Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini” Campinas - SP
Controladores Lógicos Programáveis
Sumário Item
Página
Controladores programáveis
03
Estrutura básica do CLP
06
Princípio de funcionamento de um CLP
14
Lógica digital
17 21
Microcontrolador programável WEG – CLIC02
27
Grupo de instruções bobina
34
Grupo de instruções contadores
44
Controlador programável Altus Série Ponto
55
MT4100 – MasterTool Programming
58
Grupo de instruções relés
66
Grupo de instruções contadores
77
Grupo de instruções aritméticas Controlador programável Siemens Simatic S7-300 Conjunto de instruções do Step7 – CLP Siemens S7-300 Grupo de instruções bobina
83 97 101 109
Grupo de instruções contadores
118
Grupo de instruções temporizadores
126
Exercícios complementares
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Controladores Programáveis Informações Gerais O primeiro CP surgiu na indústria automobilística, até então um usuário em potencial dos relés eletromagnéticos utilizados para controlar operações seqüenciadas e repetitivas numa linha de montagem. A primeira geração de CP’s utilizou componentes discretos, como transistores e Circuitos Integrados (CI’s) com baixa escala de integração. Este equipamento foi batizado nos Estados Unidos como PLC (Programable Logic Control), em português CLP (Controlador Lógico Programável) e este termo é registrado pela Allen Bradley (fabricante de CP’s). Por esta razão usaremos o termo CP, Controlador Programável. Definição segundo a ABNT É um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais. Definição segundo a NEMA Aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para armazenamento interno de instruções para implementações específicas, como lógica, seqüenciamento, temporização, contagem e aritmética, para controlar, através de módulos de entradas e saídas, vários tipos de máquinas ou processos. Características Basicamente, um controlador programável apresenta as seguintes características: •
Hardware e/ou dispositivo de de controle de fácil e rápida programação ou reprogramação, com a mínima interrupção da produção;
•
Capacidade de operação em ambiente industrial;
•
Sinalizadores de estado e módulos do tipo plug-in plug-in de fácil manutenção e substituição;
•
Hardware ocupando espaço reduzido e apresentando baixo baixo consumo de energia;
•
Possibilidade de monitoração do estado e operação do processo ou sistema, através da comunicação com computadores;
•
Compatibilidade com diferentes tipos de sinais de entrada e saída;
•
Capacidade de alimentar, de forma contínua ou chaveada, cargas que consomem correntes de até 2 A;
•
Hardware de controle que permite a expansão dos diversos diversos tipos de módulos, de acordo com a necessidade;
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•
Custo de compra e instalação competitivo em relação aos sistemas de controle convencionais;
•
Possibilidade de expansão da capacidade de memória;
•
Conexão com outros CP’s através de rede de comunicação.
Histórico O controlador programável nasceu praticamente dentro da indústria automobilística americana, especificamente na Hydromic Division da General Motors, em 1968, devido a grande dificuldade de se mudar a lógica de controle de painéis de comando a cada mudança na linha de montagem. Estas mudanças implicavam altos gastos de tempo e dinheiro. Sob a liderança do engenheiro Richard Morley, foi preparada uma especificação que refletia os sentimentos de muitos usuários de relés, não só da indústria automobilística como de toda a indústria manufatureira. Nascia, assim, a indústria de controladores programáveis, hoje com um mercado mundial estimado em 4 bilhões de dólares anuais, que no Brasil é estimado em 50 milhões de dólares anuais. Evolução Desde o seu aparecimento até hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lógicos. Esta evolução está ligada diretamente ao desenvolvimento tecnológico da informática em suas características de software e de hardware. O que no seu surgimento era executado com componentes discretos, hoje se utiliza de microprocessadores e microcontroladores de última geração, usando técnicas de processamento paralelo, inteligência artificial, redes de comunicação, fieldbus, etc. Até recentemente não havia nenhuma padronização entre fabricantes, apesar da maioria utilizar as mesmas normas construtivas. Porém, pelo menos no nível de software aplicativo, os controladores programáveis podem se tornar compatíveis com a adoção da norma IEC 1131-3, que prevê a padronização da linguagem de programação e sua portabilidade. Outra novidade que está sendo incorporada pelos controladores programáveis é o fieldbus (barramento de campo), que surge como uma proposta de padronização de sinais em nível de chão de fábrica. Este barramento diminui sensivelmente o número de condutores usados para interligar os sistemas de controle aos sensores e atuadores, além de propiciar a distribuição da inteligência por todo o processo. Hoje os CP’s oferecem um considerável número de benefícios para aplicações industriais, que podem resultar em economia que excede o custo do CP e devem ser considerados na seleção de um dispositivo de controle industrial.
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Vantagens As vantagens da utilização dos CP's, comparados a outros dispositivos de controle industrial, são: •
Menor espaço ocupado;
•
Menor Potência elétrica requerida;
•
Reutilização;
•
Programável:
•
Maior confiabilidade;
•
Fácil manutenção;
•
Maior flexibilidade;
•
Permite interface através de rede de comunicação com outros CP’s e microcomputadores;
•
Projeto mais rápido.
Todos estes aspectos mostram a evolução de tecnologia, tanto de hardware quanto de software, o que permite acesso a um maior número de pessoas nos projetos de aplicação de controladores programáveis e na sua programação. Aplicações O controlador programável automatiza processos industriais, de seqüenciamento, intertravamento, controle de processos, batelada, etc. Este equipamento tem seu uso na área de automação da manufatura e de processos contínuos. Praticamente não existem ramos de aplicações industriais onde não se possa aplicar os CP’s. Por exemplo: •
Máquinas industriais (operatrize,s injetoras de plástico, têxteis, calçados);
•
Equipamentos industriais para processos (siderurgia, papel e celulose, petroquímica, química, alimentação, mineração, etc);
•
Equipamentos para controle de energia (demanda, fator de carga);
•
Controle de processos com realização de sinalização, intertravamento e controle PID;
•
Aquisição de dados de supervisão em: fábricas, prédios inteligentes, etc;
•
Bancadas de teste automático de componentes industriais.
Com a tendência dos CP’s terem baixo custo, muita inteligência, facilidade de uso e massificação das aplicações, este equipamento pode ser utilizado nos processos e nos produtos. Poderemos encontrá-lo em produtos eletrodomésticos, eletrônicos, residências e veículos.
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Estrutura Básica do CP Estrutura Básica O controlador programável tem sua estrutura baseada no hardware de um computador, dispondo de uma unidade central de processamento (UCP), interfaces de entrada e saída e memórias. As principais diferenças em relação a um computador comum estão relacionadas à qualidade da fonte de alimentação que possui boas condições de filtragem e estabilização, interfaces de E/S imune a ruídos e invólucro específico para aplicações industriais. O diagrama de blocos, a seguir, ilustra a estrutura básica de um controlador programável:
UCP Terminal de Programação
Processador
Memória de programa Memória de dados
Fonte de Alimentação Interna
E/S Entradas Saídas
Fonte de Alimentação Externa
Dentre as partes integrantes desta estrutura temos: •
UCP;
•
Memória;
•
E/S (Entradas e Saídas);
•
Terminal de Programação.
Unidade Central de Processamento (UCP) A Unidade Central de Processamento (UCP) é responsável pelo processamento do programa, isto é, coleta os dados dos cartões de entrada, efetua o processamento segundo o programa do usuário, armazenado na memória, e envia o sinal para os cartões de saída como resposta ao processamento. Este processamento poderá ter estruturas diferentes para a execução de um programa: •
Processamento cíclico;
•
Processamento por interrupção;
•
Processamento comandado por tempo;
•
Processamento por evento. SENAI
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Processamento Cíclico É a forma mais comum de execução que predomina em todas as UCP’s conhecidas. Delas advém o conceito de varredura, ou seja, as instruções de programa, contidas na memória, são lidas uma após a outra, seqüencialmente, do início ao fim, daí retornando ao início, ciclicamente.
Início Fim
Um dado importante de uma UCP é o seu tempo de ciclo, ou seja, o tempo gasto para a execução de uma varredura. Este tempo está relacionado com o tamanho do programa do usuário (em média 1ms a cada 1.000 instruções). Processamento por Interrupção Certas ocorrências no processo controlado não podem, algumas vezes, aguardar o ciclo completo de execução do programa. Neste caso, ao reconhecer uma ocorrência deste tipo, a UCP interrompe o ciclo normal de programa e executa outro programa chamado rotina de interrupção. Esta interrupção pode ocorrer a qualquer instante da execução do ciclo de programa. Ao finalizar esta situação o programa voltará a ser executado do ponto onde ocorreu a interrupção. Uma interrupção pode ser necessária, por exemplo, numa situação de emergência.
Início Fim Interrupção
Rotina de interrupção Ciclo normal de programa
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Processamento Comandado por Tempo Da mesma forma que determinadas execuções não podem ser dependentes do ciclo normal de programa, algumas devem ocorrer com certos intervalos de tempo, as vezes muito curto, na ordem de milisegundos. Esse tipo de processamento também pode ser encarado como um tipo de interrupção, porém, ocorre com intervalos regulares de tempo dentro do ciclo normal de programa. Processamento por Evento Trata-se de processamento em eventos específicos como no retorno de energia, falha na bateria e estouro do tempo de supervisão do ciclo da UCP. Neste último caso temos o chamado Watch Dog Time (WD), que normalmente ocorre ao se detectar condição de estouro de tempo de ciclo da UCP, parando o processamento numa condição de falha, indicando-a ao operador através de sinal visual e às vezes, sonoro. Memória O sistema de memória é uma parte de vital importância no processador de um controlador programável. Armazena todas as instruções e dados necessários para executá-las. Existem diferentes tipos de sistemas de memória. A escolha de um determinado tipo depende: •
Tipo de informação armazenada;
•
Forma como a informação será processada pela UCP.
As informações armazenadas num sistema de memória são chamadas palavras de memória, formadas sempre com o mesmo número de bits. A capacidade de memória de um CP é definida em função do número de palavras de memória, previstas para o sistema.
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Mapa de Memória A capacidade de memória de um CP pode ser representada por um mapa, chamado mapa de memória. ENDEREÇO DAS PALAVRAS DE MEMÓRIA Decimal
Octal
25
Hexadecimal
FF
377
51
1FF
1023
1777
3FF
2047
3777
7FF
4095
7777
FFF
Tipos de Memória de um CP A arquitetura de memória de um controlador programável pode ser constituída por diferentes tipos de memória. Quadro: Tipos de memória Tipo de Memória
Descrição
RAM
Memória
Observação de
acesso
aleatório ROM
- Volátil - Gravada pelo usuário
Memória somente de leitura
- Não Volátil - Não permite apagamento - Gravada pelo fabricante
PROM
Memória
programável
somente de leitura
- Não volátil - Não permite apagamento - Gravada pelo usuário
EPROM
Memória
programável/
apagável somente de leitura
- Não Volátil - Apagamento por ultravioleta - Gravada pelo usuário
EPROM EEPROM
Memória programável/ apagável somente de leitura
FLASH EPROM
- Não Volátil - Apagável eletricamente - Gravada pelo usuário
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Estrutura Independente dos tipos de memórias utilizadas, o mapa de memória de um controlador programável pode ser dividido em cinco áreas principais: •
Memória executiva;
•
Memória do sistema;
•
Memória de status dos cartões de E/S;
•
Memória de dados;
•
Memória do usuário.
Memória Executiva - É formada por memórias do tipo ROM ou PROM e em seu conteúdo está armazenado o sistema operacional responsável por todas as operações que são realizadas no CP. O usuário não tem acesso a esta área de memória. Memória do Sistema - Esta área é formada por memórias tipo RAM, pois terá o seu conteúdo constantemente alterado pelo sistema operacional. Armazena resultados e/ou operações intermediárias, geradas pelo sistema, quando necessário. Pode ser considerada como um tipo de rascunho. Não pode ser acessada nem alterada pelo usuário. Memória de Status de E/S - A memória de status dos módulos de E/S são do tipo RAM. A UCP, após efetuar a leitura dos estados de todas as entradas, armazena essas informações na área denominada status das entradas ou imagem das entradas. Após o processamento dessas informações, os resultados serão armazenados na área denominada status das saídas ou imagem das saídas. Memória de Dados - As memórias de dados são do tipo RAM, e armazenam valores do processamento das instruções utilizadas pelo programa do usuário. Funções de temporização, contagem, aritméticas e especiais, necessitam de uma área de memória para armazenamento de dados. Estes dados podem ser: Valores pré-selecionados ou acumulados de contagem e temporização; Resultados ou variáveis de operações aritméticas; Resultados ou dados diversificados a serem utilizados por funções de manipulação de dados. Memória do Usuário - A UCP lê as instruções contidas nesta área a fim de executar o programa do usuário, de acordo com os procedimentos do sistema operacional. As memórias destinadas ao usuário podem ser do tipo: RAM; RAM/EPROM; RAM/EEPROM.
