Ladder

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Aspectos de Programao Ladder para CLPs(do captulo 3 do livro Automao e Controle Discreto)

Controladores Lgico-Programveis

Os controladores lgico-programveis so dispositivosutilizados na indstria para automatizao dos processos desdeos anos 70.

Originalmente foram projetados para substituir os relaysequencers em aplicaes onde o emprego dos computadoresno seria justificvel economicamente.

Um CLP trabalha ciclicamente, executando o ciclo de varredura(scan cycle), que sumariamente consiste nos seguintes passos.

Ciclo de Varredura

1) Leitura das entradas e sadas, e respectiva armazenagem nasmemrias intermedirias de entrada (MIE) e sada (MIS)

2) Execuo seqencial do programa do usurio

3) Atualizao das sadas por cpia da MIS

L entradas,sadas eatualizamemrias

Executa oprogramado usurio

Atualizasadas

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O ciclo de varredura objetiva-se a simular o paralelismo dalgica de rels de um relay sequencer do ponto de vista deentrada e sada.

Vistos da planta, os sinais de sada do CLP mudam seu valorsimultaneamente em resposta a uma variao nos sinais deentrada.

Isto vale se o tempo de execuo do ciclo de varredura pequeno em comparao s constantes de tempo da planta.

Programao de CLPs

De maneira geral, o programa do CLP um conjunto deexpresses booleanas.

As expresses so calculadas uma a uma seqencialmente acada ciclo de varredura, e o resultado correspondente armazenado na memria intermediria do CLP.

Ao terminar a avaliao, a parte da memria intermediriacorrespondente s sadas (MIS) copiada nas sadas.Citam-se trs formas de programao de CLPs: por lista deinstrues, por diagramas de contato e pelos fluxogramasfuncionais.

As listas de instrues so uma forma de programar o CLP pormeio de instrues como uma linguagem de programao.

Os diagramas de contato (diagramas ladder) so uma formaclssica de programao dos CLPs que correspondem a umalgica de rels de um relay sequencer.

Os fluxogramas funcionais (sequencial function charts SFC ouGrafcets), so derivados das Redes de Petri, com uma variaovoltada para a implementao fsica.

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Diagramas de contato

Os diagramas de contato so uma forma de programao deCLPs por meio de smbolos grficos, representando contatos(contacts) e bobinas (coils).

Os contatos e bobinas correspondem a variveis booleanasarmazenadas na memria intermediria do CLP.

Os contatos e bobinas so conectados por ligaes (links) emramos (rungs) como num diagrama de lgica a rel.

As expresses booleanas calculadas a cada ciclo de varredura doCLP correspondem avaliao lgica seqencial do diagramade contatos.

Um contato representado como abaixo, onde se identifica umcontato, associado varivel booleana A, interna ao CLP, e duasligaes: uma direita e uma esquerda.

A--||--

Os contatos so usados como acesso ao estado de uma varivelinterna no clculo de expresses booleanas. Tipicamenteencontram-se os contatos indicados na tabela a seguir.

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Contatonormalmenteaberto

A--||--

O estado da ligao direita copiado para a ligao esquerdase o estado de A verdadeiro.Caso contrrio, o estado daligao direita falso.

Contatonormalmentefechado

A--|/|--

O estado da ligao direita copiado para a ligao esquerdase o estado de A falso, casocontrrio, o estado da ligao direita verdadeiro.

Contatosensvel transiopositiva

A--|P|--

O estado da ligao direita verdadeiro por um ciclo devarredura se o estado da ligao esquerda verdadeiro e umatransio positiva da varivel A detectada.

Uma bobina representada como na figura abaixo, ondeidentifica-se uma bobina, associada a uma varivel booleana Q,interna ao controlador, e duas ligaes: uma direita e uma esquerda.

Q--( )--

As bobinas alteram os estados das variveis associadas. A tabelaabaixo ilustra alguns tipos de bobina.

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Bobinanormal

Q--( )--

O estado da ligao da esquerda copiado para a varivel Q e para aligao direita.

Bobinanegativa Q

--(\)--

O estado da ligao esquerda copiado para a ligao direita, e anegao do estado da ligao esquerda copiada para a varivelQ.

