc e 4 mA a 20 mA. Dessa forma, os atuadores recebero das

sadas analgicas sinais eltricos variveis, no apenas energizando os equi-

pamentos, mas, principalmente, definindo a intensidade de sua atuao no

processo. A Figura 2.5 mostra um exemplo de mdulo de sada analgica de

tenso, o qual utiliza um conversor de sinal digital para analgico(DAC).

Figura 2.5: Mdulo de sada analgicaFonte: CTISM

Saiba mais sobre conversores desinais digitais para analgicos

(DAC):http://pt.wikipedia.org/wiki/conversor_digital-

anal%c3%b3gico



27/54

A Figura 2.6 mostra a placa do circuito eletrnico de um micro CLP comercial, no

qual podemos observar, em sua parte inferior, os terminais de entradas digitais,

com chaves tcteis e conectores; em sua esquerda, os terminais de sadas

digitais ligados a uma placa de rels; na parte superior, os terminais de entradas

analgicas (ao lado do potencimetro) e, no centro, o microprocessador. Osistema completado por uma placa IHM (interface homem-mquina), instalada

direita da placa principal atravs de cabo flat, com teclado para entrada de

dados e comandos e displayLCD, para visualizao de dados e comandos.

Figura 2.6: Circuito eletrnico de um micro CLP comercialFonte: CTISM

ResumoNessa aula, reconhecemos as variveis digitais e analgicas de um processo,

diferenciando as entradas e sadas digitais e analgicas de um CLP. Identi-

ficamos, tambm, os mdulos de entrada e sada digitais e analgicas, os

quais permitem ao CLP a correta interpretao das variveis do processo.

Atividades de aprendizagem1. Conceitue varivel digital e varivel analgica.

2. Diferencie entrada digital e entrada analgica.

3. Diferencie sada digital e sada analgica.

4. Qual a finalidade dos mdulos de entrada e sada que integram os CLP?

Cite alguns tipos.

e-Tec BrasilAula 2 - Variveis de entrada e sada 27


28/54

e-Tec Brasil Tecnologia da Informtica28


29/54

e-Tec Brasil

Aula 3 Dispositivos de entradae sada para CLP

Objetivos

Identificar e diferenciar os dispositivos para entradas e sadas ana-

lgicas e digitais de CLP.

Relacionar os diferentes dispositivos de entrada/sada s diferentes

estratgias de controle.

Dependendo das caractersticas, aplicaes e classificaes dos CLPs, estes

podero possuir entradas e sadas compatveis com diversos dispositivos,

visando identificar adequadamente as variveis do processo, bem como

atuar no mesmo.

Nesta aula sero apresentados os principais dispositivos de entrada e sada

para CLP, exemplificando aplicaes prticas.

3.1 Dispositivos para entradas digitaisOs dispositivos para entradas digitais devero fornecer s entradas digitais

do CLP informaes eltricas binrias correspondentes a dois nveis diferen-

tes de tenso, respeitando as especificaes de valores do CLP. Como exem-

plo, podemos ter 0 Vcc para baixo nvel (desativada) e 24 Vcc para alto nvel

(ativada).

Como exemplo de dispositivos para entradas digitais, temos os interrupto-

res, botoeiras, chaves fim de curso, termostatos, pressostatos, sensores digi-

tais capacitivos, indutivos e fotoeltricos, etc, conforme mostra a Figura 3.1.

e-Tec Brasil29Aula 3 - Dispositivos de entrada e sada para CLP


30/54

Figura 3.1: Dispositivos para entradas digitais: (1) interruptor; (2) botoeira; (3) chavefim de curso; (4) termostato; (5) pressostato; (6) sensor indutivoFonte: CTISM

3.1.1 Aplicao prticaConsideremos um CLP controlando o funcionamento de um elevador de

carga. Neste sistema existem botoeiras para chamar o elevador e para enviar

a carga para outro andar, bem como chaves fim de curso, para detectar

a posio do elevador em cada andar. Dessa forma, considerando os con-

tatos das botoeiras e chaves fim de curso normalmente abertos (NA), se

pressionarmos as botoeiras, ou o elevador tocar nas chaves fim de curso, o

CLP receber um sinal eltrico correspondente amplitude da tenso que

alimenta o circuito de entrada. Esta informao eltrica interpretada pelo

CLP, em funo do programa, como uma solicitao para subir/descer o ele-

vador ou parar em determinado andar.

