M-Todo Da Cadeia Estacion-ria - Festo e Matsushita

AndreLLenz SENAI-SP NAI - 2007 1

O Mtodo da Cadeia Estacionria Aplicada ao CLP Festo e CLP Matsushita

Objetivo: Utilizar o mtodo da Cadeia estacionria para o desenvolvimento do

programas LADDER para automatizar controles seqenciais.

Introduo:

O uso do mtodo da cadeia estacionria na resoluo de comandos para uma seqncia de movimentos uma excelente opo, pois permite resolver de uma maneira rpida, sistemtica e independente do tipo de seqncia ser direta ou indireta.

Ao usarmos o mtodo da cadeia estacionria a elaborao do programa deve ser organizada em dois diagramas que se complementam:

Diagrama de comando; Diagrama principal.

Procedimentos para Aplicar Cadeia Estacionria:

Como primeiro passo recomendvel criar uma lista de alocao de variveis:

Liste todos os elementos de entradas, como por exemplo, boto de partida e chaves ou sensores de fim de curso de atuadores, de acordo com as legendas simblicas usadas no diagrama eletro-pneumtico da situao-problema apresentada.

Liste tambm todos os elementos de sada, que no caso so basicamente todos os solenides de acionamento das vlvulas.

Associe cada elemento de E/S listado ao endereo de uma varivel de E/S disponvel no CLP. Ex:


Elementos de Entrada Elementos de Sada Endereo Simblico

Endereo Absoluto

Descrio Funo Localizao

Endereo Simblico

Endereo Absoluto


B1 I1.0 Boto de Partida Y1 O0.0 Avana o Cilindro A S1 I1.1 Cilindro A Recuado Y2 O0.1 Avana o Cilindro B S2 I1.2 Cilindro A Avanado Y3 O0.2 Recua o Cilindro B S3 I1.3 Cilindro B Recuado S4 I1.4 Cilindro B Avanado

Em seguida necessrio definir a quantidade de rels auxiliares que sero

necessrios na cadeia estacionria, e isso equivale a definir o nmero de passos da cadeia estacionria. Para isso temos uma regra:

Como exemplo temos a seguinte representao algbrica de seqncia dos movimentos:

A+ A- T B+ B- onde T= 4,5s

No exemplo em questo temos quatro movimentos mais um tempo. Tanto os movimentos quanto o tempo so eventos. Assim, a cadeia estacionria tem cinco eventos, portanto o diagrama de comando da cadeia estacionria dever ter:

5 + 1 = 6 passos 6 Rels auxiliares

O sexto e ltimo passo da cadeia estacionria importante, pois ele que permitir o desligamento automtico de toda cadeia ao final da seqncia. A cadeia estacionria um circuito de lgica seqencial que funcionar de acordo com a seguinte tabela:

Passos (Rels Auxiliares) Transio de

Elementos Ativadores Passo K1 K2 K3 K4 K5 K0 Nenhum 0 0 0 0 0 0 B1 1 1 0 0 0 0 0 S2 2 1 1 0 0 0 0 S4 3 1 1 1 0 0 0 T 4 1 1 1 1 0 0 S1 5 1 1 1 1 1 0 S3 6 1 1 1 1 1 1 Nenhum 0 0 0 0 0 0

Uma cadeia estacionria ter a quantidade passos igual a n +1, onde n igual ao nmero de eventos (movimentos, temporizaes, etc) previstos na seqncia.

Desligamento Automtico


O fato de designarmos de K1 at K6 e deixarmos K0 por ltimo to somente por motivos de estratgia que facilitar possveis manutenes (ampliaes) posteriores do programa. Com isso podemos completar as tabelas de alocaes.

Elementos de Internos Endereo Simblico

Endereo Absoluto


K1 F1.1 Passo 1 (A+) K2 F1.2 Passo 2 (B+) K3 F1.3 Passo 3 (T) K4 F1.4 Passo 4 (A-) K5 F1.5 Passo 5 (B-) K0 F1.0 Passo 6 (Desligamento Automtico)

Constituio de um passo da cadeia estacionria em LADDER:

Um dado passo da cadeia estacionria constitudo dos seguintes quatro Elementos Bsicos:

Um contato do elemento ativador (contato tipo NA)

Elemento ativador o elemento que ativa (que faz comear) um determinado passo, desde que tal passo esteja previamente habilitado;

Um contato do elemento habilitador (contato tipo NA):

Um determinado passo da cadeira se torna habilitado sempre que o passo imediatamente anterior a ele for ativado;

Existe uma exceo a essa regra, o que o caso do primeiro passo da cadeia:

O primeiro passo da cadeia no tem passo anterior a ele que o habilite. Assim, para que uma seqncia possa ser iniciar, o primeiro passo da cadeia precisa estar previamente habilitado.

