E902 Apostila CLP Sist Supervisao Redes

7/22/2019 E902 Apostila CLP Sist Supervisao Redes

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Instituto Nacional de Telecomunicaes - INATEL

ELETRNICA INDUSTRIALSistemas de Automao


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INATEL Instituto Nacional de Telecomunicaes

GIOVANI PRADO SIQUEIRA

Fev/2003

Eletrnica Industrial Sistemas de Automao 2


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SUMRIO11.1 INTRODUO 91.2 CONTROLE 101.2.1 CONTROLE DINMICO 101.2.2 CONTROLE LGICO 111.3 PROCESSOS INDUSTRIAIS 111.3.1 LINHA DE PLANTA 121.3.2 LINHA DE PRODUO 1222. GERNCIA 132.1 SISTEMA SUPERVISRIO 132.1.1 BANCO DE DADOS 142.1.2 GRFICO DE TENDNCIA 14

2.1.3 GRFICO DE ALARMES 152.1.4 GRFICO DE HISTRICO 152.1.5 MDULO DE COMUNICAO 162.1.6 MDULO EDITOR DE TELAS 172.1.7 MDULO DE PROGRAMAO 172.2 SISTEMAS ESPECIALISTAS 1833. CLP 193.1 APLICAES 213.2 ESTRUTURA BSICA 213.2.1 UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (UCP) 23

3.2.1.1 PROCESSAMENTO CCLICO 233.2.1.2 PROCESSAMENTO POR INTERRUPO 233.2.1.3 PROCESSAMENTO COMANDADO POR TEMPO 243.2.1.4 PROCESSAMENTO POR EVENTO 243.2.2 MEMRIA 243.2.2.1 MAPA DE MEMRIA 253.2.2.2 ARQUITETURA DE MEMRIA DE UM CP 253.2.2.3 ESTRUTURA 273.2.2.4 MEMRIA EXECUTIVA 273.2.2.5 MEMRIA DO SISTEMA 273.2.2.6 MEMRIA DE STATUS DE E/S OU MEMRIA IMAGEM 27

3.2.2.7 MEMRIA DE DADOS 273.2.2.8 MEMRIA DO USURIO 283.2.3 DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SADA 283.2.3.1 CARACTERSTICAS 293.2.3.2 MDULOS DE ENTRADA 293.2.3.2.1 ELEMENTOS DISCRETOS 303.2.3.2.2 ELEMENTOS ANALGICOS 313.2.3.3 TRATAMENTO DE SINAL DE ENTRADA 313.2.3.4 MDULOS DE SADA 323.2.3.4.1 ATUADORES DISCRETOS 323.2.3.4.2 ATUADORES ANALGICOS 333.2.3.5 TRATAMENTO DE SINAL DE SADA 34



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3.2.4 TERMINAL DE PROGRAMAO 343.2.4.1 TERMINAL PORTTIL DEDICADO 353.2.4.2 TERMINAL DEDICADO TRC 353.2.4.3 TERMINAL NO DEDICADO - PC 36

3.3 PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM CLP 363.3.1 ESTADOS DE OPERAO 363.3.2 FUNCIONAMENTO 363.4 LINGUAGEM DE PROGRAMAO 393.4.1 LINGUAGEM DE BAIXO NVEL 393.4.2 LINGUAGEM DE ALTO NVEL 403.4.2.1 COMPILADORES E INTERPRETADORES 403.4.3 PROGRAMAO DE CLPS 413.4.3.1 DIAGRAMA DE CONTATOS 413.4.3.2 DIAGRAMA DE BLOCOS LGICOS 413.4.3.3 LISTA DE INSTRUES 423.4.3.4 LINGUAGEM CORRENTE 423.4.5 ANLISE DAS LINGUAGENS DE PROGRAMAO 423.4.5.1 QUANTO A FORMA DE PROGRAMAO 433.4.5.2 DOCUMENTAO 433.4.5.2 QUANTO A FORMA DE REPRESENTAO 433.4.5.3 CONJUNTO DE INSTRUES 433.4.6 NORMALIZAO 443.4.7 PROGRAMAO EM LADDER 453.4.7.1 DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA LADDER 473.4.7.2 ASSOCIAO DE CONTATOS NO LADDER 493.4.7.3 INSTRUES 503.4.7.4 INSTRUES BSICAS 513.4.7.5 FUNCIONAMENTO DOS PRINCIPAIS BLOCOS 513.4.7.5.1 INSTRUO DE TEMPORIZAO 523.4.7.5.10 INSTRUO OR 613.4.7.5.11 INSTRUO XOR 623.4.7.5.2 INSTRUO DE CONTAGEM 533.4.7.5.3 INSTRUO MOVER 543.4.7.5.4 INSTRUO COMPARAR 553.4.7.5.5 INSTRUO SOMA 563.4.7.6 NOES DE BLOCOS E/S REMOTOS 63

44. FIELDBUS 654.1 PROFIBUS 694.1.1 ARQUITETURA DO PROTOCOLO 704.1.2 ACESSO AO MEIO 714.1.3 CAMADA FSICA 724.1.3.1 RS485 724.1.3.2 IEC-61158-2 754.1.3.3 FIBRA PTICA 774.1.4 CARACTERSTICAS GERAIS 784.1.4.1 FUNES DE DIAGNSTICO 78

4.1.4.2 CONFIGURAO DO SISTEMA E TIPOS DE DISPOSITIVOS 78



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4.1.4.3 COMPORTAMENTO DO SISTEMA 794.1.4.4 MODO SYNC E FREEZE 794.1.4.5 MECANISMOS DE PROTEO 804.1.4.6 FUNES ESTENDIDAS DO PROFIBUS DP 80

4.1.4.7 PROFIBUS-FMS 804.1.4.8 SERVIOS FMS 824.1.4.9 PERFIL DE APLICAO 824.10 O INTERBUS LOOP 1174.10.1 ACESSO AO MEIO 1174.10.2 CAMADA FSICA 1184.10.3 CARACTERSTICAS GERAIS 1184.11 FIELDBUS FOUNDATION 1204.11.1 ARQUITETURA DE PROTOCOLO 1214.11.2 ACESSO AO MEIO 1224.11.3 CAMADA FSICA 1224.11.4 CARACTERSTICAS GERAIS 1244.12 EIA RS-485 1254.12.1 CARACTERSTICAS GERAIS 1274.2 AS-INTERFACE 844.2.1 ARQUITETURA DE PROTOCOLO 854.2.2 ACESSO AO MEIO 864.2.2 CAMADA FSICA 874.2.3 CARACTERSTICAS GERAIS 884.3 CANOPEN 904.3.1 ARQUITETURA DE PROTOCOLO 904.3.2 ACESSO AO MEIO 924.3.2 CARACTERSTICAS GERAIS 924.3.3 CAMADA FSICA 924.3.7.5.6 INSTRUO SUBTRAO 574.3.7.5.7 INSTRUO MULTIPLICAO 594.3.7.5.8 INSTRUO DIVISO 594.3.7.5.9 INSTRUO AND 604.4 DEVICENET 944.4.1 ARQUITETURA DE PROTOCOLO 944.4.2 ACESSO AO MEIO 964.4.3 CAMADA FSICA 98

4.4.4 CARACTERSTICAS GERAIS 1004.5 CONTROLNET 1024.5.1 ACESSO AO MEIO 1024.5.3 CAMADA FSICA 1034.6 GENIUS E/S 1044.6.1 ARQUITETURA DE PROTOCOLO 1044.6.2 ACESSO AO MEIO 1044.6.3 CAMADA FSICA 1054.6.4 CARACTERSTICAS GERAIS 1054.7 LONWORKS 1074.7.1 ARQUITETURA DE PROTOCOLO 107

4.7.2 ACESSO AO MEIO 108



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4.7.3 CARACTERSTICAS GERAIS 1084.8 WORLDFIP 1094.8.1 ARQUITETURA DE PROTOCOLO 1094.8.2 ACESSO AO MEIO 110

4.8.3 CARACTERSTICAS GERAIS 1104.9 INTERBUS 1114.9.1 ARQUITETURA DE PROTOCOLO 1114.9.2 ACESSO AO MEIO 1124.9.3 CAMADA FSICA 1154.9.4 CARACTERSTICAS GERAIS 11655. SEGURANA INTRNSECA 1285.1- CLASSIFICAO DE REAS 1285.1.1 DEFINIES 1285.1.2 CLASSIFICAO SEGUNDO AS NORMAS EUROPIAS (IEC) 1295.1.2.1 CLASSIFICAO EM ZONAS 1295.1.2.2 CLASSIFICAO EM GRUPOS 1305.1.3 CLASSIFICAO SEGUNDO NORMAS AMERICANAS (NEC) 1305.1.3.1 CLASSIFICAO EM DIVISO 1315.1.3.2 CLASSIFICAO EM CLASSES 1315.1.3.3 CLASSIFICAO EM GRUPOS 1315.1.4 COMPARAO ENTRE AS NORMAS EUROPIA E AMERICANA 1315.1.4.1 QUANTO AOS MATERIAIS 1325.1.4.2 QUANTO A PERIODICIDADE 1325.1.5 TEMPERATURA DE IGNIO EXPONTNEA 1325.1.5.1 TEMPERATURA DE SUPERFCIE 1335.2. MTODO DE PROTEO 1335.2.1 POSSIBILIDADE DE EXPLOSO 1345.2.1.1 MTODOS DE PREVENO 1345.2.10 PROTEO ESPECIAL (Ex s) 1405.2.11 COMBINAO DAS PROTEES 1405.2.12 APLICAO DOS MTODOS DE PROTEO 1405.2.2 A PROVA DE EXPLOSO (Ex d) 1355.2.2.1 CARACTERSTICAS 1355.2.2.2 APLICAES 1365.2.3 PRESSURIZADO (Ex p) 136

5.2.3.11 ISOLAO GALVNICA 1525.2.4 ENCAPSULADO (Ex m) 1375.2.5 IMERSO EM LEO (Ex o) 1385.2.6 ENCHIMENTO DE AREIA (Ex q) 1385.2.7 SEGURANA INTRNSECA (Ex i) 1385.2.8 SEGURANA AUMENTADA (Ex e) 1395.2.9 NO ACENDVEL (Ex n) 1395.3 SEGURANA INTRNSECA 1415.3.1 ENERGIA DE IGNIO 1415.3.1.1 PRINCPIOS 1425.3.1.2 ENERGIA ELTRICA 143

5.3.2 LIMITADORES DE ENERGIA 144



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5.3.2.1 LIMITE DE CORRENTE 1445.3.2.10 EQUIPOTENCIALIDADE DOS TERRAS 1495.3.2.10.1 CLCULO DA SOBRETENSO 1505.3.2.2 LIMITE DE TENSO 145

