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SUPERVISÃO E SUPERVISÃO E CONTROLE CONTROLE

OPERACIONAL DE OPERACIONAL DE SISTEMASSISTEMAS

Prof. Fabio PepperProf. Fabio Pepper

A. DE COMPUTADORES

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Controladores Lógicos Controladores Lógicos Programáveis (CLPs)Programáveis (CLPs)

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DefiniçãoDefinição

• É um equipamento digital que usa memória programável para armazenar instruções que implementam funções como: lógica, sequenciamento, temporização, contagem e operações aritméticas, para controlar através de módulos de entrada e saída (digital e analógica) diversos tipos de máquinas e processos.

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HistóricoHistórico

• Sistemas eletromecânicos: baixa confiabilidade, pouca flexibilidade e grande consumo de energia

• 1968: divisão de hidramáticos da GM

• Década 70: microprocessadores deram impulso ao CLP

• Década de 80: uso no Brasil

• Década de 90: grande evolução

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Características do CLPCaracterísticas do CLP

• Fácil diagnóstico de funcionamento ainda em fase de projeto do sistema e/ou reparos que venham a ocorrer em sua operação

• Pode ser instalado em cabines reduzidas devido ao pequeno espaço físico exigido

• Operam com reduzido grau de proteção, pelo fato de não serem geradores de faiscamentos

• Facilmente reprogramado sem a necessidade de interromper o processo produtivo (programação on-line)

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Aplicações na IndústriaAplicações na Indústria

• Painéis seqüenciais de intertravamento

• Controle de malhas

• Sistemas de controle de estações

• Processos de: empacotamento, engarrafamento, transporte e manuseio de materiais, usinagem, geração de energia; em sistemas de controle predial de ar condicionado, sistemas de segurança, montagem automatizada, linhas de pintura e sistemas de tratamento de água, existentes em indústrias de alimentos, bebidas, automotiva, química, têxtil, plásticos, papel e celulose, farmacêutica e siderúrgica/metalúrgica

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Exemplo: Comando de um Exemplo: Comando de um motor – antes do CLPmotor – antes do CLP

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Exemplo: Comando de um Exemplo: Comando de um motor – depois do CLPmotor – depois do CLP

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Diagrama de Blocos de um CLPDiagrama de Blocos de um CLP

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Componentes de um CLPComponentes de um CLP

• Fonte de alimentação

• CPU

• Memória

• Módulos de entrada e saída

• Linguagens de programação

• Dispositivos de programação

• Módulos de comunicação

• Racks

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Módulos de um CLPMódulos de um CLP

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Componentes - FonteComponentes - Fonte

• Alimenta a CPU e demais dispositivos

• Converte AC em DC

• O CLP possui uma bateria interna

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Componentes - CPUComponentes - CPU

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Componentes - MemóriasComponentes - Memórias

• Do Programa Executivo: não-volátil

• Do usuário:

• De dados: controle do programa do usuário

• Imagem das entradas e saídas: interligação entre o CLP e os equipamentos

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Memória do Programa Memória do Programa ExecutivoExecutivo

• O gerenciamento de todo o sistema composto pelo CLP é efetuada através da execução de um programa inserido nesta parte da memória e, denominado de programa executivo.

• Não-volátil

• Responsabilidade do fabricante do equipamento

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Memória do UsuárioMemória do Usuário

• Armazena o programa do usuário

• Contém alguns Kbytes de palavras-livres que serão processadas pela CPU

• A cada ciclo, a CPU processa este programa, atualiza a memória de dados internos e as imagens das entradas e saídas

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Memória Imagem das Memória Imagem das Entradas e SaídasEntradas e Saídas

• Área de memória reservada para a interligação entre Controladores Lógicos Programáveis e os equipamentos

• Esta memória é a imagem real das entradas e saídas do CLP

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Componentes: Módulos de Componentes: Módulos de Entradas e SaídasEntradas e Saídas

• Realizam a conexão física entre a CPU e o mundo externo, através de circuitos de interfaceamento

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Módulos de EntradaMódulos de Entrada

• Os módulos de entradas tem que ser seguros contra destruição das entradas por excesso ou alimentação de tensão indevida; e devem possuir filtros de supressão para impulsos parasitórios

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Módulos de SaídaMódulos de Saída

• Os módulos de saída devem ser amplificados e possuir proteção contra curto-circuito

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• Os módulos de entradas e saídas podem ser subdivididos em dois grupos distintos: digitais (discretos) e analógicos (numéricos).

