PLCPDF

Disciplina: Informática Industrial

Engenharia de Controle e Automação

Sumário

• Projeto de Automação;

• Fundamentos sobre controle de

processos;

• Controlador Programável.

Tópicos a Serem Abordados

Sumário O que é a automação

A palavra automação surgiu da palavra Automation

(1960), que buscava enfatizar a participação de

computadores no controle automático industrial.

Sumário O que é a automação

Automação: É a aplicação de técnicas, softwares e/ou

equipamentos específicos em uma determinada máquina

ou processo industrial.

A automação é um passo além da mecanização, onde

máquinas são operadas por humanos auxiliando no seu

trabalho.

Sumário Objetivos da Automação

• Aumentar eficiência de um processo;

• Maximizar a produção;

• Redução do consumo de energia / matéria-prima;

• Redução de emissão de qualquer espécie;

• Redução do esforço ou interferência humana sobre um

determinado processo;

• Aumento da segurança, seja ela, humana, material ou mesmo

informações relativas ao processo.

• Redução de custo;

• Aumentar qualidade;

• Redução de tempos.

CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS

• Principais Vantagens da Automação – Aumento de produção; – Diminuição de custos; – Melhoria na qualidade; – Maior controle da produção.

CONCEITOS BÁSICOS DE AUTOMAÇÃO

AUTOMAÇÃO: NECESSIDADE DE ESPECIFICAÇÃO



Sumário Abrangência da Automação

• Nas residências: nas lavadoras de roupas e louças automáticas;

nos microondas; nos controles remotos dos portões da garagem;

etc.

• Na rua: nos caixas de bancos automáticos; nos controladores de

velocidades de automóveis; nos trens do metrô; nos cartões de

crédito; etc.

Sumário Abrangência da Automação

• No trabalho: nos registradores de ponto automático; nos robôs

industriais; no recebimento de matéria-prima através de um

sistema automático de transporte de carga; na armazenagem do

produto final num depósito automatizado; no controle de

qualidade através de sistemas de medição e aferição; no controle

de temperatura do ambiente; nos sistemas de combate a

incêndio; etc.

• No lazer: Nas máquinas automáticas de refrigerante; em esteiras

automáticas da academia; nos DVD players; no videogames; etc.

AUTOMAÇÃO: ANÁLISE DE REQUISITOS

• Automação fixa – rigidez na configuração do equipamento;

• Automação programável – equipamento projetado para se ajustar às diferentes configurações do produto, principalmente produção em lotes; equipamento genérico;

• Automação flexível – possibilidade de ajuste de fabricação maior do que em lotes; a flexibilidade faz parte da estratégia de integração e resposta da empresa para atingir o mercado; tempo de adaptação e mudanças na linha reduzidos.

CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS CONCEITOS BÁSICOS DE AUTOMAÇÃO

Sumário Automação no meio produtivo

• Processo Industrial Contínuo: Quando a produção é realizada de

forma contínua sem interrupção.

• Processo em Batelada: Quando a produção é feita em

quantidades fixas.

• Processo Discreto: Quando as quantidades produzidas são

transformadas através de operações discretas.




Sumário Tipos de Automação

• Automação Residencial;

• Automação Predial;

• Automação Industrial;

Sumário Características e conceitos da Automação Industrial

Na Automação Industrial se reúnem três grandes áreas da

engenharia:

• A mecânica, através das máquinas que possibilitam transformar a

matéria-prima em produto acabado;

• A elétrica/eletrônica que disponibiliza motores, seus

acionamentos e a eletrônica indispensável para instrumentalização e

o controle das malhas de produção;

• A informática que através das arquiteturas de banco de dados e

de redes de comunicação permitem disponibilizar a informação a

todos os níveis da empresa.


Deste modo, a automação tão presente nas atividades humanas,

está presente nos processos industriais, com o mesmo objetivo

básico, que é facilitar o processo produtivo, permitindo produzir

bens com:

Menor custo;

Maior quantidade;

Melhor qualidade;

Menor tempo.

Aspectos gerais da Automação

Segundo o grau de complexidade, a automação industrial pode ser

classificada como:

Automação especializada (menor complexidade)

Automação de âmbito local (média complexidade)

Grandes sistemas de automação (maior complexidade)


Automação – Qualidade – Meio Ambiente

A automação se tornou vital para as

empresas no mundo globalizado.

Sumário Componentes básicos da Automação

PROCESSO

Sensores Atuadores

Instrumentação

Processamento /

Controle

Automação


Quais os componentes básicos da automação no exemplo.





Quer um conselho?

Nunca tente realizar uma automação sem antes conhecer o processo a fundo.

O conhecimento a fundo do processo é a chave de uma ótima automação!

Tipos de sistema dos processos industriais

Sistemas dinâmicos acionados pelo tempo: São sistemas ligados a

fenômenos químicos, térmicos e físicos. Sistemas regidos por

equações diferenciais.

Sistemas dinâmicos a eventos discretos: São sistemas regidos por

interrupções repetitivas, instantâneas ou esporádicas.

Tipos de controle na automação

Controle dinâmico: Utiliza a medida da saída a fim de melhorar o

desempenho operacional através de realimentação.

Controle Lógico ou Controle de Eventos: Respondem a eventos

internos e externos de acordo com as regras desejáveis de um ponto

de vista unitário.