5.3.2.3 CALCULO DE POTNCIA 1455.3.2.4 ARMAZENADORES DE ENERGIA 1465.3.2.5 ELEMENTOS ARMAZENADORES CONTROLADOS 1465.3.2.6 PROVA DE FALHAS 1475.3.2.7 PROVA DE DEFEITOS 1485.3.2.8 CATEGORIAS DE PROTEO 1485.3.2.9 ATERRAMENTO 14966. INSTRUMENTAO 1546.1 SENSORES 1546.1.1 SENSORES DE TEMPERATURA 1556.1.1.1 TERMOPAR 1556.1.1.2 NTC e PTC 1576.1.1.3 DIODOS 1586.1.1.4 CIRCUITOS INTEGRADOS 1586.1.1.5 SENSOR INFRAVERMELHO 1596.1.1.6 SENSOR DE TEMPERATURA NO ELTRICO 1596.1.10 SENSOR DETECTOR DE GS 1746.1.11 SENSOR DE LUMINOSIDADE 1756.1.2 SENSORES DE PRESSO 1606.1.3 SENSORES DE FLUXO 1626.1.4 SENSOR DE DENSIDADE E VISCOSIDADE 1656.1.5 SENSOR DE NVEL 1666.1.6 SENSOR DE POSIO 1696.1.7 SENSOR DE MOVIMENTO 1726.1.8 SENSOR DE PH 1746.1.9 SENSOR DE UMIDADE 1746.2 ATUADORES 1776.2.1 VLVULA SOLENIDE 1776.2.10 SERVOMOTOR 1876.2.2 VLVULAS PROPORCIONAIS 1786.2.3 VLVULAS DE CONTROLE PNEUMTICO 179

6.2.4 VLVULAS DE CONTROLE COM MOTOR 1806.2.5 RELES, CONTATORES E PARTIDAS DE MOTOR 1806.2.6 INVERSORES DE FREQUENCIA 1816.2.7 DRIVERS DC 1846.2.8 MOTOR DE PASSO 1856.2.9 MOTOR DE PASSO LINEAR 186BBlocos Genius 64CCAPTULO 1 9CAPTULO 2 13

CAPTULO 3 19



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CAPTULO 4 65CAPTULO 5 128CAPTULO 6 154Comunicao 16

Eescrita 16FFIG 6.64 Coluna LuminosaANEXOS 189Lleitura 16MMonitor Porttil 64PPonto Remoto 64



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CAPTULO 1

1. INTRODUO

Os Sistemas de Automao podem ser interpretados por tudo aquilo que venhasubstituir o trabalho humano por meio de um controle lgico ou dinmico. Nos ltimosanos esses sistemas tiveram uma evoluo significativa do ponto de vista tecnolgicodevido ao surgimento de diversas tecnologias no campo da eletroeletrnica e informtica.

Os Sistemas de Controle e Automao surgiram a partir da Revoluo Industrial,com a necessidade de se flexibilizar e diminuir custos nas linhas de planta (Indstria deProcesso) e linhas de produo (Indstria de Manufatura).

Um Sistema de Controle um conjunto de dispositivos que mantm uma ou mais

grandezas fsicas dentro de condies desejadas. Os dispositivos que o compe podemser eltricos, mecnicos, pticos e at seres humanos. As grandezas fsicas controladasso vrias, as mais comuns so temperatura, presso, vazo, nvel de lquidos ou slidos,velocidade, freqncia, posio linear ou angular, tenso, corrente e luminosidade.

No inicio, todo e qualquer dispositivo utilizado na Indstria para entrar ou sair doregime de funcionamento necessitava de um acionamento manual. Mais tarde estesacionamentos passaram a ser feitos a distncia, especificamente de locais onde ficavamagrupados os dispositivos de controle implantados em painis eltricos. Os painis(constitudos de botoeiras, contatores, reles, etc.) implementados com uma lgica defuncionamento solucionaram a questo do acionamento manual, contudo no era flexvelo bastante para alteraes e implementaes contnuas, uma vez que estas alteraes

eram implementadas em hardware.A palavra Automao ganhou dimenso a partir dos anos 70 com a substituio

dos painis de controle por CLPs - Controladores Lgicos Programveis ou comumenteconhecidos por PLCs (Programable Logic Controller), que tem como principal vantagem flexibilidade de implementaes, uma vez que, o controle implementado em software epor possuir estrutura de hardware modular (fcil expanso).

Com o passar dos anos a Automao agregou benefcios e assim foi possvelultrapassar os limites da Indstria e atuar em outros segmentos, como comercial,bancrio, residencial etc.

A Automao na Indstria decorre de necessidades de gerenciamento integrado da

planta, controle de produo, controle de processo, planejamento, flexibilidade,escalabilidade, reduo de custo com mo de obra e materiais. Contudo pode-seentender com a principal vantagem da Automao na Indstria a prpria informatizaodo setor.

Os CLPs foram bem aceitos nas Indstrias a ponto de serem indispensveisatualmente. Porm alguns problemas ainda persistiram mesmo com o advento dos CLPs,tais como o cabeamento proveniente do CLP at os dispositivos de campo (sensores eatuadores) que se tornava crtico com a ampliao da planta, a comunicao entre CLPse dispositivos de gerncia, assim surgiram s redes de comunicaes de dados comaplicaes Industriais, conhecidas como barramento de campo ou comumente Fieldbus,



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vistas como uma tendncia para os prximos anos juntamente com os SistemasSupervisrios.

1.1 CONTROLE

O controle consiste em manter uma grandeza sob condies desejadas. No meioIndustrial este pode ser dinmico ou lgico.

1.1.1 CONTROLE DINMICO

O controle dinmico consiste em prover uma realimentao (controle de malhafechada) ativa com intuito de melhorar o desempenho do sistema principalmente quanto instabilidade. Os sistemas de malha fechada verificam a ocorrncia de desvios, poiscontm um dispositivo (ex: sensor), que monitora a sada, fornecendo um sinal queretorna entrada, formando uma malha de realimentao. A entrada e a realimentao sejuntam num comparador, que combina ambos e fornece um sinal de erro, diferena entreos sinais, que orienta o controlador.

A realimentao pode ser negativa, o que significa que o erro da sada passa poruma inverso do sinal algbrico antes de ser aplicado a entrada para o controle efetivo. Ocontrole chamado regulador quando o valor ideal fixo e servomecanismo casocontrrio. A realimentao positiva tem poucas aplicaes para controle dinmico.

FIG 1.1 Sistema de Malha Fechada

FIG 1.2 Controle de nvel de gua no tanque


CONTROLADOR ATUADOR

SENSOR

SADAENTRADA

REALIMENTAO


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Os Sistemas de controle em malha aberta so usados onde freqncia ou aconseqncia dos desvios no justificam a complexidade e o custo maior dos sistemas demalha fechada.

Nos Sistemas de Controle de Malha Aberta, a entrada define o comportamento do

controlador que responde agindo no ambiente, sem verificar depois se o nvel dagrandeza fsica corresponde de fato entrada, no h dispositivos para observar algumeventual desvio, nem realimentao, para corrigi-lo.

A entrada o nvel desejado da grandeza controlada (comando ou programao).O controlador avalia este sinal e envia um sinal (que pode ser eltrico ou mecnico,conforme o sistema) ao atuador, que o elemento que age no ambiente de modo aalterar a grandeza.

FIG 1.3 Sistema de Malha Aberta

Os Sistemas de controle em malha fechada so mais precisos que os de malhaaberta, pois detectam e corrigem os desvios. A maioria dos sistemas atuais, analgicosou digitais, deste tipo.

1.1.2 CONTROLE LGICO

O controle lgico de natureza discreta e prove um controle que segue uma lgica

pr-estabelecida. Mquinas em aplicaes industriais requerem controles que podem ir dosimples ao complexo, contudo apesar desta diferena os controles podem ser divididos damesma forma: entrada, deciso e sada.

A funo da entrada prover um link (ligao) entre o circuito de controle e oambiente em torno da mquina, monitorando seu funcionamento.

A funo da deciso, tambm chamada de lgica, pode ser um arranjo lgicoimplementado em hardware e/ou software, que implica em um acionamento de sadadependendo do valor de alguma entrada ou do resultado de uma operao lgica. Nautilizao deste tipo de controle dispe-se do auxilio da lgebra Booleana para descrever,analisar e simplificar a implementao.

A funo de sada representa prover um link entre o circuito de deciso e oacionamento direto no ambiente monitorado.

FIG 1.4 Controle Lgico

1.2 PROCESSOS INDUSTRIAIS

A Indstria pode ser classificada como Indstria de Processos ou Manufatura.


CONTROLADOR ATUADORSADAENTRADA

LGICA DE CONTROLEENTRADA SADA


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1.2.1 LINHA DE PLANTA

As linhas de planta representam o ambientes de trabalho numa indstria deprocesso. A indstria classificada de processo pelas qualidades fsico-qumicas de seusprodutos.

Qumica Petroqumica SiderurgiaPapel e celulose Combustveis Ao

Txtil Lubrificantes AlumnioAcar e lcool

Produtos de limpezaDefensivos agrcolas

Tabela 1.1Classificao das Indstrias

Em geral os processos so realizados de forma contnua ou em lotes (batelada):

Insumos Plantas Produtos

Petrleo Processo contnuoGasolina

Diesel

Madeira Processo por bateladaPapel

CeluloseTabela 1.2 Tipos de Processos

1.2.2 LINHA DE PRODUO

As linhas de produo representam o ambiente de trabalho numa indstria demanufatura. A indstria classificada de manufatura por possuir linhas de montagem deprodutos pr-industrializados. Ex: Indstria Automotiva, Mecnica e Eletromecnica.

Em geral a produo caracterizada por mquinas dispostas em linha (produoem srie) num processo contnuo.

Insumos Plantas ProdutosPlstico

Processo contnuo

EletrodomsticosChapas de ao MotoresBarras de ferro Parafusos

Tintas AutomveisMadeira Mveis

Tabela 1.3 Processo Contnuo



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CAPTULO 2

2. GERNCIA

O Sistema de Gerncia essencial no processo produtivo, uma vez que este provuma sntese das condies reais do ambiente industrial de forma rpida, fcil e baratacoletando grande quantidade de dados crticos do processo e convertendo-os em umaforma amigvel (inteligente) de analisar e gerenciar o ambiente desejado, otimizando oprocesso e oferecendo verdadeira vantagem competitiva no mercado. A concepo deGerenciamento da Informao aplicado a automao segue a estrutura abaixo:

FIG 2.1 Gerenciamento da Informao

2.1 SISTEMA SUPERVISRIO

No ambiente Industrial os sistemas de gerencia so conhecidos comoSupervisrios. Estes so softwares que ficam instalados em PCs ou Workstations (WS)no ambiente de gerncia da Indstria. Os Sistemas Supervisrios (SSs) so definidoscomo sistemas com capacidade de exercer a visualizao e controle sobre oscontroladores e um dado sistema fsico e verificar a sua performance de acordo com aao desejada.