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Quadro: Tipos de memória de usuário Tipo de Memória
Descrição A maioria do CP’s utiliza memórias RAM para armazenar
RAM
o programa d usuário assim como os dados internos do sistema. O usuário desenvolve o programa e efetua testes em
RAM/EPROM
RAM. Uma vez checado o programa, este é transferido para EPROM. Esta configuração de memória do usuário permite que, uma vez definido o programa, este seja copiado em EEPROM.
RAM/EEPROM
Uma vez efetuada a cópia, o CP poderá operar tanto em RAM como em EEPROM. Para qualquer modificação bastará um comando via software, e este tipo de memória será apagada e gravada eletricamente.
Módulos de Entrada Os módulos de entrada são interfaces entre os sensores, localizados no campo, e a lógica de controle de um controlador programável. Esses módulos são constituídos de cartões eletrônicos, cada qual com capacidade para receber certo número de variáveis. Pode ser encontrada uma variedade muito grande de tipos de cartões, para atender às mais variadas aplicações nos ambientes industrial. Elementos Discretos Este tipo de entrada trabalha com dois níveis definidos: ligado e desligado (0 ou 1). BOTÃO CHAVE PRESSOSTATO FLUXOSTATO TERMOSTATO FIM DE CURSO TECLADO CHAVE BCD FOTOCÉLULA OUTROS
CARTÕES DISCRETOS
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UCP
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Elementos Analógicos Este tipo de entrada trabalha numa faixa de valores conhecidos. TRANSMISSORES
C.A.
TACO GERADOR
C.A.
TERMO RESISTÊNCIA TERMOPAR SENSOR DE POSIÇÃO
C.A. C.A.
UCP
C.A. OUTROS
C.A.
Módulos de Saída Os módulos de saída são elementos que fazem interface entre o processador e os elementos atuadores. Esses módulos são constituídos de cartões com capacidade de enviar sinal para atuadores, conforme a lógica de controle. Atuadores Discretos Este tipo de saída pode assumir dois estados definidos: ligado e desligado (0 ou 1). São usados para acionar atuadores, como solenóides, sinalizadores, etc. Atuadores Analógicos Este tipo de saída atua numa faixa de valores conhecidos. São usados para acionar dispositivos, como posicionadores, atuadores, indicadores, etc. Terminal de Programação O terminal de programação é um dispositivo (periférico) que, conectado temporariamente ao CP permitindo introduzir o programa do usuário e a configuração do sistema. Pode ser um equipamento dedicado, ou seja, um terminal que só tem esta utilidade e específico de um fabricante, ou um software que transforma um computador pessoal em um programador. Por meio de linguagem de fácil entendimento e utilização, será feita a codificação das informações vindas do usuário numa informação que possa ser entendida pelo processador de um CP. No terminal de programação (TP), poderão ser realizadas funções tais como: •
Elaboração do programa do usuário;
•
Análise do conteúdo dos endereços de memória;
•
Introdução e modificação de instruções;
•
Monitoração do programa do usuário;
•
Cópia do programa do usuário em disco ou impressora.
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Terminal Portátil Dedicado Geralmente compostos por um teclado dedicado que é utilizado para introduzir o programa do usuário. Os dados e instruções são apresentados num display que fornece sua indicação, e a posição da memória endereçada. A maioria dos programadores portáteis é conecta diretamente ao CP através de uma interface de comunicação (serial). Pode-se utilizar a fonte interna do CP ou obter alimentação própria através de bateria. Com o advento dos computadores pessoais portáteis (Lap-Top), esses terminais estão perdendo sua função, já que se pode executar todas as funções de programação em ambiente mais amigável, com todas as vantagens de equipamento portátil. Terminal dedicado TRC Tem como desvantagens seu custo elevado e sua baixa taxa de utilização, já que sua maior utilização se dá na fase de projeto e implantação da lógica de controle. Esses terminais são compostos por um teclado para introdução de dados/instruções e um monitor (TRC - tubos de raios catódicos). O monitor tem a função de apresentar as informações e condições do processo a ser controlado. Como no caso dos terminais portáteis, com o advento da utilização de computadores pessoais, este tipo está caindo em desuso. Terminal não dedicado – PC Pode-se utilizar um computador pessoal (PC), como terminal de programação. Isto é possível através da utilização de um software aplicativo dedicado a esta função. O custo do hardware (PC), e software é bem menor do que o de um terminal dedicado. Além da grande vantagem de ter, após o período de implantação e eventuais manutenções, o PC disponível para outras aplicações comuns a um computador pessoal. Outra vantagem é a utilização de softwares com mais interação com o usuário, utilizando todo o potencial e recursos de software e hardware, disponíveis nos computadores pessoais.
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Princípio de Funcionamento de um CP Um controlador programável tem seu funcionamento baseado num sistema de microcomputador onde se tem uma estrutura de software que realiza continuamente ciclos de varredura. Estados de Operação Basicamente, a UCP de um controlador programável possui dois estados de operação : •
Programação
•
Execução
A UCP pode assumir, também, o estado de erro, que aponta falhas de operação e execução do programa. Programação Neste estado o CP não executa programa, não assumindo nenhuma lógica de controle. Ficando preparado para ser configurado, receber novos programas ou modificações de programas já instalados. Este tipo de programação é chamado off-line (fora de linha). Execução Estado em que o CP assume a função de execução do programa do usuário. Neste estado, alguns controladores podem sofrer modificações de programa. Este tipo de programação é chamado on-line (em linha). Funcionamento Ao ser energizado, o CP, no estado de execução, cumpre uma rotina de inicialização gravada em seu sistema operacional. Esta rotina realiza as seguintes tarefas: •
Limpeza da memória imagem, para operandos não retentivos;
•
Teste de memória RAM;
•
Teste de executabilidade do programa.
Após a execução desta rotina, a UCP passa a fazer uma varredura (ciclo), constante, isto é, uma leitura seqüencial das instruções em loop (laço). Entrando no loop, o primeiro passo a ser executado é a leitura dos pontos de entrada. Com a leitura do último ponto ocorre a transferência de todos os valores para a chamada memória ou tabela imagem das entradas. Após a gravação dos valores na tabela imagem, o processador inicia a execução do programa do usuário de acordo com as instruções armazenadas na memória. Terminando o processamento do programa, os valores obtidos serão transferidos para a chamada memória ou tabela imagem das saídas.
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Ocorre também, a transferência de valores de outros operandos, como resultados aritméticos, contagens, etc. Ao término da atualização da tabela imagem, será feita a transferência dos valores desta tabela de saídas para os cartões de saída, fechando o loop. Neste momento, é iniciado um novo ciclo (loop). Para a verificação do funcionamento da UCP, é estipulado um tempo de processamento, cabendo a um circuito, chamado Watch Dog Time, supervisioná-lo. Ocorrendo a ultrapassagem deste tempo máximo, o funcionamento da UCP será interrompido, sendo assumido um estado de erro (WD). O termo varredura ou scan é usado para dar nome a um ciclo completo de operação (loop). O tempo gasto para a execução do ciclo completo é chamado Tempo de Varredura e depende do tamanho do programa do usuário e da quantidade de pontos de entrada e saída. Através do fluxograma a seguir e da figura na próxima página, este funcionamento é demonstrado graficamente. START PARTIDA Limpeza de memória Teste de RAM Teste de execução
OK?
Não
Sim Leitura das entradas Atualização da tabela imagem das entradas Execução do programa do usuário Atualização da tabela imagem das saídas Transferência da tabela para a saída Não Tempo de varredura OK? Sim
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STOP PARADA
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Cartão de Entrada o - 00 o - 01 o - 02 o - 03 o - 04 o - 05 o - 06 o - 07 IN
1
0
OUT
IN
Memória Imagem
IN
E N T R A D A
S A Í D A S
Cartão de Saída 1
o - 00 o - 01 o - 02 o - 03 o - 04 o - 05 o - 06 o - 07 OUT
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Lógica digital Sistema de numeração binária – controle digital Utiliza dois dígitos para representar qualquer combinação numérica (0 e 1). No sistema automatizado com CLP: 0 = entrada ou saída digital desligada 1 = entrada ou saída digital ligada Operações binárias – conversão de base, soma, subtração, divisão e multiplicação Conversão de base de numeração Conversão binário para decimal Exemplo 1: converter o número 1010 (2) para o sistema decimal
Exemplo 2:
Exercícios Realizar as conversões a seguir 101101 (2) = ___________________(10) 0100101 (2) = __________________(10) 1110111 (2) = __________________(10) 101 (2) = _____________________(10) 233 (2) = _____________________(10)
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Conversão decimal para binário Exemplo 1: converter o número 273 (10) para binário
Exercícios: realizar as conversões a seguir a) 101101 (2) =_______________(10) b) 0100101 (2) = _______________(10) c) 1110111 (2) = _______________(10) d) 101 (10) = ___________________(2) e) 233 (10) = __________________(2)
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Lógica digital Recurso de controle baseado em sistemas digitais e que utiliza operações lógicas (E, OU, NÃO) para executar funções de ligar ou desligar uma saída em função de valores de entrada. Exemplo: um comando de partida direta para motor trifásico assíncrono.
Função lógica E Só aciona a saída (S=1) se as entradas forem ambas iguais a 1
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Linguagem Ladder da lógica E
Função lógica OU Esta função aciona a saída (S=1) se uma das entradas for igual a 1.
Linguagem Ladder da lógica OU
Função lógica NÃO Realiza a inversão de um sinal de entrada para a saída (NÃO = INVERSÃO) Linguagem Ladder da lógica OU
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Microcontrolador programável WEG – CLIC02 O Clic 02 Weg é um Micro Controlador Programável de fácil programação e com excelente custobenefício, podendo ser utilizado para controle e automações de pequeno porte.
Aplicações •
Controle de Sistemas de Iluminação;
•
Comando de Portas ou Cancelas;
•
Sistemas de Energia;
•
Sistemas de Refrigeração e Ar-Condicionado;
•
Sistemas de Ventilação;
•
Sistemas de Transporte;
•
Controle de Silos e Elevadores;
•
Comando de Bombas e Compressores;
•
Sistemas de Alarme;
•
Comando de Semáforos;
•
Sistemas de Irrigação;
Benefícios •
Economia de Espaço;
•
Fácil Programação;
•
Unidades com 10 ou 20 pontos de entradas e saídas (I/O);
•
2 entradas Analógicas 0-10Vcc / 8 Bits (Opcional);
•
Display LCD (4 linhas x 12 caracteres);
•
Relógio de Tempo Real (Opcional);
•
Saídas Digitais a Relé (10A carga resistiva);
•
Alimentação em 24Vcc ou 110-220Vca – 50/60Hz;
•
Visualização de mensagem;
•
Alteração de ajustes de blocos on-line. SENAI
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Codificação
As entradas digitais são identificas pela letra “I”, as entradas analógicas pela letra “A” e as saídas pela letra “Q”. Os bornes identificados por 0V, são a referência para as entradas analógicas “A1” e “A2”, respectivamente. Entradas Nos modelos com alimentação em 24Vcc, a tensão para o sinal nas entradas também deve ser 24Vcc e nos modelos com alimentação 110/220Vca o sinal nas entradas deve ser 110/220Vca (PNP). O tempo de acionamento das entradas e freqüência admitida é a seguinte: •
110Vca – ON > OFF 45 ms a 50 ms, OFF >ON 45 ms a 50 ms (10 Hz);
•
220Vca – ON > OFF 85 ms a 90 ms, OFF > ON 18 ms a 22 ms ( 8 Hz);
• 24Vcc – ON > OFF 5 ms, OFF > ON 3 ms (50 Hz).
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Abaixo, segue exemplo de como fazer a conexão nas entradas do Clic Weg.
Saídas Para segurança, recomenda-se utilização de fusível de segurança limitando a carga ao máximo em 10 A (carga resistiva) por saída. Como as saídas do Clic Weg são a relé, pode-se utilizar tensões diferentes para cada saída. A conexão de cargas nas saídas pode ser feita da maneira que segue.