3.2 Dispositivos para entradas analgicas

Os dispositivos para entradas analgicas devero ser compatveis com asentradas analgicas do CLP, em relao ao tipo de sinal (corrente ou tenso)

e a faixa de valores deste sinal, fornecendo ao CLP sinais eltricos variveis,

proporcionais variao da grandeza fsica que est sendo medida.

Como exemplo de dispositivos para entradas analgicas temos os poten-

cimetros, sensores de presso, sensores de vazo, sensores de distncia,

termopares, etc., conforme mostra a Figura 3.2.

Visando facilitar aplicaesenvolvendo lgica de operao,

os dispositivos para entradasdigitais so compostos de

contatos normalmente abertos(NA) e contatos normalmentefechados (NF). A nomenclatura

e representao grficacorrespondem situaode repouso. Dessa forma,

considerando um boto pulsantecom 1 contato NA e 1 contato

NF, ao apertarmos o boto,seu contato NA se fecha eseu contato NF se abre. Aoretirarmos o dedo do boto

pulsante, seus contatos voltam posio de repouso.

Informaes sobre o princpio defuncionamento dos termopares:

http://pt.wikipedia.org/wiki/termopar



31/54

Figura 3.2: Dispositivos para entradas analgicas: (1) potencimetro; (2) sensor depresso; (3) termopar; (4) sensor de vazo; (5) sensor de distnciaFontes: (1) CTISM

(2) http://www.automacoes.com/2008_11_01_archive.html(3) http://www.zurichpt.com.br/?pagina=produtos2.php&categoria_id=27&categoria_nome=Sensores%20de%20Temperatura(4) http://www.tecnicaindustrial.net/Medidor_de_vazao_por_turbina_tangencial.htm(5) http://shop.di-el.de/shop/navigation

3.2.1 Aplicao prticaConsideremos um CLP controlando a temperatura de uma sala. Se utilizar-

mos um termostato regulado para 20C acoplado a uma entrada digital, o

CLP ter apenas duas informaes de temperatura (abaixo de 20C ou acima

de 20C), o que permite a utilizao da estratgia de controle on-off, mas

no permite a utilizao de estratgias de controle mais sofisticadas como

proporcional, integral ou derivativa. Porm, se utilizarmos um termopar aco-

plado a uma entrada analgica, o CLP receber informaes instantneas da

temperatura, interpretando, alm do valor atual, a intensidade das variaes.

Isto permite um controle mais preciso da temperatura, onde, dependendodas sadas do CLP, podero ser utilizadas estratgias de controle proporcio-

nal, integral ou derivativa.

e-Tec BrasilAula 3 - Dispositivos de entrada e sada para CLP 31


32/54

3.3 Dispositivos para sadas digitaisComo as sadas digitais comportam-se como chaves abertas ou fechadas,

podemos utiliz-las para comutar um circuito eltrico com tenso compatvel

com os terminais do CLP e com os equipamentos eltricos conectados

sada, acionando-os ou desacionando-os. Entretanto, o CLP um equipa-mento lgico, projetado para acionar pequenas cargas eltricas, geralmente

dispositivos eletromecnicos ou eletrnicos de acionamentos, tais como

contatores, lmpadas de sinalizao, soft-starters, vlvulas eletro-hidruli-

cas ou eletro-pneumticas, etc, capazes de acionar cargas eltricas de maior

potncia, como mostra a Figura 3.3.

Figura 3.3: Dispositivos para sadas digitais: (1) contator; (2) soft-starter; (3) lmpadasde sinalizao; (4) vlvula eletrohidrulicaFonte: CTISM

3.3.1 Aplicao prticaConsideremos um CLP controlando o funcionamento de um sistema de

bombeamento dgua. Este sistema possui sensores de nvel, motobombaprincipal, motobomba reserva e lmpadas de sinalizao que indicam caixa

dgua vazia e motobomba reserva em funcionamento. Para o acionamento

dos motores so utilizados contatores; j as lmpadas de sinalizao so

acionadas diretamente pelo CLP. Note que os equipamentos eltricos con-

trolados pelo CLP (motobombas e lmpadas) possuem somente dois estados

operacionais diferentes (ligados ou desligados), em funo de suas carac-

contator um dispositivo eletromecnico

que permite, a partir de umcircuito de comando, efetuar o

acionamento de cargas eltricasem circuitos de potncia. Soconstitudos de uma bobina,mola e contatos. A bobina responsvel pela produo

de fora magntica capaz decomutar os contatos. Com a

bobina desenergizada, a molareestabelece as condies de

repouso dos contatos. O contatorpossui contatos de fora (para ocircuito de potncia) e auxiliares(para a lgica de comando). Os

contatos de fora so do tipoNA, enquanto que os auxiliares

podem ser do tipo NA ou NF.