Os SSs so implementados computacionalmente e so dotados de complexas eflexveis interfaces homens-mquina que permitem a entrada de parmetrosmanualmente. Os SSs atuais tambm permitem a conectividade com rede ligada a nveishierarquicamente superiores dentro da planta. Os SSs disponveis no mercado possuemuma ampla quantidade de recursos que provm uma base de dados para a melhoriacontinuada do sistema como um todo.

Apesar do grande nmero de SSs disponveis no mercado (FixDmacs, Fix32, IFix,Scada, RSView, iHistorian, Elipse, etc.) estes so similares quanto ao funcionamento e sediferem apenas em capacidade. O SS geralmente constitudo por:

Banco de Dados


PC / WS / SS

CLP

SENSORES

CLP

ATUADORES


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Grfico de Tendncia

Grfico de Alarmes

Grfico de Histrico

Mdulo de Comunicao Mdulo de Edio de Telas

Mdulo de Programao

2.1.1 BANCO DE DADOS

O banco de dados armazena informaes atualizadas, provenientes do campoatravs dos CLPs. Este banco de dados contm as Tags (Etiquetas) que esto

associadas aos contedos dos endereos dos arquivos de dados do CLP e umadescrio de cada Tag.

FIG 2.2 Banco de Dados

As Tags podem ser de aplicao (definidas pelo usurio), Tags internas (definidasinternamente pelo sistema), Tags de Histrico selecionadas pelo usurio para seremarmazenadas em disco, Tags de Alarme selecionadas para monitorao de alarmes. AsTags tambm podem ser selecionadas para serem exibidas nos Grficos de Tendncia eHistrico.

2.1.2 GRFICO DE TENDNCIA

O grfico de tendncia exibe o comportamento ao longo do tempo das variveis

que se deseja monitorar (ex. temperatura, umidade, etc.).



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FIG 2.3 Grfico de Tendncias

2.1.3 GRFICO DE ALARMES

O grfico de alarmes fundamental para o monitoramento de variveis crticas.Geralmente o alarme segue um cdigo de cores que indica se o alarme j foi reconhecidopelo operador do sistema (azul), se o alarme ocorreu, mas j foi normalizado (verde) ouse o alarme ainda est ativo e no foi tomada nenhuma providncia (vermelho).

FIG 2.4 Grfico de Alarmes

2.1.4 GRFICO DE HISTRICO



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No grfico de histrico sero exibidos os valores das tags selecionadas no Bancode Dados e que foram atualizados em disco. A monitorao ocorre a partir da seleo doperodo desejado, do Inicio (data e hora) at o Fim (data e Hora). O Supervisrio faz uma

leitura no disco procurando os valores das Tags de acordo com o perodo selecionado eos apresenta no grfico.

FIG 2.5 Grfico de Histricos

2.1.5 MDULO DE COMUNICAO

O mdulo de comunicao responsvel pela comunicao entre o Supervisrio eo CLP, fazendo as funes de leitura de valores do CLP e de escrita de valores no CLP. possvel selecionar os drivers de comunicaes de acordo com a plataforma utilizada,porta de comunicao, taxa de transmisso, etc.

Neste mdulo feita a associao entre as Tags e os endereos da memria dedados do CLP, ou seja, a Tag passa a conter o mesmo estado contido no endereo deCLP, que representa o estado de uma varivel de campo.



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FIG 2.6 Mdulo de Comunicao

2.1.6 MDULO EDITOR DE TELAS

O mdulo editor de telas possui ferramentas de edio grfica e biblioteca defiguras que permitem recriar (copiar) o ambiente industrial na tela do computador comuma interface amigvel, permitindo o monitoramento e interatividade em tempo real.

FIG 2.7 Mdulo Editor de Telas

2.1.7 MDULO DE PROGRAMAO



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O Mdulo de programao permite fazer clculos matemticos, funes lgicas,converses de unidades que tem diversas aplicaes no gerenciamento do controleindustrial.

2.2 SISTEMAS ESPECIALISTAS

Os Sistemas Especialistas (SEs) so programas de computador que procuramatingir solues de determinados problemas do mesmo modo que especialistas humanos,se estiverem sob as mesmas condies. Ou ainda, SEs so sistemas desenvolvidos paraconter em si o conhecimento de um ou mais especialistas, ou seja, so sistemasprojetados para solucionar problemas e realizar tarefas simulando a tomada de deciso

de especialistas humanos em diversas reas baseadas em Inteligncia Artificial.A Inteligncia Artificial o ramo da cincia que estuda as faculdades mentais pormeio de uso de modelos matemticos. Esta rea da cincia por demais abrangentedetendo diversas sub-reas de pesquisas com algoritmos genticos, lgica fuzzy, redesneurais, viso artificial, sistemas especialistas, etc.

Verificando a agilidade operacional que os SSs possuem e capacidade de lidarcom tomadas de decises do SEs, ser uma ferramenta de grande utilidade a unio deSS com um SE O resultado dessa unio pode ser utilizado para auxlio ou mesmo aautomao das tomadas de decises sobre um sistema industrial. O mesmo poderdiminuir ou eliminar a dependncia do SS, e por extenso a dependncia do sistemaindustrial ao operador humano. Essas caractersticas capacitam essa ferramenta a ocupar

o nvel mais alto da pirmide de Automao.



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CAPTULO 3

3. CLP

Assim como o Personal Computer conhecido com PC, o Controlador LgicoProgramvel conhecido com CLP.

O CLP - Controlador Lgico Programvel a maior revoluo que ocorreu nomundo da eletrnica na rea de automao industrial. Antes do surgimento dos CLPs astarefas de comando e controle de mquinas e processos Industriais eram feitas por relseletromagnticos, especialmente projetados para este fim, o resultado era um volumeconsidervel de dispositivos dispostos sobre painis com grande espao e poucaflexibilidade.

Hoje na indstria possvel encontrar CLPs Stand-Alone ou como parte de umcomplexo sistema de produo integrado. O CLP pode prover um controle individualsobre uma mquina ou sobre um conjunto de mquinas, e podem tambm fazer umainterface entre mquinas e robs e entre mquinas e sistemas de gerncia provendo umabase de dados.

O primeiro CLP surgiu na indstria automobilstica, at ento um usurio empotencial dos rels eletromagnticos utilizados para controlar operaes seqenciadas erepetitivas numa linha de montagem. As primeiras geraes de CLPs utilizaramcomponentes discretos como transistores e CIs com baixa escala de integrao.

Definio segundo a ABNT (Associao Brasileira de Normas Tcnicas) um equipamento eletrnico digital com hardware e software compatveis comaplicaes Industriais.

Definio segundo a Nema (National Electrical Manufacturers Association)Aparelho eletrnico digital que utiliza uma memria programvel para oarmazenamento interno de instrues para implementaes especficas, tais comolgica, seqenciamento, temporizao, contagem e aritmtica, para controlar,atravs de mdulos de entradas e sadas, vrios tipos de mquinas ou processos.

O CLP nasceu praticamente dentro da indstria automobilstica americana,

especificamente na Hydromic Division da General Motors, em 1968, devido a grandedificuldade de se mudar a lgica de controle de painis de comando a cada mudana nalinha de montagem. Estas mudanas implicavam em altos gastos de tempo e dinheiro.

Sob a liderana do engenheiro Richard Morley, foi preparada uma especificaoque refletia os sentimentos de muitos usurios de rels, no s da indstriaautomobilstica como de toda a indstria manufatureira. Nascia assim a indstria decontroladores programveis, hoje com um mercado mundial estimado em 4 bilhes dedlares anuais. No Brasil estimado em 50 milhes de dlares anuais.

Desde o seu surgimento at hoje, os controladores lgicos evoluram bastante.Esta evoluo est ligada diretamente ao desenvolvimento tecnolgico da eletrnica e

informtica em suas caractersticas de software e de hardware.



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O que no seu surgimento era executado com componentes discretos, hoje se utilizamicroprocessadores e microcontroladores de ltima gerao, usando tcnicas deprocessamento paralelo, inteligncia artificial, redes de comunicao, fieldbus, etc.

At recentemente no havia nenhuma padronizao entre fabricantes, apesar da

maioria utilizar as mesmas normas construtivas. Porm, pelo menos ao nvel de softwareaplicativo, os controladores programveis podem se tornar compatveis com a adoo danorma IEC 1131-3, que prev a padronizao da linguagem de programao e suaportabilidade.

Outra novidade que est sendo incorporada pelos controladores programveis ofieldbus (barramento de campo), que surge como uma proposta de padronizao desinais ao nvel de cho-de-fbrica. Este barramento se prope a diminuir sensivelmente onmero de condutores usados para interligar os sistemas de controle aos sensores eatuadores, alm de propiciar a distribuio da inteligncia por todo o processo.

Hoje os CLPs oferecem um considervel nmero de benefcios para aplicaes

Industriais, que podem ressaltar em economia que excede o custo do CLP e devem serconsiderados quando da seleo de um dispositivo de controle industrial. As vantagensde sua utilizao, comparados a outros dispositivos de controle industrial incluem:

Menor Ocupao de espao;

Menor potncia eltrica requerida;

Reutilizao;

Maior confiabilidade;

Maior flexibilidade, satisfazendo um maior nmero de aplicaes;

Permite a interface atravs de rede de comunicao com outros CLPs e

microcomputadores; Projeto do sistema mais rpido.

Capacidade de operao em ambiente industrial.

Hardware e/ou dispositivo de fcil controle e rpida programao oureprogramao, com a mnima interrupo da produo.

Sinalizadores de estados.

Mdulos do tipo plug-in de fcil manuteno e substituio.

Possibilidade de monitorao do estado e operao do processo ou sistema,atravs da comunicao com computadores.

Compatibilidade com diferentes tipos de sinais de entrada e sada. Capacidade de alimentar, de forma contnua ou chaveada, cargas que

consomem correntes de at 2 A.

Hardware de controle que permite a expanso dos diversos tipos de mdulos,de acordo com a necessidade.

Custo de compra e instalao competitivo em relao aos sistemas de controleconvencionais.

Possibilidade de expanso da capacidade de memria.



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Todas estas consideraes mostram a evoluo de tecnologia, tanto de hardwarequanto de software, o que permite o seu acesso a um maior nmero de pessoas tanto nosprojetos de aplicao de controladores programveis quanto na sua programao.

3.1 APLICAES

O controlador programvel existe para automatizar processos Industriais, sejam desequenciamento, intertravamento, controle de processos, batelada, etc.

Este equipamento tem seu uso tanto na rea de automao da rea demanufatura, de processos, eltrica, predial, entre outras.

