INSTRUMENTISTA DE SISTEMAS SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO
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INSTRUMENTISTA DE SISTEMAS SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO
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SCHNEIDER, Guilherme Alceu FARIA, Rubens Alexandre de (adaptação e revisão) Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR, 2006. 67 p.:il.
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ÍNDICE 1 1.1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 4 4.1 4.2 4.3 5 5.1 5.2 6 7 7.1 7.2 7.3
Automação em processos industriais ............................................................................................ 5 Introdução ...................................................................................................................................... 5 Controlador programável – CLP .................................................................................................... 7 Definição ........................................................................................................................................ 7 Blocos do CLP ............................................................................................................................... 8 Identificando os blocos do CLP ................................................................................................... 13 Ligação dos módulos discretos ................................................................................................... 18 Sensores de proximidade ............................................................................................................ 21 Definição ...................................................................................................................................... 21 Chaves de fim de curso ............................................................................................................... 21 Sensores indutivos....................................................................................................................... 22 Sensores capacitivos ................................................................................................................... 23 Sensores ópticos.......................................................................................................................... 24 Classes de proteção .................................................................................................................... 26 Instalação de sensores ................................................................................................................ 26 Funcionamento do CLP ............................................................................................................... 34 Ciclo de execução do CLP........................................................................................................... 34 Programação em CLP´s .............................................................................................................. 35 Tipos de linguagem...................................................................................................................... 38 Linguagem de programação........................................................................................................ 40 GRAFCET .................................................................................................................................... 40 Linguagem LADDER.................................................................................................................... 45 Exemplos de programas .............................................................................................................. 56 Unidades analógicas.................................................................................................................... 61 Sinal analógico............................................................................................................................. 61 Entradas e saídas analógicas...................................................................................................... 61 Exemplos de aplicação ................................................................................................................ 66
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CAPÍTULO I 1 Automação em processos industriais 1.1 Introdução Os avanços na área de automação estão fortemente relacionados aos sistemas de produção empregados nas indústrias, e muitos destes avanços foram obtidos com o objetivo de aprimorar os meios de produção e a qualidade dos produtos não esquecendo a competitividade. Deste modo, os sistemas de automação que no passado eram compostos por linhas rígidas, que produziam apenas um determinado tipo de produto, passaram a ser mais flexíveis e programáveis chegando a um ponto de interligação muito grande entre os diversos componentes que fazem parte do sistema. Hoje se observa que as aplicações de automação envolvem uma vasta área de conhecimento, abrangendo desde a mecânica e a eletrônica até a parte de informática (programação) e comunicações (redes industriais). Diante deste quadro da automação nos dias atuais uma palavra merece destaque: o "controle". Na indústria controlar significa supervisionar e manter o equilíbrio dos processos fazendo que o sistema opere dentro de um padrão desejável. Para estes propósitos existem vários dispositivos, técnicas e equipamentos, tais como: sensores (muitas vezes inteligentes), controladores (CLP´s, microcontroladores), atuadores (motores, cilindros, válvulas), sistemas de supervisão (softwares com telas gráficas sobre o processo), técnicas de sintonia de controladores (controle PID para manter a variável de processo no valor desejado), interligação de equipamentos (tipos de redes industriais). Basicamente os processos podem ser divididos em duas classes: processo contínuo e processo discreto. O processo contínuo é um processo onde as variáveis envolvidas são variáveis analógicas como temperatura, vazão, pressão e nível, e neste caso o controle atua com o objetivo de manter os valores destas variáveis dentro de padrões desejados, utilizando, para isto, técnicas de controle contínuo, por exemplo, como os controladores PID (proporcional-integral-derivativo). Tem a indústria química como forte usuária deste tipo de processo. O processo discreto tem o envolvimento de variáveis discretas, este tipo de controle se baseia na abertura e fechamento de contatos, nas temporizações e nos sistemas de proteção. Tem a indústria de fabricação por lote como forte usuária. Atualmente os CLP´s processam variáveis analógicas também e podem ser utilizados tanto para controle em processos discretos como para controle em processos contínuos. Deste modo, recebem a denominação de Controladores Programáveis. Os capítulos seguem da seguinte forma: no capítulo 2 são apresentados os conceitos de Controladores Programáveis neste capítulo são mostrados os blocos que compõe um CLP, no
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capítulo 3 são apresentados os conceitos e algumas aplicações a respeito de sensores de proximidade, no capítulo 4 são descritos o funcionamento do CLP e os conceitos e tipos de linguagem de programação, no capitulo 5 são apresentadas com mais destaque as linguagens de programação GRAFCET e LADDER, no capítulo 6 são apresentados alguns exemplos de programas lógicos feitos em linguagem LADDER, no capitulo 7 são apresentadas as unidades analógicas que compõe os CLP´s.