Opções de programação do CLP Painel frontal: No painel frontal, encontra-se um display e as teclas, pelas quais se faz a navegação através dos menus e programação do Clic WEG. Software Clic Edit: Outra maneira de programar o Clic WEG é através do software Clic Edit.
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Descrição dos elementos para linguagem Ladder
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Software de programação Clic Edit 2
1) Menu principal 2) Botões de ícones rápidos 3) Tela de edição 4) Instruções Ladder 5) Nome do arquivo 6) Versão do software 7) Estado do CLP 8) Tipo do CLP
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GRUPO DE INSTRUÇÕES BOBINA 1) Contato normalmente aberto Símbolo
Funções do contato: I, Q, M, R, C, T e G
2) Contato normalmente fechado Símbolo Funções do contato: i, q, m, r, c, t e g 3) Bobina •
Saída normal (--[)
•
Relé de set (↑)
Símbolo
Símbolo
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•
Relé de reset (↓)
•
Relé de pulso (P)
Símbolo
Símbolo
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Exemplo de programa em linguagem Ladder Montar um programa Ladder para controle de um motor trifásico com partida direta e proteção de sobrecarga por ele térmico. Utilizar os circuitos de comando e principal como base.
Solução do problema
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Monitoração da lógica
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Exercício: Esquematizar uma chave reversora para motor trifásico com intertravamento entre os sentidos de rotação (esquemas de comando e principal) e montar o comando equivalente em linguagem Ladder. Simular o funcionamento verificando o comportamento do programa. Diagrama principal
Diagrama de comando
Programa em linguagem Ladder
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Simulação do programa para reversão de motor trifásico Sem acionamento de qualquer das entradas digitais
Com acionamento das entradas digitais
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EXERCÍCIO CLP Automatizar com um CLP o sistema de abastecimento de água abaixo, obedecendo as seguintes condições de funcionamento.
A bomba 1 somente deve ligar se: •
Houver água no rio
S1 acionado (S1=1)
•
A caixa inferior estiver com nível baixo
•
A caixa inferior estiver com nível intermediário 0 e S3 = 1)
S2 e S3 desacionados (S2 = 0 e S3 = 0) ou S2 desacionado e S3 acionado (S2 =
A bomba 1 somente deve desligar se: •
Faltar água no rio
S1 desacionado (S1 = 0) ou
•
A caixa inferior estiver cheia
S2 e S3 acionados
A bomba 2 somente deve ligar se: •
A caixa inferior estiver cheia ou com nível intermediário de água (S2 e S3 acionados (=1) ou S2 dasacionado e S3 acionado (S2 =0 e S3 = 1)) e
•
A caixa superior estiver vazia ou com nível intermediário de água (S4 e S5 desacionados (=0) ou S4 desacionado e S5 acionado (S4 = 0 e S5 = 1))
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GRUPO DE INSTRUÇÕES CONTADORES 1) Bloco Contador Símbolo
Descrição Este bloco contador possui a função de contagem bidirecional com limite de contagem até 9999 (campo Valor de Ajuste). O valor monitorado é exibido no campo Valor Atual. Se Direção de contagem = OFF => contagem crescente Se Direção de contagem = ON => contagem decrescente A entrada de reset tem a função de zerar a contagem a qualquer instante e tem o seguinte comportamento: •
Se estiver ON, limpa o valor atual do contador e desliga a saída deste
Se estiver OFF, realiza a contagem normalmente Possui diversos modos de operação: Modo1 – ao atingir o valor ajustado aciona a saída, permanecendo ligada até ser acionado o reset ou invertido o sentido de contagem. Quando atingir o valor ajustado a contagem pára. Quando o sentido de contagem for decrescente, a saída irá acionar ao atingir o valor zero. Não mantém o valor de contagem quando desenergizado. Modo 2 – ao atingir o valor ajustado aciona a saída, permanecendo ligada até ser acionado o reset ou invertido o sentido de contagem. Quando atingir o valor ajustado a contagem não pára, continuando a contar os pulsos. Quando o sentido de contagem for invertido, a contagem será decrementada do valor atual. A saída irá acionar ao atingir o valor zero. Modo 3 – idem ao modo 1, porém mantém o valor de contagem quando desenergizado. •
Modo 4 – idem ao modo 2, porém mantém o valor da contagem quando desenergizado Quando o sinal de reset estiver ON no modo crescente de contagem, o valor atual será setado em zero. Quando o sinal de reset estiver ON no modo decrescente de contagem, o valor atual será setado no valor ajustado.
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Exemplo de aplicação: montar, analisar e interpretar o programa
2) Bloco Temporizador Símbolo
Descrição Esta instrução possui as seguintes características: •
Bases de tempo 1- 0,0s a 999,9s 2- 0s a 9999s 3- 0s a 9999m
•
•
Entrada de reset (não é utilizada nos modos 1 e 5 de operação) •
Se estiver ON limpa o valor de contagem de tempo e desliga a saída
•
Se estiver OFF não tem efeito
Modos de operação do temporizador •
Modo 1- Retardo na energização.
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•
Modo 2 - Retardo na energização memorizando o estado de saída após atingir o tempo até o acionamento da entrada de reset.
•
Modo 3 - Retardo na desenergização com entrada de reset (aciona a saída quando a entrada for acionada, temporiza após a entrada ser desacionada e desliga a saída no final da temporização).
•
Modo 4 - Retardo na desenergização após o flanco de descida (aciona a saída quando a entrada for desacionada, temporiza após a entrada ser desacionada e desliga a saída no final da temporização).
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•
Modo 5 – modo oscilador
•
Modo 6 – modo oscilador com reset
•
Modo 7 – Modo oscilador (Ton ≠ Toff) com reset
SENAI
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Exercícios 1) Montar um programa em linguagem Ladder para controle de um comando trifásico conforme a seqüência operacional abaixo.
Υ∆ de
um motor
Partida estrela-triângulo de motor trifásico Seqüência operacional Observe a seguir os diagramas referentes ao circuito principal e ao circuito de comando.
Na condição inicial de partida do motor (em estrela), K1, K 2 e K 3 estão desligados e a rede RST está sob tensão. Pulsando-se o botão S1, a bobina do contator K 2 e o relé temporizado d1 serão alimentados, fechando os contatos de selo e o fechador de K 2, que mantêm energizadas as bobinas dos contatores K 1 e K 2 e o relé K6. Uma vez energizadas as bobinas de K 2 e K 1, fecham-se os contatos principais e o motor é acionado na ligação estrela. Decorrido o tempo para o qual o relé temporizado foi ajustado, este atua fazendo com que o contato abridor de K6 se desligue, desenergizando a bobina de K 2 e abrindo seus contatos principais. Com a bobina K 2 desenergizada, o contato abridor K 2 é acionado, energizando a bobina K 3, que acionará o motor na ligação triângulo. Parada do motor Para parar o motor que está funcionando em triângulo, aciona-se o botão So, interrompendo a energização da bobina K 1. Este abrirá os contatos K 1 (13-14) e K 1 (23-24), interrompendo a corrente da bobina K 3. Com isso, o motor está desenergizado.
SENAI
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2) Montar um programa para controle de partida de motor trifásico utilizando chave compensadora automática PARTIDA DE MOTOR TRIFÁSICO COM CHAVE COMPENSADORA AUTOMÁTICA Seqüência operacional Observe a seguir os diagramas do circuito principal e de comando do sistema de partida de motor trifásico com chave compensadora automática.
Na condição inicial, os contatores K1, K2, K3 e relé de tempo (K6) estão desligados. Quando o botão S1 é acionado, a bobina do contator K1 fica energizada e o relé do tempo K6 também. Os contatos K1 (13-14) e K1 (23-24) se fecham e mantêm as bobinas de K 1 e K6 energizadas e energizam a bobina de K3. Com o fechamento da bobina de K3, os contatos de K3 (13-14) e K3 (23-24) se fecham, tornando a bobina de K3 independente do contato K1 (13-14). Como as bobinas de K1 e K3 estão energizadas, os contatos principais de K1 e K3 se fecharão e o motor será alimentado com tensão reduzida iniciando a partida. Decorrido o tempo pré-ajustado, o relé temporizado K6 comuta, desenergizando a bobina de K1 e energizando a bobina de K2. Com a bobina de K2 energizada, os contatos K2 (13-14) se fecham e os K2 (41-42) se abrem, provocando a desenergização da bobina de K3. Os contatos principais de K3 se abrem e os de K2 se fecham. Dessa forma, o motor é alimentado com tensão plena (tensão nominal).
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3) Bloco RTC – Relógio de tempo real Símbolo
Descrição
Dias da semana: Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Saturday, Sunday
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Modos do comparador 1. O acionamento da saída acontece no horário de início da comparação ajustado e o desligamento da mesma acontece no horário de término da comparação desta. Este modo não leva em consideração o período da semana ajustado. 2. O acionamento da saída acontece no horário de início da comparação ajustado e o desligamento da mesma acontece no horário de término da comparação desta. Este modo é habilitado somente no período da semana ajustado. •
Y é o número do RTC (R1 a R8)
•
Quando Z = OFF, Y é mantido em OFF em qualquer condição.
•
Quando Z = ON, então:
A) Função Everyday Se a entrada Z for desenergizada no meio da contagem de tempo, a saída Y é desligada.
SENAI
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Se a entrada Z for desenergizada durante a contagem de tempo, a saída Y é desligada. B) Função Intervalo de Tempo
C) Chave Summer Summer / Winter (horário de verão) verão) Adianta ou atrasa o RTC em 1 hora Exemplo de utilização do RTC
Monitoração do programa anterior SENAI
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Exercício: Aplicação prática: automatizar a abertura e o fechamento de um portão eletrônico para as seguintes situações. De segunda a sexta-feira RTC1 RTC2
• Abrir no período da manhã às 7:00h • Fechar às 8:00h • Abrir no período da tarde às 16:30h • Fechar às 17:30h
Resolução
Montar e analisar o comportamento do programa
SENAI
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Controlador Programável ALTUS Série Ponto A Série Ponto A Série Ponto é um sistema de controle distribuído com E/S remotas. Possui uma arquitetura flexível que permite o acesso a módulos remotos via diferentes padrões de redes de campo. Os módulos de E/S e cabeças de redes de campo padronizadas podem ser utilizadas tanto com UCPs Altus quanto com UCPs de outros fabricantes. Os módulos eletrônicos incorporam em suas bases bornes e fusíveis, simplificando muito o projeto, montagem e comissionamento dos painéis de controle. A manutenção é facilitada pelo extensivo diagnóstico e pela troca a quente de todos os módulos de E/S. A Série Ponto inclui UCPs de alta capacidade de comunicação, permitindo inclusive acesso via Internet, por meio de “browser”. Assim, passa a ser possível a supervisão, comando e diagnósticos com características sem precedentes em equipamentos de controle.
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Características da Série UCPs As UCPs da série se caracterizam por uma altíssima integração de funções, programação online, alta capacidade de memória e vários canais seriais integrados.
Módulos Os módulos possuem alta densidade de pontos, sendo possível configurações com 16 a 32 pontos digitais ou 4 a 8 pontos analógicos por módulo. Cada ponto é monitorado por um LED. Um LED de diagnóstico multifuncional indica alguns diagnósticos, que podem ser lidos também remotamente pela UCP, mestre da rede ou pelo software MasterTool. Os módulos de E/S possuem etiquetas onde o usuário pode identificar os tags dos sinais de campo. Para facilitar testes no sistema estes tags estão posicionados junto aos LEDs indicadores locais.
Bornes Integrados à Base A Série Ponto tem como uma de suas características a conexão direta ao campo, reduzindo custo de fiação e bornes na instalação. Não é necessário interferir em qualquer fiação de campo para remover os módulos.