Praticamente no existem ramos de aplicaes Industriais onde no se possaaplicar os CLPs, entre elas tem-se:

Mquinas Industriais (operatrizes, injetoras de plstico, txteis, calados); Equipamentos Industriais para processos (siderurgia, papel e celulose,

petroqumica, qumica, alimentao, minerao, etc);

Equipamentos para controle de energia (demanda, fator de carga);

Controle de processos com realizao de sinalizao, intertravamento econtrole PID;

Aquisio de dados de superviso em: fbricas, prdios inteligentes, etc;

Bancadas de teste automtico de componentes Industriais;

Etc.

Com a tendncia dos CLPs terem baixo custo, muita inteligncia, facilidade de usoe massificao das aplicaes, a utilizao deste equipamento no ser apenas nosprocessos, mas tambm nos produtos. Poderemos encontrar em produtoseletrodomsticos, eletrnicos, residncias e veculos.

3.2 ESTRUTURA BSICA

O controlador programvel tem sua estrutura baseada no hardware de umcomputador, tendo uma unidade central de processamento (UCP), interfaces de entrada esada e memrias.

As principais diferenas em relao a um computador comum esto relacionadas qualidade da fonte de alimentao, que possui caractersticas timas de filtragem eestabilizao, interfaces de E/S imune a rudos e um invlucro especfico (mais robusto)para aplicaes Industriais.

Temos tambm um terminal usado para programao do CLP.

O diagrama de blocos a seguir, ilustra a estrutura bsica de um controladorprogramvel:



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FIG 3.1 Estrutura Bsica

Dentre as partes integrantes desta estrutura temos:

Processador (UCP e Memria)

Fonte de Alimentao

Mdulo de Entrada (Opcional para estrutura modular)

Mdulo de Sada (Opcional para estrutura modular)

Mdulo Fieldbus (Opcional para estrutura modular)

Terminal de Programao


Unidade Centralde

Processamento(UCP)

MEMRIA

INTERFACEDEE/S

PROCESSADOR

TERMINAL DEPROGRAMAO

CARTES

DEENTRADA

CARTESDE

SADA

FONTEDE

ALIMENTAO

MDULOFIELDBUS


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3.2.1 UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (UCP)

A Unidade Central de Processamento (UCP) responsvel pelo processamento doprograma, isto , coleta os dados dos cartes de entrada e/ou mdulo Fieldbus, efetua oprocessamento segundo o programa do usurio, armazenado na memria, e envia o sinalpara os cartes de sada e/ou mdulo Fieldbus como resposta ao processamento.

A UCP pode controlar vrios pontos de E/S (entradas e sadas) fisicamentecompactadas a esta unidade ( a filosofia compacta de fabricao de CLPs, ou constituiruma unidade separada), conectada a mdulos onde se situam cartes de entrada, sada,fieldbus, etc, (esta a filosofia modular de fabricao de CLPs).

Este processamento poder ter estruturas diferentes para a execuo de umprograma, tais como:

Processamento cclico;

Processamento por interrupo;

Processamento comandado por tempo;

Processamento por evento.

3.2.1.1 PROCESSAMENTO CCLICO

a forma mais comum de execuo que predomina em todas as UCPs

conhecidas, e de onde vem o conceito de varredura, ou seja, as instrues de programacontidas na memria, so lidas uma aps a outra seqencialmente do incio ao fim, daretornando ao incio ciclicamente.

FIG 3.2 Varredura

Um dado importante de uma UCP o seu tempo de ciclo, ou seja, o tempo gastopara a execuo de uma varredura. Este tempo est relacionado com o tamanho doprograma do usurio (em mdia 10 ms a cada 1.000 instrues).

3.2.1.2 PROCESSAMENTO POR INTERRUPO



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Certas ocorrncias no processo controlado no podem, algumas vezes, aguardar ociclo completo de execuo do programa. Neste caso, ao reconhecer uma ocorrnciadeste tipo, a UCP interrompe o ciclo normal de programa e executa um outro programachamado de rotina de interrupo.

Esta interrupo pode ocorrer a qualquer instante da execuo do ciclo deprograma. Ao finalizar esta situao o programa voltar a ser executado do ponto ondeocorreu a interrupo.

Uma interrupo pode ser necessria, por exemplo, numa situao de emergnciaonde procedimentos referentes a esta situao devem ser adotados.

FIG 3.3 Interrupo

3.2.1.3 PROCESSAMENTO COMANDADO POR TEMPO

Da mesma forma que determinadas execues no podem ser dependentes dociclo normal de programa, algumas devem ser executadas a certos intervalos de tempo,s vezes muito curto, na ordem de 10 ms.

Este tipo de processamento tambm pode ser encarado como um tipo deinterrupo, porm ocorre a intervalos regulares de tempo dentro do ciclo normal deprograma.

3.2.1.4 PROCESSAMENTO POR EVENTO

Este processado em eventos especficos, tais como no retorno de energia, falhana bateria e estouro do tempo de superviso do ciclo da UCP.

Neste ltimo, temos o chamado Watch Dog Time (WD), que normalmente ocorrecomo procedimento ao se detectar uma condio de estouro de tempo de ciclo da UCP,parando o processamento numa condio de falha e indicando ao operador atravs desinal visual e s vezes sonoro.

3.2.2 MEMRIA



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O sistema de memria uma parte de vital importncia no processador de umcontrolador programvel, pois armazena todas as instrues assim como o os dadosnecessrios para execut-las.

Existem diferentes tipos de sistemas de memria. A escolha de um determinado

tipo depende: Do tipo de informao armazenada;

Da forma como a informao ser processada pela UCP.

As informaes armazenadas num sistema de memria so chamadas palavras dememria (Words), que so formadas sempre com o mesmo nmero de bits.

A capacidade de memria de um CP definida em funo do nmero de palavrasde memria previstas para o sistema.

3.2.2.1 MAPA DE MEMRIA

A capacidade de memria de um CP pode ser representada por um mapa,chamado mapa de memria.

FIG 3.4 Endereos de palavras de memria

3.2.2.2 ARQUITETURA DE MEMRIA DE UM CP

A arquitetura de memria de um controlador programvel pode ser constituda pordiferentes tipos de memria.


Decimal Octal Hexadecimal

8, 16, ou 32 bits

255

511

377 FF

777 1FF1023 1777 3FF

2047

4095

3777 7FF

7777 FFF

8191 17777 1FFF


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A memria do computador onde se armazenam os dados que devem sermanipulados pelo computador (chamada memria de dados) e tambm onde estarmazenado o programa do computador (memria de programa).

Aparentemente no existe uma diferena fsica entre as memrias de programa,

apenas utilizam-se memrias fixas para armazenar dados fixos ou programas e memriasque podem ser alteradas pelo sistema para armazenar dados que podem variar de acordocom o programa. Existem diversos tipos de memrias que podem ser utilizadas pelocomputador: fita magntica, disco magntico e at memria de semicondutor em forma decircuito integrado.

As memrias a semicondutores podem ser divididas em dois grupos diferentes:

Memria ROM (Read Only Memory) memria apenas de leitura.

Memria RAM (Random Acess Memory) memria de acesso aleatrio.

ROM RAMROM MSCARA PROM EPROM EEPROM EAROM ESTTICA DINMICA

Tabela 3.1 Tipos de Memria

As memrias ROM so designadas como memria de programa por seremmemrias que no podem ser alteradas em estado normal de funcionamento, pormestas tm a vantagem de no perderem as suas informaes mesmo quando desligadasua alimentao.

Tipo de Memria Descrio Observao

RAM DINMICA Memria de acesso aleatrio

VoltilGravada pelo usurioLentaOcupa pouco espaoMenor custo

RAM Memria de acesso aleatrio

VoltilGravada pelo usurioRpidaOcupa mais espaoMaior custo

ROM MSCARA Memria somente de leituraNo VoltilNo permite apagamentoGravada pelo fabricante

PROMMemria programvel

somente de leitura

No voltilNo permite apagamentoGravada pelo usurio

EPROMMemria programvel/

Apagvel somente de leitura

No VoltilApagamento por ultravioletaGravada pelo usurio

EPROMEEPROM

FLASH EPROM

Memria programvel/Apagvel somente de leitura

No VoltilApagvel eletricamente

Gravada pelo usurioTabela 3.2 Caractersticas Gerais



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3.2.2.3 ESTRUTURA

Independente dos tipos de memrias utilizadas, o mapa de memria de umcontrolador programvel pode ser dividido em cinco reas principais:

Memria executiva

Memria do sistema

Memria de status dos cartes de E/S ou Imagem

Memria de dados

Memria do usurio

3.2.2.4 MEMRIA EXECUTIVA

formada por memrias do tipo ROM ou PROM e em seu contedo estarmazenado o sistema operacional responsvel por todas as operaes que sorealizadas no CLP.

O usurio no tem acesso a esta rea de memria.

3.2.2.5 MEMRIA DO SISTEMA

Esta rea formada por memrias tipo RAM, pois ter o seu contedoconstantemente alterado pelo sistema operacional.

Armazena resultados e/ou operaes intermedirias, geradas pelo sistema, quandonecessrio. Pode ser considerada como um tipo de rascunho.

No pode ser acessada nem alterada pelo usurio.

3.2.2.6 MEMRIA DE STATUS DE E/S OU MEMRIA IMAGEM

A memria de status dos mdulos de E/S so do tipo RAM. A UCP, aps terefetuado a leitura dos estados de todas as entradas, armazena essas informaes narea denominada status das entradas ou imagem das entradas. Aps o processamentodessas informaes, os resultados so armazenados na rea denominada status dassadas ou imagem das sadas.

3.2.2.7 MEMRIA DE DADOS



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As memrias de dados so do tipo RAM, e armazenam valores do processamentodas instrues utilizadas pelo programa do usurio.

Funes de temporizao, contagem, artimticas e especiais, necessitam de umarea de memria para armazenamento de dados, como:

Valores pr-selecionados ou acumulados de contagem e temporizao.

Resultados ou variveis de operaes aritmticas.

Resultados ou dados diversificados a serem utilizados por funes demanipulao de dados.

3.2.2.8 MEMRIA DO USURIO

A UCP efetuar a leitura das instrues contidas nesta rea a fim de executar oprograma do usurio, de acordo com os procedimentos predeterminados pelo sistemaoperacional.

As memrias destinadas ao usurio podem ser do tipo:

RAM

RAM/EPROM

RAM/EEPROM

Tipo de Memria Descrio

RAM

A maioria do CLPs utiliza memrias RAM para armazenaro programa do usurio assim como os dados internos dosistema. Geralmente associada a baterias internas queevitaro a perda das informaes em caso de queda daalimentao.

RAM / EPROMO usurio desenvolve o programa e efetua testes emRAM. Uma vez checado o programa, este transferidopara EPROM.

RAM / EEPROM

Esta configurao de memria do usurio permite que,uma vez definido o programa, este seja copiado emEEPROM. Uma vez efetuada a cpia, o CLP poder

operar tanto em RAM como em EEPROM. Para qualquermodificao bastar um comando via software, e amemria ser apagada e gravada eletricamente.Tabela 3.3 Memria de Usurio

3.2.3 DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SADA

Os dispositivos de entrada e sada so os circuitos responsveis pela interaoentre o homem e a mquina, so os dispositivos por onde o homem pode introduzir

informaes na mquina ou por onde a mquina pode enviar informaes ao homem.