33/54

Pesquise mais sobre motorde induo, acessando:http://pt.wikipedia.org/wiki/motor_de_indu%c3%a7%c3%a3o

Assista a um filme demonstrandoo funcionamento e programaode um CLP comercial:http://www.youtube.com/watch?v=rmatm5mwxqs&feature=related

Pesquise mais sobre o conversorde frequncia, acessando:http://pt.wikipedia.org/wiki/conversor_de_frequ%c3%aancia

tersticas. Dessa forma, as sadas digitais do CLP mantero ligados ou des-

ligados os contatores responsveis pela partida dos motores, bem como as

lmpadas de sinalizao, caracterizando a estratgia de controle on-off.

3.4 Dispositivos para sadas analgicasOs dispositivos para sadas analgicas recebem do CLP sinais eltricos vari-

veis, de tenso ou corrente, controlando a atuao de um equipamento

eltrico. Como exemplo, temos o controle de temperatura, controle de nvel,

controle de rotao de motores eltricos, etc. Para isto, so necessrios cir-

cuitos ou equipamentos eletrnicos auxiliares que recebem a informao

analgica do CLP, atuando diretamente no funcionamento dos equipamen-

tos eltricos, como, por exemplo, um conversor de frequncia, equipamento

eletrnico destinado ao controle de rotao de motores de induo. A Figura

3.4 mostra um conversor de frequncia.

Figura 3.4: Conversor de frequnciaFonte: CTISM

e-Tec BrasilAula 3 - Dispositivos de entrada e sada para CLP 33


34/54

3.4.1 Aplicao prticaConsideremos um CLP controlando a rotao de uma esteira transportadora

acionada por um motor eltrico de induo. O acionamento do motor

realizado atravs de um inversor de freqncia. Dessa forma, se o CLP enviar

um sinal eltrico varivel de 0 a 10 Vcc ao conversor de frequncia, este, emfuno da parametrizao escolhida, ajustar a velocidade do motor de um

valor mnimo a um valor mximo, em resposta solicitao do CLP.

ResumoNessa aula, identificamos e diferenciamos os dispositivos para entradas e

sadas analgicas e digitais de CLP. Isso permitiu relacionar os diferentes dis-

positivos de entradas e sadas s diferentes estratgias de controle, contex-

tualizando suas aplicaes prticas.

Atividades de aprendizagem1. Qual a finalidade dos dispositivos de entradas e sadas?

2. Diferencie dispositivos para entradas digitais e para entradas analgicas.

3. Diferencie dispositivos para sadas digitais e para sadas analgicas.

4. Cite aplicaes prticas para utilizao de dispositivos para entradas e

sadas digitais e analgicas.

e-Tec Brasil Tecnologia da Informtica34


35/54

e-Tec Brasil

Aula 4 Instalao e programao

Objetivos

Compreender as caractersticas de instalao de CLP, utilizando di-

ferentes dispositivos para entradas e sadas.

Reconhecer diferentes estruturas de linguagem para programao

de CLP.

Diferenciar funes bsicas, combinadas e especiais da linguagemLadder, compreendendo sua estrutura de funcionamento.

Os fabricantes de CLPs, em seus manuais tcnicos, orientam quanto s

caractersticas de instalao e programao dos CLPs comercializados. Em

funo dos fabricantes, modelos, classificaes e aplicaes, podero existir

diferenas significativas nas instrues de instalao e programao.

Nesta aula ser apresentado um modelo genrico de instalao do CLP, bem

como as caractersticas bsicas da linguagem de programao mais utilizada

em CLPs, denominada linguagem Ladder.

4.1 InstalaoPara o entendimento de um modelo genrico de instalao de um CLP,

consideremos um CLP com alimentao em 24 Vcc que possui 8 entradas

digitais, 2 entradas analgicas de 0 a 10 V, 4 sadas digitais rel e 2 sadas

analgicas de 0 a 10 V.

