UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CURSO: … · – a lógica de acionamento pode ser desenvolvida através de software, que determina ao ... • Para os atuadores, só para

Automação e controleAutomação e controleAula 02 Aula 02 –– Controle e Programação na Controle e Programação na

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO

CURSO: CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

Aula 02 Aula 02 –– Controle e Programação na Controle e Programação na Automação Automação

Profª Danielle Casillo

AUTOMAÇÃOAUTOMAÇÃO

• Tecnologia Integradora:

– Eletrônica: Hardware

– Mecânica: Atuadores

– Inteligência: Software (Informática)– Inteligência: Software (Informática)

Aula 01 - Introdução à Automação 2

AUTOMAÇÃOAUTOMAÇÃO• Sensores

– fornecem informações sobre o sistema

– entradas do controlador

– indicam variáveis como temperatura, pressão, ...

• Atuadores


– agem a partir do processamento das informaçõescoletadas pelos sensores

– tipos: magnéticos, hidráulicos, pneumáticos, elétricos

• Controlador

– aciona os atuadores levando em conta o estado dasentradas (sensores)

– instruções do programa inserido em sua memória


• Automatizar um sistema, tornou-se muito maisviável à medida que a Eletrônica avançou.

• Com este avanço, o controlador, os sensores e os• Com este avanço, o controlador, os sensores e osatuadores passaram a funcionar em conjunto,transformando processo em um sistemaautomatizado, onde o próprio controlador tomadecisões em função da situação dos sensores eaciona os atuadores.



• Com o avanço da eletrônica....

– memórias ganharam maior capacidade dearmazenamento

– os circuitos lógicos tornaram-se mais rápidos– os circuitos lógicos tornaram-se mais rápidos

– microcontroladores

– a lógica de acionamento pode ser desenvolvidaatravés de software, que determina aocontrolador a sequência de acionamento a serdesenvolvida. Este tipo de alteração da lógica decontrole caracteriza um sistema flexível.


OBJETIVOS DA AUTOMAÇÃOOBJETIVOS DA AUTOMAÇÃO

• Qualidade– controle de qualidade eficiente.– compensação automática de deficiências do processo.

• Flexibilidade– facilidade e rapidez nas alterações nos parâmetros dos

processos.


processos.

• Produtividade– uso eficiente da matéria prima, energia, equipamentos e

instalações.

• Viabilidade técnica– execução de operações impossíveis de se realizar por

métodos convencionais (processamento imediato deinformações, limitações o homem, condições desumanas detrabalho).

NOSSO CURSO DE AUTOMAÇÃONOSSO CURSO DE AUTOMAÇÃO

• Estudar sistemas automatizados nos níveis doselementos “controlador” e “supervisão”.

• Devido a esta grande variedade de conhecimentos,como já dito anteriormente, o foco deste curso será


como já dito anteriormente, o foco deste curso serána programação dos Controladores LógicoProgramáveis (CLPs) que são o cérebro de todo oprocesso.

• A Automação Industrial compreende um campo deatuação amplo e vasto.

NOSSO CURSO DE AUTOMAÇÃONOSSO CURSO DE AUTOMAÇÃO

• A disciplina de Instrumentação: tem o objetivo deestudar cada elemento sensor ou atuador, seusfuncionamentos.

• Para os atuadores, só para os motores de indução,


• Para os atuadores, só para os motores de indução,existe uma grande quantidade de bibliografiadisponível, e ainda tem-se os Motores de Passo e osServomotores.

• A cadeia de automação ainda consiste nacomunicação de dados entre os elementos, o queleva um estudo a parte das Redes Industrias.

IMPACTOS PARA A SOCIEDADEIMPACTOS PARA A SOCIEDADE

• Benefícios

– Redução de custos

– Aumento da produtividade

– Reduz a exposição de trabalho monótonos,– Reduz a exposição de trabalho monótonos,repetitivos e até mesmo perigosos

– Mais tempo livre

– Aumento de salários



• Benefícios

– Na regularidade da qualidade de um produto

– Na economia de energia

– Flexibilidade– Flexibilidade

– Segurança de funcionamento



• Problemas

– Experiência de um empregado tem vida curta

– Fim de alguns tipos de emprego (ex. telefonista)

– Problemas sociais e psicológicos em decorrência– Problemas sociais e psicológicos em decorrênciada submissão ao ritmos das máquinas



AUTOMAÇÃO AUTOMAÇÃO GERA GERA GERA GERA

DESEMPREGO?DESEMPREGO?