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Como dispositivos de entrada podemos citar os seguintes exemplos: botes, chaves defim de curso, contatos de rels, sensores analgicos, termopares, chaves de seleo,sensores indutivos, sensores capacitivos, sensores fotoeltricos, etc. Estes dispositivostem por funo a transformao de dados em sinais eltricos codificados para a unidade

central de processamento.Como dispositivos de sada podemos citar os seguintes exemplos: lmpadas

sinalizadoras, display de LEDs, bobinas de vlvulas direcionais eltricas, bobinas derels, bobinas de contatores de motores, etc. Todos eles tm por funo a transformaode sinais eltricos codificados pela mquina em dados que possam ser manipuladosposteriormente ou dados que so imediatamente entendidos pelo homem.

Estes dispositivos so conectados unidade central de processamento porintermdio dos mdulos (cartes) que so interfaces de comunicao dos dispositivos deentrada e sada.

A estrutura de E/S (entradas e sadas) encarregada de filtrar os vrios sinais

recebidos ou enviados para os componentes externos do sistema de controle. Emambientes Industriais, estes sinais de E/S podem conter rudo eltrico, que pode causaroperao falha da UCP se o rudo alcanar seus circuitos. Desta forma, a estrutura de E/Sprotege a UCP deste tipo de rudo, assegurando informaes confiveis. A fonte dealimentao das E/S pode tambm se constituir de uma nica unidade ou de uma srie defontes, que podem estar localizadas no prprio compartimento de E/S ou constituir umaunidade parte.

Os dispositivos de campo so normalmente selecionados, fornecidos e instaladospelo usurio final do sistema do CLP. Assim, o tipo de E/S determinado, geralmente,pelo nvel de tenso e corrente, nas sadas destes dispositivos. Os circuitos de E/S sotipicamente fornecidas pelos fabricantes de CLPs em mdulos, cada um com 4, 8, 16 oumais circuitos.

Alm disso, a alimentao para estes dispositivos no campo deve ser fornecidaexternamente ao CLP, uma vez que a fonte de alimentao do CLPs projetada paraoperar somente com a parte interna da estrutura de E/S e no dispositivos externos.

3.2.3.1 CARACTERSTICAS

A sada digital basicamente pode ser de quatro tipos: transistor, triac, contato seco

e TTL podendo ser escolhido um ou mais tipos. A entrada digital pode se apresentar devrias formas, dependendo da especificao do cliente, contato seco, 24 VCC, 110 VCA,220 VCA, etc.

A sada e a entrada analgicas podem se apresentar em forma de corrente (4 a 20mA, 0 a 10 mA, 0 a 50 mA), ou tenso (1 a 5 Vcc, 0 a 10 VCC, -10 a 10 VCC etc). Emalguns casos possvel alterar a faixa atravs de software.

3.2.3.2 MDULOS DE ENTRADA



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Os mdulos de entrada so interfaces entre os sensores localizados no campo e algica de controle de um controlador programvel.

Estes mdulos so constitudos de cartes eletrnicos, cada qual com capacidadepara receber em certo nmero de variveis.

Pode ser encontrada uma variedade muito grande de tipos de cartes, paraatender as mais variadas aplicaes em ambientes Industriais. Mas apesar desta grandevariedade, os elementos que informam a condio de grandeza aos cartes, so do tipo:

Elemento Discreto: Trabalha com dois nveis definidos;

Elemento Analgico: Trabalha dentro de uma faixa de valores.

3.2.3.2.1 ELEMENTOS DISCRETOS

A entrada digital com fonte externa o tipo mais utilizado, tambm neste caso acaracterstica da fonte de alimentao externa depender da especificao do mdulo deentrada. Observe que as chaves que acionam as entradas situam-se no campo.

FIG 3.6 Entrada Digital com Fonte Externa

As entradas dos CLPs tm alta impedncia e por isso no podem ser acionadasdiretamente por um triac, como o caso do acionamento por sensores a dois fios paraCA, em razo disso necessrio, quando da utilizao deste tipo de dispositivo decampo, o acrscimo de uma derivao para a corrente de manuteno do tiristor. Essaderivao consta de um circuito resistivo-capacitivo em paralelo com a entrada acionadapelo triac, cujos valores podem ser encontrados nos manuais do CLP, como visto abaixo.

FIG 3.7 Derivao Resistivo-capacitivo


E1

Mdulo deEntrada

CAMPO

FonteExterna

SensorIndutivo2 fios

E1

E2

Comum

Fonte

Externa

Mdulode

Entrada

CAMPO


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Se for utilizado um sensor capacitivo, indutivo, ptico ou indutivo magntico, sadaa transistor com alimentao de 8 a 30 VCC, basta especificar um carto de entrada 24VCC comum negativo ou positivo dependendo do tipo de sensor, e a sada do sensor serligada diretamente na entrada digital do CLP.

A entrada digital do tipo contato seco fica limitada aos dispositivos que apresentamcomo sada a abertura ou fechamento de um contato. bom lembrar que em algunscasos uma sada do sensor do tipo transistor tambm pode ser usada, esta informaoconsta no manual de ligao dos mdulos de entrada.

3.2.3.2.2 ELEMENTOS ANALGICOS

A entrada analgica em corrente implementada diretamente no transmissor como

mostra o diagrama.

FIG 3.8 Entrada Analgica com fonte externa

A entrada analgica em tenso necessita de um shunt para a converso do valorde corrente em tenso, como mostra a figura abaixo. O valor do resistor shunt dependerda faixa de sada do transmissor e da faixa de entrada do ponto analgico. Para talclculo utiliza-se a lei de ohm (R = V / I).

FIG 3.9 Entrada analgica em Tenso

3.2.3.3 TRATAMENTO DE SINAL DE ENTRADA


E1

E2

Comum

FonteExterna

CAMPO

SA1 SA2 Mdulo deEntrada

E1

E2

Comum

FonteExterna

Mdulode

Entrada

CAMPO

SA1 SA2


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O tratamento que deve sofrer um sinal de entrada varia em funo de suanatureza, isto , um carto do tipo digital que recebe sinal alternado, se difere dotratamento de um carto digital que recebe sinal contnuo e assim nos demais tipos desinais.

A seguir mostrado um diagrama onde esto colocados os principais componentesde um carto de entrada digital de tenso alternada:

FIG 3.10 Elementos para tratamento de sinal

B.C. - Bornes de Conexo: Permite a interligao entre o sensor e o carto,

geralmente se utiliza sistema plug-in. C.C. - Conversor e Condicionador: Converte em DC o sinal AC, e rebaixa o nvel

de tenso at atingir valores compatveis com o restante do circuito.

I.E. - Indicadorde Estado: Proporcionar indicao visual do estado funcional dasentradas.

I.El. - Isolao Eltrica: Proporcionar isolao eltrica entre os sinais vindos e quesero entregues ao processador.

I.M. Interface de Multiplexao: Informar ao processador o estado de cadavarivel de entrada.

3.2.3.4 MDULOS DE SADA

Os mdulos de sada so elementos que fazem a interface entre o processador eos elementos atuadores.

Estes mdulos so constitudos de cartes eletrnicos, com capacidade de enviarsinal para os atuadores, resultante do processamento da lgica de controle.

Os cartes de sada iro atuar basicamente dois tipos:

Atuadores Discretos: Pode assumir dois estados definidos.

Atuadores Analgicos: Trabalha dentro de uma faixa de valores.

3.2.3.4.1 ATUADORES DISCRETOS

De acordo com o tipo de elemento de comando da corrente das sadas, estasapresentam caractersticas que as diferem como as seguintes:

Sada a Transistor promove comutaes mais velozes, mas s comporta cargasde tenso contnua;


B.C. C.C. I.E. I.El. I.M. UCPElementosDiscretos


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Sada a Triac tem maior vida til que o tipo a contato seco, mas s pode acionarcargas de tenso alternada;

Sada a Contato Seco pode acionar cargas alimentadas por tenso tantocontnua quanto alternada.

A ligao dos circuitos de entrada e ou sada relativamente simples, dependendoapenas do tipo em questo.

As sadas digitais independentes possuem a vantagem de poder acionar no mesmomdulo, cargas de diferentes fontes sem o risco de interlig-las. Apresentam adesvantagem de consumir mais cabos.

FIG 3.11 Sadas Digitais Independentes

As sadas digitais com ponto comum possuem a vantagem de economia de

cabo.Se neste tipo de sada for necessrio acionar cargas com fontes incompatveis entresi, ser necessria a utilizao de rels cujas bobinas se energizem com as sadas doCLP e cujos contatos comandem tais cargas.

FIG 3.12 Sadas Digitais com ponto comum

3.2.3.4.2 ATUADORES ANALGICOS

A sada analgica em corrente ou tenso implementada diretamente nodispositivo em questo. bom lembrar a questo da compatibilidade dos sinais, sada emtenso s pode ser ligada no dispositivo que recebe tenso e sada em corrente pode ser


S1

S2

FonteExterna

CAMPO

A1 A2 Mdulo deSada

FonteExterna

S1

S2

FonteExterna

CAMPO

A1 A2 Mdulo deSada

Comum


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ligada em dispositivo que recebe corrente ou tenso, dependendo da utilizao ou no doshunt de sada.

FIG 3.13 Atuadores Analgicos

3.2.3.5 TRATAMENTO DE SINAL DE SADA

Existem vrios tipos de cartes de sada que se adaptam grande variedade deatuadores existentes. Por este motivo, o sinal de sada gerado de acordo com a lgica decontrole, deve ser condicionado para atender o tipo da grandeza que acionar o atuador.

A seguir mostrado um diagrama onde esto colocados os principais componentesde um carto de sada digital de corrente contnua:

FIG 3.14 Elementos para tratamento de sinal

I.M. Interface de Multiplexao: Interpreta os sinais vindos da UCP atravs dobarramento de dados, para os pontos de sada, correspondente a cada carto.

M.S. -Memorizador de Sinal: Armazena os sinais que j foram multiplexadospelo bloco anterior.

I.E. - Isolao Eltrica: Proporciona isolao eltrica entre os sinais vindos doprocessador e os dispositivos de campo.

E.S. - Estgio de Sada: Transforma os sinais lgicos de baixa potncia, emsinais capazes de operar os diversos tipos de dispositivos de campo.

B.L. - Bornes de Ligao: Permite a ligao entre o carto e o elementoatuador, e utiliza tambm o sistema plug-in.

