Automação e Controle: INTRODUÇÃO
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1. HABILITA i Txxxx sa HE HE HE HHE I I I I I I I I I I instrucao CT possibilita o preenchimento de uma tabela com valores determinados pelo programa sendo atuada neste quando a a entrada HABILITA e energizada la celula Txxxx Especifica o numero da tabela a ser carregada Za celula Especifica numero de posicoes da tabela Ja celula TABELA E o conteudo a ser carregado na tabela preenchimento do conteudo na celula realizado cada posicao com o auxilio das teclas de deslocamento Cada logica pode ter uma instrucao CARREGA TABELA CT devendo ser localizada sempre na coluna 7 372. e EV2 forem desativadas deve ser contado um tempo de 3 Ap s decorrido este tempo de 3 s as v lvulas EV3 e EV4 devem ser ativadas durante 15 s o motor misturador deve ser acionado durante 2 min Decorridos 2 s ap s o desligamento do motor a v lvula EVS5 ativada por 15 s terminando o ciclo de opera o Este ciclo de opera o ser repetido enquanto n o faltar nenhum dos dois ingredientes Caso o n vel de um dos dois reservat rios esteja abaixo do m nimo indicado pelos sensores de n vel SL1 e SL2 dois sinaleiros respectivamente SHA A vazio SHB B vazio dever o indicar qual dos dois reservat rios precisa ser reabastecido indica o dada pelos simaleiros piscante ficando 1 s ligado 1 s desligado 30 Uma vez iniciado o processo n o poder ser interrompido antes que um ciclo completo de opera o seja executado 5 Selecionadora de caixas Em uma esteira s o transportadas caixas de tr s tamanhos diferentes tamanho 1 tamanho 2 e tamanho 3 As caixas passam por tr s sensores pticos SZ1 SZ2 e SZ3 barreira de luz opera o inicia ap s ser pressionado um bot o liga e interrompido pelo bot o desliga O escolha do tamanho da caixa a ser selecionada definido por uma chave seletora de tr s posi es contatos NA denominados S1 S2 e S3 Assim se for selecionado o tamanho 1 a esteira deve parar e ati
3. 2M baud A topologia de uma rede define como os n s no caso os CP s computadores terminais etc est o conectados mesma e pode configurar se basicamente de 3 formas Estrela Barramento Anel onde os fatores desempenho do fluxo de dados custos de implementa o e confiabilidade variam com o uso de uma ou outra configura o sendo muitas vezes utilizada uma composi o das mesmas Como j mencionado anteriormente a topologia tipo barramento requer que seja definido o m todo no qual um CP possa acessar a rede para a transmiss o de uma informa o Os m todos mais comumente utilizados s o POLLING ELEI O DETE O DE COLIS O e TOKEN PASSING PASSAGEM DE FICHAS Os tipos atualmente mais utilizados em CP s s o os cabos de par tran ado e coaxiais Os primeiros bem mais baratos em aplica es ponto a ponto podem cobrir dist ncias de at 1200 metros com velocidades de at 250k baud Todavia em aplica es com topologia de barramento comum a velocidade m xima de transmiss o recomendada de 19 2 kBaud Em algumas aplica es j utiliza se fibra tica por m os custos envolvidos com esta tecnologia ainda s o elevados 22 Podemos dizer que basicamente um protocolo um conjunto de regras que devem ser atendidas para que dois ou mais equipamentos inteligentes possam se comunicar e cada fabricante de CP possui a sua regra ou seja seu protocolo de comunica o Esta incompatibi
4. e Solen ides e Contatores e Rel s e L mpadas de sinaliza o e Buzina de Alarme Cart o de saida anal gica e Sinais num ricos em 16 bit s WORD s o gerados durante o processamento do programa ladder pela CPU e associados a cada sa da do cart o anal gico e Os cart es de saidas anal gicas convertem o valor num rico para um valor anal gico padrao e Ex 4 a 20 1 a 5Y etc PERIF RICOS Dentre os diversos equipamentos perif ricos ao CP s podemos destacar os de programa o que basicamente tem por finalidade principal a introdu o do programa de controle na mem ria do CP e a visualiza o e documenta o do mesmo Os equipamentos de programa o mais comumente utilizados s o os seguintes TERMINAL INTELIGENTE Sendo microprocessado capaz de executar fun es de edi o de programas e outras independentemente da UCP do controlador Ele possui sua pr pria mem ria com software para cria o altera o e monitora o dos programas A grande vantagem a de poder tamb m editar e armazenar os programas de controle sem estar acoplados ao CP Esta capacidade conhecida como programa o off line Em geral estes terminais possuem acionadores de Floppy Disks discos flex veis e programadores de o que possibilita tamb m o arquivo de programas tanto em Floppy Disks como em EPROM s Alguns terminais possuem ainda uma interface de rede o que permite acopl los s
5. Especifica em operando tipo memoria ou constante o valor limite de contagem contagem ocorre sempre que a entrada ATIVA estiver energizada e uma das entradas CONTA passar do estado B para 1 Se contar de Forma a incrementar Mxxxx a operando torna se igual ou superior ao indicado no limite memoria acumuladora recebe o valor do limite e a salda LIMITE SUPERIOR ligada Se ao contar de forma a decrementar Mxxxx este operando torna se igual ao inferior a B C lt zero 2 a memoria acumuladora e zerada e a saida LIMITE INFERIOR e ligada Se ambas as saidas LIMITE SUPERIOR e LIMITE INFERIOR estao ligadas a saida da terceira celula e ligada um mesmo ciclo ambas as entradas CONTA mudarem de estado de para tudo se passara como se nao houvesse contagem Estando a entrada ATIVA no estado memoria acumuladora e zerada e a saida LIMITE INFERIOR ligada Saliente se ainda que o valor maximo de incremento 4 decremento e de 255 36 Tabe las Carrega Tabela Cada uma das 63 tabelas numeradas de a 632 disponiveis pode ter 64 posicoes numeradas de 637 que armazenam valores numericos ou octetos binarios numero total de posicoes todas as tabelas utilizadas em um programa nao pode ultrapassar 64H exceto no CP AL 140408 512 onde o numero total pode chegar ate 36687 posicoes O numero de posicoes de cada tabela deve ser declarado inicio do programa na tabela O CT
6. a combina o de diversos aspectos n de pontos de E S capacidade de mem ria comunica o recursos de software e programa o 10 etc para prop sitos pr ticos podemos considerar a seguinte classifica o Micro e Mini CP s CP s de pequeno porte CP s de m dio porte CP s de grande porte e Fazem interface entre o CLP e os Dispositivos de campo adaptando os sinais do processo para o controlador e Fazem a isola o el trica e filtram os ru dos do circuito e Possuem leds indicadores do estado da entrada sa da prote o contra sobrecorrente fus vel e sobretens o Tipos de dispositivo de entrada e saida DA CIR AS MEMORIA ATOGRES E PROGRAMA INDICADOR AS Eq A LIS SAIDA NUMERICA T Fi ry E E SET P01N1 Sinais tipicos de entrada saida e E S Digitais 115VAC amp 115 VCC e E S Digitais 24 48 Vcc e E S Anal gicas 1 a 5 Vcc 4 20mA e Contador de alta velocidade pulsos e Interface serial e Entrada de Termopar e RTD Instrumentos ligados a um cart o de Entrada Digital e Pressostatos e Termostatos e Chaves de nivel e Botoeiras e Chaves de fim de curso e Etc Instrumentos Ligados a um cart o de entrada anal gica e Transmissores de nivel e Transmissores de press o e Transmissores de temperatura e Transmissores de vaz o 11 e Etc Instrumentos Ligados a um Cart o de Saida Digital