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Entradas e Saídas DigitaisEntradas e Saídas Digitais

• São os tipos de sinais mais comuns encontrados em sistemas automatizados com CLP. Nestes tipos de interface a informação consiste em um estado binário da variável de controle (ligado ou desligado)

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ExemplosExemplos

• Entradas digitaisEntradas digitais: chaves seletoras, sensores fotoelétricos, chaves de fim de curso, sensores de proximidade, etc

• Saídas digitaisSaídas digitais: alarmes, ventiladores, lâmpadas, solenóides, etc

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Entradas e Saídas AnalógicasEntradas e Saídas Analógicas

• A diferença básica com relação às entradas e saídas discretas é que aqui mais de um Bit deverá ser manipulado, seja paralelamente (todos ao mesmo tempo) ou serialmente (um Bit de cada vez), a fim de se controlar a grandeza física do processo em questão.

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ExemplosExemplos

• Entradas AnalógicasEntradas Analógicas: transdutor de temperatura, pressão, transdutores óticos, de umidade, de fluxo, conversor D/A, etc

• Saídas Analógicas: válvula analógica, acionamento de um motor, atuador analógico, etc

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Módulos de ComunicaçãoMódulos de Comunicação

• São responsáveis principalmente pela ligação do CLP com os seus periféricos: terminais de vídeo, impressoras, instrumentos digitais e quaisquer instrumentos que possam se comunicar através de portas tipo RS-232, DH-485, ETH/IP, etc.

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Módulos Adaptadores de Módulos Adaptadores de E/S E/S RemotasRemotas

• São usados em controladores geralmente de grande porte e permitem a instalação de sistemas de E/S localizados a distancias maiores da CPU principal

• Os subsistemas de E/S são geralmente conectados usando uma configuração serial ou estrela

• A comunicação pode ser feita através de par trançado, cabo coaxial ou fibra óptica.

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Elos de Comunicação em Elos de Comunicação em Rede Rede

• Para executar estas tarefas de comunicação, os fabricantes de CLP implementaram módulos de comunicação que permitem a integração de um CLP a outros CLPs e a computadores corporativos

• Estes módulos geralmente adotam padrões de comunicação em rede como Ethernet ou proprietárias que permitem a troca de informações entre computadores e os controladores programáveis

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Rack do CLP Rack do CLP

• A base ou rack é responsável pela sustentação mecânica dos elementos que compõem o CLP

• Contém o barramento que faz a conexão elétrica entre eles, no qual estão presentes os sinais de dados, endereço e controle necessários para que a CPU e os módulos de entrada/saída possam operar

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Linguagens de ProgramaçãoLinguagens de Programação

IntroduçãoIntrodução

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Linguagens de Programação Linguagens de Programação de CLPsde CLPs

• As linguagens de programação permitem aos usuários se comunicar com o CLP através de um dispositivo de programação e definir as tarefas que o CLP deve executar.

• As linguagens mais usadas são:

- Diagrama de Contatos (Ladder Diagram) e

- Lista de Instruções (Statement List)

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LADDERLADDER

• É um diagrama de relés cujos símbolos representam:

- contatos normalmente abertos -| |-

- contatos normalmente fechados -| / |-

- saída, representando a bobina -( )-

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ExemploExemplo

S1 S2 Y1

-------[ ]------[ / ]-------------------( )--------

• Se a entrada S1 for verdadeiraverdadeira e a entrada S2 for falsafalsa, a saída Y1 será ativadaativada

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Exemplo: Comando de um Motor

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Dispositivos de ProgramaçãoDispositivos de Programação

• A programação de CLPs é realizada através de dispositivos de programação separados que são compartilhados por vários CLPs de uma instalação

• Pode ser : off-line ou on-line

• O uso de PCsPCs como ferramenta de programação tem grande aceitação

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Dispositivos de ProgramaçãoDispositivos de Programação