3.2.4 TERMINAL DE PROGRAMAO

O terminal de programao um dispositivo (perifrico) que conectadotemporariamente ao CLP, permite introduzir o programa do usurio e configurao do


E.S. B.L.I.El.M.S.I.M.UCP

S1

S2

CAMPO

A1 A2 Mdulo deSada

Comum


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sistema. Pode ser um equipamento dedicado, ou seja, um terminal que s tem utilidadede programar um CLP de determinado fabricante, ou um software que transforma umcomputador pessoal em um programador.

Neste perifrico, atravs de uma linguagem, na maioria das vezes, de fcil

entendimento e utilizao, ser feita a codificao das informaes vindas do usurionuma linguagem que possa ser entendida pelo processador de um CLP. Dependendo dotipo de Terminal de Programao (TP), podero ser realizadas funes como:

Elaborao do programa do usurio.

Anlise do contedo dos endereos de memria.

Introduo de novas instrues.

Modificao de instrues j existentes.

Monitorao do programa do usurio.

Cpia do programa do usurio em disco ou impressora.

Os terminais de programao podem ser classificados em trs tipos:

Terminal Dedicado Porttil.

Terminal Dedicado TRC.

Terminal no Dedicado.

3.2.4.1 TERMINAL PORTTIL DEDICADO

Os terminais de programao portteis, geralmente so compostos por teclas queso utilizadas para introduzir o programa do usurio. Os dados e instrues soapresentados num display que fornece sua indicao, assim como a posio da memriaendereada.

A maioria dos programadores portteis conectada diretamente a UCP atravs deuma interface de comunicao serial (ex: RS232). Pode se utilizar fonte interna da UCPou possuir alimentao prpria atravs de bateria.

Com o advento dos computadores pessoais portteis (Lap-Top), estes terminaisesto perdendo sua funo, j que se pode executar todas as funes de programao

em ambiente mais amigvel, com todas as vantagens de equipamento porttil.

3.2.4.2 TERMINAL DEDICADO TRC

No caso do Terminal de programao dedicado tem-se como grandesdesvantagens seu custo elevado e sua baixa taxa de utilizao, j que sua maiorutilizao se d na fase de projeto e implantao da lgica de controle.

Estes terminais so compostos por um teclado, para introduo dedados/instrues e um monitor (TRC - tubos de raios catdicos) que tem a funo de

apresentar as informaes e condies do processo a ser controlado.



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Como no caso dos terminais portteis, com o advento da utilizao decomputadores pessoais, este tipo de terminal est caindo em desuso.

3.2.4.3 TERMINAL NO DEDICADO - PC

A utilizao de um computador pessoal (PC) como terminal de programao possvel atravs da utilizao de um software aplicativo dedicado a esta funo.

Neste tipo de terminal, tem-se a vantagem da utilizao de um micro de uso geralrealizando o papel do programador do CLP. O custo do hardware (PC) e do software sobem menores do que um terminal dedicado alm da grande vantagem de ter, aps operodo de implantao e eventuais manutenes, o PC disponvel para outras aplicaescomuns a um computador pessoal.

Outra grande vantagem a utilizao de softwares cada vez mais interativos com ousurio, utilizando todo o potencial e recursos de software e hardware disponveis nestetipo de computador.

3.3 PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM CLP

Um CLP tem seu funcionamento baseado num sistema de microcomputador ondese tem uma estrutura de software que realiza continuamente ciclos de varredura.

3.3.1 ESTADOS DE OPERAO

Basicamente a UCP de um controlador programvel possui dois estados deoperao:

Programao - Neste estado a UCP no executa programa, isto , no assumenenhuma lgica de controle, ficando preparado para ser configurado ou recebernovos programas ou at modificaes de programas j instalados. Este tipo deprogramao chamado off-line (fora de linha).

Execuo - Estado em que a UCP assume a funo de execuo do programado usurio. Neste estado, alguns controladores, podem sofrer modificaes deprograma. Este tipo de programao chamado on-line (em linha).

A UCP pode assumir tambm o estado de erro, que aponta falhas de operao eexecuo do programa.

3.3.2 FUNCIONAMENTO



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Ao ser energizado, estando a UCP no estado de execuo, o mesmo cumpre umarotina de inicializao gravada em seu sistema operacional. Esta rotina realiza asseguintes tarefas:

Limpeza da memria imagem, para operandos no retentivos;

Teste de memria RAM;

Teste de executabilidade do programa.

Aps a execuo desta rotina, a UCP passa a fazer uma varredura (ciclo)constante, isto , uma leitura seqencial das instrues em loop (lao).

FIG 3.15 Ciclo de operao do CLP

Leitura de EntradasInput Scan

Este tempo requerido para o controlador varrer e lertodas as entradas, tipicamente executado emmilisegundos.

Varredura do ProgramaProgram Scan

o tempo usado pelo processador para executar asinstrues do programa. O tempo de varredura doprograma varia dependendo das instrues usadas e doestado de cada instruo durante a varredura.

Atualizao das SadasOutput Scan

o tempo usado pelo controlador para escrever todos osdados de sada, tipicamente executado em milisegundos.

Servios de Comunicao

Service Comms

a parte do ciclo de operao na qual as comunicaes

so realizadas com outros dispositivos, tais como umcomputador pessoal.

Tarefas InternasOverhead

o tempo gasto para gerenciamento da memria eatualizao de timers e registradores internos.

Tabela 3.4 Ciclo de operao do CLP

Entrando no loop, o primeiro passo a ser executado a leitura dos pontos deentrada. Com a leitura do ltimo ponto, ir ocorrer, a transferncia de todos os valorespara a chamada memria ou tabela imagem das entradas.



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Aps a gravao dos valores na tabela imagem, o processador inicia a execuodo programa do usurio de acordo com as instrues armazenadas na memria.

Terminando o processamento do programa, os valores obtidos nesteprocessamento, sero transferidos para a chamada memria ou tabela imagem das

sadas, como tambm a transferncia de valores de outros operandos, como resultadosaritmticos, contagens, etc.

Ao trmino da atualizao da tabela imagem, ser feita a transferncia dos valoresda tabela imagem das sadas, para os cartes de sada.

Ao trmino deste a UCP inicia um processo de comunicao com outrosdispositivos tais como PC.

E por fim a UCP executa algumas tarefas internas, tais como gerenciamento dememria, registradores internos etc, fechando o loop.

Para a verificao do funcionamento da UCP, estipulado um tempo deprocessamento, cabendo a um circuito chamado de Watch Dog Time supervision-lo.Ocorrendo a ultrapassagem deste tempo mximo, o funcionamento da UCP serinterrompido, sendo assumido um estado de erro.

O termo varredura ou scan usado para um dar nome a um ciclo completo deoperao (loop).

O tempo gasto para a execuo do ciclo completo chamado Tempo deVarredura, e depende do tamanho do programa do usurio, e a quantidade de pontos deentrada e sada.


STARTPARTIDA

LIMPEZA DE MEMRIATESTE DE RAM

TESTE DE EXECUO

OK

ATUALIZAO DATABELA IMAGEM DAS ENTRADAS

EXECUO DO PROGRAMA DO USURIO

ATUALIZAO DATABELA IMAGEM DAS SADAS

STOPPARADA

TRANSFERNCIA DA TABELAPARA A SADA

NO

NOSIM

SIM

COMUNICAO COM DISPOSITIVOS EXTERNOS

EXECUO DE TAREFAS INTERNAS

LEITURA DOS CARTES DEENTRADA

OK

TEMPO DE VARREDURA


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40/194


Binrio Hexadecimal Assembler

Endereo Contedo Endereo Contedo Endereo Contedo0000000000000000

00111110 0000 3E 0000 MVI A,80H

0000000000000001

10000000 0001 80 0002 OUT 1FH

0000000000000010

11010011 0002 D3 0004 LXI ,1000H

0000000000000011

00011111 0003 1F 0007 MOV A,M

0000000000000100

00100001 0004 21 0008 INX H

0000000000000101

00000000 0005 00 0009 ADD M

0000000000000111

01111110 0006 10 000A DAA

0000000000001000

00100011 0007 7E 000B OUT 17H

0000000000001001

10000110 0008 23 000D MVI A,1H

Tabela 3.5 Cdigos Binrio, Hexadecimal e Linguagem Assembler

Cada item do programa chamado de linha ou passo e representa uma instruoou dado a ser operacionalizado.

Na linguagem Assembler o programa escrito com instrues abreviadaschamadas de mnemnicos.

Cada microprocessador ou microcontrolador possuem estruturas internasdiferentes, portanto seus conjuntos de registros e instrues tambm so diferentes.

3.4.2 LINGUAGEM DE ALTO NVEL

uma linguagem prxima da linguagem utilizada na comunicao de pessoas.

3.4.2.1 COMPILADORES E INTERPRETADORES

Quando um microcomputador utiliza uma linguagem de alto nvel, necessrio utilizao de compiladores e interpretadores para traduzirem este programa para alinguagem de mquina.

Vantagem - Elaborao de programa em tempo menor, no necessitando

conhecimento da arquitetura do microprocessador.



41/194


Desvantagem - Tempo de processamento maior do que em sistemasdesenvolvidos em linguagens de baixo nvel.

3.4.3 PROGRAMAO DE CLPS

Normalmente podemos programar um controlador atravs de um software quepossibilita a sua apresentao ao usurio em quatro formas diferentes:

Diagrama de contatos;

Diagrama de blocos lgicos (lgica Booleana);

Lista de instrues;

Linguagem corrente.

Alguns CLPs, possibilitam a apresentao do programa do usurio em uma oumais formas.

3.4.3.1 DIAGRAMA DE CONTATOS

Tambm conhecida como:

Diagrama de rels;

Diagrama escada; Diagrama Ladder.

Esta forma grfica de apresentao est muito prxima normalmente usada emdiagramas eltricos.

FIG 3.18 Diagrama de Contatos

3.4.3.2 DIAGRAMA DE BLOCOS LGICOS

Mesma linguagem utilizada em lgica digital, onde sua representao grfica feitaatravs das chamadas portas lgicas.


S1

E3

E1 E2

I 0.2

I 0.4

>=1&

&>=1

I 0.0

Q 0.0

Q 0.2

I 0.6

Q 0.0

Q 0.2


42/194


FIG 3.19 Diagrama de Blocos

3.4.3.3 LISTA DE INSTRUES

Linguagem semelhante utilizada na elaborao de programas paracomputadores.

FIG 3.20 Lista de Instrues

3.4.3.4 LINGUAGEM CORRENTE

semelhante ao Basic, que uma linguagem popular de programao, e umalinguagem de programao de alto nvel. Comandos tpicos podem ser "fechar vlvula A"ou "desligar bomba B", "ligar motor", "desligar solenide",

3.4.4 ANLISE DAS LINGUAGENS DE PROGRAMAO

Com o objetivo de ajudar na escolha de um sistema que melhor se adapte asnecessidades de cada usurio, pode-se analisar as caractersticas das linguagensprogramao disponveis de CLPs.