7. es relativas a cada malha tais como limites de alarme ponto de ajuste set point par metros de controle ganhos etc Registro de tend ncia representa o gr fica x tempo em tempo real das vari veis controladas Registro de tend ncia hist rica atrav s da armazenagem das informa es anteriores com apresenta o sob solicita o ou frequ ncia pr determinada Registros de alarmes ocorr ncias conhecimento e retorno ao normal e eventos troca de estado das malhas altera o de set points limites de alarmes etc com indica o da data hora e descri o do evento ou alarme Hard copy das telas em impressoras Manuten o de biblioteca de procedimentos padr o para ser consultada pelo operador em caso de tomadas de decis o entre outras A ado o de dois microcomputadores acoplados rede de comunica o com subdivis o de atribui es bem como a possibilidade de opera o backup de cada um deles ou seja o controle integral de um no caso de uma falha do outro uma pr tica largamente empregada TERMINOLOGIA A terminologia apresentada abaixo normalmente utilizada com Controladores Program veis ACOPLADOR PTICO Dispositivo que acopla os sinais de um circuito eletr nico a um outro atrav s de radia o eletromagn tica luz ALFANUM RICO Informa es que consiste em caracteres alfab ticos num ricos ou especiais ALGORITMO Um procedimento passo a passo para res
8. importando se com a necessidade ou n o de ser executada parte do programa Essa programa o linear caracter stica dos processadores mais simples Bit Processor Outra forma de programa o a programa o estruturada onde um programa principal lido e conforme a sequ ncia dos eventos os blocos de programa e fun es s o executados A programa o estruturada permite a otimiza o do Software adaptando assim as necessidades de cada comando oferecendo ainda a possibilidade de utiliza o de subrotinas e subprogramas 14 Alguns Softwares de programa o permitem migrar de uma linguagem para outra Como por exemplo de Ladder para lista de instru o de Ladder para diagrama l gico e vice versa e Linguagem gr fica e Diagrama de l gica de rel Ladder e Diagrama de Blocos de fun es FBD e Linguagem textual e Lista de instru es IL e Texto Estruturada ST Exemplos de linguagem de programa o Listas de instru es Diagrama de contatos 0001 STR x001 X001 x003 C020 C001 0002 OR X002 0003 AND NOT x003 E A 0004 AND C020 x002 0005 OUT C001 0006 STR 001 0007 TMR 001 VOO 0008 OUT 50 cuol CODO TMR Endere amento e um numero ou c digo usado para identificar cada ponto f sico de entrada ou sa da do CLP ou algum ponto interno e Cada registro Conjunto de 16 Bits associado a um grupo de E S ou pontos internos tamb m tem um endere o e O Ende
9. mais empregada tanto no mercado internacional como brasileiro a utiliza o dos microcomputadores e seus perif ricos como interface homem processo O xito da utiliza o deste equipamento em conjunto com CP s decorrente da sua s rie de vantagens proporcionadas ambiente de hardware e software prop cio para o desenvolvimento de programas dedicados s fun es de supervis o tendo em vista o bom suporte de software especificamente linguagens de programa o de alto n vel capacidade de mem ria e velocidade de processamento adequadas maioria das aplica es modularidade e portabilidade dos programas facilidade de acr scimo de novas fun es e de manuten o das j existentes linguagem gr fica de f cil manuseio para constru o de telas de sin pticos de processos etc custo relativamente baixo A tend ncia verificada a da utiliza o de microcomputadores compat veis com o IBM PC A forma construtiva destes microcomputadores depende basicamente do local onde ser instalado Podendo ser um micro industrial de mesa uma workstation com monitor e teclado incorporado ou uma placa que pode ser conectada no pr prio Rack do CP As principais fun es implementadas pelo microcomputador s o as seguintes Apresenta o de sin pticos do processo com atualiza o din mica dos valores reais e te ricos das vari veis controladas Apresenta o de frontais de instrumentos com informa
10. o TON A entrada vai a um a o circuito conta o tempo definido a a sa da ligada TON TIMER ON DELAY ER Fm er Time Dase Preset CMER Endere o do temporizador TIM E SASE Base de tempo PRESET Valor definido como ide A CCUM Kalot acumulada Funcionamento na TEMP CLOCK Aplica o de um temporizador TON 18 p Es no 07 Tdi E o o E E ru Instru o de Temporiza o EN J DOFFOELA Fim e r Fine Base Preset OMER Endereco do temporizador PME SASE Base de tempo PRESET Walor definido como ne A CCUM Valor Funcionamento 19 Instru es de contador CTU TU COULANT O F Counter Preset cou C OUNTER Endereco do Contador PRESET atr definido como mn de A CCUM Valor acumulada CO Contador habilitado ODA Contagem 20 Aplica o de um contador Instru o de Movimenta o NOV MORE Destmation 21 SISTEMAS ASSOCIADOS Atualmente os controladores program veis trabalham isoladamente exceto em aplica es muito pequenas e de maneira geral eles comp em com outros equipamentos um sistema integrado de controle A seguir abordaremos algumas quest es interessantes com rela o a este aspecto REDES DE COMUNICA O A necessidade de i
11. ocorre a divisao do operando da primeira celula pelo da segunda sendo o resultado armazenado na memoria especificada na terceira celula Os operandos da primeira e segunda celulas podem ser do tipo memoria ou constante O primeiro operando pode assumir qualquer valor entre e 9999 mas o segundo somente entre B 255 O resultado tera valores entre He 9999 sendo o resto da operacao armazenado na memoria MAGRA J J Quando tentada a divisao por o valor 9999 e armazenado na memoria destino e a memoria nao e alterada Contadores CON CONTA i Mxxxx SAIDA ATIVA DESATIVA SAIDA COMPLEMENTADA la celula especifica a memoria que contabiliza os eventos Za celula K H estabelece o valor limite de contagem para energizacao da saida da celula superior Temporizador TEM LIBERA BLOGUEIA i Mxxxx SAIDA ATIVA DESATIVA SAIDA COMPLEMENTADA la celula Hxxxx especifica a memoria acumuladora de tempo Za celula K H determina tempo limite para energizacao da saida da celula superior Contador Bidirecional COB CONTA LIMITE SUPERIOR Mxxxx CONTA LIMITE INFERIOR ATIVA Esta instrucao permite contagens em ambos sentidos isto e incrementa ou decrementa o conteudo de um operando do tipo memoria la celula Memoria acumuladora Za celula Especifica valor do incremento decremento Ja celula
12. redes locais de comunica o Este arranjo permite o terminal acessar qualquer CP na rede alterar par metros ou programas e monitorar quaisquer elementos sem estar acoplado diretamente a qualquer CP Com software adequado este arranjo pode permitir tamb m um meio centralizado de aquisi o e apresenta o inclusive gr fica dos dados dos diferentes controladores da rede Uma desvantagem que estes terminais n o s o intercambi veis entre diferentes fabricantes de CP s MICROCOMPUTADORES Com o advento dos microcomputadores pessoais PC s e com a crescente utiliza o dos mesmos em ambientes industriais a grande maioria dos fabricantes desenvolveram software especiais que possibilitaram utiliz los tamb m como programadores tanto on line como off line A grande maioria destes software foram desenvolvidos com base na linha de micros 12 compat veis com os IBM PC s facilitando inclusive a compila o de programas em linguagens de alto n vel BASIC C PASCAL etc H atualmente uma acentuada utiliza o destes equipamentos com CP s principalmente como Interface Homem M quina Processo no n vel de Supervis o do controle de processos MINI PROGRAMADORES TERMINAIS DE BOLSO S o bastante compactos assemelhando se em muito com as calculadoras de m o Este equipamento preferencialmente utilizado para aplica o no campo para testes e parametriza o OUTROS PERIF RICOS Ainda dentro da fam lia