Controle centralizado x Controle Distribuído

Sistemas de Controle

Sinal Discreto


Sinal Analógico

Sinal Discreto


Sinal Analógico

Malha de controle

Processos Automatizados


Malha aberta X malha fechada

Fatores de desempenho de sistemas de controle

Modelos Matemáticos de sistemas

Modelamento Matemático






Projeto de sistemas de controle

Sistema Supervisório

Malha Aberta x Malha Fechada

EXEMPLO: SFC PORTÃO AUTOMÁTICO

AUTOMAÇÃO NO CHÃO DE FÁBRICA Arquitetura da Automação Industrial

AUTOMAÇÃO NO CHÃO DE FÁBRICA Visão crítica ao automatizar processos

Automação quase sempre gera desemprego;

A automação faz com que o homem use cada vez mais o cérebro

e cada vez menos os músculos;

A automação requer cada vez mais um profissional mais

qualificado.


O sonho da automação era:

Aumentar a qualidade de vida;

Diminuir a carga horária de trabalho;

Prover uma convivência melhor entre o ser humano e a natureza;

E por quê é apenas um sonho?


Porque o capitalismo em que vivemos é incapaz de dividir de forma

igual os produtos finais gerados.

AUTOMAÇÃO NO CHÃO DE FÁBRICA Tendências da Automação

Tecnologias sem-fio cada vez mais velozes e com custo menor;

Em chips extremamente pequenos residirá um alta carga de

inteligência;

Controles baseados em PLC e PC serão obsoletos e caros;

Os sistemas microeletrônicos serão usados para miniaturizar

sensores, atuadores, etc;

A propriedade da solução tecnológica será medida em meses e

não mais em anos.

UTILIZAÇÃO DE CLPs

Sistemas de Variáveis Contínuas

- SVC

Sistemas a Eventos Discretos - SED

1969 - Especificação da

General Motors

1o Controlador Lógico Programável.

Popularização dos CLPs

Computador central.

Problemas com falhas

1975 - Módulos de controle distribuídos

EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE CONTROLE

Sistemas de Variáveis Contínuas - SVC

Sistemas a Eventos Discretos - SED

Incorporação de função de temporização e de algoritmos de controle contínuo.

Incorporação de funções de sequenciamento.

Sobreposição parcial das áreas de aplicação.

Necessidade de padronização para integração de equipamentos.

O primeiro CLP foi criado em 1968 quando a

Associação BedFord, desenvolveu um dispositivo chamado Controlador Modular Digital para a General Motors. O MODICON (Modular Digital Controller), como foi chamado, foi desenvolvido para ajudar a GM com o objetivo de eliminar o tradicional sistema de controle das máquinas baseado a relê. Os CLPs, ou PCs atuais são resultado de uma evolução que pode ser dividida em cinco gerações tecnológicas.

UMA BREVE HISTÓRIA DOS CLPs

1a Geração: Os CLPs de primeira geração se

caracterizam pela programação intimamente

ligada ao hardware do equipamento. A

linguagem utilizada era o “Assembler” que

variava de acordo com o processador

utilizado no projeto do CLP, ou seja, para

poder programar era necessário conhecer a

eletrônica do projeto do CLP. Assim a tarefa

de programação era desenvolvida por uma

equipe técnica altamente qualificada,

gravando-se o programa em memória

EPROM, sendo realizada normalmente no

laboratório junto com a construção do CLP.

HISTÓRICO

2a Geração: Aparecem as primeiras

“Linguagens de Programação” não tão

dependentes do hardware do equipamento,

possíveis pela inclusão de um “Programa Monitor” no CLP, o qual converte (no jargão

técnico, Compila), as instruções do programa,

verifica o estado das entradas, compara com as

instruções do programa do usuário e altera o

estados das saídas. Os Terminais de

Programação (ou Maletas, como eram

conhecidas) eram na verdade Programadores de

Memória EPROM. As memórias depois de

programadas eram colocadas no CLP para que o

programa do usuário fosse executado.

HISTÓRICO

3a Geração: Os CLPs passam a ter uma

Entrada de Programação, onde um Teclado

ou Programador Portátil é conectado,

podendo alterar, apagar, gravar o programa

do usuário, além de realizar testes (Debug)

no equipamento e no programa. A estrutura

física também sofre alterações sendo a

tendência para os Sistemas Modulares com

Bastidores ou Racks.

HISTÓRICO

4a Geração: Com a popularização e a

diminuição dos preços dos

microcomputadores, os CLPs passaram a

incluir uma entrada para a comunicação

serial. Com o auxílio do microcomputadores a

tarefa de programação passou a ser realizada

nestes. As vantagens eram a utilização de

várias representações das linguagens,

possibilidade de simulações e testes,

treinamento e ajuda por parte do software de

programação, possibilidade de

armazenamento de vários programas no

micro, etc.

HISTÓRICO

5a Geração: Atualmente existe uma

preocupação em padronizar protocolos de

comunicação para os CLPs, de modo a

proporcionar que o equipamento de um

fabricante “converse” com o equipamento

outro fabricante, não só CLPs , como

Controladores de Processos, Sistemas

Supervisórios, Redes Internas de

Comunicação e etc., proporcionando uma

integração afim de facilitar a automação,

gerenciamento e desenvolvimento de plantas

industriais mais flexíveis e normalizadas,

fruto da chamada “Globalização”.