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Troca à Quente de Módulos A troca à quente consiste na substituição de módulos de E/S sem que, para isto, todo o processo pare. A UCP permanece energizada controlando o processo, e a substituição dos módulos pode ser realizada sempre que necessário. Os módulos da Série podem ser substituídos individualmente, sem que seja necessário desconectar os cabos dos bornes, visto que a unidade eletrônica é destacável por meio de conectores nas bases. Neste caso, durante a substituição, os pontos controlados pelo cartão permanecem inativos e a UCP pode memorizar o último conteúdo das entradas. Fusíveis Opcionalmente as bases possuem fusíveis de proteção individuais para saídas ou fiação de campo. Os sinais analógicos de entrada 4-20 mA também podem ser protegidos desta maneira. Evita-se assim a fiação adicional para bornes com fusíveis e se ganha grande segurança operacional. Chave Mecânica As bases possuem Chaves Mecânicas que impedem a colocação de um módulo de tipo diferente do previsto no projeto e ajustado na base. Esta chave possui uma codificação definida pelos últimos dois dígitos do nome do módulo. Por exemplo: o módulo PO2021 deve ter sua base ajustada pelo usuário com o código 21. Diagnóstico São disponíveis vários diagnósticos, tanto em UCPs e cabeças quanto em módulos de E/S. Cada módulo possui LED de diagnóstico multifuncional e pode ser consultado via software de configuração MasterTool ou pelo mestre da rede de campo. Alguns exemplos de diagnóstico são: Módulo de tipo errado na posição Falta de fonte de campo Carga em curto
Sistema de Endereçamento O sistema de endereçamento é implementado pelo barramento de comunicação chamado GBL, uma tecnologia inédita desenvolvida e patenteada pela Altus. Os módulos da série Ponto utilizam um método de endereçamento automático que elimina a necessidade de chaves ou jumpers nos módulos para esta função. O endereço é definido pela posição em que o módulo é montado no barramento, impedindo que acidentalmente ocorram erros de endereçamento ou acionamento indevido de sinais de campo. SENAI
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Barramento de Alta Velocidade A comunicação entre a UCP ou cabeça do barramento é feita por um barramento de alta velocidade, implementado em hardware por um único chip, obtendo-se velocidades de aquisição e parametrização inigualáveis. Algumas características alcançadas por este sistema são: Endereçamento e identificação automática de módulos Troca à quente de qualquer módulo (Barramento serial de 12Mbaud, varredura de 0,5 ms para 480 pontos) Conecta no máximo até 30 módulos X 16 pontos = 480 pontos Implementação totalmente em hardware com uso de circuitos integrados dedicados.
Identificação Automática Um sistema de identificação embutido no módulo permite que o mestre do barramento (UCP ou cabeça) identifique o seu tipo, evitando comportamento indevido em caso montagem de módulo errado. Isto é uma proteção adicional à Chave Mecânica e permite que o sistema confira a configuração feita por ocasião do projeto do sistema. Barramento Local Cada barramento pode ser constituído por até 30 módulos de E/S. Estes módulos devem estar dispostos em segmentos com no máximo 10 módulos cada. A arquitetura permite a instalação de um total de quatro segmentos, dando flexibilidade na montagem de painéis elétricos.
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Barramento Remoto
Neste tipo de configuração os módulos estão ligados a uma Cabeça de Rede de Campo. A rede de campo interliga as cabeças a uma Interface de Rede de Campo localizada no barramento local. A capacidade de módulos de E/S dos barramentos remotos, além de seguir os mesmos limites de um barramento local, também é limitada pelas características específicas de cada tipo de rede. Recomenda-se a consulta específica do manual de utilização da cabeça de rede de campo em questão para obter esta informação. A foto mostra uma cabeça de rede PROFIBUS que inclui a fonte de alimentação.
Interfaces de Rede A Série Ponto pode trabalhar nas seguintes redes de campo: •
PROFIBUS
•
MODBUS
•
ETHERNET
•
DEVICENET
•
AS-i
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Elementos da arquitetura série Ponto Trilho de Montagem A Série Ponto é montada em trilhos padrão DIN TS35. A fixação dos módulos nos trilhos se dá por encaixe. UCP A UCP, Unidade Central de Processamento, é responsável pela execução das funções de controle, realizando o ciclo básico de leitura dos pontos de entrada, execução do programa aplicativo, atualização das saídas e comunicação com o sistema supervisório, entre outras funções. As dimensões da UCP são as mesmas dos módulos de E/S.
Fonte Provê alimentação para a UCP e todos os módulos de E/S locais. Pode ser utilizada como fonte de expansão quando for necessário mais corrente nos segmentos do barramento. As dimensões da fonte são as mesmas dos módulos de E/S. As UCPs de menor porte possuem a fonte integrada.
Barramento Um sistema é constituído por um Barramento Local, formado por uma UCP e seus módulos de E/S, e uma série de Barramentos Remotos, composto pela Cabeça de Rede de Campo e módulos de E/S. O barramento local comporta até 30 módulos de E/S divididos em até 4 segmentos. Os barramentos remotos, por sua vez, possuem outras limitações relacionadas com a quantidade de dados a serem transmitidos no protocolo escolhido. Bases As bases são elementos modulares que formam os barramentos. São montadas em trilhos TS35 e distribuem assim a alimentação, sinais do barramento e sinais das E/S para os módulos da série. As bases possuem os bornes - nas opções mola ou parafuso - para ligação com a fiação de campo e, opcionalmente, fusíveis de proteção. A escolha da base está relacionada ao tipo de módulo a ser utilizado. Deve-se consultar as Características Técnicas (CTs) de cada módulo para verificar as opções de bases existentes e mais adequadas.
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Módulos de E/S Os módulos de E/S são encaixados nas bases, e tem a função de adaptar os diferentes tipos de sinais de campo e enviá-los à UCP ou Cabeça de Rede. Apresentam uma grande variedade de tipos e faixas de operação, para cobrir as mais diferentes necessidades. Os módulos podem se trocados à quente, sem necessidade de desconectar cabos ou desligar todo o sistema. A alimentação dos circuitos de campo deve ser provida por fontes externas. Módulo expansor Interliga os Segmentos de Barramento, levando as linhas de comunicação e alimentação para o segmento seguinte. O módulo Expansor que inicia um Segmento de Barramento, quando necessário, pode ser substituído por uma fonte de alimentação. Assim, aumenta-se a corrente disponível para os módulos de E/S seguintes.
Cabo de expansão Interliga os Módulos Expansores, criando os Segmentos de Barramento. Possibilita maior flexibilidade de soluções na montagem da Série Ponto em painéis.
Terminação Tem a função de casar a impedância do barramento de comunicação de um barramento local ou remoto. A terminação é um conector que deve ser instalado na ultima base do barramento. Este componente é fornecido juntamente com a base da UCP e da cabeça de rede de campo.
Configuração de barramentos e módulos Para iniciar a programação do CLP Altus série Ponto é necessária a configuração dos módulos instalados no barramento, bem como seus endereçamentos junto à UCP. SENAI
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A Altus disponibiliza o software MasterTool ProPonto como ferramenta para configuração dos
barramentos locais e remotos da Série Ponto.
Tela de Desenho por Segmento A tela de desenho do ProPonto permite criar um barramento Ponto, inserindo-se os componentes (bases e módulos) sobre o barramento, de maneira gráfica. Em cada segmento, existem 14 posições reservadas. Em cada posição pode-se inserir até dois componentes: uma base (área inferior da posição física) e um módulo (área superior da posição física). As duas posições iniciais devem ser utilizadas para cabeças remotas, UCPs e/ou fontes de alimentação. As duas posições finais devem ser utilizadas para expansores de barramento, cabos de expansão de barramento e terminadores. As dez posições centrais devem ser utilizadas apenas para os módulos de E/S. Árvore de Componentes e Bases Compatíveis A área a esquerda da tela mostra uma “árvore de componentes” com pastas que classificam os componentes entre Bases, Cabeças Remotas, Cabos de Expansão, UCPs, Fontes, Expansores de Barramento, Interfaces de Rede e Módulos de E/S. Esta árvore pode ser expandida até o nível de componente (um módulo ou uma base). Esta organização facilita o trabalho de inserção dos componentes no barramento, pois permite que eles sejam encontrados mais facilmente. bases.
O ProPonto possui uma lista das bases compatíveis com cada módulo, facilitando a inserção de
Verificação do Barramento O ProPonto permite que se verifique a correção do barramento do ponto de vista da topologia e do balanço de energia, consistindo itens tais como: •
Falta de elementos (ex.: terminação, cabo, ...); SENAI
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•
Falta de módulo em cima da base;
•
Elemento no lugar errado (ex.: incompatibilidade entre módulo e base);
•
Número de módulos por fonte e em todo o barramento
•
Capacidade de dados (ex.: 200 bytes de entrada e 200 bytes de saída);
Geração de Etiquetas O ProPonto permite a criação de etiquetas para identificação do módulo e seus pontos de E/S. As etiquetas são impressas através do Microsoft Excel, com um modelo de planilha denominado “ETQ.XLS”, fornecido junto com o ProPonto. Este arquivo contém o layout das etiquetas no formato do papel a ser impresso. Uma macro permite ao usuário selecionar quais etiquetas deseja imprimir, importa os dados destas etiquetas diretamente do arquivo de projeto do ProPonto, disponibiliza estes dados nas células apropriadas do Excel e imprime as etiquetas selecionadas. O ProPonto permite que todos os tags e descrições possam ser aproveitados no software programador MasterTool MT4100. Módulos do CLP Altus – Série Ponto • UCP → PO3145
– unidade central de processamento com memória flash (não apagável quando houver falta de energia elétrica) de 128KB, 16 módulos de entrada e saída e 2 interfaces seriais RS232. • Base → PO6305 – base de fixação para a UCP PO3145 • Fonte → PO8085 – fonte de alimentação 5Vdc • Base → PO6800 – base para a fonte • Módulos
de entrada optoacoplador •
→
PO1010 – módulo de entradas digitais (32 entradas), 24Vdc com
Base PO 6000 – base para módulo E/S digital com mola
• Contador • Cabo
rápido → PO7079 – módulo contador
de comunicação PO9500
• Módulo de saída PO2022 → módulo de saídas digitais (16 por cartão) com rele de contato seco (NA) • Base → PO6052 → base – módulo de entradas analógicas (8 entradas) com barreira isolada. • PO
6001 → base para módulo E/S analógicas e com mola.
Base PO6000 – Spring digital base (base para módulo digital (entrada ou saída) com encaixe dos cabos de conexão externa por mola. Base PO6052 - Spring digital base C (base para módulo digital (entrada ou saída) com encaixe dos cabos de conexão externa por parafusos.
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Configuração de Barramentos do CLP Altus – Série Ponto SEGMENTO 0 MÓDULOS PO3145
PO8085
PO1010
PO6305
PO6800
PO6000
0A
0B
00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
PO7079
PO8500
0C
0D
BASES
SEGMENTO 1 MÓDULOS
0A
PO2022
PO1112
PO7079
PO6000
PO6001
0B
00
01
BUS TERM 02
03
04
05
06
07
08
09
0C
0D
BASES
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EXEMPLO DE UTILIZAÇÃO CIRCUITO PARA REVERSÃO DE MOTOR TRIFÁSICO COM COMUTAÇÃO DIRETA POR BOTÕES
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Software de programação da série Ponto MT4100 - MasterTool Programming O software MT4100 possibilita tanto a programação das UCPs quanto a configuração dos barramentos da série. Possui a flexibilidade de permitir o uso de funções especialmente desenvolvidas para diferentes aplicações. Abaixo um exemplo da tela inicial do software.
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Lógica de programação O CLP Altus série Ponto tem a característica de ser programado no formato de lógica, onde são inseridos os componentes que fazem parte do programa do usuário. Estas lógicas são montadas conforme a necessidade do usuário e os componentes alocados em posições específicas. São formadas por 32 células dispostas em 4 linhas e 8 colunas. Veja a figura a seguir.
As duas linhas laterais da lógica representam barras de energia entre as quais são colocadas as instruções a serem executadas. Estão disponíveis para programação instruções simbólicas tipicamente encontradas em diagramas tais como contatos, bobinas, ligações e instruções representadas em caixas, como temporizadores, contadores e aritméticas. Operandos Operandos são elementos utilizados pelas instruções do MasterTool na elaboração de um programa aplicativo. Os operandos podem definir valores constantes, definidos no momento da programação, ou variáveis, identificadas através de um endereço ou tag, com valores possíveis de serem alterados durante a execução do programa aplicativo. Identificação de um operando pelo endereço A identificação e utilização de um operando pelo seu endereço é caracterizada pelo caractere % como primeiro caractere do nome. O restante do nome utilizado deve seguir as regras de formatação de endereços de operandos. Identificação de um operando pelo Tag A identificação e utilização de um operando pelo seu tag é caracterizada pela utilização de um nome com até 7 caracteres alfanuméricos, que pode ser atribuído a qualquer operando, exceto constantes. Esse nome passa a representar o operando nos processos de programação, monitoração, depuração e documentação de um programa aplicativo. Ex: atribui-se o tag CONT1 ao operando %M0000
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Operandos utilizados no MasterTool
Os operandos dividem-se em 3 grupos: • Operandos simples • Operandos constante • Operandos tabela Identificação dos operandos simples Tipo do operando •
%E - entrada
•
%S - saída
•
%A - auxiliar
•
%M - memória
•
%I - inteiro
•
%D - decimal
•
%F – real
Exemplos de endereços •
%E0002.3 – ponto 3 do operando de entrada 2
•
%S0004.7 – ponto 7 do operando de saída 4
•
%A0045 – auxiliar 45
•
%M0205 – operando memória 205
Identificação dos operandos constante Os operandos constante são utilizados para definir valores fixos durante a edição do programa aplicativo.