ControleControleO Controle utiliza teorias para calcularparâmetros de um controlador que faça osistema evoluir da forma desejada eadaptativa às mudanças dos principaiselementos sob controle.

CONTROLE NA AUTOMAÇÃOCONTROLE NA AUTOMAÇÃO

• Existem, basicamente, dois segmentos daautomação industrial, segundo a manipulaçãodas variáveis a serem controladas.

– Controle de Processo do tipo contínuo (Controle– Controle de Processo do tipo contínuo (Controlede Processos, Controle Regulatório)


– Controle do tipo discreto (Controle Discreto).

CONTROLE NA AUTOMAÇÃOCONTROLE NA AUTOMAÇÃO

• Processos discretos

– Indústrias manufatureiras de fabricação por lote

– Ex: indústria automobilística

• Processos contínuos


• Processos contínuos

– Indústrias de processo de manipulação

– Ex: indústria química, farmacêutica, petroquímica

CONTROLADOR LÓGICO CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL PROGRAMÁVEL -- CLPCLP

• A forma básica de programação é oriunda dalógica de programação dos diagramas elétricos arelés.


• Próprio para ambientes industriais, oscontroladores realizam uma rotina cíclica deoperação, o que caracteriza seu princípio defuncionamento, e operam apenas variáveisdigitais, efetuando controle discreto.

CONTROLADOR PROGRAMÁVELCONTROLADOR PROGRAMÁVEL

• Quando os equipamentos manipulam variáveisanalógicas.

• Efetuam técnicas de ação de controle dos maisdiversos tipos:

Proporcional – Integral – Derivativo (PID)– Proporcional – Integral – Derivativo (PID)

– Adaptativo (não linear)

– Lógica Fuzzy (lógica nebulosa)

– Controle Preditivo

– entre outros ....


CONTROLE DISTRIBUÍDOCONTROLE DISTRIBUÍDO

• Avanço das técnicas de transmissão;

• Salas de controle distribuídas geograficamente foraminterligadas e conectadas a uma única central desupervisão;

• Controle Hierárquico - > Distribuído;• Controle Hierárquico - > Distribuído;

• Surge então o Sistema Digital de Controle Distribuído –SDCD;

• Padronização dos equipamentos (sensores, controle eatuação nos mais diferentes níveis).


HIERARQUIA DA AUTOMAÇÃOHIERARQUIA DA AUTOMAÇÃO


ARQUITETURA DE REDE SIMPLIFICADAARQUITETURA DE REDE SIMPLIFICADA


LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃOLINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO

o É um meio de transmissão de informações entredois ou mais elementos com capacidade de secomunicarem.

o Instrução: comando que permite a um sistema como Instrução: comando que permite a um sistema comcapacidade computacional realizar determinadaoperação.

o Linguagem de programação: conjunto padronizadode instruções que o sistema operacional é capaz dereconhecer.

Aula 02 - Programação na Automação 21


o Programar: fornecer uma série de instruções aum sistema com capacidade computacional, demaneira que ele seja capaz de comportar-sedeterministicamente.deterministicamente.

o Programador: é responsável por prever assituações possíveis do sistema, planejar umaestratégia de controle e codificar as instruçõesem uma linguagem de programação padronizada.



o Um controlador lógico programável, tem seufuncionamento baseado num sistema de microcomputadoronde se tem uma estrutura de software que realizacontinuamente ciclos de varredura.

o É importante observar que quando cada etapa do ciclo éexecutada, as outras etapas ficam inativas. O tempo totalpara realizar o ciclo é denominado CLOCK. Isso justifica aexigência de processadores com velocidades cada vez maisaltas.




NORMA IEC 1131NORMA IEC 1131

o A IEC 1131 é o único padrão global para programaçãode controle industrial.

o Houve a necessidade de estabelecer um padrãoaberto para CLPs visando a uniformização deaberto para CLPs visando a uniformização deprocedimentos por diversos fabricantes.

o Foi criado um grupo de trabalho no IEC (InternationalElectrotechnical Commission) para estabelecer asnormas a todo o ciclo de desenvolvimento dos CLPs -Controladores Lógicos Programáveis.