Note, na Figura 4.1, que esto sendo utilizadas 3 entradas digitais, 1 entrada

analgica, 3 sadas digitais e 1 sada analgica.

e-Tec Brasil35Aula 4 - Instalao e programao


36/54

Figura 4.1: Modelo genrico de instalao de um CLPFonte: CTISM

Em relao Figura 4.1, podemos fazer as seguintes observaes:

a) Poder ser utilizada uma quantidade inferior de entradas/sadas dispon-

veis. No h ordem no uso das mesmas, sendo que o programa definir

quais sero utilizadas.

b) As entradas digitais I1, I3 e I6 recebero 0 V (baixo nvel) ou 24 V (alto

nvel), dependendo do estado aberto ou fechado dos contatos corres-

pondentes ao interruptor, chave fim de curso e sensor indutivo. Note que

est sendo utilizado um contato normalmente aberto (NA) do interruptor

e do sensor indutivo, e um contato normalmente fechado (NF) da cha-ve fim de curso. Isto significa que, para as entradas I1 e I6 ficarem em

alto nvel, dever ser pressionado o interruptor ou aproximada uma pea

metlica do sensor, respectivamente. Em relao chave fim de curso,

est sendo utilizado um contato NF, o que significa que a entrada I3 est

constantemente em alto nvel, deixando de estar somente quando algu-

ma pea tocar a chave fim de curso.



37/54

c) A entrada analgica IA1 recebe do sensor de vazo um sinal que poder

variar de 0 V a 10 Vcc, correspondente aos limites de vazo do disposi-

tivo. Este sinal de tenso recebido pelo CLP em apenas um terminal,

tendo como referncia o terminal negativo da fonte de alimentao.

d) As sadas digitais rel comutam independentemente, acionando os cir-cuitos eltricos a elas conectados. Note que a sada Q1, quando fechada,

alimenta um contator com tenso 220 Vca. J a sada Q3 recebe um

sinal 24 Vcc de um soft-starter, e, quando fechada, devolve este sinal ao

soft-starter, o que corresponde a uma solicitao do CLP. J a sada Q4

alimenta uma lmpada de sinalizao com tenso de 127 Vca.

e) A sada analgica QA2 produz um sinal que poder variar de 0 a 10 Vcc,

o qual recebido por um conversor de frequncia, que controla a rota-

o de um motor de induo em funo das informaes provenientes

do CLP.

f) Como a funo principal de um CLP o controle lgico de um proces-so, suas sadas possuem limitao de potncia. importante consultar

a capacidade mxima de tenso e corrente das sadas, fornecidas pelo

fabricante, utilizando sempre dispositivos auxiliares para o acionamento

de equipamentos eltricos de potncia.

4.2 ProgramaoA programao de um CLP est diretamente relacionada configurao de

instalao. Portanto, o primeiro passo definir as entradas e sadas que

sero utilizadas no processo, bem como os dispositivos a elas conectados.

Aps isto, a implementao de um programa poder ser iniciada, a qual,

utilizando-se de lgica combinacional e sequencial, relacionar as informa-

es de entrada resultando em aes de sada.

Existem diversas linguagens de programao para CLP, as quais, utilizando

um conjunto de smbolos, blocos, figuras, comandos, etc, permitem ao pro-

gramador manifestar as relaes entre as entradas e sadas do CLP.

Na atual gerao de CLP, so empregadas linguagens de alto nvel, que pos-suem uma srie de instrues de programao pr-definidas. Isto aproxima as

linguagens de alto nvel da linguagem humana, facilitando assim o trabalho

do programador. As chamadas linguagens de programao de baixo nvel,

ou em linguagem de mquina, exigem maior habilidade do programador, o

qual necessitar de uma boa compreenso do hardware do equipamento,

programando bit a bit, como o caso da linguagem assembly.

Pesquise mais sobre a linguagemassembly, acessando:http://pt.wikipedia.org/wiki/linguagem_de_programa%c3%a7%c3%a3o_de_baixo_n%c3%advel

e-Tec BrasilAula 4 - Instalao e programao 37


38/54

A Figura 4.2 mostra a estrutura de trs linguagens de alto nvel diferen-

tes, utilizadas em programao de CLP (blocos lgicos, descritiva e Ladder).

Observe que ambas apresentam o mesmo programa, onde a sada digital Q1

estar fechada somente se as entradas digitais I1 e I2 estiverem em alto nvel

ao mesmo tempo.

Figura 4.2: Estrutura de diferentes linguagens de programaoFonte: CTISM

Note que a linguagem Ladderreproduz a estrutura de um diagrama eltrico,

na qual a combinao de contatos abertos, correspondentes s entradas,

permitir energizar uma determinada carga, que corresponde sada.

Em funo da proximidade da linguagem Ladder com a lgica de rels,

amplamente utilizada antes do surgimento dos CLP, essa tornou-se uma das

linguagens mais empregadas pelos fabricantes de CLP.