HISTÓRICO

OS CLP É UM SISTEMA MICROPROCESSADO COMPOSTO POR:

• Microprocessador (ou microcontrolador),

• Programa Monitor,

• Memória de Programa e de Dados,

• Uma ou mais Interfaces de Entrada e Saída, e

• Circuitos Auxiliares.

ESTRUTURA INTERNA DOS CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS

DEFINIÇÃO DE CLP

A norma NEMA (National Electrical Manufacturers Association) define formalmente um CLP como:

“Suporte eletrônico digital capaz de armazenar instruções de funções específicas, como de lógica, seqüencialização, contagem e aritméticas; todas dedicadas ao controle de máquinas e processos.

http://www.nema.org/







Basicamente, a designação de Controlador Programável hoje seja mais correta, pois esta máquina além de realizar controles de lógica combinacional e seqüencial atuam também em controles analógicos, ou seja, as malhas PID.

DEFINIÇÃO DE CLP

A ABNT cita que:

O Controlador Programável é um equipamento eletrônico digital,

com hardware e software compatíveis com as aplicações

industriais”.

CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL ( CLP )

• Surgiu no final dos anos 60 • Substitui os Reles • Forma de Controle

CLP

a B

c

Entradas Saídas

FILOSOFIA BÁSICA

Projetado para substituir antigos quadros de comando de

relês o controlador deve:

•Ocupar pequeno espaço físico,

•Apresentar flexibilidade para possíveis mudanças na lógica de controle,

•Ser resistente ao ambiente e

•Ser imune a toda natureza de ruídos.

VANTAGENS DA APLICAÇÃO DE CLPS

· Menor consumo de energia elétrica; · Reutilizáveis; · Programáveis; · Maior confiabilidade; · Maior rapidez na elaboração dos projetos; · Interfaces de comunicação com outros CLPs e computadores.

NANO E MICRO: CLPs de pouca capacidade de E/S (máximo 16 Entradas e 16 Saídas), normalmente só digitais, composto de um só módulo (ou placa) , baixo custo e reduzida capacidade de memória.

MÉDIO PORTE: CLPs com uma capacidade de Entrada e Saída de até 256 pontos, digitais e analógicas, podendo ser formado por um módulo básico, que pode ser expandido.

GRANDE PORTE: CLPs que se caracterizam por uma construção modular, constituída por uma Fonte de alimentação ,CPU principal, CPUs auxiliares, CPUs Dedicadas, Módulos de E/S digitais e Analógicos, Módulos de E/S especializados, Módulos de Redes Locais ou Remotas, etc, que são agrupados de acordo com a necessidade e complexidade da automação. Permitem a utilização de até 4096 pontos de E/S. São montados em um Bastidor (ou Rack) que permite um Cabeamento Estruturado.

CAPACIDADE ATUAL DOS CLPS

CENSO DOS CLPS

• Os CLPs mais instalados são de médio e pequeno porte. As aplicações são para processo e controle de máquinas.

• Pelo menos 1/3 relataram que seus CLPS estão em rede com PCs. A mesma proporção para CLP não está ligada em rede.

• RS 232, 485 e Ethernet são os meios fisicos de comunicação mais utilizados. Com a queda no uso dos dois primeiros a Ethernet é elevada para a preferência, sendo que entre os que a utilizam, 79% usa como rede supervisória; aproximadamente 2/3 utilizam em rede com PCs; 83% utilizam TCP/IP como protocolo; EtherNet/IP é o segundo mais popular.

• Quase todos utilizam ladder como linguagem de programação. • Suporte à comunicação embutida é a característica mais procurada.

EXEMPLOS DE CLPs

FEC Compact Festo

MicroLogix 1000 Allan Bradley

MELSEC A/Q Mitsubishi

S7-300 Siemens

http://www.festo.com.br/menu_serv/serv_adic/down_cata/cata_pdfs/cata_fecc.pdf

ORGANIZAÇÃO DE UM CLP

DESCRIÇÃO FUNCIONAL DE UM CLP

Controlador Programável

Sensores

Dispositivos de monitoração e

comando – IHM

Atuadores

Sistema Supervisório

Planta

Unidades remotas de I/O

Sensores Atuadores

Planta

COMPONENTES DE UM CLP

CPU – Unidade Central de Processamento

(Processador + Memória)

Sinais digitais e analógicos

Entradas (Módulos de I/O)

Saídas (Módulos de I/O)

Sinais digitais e analógicos

ESTRUTURA E PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DOS CLPS

HARDWARE

O CLP é um sistema de controle de estado sólido, com memória programável para armazenamento de instruções para controle lógico e pode executar funções equivalentes as de um painel de relês ou de um sistema de controle lógico.

HARDWARE

O CLP monitora o estado das entradas e saídas, em resposta as instruções programadas na memória do usuário, e energiza ou desenergiza as saídas, dependendo do resultado lógico conseguido

através das instruções de programa.

HARDWARE

O programa é uma seqüência de instruções a serem executadas pelo Controlador Programável para executar um processo. A tarefa do Controlador Programável é ler, de forma cíclica, as instruções contidas neste programa, interpretá-las e processar as operações correspondentes.

