ACIONAMENTO DE MQUINAS ELTRICAS USANDO CLP SIEMENS

S7-212

Laboratrio de Eletrotcnica

PRTICAS DE ACIONAMENTOS ELTRICOS DE MOTORES COM O USO DE CLP (Controlador Lgico Programvel)

TPICOS

APRESENTAO DO CLP HISTRICO DEFINIES TCNICAS FUNCIONALIDADES PRINCPIOS DE FUNCIONAMENTO COMPONENTES BSICOS SOFTWARE CONCEITOS BSICOS DA LINGUAGEM LADDER

APLICAES (PRTICAS DE LABORATRIO) CHAVE DE PARTIDA DIRETA CHAVE DE PARTIDA REVERSORA CHAVE DE PARTIDA ESTRELA-TRINGULO

CONCLUSO. APRESENTAO DO CLP

Esta apostila tem como intuito trazer conhecimentos bsicos do uso do CLP SIMATIC STEP 7, da SIEMENS, aplicados s prticas de acionamento eltrico de motores de induo. Abordaremos uma breve descrio do equipamento, desde seu histrico at os seus componentes e o software de programao, bem como trs prticas de laboratrio. Por fim sero apresentadas as suas possibilidades de aplicao.

HISTRICO

O controlador lgico programvel nasceu na indstria automobilstica americana,

devida grande dificuldade que havia para mudar a lgica de controle de painis de comando ao se alterar a linha da montagem. Essa mudana exigia muito tempo e dinheiro. Para resolver essa dificuldade, foi preparada uma especificao das necessidades de muitos usurios de circuitos e rels, tanto da indstria automobilstica como de toda a indstria manufatureira. Nascia assim um equipamento bastante verstil e de fcil utilizao, que vem se aprimorando constantemente. Desde seu aparecimento at hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lgicos. Esta evoluo est ligada diretamente ao desenvolvimento tecnolgico da informtica, principalmente em termos de software e de hardware. DEFINIES TCNICAS

Segundo a ABNT (Associao Brasileira de Normas tcnicas), um equipamento

eletrnico digital com hardware e software compatveis com aplicaes industriais. Segundo a NEMA (National Electrical Manufactures Association), um aparelho eletrnico digital que utiliza uma memria programvel para armazena internamente

instrues e para implementar funes especficas, tais como lgica, sequenciamento, temporizaro, contagem e aritmtica, controlando, por meio de mdulos de entradas e sadas, vrios tipos de mquinas ou processos. FUNCIONALIDADES

Os Controladores Lgicos Programveis (CLPs) so equipamentos eletrnicos

de ltima gerao, utilizados em sistemas de automao flexvel. Permitem desenvolver e alterar facilmente a lgica para acionamento das sadas em funo das entradas. Desta forma, pode-se utilizar inmeros pontos de entrada de sinal, para controlar pontos de sada de sinal (cargas). As vantagens dos controladores lgicos programveis em relao aos sistemas convencionais so:

!"Ocupam menos espao; !"Requerem menor potncia eltrica; !"Podem ser reutilizados; !"So programveis, permitindo alterar os parmetros de controle;

com maior confiabilidade; !"Sua manuteno mais fcil; !"Oferece maior flexibilidade; !"Permitem interface de comunicao com outros CLPs e computadores

de controle; !"Permite maior rapidez na elaborao do projeto do sistema.

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO

Podemos dizer que o CLP um microcomputador aplicado ao controle de um

sistema ou de um processo. composto de mdulos de entradas e sadas digitais ou analgicas e uma UCP

(Unidade Central de Processamento). De acordo com a lgica interna de programao, definida pelo usurio atravs de

software especfico, o CLP reage aos sinais de entrada, impondo respostas s suas sadas.

ESQUEMA BSICO FUNCIONAL

CICLO DE VARREDURA DAS INSTRUES LGICAS COMPONENTES BSICOS

Entradas

Sadas

UCP

LEDs de Status de Funcionamento

LEDs de Status de Funcionamento das Sadas

LEDs de Status de Funcionamento das Entradas

Entradas: So compostas de contatos tipo seco NA, dispostas em bornes de conexo na parte inferior do corpo do CLP. So numeradas de I0.0 a I0.7, perfazendo 8 entradas analgicas. Sadas: So compostas de contatos tipo seco NA, dispostas em bornes de conexo na parte superior do corpo do CLP. So numeradas de Q0.0 a Q0.5, perfazendo 6 sadas analgicas. UCP: composta essencialmente por circuitos eletrnicos, memrias e drivers instalados internamente do corpo do CLP. LEDs de Status de Funcionamento: So leds indicativos de funcionamento do CLP. No modo RUN, o equipamento est executando o programa lgico, antes programado e enviado pelo cabo serial de um microcomputador. No modo STOP, o CLP encontra-se desativado. LEDs de Status de Funcionamento das Entradas: So leds indicativos de funcionamento das entradas de sinal do CLP. Caso alguma acenda, indica que o sinal desta entrada est em um nvel lgico ALTO ou 1 (Ex: Sinal de Tenso de 24 V). J se o led estiver apagado, o mesmo indica um nvel lgico de entrada BAIXO ou 0 (Ex: Sinal de Tenso 0 V) LEDs de Status de Funcionamento das Sadas: So leds indicativos de funcionamento das sadas de sinal do CLP. Caso alguma acenda, indica que o sinal desta sada est em um nvel lgico ALTO ou 1 (Ex: Sinal de Tenso de 220 V). J se o led estiver apagado, o mesmo indica um nvel lgico de sada BAIXO ou 0 (Ex: Sinal de Tenso 0 V) SOFTWARE O software de programao utilizado pelo CLP Siemens Simatic S7 Srie 200 (CPU 212) o Step7. composto por uma rea de trabalho onde so executadas as programaes utilizando blocos de funes pr-determinadas, como contatos secos abertos NA, contatos secos NF, Blocos Temporizadores, Blocos Contadores, entre outros.