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Tipo do operando •
%M – memória
•
%I – inteiro
•
%D – decimal
•
%F – real
Grupos de instruções do CLP Altus série Ponto Instruções do grupo relés As instruções do grupo relés são utilizadas para o processamento lógico dos diagramas de relés. Através das mesmas pode-se manipular os valores dos pontos digitais de entrada (%E), saída (%S), bem como os pontos de operandos auxiliares (%A), memória (%M) e decimal (%D). São usadas também para desvio do fluxo e controle do processamento do programa aplicativo. Instruções do grupo:
PLS – RELÉ DE PULSO
Descrição: A instrução relé de pulso gera um pulso de uma verrudura em sua saída, ou seja, permanece energizada durante uma varredura do programa aplicativo quando o estado da sua entrada passar de desenergizado para energizado. O relé auxiliar declarado serve como memorizador, evitando limitações quanto ao número de instruções de pulso presentes no programa aplicativo. ATENÇÃO: o valor do relé auxiliar não deve ser utilizado em nenhum outro ponto do programa aplicativo.
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CONTATOS RNA
RNF
Descrição: Estas instruções refletem o comportamento real de um contato elétrico de um relé no programa aplicativo. O contato NA será fechado quando receber o comando para tal e o NF realizará operação inversa.
BOBINAS BOBINA SIMPLES
BOBINA LIGA
BOBINA DESLIGA
Descrição: As instruções bobina modificam o estado lógico do operando na memória imagem do controlador programável, conforme o estado da linha de acionamento das mesmas. A bobina simples liga ou desliga o ponto do operando conforme a linha de acionamento, enquanto que as bobinas do tipo liga e desliga ligam ou desligam os operandos quando a linha está energizada (set / reset).
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Estas instruções somente podem ser alocadas na coluna 7 da lógica.
Exemplo de aplicação: instruções BL e BD
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Exemplo de aplicação: Converter o comando de reversão de motor trifásico a seguir para linguagem Ladder CLP Altus série Ponto.
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Resolução
Montar e analisar o funcionamento.
SLT – BOBINA DE SALTO
Descrição: A instrução bobina de salto serve para controlar a seqüência de execução de um programa aplicativo, sendo usada para desviar o processamento do mesmo para uma lógica determinada. Seu operando é uma constante que determina o número de lógicas a serem saltadas a partir da energização da bobina. A determinação da lógica destino é realizada pela soma da constante que acompanha a instrução com o número da lógica onde a mesma se encontra. Quando a linha de acionamento da bobina de salto estiver desenergizada, o salto não ocorre, e a instrução seguinte àquela em que esta bobina está declarada é executada.
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Exemplo de aplicação da bobina de salto
RM, FRM – RELÉ MESTRE e FIM DE RELÉ MESTRE RM
FRM
As instruções relé mestre e fim de relé mestre são utilizadas para determinar trechos de programas aplicativos, energizando ou não a barra lógica de alimentação nos mesmos, conforme o estado da sua linha de acionamento. Estas instruções não necessitam de operandos, podendo ser posicionadas somente na coluna 7 da lógica. Quando a entrada da instrução RM estiver desenergizada, a barra lógica de alimentação é desenergizada desde a lógica seguinte até a lógica que contém a instrução FRM. Como estas instruções atuam sempre na lógica seguinte a qual estão contidas é aconselhável o seu posicionamento sempre como últimas instruções da lógica em que estiverem presentes. Assim sendo, o trecho do programa aplicativo delimitado visualmente pelas instruções no diagrama corresponde exatamente ao controlado pelas mesmas, evitando assim a má interpretação de seu funcionamento. ATENÇÃO: as instruções COM, COB, TEE e TED contém saídas energizadas sem o acionamento das suas entradas. Estas saídas permanecem energizadas mesmo dentro de um trecho sob comando de um relé mestre desenergizado, podendo causar acionamentos indesejáveis. Exemplo de aplicação
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PLS – BOBINA DE PULSO
Descrição: A instrução relé de pulso gera um pulso de uma varredura em sua saída, ou seja, permanece energizada durante uma varredura do programa aplicativo quando o estado da sua entrada passar de desenergizado para energizado. O relé auxiliar declarado serve como memorizador, evitando limitações quanto ao número de instruções de pulso presentes no programa aplicativo ATENÇÃO: o valor do relé auxiliar não deve ser modificado em nenhum outro ponto do programa aplicativo.
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Exemplo de aplicação
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Instruções do grupo contadores As instruções Contadores são utilizadas para realizar contagens de eventos ou de tempo no programa aplicativo.
CON – Contador Simples
OPER1 – CONTADOR OPER2 – LIMITE DE CONTAGEM Descrição: Esta instrução realiza contagens simples, com o incremento de uma unidade em cada acionamento. A instrução contador simples possui dois operandos. O primeiro, sempre do tipo %M (memória) especifica a memória que contabiliza os eventos. O segundo estabelece o valor limite de contagem para a energização da saída da célula superior e pode ser do tipo %KM (constante memória – um valor fixo) ou do tipo %M referenciado indiretamente. Se a entrada ativa está desenergizada, a memória em OPER1 é zerada. A saída não limite energiza e a saída limite desenergiza. Quando a entrada ativa está desenergizada, cada transição de ligação na entrada incrementa aumenta o valor do operando contador (OPER1) de uma unidade. Se o valor do primeiro operando igualar-se ao do segundo operando, a saída limite é energizada. A variável contadora não é incrementada com novas transições na entrada incrementa, permanecendo com o valor limite. Se for menor, a saída limite é desenergizada. O estado lógico da saída não limite é exatamente o oposto da saída limite, mesmo estando a instrução desativada. Em caso de acesso inválido para o segundo operando da instrução, a saída não limite é energizada. ATENÇÃO: com a entrada ativa desativada, a saída não limite permanece sempre energizada, mesmo quando a instrução estiver em um trecho comandado pela instrução RM (relé mestre). Deve-se ter cuidado para não realizar acionamentos indesejáveis na lógica devido a este fato.
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Operando KM – Constante memória – usado para definição de valores fixos no programa do usuário
EXEMPLO DE APLICAÇÃO CONTADOR SIMPLES UNIDIRECIONAL
COB– Contador Bidirecional
OPER1 – CONTADOR OPER2 – PASSO DE CONTAGEM OPER3 – LIMITE DE CONTAGEM Esta instrução realiza contagens com o valor de incremento ou decremento definido por um operando. A instrução contador bidirecional permite contagens em ambos os sentidos, isto é, incrementa ou decrementa o conteúdo de um operando do tipo memória.
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O primeiro operando contém a memória acumuladora acumuladora do valor contado, enquanto que o segundo especifica o valor do incremento ou decremento desejado. O terceiro operando contém o valor limite da contagem. A contagem ocorre sempre que a entrada ativa está energizada e as entradas incrementa ou decrementa sofrerem uma transição de desligadas para ligadas. Se ambas as entradas sofrem a transição no mesmo ciclo de varredura do programa, não há incremento nem decremento no valor da memória declarada em OPER1. Caso o valor do incremento seja negativo, a entrada incrementa provoca decrementos e a entrada decremento provoca incrementos no valor da contagem. Se o valor do primeiro operando tornar-se maior ou igual ao do terceiro operando, a saída limite superior é energizada, não havendo incremento. Se o valor do primeiro operando tornar-se igual ou inferior a zero, a saída limite inferior é acionada, sendo armazenado zero no primeiro operando. Se o valor do primeiro operando está entre zero e o limite, a saída não limite é acionada. Se a entrada ativa não está energizada, a saída limite inferior é energizada e o primeiro operando é zerado. Em caso de acesso indireto inválido para qualquer um dos operandos da instrução, a saída limite inferior é energizada. ATENÇÃO: Com a entrada ativa desativada, a saída limite inferior permanece sempre energizada, mesmo quando a instrução estiver em um trecho comandado pela instrução RM (relé mestre). Deve-se ter cuidado para não realizar acionamentos indesejáveis na lógica devido a este fato.
EXEMPLO DE APLICAÇÃO CONTADOR BIDIRECIONAL
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EXEMPLO 2 DE APLICAÇÃO
TEE – TEMPORIZADOR NA ENERGIZAÇÃO
OPER1 – Acumulador de tempo OPER2 – Limite de tempo (décimos de segundo) Descrição: Esta instrução realiza contagens de tempo com a energização das suas entradas de acionamento. A instrução TEE possui dois operandos. O primeiro (OPER1) especifica a memória acumuladora da contagem de tempo. O segundo operando (OPER2) indica o tempo máximo a ser acumulado. A contagem de tempo é realizada em décimos de segundo, ou seja, cada unidade incrementada em OPER1 corresponde a 0,1s. Enquanto as entradas libera e ativa estiverem simultaneamente energizadas, o operando OPER1 é incrementado a cada décimo de segundo. Quando OPER1 for maior ou igual a OPER2, a saída Q é energizada e a –Q desenergizada, permanecendo OPER1 com o mesmo valor de OPER2. Desacionando-se a entrada libera, há a interrupção na contagem de tempo, permanecendo OPER1 com o mesmo valor. Desacionando-se a entrada ativa, o valor em OPER1 é zerado. Se OPER2 for negativo ou o acesso indireto for inválido, OPER1 é zerado e a saída –Q é energizada. O estado lógico da saída Q é exatamente o oposto da saída –Q, mesmo estando a instrução desativada.
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EXEMPLOS DE APLICAÇÃO TEMPORIZADOR NA ENERGIZAÇÃO
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TEMPORIZADOR ASTÁVEL
TEMPORIZADOR EM CASCATA – PARA AUMENTO DE BASE DE TEMPO
TED – TEMPORIZADOR NA DESENERGIZAÇÃO
OPER1 – ACUMULADOR DE TEMPO OPER2 – LIMITE DE TEMPO Descrição: Esta instrução realiza contagens de tempo com a desenergização das suas entradas de acionamento.
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A instrução TED possui dois operandos. O primeiro (OPER1) especifica a memória acumuladora da contagem de tempo. O segundo operando (OPER2) indica o tempo máximo a ser acumulado. A contagem de tempo é realizada em décimos de segundos, ou seja, cada unidade incrementada em OPER1 corresponde a 0,1 segundo. Enquanto a entrada ativa estiver energizada, a entrada bloqueia desenergizada, o operando OPER1 é incrementado a cada décimo de segundo. Quando OPER1 for maior ou igual a OPER2, a saída Q é desenergizada e –Q energizada, permanecendo OPER1 com o mesmo valor de OPER2. A saída Q fica energizada sempre que a entrada ativa estiver energizada e OPER1 for menor do que OPER2. Acionando-se a entrada bloqueia, há a interrupção na contagem de tempo, enquanto que desacionando a entrada ativa, o tempo do acumulador é zerado e a saída Q é desacionada. Se OPER2 for negativo ou o acesso indireto for inválido, OPER1 é zerado e a saída Q é energizada. O estado lógico da saída –Q é o contrário da saída Q.
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EXERCÍCIOS 1) Montar um programa em CLP Altus para controle de um sistema de semáforos de um cruzamento, segundo as condições a seguir.
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2) Montar um programa em CLP Altus para controle de uma esteira transportadora de cereais que possui 4 motores trifásicos. A partida desses motores é seqüencial e temporizada (10s de intervalo entre a partida de um motor e do outro). O sistema também possui dois sensores de nível no tanque de armazenamento (silo) e que controlam a condição dessas partidas. Se o silo estiver cheio (sensor 2 atuado), os motores não podem ligar. Se o nível estiver intermediário ou baixo, a partida é liberada. Seqüência operacional Observe a seguir o circuito composto por quatro motores que devem partir em seqüência.
O circuito de comando para o circuito acima é mostrado a seguir.
