ECA-703 AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS Prof. Kleber Roberto S. Santos Prof. Luiz Lenarth Gabriel...
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ECA-703ECA-703AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS
ELÉTRICOSELÉTRICOS
Prof. Kleber Roberto S. SantosProf. Luiz Lenarth Gabriel Vermaas
Universidade Federal de Itajubá
Evolução Histórica
Controlador Lógico Programável - CLP (CP ou PLC) Finalidade: substituir sistemas de controle a relés Critérios de projeto:
sistema de estado sólido operação em ambiente industrial fácil programação e reprogramação fácil manutenção fácil expansão
Controladores Programáveis
Painel Elétrico com Lógica a Relés
Quadro Sinótico
Controladores Programáveis
Rede Industrial
CLP
CLP
Supervisório
Supervisório
Primeiros CP’s
Pouca capacidade de processamento: instruções lógicas controle de processos e máquinas pequenas e repetitivas
Dispositivo de programação dedicado
Memórias EPROM
Tecnologia Atual
Grande capacidade de processamento: manipulação de números
operações aritméticas comunicação em rede
Grande capacidade de memória e facilidade de reprogramação: RAM, NVRAM e Flash EPROM
Controle analógico I/O remoto Interface com computadores
Componentes Básicos
Processador Memória Sistema de entradas/saídas Fonte de alimentação Terminal de programação
Micro-processador
Central
Memóriade
Programa
Memóriade
Dados
FontedeAlimentação InternaFonteExterna
FonteExterna
Terminalde
Programação
SubsistemadeEntradas
eSaídas(E/S)
CPU
Tipos de Configuração
Compacta: todos os componentes são colocados num único gabinete CP’s de pequeno porte
Modular: cada componente ou um conjunto deles é colocado em um
módulo módulos são agrupados em racks CP’s de médio e grande porte
CP versus Painel de Relés
X
CP versus Painel de Relés
Necessidade de flexibilidade de mudanças na lógica de controle
Necessidade de alta confiabilidade Pequeno espaço físico disponível Expansão de entradas e saídas Modificações rápidas Lógicas similares em várias máquinas Comunicação com computadores de supervisão
CP versus Computador
X
CP versus Computador
Arquiteturas semelhantes Operação em ambiente industrial Programação e manutenção por técnicos não
especializados Software residente:
diagnósticos acesso ao sistema de E/S comunicações modo de operação dedicado: ciclo de varredura
CPU
Microprocessador conectado a dispositivos auxiliares Coordena as atividades do sistema, interpretando e
executando o programa Executivo ou Monitor Funções do programa Executivo:
Diagnósticos Modo de operação Comunicação Execução do programa de usuário
Varredura (Scan)
Varredura das E/SInício do Programa do Usuário
Fim do Programado Usuário
0,5 mS/128 E/S
Varredura do Programa do Usuário
0,6 mS - 15 mS / 1 K instr. booleana
Sistema de Entradas e Saídas
Conexão física entre a CPU e os sinais de campo E/S discretas:
+24 Vcc 110 Vca 220 Vca Contato de relé (somente para saídas)
E/S analógicas: Tensão: 0 a 10 Vcc, 0 a 5 Vcc, 1 a 5 Vcc, -10 a +10 Vcc, -5 a +5 Vcc Corrente: 0 a 20 mA, 4 a 20 mA
Sistema de Entradas e SaídasDispositivos de EntradaDispositivos de Entrada
DigitalDigital AnalógicoAnalógico
Dispositivos com 2 estados:“ON” OU “OFF”
Dispositivos com umnúmero ilimitado de
estados. Possuem umafaixa de valores de corrente
e tensão.
Sistema de Entradas
CPU
CPU
I 1I 2I 3I 4I 5I 6
010
A I 1A I 2A I 3A I 4A I 5A I 6
2 7 5
I1I2
I3
I4
I5
I6
I7
I8
C O M
A I 1
A I 2
A I 3
A I 4
A I5
A I 6
A I 7
A I8
T a b e l a d eE n tr a d a A n a l ó g i c a
T a b e l a d eE n tr a d a D i g i ta l
A n a l ó g i c a D i g i ta l
Sistema de SaídasAQ1AQ2AQ3AQ4AQ5AQ6
Q1Q2Q3Q4Q5Q6
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
Q8
COM
H
AQ1
AQ2
AQ3
AQ4
AQ5
AQ6
AQ7
AQ8
CPU
CPU
m
Tabela deSaída Digital
Tabela deSaída Analógica
Digital Analógica
Entradas e Saídas Discretas
Dispositivos de Entrada Dispositivos de Saídas
Chaves seletoras Alarmes
Push buttons Relés de controle
Fotoelétricos Ventiladores
Chaves limites Lâmpadas
Contatos de relés Buzinas
Chaves de nível Motores
Chaves de proximidade Válvulas solenóides
Valores de Tensão
Entradas Saídas
12/48 VAC 12/48 VAC
12/48 VDC 12/48 VDC
110/220 VAC 110/220 VAC
Nível TTL Contato de relé
Diagrama em blocos típico: Entrada Discreta
L2
Retificadorde
entrada(apenas AC)
Isolador
LógicaFiltro e detetor
denível
Potência Lógica
L1
LED indicador de status da entrada
EXEMPLO DE CONEXÃO MÓDULO DE 8 ENTR.
