Curso de Controladores Lógicos Programáveis
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1. Para inserir o ltimo contato basta levar o cursor para baixo selecionar o contato na barra de ferramentas e endere ar o mesmo como Q 1 0 Siemens SIMATIC S7 200 19 ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis Blocos de Sa das Espec ficas BOXs Vamos aprender agora outros tipos de blocos muito teis para os programadores Existe uma quantidade grande de blocos e sa das espec ficas Para visualiz las basta abrir as janelas F2 e F3 na barra de ferramentas Para saber a fun o de cada box indicado acima basta consultar o Help Sa da SET e RESET A sa da SET nos permite acionar v rias sa das simultaneamente Procedimento 1 Na Network2 insira um contato normal aberto I0 1 2 Vamos levar o cursor at o fim da Network Na janela F2 selecionar Output Coils e depois na janela F3 selecionar a sa da SET Indique o n mero da sa da Tecle Enter e embaixo da sa da aparecer um novo campo onde selecionaremos as sa das a serem setadas Voc pode selecionar o numero de sa das que voc quiser No nosso exemplo escolhemos K 3 a partir da sa da Q 0 0 Ent o quando acionarmos a chave I 0 1 ser o acionadas as sa das Q 0 0 Q 0 1 e Q 0 2 101 1 50 0 10 2 QUO Nota As sa das continuar o em ON mesmo que a chave 0 1 seja desligada Para voltar as sa das setadas pelo comando SET para OFF ser necess rio fazer uma outra NETWORK usando o comando RESET Vamos agora2. 5 seg Na Network 04 o contador C 23 contar os pulsos gerados pelo contato normal aberto Q 0 0 quando o mesmo contar 5 pulsos acionar a sa da Q 0 2 O que toda esta l gica de contatos significa Imagine que voc um operador de uma refinaria e este circuito ser um circuito de alarme de uma caldeira Sendo os endere os abaixo as seguintes descri es 0 0 Sensor de v lvula de press o 0 2 Reset da sa da 1 1 Sensor de normaliza o da press o Q 0 0 V lvula aliviadora de press o de emerg ncia Q0 2 Desligamento de emerg ncia Q 1 0 Alarme Quando a v lvula de press o for acionada o alarme acionado imediatamente e a v lvula aliviadora Tamb m se ap s 25 segundos o circuito n o se normalizar o contador desliga todo o processo 28 Siemens SIMATIC S7 200 ul lt eel n Curso de Controladores L gicos Program veis EXERC CIOS 1 Dada a l gica de comando digital abaixo escreva um programa equivalente para CLP em linguagem Ladder Quest o do Exame Nacional de Cursos 1998 kzi kzi kzi Lj ra e 2 Desenvolver um projeto de controle para a seguinte instala o na linguagem LADDER LIGA DESL TE O BOMBA AM y Atrav s do programa o utilizador deve ser capaz de selecionar o modo se funcionamento Autom tico ou Manual Em MANUAL a Bomba poder ser ligada pressionando se o bot o LIGA e desliga pressionando se o bot o desliga Neste modo as b ias de N ve
3. O LEE n o possui o cabo que interliga IRG Number For MPI Card Target Token Rotation Time mas deuna CLP Ento seid sempre ulizado to E E a esta o 002 16 Siemens SIMATIC S7 200 A lt ee A 2 Preferences x Default Editor C STL Editor G Ladder Edi Come hinemonio Set E International C SIMATIC Language English Initial indor States Curso de Controladores L gicos Program veis Em preferences est o as configura es de programa o Podemos selecionar entre a programa o STL e Ladder padr o internacional ou Simatic Podemos alterar o idioma do software e selecionar o estado inicial das telas de programa o quando se inicia o software Alteramos tamb m o formato e o I Masimize All tamanho para transfer ncia de dados Frogram Editor Symbol Table MNormalized Y Minimized T Data Block Editor Status Chart Mirnimized Y HMinimized T ptiong for an Uploaded Data Block Retain Format and Comments Data Size nora F Data Format Hesadecimal dn O Menu Help Contents Instruction Sets Este menu de Ajuda oferece 3 caminhos diferentes para se obter o aux lio No primeiro ele nos mostra todo o conte do No segundo selecionamos a instru o que necessitamos de ajuda O terceiro dirigido aos usu rios que utilizavam ou utilizam a vers o MicroDOS Users DOS CPU 210 About Siemens SIMATIC S7
4. O que a rede de l gica escalar 18 Exemplo 18 Blocos de Sa das Espec ficas 20 Sa da SET e RESET 20 CTU Contador Crescente 21 CTUD Contador Crescente e Decrescente 22 TON Temporizador sem paradas 22 TONR Temporizador com paradas 22 END 23 lt eel n Guia de Programa o Como implementar o seu programa CLEAR CLP Memory COMPILE UPLOAD from CLP DOWNLOAD to CLP RUN e STOP Monitorando o sistema Ladder Status Como alterar o programa 7 Exerc cios ji Curso de Controladores L gicos Program veis al ee n Curso de Controladores L gicos Program veis INTRODU O Os Controladores L gicos Program veis ou CLPs s o equipamentos eletr nicos utilizados em sistemas de automa o flex vel S o ferramentas de trabalho muito teis e vers teis para aplica es em sistemas de acionamentos e controle e por isso s o utilizados em grande escala no mercado industrial Permitem desenvolver e alterar facilmente a l gica para acionamento das sa das em fun o das entradas Desta forma podemos associar diversos sinais de entrada para controlar diversos atuadores ligados nos pontos de sa da 1 Mercado Atual R pido e Flex vel A roda viva da atualiza o da qual fazemos parte movimenta e impulsiona o mercado mundial atualmente Os profissionais buscam conhecimentos para se tornarem mais vers teis adequando se s necessidades das empresas que por sua vez buscam maior varieda