Alm do mais, ao final da seqncia quando se ativa o ltimo passo, como conseqncia todos os passos da cadeia devem ser desligados e isso feito por meio de um efeito domin a partir do desligamento do primeiro passo. Devido a isso este passo tem em sua lgica ao invs de um contato habilitador, no lugar deste, um contato desligador (contato do tipo NF), o qual ativado pelo do elemento de sada referente ao ltimo passo.

Note que, no caso de estarmos operando em modo de ciclo contnuo (no qual a seqncia se repete indefinidamente), o ltimo passo da cadeia torna-se de fato o passo imediatamente anterior ao primeiro passo;


Um contado de selo (contato tipo NA)

O contato de selo colocado em paralelo com o contato do elemento ativador. O contato de selo sempre relacionado com o prprio elemento de sada do passo em questo;

Existe uma exceo a essa regra:

O ltimo passo de comando da cadeia no precisa ter contato de selo, pois a funo da mesma apenas o de, com um pulso, provocar o desligamento de toda a cadeia, colocando a mesma em condies para posteriormente ser reiniciada;

Um elemento de sada (no diagrama de comando da cadeia estacionria todas as bobina de sada devem ser do tipo do tipo elemento interno (rel auxiliar)).

Diagrama LADDER da Cadeia Estacionria:

A seguir apresentada a estrutura bsica da cadeia Estacionria (antes de definir as os endereos ou smbolos das variveis):

Elemento Acionador Elemento Habilitador *

Contato de Selo

Elemento de Interno ( Rel Auxiliar)


Esta mesma estrutura tambm pode ser desenhada utilizando blocos lgicos:

* Repare que o primeiro passo no possui elemento habilitador NA, mas sim contato de desligamento NF (funo negao na entrada do bloco lgico E). Usando cadeia estacionria, para agilizar a edio de um programa de CLP no software editor, seja em LADDER ou DFB devemos sempre, na medida do possvel, usar o recurso de edio Copiar e Colar (Marcar bloco / Copiar Bloco no software do CLP Festo). Deste modo, convm que, ao desenharmos a primeira network, deixemos a segunda entrada da porta E sem negao, a fim de podermos copiar e colar para as demais networks. Em seguida voltamos edio da primeira network e acrescentamos a negao da entrada da porta E.

Acionador

Habilitador *

Selo

Elemento de Interno ( Auxiliar)


Definindo os Endereos dos Elementos de Sada e dos Contatos de Selo:

Repare que os endereos foram escolhidos e dispostos numa seqncia ordenada, o que ajuda a manter a organizao do projeto e facilita a leitura, interpretao e manuteno do mesmo.

Repare tambm que no ltimo passo no h o contato de selo. O contato de selo no teria utilidade neste passo: no ltimo passo, com ou sem o contato de selo o funcionamento o mesmo.

Definindo os contatos habilitadores e o contado de desligamento:

Contatos de Habilitao

Contato de Desligamento


Repare como o elemento de interno (rel auxiliar) de sada de cada passo da cadeia habilita atravs de um contato NA o passo imediatamente posterior.

Assim, at aqui, a edio de um programa de CLP usando o mtodo da cadeia estacionria se torna um ato totalmente mecnico. Definindo o Elemento Ativador:

Esta parte da tarefa requer que o desenvolvedor fique atento ao diagrama eletro-

pneumtico e tambm a seqncia dos movimentos. A cadeia estacionria define o passo que corresponde a cada evento (movimento,

temporizao, etc). necessrio descobrir qual o elemento causador do evento, ou seja, que d incio a cada um dos eventos. Normalmente o primeiro movimento ativado a partir do acionamento de um boto de partida e cada um dos movimentos subseqente ser ativado a partir do acionamento do sensor de fim de curso do movimento anterior. No exemplo em questo, temos a seqncia:

A+ A- T B+ B- O primeiro evento um movimento (A+), que ativado pelo acionamento manual

do boto de partida B1 (I0.0);