13. sicos dos CLP s e Rack ou chassi e Fonte e Mem ria e E S Digitais e E S anal gicas e Interfaces de Comunica o Rack do CLP e o bastidor onde s o encaixados os cart es do CLP fonte CPU E S m dulos de comunica o etc e Servem para dar prote o mec nica aos cart es blindagem eletrost tica e suportam o barramento de interliga o back plane qual s o ligados os cart es Fontes de Alimenta o e Fornece tens o para o Black Plane para alimentar a CPU e demais cart es instalados no Chassi e S o fornecidas com diversas tens es 120VAC 24VDC e v rias correntes nominais de trabalho Unidade Central de Processamento CPU Processa o programa l gico do CLP armazenando dados na mem ria executando as fun es l gicas temporiza o contagem reten o compara o opera es aritm ticas PID Totaliza o e manipula o de dados A CPU o c rebro do sistema Ela l o sinal das entradas na mem ria de dados executa opera es aritm ticas e l gicas baseadas na mem ria de programa e gera os comandos apropriados para a mem ria de dados controlar o estado das sa das Abaixo s o apresentadas algumas considera es e caracter sticas principais Utiliza microprocessadores ou microcontroladores de 8 16 ou 32 bits e em CP s maiores um coprocessador microprocessador dedicado adicional para aumentar a capacidade de processamento em c lculos complexos com aritm tica
14. 898 uma forma tabular de representa o conhecida como tabela verdade truth table A seguir mostraremos as equa es alg bricas e a tabela verdade dos operadores fundamentais da algebra booleana 3 Cujo pseud nimo era Lewis Carrol nome adotado quando escreveu o livro Alice no Pa s das Maravilhas OPERADOR AND Equa o Alg brica Tabela Verdade OPERADOR OR Equa o Alg brica Tabela Verdade OPERADOR NOT Equa o lg brica Tabela Verdade OPERADOR NAND Equa o Alg brica OPERADOR NOR Equa o Alg brica OPERADOR Equa o Alg brica F AXORS oj o ajel e TIPOS DE SINAIS SINAIS ANAL GICOS S o sinais que variam continuamente no tempo conforme uma regra de compara o uma refer ncia definida Exemplos potenci metros transdutores de temperatura press o c lula de carga umidade vaz o medidores v lvulas e atuadores anal gicos acionamentos de motores etc SINAIS DIGITAIS Sao sinais que variam continuamente no tempo assumindo apenas dois valores definidos e distintos Podemos ainda encontr los subdivididos em dois tipos SINGLE BIT Dispositivos deste tipo apresentam sinais que poder o ser representados por bits individuais Exemplos bot es chaves seletoras chaves fim de curso pressostatos termostatos chaves de n vel contatos de rel s contatos auxiliares de contatores alarmes solen ides l mpadas bobinas
15. Automa o e Controle INTRODU O Os Controladores L gicos Program veis ou CLP s 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 sao 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 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 variedade 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 as altera es de configura es necess rias para produzirem diversos modelos de produtos com pequenas altera es entre si Automa o Em princ pio qualquer grandeza f sica pode ser controlada isto pode Ter seu valor intencionalmente alterado Obviamente h limit
16. O que vale a pena destacar que o controlador program vel independentemente da configura o adotada aparece como uma excelente op o como equipamento de controle Os recursos de software para fun es de sequenciamento e intertravamento controle de malha aberta e fechada bem como a disponibilidade de distribui o do controle atrav s das redes de comunica o e dos seus m dulos especiais inteligentes permitindo desta forma a implementa o parcial ou total da redund ncia no sistema confirmam nossa afirma o Os sistemas modernos de automa o industrial est o sendo baseados em arquiteturas verticalmente distribu das conforme a figuras A implementa o do n vel de supervis o do controle do processo ou seja da interface homem processo assume tamb m papel muito importante dentro desta estrutura hier rquica de controle Evidentemente existem v rias maneiras de implementa o e a utiliza o de CP s no n vel de controle possibilita tais op es Autiliza o dos tradicionais pain is sin pticos de controle em fun o da ocupa o em demasia muitas vezes do espa o dispon vel bem como pela pouca flexibilidade para poss veis altera es tem sido preterida Erin global ou Nivel 4 planejamento Coordena o ou N vel 3 gerenciamento Supervisdo Nivel 2 Figura Arquitetura de um sistema de automa o 23 A op o que vem se apresentando como bastante atraente sendo cada vez
17. a 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 valvula 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 com 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 Com a finalidade de garantir o controle do sistema de produ o foram colocados sensores nas m quinas para monitor
18. ar 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 caso temos um programa temporal e no segundo um programa l gico Automatizar um sistema tornou se muito mais vi vel a 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 acop
19. armazenada permanentemente durante sua fabrica o RS 232C Uma norma para a transmiss o de dados atrav s de um par de fios tran ados ela define atribui es de pinos n veis de sinal etc SA DA Informa o transferida do CP atrav s dos m dulos de sa da para controlar dispositivos de sa da SIMBOLOGIA DE CONTATO Tamb m conhecida como de escada ela expressa a l gica do controlador programada pelo usu rio SOFTWARE Programas de instru es incluindo os programas operacionais do sistema executivos e programas introduzidos na mem ria pelo usu rio aplicativos SOFTWARE APLICATIVO Programa desenvolvido pelo usu rio o qual respons vel pelas opera es e controle da m quina e ou processo Este programa normalmente armazenado em mem ria n o vol til e est dispon vel ao usu rio para modifica es SOFTWARE OPERACIONAL OU SISTEMA OPERACIONAL Programa respons vel pelo gerenciamento das fun es internas de controle de um CP Este programa armazenado em mem ria n o vol til e n o est dispon vel ao usu rio TEMPO DE EXECU O O tempo total exigido para a execu o de uma opera o espec fica TEMPO DE VARREDURA O tempo necess rio para executar completamente o programa do CP uma vez incluindo atualiza o de E S UNIDADES DE ENTRADA SA DA Interface entre o processador do CP e os dispositivos externos conectados pelo usu rio para comunica o de dados de entrada e sa da do pro
