Fundamentos da Lógica Ladder

UFJF Graduao em Engenharia de Produo Automao da Produo LADDER Prof: Roberto Malheiros Pg. 1 Fundamentos da Lgica Ladder Princpio de funcionamento Variveis de entrada: so sinais externos recebidos pelo PLC, os quais podem ser oriundos de fontes pertencentes ao processo controlado ou de comandos gerados pelo operador. Tais sinais so gerados por dispositivos como sensores diversos, chaves, botoeiras, etc... Variveis de Sada: so dispositivos controlados por cada ponto de sada do PLC. Tais pontos podem servir para interveno direta no processo controlado por acionamento prprio, ou tambm para sinalizao de estado em painel sintico. So exemplos: contactores, vlvulas, lmpadas, displays, etc... Programa: seqncia especfica de instrues selecionadas de um conjunto de operaes oferecidas pelo PLC em uso, que iro efetuar as aes de controle desejadas, ativando, ou no, as memrias internas e os pontos de sada do PLC a partir da monitorao do estado das mesmas memrias internas e/ou dos pontos de entrada do PLC.

Ciclo de Varredura ou tempo de scan

Incio

Leitura das entradas

Execuo do programa

O princpio fundamental de funcionamento do PLC a execuo por parte da CPU de um programa (conhecido como executivo de responsabilidade do fabricante), que realiza ciclicamente as aes de leitura das entradas, execuo dos programas de controle do usurio e atualizao das sadas.

Atualizao das sadas

UFJF Graduao em Engenharia de Produo Automao da Produo LADDER Prof: Roberto Malheiros Pg. 2 Contato normalmente aberto (XIC examine if closed)

A sua representao em um diagrama Ladder a seguinte:

Varivel de entrada (input): chave A Varivel de sada (output): alarme

Nesse diagrama, a sada ficar energizada somente o tempo em que a chave A estiver ativa. Possui a seguinte tabela verdade:

Entradas Sadas chave A alarme 1 0 1 0

Contato normalmente fechado (XIO examine if open)


Varivel de entrada (input): chave B Varivel de sada (output): alarme

Nesse diagrama, a sada ficar energizada somente o tempo em que a chave B estiver inativa. Possui a seguinte tabela verdade:

Entradas Sadas chave A alarme 1 0 0 1

UFJF Graduao em Engenharia de Produo Automao da Produo LADDER Prof: Roberto Malheiros Pg. 3 Lgica e (and)

A sua representao em um diagrama Ladder a seguinte: Varivel de entrada (input): chave A Varivel de entrada (input): chave B Varivel de sada (output): alarme

Nesse diagrama, a sada ficar energizada somente o tempo em que as chaves A e B estiverem ativas. Possui a seguinte tabela verdade:

Entradas chave A 1 1 0 0

Sadas

chave B alarme 1 0 1 0 1 0 0 0

Lgica e no (and not)

A sua representao em um diagrama Ladder a seguinte: Varivel de entrada (input): chave A Varivel de entrada (input): chave B Varivel de sada (output): alarme

Nesse diagrama, a sada ficar energizada somente o tempo em que as chaves A e no B estiverem ativas. Possui a seguinte tabela verdade:

UFJF Graduao em Engenharia de Produo Automao da Produo LADDER Prof: Roberto Malheiros Pg. 4 Entradas chave A 1 1 0 0 Sadas


Lgica ou (or)


Varivel de entrada (input): chave A Varivel de entrada (input): chave B Varivel de sada (output): alarme

Nesse diagrama, a sada ficar energizada somente o tempo em que as chaves A ou B estiverem ativas. Possui a seguinte tabela verdade:


Sadas


Lgica ou no (or not)


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Nesse diagrama, a sada ficar energizada somente o tempo em que as chaves A ou B estiverem ativas. Possui a seguinte tabela verdade:


Sadas


Um diagrama ladder com n entradas em uma linha, possui 2n, combinaes. Observe o exemplo de uma combinao ou no e e no.

Varivel de entrada (input): chave A Varivel de entrada (input): chave B Varivel de entrada (input): chave C Varivel de sada (output): alarme

Como detalhe, aparece na figura a ltima linha obrigatria de todo diagrama ladder.