GE-FANUCA1A2A3A4A5A6A7A8
B1B2B3B4B5B6B7B8
C1C2C3C4C5C6C7C8
D1D2D3D4D5D6D7D8
FUSE
~N
H
1
3A34
5A56
A789
10
A1A2
A4
A6
A8
2
7
~N
H
11
13B314
B516
B7
20
B1B2
B4
B6
B8
12
17
~N
H
21
23C324
25C526
C72829
30
C1C2
C4
C6
C8
22
27
~N
H
31
33D334
35D536
D73839
40
D1D2
D4
D6
D8
32
37
1819
15
MODULE IC697MDL250LABEL 44A726758-004
INPUT120VAC
Diagrama Típico de Saídas
PotênciaLógica
Lógica ChaveEletrônica
Isolador
L1
LED indicador de status da saída
L2
Do barramento do CLP
ConexãoA1 2 3 4 5 6 7 8
B1 2 3 4 5 6 7 8F
RELAY N.O.OUTPUT
1
3
2 AMP
2
V
A1
A2
A3
A45
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
4
V
A5
A6
A7
A8
V
B1
B2
B3
B4
V
B5
B6
B7
B8
44A726782-015FOR USE WITHIC693MDL940
Especificação de PLC - Requisitos
Descrição do Processo a ser Controlado (Esquema Funcional )
Capacidade de Pontos de Controle (Entradas e Saídas de “campo” )
Capacidade de Pontos de Controle (Entradas e Saídas de Painel )
Tipos de Entradas e Saídas Corrente Consumida pelos elementos que serão atuados Necessidade de Temporização e Contagem Capacidade de Processamento Necessária (em kbytes
de memória)
Especificação de PLC - Requisitos
Necessidade de Reprogramação em campo com o processo operando
Periféricos que serão utilizados Necessidade de Back Up de bateria Condições ambientais de instalação Acondicionamento requerido Área Ocupada
Linguagens de Programação
Diagrama de contatos ou LADDER Diagrama de blocos funcionais Lista de instruções Texto estruturado Grafo de funções seqüencial ou SFC (Sequential
Function Chart)
Linguagem Ladder
X X X
X X
Posição do Grupodentro do Rack - 0 a 7 (octal)
Rack - 0 a 7 (octal)
0 - Saída1 - entrada
ponto no grupo 00 - 0710 - 17
2XX - registros
0XX - imagem das saidas1XX - imagem das entradas
Endereçamento das memórias
R0000
A0010
%I0002
%Q0010
LS18
PS10
030
102000
R0010 %Q0010 PS10 2000Endereçamento:
Continuidade lógica
R0000
R0010
R0010
R0011
R0020
R0020R0060
R0001
Instrução normalmente aberta
110 VAC
CPU
R0000
R0007
R0000
A0010
R0007 A0010
Instrução normalmente fechada
110 VAC
CPU
R0000
R0007
R0000
A0010
R0007 A0010
Exemplo de partida de um motor
K1
Liga
Desliga
Permissão
Sobrecarga
K1 K1 K1
L1 L2
M
K
1 2 3
Solução:110 VAC
CPU
60
00 07
Desliga
Permissão
Sobrecarga
L1
L2
K
67
Liga
Liga Desliga Permissão Sobrecarga
K
K
K
K
L1
L2
Dispositivo Endereço no CP
Entrada Saída
LigaDesligaPermissãoSobrecargaKL1L2
Alteração no hardware
Liga
Desliga
Permissão
Sobrecarga
L1 L2K1
K13
K1 K121
PermissãoSobrecarga
L3 L4
Alteração no hardware do CP110 VAC
CPU
60
00 07
Liga
Desliga
Permissão
Sobrecarga
L1
L2
K
67
Liga Desliga Permissão Sobrecarga
L1
L2
K
K
K
K
Dispositivo Endereço no CP
Entrada Saída
Liga
DesligaPermissãoSobrecargaKL1
L2
L4
L3
L3
L4
Permissão
Sobrecarga