20. as s 18 00 horas desde que o sensor fotoel trico SF1 esteja ativado Caso seja necess rio o sistema autom tico poder ser desativado por uma chave seletora S1 NA 29 3 Controle de n vel ON FF Deseja se controlar o n vel de uma caixa d gua entre um valor m ximo e m nimo Existem para isto dois sensores de n vel respectivamente S1 NA n vel m ximo e S2 NA n vel minimo Para enchermos esta caixa usamos uma bomba centr fuga que ser ligada ou desligada pelo CLIC em fun o do n vel da caixa Se o sensor S2 estiver aberto a bomba ligada Permanecendo assim at que o sensor 1 seja ativado Quando S1 ativado a bomba desligada Permanecendo assim at que o sensor S2 abra novamente Este controle autom tico pode ser desligado manualmente por um interruptor L1 51 52 Bomba 4 Comando para um misturador Considere dois reservat rios conforme a figura abaixo contendo dois tipos diferentes de ingredientes que dever o ser misturados a fim produzir uma massa Ao ser pressionado um bot o liga pulsador NA se os sensores de n vel SL1 NA e SL2 NA estiverem fechados as v lvulas EV1 e EV2 dever o ser ativadas A v lvula deve permanecer acionada at que a balan a envie um sinal equivalente 7 5 Vec A v lvula EV2 deve permanecer acionada at que a balan a B2 envie um sinal equivalente a 4 5 Vec Assim que
21. cao Ea E E ca ca HE HE HHE HABILITA ep HE HE HE HHE Quando a entrada HABILITA energizada o operando da segunda celula subtraido do operando da primeira resultado e armazenado na memoria especificada terceira celula Os operandos da primeira e segunda celulas podem ser do tipo constante memoria s linhas de saida B B lt B podem ser usadas para comparacoes e sao acionadas de acordo com o resultado da operacao de subtracao Quando o resultado negativo a saida lt acionada memoria do resultado recebe o valor absoluto da subtracao Multiplicacao MUL HABILITA 1 M ESTOURO ela I HE j HE HHE Quando a entrada HABILITA e energizada OCcorre a multiplicacao do conteudo de memoria ou constante especificado na primeira celula pela memoria ou constante especificado na segunda O resultado armazenado na memoria especificada na tercelra celula Caso este exceda o valor maximo armazenavel em uma memoria 499994 resultado final sera 9999 e a saida ESTOURO sera energizada Se neste instante a entrada HABILITA for desenergizada a saida ESTOURO permanecera ligada Divizao A HABILITA COPIA DA ENTRADA Esta instrucao e comandada pela entrada HABILITA Quando a entrada HABILITA energizada
22. cebendo que as leis que regem as rela es entre proposi es l gicas eram as mesmas que se aplicavam para dispositivos de chaveamento de dois estados j que estes dispositivos podem assumir os seguintes estados como por exemplo ligado ou desligado aberto ou fechado potencial alto ou potencial baixo verdadeiro ou falso 1 Intitulado como An Investigation of the Laws of Thought 2 Trabalho entitulado como Symbolic Analysis of Relay and Switching FUN ES BOOLEANAS A algebra de Boole est estruturada da seguinte maneira Um conjunto S tr s opera es definidas sobre S opera o E OU e COMPLEMENTO Os caracteres 0 e 1 N o abordaremos de forma detalha os teoremas postulados e leis desta teoria Mas a id ia de uma fun o l gica segue o mesmo conceito das fun es da lgebra tradicional onde uma fun o assume um nico valor para cada combina o de valores poss veis assumidos pelas suas vari veis Note que na realidade uma fun o l gica booleana com n vari veis ir apresentar um total de combina es dadas por 2n Se adotarmos um procedimento formal para an lise dos valores poss veis para uma fun o booleana chegaremos a conclus o que o processo seria bastante cansativo e muito suscept vel a erros relacionados basicamente com a falta de aten o Para facilitar esta an lise foi proposta pelo matem tico ingl s Charles Lutwidge Dogson a 1832 1
23. cessador UNIDADE L GICA ARITM TICA Circuito para combinar operados e operadores a fim de executar por exemplo adi o subtra o divis o multiplica o opera es l gicas deslocamento e complementa o VARREDURA DE E S O tempo necess rio para que o processador CP monitore todas as entradas e controle todas as sa das VARREDURA DE PROGRAMA O tempo necess rio para que o processador execute uma vez todas as instru es no programa 28 WATCHDOG Uma combina o de Hardware e Software que age como um esquema de intertravamento desligando as sa das do CP do processo na hip tese de um mal funcionamento do sistema Exerc cios 1 Partida direta com revers o por chave fim de curso Considere a figura abaixo e elabore um aplicativo que reproduza o comando el trico representado 2 Sistema autom tico de irriga o Temos que controlar a irriga o de uma pequena horta onde s o cultivadas tr s culturas diferentes Tr s eletrov lvulas controlam a irriga o das culturas denominadas respectivamente EV1 Cultura A EV2 Cultura B e EV3 Cultura C A Cultura A requer irriga o constante controlada apenas por um sinal vindo de um sensor fotoel trico SF1 NA fechando na presen a de luz Cultura B deve ser irrigada todos os dias s 06 30 horas durante 5 min e s 18 30 horas durante 10 min Cultura C deve ser irrigada durante 25 min entre o hor rio das 13 00 hor
24. cionar diretamente um dispositivo externo Cada marcador identificado por um nico endere o atribu do pelo usu rio Tamb m conhecido como bobina interna ou flag MEM RIA Mem ria um agrupamento de elementos de circuito que tem capacidade de armazenamento e recupera o Ela fornece localiza es para armazenamento tempor rio ou permanente de dados digitais MEM RIA DE DADOS OU MEM RIA DE RASCUNHO Uma mem ria de alta velocidade usada pela CPU para armazenar temporariamente uma pequena quantidade de dados de forma que os dados possam ser recuperados rapidamente quando necess rio MEM RIA N O VOL TIL Uma mem ria cujos dados armazenados n o se apagam pela interrup o de energia durante a opera o MEM RIA VOL TIL Uma mem ria cujo conte do se perde irrecuperavelmente quando acaba a energia de opera o MICROCONTROLADORES Um pacote de l gica eletr nica digital em geral em uma nica pastilha chip capaz de efetuar a execu o da instru o controle e processamento de dados associados com a CPU do CP MICROSSEGUNDO us Um milion simo de segundo 0 000001 s MILISSEGUNDO ms Um mil simo de segundo 0 001 s ou N O E Opera o l gica que gera 0 se e somente se todas as entradas forem 1 verdadeiras Uma opera o E negada NIBBLE Grupo de 4 d gitos bin rios bits N VEL L GICO A grandeza de tens o associada com pulsos de sinal que representam os uns ou z
25. da o m dulo de entrada aceita as tens es usuais de comando 24VCC 110 220 VCA que chegam e as transforma em tens es de n vel l gico aceitos pela CPU O m dulo de sa da comuta as tens es de controle fornecidas necess rias para acionar v rios dispositivos conectados Os primeiros CP s como j mencionado anteriormente eram limitados a interfaces de E S discretas ou seja admitiam somente a conex o de dispositivos do tipo ON OFF liga desliga aberto fechado etc o que naturalmente os limitavam um controle parcial do processo pois vari veis como temperatura press o vaz o etc medidas e controladas atrav s de dispositivos operados normalmente com sinais anal gicos n o eram pass veis de controle Todavia os CP s de hoje prov em de uma gama completa e variada de interfaces discretas e anal gicas que os habilitam a praticamente qualquer tipo de controle As entradas e sa das s o organizadas por tipos e fun es e agrupadas em grupos de 2 4 8 16 e at 32 pontos circuitos por interface cart o eletr nico de E S Os cart es s o normalmente do tipo de encaixe e configur veis de forma a possibilitar uma combina o adequada de pontos de E S digitais e anal gicas A quantidade m xima de pontos de E S dispon veis no mercado de CP s pode variar desde 16 a 8192 pontos normalmente o que caracteriza a exist ncia de pequenos m dios e grandes CP s Embora uma classifica o de CP s devesse considerar