Esta anlise se deter nos seguintes pontos:

Quanto forma de programao;

Quanto forma de representao;

Documentao;


: A I 1.5

: A I 1.6: O: A I 1.4

: A I 1.3: = Q 3.0(I 1.5 . I 1.6) + (I 1.4 . I 1.3) = Q 3.0


43/194


Conjunto de Instrues.

3.4.4.1 QUANTO A FORMA DE PROGRAMAO

Programao Linear - programa escrito escrita em nico bloco

Programao Estruturada - Estrutura de programao que permite:

Organizao;

Desenvolvimento de bibliotecas de rotinas utilitrias para utilizao emvrios programas;

Facilidade de manuteno;

Simplicidade de documentao e entendimento por outras pessoas alm do

autor do software. Permite dividir o programa segundo critrios funcionais, operacionais ou

geogrficos.

3.4.4.2 QUANTO A FORMA DE REPRESENTAO

Diagrama de Contatos;

Diagrama de Blocos;

Lista de Instrues.Estes j citados anteriormente.

3.4.4.2 DOCUMENTAO

A documentao mais um recurso do editor de programa que de linguagem deprogramao. De qualquer forma, uma abordagem neste sentido torna-se cada vez maisimportante, tendo em vista que um grande nmero de profissionais est envolvido no

projeto de um sistema de automao que se utiliza CLPs, desde sua concepo at amanuteno.

Quanto mais rica em comentrios, melhor a documentao que normalmente sedivide em vrios nveis.

3.4.4.3 CONJUNTO DE INSTRUES

o conjunto de funes que definem o funcionamento e aplicaes de um CLP.

Podem servir para mera substituio de comandos a rels:



44/194


Funes Lgicas;

Memorizao;

Temporizao;

Contagem.

Como tambm manipulao de variveis analgicas:

Movimentao de dados;

Funes aritmticas.

Se funes complexas de algoritmos, comunicao de dados, interfaces homem-mquina, podem ser necessrias:

Saltos controlados;

Indexao de instrues; Converso de dados;

PID;

Seqenciadores;

Aritmtica com ponto flutuante;

Etc.

3.4.5 NORMALIZAO

Existe a tendncia de utilizao de um padro de linguagem de programao ondeser possvel a interoperabilidade de programas entre modelos de CLPs e at defabricantes diferentes.

Esta padronizao est de acordo com a norma IEC 1131-3 (Verso atual), naverdade este tipo de padronizao possvel utilizando-se o conceito de linguagem dealto nvel, onde atravs de um compilador, pode-se adaptar um programa para alinguagem de mquina de qualquer tipo de microprocessador, isto , um programapadro, pode servir tanto para o CLP de um fabricante A como de um fabricante B.

NORMA IEC 1131

PARTE 1Informaes GeraisDefinies de termos para CLP e Glossrio.Caractersticas gerais das funes de CLP.

PARTE 2Itens ExigidosExigncias eltricas, mecnicas e funcionais.Informao do Fabricante.Normas reguladoras a ser cumpridas.Linguagem de Programao



45/194


PARTE 3 Diagrama Ladder, Diagrama de Blocos de Funes, Lista de Instrues,Funes Seqenciais e Texto Estruturado.

PARTE 4Diretrizes para UsuriosEspecificaes e anlises de sistemas.

Seleo e aplicao de CLPs.Segurana e proteo, instalao e manuteno.

PARTE 5 ComunicaoModelos, blocos de comunicao, mapeao em protocolo ISO.

Tabela 3.6 Norma IEC 1131

A Norma IEC 1131/ IEC 1131-3 um documento escrito por um consrcio defabricantes de PLCs, casas de sistemas e instituies direcionadas a desenvolverplataformas para nveis de padronizaes na Automao Industrial.

A norma IEC 1131-3 prev trs linguagens de programao invs de 5 (IEC 1131)

e duas formas de apresentao.As linguagens so:

Ladder Diagram - programao como esquemas de rels.

Boolean Blocks - blocos lgicos representando portas E, OU, Negao, Ouexclusivo, etc.

Structured Control Language (SCL) - linguagem que vem substituir todas aslinguagens declarativas tais como linguagem de instrues, BASIC estruturadoe ingls estruturado. Esta linguagem novidade no mercado internacional e baseada no Pascal.

As formas de representao so:

Programao convencional;

Sequencial Function Chart (SFC) - evoluo do graphcet francs.

A grande vantagem de se ter o software normalizado que conhecendo um,conhece-se todos economizando em treinamento e garantindo que, por mais que umfornecedor deixe o mercado, nunca se ficar sem condies de crescer ou reporequipamentos.

3.4.6 PROGRAMAO EM LADDER

O diagrama ladder utiliza lgica de rel, com contatos (ou chaves) e bobinas, e porisso a linguagem de programao de CLP mais simples de ser assimilada por quem jtenha conhecimento de circuitos de comando eltrico.

Compe-se de vrios circuitos dispostos horizontalmente, com a bobina naextremidade direita, alimentados por duas barras verticais laterais. Por esse formato querecebe o nome de ladder que significa escada, em ingls.



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Cada uma das linhas horizontais uma sentena lgica onde os contatos so asentradas das sentenas, as bobinas so as sadas e a associao dos contatos algica. So os seguintes os smbolos:

FIG 3.21 Smbolos da Linguagem Ladder

No ladder cada operando (nome genrico dos contatos e bobinas no ladder)

identificado com um endereo da memria qual se associa no CLP. Esse endereoaparece no ladder com um nome simblico, para facilitar programao, arbitrariamenteescolhida pelo fabricante como os exemplos vistos a seguir.FABRICANTE

/ MODELO

E.D. S.D. E.A. S.A. BITAUX.

PALAVRA

PALAVRADO SIST.

CONTADOR

TEMPORIZ.

GEFANUC

90-70

90-30

90-20

90-MICRO

%I1

a

%I...

%Q1

a

%Q...

%AI

a

%AI...

%AQ1

a

%AQ...

%M1

a

%M...

%T1

a

%T...

%R1

a

%R...

%S %Rx

x

x+1

x+2

PARA CADA

ALLENBRADLEY

SLC-500

I:SLOT.PONTO

I:1/0

a

I:...

O:SLOT.

PONTO

O:1/0

a

O:...

I:SLOT.

PONTO

I:3.0

a

I:3....

O:SLOT.

PONTO

O:3.0

a

O:3....

B3:0/0

a

B3:...

N7:0

a

N7:...

S:

R6:0

a

R6:...

T4:0

A

T4:...

C5:0

A

C5:...

ALTUS

AL500

R0

a

R...

R60

a

R...

- - A0

a

A...

M0

a

M...

- M0

PARA CADA

ALTUS

PICOLLO

%E0.0

a

%E...

%S2.0

a

%S...

%M %M %A0.0

a

%A...

%M0

a

%M...

%M0

PARA CADA

Tabela 3.7 Endereamento x Fabricante

Outros tipos de endereamento; 125/04 (1 = entrada, 2 = gaveta, 5 = nmero docarto ou mdulo, 04 = nmero do ponto), 013/01 (0 = sada, 1 = nmero da gaveta, 3 =nmero do mdulo, 01 = nmero do ponto).

Nesta apostila os endereos sero identificados como:


S

E

E

Contato NA - Normalmente aberto

Contato NF - Normalmente fechado

Bobina


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E - para entrada digital;

EA - para entrada analgica;

S - para sada digital;

SA - para sada analgica. A - para bobina auxiliar

O estado de cada operando representado em um bit correspondente na memriaimagem: este bit assume nvel 1 se o operando estiver acionado e 0 quando desacionado.

Enquanto uma bobina estiver com endereo de sada acionado, um par determinais no mdulo de sada ser mantido em condio de conduo eltrica.

Os contatos endereados como entrada se acionam enquanto seu respectivo parde terminais no mdulo de entrada acionado: fecham-se se forem NA e abrem-se seforem NF.

Com relao ao que foi exposto acima sobre os contatos endereados comoentrada, os que tiverem por finalidade acionar ou energizar uma bobina devero ser domesmo tipo do contato externo que aciona seu respectivo ponto no mdulo de entrada.

J os que forem usados para desacionar ou desenergizar uma bobina devem serde tipo contrrio do contato externo que os aciona.

Chave Externa Contato no Ladder

Para ligarNA NANF NF

Para desligar NA NFNF NATabela 3.8 Contatos NA e NF

Percebe-se que pode ser usada chave externa de qualquer tipo, desde que noladder se utilize o contato de tipo conveniente. Mesmo assim, por questo de segurana,no se deve utilizar chave externa NF para ligar nem NA para desligar.

3.4.6.1 DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA LADDER

Aps a definio da operao de um processo onde so geradas as necessidadesde seqenciamento e/ou intertravamento, esses dados e informaes so passados sobforma de diagrama lgico, diagrama funcional ou matriz de causas e efeitos e a partir dao programa estruturado.

Abaixo seguem os passos para a automao de um processo ou equipamento.


ALTERAES

DO PROGRAMA

DEFINIOPONTOS DE E/S OPERANDOS

ELABORAO DO PROGRAMAUSURIO

TESTE DO PROGRAMA USURIO

INSTALAO DOS EQUIPAMENTOS ELIBERAO PARA USO

NO

SIM

INICIO

FUNCIONA

FIM


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FIG 3.22 Fluxograma do desenvolvimento de programas

A lgica de diagrama de contatos do CLP assemelha-se de Reles. Para que umRele seja energizado, necessita de uma continuidade eltrica, estabelecida por umacorrente eltrica.

FIG 3.23 Diagrama de Contatos de Reles

Ao ser fechada a CH1, a bobina K1 ser energizada, pois ser estabelecida umacontinuidade entre a fonte e os terminais da bobina.

O programa equivalente do circuito anterior, na linguagem ladder, ser o seguinte.

FIG 3.24 Contato NA

Analisando os mdulos de entrada e sada do CLP, quando o dispositivo ligado entrada digital E1 fechar, este acionar o contato E1, que estabelecer uma continuidadede forma a acionar a bobina S1, conseqentemente o dispositivo ligado sada digital S1ser acionado.

Uma prtica indispensvel a elaborao das tabelas de alocao dos dispositivosde entrada/sada. Esta tabela constituda do nome do elemento de entrada/sada, sualocalizao e seu endereo de entrada/sada no CLP. Exemplo:


CHK1

+ -Alimentao

S1E1


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DISPOSITIVO LOCALIZAO ENDEREOPSL - 100 Topo do tanque pressurizado 2 E1TT - 400 Sada do misturador EA1

FS Sada de leo do aquecedor E2

SV Ao lado da vlvula FV400 S1Tabela 3.9 Tabela de alocao de Dispositivos

O NF um contado de negao ou inversor, como pode ser visto no exemploabaixo que similar ao programa anterior substituindo o contato NA por um NF.