4.2.1 Funes bsicas em LadderAs funes bsicas ou fundamentais na linguagem Ladderso:

a) Funo NA: normalmente aberto (em ingls NO);

b) Funo NF: normalmente fechado (em ingls NC);

c) FunoE(em inglsAND);

d) Funo OU(em ingls OR).



39/54

4.2.1.1 Funo NA

A Figura 4.3 mostra a funo NA em Ladder, bem como o circuito eltrico e

lgica digital correspondente.

Figura 4.3: Funo NAFonte: CTISM

Observe que, na funo NA, o estado da sada digital idntico ao da entrada

digital. Assim, quando I1 estiver em alto nvel, a sada Q1 estar ativada; e,

quando I1 estiver em baixo nvel, a sada Q1 estar desativada. A Figura 4.4

mostra o circuito de instalao do CLP para o programa da Figura 4.3.

Figura 4.4: Circuito de instalao: funo NA e NFFonte: CTISM

4.2.1.2 Funo NF

A Figura 4.5 mostra a funo NF em Ladder, bem como o circuito eltrico e




40/54

Figura 4.5: Funo NFFonte: CTISM

Observe que, na funo NF, o estado da sada digital inverso ao da entrada

digital. Assim, quando I1 estiver em alto nvel, a sada Q1 estar desativada;

e, quando I1 estiver em baixo nvel, a sada Q1 estar ativada. A Figura 4.4mostra o circuito de instalao do CLP que tambm aplicado no programa

da Figura 4.5.

4.2.1.3 Funo E

A Figura 4.6 mostra a funo E em Ladder, bem como o circuito eltrico e


Figura 4.6: Funo EFonte: CTISM

Observe que, na funo E, o estado da sada digital depende da combinao

das entradas digitais. Assim, quando I1 e I2 estiverem simultaneamente em

alto nvel, a sada Q1 estar ativada; e, quando qualquer uma das entradas,

ou ambas, estiverem em baixo nvel, a sada Q1 estar desativada. A Figura

4.7 mostra o circuito de instalao do CLP para o programa da Figura 4.6.



41/54

Figura 4.7: Circuito de instalao: funo EFonte: CTISM

4.2.1.4 Funo OUA Figura 4.8 mostra a funo OU em Ladder, bem como o circuito eltrico e


Figura 4.8: Funo OUFonte: CTISM

Observe que, na funo OU, o estado da sada digital depende da combina-

o das entradas digitais. Assim, quando I1 ou I2, ou ambos, estiverem emalto nvel, a sada Q1 estar ativada; e, somente quando I1 e I2 estiverem

simultaneamente em baixo nvel, teremos a sada Q1 desativada. A Figura

4.7 mostra o circuito de instalao do CLP que tambm aplicado no pro-

grama da Figura 4.8.



42/54

4.2.2 Funes combinadas em Ladder4.2.2.1 Funo NA-NF srie

A Figura 4.9 mostra a funo NA-NF srie em Ladder, bem como o circuito

eltrico e lgica digital correspondente.

Figura 4.9: Funo NA-NF srieFonte: CTISM

Observe que, na funo NA-NF srie, o estado da sada digital depende da

combinao das entradas digitais. Assim, somente quando I1 estiver em alto

nvel e I2 em baixo nvel, teremos a sada Q1 ativada. Para qualquer outra

situao, teremos a sada Q1 desativada. A Figura 4.7 mostra o circuito de

instalao do CLP que tambm aplicado no programa da Figura 4.9.

4.2.2.2 Funo NA-NF paralelo

A Figura 4.10 mostra a funo NA-NF paralelo em Ladder, bem como o

circuito eltrico e lgica digital correspondente.

Figura 4.10: Funo NA-NF paraleloFonte: CTISM



43/54

Observe que, na funo NA-NF paralelo, o estado da sada digital depende

da combinao das entradas digitais. Assim, somente quando I1 estiver em

baixo nvel e I2 em alto nvel, teremos a sada Q1 desativada. Para qualquer

outra situao, teremos a sada Q1 ativada. A Figura 4.7 mostra o circuito

de instalao do CLP que tambm aplicado no programa da Figura 4.10.

4.2.3 Funes especiaisDependendo das caractersticas dos CLP, os fabricantes podero disponibili-

zar diversas funes especiais. Neste item sero abordadas as funes espe-

ciais mais empregadas, uma vez que o manual de programao dos CLPs

instrui quanto ao uso de suas funes de programao.

4.2.3.1 Funo SET

Esta funo obriga o estado de uma memria ou de uma sada do CLP a ficar

ativada. A Figura 4.11 mostra a funo SET em Ladder.