5. 20000xImS 20S T33 lt endere o Entrada lt contagem K100 constante N END Este comando avisa ao CLP o final da programa o por isso de vital import ncia em qualquer programa Este comando est na Janela F2 em Program Control Vamos tentar implementar aquele nosso exerc cio de demonstra o sem o comando END no final da ltima linha Ir aparecer uma mensagem de erro lhe indicando que faltou o END END Siemens SIMATIC S7 200 a ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis GUIA DE PROGRAMA O Para se programar em um CLP importante seguir os seguintes passos 1 Rascunhar sua programa o de contatos no papel para ajudar na implementa o com o micro 2 Batizar o programa para isto basta na tela de abertura salv lo com um nome apropriado 3 Digitar toda sua edi o e salv la tamb m em diskette para garantir um backup 4 Gravar na mem ria do CLP o programa gravado no micro 5 Simula o em tempo real do programa no CLP com monitora o do micro 6 Efetuar as corre es necess rias Como implementar o seu programa O primeiro passo deve ser o de apagar o programa residente na mem ria do CLP Em seguida deve se compilar o seu programa e grav lo no CLP Como fazer isto Estas opera es s o muito simples e para isso basta no Menu CPU clicar em Clear Para compilar o programa basta clicar no cone Compile e para
6. 5 usando HSC1 e HSC 2 30 us Sa das 10 Portas Corrente M xima por Sa da 400 mA Mem ria 2 K Words RAM autonomia 190 Hs 2 K Words EEPROM mem ria extra Siemens SIMATIC S7 200 11 ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis NOTA Existe um cabo de comunica o especial da SIMENS que utilizado para conectar mais de um CLP em um computador SOA A Interliga o lt O que s o Entradas e Sa das I x x Designa uma entrada um elemento usado para monitorar uma a o ou um evento como um interruptor pressostato termostato etc Na CPU 214 n s temos 14 entradas digitais reais S o elas I 0 0 I 0 1 I 0 2 I 0 3 1 0 4 10 5 10 6 10 7 1 1 0 1 1 1 I 1 2 I 1 3 I1 1 4 I 1 5 Q x x Designa uma Sa da usada para controlar um equipamento como um motor uma v lvula ou um LED Na CPU 214 n s temos 10 sa das digitais reais S o elas Q 0 0 Q 0 1 Q 0 2 Q 0 3 Q 0 4 Q 0 5 Q 0 6 Q 0 7 Q 1 0 Q 1 1 10 SAIDAS DIGITAIS Ea n ENRI na aa E 14 ENTRADAS DIGITAIS 12 Siemens SIMATIC S7 200 ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis O que s o Entradas e Sa das L gicas e Anal gicas Entradas e sa das l gicas s o aquelas que possuem apenas dois resultados O e 1 Sendo o resultado O OV e o resultado 1 24V As Entradas e Sa das Anal gicas podem variar passo a passo dentro de seu gradiente de Varia o Por exemplo digam
7. a substituir elementos e componentes eletro eletr nicos de acionamento e a linguagem utilizada na sua programa o similar linguagem de diagramas l gicos de acionamento desenvolvidos por eletrot cnicos e profissionais da rea de controle esta linguagem denominada linguagem de contatos ou simplesmente LADDER A linguagem Ladder permite que se desenvolvam l gicas combinacionais segiienciais e circuitos que envolvam ambas utilizando como operadores para estas l gicas entradas sa das estados auxiliares e registros num ricos A Tabela 1 nos mostra os 3 principais s mbolos de pro E Introdu o Programa o 5 B lt eel n Curso de Controladores L gicos Program veis Para entendermos a estrutura da linguagem vamos adotar um exemplo bem simples o acionamento de uma l mpada L a partir de um bot o liga desliga Na figura 3 temos o esquema el trico tradicional o programa e as liga es no CLP Para entendermos o circuito com o CLP vamos observar o programa desenvolvido para acender a l mpada L quando acionamos o bot o Bl Circuito el trico Programa Circuito CLP f E 1 g 100 Q00 Figura 3 Acionamento de uma l mpada 1 11111141 1 10 SIEMENS Q 0 0 7 200 ll O bot o B1 normalmente aberto est ligado a entrada 10 0 e a l mpada est ligada sa da Q0 0 Ao acionarmos B1 10 0 acionado e a sa da QO 0 energizada Caso quis ssemos que a l mpada ap
8. constante a ser escolhida PV CXX CU CTUD CD R Constante K10 gt PV Nota O CLP214 pode endere ar v rios contadores isto podemos endere ar desde os contadores C48 ao C79 OBS A capacidade dos contadores vai de 32767 32767 eventos TON Temporizador sem Paradas Para selecion lo clique na Janela F2 em Timers e Counters e na Janela F3 em Timer On Delay Quando sua entrada IN acionada ele contar at que a mesma entrada seja desligada e se for re ligada ele voltar a contar do zero novamente TONR Temporizador com Paradas Para selecion lo clique na Janela F2 em Timers e Counters e na Janela F3 em Timer On Retentive Delay Quando sua entrada IN acionada ele contar at que a mesma seja desligada e se for re ligada o temporizador continuar a contar do mesmo ponto de onde parou 10 0 gt K1 k2 k3 T K1 K2 K3 TONR 2 Siemens SIMATIC S7 200 ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis Estes temporizadores s o compostos de uma entrada IN e uma constante PT A constante PT dever ser K xxxx sendo que deve ser respeitado a seguinte condi o Tipo Constante de Tempo ma Endere os tempo TONR OImsS 32 768 TO e T64 TON T32 e T96 TON mc mc Exemplos TON T33 K 100 _ O TON tem constante de tempo igual a 10mS e se K 100 ent o teremos 100x10mS 1S TONR T29 K 600 Teremos 600x100mS 60S TON T64 K 20000 Teremos
9. construir a 3 NETWORK repetindo os passos da anterior sendo que no 1 passo o endere o do contato aberto I 0 2 Ao inv s de SET usaremos o RESET com K 3 a partir da sa da Q 0 0 20 Siemens SIMATIC S7 200 ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis C TU Contador Crescente Para selecion lo clique na Janela F2 em Timers e Counters e na Janela F3 em Count Up Ele composto de uma entrada CU um reset R e a constante a ser escolhida PV Esta constante define o n mero de vez que ele dever contar para acionar a sa da CXX AL CU CTU R Constante 10 PV Nota O CLP 214 pode endere ar v rios contadores isto podemos endere ar desde o contador CO C14 e do C80 ao C127 A cada altera o de valor da entrada CU 0e1 o contador contar uma vez Por exemplo Vamos agora voltar ao nosso arquivo e editar mais uma NETWORK Desta vez voc tentar fazer exatamente como mostra a figura anexa sem ajuda Ao acionarmos cinco vezes a chave I 0 1 o contador ser ativado e acionar o endere o C 23 que por sua vez na NETWORK 05 acionar a sa da Q 0 4 QUO C23 CU CTU Cas Q04 Siemens SIMATIC S7 200 21 ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis CTUD Contador Crescente e Decrescente Para selecion lo clique na Janela F2 em Timers e Counters e na Janela F3 em Count Up Down Este contador composto de uma entrada CU uma entrada CD um reset R e a