UFJF Graduao em Engenharia de Produo Automao da Produo LADDER Prof: Roberto Malheiros Pg. 6 Nesse diagrama, a sada ficar energizada somente o tempo em que as chaves A ou no B e no C estiverem ativas. Possui a seguinte tabela verdade:

Entrada chave A 0 0 0 0 1 1 1 1 chave B chave C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1

Sada alarme 1 0 0 0 1 0 1 0

Selo (Latch) usado para travar uma condio. At o momento, as sadas estavam com o seu funcionamento condicionado ao estado da sua varivel de entrada inclusive aps a partida da varivel de sada. H duas maneiras de termos a sada funcionando mesmo depois que a entrada seja desativada:

Selo com prioridade para o desligamento

Varivel de entrada (input): chave A Varivel de entrada (input): chave B Varivel de entrada (input): chave C Varivel de sada (output): alarme Varivel de entrada (input): alarme

UFJF Graduao em Engenharia de Produo Automao da Produo LADDER Prof: Roberto Malheiros Pg. 7 A nica maneira de acionar o alarme ativando a chave A (mudando o estado desta de 0 para 1). Porm, quando a alarme acionado este se mantm (dado que o alarme tambm funciona como varivel de entrada dentro de uma lgica ou). A nica maneira de se desligar a mquina mudando o estado da chave B de 0 para 1. Diz-se que este diagrama tem prioridade para o desligamento porque quando as chaves A e B esto acionadas o alarme fica em repouso (estado zero). A seguinte tabela verdade observada (aqui h uma cronologia de tempo).

Entrada chave A 0 1 0 0 1 0 0 1 chave B 0 0 0 0 0 0 1 1 alarme 0 1 1 1 1 1 0 0

Sada alarme 0 1 1 1 1 1 0 0

Selo com prioridade para o ligamento

Varivel de entrada (input): chave A Varivel de entrada (input): chave B Varivel de entrada (input): chave C Varivel de sada (output): alarme Varivel de entrada (input): alarme

UFJF Graduao em Engenharia de Produo Automao da Produo LADDER Prof: Roberto Malheiros Pg. 8 A nica maneira de acionar o alarme ativando a chave A (mudando o estado desta de 0 para 1). Porm, quando a alarme acionado este se mantm (dado que o alarme tambm funciona como varivel de entrada dentro de uma lgica ou). A nica maneira de se desligar a mquina mudando o estado da chave B de 0 para 1. Diz-se que este diagrama tem prioridade para o ligamento porque quando as chaves A e B esto acionadas o alarme fica energizado (estado um). A seguinte tabela verdade observada (aqui h uma cronologia de tempo).

Entrada chave A 0 1 0 0 1 0 0 1 chave B 0 0 0 0 0 0 1 1 alarme 0 1 1 1 1 1 0 1

Sada alarme 0 1 1 1 1 1 0 1

Observao sobre o uso de selos em lgica ladder

Se no houver uma entrada para o desligamento da varivel de sada, est continuar funcionando indefinidamente. Observe a seguinte figura:


UFJF Graduao em Engenharia de Produo Automao da Produo LADDER Prof: Roberto Malheiros Pg. 9 No h uma maneira de parar a sada (depois de ser energizada pela chave A).

Exerccios: 1. Elaborar um programa PLC para controlar duas sadas O1 e O2 de tal maneira que O1 pode atuar de maneira independente e O2 s pode atuar se O1 estiver ligado, mas pode continuar ligado aps o desligamento de O1. As sadas so ligadas pelas botoeiras L1 e L2 e so desligadas pelas botoeiras D1 e D2. Inputs: L1, L2, D1, D2 Output: O1 e O2 (ambos sero usados como inputs para selo)

2. Elaborar um programa PLC para um sistema de reservatrio composto de uma vlvula de entrada P, duas bombas acionadas por M1 e M2, um alarme AL e quatro sensores de nvel (A, B, C, D). As condies de funcionamento so as seguintes: se o nvel for A ou superior, fecha-se a vlvula P, se o nvel for inferior a B, abre-se a vlvula P. Acima de B, M1 e M2 bombeiam, abaixo de B somente M1 bombeia. Abaixo de C soa o alarme, em D nenhuma bomba deve funcionar. Inputs: Outputs: A, B, C, D P, AL, M1, M2


Usando sada retentiva (substituio do selo) O selo pode ser substitudo por uma sada retentiva que mantm o seu estado energizado mesmo depois de ter a sua entrada passando para o estado de repouso. A nica maneira de colocar a sada em repouso ativando uma outra sada especial denominada reset. De acordo com o endereo dado para o reset este levar a sada para o repouso (se esta estiver energizada). Observe o seguinte diagrama Ladder:


A faixa amarela acima das entradas e sadas representa o estado energizado. A sada representada com um L entre parnteses significa Latch e a sada com um U representa unlatch. Respectivamente passam do estado 0 para 1 e de 1 para 0. Porm, se a entrada I1 estiver energizada antes de I0 a sada nunca ficar energizada. Programadores em geral utilizam o selo, dado que a verificao usual mais simples. Exerccio: Automao de um porto de garagem. Pressionando a chave open, deve-se abrir o porto se no estiver totalmente aberto. Se o porto estiver totalmente aberto a lmpada open dever ser acesa e se o porto estiver totalmente fechado a lapada close dever ser acesa. Sob nenhuma circunstncia os motores devero ser energizados ao mesmo tempo. Enquanto o motor estiver em movimento a lmpada ajar dever estar acesa. O porto no poder forar, ou seja, quando estiver totalmente aberto o motor no abre mais (o mesmo para todo fechado).