Um CLP é basicamente um pequeno computador dedicado, em sua estrutura física encontra:

• Unidade Central de Processamento.

• Memória do tipo ROM para armazenamento do FIRMWARE (programa onde se encontra os principais códigos de operação da máquina).

• Memória RAM para armazenamento de dados e programas do usuário.

• Dispositivos de Entrada e Saída para a comunicação com o exterior.

HARDWARE

CARRÍSTICAS PARTICULARES DOS CLPS

• Espaço de memória RAM com mapeamento para uso específico na aplicação afim. Isto ocorre porque os CLPs são equipamentos dedicados a um tipo de aplicação específica, admitindo apenas serem programados com SOFTWARES desenvolvidos especificamente para eles.

• Os dispositivos de entrada saída (pontos digitais) , são geralmente isolados para evitar ruídos e também a danificação interna por picos de tensão na entrada ou saída.

• O processador do CLP efetua a leitura das entradas e atualiza a tabela imagem de entrada, logo após executa o programa do usuário e atualiza a tabela imagem de saída.

• MEMÓRIA EXECUTIVA (ROM e PROM): Armazena o sistema operacional, o qual é responsável por todas as funções operacionais do CP. • MEMÓRIA DO SISTEMA (RAM): Armazenar resultados e/ou informações intermediários, gerados pelo sistema operacional. • MEMÓRIA DE STATUS (RAM): Armazenar o estados dos sinais de entradas e saídas. • MEMÓRIA DE DADOS (RAM): Armazenar dados referentes ao programa do usuário. • MEMÓRIA DO USUÁRIO (RAM e EPROM): Armazena o programa de controle desenvolvido pelo usuário.

ÁREAS DE MEMÓRIA DOS CLPs

O MAPA DE MEMÓRIA de um CLP pode ser dividido em cinco áreas principais:

ORGANIZAÇÃO DA MEMÓRIA DE UM CLP

• Tabela de dados de entrada: armazena os dados provenientes das entradas.

• Tabela de estados internos: armazena variáveis internas.

• Tabela de dados de saída: armazena os dados destinados às saídas.


Leitura das Entradas Processamento do

Programa

Atualização das Saídas

CICLO DE VARREDURA

MONITOR/EXECUTOR

• Responsável por executar o ciclo de varredura.

• Programa correspondente ao ‘sistema operacional’ do CLP.

• Gravado na memória do sistema (firmware).

• Funções adicionais: diagnóstico, tratamento de interrupções, etc.

CARR

CLPs - ENTRADAS E SAIDAS

Entradas: Os CLPs possuem dispositivos de hardware que são responsáveis pela comunicação com os dispositivos de informações de entrada como chaves, sensores entre outros.

Saidas: Os CLPs possuem dispositivos de hardware que são responsáveis pela comunicação com os dispositivos saída relês, lâmpadas entre outros.

DC - INPUTS - Quando trabalharmos com entradas digitais de corrente contínua o importante e observarmos a ligação quando utilizamos sensores que podem ser NPN (“negativo para a entrada”) e PNP (“positivo para a entrada”), quando estivermos utilizando chaves na entrada isto se torna irrelevante.

ENTRADAS DIGITAIS

• Tensões disponíveis 5v, 12v, 24v, 48v CC • Entradas CA (24v, 48v, 110v, 220v) são menos comuns

Em relação as entradas sejam elas DC ou AC todas são opto isoladas com a finalidade de proteger os circuitos internos (memória e CPU).

ENTRADAS DIGITAIS

CARR

CLPS - SENSORES

Sensores são dispositivos que convertem condições físicas em sinais elétricos para uso em CLPs. Os sensores são conectados nas entradas dos CLPs. Exemplo é um botão de pressão onde o sinal elétrico indica a condição do contato.

CLP

Entrada 1

CARRÍ

CLPS -

Entradas discretas ou entradas digitais, reconhecem os sinais liga e desliga de diversos tipos de sensores como botões de pressão, chaves de limite, chaves de proximidade, contatores, etc.

Botão de

pressão

Normalmente

aberto

Botão de

pressão

Normalmente

fechado

Chave

Normalmente

aberta

Contato

Normalmente

fechada

Chave

Normalmente

fechada

Contato

Normalmente

aberto

CLP

Entrada

s

CARR

CLPS

Diversos tipos de sinais analógicos são aceitos: 0 a 20 mA, 4 a 20 mA ou 0 a 10v. Na figura, o transmissor de nível monitora o nível de líquido em um tanque. Dependendo do transmissor de nível, a tensão de entrada no CLP pode tanto aumentar quanto diminuir enquanto o nível do líquido diminui.

Transmissor de nível

Entrada CLP

CARR

DC - OUTPUTS – Geralmente são saídas em Coletor aberto:

CLPs - SAÍDAS DIGITAIS


RELÉ – OUTPUT – As saídas a relês podemos ligar cargas CC ou CA

SAÍDAS DIGITAIS

OBS: Como as entradas, as saídas também são isoladas do circuito interno do CLP.