NORMA IEC 1131NORMA IEC 1131

o No início da década de 1990, o IEC publicouvárias partes da norma IEC 1131 que cobre o ciclode vida completo dos CLPs.

o Alguns anos depois essa norma foi revisada erecebeu o número IEC 61131-3 cuja terceira partetrata das linguagens de programação.



o Visando atender aos diversos segmentos da indústria,incluindo seus usuários, e uniformizar várias metodologiasde programação dos controladores industriais, a norma IEC61131-3 definiu semanticamente cinco linguagens deprogramação:

- Diagrama de Blocos de Funções (FBD – Function Block- Diagrama de Blocos de Funções (FBD – Function BlockDiagram)

- Linguagem Ladder (LD – Ladder Diagram)

- Sequenciamento Gráfico de Funções (SFC – System FunctionChart) ou Grafcet

- Lista de Instruções (IL – Instruction List)

- Texto Estruturado (ST – Structured Text)


DIAGRAMA DE BLOCOS DE FUNÇÕESDIAGRAMA DE BLOCOS DE FUNÇÕES

o É uma das linguagens gráficas de programação, muitopopular na Europa, cujos elementos são expressos porblocos interligados, semelhantes aos utilizados emeletrônica digital.

o Essa linguagem permite um desenvolvimento hierárquico emodular do software, uma vez que podem ser construídosblocos de funções mais complexos a partir de outrosmenores e mais simples.


LINGUAGEM LADDER LINGUAGEM LADDER

o É uma linguagem gráfica baseada na lógica de relés econtatos elétricos para a realização de circuitos decomandos de acionamentos.

o Por ser a primeira linguagem utilizada peloso Por ser a primeira linguagem utilizada pelosfabricantes, é a mais difundida e encontrada emquase todos os CLPs da atual geração.

o Bobinas e contatos são os símbolos utilizados nessalinguagem. -| |- -|/|- -( )-


SEQUENCIAMENTO GRÁFICO DE SEQUENCIAMENTO GRÁFICO DE FUNÇÕES (SFC) OU GRAFCETFUNÇÕES (SFC) OU GRAFCET

o É uma linguagem gráfica que permite a descrição deações sequenciais, paralelas e alternativas existentesnuma aplicação de controle.

o Fornece os meios para estruturar uma unidade deo Fornece os meios para estruturar uma unidade deorganização de um programa num conjunto deetapas separadas por transições.


LISTA DE INSTRUÇÕESLISTA DE INSTRUÇÕES

o Inspirada na linguagem assembly e puramente sequencial,é caracterizada por instruções que possuem um operadore, dependendo do tipo de operação, podem incluir um oumais operandos, separados por vírgulas.

o É indicada para pequenos CLPs ou para controle deprocessos simples.


TEXTO ESTRUTURADOTEXTO ESTRUTURADO

o É uma linguagem textual de alto nível, inspirada nalinguagem Pascal, contém os elementos essenciais de umalinguagem de programação moderna.

o É a mais recomendada para aplicações complexas queo É a mais recomendada para aplicações complexas queenvolvam a descrição de comportamento sequencial.


APLICAÇÃO DE LINGUAGENS DE APLICAÇÃO DE LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO AOS PROGRAMAÇÃO AOS CLPsCLPs

o A seleção da linguagem a ser utilizada dependede diversos fatores:

- Disponibilidade da linguagem no CLP;

- Grau de conhecimento do programador;- Grau de conhecimento do programador;

- Solução a ser implementada;

- Nível de descrição do sistema;

- Estrutura do sistema de controle.


EXEMPLO DE PROGRAMAÇÃOEXEMPLO DE PROGRAMAÇÃO

o Implementação da equação lógica L = A . B emquatro linguagens diferentes

Lista de instruções

LDN A

Texto estruturado

L := Not (A) AND B;


LDN AAND BST L

L := Not (A) AND B;

Diagrama de blocos funcionais

AL

B

Linguagem Ladder

A B L&

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