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Quando o botão CH1 é acionado, e estando desacionado os sensores S1 e S2, o contador K1 e o relé K6 são energizados. O motor M1 parte. Decorrido o tempo ajustado para K6, este energiza K2 e K7. O motor M2 parte. Decorrido o tempo ajustado para K7, este energiza K3 e K8. O motor M3 parte. Após o tempo ajustado para K8, este energiza K4, dando partida a M4, o último motor da seqüência. Aplicação O sistema de partida consecutiva é aplicado no acionamento de correias transportadoras.
Os quatro motores devem acionar as esteiras e seu sentido de condução é M 4, M3, M2, M1. Assim, as ligações dos motores devem obedecer a seguinte ordem: M 1, M2, M3 e M4, ou seja, no sentido inverso.
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Se um dos motores é desligado em razão de sobrecarga, por exemplo, todos os motores à frente dele no sentido da condução serão desligados. O fornecimento de carga às esteiras é interrompido e os motores montados anteriormente continuam a funcionar até o descarregamento das respectivas esteiras. Veja o resumo seqüencial na tabela a seguir. Conseqüência
Defeito no circuito comandado por: Desliga
Desliga
Continua ligado
C4
M4
M1, M2 e M3
C3
M3
M4
M1 e M2
C2
M2
M3 e M4
M1
C1
M1
M2, M3 e M4
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Instruções do grupo aritmético As instruções aritméticas modificam os valores dos operandos numéricos, permitindo a realização de cálculos aritméticos e lógicos entre os mesmos. Permitem também comparações entre valores de operandos.
Descrição: Esta instrução realiza a soma aritmética de operandos. Quando a entrada habilita é energizada, os valores dos operandos especificados nas duas primeiras células são somados e o resultado armazenado no operando da terceira célula. Se o resultado da operação for maior ou menor do que o armazenável, a saída estouro é energizada e o máximo ou mínimo valor armazenável é atribuído à variável total como resultado. Se a entrada habilita não está energizada, todas as saídas são desenergizadas e o valor de OPER3 não é alterado. Quando o operando destino da instrução é um inteiro (%M) e pelo menos um dos demais operandos da instrução é um real (%F), o resultado armazenado será truncado, ou seja, armazena-se no operando M apenas a parte inteira do resultado da operação, desprezando-se a parte fracionária. SENAI
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Programa exemplo:
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OPER3 – resultado
Descrição Esta instrução realiza a subtração aritmética entre operandos. Quando a entrada habilita é energizada, o valor do operando da segunda célula é subtraído do valor da primeira célula. O resultado é armazenado na memória especificada na terceira célula. As linhas de saída resultado > 0, resultado = 0 e resultado < 0 podem ser usadas para comparações e são acionadas de acordo com o resultado da subtração. Se a entrada habilita não está energizada, todas as saídas são desenergizadas e OPER3 permanece inalterado. Se o resultado da operação excede o maior ou menor valor armazenável no operando, o respectivo valor limite é considerado como resultado. Quando o operando destino da instrução é um inteiro (%M) e pelo menos um dos demais operandos da instrução é um real (%F), o resultado armazenado será truncado, ou seja, armazena-se no operando M apenas a parte inteira do resultado da operação, desprezando-se a parte fracionária. Sintaxe:
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Programa exemplo:
Descrição: Esta instrução realiza a multiplicação aritmética de operandos. Quando a entrada habilita está energizada, ocorre a multiplicação do conteúdo do operando especificado na primeira célula pelo especificado na segunda célula. O resultado é armazenado na memória especificada na terceira célula. Caso este exceda o valor máximo armazenável em uma memória, o resultado final é este valor e a saída estouro é energizada. Se a entrada habilita é desenergizada, nenhuma saída é ligada e OPER3 permanecerá inalterado. Quando o operando destino da instrução é um inteiro (%M) e pelo menos um dos demais operandos da instrução é um real (%F), o resultado armazenado será truncado, ou seja, armazena-se no operando M apenas a parte inteira do resultado da operação, desprezando-se a parte fracionária. Exs.: 9.999999 (%F) * 1.000000 (%F) = 9 (%M)
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Sintaxe:
Programa exemplo
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Descrição: Esta instrução realiza a divisão aritmética de operandos. Quando a entrada habilita está energizada, ocorre a divisão do valor do operando da primeira célula pelo da segunda célula, sendo o resultado armazenado na memória especificada na terceira célula e o resto da operação colocado no quarto operando.. Os operandos da primeira e segunda células podem ser do tipo memória (%M) ou constante (%K). Se o valor do segundo operando for zero, a saída divisão por zero é acionada e em OPER3 é colocado o valor máximo ou mínimo armazenável no operando, conforme o sinal de OPER1. Neste caso, em OPER4 (resto) será armazenado zero. As saídas da instrução somente são energizadas se a entrada habilita estiver acionada. Se não estiver acionada, OPER3 e OPER4 permanecerão inalterados. Sintaxe:
NU = Não Utilizado. Apenas para preencher com uma memória qualquer Programa exemplo:
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Controlador Programável SIEMENS Simatic S7-300 CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS SIEMENS A linha SIMATIC S7 consiste de três tipos de controladores programáveis classificados de acordo com o desempenho de cada um deles. SIMATIC S7-200 É um micro PLC desenhado para aplicações de baixo desempenho. É controlado por seu pacote de software específico, os quais não estão inclusos na série S5 e S7. SIMATIC S7-300 É um mini controlador modular desenhado para aplicações de baixo desempenho. SIMATIC S7-400 O S7-400 é projetado para aplicações de desempenho intermediário a alto. Para referências mais fáceis, os nomes dos módulos S7-300 sempre iniciam com um “3” e os módulos S7-400 iniciam com um “4”. ESTRUTURA DE HARDWARE DO S7-300
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Com exceção de sistemas de pequeno porte, onde podemos utilizar apenas uma fonte e uma CPU Compacta, um sistema de controle baseado no CLP SIMATIC S7-300 geralmente é composto por: • • • • • •
Fonte (PS) CPU Módulos de Expansão: Módulos de I/O (SM) Módulos de Comunicação (CP) Módulos de Função (FM)
Chamamos de Rack Central (CR) o trilho que acomoda a CPU, podemos acoplar a este trilho até 8 módulos de expansão. Caso haja a necessidade de mais módulos de expansão, dependendo do modelo de CPU, a configuração pode ser ampliada através de Módulos de Interface (IM) num total de até 3 Racks de Expansão (ER) cada qual com mais 8 Módulos de Expansão, totalizando 32 módulos para uma configuração centralizada. Caso a aplicação exija um número maior de módulos ou mesmo uma distância maior entre o Rack Central (CR) e os Racks de Expansão (ER) a configuração pode ser expandida através de uma rede Profibus-DP e estações de I/O remoto ET 200. Tal expansão pode ser implementada através da interface Profibus-DP já integrada a algumas CPUs ou através de um Módulo de Comunicação. MÓDULOS DO CLP S7-300 RACK 1 - UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO A CPU utilizada no S7-300 é de modelo 312IFM, a qual já inclui os módulos de entradas e saídas digitais incorporados (10 entradas e 6 saídas digitais). O part number deste módulo é 312-5AC02-0AB0
RACK 2 - FONTE DE ALIMENTAÇÃO A fonte utilizada neste CLP é a de modelo PS 307 2A, com alimentação direta de 120 / 230V de entrada e 24VDC 2A de saída. O part number deste módulo é 1BA00-0AA0
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RACK 4 - MÓDULO DE SINAL ANALÓGICO Os módulos de sinal do SIMATIC S7-300 são comparáveis nas funções aos módulos de entrada e saída do S5. Contudo, em adição aos módulos simples de sinal, o S7 também provê módulos que podem receber parâmetros e que têm capacidade de diagnóstico. O módulo analógico do CLP é composto pelo modelo SM334, com 4 entradas e 2 saídas analógicas de 8 bits de resolução cada uma.
O part number deste módulo é 334-0CE01-0AA0 Instalação e Configuração Com uma arquitetura modular o SIMATIC S7-300 provê economia de espaço, flexibilidade de configuração e rápida expansã. O CLP S7-300 não necessita de racks com números predefinidos de slots para ser montado, o conjunto de módulos é encaixado e aparafusado sobre um trilho DIN padrão, os módulos são interligados uns aos outros através de um bus modular que fica embutido no trilho.
Características Funcionais Um amplo espectro de CPU’s está disponível para aplicações simples ou aplicações de grande performance. As CPU’s possibilitam curtos tempos de ciclo, até 1µs. por instrução binária, através de seus eficientes processadores. Para algumas tarefas especiais, existem CPU’s Compactas com I/O’s, funções tecnológicas e interfaces de comunicação já integradas.
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A grande diversidade de módulos de expansão permite a adaptação da configuração para qualquer tipo de aplicação, estão disponíveis: Módulos de I/O (SM) • •
Digitais (24Vdc, 48-130Vuc, 120/230VAC, Relé etc) Analógicos (±5V, 0-10V, 0/4 até 20mA, Hert etc)
Módulos de Comunicação (CP) • Profibus DP / FMS • Ethernet • AS-interface • Serial Ponto-a-Ponto • Modbus
Módulos de Função (FM) • • • • •
Contadores rápidos Saídas de pulso rápida Controle de posição Controle de motor de passo Controle em malha fechada (PID)
Um total de até 32 módulos de expansão pode ser utilizado em uma configuração centralizada. Os módulos de expansão para S7-300 também são utilizados na estação de I/O distribuído ET 200M, possibilitando economia com peças de reposição em uma configuração distribuída com CLP S7300 e ET 200M. Comunicação Alem dos diversos módulos de comunicação que podem ser agregados a configuração, toda CPU da série S7-300 traz integrada a si uma porta de comunicação MPI. Através desta porta a CPU é programada e parametrizada. Com a porta MPI é possível ainda implementar uma rede de pequeno porte com equipamentos SIEMENS, tais como: • CLPs SIMATIC S7-200/300/400 • Controladores SIMATIC C7 • Interfaces Homem Máquina SIMATIC HMI • Computadores Industriais SIMATIC PC
Além da interface MPI, alguns modelos de CPU possuem uma segunda interface de comunicação integrada Profibus ou Serial Ponto-a-Ponto. Programação e Parametrização A programação do CLP SIMATIC S7-300 é suplementada através do software STEP7 disponível em três versões STEP7 Lite, STEP7 e STEP7 Professional, desenvolvidas para melhor atender as suas necessidades.
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Aplicações O SIMATIC S7-300 oferece soluções para as mais diversas tarefas de automação, nas seguintes áreas: • Engenharia de produção • Indústria automobilística • Construção de máquinas especializadas • Construção de máquinas em série (todos os tipos de máquinas de • Processamento de plástico • Indústria de embalagens • Indústria alimentícia e de cigarros • Engenharia de processos (p. e. saneamento, automação predial)
produção), OEM
Para aplicações especiais, estão disponíveis produtos adicionais dedicados que complementam a linha SIMATIC S7-300: Aplicações à prova de falhas, com a nova CPU 315F desenvolvida de acordo com as diretrizes TÜV, assim como com os respectivos I/Os, agora é possível programar o conceito de falha segura em aplicações centralizadas ou distribuídas. • Componentes especiais para instalação em locais agressivos suportam condições ambientais rigorosas, p.e. níveis de temperatura maiores. • SIMATIC C7, CPU’s da série SIMATIC S7-300 com interface homem-máquina (IHM) integrada, ideal para aplicações em que o espaço para instalação é extremamente restrito. •
COMBINANDO HADWARE E SOFTWARE Usando o software SET7, você pode criar seu programa S7 dentro de um projeto. O controlador programável S7 monitora e controla o processo com este programa.
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Esquema básico de controle via CLP
O GERENCIADOR SIMATIC Iniciando o SIMATIC Manager e criando um projeto O ponto inicial de acesso do gerenciador Simatic é o ícone dele, chamado de STEP7. Este ícone abre a janela deste gerenciador na qual podemos configurar todo o hardware do CLP, bem como abrir um novo projeto de programação. Todo programa criado deve ser feito sobre um projeto que possui diversos objetos, sendo este objeto chamado de OB1. Deste gerenciador podem-se acessar todas as funções instaladas no sistema (sistema padrão e todos os softwares). Desta janela podemos fazer o seguinte: •
Montar os projetos
•
Configurar e fornecer parâmetros de hardware
•
Configurar as configurações de comunicação
•
Criar os programas
•
Testar os programas e iniciar sua execução SENAI
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Estrutura de um projeto S7 Definição de um projeto Os projetos contêm todos os dados e programas para uma solução de automação. O propósito deles é prover um armazenamento organizado de dados e programas criados para cada aplicação. Projetos no SETP7 No S7 um projeto contêm todos os arquivos criados para um programa usuário no arquivo de projeto.. Este arquivo de projeto contém informação necessária para edição e manutenção do programa do usuário, tais como ajustes de parâmetros, bem como os catálogos e nomes de arquivos. PROCEDIMENTO BÁSICO DE USO DO STEP7 Antes de você criar um projeto, você deve saber que os projetos no STEP7 podem ser criados em diferentes ordens.