O segundo evento um movimento (A-), que ativado pelo acionamento da chave (ou sensor) de fim de curso do movimento anterior (A+), ou seja, por S2 (I0.2);

O terceiro evento uma temporizao (T = 4,5s), que ativado pelo acionamento do sensor de fim de curso do movimento anterior (A-), ou seja, por S1 (I0.1);

O quarto evento um movimento (B+), que ativado pelo acionamento de um

contato do temporizador (T0) que comutado ao final do tempo decorrido, ou seja, T (T0);

O quinto evento um movimento (B-), que ativado pelo acionamento do sensor de fim de curso do movimento anterior (B+), ou seja, por S4 (I0.4);

O sexto (e ltimo) evento tem a funo de desligar a cadeia (esta a funo do

ltimo passo do comando de uma cadeia estacionria. Uma vez terminada a seqncia isso preciso). O desligamento da cadeia ativado pelo acionamento do sensor de fim de curso do movimento anterior (B-), ou seja, S3 (I0.3). Assim temos nosso diagrama LADDER completo, com todos os endereos:


No CLP Festo ns podemos tambm implementar o circuito de comando da cadeia estacionria utilizando a linguagem de bloco de funes:


Lgica de Acionamento dos Solenides das Vlvulas Direcionais (Diagrama Principal):

Voc deve ter notado que apesar da cadeia de comandos definir os passos para cada um dos movimentos, ela em si no est acionando diretamente nenhum solenide de vlvula.

Assim a nossa cadeia estacionria (circuito de comando) precisa ser complementada

com uma lgica de acionamento dos solenides (circuito principal). Tal lgica poder ser obtida a partir do seguinte questionamento:

Qual solenide dever se acionar para provocar um dado movimento?

A vlvula de duplo ou simples solenide? No caso de vlvula de duplo solenide, alm de acionar o solenide relacionado ao

movimento desejado, deve-se tambm cortar o solenide do movimento oposto, em caso contrrio provocaria contrapresso que impediria o movimento desejado.

No caso de vlvula de simples solenide, o retorno por mola, ou seja, para retornar

deve-se apenas cortar o solenide de avano. Assim:

O solenide Y1 (O0.0) deve ser energizado para obter o movimento A+ (no passo

K1); O solenide Y1 (O0.0) deve ser desenergizado para obter o movimento A- (no

passo K2);

O temporizador T (T0) deve ser ativado para dar incio a temporizao (na etapa K3);

O solenide Y2 (O0.1) deve ser energizado para obter o movimento B+ (no passo

K4). Por tratar-se de uma vlvula de duplo solenide, recomendvel que Y2 seja desenergizado logo no passo seguinte, independente de qual seja o prximo movimento;

O solenide Y2 (O0.1) deve ser desenergizado e o solenide Y3 deve ser

energizado para obter o movimento B- (no passo K5).


Trabalhando Com Temporizadores:

Para se trabalhar com um temporizador alguns CLPs requerem que, o valor que define o tempo seja carregado antecipadamente numa varivel intermediria do temporizador (no caso do CLP Festo a varivel intermediria TP0)

Apenas em DFB o CLP Festo requer ainda o uso de um bloco de carga LOAD para fazer a carga da varivel intermediria.

Esta operao de carga deve ser feita em qualquer passo anterior do passo de temporizao. Para fazer isso siga o caminho New Element / Special assignments / Multibit Assignement Condition.

Na entrada I do bloco LOAD associe uma varivel intermediria com

designao V450 (para 4,5s); Na sada Q do bloco LOAD associe outra varivel intermediria com

designao TP0; A mesma varivel intermediria TP0 deve ser associada entrada t do

temporizador.

Assim, como diagrama principal, obtemos o seguinte esquema:

Exerccio:

1- Usando DFB, implementar com o CLP Festo um programa baseado em cadeia estacionria para automatizar a seguinte seqncia:


A+ B+ B- A- T B+ B-

Onde T = 3,5 s. Considere a mesma planta do exemplo desenvolvido anteriormente. Considere ainda um boto de partida para dar incio seqncia.