BobinaLatch (Set) Q

--(S)--

O estado de Q passa paraverdadeiro quando a ligao esquerda vai para verdadeiro, eno se altera em caso contrrio.

BobinaLatch(Reset)

Q--(R)--

O estado de Q passa para falsoquando a ligao direita vai paraverdadeiro, e no se altera em casocontrrio.

Bobinasensvel transiopositiva

Q--(P)--

O estado de Q passa paraverdadeiro por um ciclo devarredura cada vez que a ligao esquerda vai de falso paraverdadeiro.

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Um CLP genrico

Para fins de ilustrao de diversos aspectos da programao pordiagramas de contato, intoduz-se um CLP ilustrativo:

Informaes sobre o CLP:

8 entradas a rel, endereadas pelas variveis I0 a I7 8 sadas a rel, endereadas pelas variveis Q0 a Q7 Variveis auxiliares, endereadas por F0, F1, ... Temporizadores, endereados por T0, T1, ... Contadores, endereados por C0, C1, ...

I0 I2 I4 I5 I6 I7I1 I3 GND

Q0 Q2 Q4 Q5 Q6 Q7Q1 Q3 GND

CLP Genrico

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Instrues de entrada e sada

Programa bsico de entrada e sada| I0 Q0 ||--||------( )--|| |Leitura de varivel negada| I0 Q0 ||--|/|-----( )--|| |Atribuio de valor invertido| I0 Q0 ||--||------(/)--|| |Lgica duplamente invertida| I0 Q0 ||--|/|-----(/)--|| |



CLP GenricoVc

Lamp

R S~

- +

CH

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As entradas podem tambm ser de natureza invertida, comocontatos e botoeiras normalmente fechadas (NF).

O uso de contatos NF no diagrama de contatos facilita amanuteno quando pela disponibilidade de LEDs no painel doCLP.

Instrues Booleanas

Operao E

| I1 I2 I3 Q0 ||--||----||----||----( )--|| |Operao OU

| I1 Q1 ||--||--|--( )--|| I2 | ||--||--| || I3 | ||--||--| |Circuitos elaborados e uso de rels auxiliares

Analisar lgica elaborada

| I0 I1 I4 I5 Q0 ||--||-----||--|--||--|--||----( )--|| I2 I3 | | ||--||-----||--| | || I1 I2 | ||--||--|--||--|------| || I6 | I7 | ||--||--|--||--| || |

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Programa implementado com flags ou rels auxiliares

| I0 I1 F0 ||--||----||----------( )--|| I2 I3 F1 ||--||----||----------( )--|| F0 I4 F2 ||--||------|---||----( )--|| F1 | ||--||------| || I1 F3 ||--||------|---------( )--|| I6 | ||--||------| || I2 F4 ||--||------|---------( )--|| I7 | ||--||------| || F3 F4 F5 ||--||----||----------( )--|| F2 I5 Q0 ||--||------|---||----( )--|| F5 | ||--||------| || |Circuitos de memorizao ou intertravamento

Memorizao ou auto-reteno de uma varivel| I0 Q0 ||--||--|--( )--|| Q0 | ||--||--| | possvel com lgica de rels fsicos?

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Aplicao - acionamento por botoeiras de liga e desliga:

Programa de liga-desliga com prioridade para o desligamento

| I0 I1 Q0 ||--||--|--|/|---( )--|| Q0 | ||--||--| |Programa de liga-desliga com prioridade para o ligamento

| Q0 I1 Q0 ||--||----|/|--|--( )--|| I0 | ||--||---------| |



CLP GenricoVc

R S~

- +

Desl

Lig

K

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Usando bobinas de set-reset

| I0 Q0 ||--||------(S)--|| I1 Q0 ||--||------(R)--|| || I1 Q0 ||--||------(R)--|| I0 Q0 ||--||------(S)--|| |Qual a prioridade nos circuitos acima?

No CLP da Weg:

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Circuito de Deteo de Borda

Existem situaes no controle discreto em que o estado de umavarivel no suficiente como informao, mas sim o instantede transio de um estado a outro.