26. dade qualidade flexibilidade e confiabilidade Note que o termo automa o descrever um conceito muito amplo envolvendo um conjunto de t cnicas de controle das quais criamos um sistema ativo capaz de fornecer a melhor resposta em fun es das informa es que recebe do processo em que est atuando Dependendo das informa es o sistema ir calcular a melhor a o corretiva ser executada Neste ponto podemos verificar as caracter sticas relacionadas com os sistemas em malha fechada tamb m denominados sistemas realimentados ver figura 1 A teoria cl ssica de controle define e modela matematicamente estas caracteristicas dando uma conota o cient fica e tecnol gica a este assunto NO ES DE L GICA COMBINACIONAL Nesta se o iremos trabalhar alguns conceitos importantes para o desenvolvimento de um processo l gico de racioc nio que mas adiante nos permitir compreender como ser o relacionados todos os fatores relevantes elabora o de projetos envolvendo controladores program veis OPERA ES FUNDAMENTAIS A teoria matem tica das proposi es l gicas foi apresentada em 18540 pelo fil sofo e matem tico ingl s George Boole 1815 1864 definindo assim os conceitos b sicos da chamada algebra de Boole para dois valores sistema bin rio Mas foi somente em 19382 que engenheiro americano Claude Elwood Shannon aplicou a teoria de Boole ao estudo e simplifica o de fun es usadas em telefonia per
27. de equipamentos perif ricos aos CP s podemos destacar os seguintes INTERFACE HOMEM M QUINA Com dimens es reduzidas s o utilizados principalmente para introdu o e visualiza o de dados e mensagens S o compostos de um teclado num rico funcional muitas vezes do tipo membrana e de display alfanum rico sendo gerenciados por um microprocessador IMPRESSORAS S o utilizadas normalmente para prover c pia do programa de controle e gera o de relat rios e mensagens ao operador A comunica o feita normalmente atrav s de interfaces de comunica o serial padr o RS 232C INTERFACEAMENTO DE PERIF RICOS COMUNICA O SERIAL a mais comumente utilizada para a maioria dos perif ricos e feita utilizando se simples cabos de par tra ado Os padr es mais utilizados s o o RS 232C loop de corrente 20mA e o RS 422 RS 485 em alguns casos RS 232C Este padr o define basicamente as caracter sticas dos sinais el tricos bem como os detalhes mec nicos pinagem da interface empregada para velocidades de transmiss o de at 20 baud bits seg e dist ncia m xima de 15 metros Com a utiliza o dos modems esta dist ncia pode ser ampliada RS 422 RS 485 uma vers o melhorada do padr o RS 232C Ela possibilita principalmente o emprego de velocidade de transmiss o de at 100k baud para dist ncia de at 1200m podendo alcan ar velocidades da ordem de MBaud para dist ncias menores LOOP DE CORRENTE 20
28. de ponto flutuante A maioria dos fabricantes de CP s especificam os tempos de varredura como fun o do tamanho do programa p e 10ms 1k de programa e situam se na faixa desde 0 3 at 10ms k caracterizando a exist ncia de CP s r pidos e lentos Alguns fabricantes prov em recursos de hardware e software que possibilitam interrup es na varredura normal de forma a ler uma entrada ou atualizar uma sa da imediatamente Recursos de auto diagnose para detecc o e indicac o de falhas Comunicac o mem ria bateria alimenta o temperatura etc s o tamb m dispon veis em alguns CP s Normalmente os indicadores est o localizados na parte frontal do cart o da UCP MEM RIAS Mem ria de Dados tamb m conhecida como mem ria de rascunho Serve para armazenar temporariamente os estados E S marcadores presets de temporizadores contadores e valores digitais para que o CPU possa process los A cada ciclo de varredura a mem ria de dados atualizada Geralmente mem ria RAM Mem ria de Usu rio serve para armazenar as instru es do software aplicativo e do usu rio programas que controlam a m quina ou a opera o do processo que s o continuamente executados pela CPU Pode ser mem ria RAM EPROM EPROM NVRAM ou FLASH EPROM Cart es de entrada e sa da O hardware de E S frequentemente chamado de m dulos de E S a interface entre os dispositivos conectados pelo usu rio e a mem ria de dados Na entra
29. de rel s bobinas de contatores etc MULTI Dispositivos deste tipo apresentam sinais representados por bits agrupados em conjunto formando assim o que chamamos de palavra bin ria Exemplos encoder absoluto chave thumbwheel etc DEFINI O 61131 1 Sistema eletr nico digital desenvolvido para uso em ambiente industrial que usa uma mem ria Program vel para armazenamento interno de instru es do usu rio para implementa o de fun es especificas tais como l gica sequenciamento temporiza o contagem e aritm tica para controlar atrav s de entradas e sa das v rios tipos de m quinas e processos O CP e seus perif ricos ambos associados s o projetados de forma a poder ser integrados dentro de um sistema de controle industrial e finalmente usados a todas as fun es as quais destinado 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 circuitos e rel s n o s da ind stria automobil stica como de toda a ind stria manufatureira 6 Nascia assim um equipamento bastante vers til e de f cil utiliza o que vem se apri
30. 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 ATUALIZA O DAS SAI REFERIDAS IMAC Figura 2 Ciclo de processamento dos CLPs ASPECTOS DE HARDWARE O diagrama de blocos abaixo representa a estrutura b sica de um controlador program vel com todos os seus componentes Estes componentes ir o definir o que denominamos configura o do CLP Processador Mem ria Barramento dados endere os controle Figura 2 Diagrama de blocos simplificado de um controlador program vel Caracter sticas dos CLP s e Facilmente program vel e reprogram vel e Manuten o facilitada m dulos de encaixe e Maior confiabilidade que os pain is a rel contatores e Tamanho reduzido e Capacidade de comunica o com sistemas de coleta de dados e Facilidade de expans o Principais Fabricantes de CLP s e gt 90 70 e 90 30 e Allen Bradley gt PLC5 e SLC5 e Directsoft Koyo gt DL5 e Altus gt AL2003 e Siemens gt Simatic S5 e S7 Fun es do CLP e L gica de intertravamento e Reten o de vari veis e Temporiza o e Fun es aritm ticas e Controle PID e Manipula o de dados e Interface com computadores e Etc Componentes b
31. entadores Movimentacao COPIA DA ENTRADA Esta instrucao permite que valores binarios sejam deslocados no programa do usuario no instante de sua execucao Quando utilizada para modulos de oito pontos transfere apenas valores entre B e 255 imagem dospontos de E S nunca e afetada Movimentador de Imagem MOI HABILITA COPIA DA ENTRADA Esta instrucao permite a transferencia de octetos 8 hits de operandos entre as memorias imagem de reles auxiliares lt A e memorias CM No caso de operandos somente seus amp hits menos significativos sao considerados enquanto os E mais significativos permanecem inalterados Movimentador de Tabela A instrucao MOUIMENTACAO DE TABELA permite a execucao de duas funcoes leitura e escrita de um conteudo derem uma tabela Leitura de Conteudos de Tahelas MOT HABILITA COPIA D ENTRADA Txxxx H INDICE INUALI DO LI U j j u Esta instrucao permite ler o conteudo de uma posicao da tabela apontada por uma memoria ou constante e carrega lo em uma memoria octeto imagem de E S ou octeto auxiliar la celula Especifica o numero da tabela a ser lida Za celula Especifica numero da posicao gt ser lida ou a memoria que contem este numero Ja celula Especifica para onde conteudo da posicao deve ser transferido Mas r ou A AAG Escrita de Cont