FIG 3.25 Contato NF

Analisando os mdulos de entrada e sada, quando o dispositivo ligado entradadigital E1 abrir, este desacionar o contato E1, este por ser NF estabelecer umacontinuidade de forma a acionar a bobina S1, conseqentemente o dispositivo ligado sada digital S1 ser acionado. A seguir temos o grfico lgico referente aos doisprogramas apresentados anteriormente.

1

0

ESTADO L GICO

1

0

E1

S1

T

T

CIRCUITO UTILIZANDO E1 NORMALMENTE ABERTO

1

0

ESTADO L GICO

1

0

E1

S1

T

T

CIRCUITO UT ILIZANDO E1 NORMALMENTE FECHADO

FIG 3.26 Nveis Lgicos

3.4.6.2 ASSOCIAO DE CONTATOS NO LADDER

No ladder se associam contatos para criar as lgicas E e OUcom a sada.Os contatos em srie executam a lgica E , pois a bobina s ser acionada quando

todos os contatos estiverem fechados.

FIG 3.27 Contatos em Srie


S1E1

S1E1 E2 E3


50/194


A sada S1 ser acionada quando E1 estiver acionada E E2 estiver no acionada EE3 estiver acionada. Em lgebra booleana: S=E1* E2* E3.

A lgica OU conseguida com a associao paralela, acionando a sada desdeque pelo menos um dos ramos paralelos esteja fechado.

FIG 3.28 Contatos em Paralelo

A sada S1 ser acionada se E1 for acionada OU E2 no for acionada OU E3 foracionada. O que equivale lgica booleana: S1=E1+E2+E3

Com associaes mistas criam-se condies mais complexas como a do exemploa seguir

FIG 3.29 Configurao Mista

Neste caso a sada S1 acionada quando E3 for acionada E E1 for acionada OUE3 for acionada E E2 no for acionada. Em lgica booleana S1=E3 * (E1 + E2)

3.4.6.3 INSTRUES

Na UCP o programa residente possui diversos tipos de blocos de funes. Na

listagem a seguir apresentamos alguns dos mais comuns: Contador;

Temporizao de energizao;

Temporizao de desenergizao;

Adio de registros;

Multiplicao de registros;

Diviso de registros;

Extrao de raiz quadrada;

Bloco OU lgico de duas tabelas;


S1E1

E2

E3

S1E1

E2

E3


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Bloco E lgico de duas tabelas;

Ou exclusivo lgico de duas tabelas;

Deslocar bits atravs de uma tabela-direita;

Deslocar bits atravs de uma tabela-esquerda; Mover tabela para nova localizao;

Mover dados para memria EEPROM;

Mover inverso da tabela para nova localizao;

Mover complemento para uma nova localizao;

Mover valor absoluto para uma nova localizao;

Comparar valor de dois registros;

Ir para outra seqncia na memria;

Executar sub-rotina na memria; Converter A/D e localizar em um endereo;

Converter D/A um dado localizado em um endereo;

Executar algoritmo PID;

Etc.

3.4.6.4 INSTRUES BSICAS

As instrues bsicas so representadas por blocos funcionais introduzidos nalinha de programao em lgica ladder. Estes blocos funcionais podem se apresentar deformas diferentes de um CLP para outro, mas a filosofia de funcionamento invarivel.Estes blocos auxiliam ou complementam o controle do equipamento, introduzindo nalgica ladder instrues como de temporizao, contagem, soma, diviso, subtrao,multiplicao, PID, converso BCD/Decimal, converso Decimal/BCD, raiz quadrada, etc.

3.4.6.5 FUNCIONAMENTO DOS PRINCIPAIS BLOCOS

FIG 3.30 Bloco Funcional

O bloco funcional possui pontos de entrada (localizados esquerda) e pontos desada (localizados direita do bloco), tambm possui campos de entrada de informaescomo; nmero do registro, memria, ponto de entrada analgico, bit de sada, bit deentrada, ponto de sada analgico, constante, etc.


S1E1 BlocoFuncional


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As instrues seguintes sero explicadas supondo o byte de oito bits. A anlisepara o byte de dezesseis bits exatamente a mesma.

3.4.6.5.1 INSTRUO DE TEMPORIZAO

O temporizador conta o intervalo de tempo transcorrido a partir da sua habilitaoat este se igualar ao tempo preestabelecido. Quando a temporizao estiver completaesta instruo eleva a nvel 1 um bit prprio na memria de dados e aciona o operando aela associado.

FIG 3.31 Funo Temporizador

Segundo o exemplo, quando a entrada E1 for acionada, o temporizador serhabilitado e imediatamente aps 30 segundos a sada S1 ser acionada. Quando E1 fordesacionada, o temporizador ser desabilitado, ou desenergizado, desacionando a sadaS1. Em alguns casos, esta instruo apresenta duas entradas uma de habilitao dacontagem e outra para zeramento ou reset da sada.

Para cada temporizador destina-se um endereo de memria de dados onde ovalor prefixado ser armazenado.

Na memria de dados do CLP, o temporizador ocupa trs bytes para o controle. Oprimeiro byte reservado para o dado prefixado, o segundo byte reservado para atemporizao e o terceiro byte reservado para os bits de controle da instruotemporizador.

FIG 3.32 Temporizador TON

Os temporizadores podem ser TON (temporiza no acionamento) e TOFF

(temporiza no desacionamento).


1o byte = valor prefixado de 30 seg.2o byte = tempo transcorrido3o byte = bits de controle D.E. (bit de entrada) e D.S. (bit de sada).

S1E1TEMPORIZADOR

T1 = 30s


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3.4.6.5.2 INSTRUO DE CONTAGEM

O contador conta o nmero de eventos que ocorre e deposita essa contagem emum byte reservado. Quando a contagem estiver completa, ou seja , igual ao valorprefixado, esta instruo energiza um bit de contagem completa. A instruo contador utilizada para energizar ou desenergizar um dispositivo quando a contagem estivercompleta.

FIG 3.33 Contador

Para cada contador destina-se um endereo de memria de dados onde o valorprefixado ser armazenado.

Na memria de dados do CLP, o contador ocupa trs bytes para o controle. Oprimeiro byte reservado para o dado prefixado, o segundo byte reservado para acontagem e o terceiro byte reservado para os bits de controle da instruo contador.

FIG 3.34 Contador


1o byte = valor prefixado de 202o byte = contagem3o byte = bits de controle D.E. (bit de entrada), D.S. (bit de sada) e D.R. (bit de reset).

S1E1CONTADOR

Pulsos = 20


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EVENTO

BIT DE

ENERGIZA OD.E.

BIT DECONTAGEMCOMPLETA

D.S.

BIT DEZERAMENTO

D.R.

T

T

T

T

1

0

1

0

1

0

1

0

FIG 3.35 Diagrama de execuo

3.4.6.5.3 INSTRUO MOVER

A instruo mover transfere dados de um endereo de memria para outroendereo de memria, manipula dados de endereo para endereo, permitindo que oprograma execute diferentes funes com o mesmo dado.

FIG 3.36 Instruo Mover

Abaixo temos endereos da memria de dados do CLP. Observe que o dado de D1 distinto de D2.

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0

D1 0 0 0 0 1 1 1 1D2 0 0 1 1 0 0 0 0D3 0 0 0 0 1 0 0 0D4 1 1 1 0 0 1 0 0

Tabela 3.10 Dados antes da execuo

Supondo que a instruo mover tenha sido acionada e que a movimentao serde D1 para D2.

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 0 0 0 1 1 1 1


S1E1 MOVER

D1 D2


55/194


D2 0 0 0 0 1 1 1 1D3 0 0 0 0 1 0 0 0D4 1 1 1 0 0 1 0 0

Tabela 3.11 Dados aps a execuo

Observe que o contedo de D2 foi alterado. No momento em que a instruomover for desacionada, o dado de D2 permanecer o mesmo.

Enquanto E1 estiver acionada, o dado ser movido uma vez a cada ciclo devarredura, portanto E1 deve ser acionado e desacionado rapidamente.

Temos o grfico que ilustra antes e depois do acionamento de E1 para a instruomover.

T

T

T

1

0

0

0

ENTRADA

MEM RIA

DADOS

MEM RIADE

DADOS

D1 = 00001111 D1 = 00001111

D2 = 00001111D2 = 00110000

DE


3.4.6.5.4 INSTRUO COMPARAR

A instruo comparar verifica se o dado de um endereo igual, maior, menor,maior/igual ou menor/igual que o dado de um outro endereo, permitindo que o programaexecute diferentes funes baseadas em um dado de referncia.

FIG 3.38 Instruo Comparar

No exemplo, quando a entrada E1 for acionada as duas instrues de comparaosero acionadas, se D1 for maior que D2 o bit de sada S1 ser acionado, se D1 formenor que D2 o bit de sada S2 ser acionado. A comparao s existir se a entrada E1

estiver acionada, caso contrrio as duas sadas S1 e S2 sero desacionadas.


S1E1COMPARAR

D1 > D2S2E1

COMPARAR

D1 < D2


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T

T

T

1

0

1

0

1

0

ENTRADA E1

SA DA S1

SA DA S2

D1=35D2=10

D1=35D2=35

D1=35D2=45

T0 T1 T2 T3 T4


Observe o grfico acima, entre T0 e T1 a entrada E1 est desativada, logo no hcomparao e as sadas S1 e S2 so nulas. Entre T1 e T2 o dado D1 se encontra comvalor maior que D2, logo a instruo de comparao ativa a sada S1. Entre T2 a T3 odado D1 igual a D2, como no h instruo de igualdade as sadas estaro desativadas.Entre T3 a T4 o dado D1 menor que D2, logo a sada S2 ser ativada, a partir de T4 aentrada E1 foi desacionada, portanto as comparaes so desativadas e as sadas iropara estado lgico 0.

A mesma anlise vlida para a instruo igual a, maior igual a e menor igual a.

3.4.6.5.5 INSTRUO SOMA

Permite somar valores na memria quando habilitado. Nesta instruo podem-seusar os contedos de um contador, temporizador, byte da memria imagem, byte damemria de dados.

FIG 4.40 Instruo Soma

Nesta instruo de programa, quando E1 for acionada, a soma do dado 1 com odado 2 ser depositado no dado 3, portanto o contedo do dado 3 no dever terimportncia. Caso o contedo do dado 3 seja importante, o mesmo deve ser movido paraum outro endereo ou o resultado da soma depositado em outro endereo.

Enquanto E1 estiver acionado o dado D1 ser somado com D2 e depositado nodado D3 a cada ciclo de varredura, portanto E1 deve ser acionado e desacionadorapidamente.

Abaixo temos endereos da memria de dados do CLP.


S1E1SOMA

D1 + D2 = D3


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B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0D1 0 0 0 1 1 0 1 0D2 0 0 0 0 1 1 1 1D3 0 0 0 0 1 0 0 0D4 1 1 1 0 0 1 0 0

Tabela 3.12 Dado

E902 Apostila CLP Sist Supervisao Redes

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