CLPS - SAÍDAS ANALÓGICAS

Um sinal de saída analógica varia continuamente. A saída pode ser um sinal de 0 a 10 VDC que aciona o medidor analógico. Exemplos de variáveis analógicos são velocidade, peso, vazão e temperatura. Este sinal pode ser utilizado em outras aplicações como transdutor corrente-pneumático que controla uma válvula de controle de fluxo acionada a ar.

Transdutor Corrente-Pneumático

CLP

Saídas

Válvula de controle de fluxo acio-nada a ar

Ar

CARR

SAÍDAS ANALÓGICAS

CLPS -ATUADORES

Os atuadores convertem os sinais elétricos vindos dos CLPs em condições físicas. Dependendo da saída do CLP o acionador pode tanto parar quanto ligar o motor.

Acionador do motor

(atuadores)

CARR

CLPs

O CONTROLE DA IGNIÇÃO

DO MOTOR PODE SER

EFETUADO UTILIZANDO-

SE UM CLP.

CARR

CLPs -

A APLICAÇÃO

PODE SER

EXTENDIDA

INCLUINDO-

SE, POR EX.,

LÂMPADAS

INDICADORAS

DE PARADA E

LIGADA.

Sensores

entradas

CLP

saídas

Atuadores

lâmpada

s

CARR

CLPs -

A CPU é um sistema microprocessado que também contém memória. A CPU monitora as entradas e toma decisões baseada no conjunto de instruções de seu programa. As operações são de relay, contagem, comparação de dados e operações seqüenciais.

CARR

DE CLPs

Entre os formatos encontrados no mercado o mais popular é o LADDER, que utiliza diagramas de contatos. Dentre outros tipos existentes no mercado temos:

CARR

A linha vertical representa um condutor energizado. Os elementos de saída ou instruções representam o caminho neutro ou de retorno. Os diagramas são lidos da esquerda para direita. Cada travessão são referidos como redes. Uma rede pode ter vários elementos de controle mas somente uma bobina.

CARR

Atualização do mapa de entradas

Execução do programa de aplicação

Verificação programa de aplicação

Inicialização do Hardware

Atualização das saídas

Power Up do Sistema

Ciclo de Scan

Inicialização do programa aplicação

CARR

INICIALIZAÇÃO

VERIFICAR ESTADO DAS ENTRADAS

TRANSFERIR PARA A MEMÓRIA

CICLO DE VARREDURA

COMPARAR COM O PROGRAMA DO USUÁRIO

ATUALIZAR AS SAÍDAS

No momento em que é ligado o CLP executa uma série de operações pré-programadas, gravadas em seu Programa Monitor:

1. Verifica o funcionamento eletrônico da CPU , memórias e circuitos auxiliares;

2. Verifica a configuração interna e compara com os circuitos instalados;

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

4. Desativa todas as saídas;

5. Verifica a existência de um programa de usuário;

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

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DIAGRAMA EM BLOCOS

CARR

INICIALIZAÇÃO

VERIFICAR ESTADO DASENTRADAS

TRANSFERIR PARA AMEMÓRIA

CICLO DEVARREDURA

COMPARAR COM O PROGRAMADO USUÁRIO


O CLP lê o estados de cada uma das entradas, verificando se alguma foi acionada. O processo de leitura recebe o nome de Ciclo de Varredura (Scan) e normalmente é de alguns micro-segundos (scan time).


CARR

INICIALIZAÇÃO



CICLO DEVARREDURA



Após o Ciclo de Varredura, o CLP armazena os resultados obtidos em uma região de memória chamada de Memória Imagem das Entradas e Saídas. Ela recebe este nome por ser um espelho do estado das entradas e saídas. Esta memória será consultada pelo CLP no decorrer do processamento do programa do usuário.


CARR

INICIALIZAÇÃO



CICLO DEVARREDURA



O PLC ao executar o programa do usuário, após consultar a Memória Imagem das Entradas , atualiza o estado da Memória Imagem das Saídas, de acordo com as instruções definidas pelo usuário em seu programa.


CARR

INICIALIZAÇÃO



CICLO DEVARREDURA



O CLP escreve o valor contido na Memória das Saídas, atualizando as interfaces ou módulos de saída. Inicia-se então, um novo ciclo de varredura.


CARR

DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS ELEMENTOS CONSTITUINTES DO CLP

Bateria Circuitos Auxiliares

Módulos de

Entradas

Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário



Módulos de

Entradas

Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário

A Fonte de Alimentação tem normalmente as seguintes funções básicas:

• Converter a tensão da rede elétrica (110 ou 220 VCA) para a tensão de alimentação dos circuitos eletrônicos, (+ 5VCC para o microprocessador, memórias e circuitos auxiliares e +/- 12 VCC para a comunicação com o programador ou computador);

• Manter a carga da bateria, nos sistemas que utilizam relógio em tempo real e Memória do tipo R.A.M.;

• Fornecer tensão para alimentação das entradas e saídas ( 12 ou 24 VCC ).

CARR



Módulos de

Entradas

Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário

Também chamada de CPU é responsável pela funcionamento lógico de todos os circuitos. Nos CLPs modulares a CPU está em uma placa (ou módulo) separada das demais, podendo-se achar combinações de CPU e Fonte de Alimentação. Nos CLPs de menor porte a CPU e os demais circuitos estão todos em único módulo.