10. etapas do processo Os circuitos l gicos tornaram se mais r pidos compactos e capazes de receber mais informa es de entrada atuando sobre um n mero maior de dispositivos de sa da Chegamos assim aos microcontroladores respons veis por receber informa es das entradas associ las s informa es contidas na mem ria e a partir destas desenvolver um a l gica para acionar as sa das Toda esta evolu o nos levou a sistemas compactos com alta capacidade de controle que permitem acionar diversas sa das em fun o de v rios sinais de entradas combinados logicamente Um outra etapa importante desta evolu o que toda a l gica de acionamento pode ser desenvolvida atrav s de software que determina ao controlador a sequ ncia de acionamento a ser desenvolvida Este tipo de altera o da l gica de controle caracteriza um sistema flex vel Os CLPs s o equipamentos eletr nicos de controle que atuam a partir desta filosofia Introdu o ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis 3 Hist rico O Controlador L gico Program vel CLP nasceu dentro da General Motors em 1968 devido a grande dificuldade de mudar a l gica de controle dos pain is de comando a cada mudan a na linha de montagem Tais mudan as implicavam em altos gastos de tempo e dinheiro Sob a lideran a do engenheiro Richard Morley foi preparada uma especifica o que refletia as necessidades de muitos usu rios de circ
11. ferramentas de grande aplica o nas estruturas de automa o Al m da linguagem de contatos existem outras formas de programa o caracter sticas de cada fabricante Conclu mos ent o que os projetos de automa o e controle envolvendo CLPs reduzem o trabalho de desenvolvimento de hardware dos circuitos l gicos do acionamento bem como os dispositivos e pot ncia para acionamento de cargas e dos atuadores uma vez que podemos escolher m dulos de sa da j prontos adequados ao tipo de carga que desejamos acionar A utiliza o desses controladores contemplam por conseguinte alguns passos gen ricos defini o da fun o l gica a ser programada transforma o desta fun o em programa assimil vel pelo CLP implementa o f sica do controlador e de suas interfaces com o processo Neste curso introdut rio estaremos tratando da programa o b sica do CLP S7 200 atrav s do programa STEP 7 para Windows Ser o consideradas apenas os recursos b sicos que s o contato normal aberto contato normal fechado contadores e temporizadores Introdu o Programa o 7 B lt eel n Curso de Controladores L gicos Program veis ACESS RIOS E NOVAS TECNOLOGIAS Os m dulos de sa da podem ser encontrados com drivers a transistor para carga DC a rel para cargas AC e DC e a tiristores para cargas AC de pot ncia As configura es de CLPs variam de fabricante a fabricante e os m dulos de entradas e sa das
12. interruptor liga desliga terceira entrada preciso liga lo entrada I 0 2 Siemens SIMATIC S7 200 13 ml lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis Tela de Abertura Depois de clicar no cone aparecer em seu micro a tela de abertura A partir deste ponto voc pode efetuar novos projetos abrir projetos alterar as configura es etc 1 STEP 7 MHicro wWIN untitled pri Dodo Como em outros programas para Windows os menus s o alterados dependendo da tarefa que voc esteja executando Esta tela possui uma barra de comandos e ferramentas com os comandos caracter sticos do Windows como novo arquivo abrir arquivo salvar imprimir recortar copiar e colar Nesta barra tamb m temos outros cones espec ficos que s o os seguintes Compile Compilar o programa Upload Ler o programa do CLP Download Carregar o programa no CLP Run Executar o programa Stop Parar a execu o do programa SIMAS Help Ajuda 14 Siemens SIMATIC S7 200 ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis Uma Vis o Geral dos Menus Na barra de comandos temos os menus Project Edit View CPU Debug Tools Setup Window e Help Os Menus Project e Edit Froject Em Project e Edit est o comandos New Ctrl Cut Chrihix similares ao do Windows e que estamos pen Ctrl Copy Ctrl C habituados a utilizar Os comandos b sicos Close Paste Ctrl s o new open
13. sejam elas digitais ou anal gicas podem ser encontrados em grupos separados ou associados Existem tamb m cart es de comunica o entre CLPs ou entre computadores sejam eles industriais ou PCs Estes cart es s o muito utilizados e de extrema import ncia na automa o de processos e m quinas pois permitem que um sinal recebido por um PLC possa acionar um contato de outro PLC ou de uma placa conversora A D instalada em um computador que estejam distantes Outro acess rio importante a IHM Interface Homem M quina que uma painel de controle program vel que apresenta para o usu rio mensagens de acordo com as condi es dos sinais de entrada e sa da permitindo que um operador normal tome ci ncia da condi o do sistema ou equipamento que est sendo controlado Este acess rio utilizado como sistema supervis rio e apresenta mensagens de emerg ncia ou de parada por problemas t cnicos Atualmente estes pain is est o sendo substitu dos por telas de computador onde poss vel reproduzir com grande perfei o o processo industrial o que torna a interface com o operador muito mais amig vel e segura Dentre os softwares mais conhecidos no mercado est o o FIX e LookOut LOOKOUT Conforme a tecnologia avan a novos equipamentos e estruturas v o sendo inventados Uma nova estrutura est sendo difundida e implantada que a Field Bus ou barramento de campo Nesta nova estrutura os sensores e atuadores s o interlig