32. eros 1 e 0 NOR ou N O OU Opera o l gica que gera 1 se e somente se todas as entradas forem 0 falsas Uma opera o OU negada NOT OU N O Opera o l gica que gera 1 se e somente se a entrada for O e gera 0 se a entrada for 1 NVRAM Mem ria de Acesso Aleat rio N o Vol til Um tipo especial de mem ria RAM que n o perde seu conte do devido a perda de alimenta o N o preciso bateria com esse tipo de mem ria OPERA O SERIAL Tipo de transfer ncia de informa o pelo qual os bits s o manipulados sequencialmente e n o simultaneamente como ocorre em uma opera o paralela OPERA O ON LINE Opera o em que o CP est controlando diretamente a m quina ou processo na fase de edi o e depura o do programa OPERA O PARALELA Tipo de transfer ncia de informa es em que todos os d gitos de uma palavra s o manipulados simultaneamente OPERA O BOOLEANAS Opera es l gicas tais como E OU N O ou EXCLUSIVO baseado em l gica de dois estados 1 ou 0 OR ou OU Opera o l gica que gera 1 se qualquer uma das entradas for 1 verdadeira 27 PALAVRA BIN RIA Um agrupamento de uns e zeros que tem significado por posi o ou valor num rico no sistema bin rio de n meros Ex 10010011 uma palavra bin ria de oito bits PALAVRA O n mero de bits necess rios para representar uma instru o do CP ou o n mer
33. eudos em Tabelas MOT HABILITA 1 M R A COPIA DA ENTRADA INDICE INUALIDO Esta instrucao permite escrever um conteudo em uma posicao da tabela X apontada por uma memoria ou constante Este conteudo pode estar em uma memoria ococteto imagem de E ou ococteto auxiliar 33 la celula Especifica de onde valor deve transferido Za celula Especifica o numero da posicao gt a ser alterada na tabela ou a memoria que contem este numero celula Especifica o numero da tabela para onde sera transferido o conteudo Se valor da segunda celula for maior que a posicao mais alta da tabela a transferencia nao sera efetuada e a saida INDICE INVALIDO e acionada sendo desenergizada quando ocorre uma operacao valida ou quando a instrucao desabilitada o ser reabilitada se uma destas condicoes continuar valida a saida permanece ligada Aritmeticas HABILITA ESTOURO Quando a entrada do bloco e energizada os operandos especificados nas duas primeiras celulas sao somados o resultado armazenado no operando da terceira Embora os operandos parcela possam ser do tipo constante ou memoria o operando soma deve necessariamente ser do tipo memoria Se a soma exceder o valor maximo armazenavel numa memoria 999954 o resultado final sera 9999 e a saida ESTOURO sera energizada SE neste momento a entrada HABILITA for desenergizada a saida ESTOURO permanecera ligada Subtra
34. gico do CP normalmente feito com isolamento ptico JUMP Mudan a na sequ ncia da execu o das instru es do programa alterando o contador do programa LCD Display de cristal l quido Um display que consiste basicamente de um cristal l quido hermeticamente vedado entre duas placas de vidro LINGUAGEM DE ALTO N VEL Linguagem poderosa orientada para o usu rio tal como uma linguagem compiladora ou interpretador altamente capaz Ex Fortran BASIC C Pascal etc 26 LINGUAGEM Um conjunto de s mbolos e regras para representar e comunicar informa es dados entre as pessoas ou entre pessoas e m quinas LINGUAGEM Uma documenta o impressa tal como uma linguagem de contatos lista de instru o ou outro tipo de material impresso pelo programa LOCALIZA O REA Em rela o a mem ria em uma posi o de armazenamento ou registro especificado por um endere o L GICA Um processo de resolver problemas complicados atrav s do uso repetido de fun es simples que definem conceitos b sicos Tr s fun es l gicas b sicas s o E OU e N O L GICA COMBINACIONAL Circuito em que as sa das digitais dependem da combina o das entradas LOOP DE CORRENTE OU ELO DE CORRENTE Uma interface de transmiss o recep o a dois fios na qual a presen a de um n vel de corrente de 20 mA indica dados 1 e sua aus ncia indica nenhum dado 0 MARCADOR Sa da interna do CP que n o usada para a
35. is representado por um n mero bin rio de 7 bits C DIGOS MNEMONICOS Nomes simb licos para instru es registros enderecos etc COMPLEMENTO mudan a de 1 para 0 e 0 para 1 CONTATO Uma das partes que transmitem corrente de um rel chave ou um conector que s o acoplados ou deslocados para abrir ou fechar circuitos el tricos CONTATO NORMALMENTE ABERTO Um par de contatos que fica aberto quando a bobina de um rel n o estiver energizada CONTROLE DISTRIBU DO Um sistema de divis o de controle do processo ou da f brica em diversas reas de responsabilidade cada uma administrada pelo seu pr prio Controlador Program vel estando o conjunto todo interconectado atrav s de bus de comunicac o CONVERSOR DIGITAL ANAL GICO D A Dispositivo para converter uma palavra digital em sinal de tens o ou corrente anal gica equivalente CP Abreviac o de Controlador Program vel CPU Unidade Central de Processamento A parte de um Controlador program vel que controla a interpreta o e execu o de instru es DIAGRAMA DE CONTATOS Um diagrama que mostra os simbolos dos componentes reais e a configura o b sica de fia o de um circuito l gico a rel 25 DIAGRAMA L GICO Um desenho que representa graficamente as fun es l gicas E OU NAO etc DIGITAL Uma refer ncia para representa o de dados por sinais discretos como a presen a ou aus ncia de um n vel de sinal para indica
36. lados 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 flexivel 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 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 micro controladores 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 desenv
37. lidade nos protocolos dos diversos fabricantes tem dificultado a necessidade crescente de interconex o de seus equipamentos de diferentes tecnologias nos projetos de automa o integrada de uma industria Com o prop sito de se criarem padr es v rias entidades e organiza es internacionais tais como ISO IEC IEEE ANSI entre outras tem apresentado proposta modelos de padroniza o FIELD BUS que objetiva interligar equipamentos prim rios localizados no campo ou seja junto ao processo com o n vel superior de controle e supervis o S o considerados equipamentos prim rios transdutores e atuadores inteligentes incluindo controladores de motores e at pequenos CP s ou remotas de E S Um dos padr es que est sendo adotado de forma mais veemente o PROFIBUS norma DIN 19245 partes 1 e 2 Os grandes fabricantes europeus adotaram este padr o e j possuem equipamentos que se comunicam nesta rede Para comunica o do CP com E S remotas foi criado o PROFIBUS DP norma DIN 19245 parte 3 SUPERVIS O E CONTROLE Um sistema de controle de um m quina conjunto de m quinas ou processo pode configurar se de diversas formas individualmente centralizado ou distribuido A defini o e ado o da forma mais adequada vai depender tamb m de uma avalia o dos diversos aspectos envolvidos tais como complexidade do sistema flexibilidade desejada n vel de redund ncia integra o manutenabilidade custo etc