CARR



Módulos de

Entradas

Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário

As baterias são usadas nos CLPs para manter o circuito do Relógio em Tempo Real, reter parâmetros ou programas (em memórias do tipo RAM), mesmo em caso de corte de energia, guardar configurações de equipamentos, etc... Normalmente são utilizadas baterias recarregáveis do tipo Ni-Ca ou Li. Neste casos, incorporam se circuitos carregadores.

CARR


O Programa Monitor é o responsável pelo funcionamento geral do CLP. Ele é o responsável pelo gerenciamento de todas as atividades do CLP. Não pode ser alterado pelo usuário e fica armazenado em memórias do tipo PROM , EPROM ou EEPROM. Ele funciona de maneira similar ao Sistema Operacional dos microcomputadores. É o Programa Monitor que permite a transferência de programas entre um microcomputador ou Terminal de Programação e o CLP, gerenciar o estado da bateria do sistema, controlar os diversos opcionais, etc.


Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário

Módulos de

Entradas

CARR



Módulos de

Entradas

Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário

É onde se armazena o programa da aplicação desenvolvido pelo usuário. Pode ser alterada pelo usuário, já que uma das vantagens do uso de CLPs é a flexibilidade de programação. Inicialmente era constituída de memórias do tipo EPROM, sendo hoje utilizadas memórias do tipo RAM (cujo programa é mantido pelo uso de baterias), EEPROM e FLASH-EPROM , sendo também comum o uso de cartuchos de memória, que permite a troca do programa com a troca do cartucho de memória. A capacidade desta memória varia bastante de acordo com o marca/modelo do CLP, sendo normalmente dimensionadas em Passos de Programa.

CARR



Módulos de

Entradas

Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário

Memória de Dados é a região de memória destinada a armazenar os dados do programa do usuário. Estes dados são valores de temporizadores, valores de contadores, códigos de erro, senhas de acesso, etc. São normalmente partes da memória RAM do CLP. São valores armazenados que serão consultados e ou alterados durante a execução do programa do usuário. Em alguns CLPs, utiliza-se a bateria para reter os valores desta memória no caso de uma queda de energia.

CARR


Módulos de

Entradas

Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário

Sempre que a CPU executa um ciclo de leitura das entradas ou executa uma modificação nas saídas, ela armazena o estados da cada uma das entradas ou saídas em uma região de memória denominada Memória Imagem das Entradas / Saídas. Essa região de memória funciona como uma espécie de “tabela” onde a CPU irá obter informações das entradas ou saídas para tomar as decisões durante o processamento do programa do usuário.

CARR



Módulos de

Entradas

Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário

Circuitos Auxiliares são circuitos responsáveis para atuar em casos de falha do CLP.

CARR



Módulos de

Entradas

Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário

POWER ON RESET: Quando se energiza um equipamento eletrônico digital, não é possível prever o estado lógico dos circuitos internos. Para que não ocorra um acionamento indevido de uma saída, que pode causar um acidente , existe um circuito encarregado de desligar as saídas no instante em que se energiza o equipamento. Assim que o microprocessador assume o controle do equipamento esse circuito é desabilitado.

CARR



Módulos de

Entradas

Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário

POWER-DOWN: O caso inverso ocorre quando um equipamento é subitamente desenergizado. O conteúdo das memórias pode ser perdido. Existe um circuito responsável por monitorar a tensão de alimentação, e em caso do valor desta cair abaixo de um limite pré-determinado, o circuito é acionado interrompendo o processamento para avisar o microprocessador e armazenar o conteúdo das memórias em tempo hábil.

CARR


Módulos de

Entradas

Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário

WATCH-DOG-TIMER: Para garantir no caso de falha do microprocessador, que o programa não entre em “ loop” , o que seria um desastre, existe um circuito denominado “Cão de Guarda“, que deve ser acionado em intervalos de tempo pré-determinados. Caso não seja acionado, ele assume o controle do circuito sinalizando um falha geral.


CARR



Módulos de

Entradas

Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário

MÓDULOS OU INTERFACES DE ENTRADA são circuitos utilizados para adequar eletricamente os sinais de entrada para que possa ser processado pela CPU (ou microprocessador) do CLP. Temos dois tipos básicos de entrada: as DIGITAIS e as ANALÓGICAS.

CARR

• As entradas digitais podem ser construídas para operarem em corrente contínua (24 VCC ) ou em corrente alternada (110 ou 220 VCA).

• Podem ser também do tipo N (NPN) ou do tipo P (PNP).

No caso do tipo N, é necessário fornecer o potencial negativo (terra ou neutro) da fonte de alimentação ao borne de entrada para que a mesma seja ativada.

No caso do tipo P é necessário fornecer o potencial positivo (fase ) ao borne de entrada.

Em qualquer dos tipos é de praxe existir uma isolação galvânica entre o circuito de entrada e a CPU. Esta isolação é feita normalmente através de optoacopladores.

• As entradas de 24 VCC são utilizadas quando a distância entre os dispositivos de entrada e o CLP não excedam 50 m. Caso contrário, o nível de ruído pode provocar disparos acidentais.

ENTRADAS DIGITAIS CARR

ENTRADAS DIGITAIS

São aquelas que possuem apenas dois estados possíveis,

ligado ou desligado. Alguns dos exemplos de dispositivos que podem ser ligados a elas são:

Botoeiras;

Chaves (ou micro) fim de curso;

Sensores de proximidade indutivos ou capacitivos;

Chaves comutadoras;

Termostatos;

Pressostatos;

Controle de nível (bóia);

Etc.