14. 200 17 ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis O que a REDE de l gica escalar A figura abaixo mostra que a REDE da l gica escalar uma fileira de elementos conectados que formam um circuito completo entre o trilho de for a esquerda e o elemento de sa da direita 10 0 I 1 1 Q 1 0 linha quente Q 1 0 sa da 7 o T contato Nota Observar que a energia flui da esquerda para direita Vamos agora fazer o exemplo acima passo a passo Primeiramente vamos clicar em New Project E na barra de ferramentas Aparecer na tela uma janela onde devemos selecionar a CPU que estamos utilizando e as configura es de comunica o CPU Type O comando Read CPU Type detecta automaticamente Select or read the CPU type from your PLC if you would like the oftware to limit the 7 avallable options to only those supported by a specific CPU o tipo de CPU Em Comunications configuramos os par metros de EPL que Head CPU Type comunica o como foi abordado anteriormente OK Cancel Ap s terminar as configura es clique em OK Nota Observe que o cursor est parado na primeira coluna da primeira NETWORK para moviment lo use as setas e ess ou o mouse Metwork 1 Eira HETWORE TITLE sinole line 18 Siemens SIMATIC S7 200 ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis 1 Passo Inserir um contato normal aberto I 0 0 Coloque o cursor na NETWORK 1 e
15. Curso de Controladores POSED HEUS Egas E a F 7 ese Faculdade de Laborat rio de Engenharia Engenharia El trica Programa Prodenge Sub Programa Reenge Universidade do Estado do Rio de Janeiro ul lt lee Curso de Controladores L gicos Program veis AGRADECIMENTOS Esta apostila um produto do esfor o do Laborat rio de Engenharia El trica e da Faculdade de Engenharia da UERJ e mostra a tenacidade de alguns profissionais dedicados a causa da educa o tecnol gica e a cren a de que poss vel desenvolver um ambiente que estimule a criatividade e iniciativa dos alunos Muitas pessoas contribu ram para o seu desenvolvimento No Laborat rio gostar amos de agradecer aos bolsistas de inicia o cient fica Joana Figueiredo Konte Jorge Lu s Pinheiro Teixeira Pat Evie Alves estagi rios Luciana Faletti H lio Justino Mattos Filho Marcelo da Silveira Sobrinho Robson Ramirez C sar Cunha de Souza Karla Karraz Walder Fl via Delduque Lima funcion rios Andr Vallim Jair Medeiros J nior Marcos Augusto Mafra Paulo Bulkool Jos Em lio Gomes Ant nio Marcos Medeiros Alberto Avelar Santiago Jo o Elias Souza Luiz Roberto Fagundes Sueli Ferreira Carla Aparecida C de Almeida Gostar amos de agradecer a dire o da Faculdade de Engenharia e em especial ao diretor desta Nival Nunes de Almeida pelo incentivo dado a todas as atividades do LEE Esta apostila parte do
16. X Bibliografia 33
17. ados abaixo 30 Exerc cios ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis 1 passo Encha o tanque com o ingrediente 1 2 passo Encha o tanque com o ingrediente 2 a utiliza o do 1 ou do 2 ingrediente s o independentes 3 passo Monitore o n vel do tanque para o acionamento da chave High Level utilizando um sensor de n vel 4 passo Manter o status da bomba se a chave Start est aberta isto a chave start deve ser independente tamb m perceba que o contato a ser utilizado deve ser normal fechado 5 passo Comece a misturar os ingredientes e o per odo de aquecimento 10 Seg por exemplo 6 passo Ligue o motor do misturador e a v lvula de vapor atrav s destes haver a mistura e aquecimento respectivamente 7 passo Drene o tanque da mistura atrav s da v lvula Drain Valve v lvula de drenagem e do motor Drain Pump bomba de drenagem 8 passo Crie um modo de contar quantas vezes este processo descrito do 1 ao 7 passo realizado por completo Pump 1 Controls Pump 1 Pump 2 Pump 2 Controls 20 0 00 1 O mi Pp O lojo 10 0 as STA Q Stop T 4 High Level olo 102 0 4 Fr steam Valve Low Level Ronda Fa 5 Q0 3 410 4 Drain comi valve Pump Exerc cios 31 Curso de Controladores L gicos Program veis lt ee n DESAFIO 5 Projete e implemente no CLP em linguagem LADDER o controle
18. ados por um par tran ado de fios o que torna a instala o mais barata Para adicionar novos sensores e atuadores basta plug los neste barramento e reconfigurar o sistema sem ter que gastar tempo e dinheiro para passar novos fios at a sala de controle o que muito complicado em instala es industriais Essa estrutura similar a de um computador onde existem v rios slots e podemos conectar ou substituir diversos tipos de placas como placas de v deo fax controladoras de drivers conversores A D ou D A etc Essa estrutura est sendo regulamentada e padronizada por associa es internacionais como a Fieldbus Foundation Fieldbus Foudation Acess rios e Novas Tecnologias lt eel n Curso de Controladores L gicos Program veis Um sistema similar o Field Point Esse sistema possui um computador central e o barramento com os m dulos espalhados pelo ch o de f brica Esses m dulos possuem entradas e sa das anal gicas e digitais Possui vantagens similares ao Fiedbus como a f cil instala o de m dulos auxiliares e f cil modifica o da estrutura de controle Tudo controlado via software instalado no computador central Sistema Field Point GetiPoint E que 1 1 am Analog and Discrete O E A odio Uma outra rea avan a com grande for a que a instrumenta o virtual onde os sensores e atuadores s o conectados a um computador e um software processa as infor
19. agasse quando acion ssemos B1 bastaria trocar o contato normal aberto por um contato normal fechado o que representa a fun o NOT Podemos desenvolver programas para CLPs que correspondam a opera es l gicas combinacionais b sicas da lgebra de Boole como a opera o AND Na rea el trica a opera o AND corresponde a associa o em s rie de contatos como indicado na figura 4 Circuto el trico Programa Circuto CLP m B 1 E e AH H Iad 101 Q00 E A A A RR RR 10 0 10 1 SIEMENS Q 0 0 57 200 ARS A AR RES FR E RR Figura 4 Fun o AND 6 Introdu o Programa o B lt eel n Curso de Controladores L gicos Program veis Outra opera o l gica b sica a fun o OR que corresponde a associa o em paralelo de contatos como indicado na figura 5 Circuto el trico Programa Circuto CLP LIT S E 10 0 I0 1 SIEMENS Q 0 0 7 200 ERREI Figura 5 Fun o OR Assim podemos afirmar que todas as fun es l gicas combinacionais podem ser desenvolvidas em programa o e executadas por CLPs uma vez que todas derivam dos b sicos NOT AND e OR A flexibilidade dos CLPs percebida neste momento pois as altera es l gicas podem ocorrer com grande facilidade sem que sejam necess rias altera es do hardware ou inclus o de componentes eletr nicos ou el tricos Esta a principal caracter stica dos sistemas de automa o flex veis e o que faz dos CLPs