2- Usando LADDER, implementar com CLP Matsushita (NAIS FP1 C16) a mesma

soluo de automao do exerccio 1; Tabelas de alocao:

Elementos de Entrada Elementos de Sada

Endereo Simblico

Endereo Absoluto


Endereo Simblico

Endereo Absoluto


B1 X0 Boto de Partida Y1 Y0 Avana o Cilindro A S1 X1 Cilindro A Recuado Y2 Y1 Avana o Cilindro B S2 X2 Cilindro A Avanado Y3 Y2 Recua o Cilindro B S3 X3 Cilindro B Recuado S4 X4 Cilindro B Avanado

De acordo com a tabela de alocaes, faa as conexes eltricas entre os

componentes de E/S da planta ao CLP. O CLP Matsushita NAIS FP1 C16: O CLP Matsushita NAIS FP1 C16 um CLP de pequeno porte compacto, mas que possui 16 pontos de E/S (8 entradas e 8 sadas), podendo aceitar ainda um mdulo de expanso que o faz chegar a 56 pontos de E/S.

Este CLP possui uma memria que permite programas de at 900 passos, executados a 1,6 s / passo, disponibilizando para a aplicao: at 256 rels auxiliares, 256 registradores de palavra (16 bits) e 128 elementos do tipo temporizadores / contadores.

A memria interna do tipo E2PROM, no requerendo assim bateria para guardar o programa do usurio.

alimentado a partir da rede CA aceitando, automaticamente, de 100 a 240 VCA, sendo que as entradas trabalham com tenso desde de 12V at 24V (VCC + Comum) e suas sadas so do tipo a rel, cujos contatos aceitam correntes at 2A, tendo um ponto de comum para todas as sadas.

No laboratrio o CLP encontra-se instalado em uma caixa de conexes para fins didticos sendo que as entradas so identificadas pelo prefixo X (de X0 at X7) e as sadas pelo prefixo Y (de Y0 at Y7). Tambm no mbito do software do editor de programas do CLP, as entradas e sadas sero referidas com estas mesmas designaes.

Designaes (endereos) de E/S do CLP NAIS FP1 C16


O software editor o FPWIN GR que roda debaixo de praticamente qualquer verso do sistema operacional Windows e que se encontra no caminho: Iniciar \ Programais \ NAiS Control \ FPWIN GR2 \ FPWIN GR. A verso instalada a 2.3. Ao abrir a tela o software, aparece a menu que permite criar a aplicao nova clicando em NEW , e em seguida definindo o modelo correto do CLP: FP1 C14,C16. Com isso passamos a visualizar a tela do editor LADDER, conforme mostrado a seguir: A grande rea branca delimitado tanto esquerda quanto direita por duas barras verticais graduadas, a rea de desenho do diagrama LADDER, onde posies so definidas para insero dos componentes, conforme a rea demarcada por bordas retangulares verdes, que mostra o local para insero do primeiro componente. Um menu na parte inferior da tela permite ir selecionando os smbolos grficos dos componentes. Durante o processo de insero de um componente, este menu ir mudando conforme a necessidade.


Por exemplo, se clicarmos em , este menu mudar para:

O que permite definir o tipo de prefixo da designao do componente (X = de entrada, Y = de sada, R = auxiliar, L = de ligao, P = de pulso, T = temporizador, C = contador ou E = de erro). Infelizmente o editor LADDER do FPWIN GR no permite que as designaes dos componentes sejam definidas a porteriori. Assim, usando-se o recurso prtico do copiar colar, ser necessrio posteriormente reeditar as designaes. Digitando-se abandona-se a insero atual e o menu retorna ao anterior.

Repare que existe no menu de componentes botes prprios para criar o contato em paralelo e para criar a bobina , basta clicar antes na posio desejada e em seguida no boto correspondente ao tipo de componente. Em seguida clique no boto correspondente ao prefixo da designao e prossiga digitando o nmero final da designao. Por exemplo, com a seqncia desejada: A+ B+ B- A- T B+ B- temos 7 eventos, portanto precisamos de uma cadeia de 8 passos, ou seja, usaremos 8 rels auxiliares (de R0 a R7). Sendo o primeiro passo iniciado pelo boto de partida (B1) que se encontra ligado entrada X0 do CLP.

Assim, para darmos incio edio do diagrama de comando da cadeia estacionria, inserimos seguinte linha LADDER:

Copiar e colar tambm uma operao muito fcil e prtica. O recurso clicar \ segurar \ arrastar se encontra disponvel para marcar o bloco a ser copiado. Clique sobre o contato X0, segure o boto do mouse e arraste o cursor duas posies para baixo at que o bloco fique completamente marcado (em cor laranja). Clique agora com o boto direito do mouse na rea laranjada e escolha a opo Copy. Clique na posio vazia imediatamente abaixo do contato R0 para selecion-la com o retngulo de borda verde. Clique novamente, agora com o boto direito do mouse, dentro desta seleo e escolha a opo Paste.