CARR

Permitem que o controlador possa manipular grandezas analógicas, enviadas normalmente por sensores eletrônicos. As grandezas analógicas elétricas tratadas por estes módulos são normalmente tensão e corrente. Os principais dispositivos utilizados com as entradas analógicas são:

Sensores de pressão manométrica;

Sensores de pressão mecânica (strain gauges);

Taco - geradores para medição rotação de eixos;

Transmissores de temperatura;

Transmissores de umidade relativa, etc.

CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS: ENTRADAS ANALÓGICAS

CARR

Existem módulos especiais de entrada com funções bastante especializadas. Alguns exemplos são:

Módulos Contadores de Fase Única;

Módulos Contadores de Dupla Fase;

Módulos para Encoder Incremental;

Módulos para Encoder Absoluto;

Módulos para Termopares (Tipo J, K, L , S, etc);

Módulos para Termoresistências (PT-100, Ni-100, Cu-25 ,etc);

Módulos para Sensores de Ponte Balanceada do tipo Strain-Gauges;

Módulos para leitura de grandezas elétricas.

CARR

DEsesSCRIÇÃO Destrutura OS PRINCIPAIS ELEMENTOS CONSTITUINTES DO CLP


Módulos de

Entradas

Memória Imagem das

E/S

Memória do

Programa Monitor

Módulos de

Saídas

Memória de

Dados

Unidade de

Processamento

Rede Elétrica

Terminal de

Programação

Fonte de

Alimentação

Memória do

Usuário

Os Módulos ou Interfaces de Saída adequam eletricamente os sinais vindos do microprocessador para que se possa atuar nos circuitos controlados. Existem dois tipos básicos de interfaces de saída: as digitais e as analógicas.

CARR

As saídas digitais admitem apenas dois estados: ligado e desligado. Podemos com elas controlar dispositivos do tipo:

Relês;

Contatores;

Relês de estado-sólido;

Solenóides;

Válvulas;

Etc.

As saídas digitais podem ser construídas de três formas básicas : Saída digital à Relê , Saída digital 24 VCC e Saída digital à Triac. Nos três casos, também é de praxe , prover o circuito de um isolamento galvânico, normalmente opto-acoplado.

CARR

Os módulos ou interfaces de saída analógica converte valores numéricos, em sinais de saída em tensão ou corrente. No caso de tensão normalmente 0 à 10 VCC ou 0 à 5 VCC, e no caso de corrente de 0 à 20 mA ou 4 à 20 mA. Estes sinais são utilizados para controlar dispositivos atuadores do tipo:

• Válvulas proporcionais;

Motores C.C.;

Servo - Motores C.C;

Posicionadores rotativos, etc.

CARR

Exemplos:

Módulos P.W.M. para controle de motores C.C.;

Módulos para controle de Servomotores;

Módulos para controle de Motores de Passo (Step Motor);

Módulos para I.H.M., etc.

CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS: MÓDULOS ESPECIAIS DE SAÍDA

CARR

CLP - COMUNICAÇÃO

Mas alguns já possuem capacidade de comunicação via web.

CARR

INTEGRAÇÃO EM REDES INDUSTRIAIS

• Tipos de integração: Integração do CLP com sensores e

atuadores.

Integração do CLP com outros CLPs.

Integração do CLP com sistemas de supervisão (implementados em por exemplo em PC).

CLP CLP

Sensores e Atuadores

Computadores

CARR

INTEGRAÇÃO EM REDE

• Principais problemas:

Compatibilidade com equipamentos de outros fabricantes.

Necessidade de estabelecimento de padrões.

CARR

http://www.modbus.org/body.htm

http://www.can-cia.de/canopen/

INTEGRAÇÃO EM REDE

• Recursos já existentes:

Comunicação wireless.

CLPs como periféricos de PC.

CARR

Diagramas de comando e seqüências

Diagrama Funcional Seqüêncial (SFC)

Programa elaborado em Linguagem Estruturada

DESENVOLVIMENTO DE ALGORITMOS DE CONTROLE SEQÜENCIAL


Quando os procedimentos de comando apresentam complexidade, há a necessidade de Diagramas de Comando e Seqüências segundo o desenvolvimento de trabalho das máquinas.

Os Diagramas de Funcionamento são utilizados para a representação das seqüências funcionais, de comandos mecânicos, pneumáticos, hidráulicos, elétricos e eletrônicos, assim como para combinações destes tipos de comandos, por exemplo, eletropneumáticos e eletrohidráulicos.

Os Diagramas de Funcionamento são em muitos casos a base para a elaboração dos esquemas de funcionamento conforme DIN 40719.


Na representação dos comandos seqüenciais se distinguem dois tipos de diagramas:

Diagrama de movimentos: Se representam os estados dos elementos de trabalho e unidades construtivas

Diagrama de comando: Fornece informações sobre o estado de elementos de comando individual.

Exemplo: Pacotes que chegam sobre uma correia de rolos são elevados por um cilindro pneumático e empurrados por um segundo cilindro para uma segunda correia. O cilindro B apenas pode retornar quando o cilindro A houver alcançado a posição final traseira. O sinal de partida deve ser introduzido através de um botão manual para uma seqüência de trabalho, em cada vez.