20. caso temos um programa temporal e no segundo um programa l gico Automatizar um sistema tornou se muito mais vi vel medida que a Eletr nica avan ou e passou a dispor de circuitos capazes de realizar fun es l gicas e aritm ticas com os sinais de entrada e gerar respectivos sinais de sa da Com este avan o o controlador os sensores e os atuadores passaram a funcionar em conjunto transformando processo em um sistema automatizado onde o pr prio controlador toma decis es em fun o da situa o dos sensores e aciona os atuadores Os primeiros sistemas de automa o operavam por meio de sistemas eletromec nicos com rel s e contatores Neste caso os sinais acoplados m quina ou equipamento a ser automatizado acionam circuitos l gicos a rel s que disparam as cargas e atuadores As m quinas de tear s o bons exemplos da transi o de um sistema de automa o r gida para automa o flex vel As primeiras m quinas de tear eram acionadas manualmente Depois passaram a ser acionadas por comandos autom ticos entretanto estes comandos s produziam um modelo de tecido de padronagem de desenho ou estampa A introdu o de um sistema autom tico flex vel no mecanismo de uma m quina de tear tornou poss vel produzir diversos padr es de tecido em um mesmo equipamento Com o avan o da eletr nica as unidades de mem ria ganharam maior capacidade e com isso armazenam todas as informa es necess rias para controlar diversas
21. close save all save as Cave i Chrl E Neak import export page setup print preview Cave S Copy Network print print setup exit cut copy paste find Raste Neto Import replace insert e delete Export d Insert Shift rns Nestes menus tamb m existem pa Delete Shift Diel alguns comandos espec ficos como o Upload Ctrl U download e o upload que s o para carregar Download Ctrl D Find Ctrl F e baixar programas do CLP o cut network e Pe Saio HeplTe cia o copy network que s o respectivamente Print Preview Frogram Title para cortar e copiar uma linha de Print Ctrl P programa o e o program title que para Print Setup inserir o t tulo do programa Exit O Menu View Neste menu est o as configura es de visualiza o das telas de programa o Em View est o os comandos de sele o das barras de ferramenta Toolbar e Status Bar Nesta tela escolhemos o tipo de programa o que se deseja utilizar Pode se escolher entre a linguagem Ladder e a STL que uma linguagem escrita Esta apostila adotar como linguagem padr o a Ladder que utilizada por todos os fabricantes de CLPs y Al m disso uma linguagem gr fica que mais amig vel e mais f cil Siemens SIMATIC S7 200 STL Ladder Data Block Symbol Table Status Chart Cross Reference Element Usage Symbolic Addressing Ctri r Toolbar Status Bar DOM 15 ul lt ee n Curso de Contr
22. de e rapidez de produ o para atender ao cliente que se torna cada vez mais exigente As empresas est o se reorganizando para atender as necessidades atuais de aumento de produtividade flexibilidade e redu o de custos Destas necessidades surgiram as necessidades de os equipamentos se adequarem rapidamente s altera es de configura es necess rias para produzirem diversos modelos de produtos com pequenas altera es entre si 2 Automa o Em princ pio qualquer grandeza f sica pode ser controlada isto pode Ter seu valor intencionalmente alterado Obviamente h limita es pr ticas uma das inevit veis a restri o da energia de que dispomos para afetar os fen menos por exemplo a maioria das vari veis climatol gicas poder ser medida mas n o controlada por causa da ordem de grandeza da energia envolvida O controle manual implica em se ter um operador presente ao processo criador de uma vari vel f sica e que de acordo com alguma regra de seu conhecimento opera um aparelho qualquer v lvula alavanca chave que por sua vez produz altera es naquela vari vel No in cio da industrializa o os processos industriais utilizavam o m ximo da for a da m o de obra A produ o era composta por etapas ou est gios nos quais as pessoas desenvolviam sempre as mesmas fun es especializando se em certa tarefa ou etapa da produ o Assim temos o princ pio da produ o seriada O mesmo ocorria co
23. de sinaliza o de um cruzamento de duas ruas O cruzamento possui em cada rua um sinal para pedestres e um para o autom veis PAR METROS I0 0 Liga 10 1 Desliga Q0 0 Verde 1 rua QO 1 Amarelo 1 rua Q0 2 Vermelho 1 rua Q0 3 Verde 2 rua TEMPO SEG e Q0 4 Amarelo 2 rua Q0 5 Vermelho 2 rua Q0 6 Verde Pedestre 1 rua Q0 7 Vermelho Pedestre 1 rua Q1 0 Verde Pedestre 2 rua Q1 1 Vermelho Pedestre 2 rua DICA Se o sinal para carros estiver verde ou amarelo o sinal de pedestres deve estar vermelho I2 Exerc cios ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis BIBLIOGRAFIA e Bignell J W e Donovan R L Eletr nica Digital Editora Makron Books e Bolton W Engenharia de Controle Editora Makron Books e Castrucci P B L e Batista L Controle Linear Editora Edgar Blucher Ltda e Medeiros J nior Jair Mafra Marcos Augusto Manual de utiliza o de Controladores L gicos Program veis SIMATIC S7 200 e Ogata Katsumi Engenharia de Controle Moderno Editora Prentice Hall do Brasil e Osborne A Microprocessadores Editora Mc Graw Hill e Revista Saber Eletr nica n 303 a 306 Editora Saber e Siemens S7 200 Programmable Controller Quick Start Primer e Treinamento b sico em CLP s Mitsubishi Fam lia F