Figura 4.11: Funo SETFonte: CTISM

Observe que, na funo SET, o estado da sada digital depende de uma

informao provinda da entrada digital. Quando a entrada I1 estiver em

alto nvel, a sada Q1 fica em alto nvel. Note que, mesmo quando a entrada

I1 voltar para baixo nvel, a sada Q1 permanecer em alto nvel, usando,

necessariamente, uma outra funo para desativar a sada.

4.2.3.2 Funo RESET

Esta funo obriga o estado de uma memria ou de uma sada do CLP a ficar

desativada. A Figura 4.12 mostra a funo RESET em Ladder.

Figura 4.12: Funo RESETFonte: CTISM



44/54

Observe que, na funo RESET, o estado da sada digital depende de uma

informao provinda da entrada digital. Considerando que no programa da

Figura 4.11 utilizou-se a entrada I1 para a funo SET, optou-se pelo uso

da entrada I2 para a funo RESET, como mostrado na Figura 4.12. Assim,

quando a entrada I2 estiver em alto nvel, a sada Q1 ficar em baixo nvel.Note que, quando a entrada I2 voltar para baixo nvel, a sada Q1 permane-

cer em baixo nvel.

4.2.3.3 Funo temporizador

Esta funo tem por finalidade acionar ou desligar uma memria ou uma

sada de acordo com um tempo programado.

importante salientar que os temporizadores possuem vrios modos de

operao, tais como retardo na energizao, retardo na desenergizao,

retardos memorizveis, etc, cujas peculiaridades de programao seroaprofundadas atravs de projetos prticos.

A Figura 4.13 mostra a funo temporizador com sua respectiva simbologia

em Ladder, segundo a norma IEC 1131-3.

Figura 4.13: Funo temporizadorFonte: CTISM

A seguir, sero apresentados os modos mais bsicos de temporizao.

a) Retardo na energizao

Considere, na Figura 4.13, que o temporizador foi configurado na fun-

o temporizador com retardo na energizao. Desta forma, a sada Q1ser acionada um certo tempo aps a entrada I1 ficar em alto nvel, neste

caso 5 segundos. Quando a entrada I1 ficar em alto nvel, esta ativa o

elemento temporizador T1 (parametrizado no programa para 5 s). Aps

5 segundos, o contato do temporizador fecha-se acionando a sada Q1.

Na Figura 4.14 temos o diagrama de tempo do temporizador com retar-

do na energizao.



45/54

Observe na Figura 4.14 que se o tempo em alto nvel da entrada I1 formenor que o parametrizado no temporizador, a sada Q1 no ser aciona-

da. Desta forma, para que a sada Q1 seja acionada, necessrio que a en-

trada I1 permanea em alto nvel por um tempo superior ao parametrizado

T. Observe ainda que, no modo retardo na energizao, quando a entrada

I1 for para baixo nvel, a sada Q1 ser desacionada imediatamente.

b) Retardo na desenergizao

Considere, na Figura 4.13, que o temporizador foi configurado na fun-

o temporizador com retardo na desenergizao. Desta forma, a sada

Q1 ser acionada imediatamente quando a entrada I1 ficar em alto nvel,

entretando, quando a entrada I1 for para baixo nvel, a sada Q1 perma-

necer acionada pelo tempo parametrizado T. Na Figura 4.15 temos o

diagrama de tempo do temporizador com retardo na desenergizao,

onde T o tempo de atraso no desligamento da sada Q1.

Os demais modos de temporizao partem basicamente destes dois tipos

de retardo, cujas configuraes variam dependendo do CLP.

Figura 4.14: Diagrama de tempo do temporizador com retardo na energizaoFonte: CTISM

Figura 4.15: Diagrama de tempo do temporizador com retardo na desenergizaoFonte: CTISM



46/54

4.2.3.4 Funo contador

Esta funo tem por finalidade ativar uma memria ou uma sada aps uma

determinada contagem de eventos. A Figura 4.16 mostra a funo e simbo-

logia do contador em Ladder, segundo a norma IEC 1131-3.

Figura 4.16: Funo contadorFonte: CTISM

Observe que, na funo contador, a entrada I1 recebe pulsos provindos de chaves

externas ou sensores, enviando para o contador C1. No programa, C1 foi para-

metrizado para 4 contagens. Aps C1 receber 4 pulsos (quatro energizaes/

desenergizaes), o contato NA do contador C1 fecha-se, acionando a sada Q1.