38. ltravioleta e reprogramada EQUIPAMENTO PERIF RICO Equipamentos que podem se comunicar com o CP EX Terminal de v deo microcomputador impressora gravador k 7 unidade de programa o etc EXECU O A realiza o de uma opera o espec fica tal como seria realizada atrav s do processamento de uma instruc o de uma s rie de instruc es ou de um programa completo EXCLUSIVE OR ou OU EXCLUSIVO XOR Opera o l gica entre dois d gitos bin rios que gera um resultado 1 se somente se um dos dois d gitos tiver o valor 1 e caso contr rio gera um resultado O FIRMWARE Software que foi tornado parte do hardware e transparente para o usu rio Ex Colocando se o mesmo na ROM FLOPPY DISK Vide Disquete FOR AMENTO DE E S O processo de ultrapassar o estado verdadeiro de uma entrada ou sa da Essas fun es normalmente usada como uma ferramenta na depura o durante a partida startup do CP HAND SHAKING Comunica o nos dois sentidos entre dois dispositivos para efetuar uma transpar ncia de dados isto entre dois CP s HARDWARE Os dispositivos mec nicos el tricos e eletr nicos que comp em um CP e os componentes aplicativos INSTRU O Um comando que far um CP executar uma certa opera o prescrita INTERFACE Unidade para conectar um CP aos dispositivos de aplica o do usu rio ISOLAMENTO EL TRICO DE E S Separa o dos circuitos de campo dos circuitos de n vel l
39. m em tempos ou taxas diferentes dos dados de entrada BURN Operar um dispositivo a uma temperatura elevada para aumentar a probabilidade de que qualquer defeito do dispositivo cause uma falha Utiliza se no controle de qualidade de equipamentos eletr nicos BUS Grupo de linhas para transmiss o ou recep o de um grupo de bits associados para transfer ncia ou controle de dados BYTE Um grupo de 8 d gitos bin rios bits operados como uma unidade CANAL DE E S um nico circuito de entrada ou sa da de uma unidade de E S Cada dispositivo de entrada ou sa da do usu rio conectado a um canal de E S CAPACIDADE ARITM TICA A capacidade de executar opera es aritm ticas com o processador CARACTERE Um s mbolo de um conjunto de s mbolos elementares tais como uma letra do alfabeto ou um n mero decimal Os caracteres podem ser expressos em muitos c digos bin rios CHAVE THUMBWHEEL Uma chave num rica rotativa usada para introduzir informa es num ricas em um controlador CHECKSUM verifica o de soma Faz a auto diagnose de toda mem ria do sistema CLOCK Sinal b sico para marcar o tempo Os pulsos de clock s o gerados periodicamente atrav s do sistema e s o usados para sincronizar a opera o do equipamento C DIGO ASCII C digo Padr o de Interc mbio de Informa es C digo Padr o usado em transmiss o de dados em que cada um dos 128 n meros letras s mbolos e c digos de controle especia
40. mA A interface de loop de corrente id ntica a RS 232C e evidentemente como baseada em n veis de corrente em vez de tens o possibilita o emprego em dist ncias bem maiores Muitos CP s oferecem ambos os padr es RS 232C e loop de corrente ASPECTOS DE SOFTWARE Al m do n mero de pontos de E S o que determina a utiliza o de um CP s o os recursos de software dispon veis isto que fun es ele pode executar Todos os CP s possuem as seguintes fun es b sicas de software L gica E OU e SET e RESET Temporiza o e contagem 13 C lculos com aritm tica b sica x Par nteses para associa o de l gicas Compara o de valores Registrador de deslocamento Salto A medida que os CP s tem sua capacidade de processamento aumentada surge a necessidade de fun es de software mais avan adas tais como C lculos com ponto flutuante C lculos integrais e trigonom tricos Malhas de controle PID Posicionamento Contagem r pida Leitura de sinais anal gicos Leitura de sinais de temperatura Lineariza o de sinais anal gicos L gica fuzzi Outros Linguagens de Programa o A programa o traduz as fun es a serem executadas para tanto ela deve ser a mais simples poss vel Utilizando se de linguagem espec fica baseando se na memot cnica a linguagem de programa o usa abrevia es figuras e n meros de tal forma a f
41. morando 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 Vantagens Imenor espa o Imenor consumo de energia el trica Dreutiliz veis confiabilidade Imaior flexibilidade maior rapidez na elabora o dos projetos interfaces de comunica o com outros CLPs e computadores PRINC PIO DE FUNCIONAMENTO Podemos apresentar a estrutura de um CLP dividida em tr s partes entrada processamento e sa da UNIDADE CENTR DE PROCESSAMEN Figura 1 Estrutura basica 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 saida 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 transformado 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
42. nterliga o de v rios equipamentos inteligentes sejam eles CPs ou computadores fez desenvolver se o conceito de redes locais As mesmas tem aplica es em diversas reas como automa o de escrit rios comercial banc ria e industrial com requisitos pr prios para cada rea Uma rede local industrial deve possuir as seguintes caracter sticas Capacidade para suportar controle em tempo real Alta integridade dos dados atrav s de detec o de erro Alta imunidade ru do Alta confiabilidade em ambiente desfavor vel Adequa o a grandes instala es A fim de permitir processamento de dados aquisi o centralizado e controle distribu do adequando desta forma os tempos de varredura e capacidade de mem ria dos v rios integrantes da rede a mesma bem como os CP s a ela acoplados devem prover as seguintes fun es Comunica o entre CP s e outros centralizadores um outro CP computador etc Transfer ncia de dados de um terminal ou computador a qualquer CP Transfer ncia de dados de qualquer CP a um terminal ou computador Opera o de leitura escrita de valores de registros de E S de qualquer CP Monitora o de estado do CP e controle de sua opera o As redes de comunica o de CP s existentes no mercado caracterizam se pela diversidade das t cnicas adotadas topologias m todos de acesso protocolos etc e capacidade de transmiss o com velocidades de 19 2 KBaud at
43. o de bits necess rios para representar o maior elemento de dados processados pelo CP PROCESSAMENTO DISTRIBU DO O fornecimento de responsabilidades a diversos processadores que trabalham dentro de um mesmo sistema e que operam ou mesmo n vel de responsabilidade de controle ou como parte de um esquema hier rquico de controle PROGRAMA Uma sequ ncia de instru es a serem executadas pelo processador para controlar uma m quina ou processo PROGRAMA DE DIAGN STICO Programa especial para verificar a opera o adequada do CP PROGRAMADOR Um dispositivo para inserir monitorar editar um programa ou parametrizar dados em um CP RAM Mem ria de Acesso Rand mico Mem ria de leitura escrita RECONHECIMENTO ACKNOWLEDGE Sinal de controle para indicar a aceita o de dados de um processo de E S Este sinal pode ser feito via Software ou Hardware REGISTRADOR DE DESLOCAMENTO Mem ria de armazenamento tempor rio na qual os dados de informa o s o deslocados uma ou mais posi es de maneira cont nua REGISTRADOR DE DESLOCAMENTO ASSINCRONO Um registrador de deslocamento que n o exige clock Os segmentos de registrador s o carregados e deslocados somente na entrada de dados REGISTRO Um dispositivo de armazenamento para armazenar temporariamente um grupo de bits REL Um dispositivo operado eletricamente que comuta mecanicamente circuitos el tricos ROM Mem ria apenas de leitura Uma mem ria em que a informa o