24. entar um programa j pronto do diret rio CAS AProgramsi Estes programas mostrados na figura acima s o programas que j vieram no software de Instala o S7200 da Siemens Escolha algum arquivo para exemplo e depois implemente o no CLP Siemens SIMATIC S7 200 25 ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis Monitorando o Sistema Ladder Status Agora vamos monitorar o programa implementado no CLP pelo micro Se o programa de demonstra o foi implementado com sucesso ficou da seguinte forma Metwmork 1 ETa RS OO 11 1 Cm 1 3 1 0 Hetwork 2 Er 0 1 Q0 0 sJ 3 Hetwork 3 a LO 2 Q0 0 R J 3 Metwork 4 eat QOD D a Fred PI Metwork 5 firm Os Cid e 3 Metwork G H END Com este programa implementado voc poder monitorar as mudan as de estados das entradas e sa das pelo micro utilizando o comando Ladder Status On que se encontra no menu principal Debug Vamos nos certificar que o CLP esta em modo RUN para podermos continuar Voc observa que o contato normal fechado I 1 1 est grifado mostrando continuidade naquele trecho Ao acionarmos a chave I 0 0 teremos continuidade no contato normal aberto I 0 0 assim energizando a sa da Q 1 0 e fechando seu contato Q 1 0 como mostra a figura abaixo Com este comando STATUS voc agora j consegue monitorar qualquer programa sendo executado na mem ria do CLP 26 Siemens SIMATIC S7 200 ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program ve
25. grav lo no CLP basta clicar na barra de ferramentas no cone DownLoad 24 Siemens SIMATIC S7 200 ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis e Clear CLP Memory utilizado para limpar da mem ria do CLP o programa residente Este comando se encontra no menu CPU Compile utilizado para compilar o programa Quando se faz a compila o o software faz uma varredura no programa em busca de erros como por exemplo a Pi falta do END no final do programa Este comando se encontra na barra de ferramentas e no menu CPU Upload Ei A W Program Code Block Cancel M Data Block M CPU Configuration e UpLoad from CLP utilizado para deslocar o que est na mem ria do CLP para o computador e DownLoad to CLP Download E PA E M Program Code Block Cancel M Data Block M CPU Configuration Este comando utilizado para baixar o programa que est no micro para a mem ria do CLP v Program Block Transfere apenas o diagrama de contatos para o CLP v Data Block Transfere apenas dados do programa tais como coment rios e t tulos System Memory Transfere apenas vari veis de mem ria RUN e STOP Estes comandos citados acima s funcionam se o CLP estiver em modo de opera o STOP O que vem a ser isto O CLP pode se encontrar em dois estados parado STOP sem processar o programa residente ou em processamento RUN processando os dados de entradas e sa das Experimente implem
26. is Como modificar o programa Para fazer mudan as no seu programa basta sair da fun o STATUS pressionando no Menu Debug Ladder Status OFF No programa de demonstra o vamos fazer as seguintes altera es Na Network 2 vamos renomear o endere o do contato normal aberto I 0 1 para Q 1 0 inserir o contato normal fechado de endere o T 33 e trocar a sa da SET por uma sa da normal Q 0 0 Inserir em paralelo com a sa da um temporizador de endere o T 33 como nos mostra a figura Network 2 PrO Observando a figura vamos ver que o temporizador est preparado para disparar em 5 segundos como j foi visto na p gina 23 Na Network 5 vamos apenas renomear a sa da Q 0 4 para Q 0 2 Ent o o programa estar da seguinte forma Network 1 pre tg Network 4 JO 11 1 91 0 RR hr D n ERN Des cu CTT 51 0 11 1 E Hetwork 2 pre Fim pI 01 0 Tas Ui m 5 Network 6 a Ens um Network 3 ET 0 2 a00 e Siemens SIMATIC S7 200 27 ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis Voc pode n o ter percebido com essas mudan as voc montou um pequeno circuito temporizado Ao acionarmos I 0 0 acionaremos a sa da Q 1 0 assim energizaremos o seu contato normal fechado na network 02 e energizando a sa da Q 0 0 e o temporizador T33 Ap s o tempo de 5 seg o pr prio contato T33 do temporizado o resetar reiniciando do zero isto fazendo o temporizador se transformar em um oscilador de T
27. istributed I0 10 Acess rios e Novas Tecnologias ul lt ee n Curso de Controladores L gicos Program veis SIEMENS SIMATIC S7 200 A fam lia de controladores program veis S7 200 foi desenvolvida para o controle de uma ampla gama de aplica es de controle e automa o H varias op es de programa o e a possibilidade de escolha dos equipamentos e da linguagem de programa o O que necess rio para instalar o software O software da SIEMENS S7 200 for Windows pode ser instalado em qualquer PC IBM ou compat vel com no m nimo um processador Intel 386 33MHz 08 MB RAM display VGA color HD com espa o livre de 35 MB e Windows 3 1 3 11 ou 95 Como a comunica o do software O Software da SIEMENS S7 200 comunica se com a CPU S7 200 atrav s da porta do programador na parte inferior da CPU Voc pode usar um cabo PC PPI para conectar o seu programador nas comunica es online O computador necessitar de uma porta serial R 232 C de 09 pinos para fazer a comunica o Caso o micro tenha uma porta serial DB 25 ser necess rio um adaptador para DB 09 Caracter sticas do S7 200 CPU 214 Dimens es 197 x 80 x 62 mm Fonte 24 Volts Faixa de Tens o 20 4 28 8 Vcc Corrente T pica de Alimenta o 60 mA Max 500mA Entradas 14 Portas Estado ON Faixa de 15 35 Vcc Estado OFF Faixa de 0a 5 0 Vcc Tempo de Resposta 0 0a10 3 0 2 ms I0 4a11 5 1 2 ms I 0 6 I 1