O contador pode ser crescente, decrescente ou at mesmo crescente/decres-

cente (up/down). Para a ltima finalidade, o bloco contador composto de

mais uma entrada que far a contagem regressiva, conforme Figura 4.17.

Figura 4.17: Contador up/downFonte: CTISM

Analizando a Figura 4.17, observamos que I1 faz a contagem crescente, I2 a

contagem decrescente, e I3 aciona o reset. Na Figura 4.18 temos o diagrama

de tempos do contador up/down.



47/54

Figura 4.18: Diagrama de tempos do contador up/down

Fonte: CTISM

Note que, aps concluir o ciclo de contagem (4 contagens), Q1 fica acio-

nado, independentemente do estado de I1. A sada Q1 pode ser desativada

resetando o contador C1.

4.2.3.5 Funo relgio

Esta funo tem por finalidade ativar/desativar uma memria ou uma sada

em horrios e dias da semana especficos. A Figura 4.19 mostra a funo

relgio em Ladder.

Figura 4.19: Funo relgioFonte: CTISM

Observe que, na funo relgio, a entrada I1 habilita o funcionamento do

relgio. Enquanto a entrada I1 manter acionado o relgio R1, este, atravs

de seu contato NA, ativa/desativa Q1 em funo dos parmetros de dia da

semana e intervalo de horrio parametrizados no programa. Assim, a sada

Q1 ser ativada s 08h15min e desativada s 14h30min, de segunda-feira a

sexta-feira. Note que desativando o relgio R1 pela entrada I1 interrompe o

controle da sada Q1, tornando-a desativada.



48/54

ResumoNessa aula, foram apresentadas as caractersticas de instalao de CLP, bem

como diferentes estruturas de programao. Destaque especial foi dado

Linguagem Ladder, em funo de sua importncia e utilizao, apresentando,

de forma geral, suas principais funes bsicas, combinadas e especiais.

Atividades de aprendizagem1. Cite as principais caractersticas de instalao de CLP.

2. Diferencie linguagem de alto nvel de linguagem de baixo nvel.

3. Explique a estrutura da linguagem Ladder.

4. Cite as principais funes de programao em Ladder.



49/54

e-Tec Brasil

Aula 5 Projetos com controladoresprogramveis

Objetivos

Aplicar os conhecimentos de controladores programveis e linguagem

de programao Ladderna soluo de problemas de automao

industrial.

Desenvolver projetos prticos de automao industrial com contro-

ladores programveis, definindo dispositivos de entrada e sada e

simulando o funcionamento do programa em Ladder.

Aps o entendimento da estrutura bsica de funcionamento de um CLP, das

variveis e dispositivos de entradas e sadas, bem como da linguagem de

programao Ladder, estamos aptos a projetarmos solues para automa-

o industrial utilizando CLP.

Para isto, disponibilizaremos no ambiente virtual de ensino-aprendizagem o

manual de programao, bem como o software simulador, em verso gratuita,

de um modelo de CLP comercial com programao em linguagem Ladder.

Atravs do ambiente virtual de ensino-aprendizagem sero fornecidas ins-

trues de programao e simulao, visando familiarizao do aluno com

o software. Aps isso, sero disponibilizadas atividades prticas de progra-

mao, envolvendo o projeto de solues automticas com CLP. A avaliao

desta aula consistir na anlise dos projetos desenvolvidos pelos alunos.

Atividades de aprendizagem1. Dado o circuito digital abaixo, obter o circuito equivalente em linguagemLadder.

e-Tec Brasil49Aula 5 - Projetos com controladores programveis


50/54

2. A figura seguinte mostra o funcionamento de um reservatrio de gua,

cujo nvel deve ser mantido entre um valor mximo e mnimo, forneci-

dos por dois sensores de nvel, S1 (contato NA em nvel mximo) e S2

(contato NA em nvel mnimo). A bomba centrfuga usada para encher

o tanque dever ser ligada quando o sensor S2 for desativado (nvel m-

nimo), e desligada quando o sensor S1 for ativado (nvel mximo). Um

interruptor Ch1 dever ser usado para interromper manualmente estecontrole automatizado e uma lmpada de sinalizao L1 dever perma-

necer ligada enquanto o sensor de nvel mnimo S1 estiver desativado.

Projete uma soluo para este processo, apresentando diagrama de ins-

talao do CLP, bem como o programa desenvolvido.