44. olver um problema as vezes usado com rela o a um programa de software AND ou E Opera o que gera um 1 l gico se e somente se todas as entradas forem 1 Na programa o em diagramas de contatos representa se a opera o E como um circuito em s rie 24 ASSINCRONO N o ligado a um clock funciona fora das restri es do clock da CPU AUTODIAGN STICO O hardware e firmware dentro de um controlador permitem que ele monitore seu pr prio estado e indique qualquer falha que possa ocorrer dentro dele BAUD RATE Uma medida de comunica o de transmiss o serial de dados o n mero de bits transmitidos por segundo incluindo bits de partida e parada BACKUP Fonte de energia adicional cuja finalidade reter as informa es contidas em mem rias vol teis RAM em caso de falha na alimenta o do CP BCD Valor decimal codificado em bin rio Um sistema de codifica o em que cada d gito decimal de O a 9 representado por quatro d gitos bin rios bits BIN RIO Um sistema de numera o que usa somente os algarismos 0 e 1 Tamb m chamado base 2 BIT Um d gito bin rio o menor elemento de dados digitais que pode ter o valor 0 u 1 BIT DE PARIDADE Um bit adicional acrescentado a uma palavra de mem ria para tornar a soma do n mero de 1 em palavra de paridade par ou impar BUFFER Registro para armazenamento tempor rio de dados que pode permitir que os dados sala
45. olvida 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 CLP s s o equipamentos eletr nicos de controle que atuam a partir desta filosofia A AUTOMA O INDUSTRIAL Antes de iniciarmos nosso estudo dos controladores program veis precisamos sedimentar alguns conceitos importantes Um destes conceitos est relacionado com s respostas para algumas perguntas O que controle Conforme o dicion rio Aur lio Buarque de Holanda Ferreira podemos definir a palavra controle como segue Do fr contr le 5 1 Ato efeito ou poder de controlar dom nio governo 2 Fiscaliza o exercida sobre as atividades de pessoas rg os departamentos ou sobre produtos etc para que tais atividades ou produtos n o se desviem das normas preestabelecidas Controlador Processo Figura 1 Diagrama de blocos de um sistema de au oma o O controle vendo sob o ponto de vista tecnol gico tem um papel important ssimo no desenvolvimento de a es planejadas modelando processos desde os mais simples at os mais complexos O que automa o industrial Todas as vezes relacionado a um processo que introduzimos alguma nova t cnica de controle estamos falando de automa o industrial Na verdade a utiliza o destas t cnicas estara diretamente relacionada com o aumento de produtivi
46. ormar se acess vel a todos os n veis tecnol gicos Os tipos de fun es s o associa es l gicas E OU etc fun es de mem ria SET RESET etc fun es de contagem temporiza o aritm ticas e outras mais espec ficas A forma visual que a instru o se apresenta depende unicamente do tipo de sistema utilizado pelo programador Seja por exemplo a associa o l gica OU entre duas informa es que chamaremos de entradas por traduzirem informa es do processo O resultado desta associa o ser armazenado em uma mem ria para depois ser utilizado na depend ncia da ordem de opera o Podemos representar essa associa o na forma de diagrama de contatos Ladder Podemos ainda representar a associa o atrav s de um esquema de funcionamento ou diagrama l gico As vantagens e desvantagens de cada uma das formas de linguagem de programa o s o dependentes dos conhecimentos do programador A linguagem mais difundida at agora tem sido o diagrama de contatos LADDER devido a semelhan a com os esquemas el tricos usados para o comando convencional e a facilidade de visualiza o nas telas de v deo dos programadores CRT As fun es aplicadas aos processadores de palavra byte processor s o baseadas na mesma filosofia por m as opera es s o de uma gama mais variada O Software pode apresentar se de forma linear onde o programa varrido desde a primeira instru o at a ltima n o
47. r 1 ou O dados bin rios tamb m um tipo de alfanum ricos discretos e de forma completa DIGITO SIGNIFICATIVO Um d gito que contribui para a precis o de um n mero DISQUETE Placa circular fina e flex vel de Mylar com uma superf cie de xido magn tico na qual os dados s o gravados em trilhas e da qual se pode ler os dados DISPLAY DE SETE SEGMENTOS Um formato de display que consiste em sete barras dispostas de forma tal que cada d gito de O a 9 pode ser mostrado energizando se duas ou mais barras DISPOSITIVO DIGITAL Um dispositivo eletr nico que processa os sinais el tricos que tem apenas dois estados como ligado ou desligado tens es alta ou baixa DISPOSITIVO DE SA DA Dispositivos como solen ides partidas el tricas l mpada etc que recebem dados do Controlador Program vel DOCUMENTA O Uma cole o ordenada de dados gravados sobre hardware e software tais como esquemas listagens diagramas etc para oferecer informa es de refer ncia para aplica o opera o e manuten o do CP E S 1 0 Abrevia o de entrada sa da input output EDITAR Modificar deliberadamente o programa armazenado do usu rio EEPROM ou E2PROM Mem ria apenas de leitura program vel n o vol til que pode ser apagada eletricamente e reprogramada EPROM Mem ria apenas de leitura program vel n o vol til que pode ser apagada atrav s de exposi o da mem ria a uma fonte de luz u
48. re o serve para referenciar pontos ou registros no programa Ladder 15 Diagrama Ladder e Forma de programa o usada para passar instru es ao CLP sobre como deve ser executado o plano de controle e Utiliza simbolos similares aos usados em diagrama el trico de reles como linguagem de programa o Instru es do tipo Rel Contato Aberto Contato Fechado Bobina Sa da Exemplo de instru es do tipo rel circuito s rie CIRCUITO TRO MEC ITC DIAGRAMA LADOER CA CAE LOGO LODO dadd Bi k 5 ra A 172 Exemplo de instru es do tipo rel circuito Paralelo CIRCUITO DIAGRAMA LADODER a eS AA CANS BETETE o Q z 04 az PR 16 Exemplo de instru es do tipo rel circuito s rie Paralelo CIRCUITO ELETRO Ms a L MPADA eo E gt 3 T CIRCUJTO BLETROMECANTICO LH LHS SUL N y LAZ CIRCUITO ELE TREO AA BE M 2 H E 2 e B Exemplo de Bobina Retentiva DIAGRAMA LADDER 007 03 09 1007 AH tg es DIAGRAMA LADOER 007 Logi Ll QO O E 02 04 o 007 Os DIAGRAMA LADOER 1007 1007 0 000 A A Q z 04 05 CIO Q O 05 0 000 0000 ERR 05 0 000 0 000 05 a 17 CIRCUITO ELE TEC Ee DIAGRAMA LADOER NOU coco A a 02 05 Instru es de temporiza
49. var um sinaleiro H1 se for detectada uma caixa no tamanho 2 ou tamanho 3 Nesta situa o a caixa no tamanho indesejado ser retirada manualmente pelo operador que dever reiniciar a opera o pressionando novamente o bot o liga Obs A esteira acionada pelo motor de indu o 1 sistema de partida SSW 31 Na pratica iremos utilizar o PLC AL1000 da Altus segue abaixo um pequeno guia A ainstrucao RELE DE PULSO quando tem o estado de sua entrada alterado de desenergizado para energizado gera um pulso na saida com duracao de uma varredura de programa instrucao pode ser utilizada apenas oito vezes em um unico programa nao pode ser usada dentro da zona de atuacao de uma bobina de salto EM 45 s instrucoes RELE MESTRE e FIM DE RELE MESTRE podem ser programadas apenas uma vez em cada logica e sempre ocupam a coluna Y de uma das linhas da mesma s instrucoes em questao atuam em conjunto definindo uma regiao que abrange desde a logica seguinte aquela onde esta declarada instrucao RELE MESTRE RM gt ate a logica onde existir a instrucao FIM DE RELE MESTRE lt FRM instrucao quando tem sua entrada desenergizada provoca a desenergizacao de todos os ramos conectados a esquerda na barra logica do diagrama de reles ate a logica onde esta presente a Instrucao FRM Estas instrucoes atuam sempre na logica seguinte a que estao declaradas Movim
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