28. l n o tem nenhuma a o Em AUTOM TICO a bomba ser ligada 10 Seg ap s a dete o de N VEL BAIXO e desligada 10 Seg ap s a dete o de N VEL ALTO Exerc cios 29 ul lee A Curso de Controladores L gicos Program veis ENTRADAS 10 0 1 se N VEL lt N VEL BAIXO 10 0 0 se N VEL gt N VEL BAIXO I0 1 1 se N VEL gt N VEL ALTO 10 1 0 se N VEL lt N VEL ALTO 10 2 1 se AUTOM TICO J0 2 0 se MANUAL I0 3 1 se BOT O LIGA pressionado 10 4 0 se BOT O DESLIGA pressionado SA DA QO 1 1 ent o BOMBA LIGADA 3 Projete um controle capaz de inverter o sentido de rota o de um motor trif sico OBS Para mudarmos o sentido de rota o de um motor trif sico necess rio que mudemos duas das tr s fases isto que a fase A se torne B e que a fase B se torne A TF Khli Et PS Fazer 10 0 Bot o para ligar I0 1 Bot o de emerg ncia J0 2 Acionamento frente 10 3 Acionamento r Q0 0 Chave KM2 Q0 1 Chave KM1 4 A figura abaixo mostra um misturador usado para fazer cores personalizadas de tinta Possuem dois encanamentos entrando no topo do tanque fornecendo dois ingredientes diferentes e um nico encanamento no fundo do tanque para transportar a tinta misturada finalizada Nessa aplica o voc vai controlar a opera o de preenchimento monitorar o n vel do tanque e controlar o misturador e o per odo de aquecimento Seguir os passos 1 at o 8 list
29. m as m quinas de produ o que eram espec ficas para uma aplica o o que impedia seu uso em outras etapas da produ o mesmo que tivesse caracter sticas muito parecidas Com o passar do tempo e a valoriza o do trabalhador foi preciso fazer algumas altera es nas m quinas e equipamentos de forma a resguardar a m o de obra de algumas fun es inadequadas estrutura f sica do homem A m quina passou a fazer o trabalho mais pesado e o homem a supervision la Introdu o l ul ee no Curso de Controladores L gicos Program veis Com a finalidade de garantir o controle do sistema de produ o foram colocados sensores nas m quinas para monitorar e indicar as condi es do processo O controle s garantido com o acionamento de atuadores a partir do processamento das informa es coletadas pelos sensores O controle diz se autom tico quando uma parte ou a totalidade das fun es do operador realizada por um equipamento frequente mas n o necessariamente eletr nico Controle autom tico por realimenta o o equipamento autom tico que age sobre o elemento de controle baseando se em informa es de medida da vari vel controlada Como exemplo o controle de temperatura de um refrigerador O controle autom tico por programa envolve a exist ncia de um programa de a es que se cumpre com base no decurso do tempo ou a partir de modifica es eventuais em vari veis externas ao sistema No primeiro
30. ma es enviando posteriormente as respostas As grandes vantagens desses softwares s o linguagem de programa o gr fica ferramenta de simula o interativa aquisi o de dados e controle monitoramento e processamento de imagens Dentre os softwares mais utilizados est o o LabView e o Bridge View quer TIAR EL LabVIEW 5 0 E Craphical Programming for Instrumentation NATIONAL INSTRUMENTS The Sofhvare ix the Trisiterterit Copyright 1998 All rights reservar Programa o Gr fica gt DAQ control fixed software timing vi Diagram File Edit Operate Project windows Help GUATE sel T3pt Application Font Jf iia i ms 1000 LEJ Acess rios e Novas Tecnologias Arquitetura BridgeVIEW Plam Network Production Management Praise As Distributed vio BB PLC Management L Fiad M anagement o eel n Curso de Controladores L gicos Program veis Aplica es de Automa o Network gt Bridge EWW d LabVIEW gt Lookout m with with DAQ E with PLC E FOUNDATION Lab Process sm Factory Floor Rea RER Fieldbus server Process AREN EA WoO mE ia i e Analyzers ai Measurement easa F Pressure alves Analog VO Configuration and Temperature Positioners Discrete 10 Maintenance Flow Actuators Torto Level Drives Indicators Internet Internet 4 Process Industrial Networks D
31. material did tico dos cursos de Controladores L gicos Program veis CLPs que ser o ministrados no mbito do Laborat rio de Engenharia El trica Agradecemos ao CNPq que o rg o financiador do programa PRODENGE sub programa REENGE do qual faz parte este curso pelo apoio financeiro recebido Este trabalho constitui uma amplia o das notas sobre programa o do CLP S7 200 na vers o DOS do Step 7 elaborada pelos funcion rios Jair Medeiros J nior e Marcos Augusto Mafra que foram utilizadas em treinamento interno Bernardo Severo da Silva Filho Chefe do Lab de Engenharia El trica Orientador ul S eel A Curso de Controladores L gicos Program veis SUMARIO 1 Introdu o 1 Mercado Atual R pido e Flex vel l Automa o l Hist rico 3 Vantagens 3 2 Princ pio de Funcionamento 4 3 Introdu o a Programa o 5 L gica matem tica e bin ria 5 4 Acess rios e Novas Tecnologias 8 5 Siemens SIMATIC S7 200 11 O que necess rio para instalar o software 11 Como a comunica o do software 11 Caracter sticas do software 11 O que s o entradas e sa das 12 O que s o entradas e sa das anal gicas e digitais 13 O que s o contatos de mem ria 13 O que s o entradas e sa das imagin rias 13 Tela de Abertura 6 STEP 7 MicroWIN 2 0 14 Tela de abertura 14 Uma vis o geral dos menus 15 Os Menus Project e Edit 15 O Menu View 15 O Menu CPU 16 O Menu Debug 16 O Menu Setup 16 O Menu Help 17
32. oladores L gicos Program veis O Menu CPU Run Stop Neste menu est o os mesmos comandos do Compile F12 Toolbar que foram abordados anteriormente e mais e alguns que s o Clear Information Configure e Program Memory Cartridge O Clear para se apagar a mem ria e Information os outros comandos s o para configurar e visualizar Configure alguns par metros do CLP Pisut Memory Cartridge Time of Dap Clock Compare Froject to CPU Type O Menu Debug Em Debug est o alguns comandos muito importantes e muito utilizados O Execute Scans faz uma varredura em busca de um Execute scans programa O Ladder Status nos permite supervisionar o estado das Ladder Status Or entradas e sa das do CLP pela tela do micro Com este comando ativado o operador pode monitorar todo o andamento do processo O Menu Setup Em Setup est o as configura es de comunica o e de programa o EM Preferences Communication ee Em Communications configuramos a Pato porta onde est conectado o cabo de a tiii comunica o do CLP e o endere o da CPU C COM Cancel e CPU Address gt Seleciona a esta o que C MPI Card executar a fun o de controladora CPU Address 2 Find Exemplo TER TSE dE Do 001 Esta esta o o pr prio micro PICTO TESS z 5 i i E 002 Esta esta o o primeiro CLP Baud Rate Highest Master Address 003 gt Esta esta o o segundo CLP 3 600 E E E Obs