Repita o procedimento Paste em novas posies vazias imediatamente abaixo da anterior por mais 6 vezes, para obter os 8 passos. Agora estamos com o diagrama da seguinte forma:

Clique na bobina do segundo passo para selecion-la e em seguida digite 1 e tecle para mudar a sua designao de R0 para R1. Faa o mesmo com cada uma das bobinas do terceiro ao oitavo passo mudando as designaes para R2, R3, ... , R7 (basta clicar para selecionar, digitar o nmero (2, 3, ... , 7), seguido de . Clique no contato de selo do segundo passo para selecion-lo e em seguida digite 1 e tecle para mudar a designao de R0 para R1. Faa o mesmo com os contatos de selo do terceiro ao oitavo passo mudando as designaes para R2, R3, ... , R7. Clique no contato em srie (R7) do segundo passo e mude a designao para R0. Faa o mesmo com os contatos em serie (R7) do terceiro ao oitavo passo mudando as designaes para R1, R3, ... , R6.


Clique no contato R7 do primeiro passo para selecion-lo e em seguida clique no boto do menu e tecle para mud-lo de NA para NF. A edio at aqui foi um processo bastante mecnico e agora o diagrama LADDER est com o seguinte aspecto:

Agora falta-nos apenas corrigir as designaes dos elementos acionadores de cada passo (temos X0 em todos os passos). Para isso devemos atentar a ordem da seqncia desejada, lembrarmos da tabela de alocaes, e fazermos as devidas correes das designaes: Em seguida iremos discutir sobre a designao do temporizador.

A+ S2 (X2) B+ S4 (X4) B- S3 (X3) A- S1 (X1) T T0 (TMX0) B+ S4 (X4) B- S3 (X3)


Para obter o diagrama principal da cadeia estacionria desta seqncia, siga as orientaes da pg 9 deste material, ligando e desligando os solenides das vlvulas direcionais nos devidos passos. Para utilizar um temporizador, clique no boto do menu. O menu mudar para:

Os quatro primeiros botes (TMX, TMY, TMR e TML), so todos temporizadores o que difere a preciso da base de tempo. Posicione o cursor do mouse sobre cada um destes botes (sem clicar) e observe a informao que aparece na ltima linha (parte inferior) da tela. Como pretendemos um tempo de 3,5 s, o ideal utilizar o temporizador TMX, que tem preciso de 0,1 s. Clique em TMX, digite 0 e em seguida para criar o temporizador TMX0:


Neste momento o menu mudar para:

Clique no boto (Constante), para definir o valor de inicial do temporizador, digite o valor 35 e tecle . OBS: 35 x 0,1 s = 3,5 s

O temporizador est pronto. Na edio do diagrama principal possvel que voc se encontre com a necessidade de incluir mais degraus (Rungs) em branco no meio do diagrama para completar uma edio com elementos em paralelo. Neste clique na posio da folha de desenho onde voc deseja acrescentar a linha em branco e siga o caminho Edit \ Insert a Rung.


Na edio de componentes em paralelo, tambm possvel se desenhar ou apagar linhas de ligao verticais ou horizontais com facilidade. Basta posicionar a seleo direita da posio da linha vertical ou sobre a posio da linha horizontal e usar os botes

e para criar ou apagar linhas. Exerccio:

3- Usando LADDER, implementar com o CLP Matsushita um programa baseado no uso de um contador para automatizar a seguinte seqncia:

A+ T1 A- A+ T1 A- A+ T1 A- A+ T1 A- T2 B+ B-

Onde T1 = 2,2s e T2 = 4,1 s. Considere a mesma planta do exemplo desenvolvido anteriormente. Considere ainda um boto de partida para dar incio seqncia.

Dica:

A+ T1 A- A+ T1 A- A+ T1 A- A+ T1 A- T2 B+ B- Cadeia 1 Cadeia 1 Cadeia 1 Cadeia 1 Cadeia 2 4 vezes Operando em Ciclo Contnuo:

Acrescentando Boto de Emergncia:

Andr Luis Lenz Fev./2003- Out/2006

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