Diferena entre a extrao de uma condio ou de um evento deum sinal.

Exemplo de um programa que realiza deteo de borda desubida em uma varivel de um CLP. Utiliza-se o conceito deciclo de varredura:

| I0 F1 F0 ||--||----|\|----( )--|| I0 F1 ||--||-----------( )--|| |

Como se implementa tal circuito com lgica de rels pura?

Como seria um circuito detetor de borda descendente?

I0

F0

F1

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Exemplo de circuito de liga-desliga com uma s botoeira

Programa ladder correspondente:

| I0 F1 F0 ||--||--|\|---------( )--|| I0 F1 ||--||--------------( )--|| F0 Q0 Q0 ||--||--|\|--|------( )--|| F0 Q0 | ||--|/|--||--| || |Seria possvel faz-lo com lgica a rels pura?

Pode-se usar os contatos detetores de borda citados no incio.No CLP da Weg:



CLP GenricoVc

R S~

- +

Boto

K

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Temporizadores

Seguindo o modelo dos antigos rels de tempo, o tipo detemporizao mais comum em CLPs o retardo na energizao.

Exemplo

| I0 3 T0 ||--||----( )--|| || T0 Q0 ||--||----( )--|| |

Exemplo de uso do temporizador circuito Estrela-Tringulopara acionamento de motor.

I0

T0

Q0

t > 3st < 3s

t = 3s

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Esquemas de temporizao

Temporiozador com retardo no desligamento

Sugesto de programa| Q0 T0 Q0 ||--||----|\|--|---------( )--|| I0 | I0 T T0 ||--||---------|--|\|----( )--|Temporizador com retardo na energizao e nodesligamento

Sugesto de programa

| I0 t1 T1|--||-------------------( )--|| Q0 T2 Q0 ||--||----|\|--|---------( )--|| T1 | T1 t2 T2 ||--||---------|--|\|----( )--|

I0

Q0

t < t1 t > t1

t1 t2

I0

Q0

T T

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Temporizador de tempo definido

Sugesto de programa

| I0 T T0 ||--||--|---------( )--|| Q0 | T0 Q0 ||--||--|--|\|----( )--|Temporizador limitado no tempo

Sugesto de programa:

| I0 T T0 ||--||--|---------( )--|| | T0 Q0 || |--|\|----( )--|

I0

Q0

t < T t > T

T

I0

Q0

t < T t > T

T T

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Temporizador por tempo t apos o desligamento

Sugesto de programa:

| F0 T0 F0 ||--||----|\|--|----------( )--|| I0 | I0 T T0 ||--||---------|--|\|--|--( )--|| | Q0 || |--( )--|Oscilador astvel

Sugesto de programa

| T1 t2 T2||--|\|----( )--|| T2 t1 T1||--||-----( )--|| T2 Q0 ||--||-----( )--|

Q0

t1 t2

I0

Q0

T T

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Temporizadores do CLP da Weg

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Contadores

Por intermdio de contadores, possvel quantificar a ocorrnciade eventos impulsionais no processo controlado.

No contador mais simples possvel, o valor da contagem atribuido ao contador por uma funo SET, a funo RESETpra a contagem, e a identificao feita por uma bobina. Acada pulso na bobina a contagem decrementada, at chegar azero.

Analise o programa abaixo:

| I0 5 C0 ||--||----(S)--|| I1 C0 ||--||----( )--|| I2 C0 ||--||----(R)--|| C0 Q0 ||--||----( )--|

I0

I1

I2

Q0

4 3 2 1 0 4 3 4 3

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Exemplo automatizao da bobinagem de um carretel.

- Botoeira B (I0) inicia a rolagem- Chanfro e detetor de passagem (I1) indicam uma volta- Saida Q0 comanda motor de enrolamento do carretel- Carretel pronto com 150 voltas

Proposta de soluo:

| I0 150 C0 ||--||------------(S)--|| I1 C0 ||--||------------( )--|| I0 C0 Q0 ||--||--|--|\|----( )--|| Q0 | ||--||--| || |Contador no CLP da Weg

Fazer os exerccios do captulo 3.

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