33. os que o Laborat rio tenha um modulo adicional de 02 entradas 02 sa das anal gicas 220Vca Ent o estas entradas e sa das poder o variar suas tens es entre OVca e 220Vca assumindo valores tais como 40V 87V 152Vca O que s o contatos de mem ria Contatos de mem ria s o entidades virtuais que s o utilizados apenas para ajudar o desenvolvimento da l gica de programa o escalar interna Usam uma simbologia de entrada e de sa da L i po No caso da CPU mod 214 eles s o 56 endere os variando do endere o M 0 0 ao endere o M 7 7 O que s o entradas e sa das imagin rias Entradas e Sa das Imagin rias s o aquelas que s podem ser usadas dentro do programa Mas ent o elas deixam de ser Entradas e Sa das Sim elas ser o utilizadas para contatos Internos do programa a n o ser que se instale um m dulo adicional e ent o estas entradas e ou sa das depende do modulo deixar o de ser imagin rias e se transformar o em reais No caso da CPU mod 214 s o elas Entradas 11 6 17 7 Sa das Q12 Q7 7 Nota Os n meros que vem depois desses designadores identificam a entrada ou a sa da espec fica que est sendo conectada ou controlada Esses n meros v o de O a 7 Um grupo de oito pontos chamado um BYTE As Entradas e Sa das I e Q tem sua rea de mem ria espec fica assim uma entrada e uma sa da podem ter o mesmo n mero de endere o 1 0 0 e Q 0 0 Por exemplo se voc deseja conectar um
34. ransformado em um sinal anal gico Os sinais dos sensores s o aplicados s entradas do controlador e a cada ciclo varredura todos esses sinais s o lidos e transferidos para a unidade de mem ria interna denominada mem ria imagem de entrada Estes sinais s o associados entre si e aos sinais internos Ao t rmino do ciclo de varredura os resultados s o transferidos mem ria imagem de sa da e ent o aplicados aos terminais de sa da Este ciclo esta representado na figura 2 Figura 2 Ciclo de processamento dos CLPs 4 Princ pio de Funcionamento al ee no Curso de Controladores L gicos Program veis INTRODU O A PROGRAMA O 1 L gica matem tica e bin ria A l gica matem tica ou simb lica visa superar as dificuldades e ambigiiidades de qualquer l ngua devido a sua natureza vaga e equ voca das palavras usadas e do estilo metaf rico e portanto confuso que poderia atrapalhar o rigor l gico do racioc nio Para evitar essas dificuldades criou se uma linguagem l gica artificial A l gica bin ria possui apenas dois valores que s o representados por O e 1 A partir desses dois s mbolos constru mos ent o uma base num rica bin ria A partir desses conceitos foram criadas as portas l gicas que s o circuitos utilizados para combinar n veis l gicos digitais de formas espec ficas Neste curso aprenderemos apenas as portas l gicas b sicas AND OR e NOT Portas L gicas Os CLPs vieram
35. selecione o contato normal aberto na barra de ferramentas Para inserir o contato tecle ENTER ou d um clique duplo Acima do contato aparecer um espa o para o endere amento do contato Contacts Ee Normal Open Network 1 pr NETWORK TITLE single line 2 Passo Digite o endere o do contato Neste caso como este contato tem o endere o 0 0 apenas tecle ENTER 3 Passo Vamos inserir agora o contato normal fechado I 1 1 Coloque o cursor direita e selecione o contato normal fechado na barra de ferramentas Para inserir o contato tecle ENTER ou d um clique duplo Acima do contato aparecer um espa o para o endere amento do contato Desta vez necess rio digitar o endere o 11 1 e teclar ENTER Contacts Ee Normal pen n 4 Passo Vamos agora inserir uma sa da Q 1 0 Coloque o cursor direita Selecione a sa da na barra de ferramentas e tecle ENTER ou d um clique duplo Acima da sa da aparecer um espa o para o endere amento da mesma Output Colls Ee Output nE 5 Passo Vamos inserir agora o contato normal aberto Q 1 0 conhecido industrialmente como contato de selo Para isto posicione o cursor no come o da network selecione o comando Vert na barra de ferramentas e tecle ENTER ou d um duplo clique Cuidado porque para inserir esta linha vertical o cursor deve estar posicionado corretamente como no exemplo abaixo Network 1 pira ME Tv DRE TITLE single line
36. uitos e rel s n o s da ind stria automobil stica como de toda a ind stria manufatureira Nascia assim um equipamento bastante vers til e de f cil utiliza o que vem se aprimorando constantemente diversificando cada vez mais os setores industriais e suas aplica es o que justifica hoje um mercado mundial estimado em 4 bilh es de d lares anuais 4 Vantagens menor espa o menor consumo de energia el trica reutiliz veis program veis maior confiabilidade maior flexibilidade maior rapidez na elabora o dos projetos Interfaces de comunica o com outros CLPs e computadores Introdu o 3 ul lt lee A Curso de Controladores L gicos Program veis PRINC PIO DE FUNCIONAMENTO Podemos apresentar a estrutura de um CLP dividida em tr s partes entrada processamento e sa da Figura 1 Estrutura b sica de um CLP Os sinais de entrada e sa da dos CLPs podem ser digitais ou anal gicos Existem diversos tipos de m dulos de entrada e sa da que se adequam as necessidades do sistema a ser controlado Os m dulos de entrada e sa das s o compostos de grupos de bits associados em conjunto de 8 bits 1 byte ou conjunto de 16 bits de acordo com o tipo da CPU As entradas anal gicas s o m dulos conversores A D que convertem um sinal de entrada em um valor digital normalmente de 12 bits 4096 combina es As sa das anal gicas s o m dulos conversores D A ou seja um valor bin rio t
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