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Se você criar programas com muitas entradas e saídas, recomendamos que você configure o hardware do CLP em primeiro lugar. A vantagem disto é que o S7 mostra os endereços possíveis no editor de configuração de hardware (Hardware Configuration Editor). Se você escolher a segunda opção, você terá que determinar cada endereço e, dependendo dos componentes selecionados você não poderá chamar esses endereços via STEP7. Na configuração de hardware, você pode não somente definir endereços, mas também alterar os parâmetros e propriedades dos módulos. Configurando o hardware no S7 Pré-requisito: Para configurar o hardware um projeto já deverá ter sido criado. Inserindo uma estação Para criar uma nova estação no projeto, siga estes passos: 1. Selecione um projeto 2. Crie o objeto para o hardware solicitado selecionando o comando do menu (Insert – Station) No sub-menu você pode selecionar as seguintes opções: •
Estação Simatic S300
•
Estação Simatic S400
•
Dispositivos de programação
•
Outras estações
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A pasta Simatic 300 Station, sub-pasta Hardware, contém toda a configuração de hardware do CLP usado no projeto iniciado.
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Alocação da CPU 312 IFM no slot 2 do barramento do CLP
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Fonte de alimentação carregada no slot 1 do barramento
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Módulo de E/S carregado no slot 4 do barramento
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Após o salvamento das configurações, o Step 7 retorna automaticamente para a janela do Simatic Manager. Acessar a pasta Blocks e abrir a sub-pasta OB1.
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Tela de programação das lógicas do Step7
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CONJUNTO DE INSTRUÇÕES DO STEP7 – CLP SIEMENS S7-300
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Grupo de instruções bobina 1. CONTATO NORMAL ABERTO Símbolo
Endereçamento físico no S7: I 124.0 a I 124.7, além dos endereços I 125.0 e I125.1 (10 pontos de entrada digital) Endereçamentos auxiliares: localizam-se fora da faixa dos físicos. Por exemplo: I 200.0
2. CONTATO NORMAL FECHADO Símbolo
Endereçamento físico no S7: idem ao contato NA Endereçamentos auxiliares: idem 3. BOBINA Símbolo
Endereçamento físico no S7: Q 124.0 a Q 124.5 (6 pontos de saída digital) Endereçamentos auxiliares: localizam-se fora da faixa dos físicos. Por exemplo: Q 200.0
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Programa exemplo 1 no S7
Programa exemplo 2: reversão de motor trifásico
Utilização da programação em blocos de função - FBD Além da representação de um programa em formato de linguagem LADDER, podemos também utilizar outras duas formas de escrita do mesmo: BLOCOS DE FUNÇÃO (FUNCTION BLOCKS – FBD) ou LISTA DE INSTRUÇÕES (STATEMENT LIST – STL).
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Veremos agora como programar (conversão do programa anterior) em FBD. Com este mesmo programa na área de programação Ladder, abrir o menu VIEW e escolher a opção FBD. Automaticamente o S7 faz a conversão da escrita Ladder para bloco de funções. Os blocos de função nada mais são do que a transcrição de um comando em linguagem de relés para lógica digital, utilizando símbolos digitais para executar as operações entre contatos. Por exemplo: Temos um comando de partida direta no programa exemplo 1 e nele existem várias lógicas realizadas entre os contatos.
Cada função lógica possui entradas e uma saída. As entradas recebem os sinais digitais provenientes dos contatos físicos de campo, os quais são interpretados pelas funções lógicas que geram um sinal de saída correspondente àquela lógica utilizada. Por exemplo, se utilizarmos uma função lógica E entre duas entradas digitais, a saída correspondente ficará da seguinte maneira:
A e B acionadas juntas
Para a função lógica OU entre duas entradas, a saída responderá da seguinte forma:
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Dessa forma, o mesmo programa Ladder tem sua representação em blocos de funções da seguinte maneira:
E a monitoração do mesmo programa ficará assim:
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Conversão para FBD do programa de reversão de motor trifásico
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Monitoração do programa anterior
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EXERCÍCIO Deseja-se desenvolver um programa para comandar as etapas de carregamento de tambores de óleo. Processo A partida do sistema só ocorrerá quando houver nível de óleo (LSL) suficiente no reservatório. 1. Acionando-se o botão de partida (B1), o motor movimentará a esteira transportadora até que o tambor se posicione sob o bocal de carregamento (sensor SF acionado). 2. O dispositivo fotossensível (SF) detectará a presença do tambor. 3. Com o tambor corretamente posicionado, a SV será aberta, iniciando o carregamento. 4. Um sistema de pesagem (célula de carga + circuito eletrônico) enviará um sinal proporcional ao volume de óleo carregado. 5. Quando o volume desejado for atingido, SV será fechada e em seguida o motor da esteira será acionado para que um novo tambor seja posicionado para enchimento. TABELA DE DISPOSITIVOS EXTERNOS E OPERANDOS E/S DO CLP DISPOSITIVOS DE ENTRADA DISPOSITIVO DE CAMPO Sensor fotoelétrico (SF) Célula de carga (strain gage) (SG) Botão de partida (B1) Botão de parada (B2) Circuito de pesagem ©
DISPOSITIVOS DE SAÍDA
ENTRADA FÍSICA DO CLP I124.0 I124.1
DISPOSITIVO DE CAMPO Valvula solenóide Motor da esteira
SAÍDA FÍSICA DO CLP Q 124.0 Q 124.1
I124.2 I124.3 I124.4
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4. SET COIL (BOBINA LIGA) Símbolo
Esta instrução liga uma saída (bobina – coil) e a mantém energizada mesmo que a linha de alimentação dela seja desligada. 5. RESET COIL (BOBINA DESLIGA) Símbolo
Esta instrução desliga uma saída (bobina – coil) e a mantém desligada mesmo que a linha de alimentação da instrução seja desenergizada. Programa exemplo
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Conversão do programa SET COIL / RESET COIL para FBD
Monitoração do programa
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Grupo de instruções contadores INTRODUÇÃO Área na memória Os contadores têm uma área reservada para eles na memória da CPU. Esta área de memória reserva uma palavra de 16 bits para cada endereço de contador e um conjunto de instruções em ladder suporta até 256 contadores. A faixa de contagem de um contador varia entre 0 e 999. Tipos de instruções contadores S CUD – CONTADOR CRESCENTE / DECRESCENTE S – CD – CONTADOR DECRESCENTE S – CU – CONTADOR CRESCENTE 1. CONTADOR CRESCENTE (S_CU) Símbolo
Descrição O contador crescente é presetado com um valor na entrada PV e se houver um pulso positivo na entrada S. O contador é resetado se houver um sinal de nível 1 na entrada R, levando o valor de contagem para zero.
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A contagem é incrementada de 1 se o estado do sinal na entrada CU muda de “0” para “1” e o valor do contador é menor do que 999. O estado da saída Q está ligada se a contagem é maior do que zero e está desligada se a contagem é igual a 0. Programa exemplo 1
Monitoração do programa
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Conversão para linguagem de blocos FBD
2. CONTADOR DECRESCENTE (S_CD) Símbolo
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Descrição O contador S_CD (contador decrescente) é pré-ajustado com o valor na entrada PV se há um pulso de subida positivo na entrada S. O contador é resetado se há nível lógico 1 na entrada R, levando a contagem para valor zero. O contador é decrementado de um se o estado do sinal na entrada CD muda de zero para um e o valor da contagem é maior do que zero. O estado do sinal na saída Q é igual a 1 se a contagem é maior do que zero. Programa exemplo 1
Monitoração do programa
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Conversão para linguagem de blocos FBD
3. CONTADOR CRESCENTE / DECRESCENTE (S_CUD) Símbolo
Descrição O contador crescente / decrescente é pré-ajustado com o valor na entrada PV se houver um pulso de subida positivo na entrada. Se há 1 na entrada R, o contador é resetado e a contagem é ajustada para 0. O contador é incrementado por 1 se o estado de sinal na entrada CU muda de 0 para 1 e o valor do contador é menor do que 999. O contador é decrementado de 1 se há um pulso positivo na entrada CD e o valor do contador é maior do que 0. Se houver um pulso de subida positivo em ambas as entradas (CU/CD), ambas as instruções serão executadas e o valor de contagem permanecerá inalterado. O estado do sinal de saída Q é igual a 1 se a contagem é maior que zero e 0 se a contagem é igual a zero.
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Programa exemplo 1
Monitoração do programa
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Conversão para linguagem de blocos FBD
EXERCÍCIO Montar um programa para CLP Siemens (em linguagem Ladder) para controle de um sistema de abastecimento das esteiras do setor de expedição de uma empresa de entregas rápidas. O sistema é composto de duas esteiras (1 e 2) e um depósito de armazenamento temporário entre elas. A esteira 1 entrega os pacotes que saem da linha de separação para este depósito, o qual recebe os mesmos e os armazena neste local. Uma barreira fotoelétrica (I124.0) é responsável por determinar quantos pacotes foram enviados ao depósito, de forma a somente permitir o acionamento da segunda esteira quando este estiver com sua capacidade máxima (100 pacotes). Deve haver um painel luminoso que indicará a carga (vazia, 50%, 90% e cheia) durante o processo de abastecimento do depósito. Quando o depósito estiver cheio, a esteira 1 (Q124.4) deve parar e a esteira 2 (Q124.5) deve ser acionada, de forma a retirar os pacotes do depósito e envia-los a um caminhão que estará na doca de carga. Também na esteira 2 há uma barreira fotoelétrica (I124.1) que indicará quantos pacotes foram carregados no caminhão. Esta esteira deverá parar quando o depósito for esvaziado. Deverá haver um botão pulsador (I124.2) para dar início à carga do depósito e um segundo botão (I124.3) de emergência que, se acionado, pode parar todo o processo a qualquer instante. Caso o botão de emergência for acionado, o sistema deverá memorizar a quantidade de pacotes que já se encontram no depósito.
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Grupo de instruções temporizadores 1. TEMPORIZADOR COM RETARDO NA ENERGIZAÇÃO (S_ODT - ON-DELAY S5 TIMER) Símbolo
Descrição O temporizador S_ODT inicia uma temporização especificada se houver um pulso positivo na entrada S. Uma mudança de sinal é sempre necessária de forma a habilitar o temporizador. A temporização inicia no intervalo de tempo especificado na entrada TV tão logo o estado de sinal na entrada S tornar-se positivo. O estado do sinal na saída Q é igual a 1 quando o temporizador terminou a contagem de tempo sem erro e o sinal na entrada S ainda é igual a 1. Quando o sinal na entrada S muda de 1 para 0 enquanto o temporizador está rodando, este é parado. Neste caso, o estado do sinal de saída Q é igual a 0. O temporizador é resetado se a entrada R muda de 0 para 1 enquanto o temporizador está rodando. O tempo corrente e a base de tempo são ajustados para zero. O estado do sinal da saída Q é então zerado. O temporizador é também resetado se há um nível lógico 1 na entrada R enquanto o temporizador não está rodando. O valor do tempo corrente pode ser visto nas saídas BI, em valores BCD. Diagrama de tempos
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Programa exemplo 1
Liga a saída depois do tempo em BCD zerar
Monitoração do programa
A contagem de tempo é decrescente A entrada S não necessita de energização constante Enquanto a contagem de tempo decrescente não atinge o limite inferior (zero), a saída permanece desligada.
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Ao atingir o valor zero na temporização (BCD = 0), a saída é energizada.