3. O esquema abaixo representa o funcionamento de uma esteira movi-

da atravs do motor trifsico M1 que dever deslocar uma determinada

pea desde a mesa do operador at os motores trifsicos M2 e M3 e

aps, retornar a pea para a mesa do operador. As posies normais



51/54

de parada da pea na mesa do motor 2 e mesa do motor 3 sero con-

troladas atravs de chaves de fim de curso (FC); na mesa do operador o

incio e o fim do processo ser controlado por sensor. Este sistema dever

conter um boto de emergncia que desligue todos os motores acio-

nados, independente da posio em que se encontra a pea. Seguindoa seqncia de funcionamento abaixo, projete um sistema de controle

para este processo, apresentando o diagrama de instalao do CLP, bem

como o programa desenvolvido.

Sequncia de funcionamento:

1 - O operador coloca a pea e o sensor aciona a esteira (M1) que leva a

pea at a mesa do motor M2;

2 - Ao chegar a mesa do motor M2 a esteira para e o motor M2 liga e

permanece durante 10s;

3 - Aps 10s, o motor M2 desliga e a esteira leva a pea at a mesa do

motor M3;

4 - Ao chegar a mesa do motor M3 a esteira para e o motor M3 liga e

permanece durante 15s;

5 - Aps 15s, o motor M3 desliga e a esteira retorna a pea at a mesa

do operador;

6 - Ao chegar mesa do operador, a esteira desliga e o operador retira

a pea.

4. Um determinado processo constitudo de duas esteiras, sendo que a

esteira 1 tem apenas um sentido de deslocamento, enquanto a esteira

2 possui dois sentidos de deslocamento. A esteira 1 transporta a pea

e-Tec BrasilAula 5 - Projetos com controladores programveis 51


52/54

para avaliao de altura e posteriormente para a esteira 2. A esteira 2,

em funo do teste de altura feito anteriormente, desloca a pea para

o lado relativo a sua situao, isto , boa ou ruim. Aps a identificao

e deslocamento de 5 peas ruins, uma lmpada de sinalizao L1 dever

ser acionada, desligando apenas quando a contagem for reiniciada (reset)atravs de um boto pulsante B1.

A sequncia completa de funcionamento, conforme esquema abaixo,

a seguinte:

1 - O operador coloca a pea na esteira 1, sendo esta ligada pelo sensor 1;

2 - Ao passar pelas chaves fim de curso 1 e 2, a esteira 2 dever ligar no

sentido referente s condies da pea, isto , se a altura estiver abaixo

da FC2 ou acima da FC1 ser ruim; j se estiver entre a FC1 e FC2 serboa.

3 - Aps a pea passar pelas chaves fim de curso FC1 e FC2, a esteira 1

dever desligar, pois a pea j passou para a esteira 2.

4 - Aps ligada, a esteira 2 permanece durante 5 segundos, tempo sufi-

ciente para deslocar a pea at seu destino.



53/54

Referncias

CAPELLI, A. Mecatrnica Industrial. So Paulo: Editora Saber, 2002.

MARTINS, G. M. Princpios de Automao Industrial. Santa Maria: UFSM, 2010.

Programa Prodenge/Sub-programa Reenge. Curso de Controladores LgicoProgramveis. UERJ.

SILVA, M. E. Controladores Lgico Programveis Ladder. FUMEP/EEP/COTIP,2007. (Apostila Didtica).

SILVA, M. E. Curso de Automao Industrial. FUMEP/EEP/COTIP, 2009. (ApostilaDidtica).

e-Tec Brasil53


54/54

Currculo do professor-autor

Marcos Daniel Zancan natural de Ivor-RS e professor do Colgio Tcnico

Industrial (CTISM) da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Tcnico

em Eletromecnica pelo CTISM, graduado em Engenharia Eltrica pela UFSM,graduado em Formao Pedaggica Licenciatura Plena em Ensino Profis-

sionalizante pela Universidade de Santa Cruz do Sul (UNISC), Especialista

em Engenharia de Segurana do Trabalho pelo Centro Universitrio Francis-

cano (UNIFRA) e Mestre em Engenharia de Produo pela UFSM. No CTISM,

ministra as disciplinas de Eletrotcnica, Acionamentos Eltricos e Automao

e Controle. Atualmente, atua tambm como Diretor do Departamento de

Ensino, membro da equipe do PROEJA, membro do Ncleo de Ensino a Dis-

tncia e participa de projetos de extenso, ministrando cursos de capacitao

para eletricistas da gerao, transmisso e distribuio de energia eltrica nas

reas de eletricidade e de segurana do trabalho.

Documents

controladores_programaveis_2012