Obtemos o seguinte diagrama Ladder:

UFJF Graduao em Engenharia de Produo Automao da Produo LADDER Prof: Roberto Malheiros Pg. 13 Neste exerccio a botoeira stop (I2) no foi utilizada. Aumentando o exerccio para: O movimento da porta ser imediatamente parado quando stop for acionado, e permanecer parado se a chave for desligada. Pressionando a chave open, a porta ir abrir se no estiver totalmente aberta, essa operao continuar mesmo se a chave for desligada. Pressionando a chave close, a porta ir fechar se no estiver totalmente fechada, essa operao continuar mesmo se a chave for desligada. Em hiptese alguma o porto ser forado e os motores funcionaro ao mesmo tempo. A lmpada ajar ser iluminada se a porta no estiver totalmente fechada e nem totalmente aberta. A lmpada open ser iluminada se a porta estiver totalmente aberta. A lmpada shut ser iluminada se a porta estiver totalmente fechada.

O seguinte diagrama Ladder obtido:


Exerccio: Elaborar um programa PLC para processo industrial em que uma esteira, acionada pelo motor E, transporta garrafas de 3 tamanhos P, M e G que sensibilizam 3 sensores ticos A, B e C. O programa tem incio quando a chave L acionada e interrompido pela chave D. A seleo do tipo de garrafa feita a partir de uma chave seletora de trs posies P, M e G. Assim, caso sejam selecionadas garrafas de tamanho G a esteira deve parar e o alarme soar caso uma garrafa P ou M seja detectada. Aps a retirada manual da garrafa, o operador deve religar o sistema em L.

UFJF Graduao em Engenharia de Produo Automao da Produo LADDER Prof: Roberto Malheiros Pg. 15 TEMPORIZADOR

Um exemplo demonstra a utilizada de um temporizador: em uma garagem residencial, ao iniciarmos o processo de abertura e fechamento do porto, pode ser requerido que um sinal sonoro fique soando por 40 segundos. Quando temos tempo definido, o uso de temporizadores necessrio. H dois tipos de temporizadores: TON Timer on-delay: Este temporizador apresenta retardo no ligamento. Ao ser acionado, e mantendo-se energizado, o output que possui como entrada este temporizador ser energizado apenas t segundos aps o temporizador. A representao esquemtica deste temporizador a seguinte:

Algumas observaes devem ser feitas:

Todo temporizador deve ter uma numerao especfica. Na figura acima, o temporizador tem numerao T4:0. As caractersticas dessa numerao sero estudadas posteriormente.

Todo temporizador possui trs bits caractersticos: o EN enable: ficar em estado ativo (1) sempre que o temporizador estiver sendo energizado.

UFJF Graduao em Engenharia de Produo Automao da Produo LADDER Prof: Roberto Malheiros Pg. 16 o TT timer timing: ficar em estado ativo (1) enquanto o valor acumulado (accum) no for igual ao preset. O temporizador tem o seu tempo programvel. Na figura acima a base de tempo 0.1 segundos e o preset de 30. Ento o temporizador de trs segundos (30*0.1=3). Portanto, nesse exemplo, nos trs

primeiros segundos o bit TT estar no seu estado ativo. Aps os 3 segundos ele retorna para zero. o DN done: sada que se espera do temporizador. No caso do TON, este bit somente ser energizado aps o tempo que o temporizador foi programado (ou enquanto o bit TT estiver igual a 1). Quando o temporizador no estiver recebendo corrente o bit DN, voltara para o estado zero.

Na primeira figura aparece o temporizador em estado energizado e de repouso. Para energiz-lo basta fechar o contato I:1/0. Ao se fechar este contato automaticamente os bits EN e TT passaro para o estado 1. Observe a figura:

UFJF Graduao em Engenharia de Produo Automao da Produo LADDER Prof: Roberto Malheiros Pg. 17 Portanto, o valor de Accum que era zero est aumentando at chegar ao valor de preset (no exemplo 30). Enquanto o valor de accum

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