Formato de indicação do tempo S5TIME#___Xh___Ym___Zs___XXms O formato geral para S5TIME# (ou simplesmente S5T#) – a grade indica entrada de valor numérico)) tem limites de escala e de resolução, conforme mostrado abaixo. FAIXA
RESOLUÇÃO
10ms a 9s900ms
0,01 segundos
100ms a 1m39s900ms
0,1 segundos
1s a 16m39s
1 segundo
10s a 2h46m30s
10segundos
Exemplo: S5T#4s = tempo de 4 segundos S5T#2h_15m = 2 horas e 15 minutos de temporização Valores acima de 2h46m30s não são aceitos. Conversão para linguagem de blocos FBD
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2. TEMPORIZADOR COM RETARDO NA DESENERGIZAÇÃO (S_OFFDT – OFF-DELAY S5 TIMER) Símbolo
Descrição O temporizador com retardo na desenergização (S_OFFDT) inicia uma temporização especificada se houver um pulso de descida negativo na entrada S. Uma mudança de sinal é sempre necessária para habilitar o temporizador. O estado do sinal na saída Q é igual a 1 se a entrada S for também igual a 1 ou enquanto o temporizador estiver rodando. O temporizador é resetado quando a entrada S vai de 1 para 0 enquanto este estiver rodando. A temporização não é reiniciada até que o sinal na entrada S mude outra vez de 1 para 0. O timer é resetado quando a entrada R muda de 0 para 1 enquanto o temporizador está rodando. O valor de temporização corrente pode ser escaneado nas saídas BI e BCD. O valor de tempo em BI é BCD BCDI
O valor corrente de tempo pode ser escaneado nas saídas BI e BCD. O valor de tempo em B é Diagrama de tempos
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Programa exemplo 1
Saída ligada desde o início da temporização. Só desliga quando BCD = zero
Monitoração do programa
A entrada s não necessita de energização constante
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Conversão para linguagem de blocos FBD
3. TEMPORIZADOR DE PULSO (S_PULSE TIMER) Símbolo
Descrição O temporizador de pulso (S_PULSE) inicia uma temporização específica se há um pulso de subida positivo na entrada S. Uma mudança de sinal sempre é necessária para habilitar o temporizador. O temporizador roda tão logo o estado do sinal na entrada S for igual a 1. O tempo é especificado na entrada TV. O estado do sinal na saída Q é igual a 1 assim que o temporizador roda sua temporização. Se houver uma mudança de 1 para 0 na entrada S antes do intervalo de tempo ter terminado o temporizador irá parar. Neste caso, o sinal da saída Q será igual a 0. O temporizador é resetado quando a entrada R mudar de 0 para 1 enquanto o temporizador estiver rodando. O tempo corrente e a base de tempo também são ajustados para zero. Nível lógico 1 na entrada R não tem efeito sobre o temporizador se ele não estiver rodando. O valor do tempo corrente pode ser monitorado nas saídas BI e BCD.
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Diagrama de tempos
Programa exemplo 1
Saída desenergizada enquanto a instrução não conta o tempo
Monitoração do programa
A entrada S necessita energização constante para a instrução realizar a temporização
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Saída é energizada enquanto a instrução conta o tempo
Saída desenergizada após a contagem do tempo
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Exercícios complementares 1) BALANÇA ELETROMECÂNICA É necessário desenvolver um programa para controlar as etapas de operação de uma balança eletromecânica que efetua a pesagem de rocha fosfatada. O processo de pesagem é feito por batelada, isto é, o equipamento executa um ciclo completo de pesagem a cada intervalo de 20 segundos. ILUSTRAÇÃO
LEGENDA M1 e M3: motores acionadores das esteiras transportadoras C2 e C4: chaves fim de curso LSH: sensor de nível alto LSL: sensor de nível baixo SG: célula de carga SV: válvula solenóide M2: motor acionador da caçamba P: pistão acionador da comporta C: circuito de pesagem
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PROCESSO O equipamento necessita dos seguintes pré-requisitos para partida: •
Nível de rocha fosfatada alto (LSL desativado);
•
Pressão de óleo (PSL);
•
Esteira transportadora número 2 em movimento (M3 ligado);
•
Caçamba na posição inicial (C4 ativado).
Satisfeitas as condições, observa-se o seguinte: 1. Acionando-se o botão de partida, a comporta abre-se, dando início ao carregamento da caçamba. 2. Uma vez atingido o peso desejado, a comporta se fecha. Decorridos 5 segundos a caçamba efetua um giro de 180º, descarregando o produto na esteira transportadora nº 2. Observação: Esta nova posição será detectada por C2. Decorridos 5 segundos, a caçamba deverá retornar à posição inicial, que será detectada por C4. 3. Após o retorno da caçamba à posição inicial, tem-se o reinício de um novo ciclo de pesagem. Comentários: •
A seqüência operacional deve ser interrompida caso qualquer um dos prérequisitos não seja satisfeito;
•
A comporta do silo é acionada por um pistão hidráulico.
CONVENÇÕES Sensores de nível acionados: nível lógico 1 Motores acionados: nível 1 Baixa pressão do óleo: nível 0 Válvula solenóide energizada: nível 1 (aberta) Sensor de posição acionado: nível 1 display.
A informação de peso é fornecida pelo circuito de pesagem (0 a 10V) e deve ser indicada em
O valor de peso desejado deve ser ajustado através de uma chave Thumbwheel (faixa de peso de 0 a 1000Kg).
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2) ESTEIRA TRANSPORTADORA É necessário elaborar um programa de CLP para seleção de peças que são movimentadas ao longo de uma esteira transportadora. A seleção será feita pela medida da altura, que por sua vez será detectada por meio de chaves-limite. ILUSTRAÇÃO
CONVENÇÕES Chave limite acionada (LS) = 1 Válvula solenóide (SV) acionada = 1 Motor do acionador da esteira ligado = 1 Altura da peça padrão = de 19,9mm a 30,1mm Ajuste de LS-2 = 29,9mm Ajuste de LS-3 = 30,1mm A seqüência operacional da seleção de peças é a seguinte: 1. O operador aciona o motor da esteira transportadora por meio de um push-botton de partida (NA). Deverá se previsto um push-botton de parada (NF) 2. A presença de peças sobre a esteira será detectada pelo LS-1 3. Se a peça acionar LS-2 e não acionar LS-3, ela estará dentro da tolerância. 4. Satisfeita esta condição, o atuador do braço móvel (SV-1) será acionado quando a peça atingir LS-4, recolhendo-a ao reservatório de peças boas. 5. Se a peça acionar LS-2 e LS-3 ao mesmo tempo, ou não acionar nenhuma das duas, conclui-se que ela está acima (dos 30,1mm) ou abaixo (dos 29,9mm) da tolerância. Neste caso, o atuador do braço móvel (SV-2) será acionado quando a peça atingir LS-5, recolhendo-a ao reservatório de peças defeituosas. Observação Antes de a peça atingir LS-5, a chave LS-4 já terá sido acionada. 6. Quando o reservatório de peças defeituosas estiver cheio (vinte peças), o atuador do braço móvel (SV-3) será acionado. 7. O número total de peças defeituosas deverá ser monitorado por um display de três dígitos.
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8. Decorridos dez segundos após o acionamento de LS-1 sem que ocorra o acionamento de LS-4 ou de LS-5, o processo deverá ser interrompido e um alarme disparado.
3) PRENSA EXCÊNTRICA – BI MANUAL As prensas possuem um comando para prensagem bi manual, ou seja, o operador precisa pressionar 2 botões simultaneamente para acionar a máquina (por questões de segurança – evitar acidentes com a mão do mesmo). Para aumentar a produção, os operadores colocam um calço em um dos botões e isto pode provocar acidentes, pois ele pode colocar uma das mãos sob a prensa enquanto esta desce para realizar a estampagem. Para evitar este problema, o operador deve acionar os dois botões em um intervalo de tempo limite de 0,5 segundos de diferença entre o acionamento dos dois, ou seja, quase que instantaneamente. Vantagens: o operador não burla a segurança e mantém as mãos ocupadas, diminuindo o risco de acidente. Esquema elétrico da prensa
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Fazer um programa de CLP para controle de funcionamento desta prensa movimentada por motor elétrico.
S1 e S2: bobões pulsadores de partida (bi manual) S3: limite inferior do pistão de prensagem S4: limite superior do pistão
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S5 e S6: limites de fechamento da grade de proteção da prensa Condições de funcionamento •
O pistão deve estar em cima (S4 acionado – S4 = 1)
•
A grade deve estar fechada (S5 e S6 acionados)
•
Quando S1 e S2 são pressionados com intervalo de tempo menor do que 0,5s, M1 deve ser ligado.
•
Quando o pistão desce e aciona S3, S1 e S2 podem ser soltos que o motor continua funcionando até o pistão retornar e acionar S4. Nesse instante o motor deve parar
•
Se a prensa estiver em posição intermediaria, ela deve descer o pistão pela inércia do peso e quando acionar S3, o motor deve ligar para retorna-lo para cima até acionar S4, quando o motor deve parar.
•
Sempre que a prensa estiver subindo (após o acionamento de S3), a grade de proteção já poderá ser aberta, devendo M1 permanecer ligado até o acionamento de S4.
•
Para iniciar um novo ciclo é necessário abrir a grade (tirar a peça prensada), fechar a grade, S4 estar acionado e apertar os botões S1 e S2.
•
Deverá haver um contador de peças para a prensa e o valor deverá ser exibido em display.
4) TANQUE DE MISTURA Desenvolver um programa para controle e monitoração do nível de um tanque onde se processa a mistura de dois produtos distintos. ILUSTRAÇÃO
Caso ocorram as situações anormais abaixo, o CLP deverá acionar dispositivos de proteção e sinalização (lâmpadas e sirene de sinalização e a válvula solenóide VS). As lâmpadas L1 e L2 indicarão o acionamento dos sensores de nível SA e SB, respectivamente.
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Condições anormais Válvula solenóide Nível baixo Vazão dos produtos A e B baixa • Nível alto dos • Vazão produtos A e B alta • Nível alto • Vazão dos produtos A e B baixa • •
Dispositivos Sirene Lâmpada L1
Lâmpada L2
Desenergizada
Ligada
Apagada
Acesa
Energizada
Ligada
Acesa
Apagada
Energizada
Ligada
Acesa
Apagada
LEGENDA • • • • • • •
S1 e S2 -> transmissores de vazão SA -> sensor de nível alto SB -> sensor de nível baixo L1 -> nível alto atingido no tanque L2 -> nível baixo atingido no tanque VS -> válvula solenóide de retorno Sirene -> indicação sonora na ocorrência de qualquer problema descrito anteriormente.
CONVENÇÕES • •
Os sensores de vazão e de nível apresentam nível lógico 1 quando acionados; A válvula solenóide abre quando recebe nível 1
5) MÁQUINA DE ESTAMPO A máquina a seguir é utilizada para estampagem de peças metálicas para propaganda de uma empresa e a mesma realiza esta operação continuamente e de modo automático, conforme descrição de funcionamento a seguir. Você deve realizar a automatização desta através do CLP Altus série Ponto com as configurações já estudadas. Montar as lógicas em linguagem Ladder, transferi-las para o CLP e realizar os testes necessários. Descrição de funcionamento A máquina possui uma esteira acionada por um motor trifásico (M1), o qual entra em funcionamento quando pressionado o botão pulsador de início (B1). A esteira desloca a peça a ser estampada até a posição correta, determinada pelo sensor indutivo S1. Quando a peça estiver na posição certa, a esteira deve parar (M1 desliga) e o cilindro A (pistão P1) deve ser acionado (avançado) para realizar a estampagem da peça. Feita a estampagem, o cilindro A retorna automaticamente (por ação de mola) e a esteira volta a funcionar (M1 liga), levando a peça já estampada até a posição do sensor S2. Neste instante, a esteira pára novamente (M1 desliga) e o cilindro B (pistão P2) é acionado para retirar a peça estampada da saída da esteira. Assim que esta peça for deslocada até o reservatório, um terceiro sensor será ativado (S3), informando ao sistema que a mesma saiu da esteira. Nesse momento, o segundo pistão (P2) deverá retornar à posição inicial (recuado) por ação de mola. Caso este sensor (S3) não for atuado, o sistema deve entender que a peça não saiu da esteira por algum problema mecânico, parando todo o processo da máquina. Se a peça estampada atuar o sensor S3 (peça retirada da esteira), o motor M1 é acionado novamente, recomeçando todo o processo de estampagem.
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O botão B2 (parada) serve como botão de emergência do sistema, desligando-o a qualquer momento do processo. Convenções •
Botão B1 pulsado = 1
•
Sensor atuado = 1
•
Pistão avançado = 1
Motor ligado = 1 Legenda •
Entradas •
Botão B1 = E0.0
•
Botão B2 = E0.1
•
Sensor S1 = E0.2
•
Sensor S2 = E0.3
•
Sensor S3 = E0.4
Saídas •
Motor da esteira M1 = S50.0
•
Cilindro A = S50.1
•
Cilindro B = S50.2
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