REPRESENTAÇÃO DE SEQÜÊNCIA DE TRABALHO PARA IMPLEMENTAÇÃO DE UM SISTEMA DE COMANDO

REPRESENTAÇÃO GRÁFICA EM FORMA DE DIAGRAMA TRAJETO E PASSO

Neste caso, representa a seqüência de operação de um elemento de trabalho, levando-se ao diagrama o valor percorrido em dependência de cada passo considerado (PASSO: variação do estado de qualquer unidade construtiva). Se existirem diversos elementos de trabalho para um comando, estes são representados da mesma maneira e desenhados uns sob os outros. A correspondência é realizada através dos passos.

O trajeto de uma unidade construtiva é representado em função do tempo. Contrariamente ao diagrama de trajeto e passo, o tempo é representado linearmente neste caso e constitui a ligação entre as diversas unidades.

REPRESENTAÇÃO GRÁFICA EM FORMA DE DIAGRAMA TRAJETO E TEMPO

No diagrama de comandos, anotam-se os estados de comutação dos elementos de introdução de sinais, sobre os passos, não considerando-se os tempos de comutação.

REPRESENTAÇÃO GRÁFICA EM FORMA DE DIAGRAMA DE COMANDOS

GRAFCET - Modelo de representação para controles seqüenciais booleanos.

AFCET

(Association Française de Cibernétique Économique et Technique)

Graph (gráfico)

+

SFC (Sequential Function Chart) – Diagrama Funcional Seqüencial Norma IEC 60848

SFC - DIAGRAMA FUNCIONAL SEQÜENCIAL

Etapas – às quais são associadas as Ações.

Transições – às quais são associadas as Condições.

Ligações orientadas – que conectam as etapas às transições, e etapas às etapas

Receptividade– é a função lógica combinacional associada a cada transição.

A combinação destes elementos proporciona uma representação “estática” do Sistema Automatizado. Aplicadas a Regra de Evolução, obtém-se uma visão “dinâmica” do sistema.

SFC - DIAGRAMA FUNCIONAL SEQÜENCIAL - ELEMENTOS


Início

Definição do pontos e tipos de entrada e saída

Elaboração do programa do usuário

Teste / Simulação / Depuração do programa

Instalação física do equipamento

Transferência do programa para o CP

Rotinas de teste de funcionamento

Liberação do equipamento para uso

Fim

ETAPAS PARA A AUTOMAÇÃO DE UM EQUIPAMENTO COM CLPS

ETAPAS PARA A PROGRAMAÇÃO DE UM CLP



http://www.hitecnologia.com.br/repositorio/manuaispet/diversos/jmu001.pdf/view?searchterm=JMU.

http://www.hitecnologia.com.br/repositorio/manuais-pet/diversos/jmu001.pdf/view?searchterm=JMU.


Tipos de Operadores


Contato NA

Contato NF

P1 aceita os operadores R, I e O


Bobina

P1 aceita os operadores R e O


Bloco de Movimentação

P1 - Aceita os operadores M,K,D,Q,H,E e I

P2 - Aceita os operadores M,D,S e O


Bloco de Movimentação Indexada

P1 (origem) – Aceita os operadores M e K

P2 (destino) – Aceita os operadores M e K P3 (quantidade) – Aceita os operadores M e K


Temporizador

P1 (valor corrente da contagem) – Aceita os operadores M

P2 (inicio) – Aceita os operadores M e K


Contador

P1 (valor corrente da contagem) – Aceita os operadores M P2 (valor limite da contagem) – Aceita os operadores M e K


Contador Bidirecional

P1 (valor corrente da contagem) – Aceita os operadores M P2 (valor limite da contagem) – Aceita os operadores M e K


Bloco de Operações Matemátcas

P1 (operando 1) – Aceita os operadores M,K,D e Q

P2 (operando 2) – Aceita os operadores M,K,D e Q P3 (resultado) – Aceita os operadores M e Q

XX – Operação (Soma, Divisão, Multiplicação e Subtração)


Bloco de raiz quadrada

P1 (número) – Aceita os operadores D e Q

P2 (resultado) – Aceita o operador Q


Comparações Matemáticas

P1 (número) – Aceita os operadores D e M

P2 (resultado) – Aceita o operador M,K,D,H e Q

X - >,<,=,<=,>= e <>


Comparações Matemáticas

P1 (número) – Aceita os operadores D e M

P2 (resultado) – Aceita o operador M,K,D,H e Q

X - >,<,=,<=,>= e <>


Teste Lógico AND

P1 (operador 1) – Aceita o operador M

P2 (operador 2) – Aceita o operador M,K e H


Operadores booleanos AND, OR e XOR

P1 (operador 1) – Aceita o operador M

P2 (operador 2) – Aceita o operador M,K e H

X - AND, OR, XOR

P3 (resultado) – Aceita o operador M


Fim do Programa


Inicio e Fim do relé mestre


Subrotinas

Delimitação

Execução P1 – Identificador da subrotina


Bobina de Salto (JUMP)

P1 – Identifica o número da lógica para onde haverá o salto





Documents

PLCPDF