TELA DO SOFTWARE STEP 7

Este software permite utilizar cerca de 3 tipos diferentes linguagens de

programao, como Linguagem Ladder, Diagrama de Blocos e Listas de Instrues. Ao decorrer desta apostila, as prticas desenvolvidas esto baseadas na linguagem Ladder por ser esta de fcil compreenso e extremamente prtica e simples. CONCEITOS BSICOS DA LINGUAGEM LADDER: Os CLP vieram a substituir elementos e componentes eletro-eletrnicos de acionamento e a linguagem utilizada na sua programao similar linguagem de diagramas lgicos de acionamento desenvolvidos por eletrotcnicos e profissionais da rea de controle, esta linguagem denominada linguagem de contatos ou simplesmente LADDER.

A linguagem Ladder permite que se desenvolvam lgicas combinacionais, seqenciais e circuitos que envolvam ambas, utilizando como operadores para estas lgicas: entradas, sadas, estados auxiliares e registros numricos. A Tabela abaixo exemplifica 3 dos principais smbolos de programao.

ANALOGIA ENTRE A LGICA DE BOOLE E A LINGUAGEM LADDER

Para entendermos a estrutura da linguagem vamos exemplificar o acionamento de uma lmpada L a partir de um boto liga/desliga.

Abaixo, o esquema eltrico tradicional, o programa e as ligaes no CLP.

O boto B1, normalmente aberto, est ligado a entrada I0.0 e a lmpada est

ligada sada Q0.0. Ao acionarmos B1, I0.0 acionado e a sada Q0.0 energizada. Caso quisssemos que a lmpada apagasse quando acionssemos B1 bastaria trocar o contato normal aberto por um contato normal fechado, o que representa a funo NOT (NO).

Tambm poderemos utilizar estes conceitos para desenvolver outras lgicas,

como por exemplo a lgica AND (E), abaixo representada:

Ou ainda a lgica OR (OU), abaixo representada:

APLICAES (PRTICAS DE LABORATRIO) CHAVE DE PARTIDA DIRETA: Para esta prtica, sero utilizados apenas um contactor e um boto LIGA e outro DESLIGA. Ao acionar o LIGA, o CLP acionar uma entrada para o mesmo fazer atuar uma de suas sadas com um nvel lgico de tenso alto a fim de acionar a bobina do contactor principal. Quando se desejar desligar o motor, ser necessrio apenas acionar o boto DESLIGA.

DIAGRAMA UNIFILAR DE COMANDO E FORA

DIAGRAMA LADDER DA CHAVE DE PARTIDA DIRETA

ESQUEMA DE MONTAGEM FSICA NO PAINEL DO CLP

C1

R S T

FUSVEISDE FORA

FUSVELDE COMANDO

CONTATO DOREL DE SOBRECARGA

BOTOEIRA DEDESLIGAMENTO

CONTATO AUXILIARDE AUTO-RETENO

BOBINA DACONTACTORA

CONTATOS DACONTACTORA C1

ELEMENTOS DOREL DE SOBRECARGA

MOTOR

CIRCUITO DE FORA

ATERRAMENTO

FASE

NEUTRO

C1

B0

B1

C1

CIRCUITO DE COMANDO

CHAVE DE REVERSORA: Para esta prtica, sero utilizados apenas um contactor e um boto LIGA e outro DESLIGA. Ao acionar o LIGA, o CLP acionar uma entrada para o mesmo fazer atuar uma de suas sadas com um nvel lgico de tenso alto a fim de acionar a bobina do contator principal. Quando se desejar desligar o motor, ser necessrio apenas acionar o boto DESLIGA. DIAGRAMAS DE FORA E DE COMANDO

DIAGRAMA LADDER

ESQUEMA DE MONTAGEM FSICA NO PAINEL DO CLP

CHAVE ESTRELA TRINGULO

Neste caso, partimos o motor na configurao estrela, de forma a minimizar a corrente de partida e, depois de determinado tempo especificado no rel temporizado, comuta-se o motor para a configurao tringulo. Ao pressionar B1, energiza-se o contactor C3, que por sua vez energiza o contactor C1. Isso liga o motor a rede trifsica na configurao estrela. Aps o tempo especificado no rel temporizado RT, o contactor C3 desenergizada e o contactor C2 energizada. C1 continua energizada, pois existe um contato auxiliar de C1 para efetuar sua auto-reteno. Com isso, o motor conectado a rede trifsica na configurao tringulo. A botoeira B0, quando pressionada, desliga o motor.

DIAGRAMAS DE FORA E COMANDO

DIAGRAMA LADDER

ESQUEMA DE MONTAGEM FSICA NO PAINEL DO CLP

Esta apostila parte do II Exerccio Escolar da Disciplina Acionamentos de Mquinas Eltricas, ministrada pelo Professor Jos Bione Neto e confeccionada pelos alunos abaixo:

Antnio Elias Nogueira Thiago Aquino Gustavo Marinho.

Local: Laboratrio de Eletrotcnica/POLI/UPE

Recife, junho de 2003.