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CAPÍTULO II 2 Controlador programável – CLP 2.1 Definição O Controlador Programável também conhecido como CLP (Controlador Lógico Programável) ou do inglês PLC (Programmable Logic Controller) é um dispositivo capaz de realizar operações, tais como: operações lógicas, contagens, temporizações, operações aritméticas, manipulação de dados, e até mesmo, comunicação em rede e execução de malhas de controle. Inicialmente foi desenvolvido apenas para substituir o controle e relés, mas atualmente se apresenta como um dos equipamentos mais utilizados na implementação de sistemas automatizados. A Figura 2.1 mostra o diagrama da malha fechada em um sistema de automação, e mostra qual a função do CLP em um sistema deste tipo. Este sistema automático é capaz de perceber as ações que ocorrem no processo por meio dos sensores, ou seja, o processo é monitorado e mantido dentro de um padrão de funcionamento realimentando a informação do processo para o controle.
Figura 2.1 – Diagrama de malha fechada
Como pôde ser observado na Figura 2.1, basicamente quatro itens compõe esta malha em um sistema de automação: Processo a Controlar, Dispositivos de Entrada, Dispositivos de Saída e Controle. O Processo a Controlar é o objetivo do sistema de automação, como exemplos: a furação precisa a ser executada em uma peça ou a diferenciação de dois produtos distintos em uma esteira transportadora. Os Dispositivos de Entrada são os sensores, estes dispositivos são sensíveis a fenômenos físicos e monitoram o processo para realimentar o controlador, nesta classificação se enquadram, entre outros, os sensores discretos (capacitivos, indutivos, óticos) que são "chaves
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eletrônicas" destinadas a detectar ou não a presença de objetos. Os Dispositivos de Saída são os atuadores que quando acionados tem a finalidade de executar ações físicas, estas ações objetivam manter o processo funcionando adequadamente, neste caso estão inseridos, entre outros, os cilindros, as válvulas, os contatores e os motores. Por fim destaca-se o Controle, é o ente responsável pela inteligência que por meio de uma rotina programada "toma uma decisão" enviando sinais de correção para o atuador, nesta classe podem ser destacada a aplicação para o meio industrial dos CLP´s e dos microcontroladores. Nesta malha o Controle está representado pelo CLP que, como foi descrito anteriormente, é um dispositivo bastante utilizado no meio industrial, principalmente para a execução de sistemas de intertravamento (descritos no capítulo 5). Esta descrição da malha do sistema automatizado é importante para entender as ligações de entrada e saída do CLP e também para entender o objetivo dos exemplos de programações de sistemas que serão apresentadas no decorrer deste material.
2.2 Blocos do CLP As principais partes que fazem parte de um CLP são: CPU, Módulos de I/O (Módulos de Entrada/ Saída), Fonte de Alimentação e o Rack (Base). A Figura 2.2 ilustra estas partes que integram o CLP.
Figura 2.2 - Partes do CLP
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a) CPU A CPU ou Unidade Central de Processamento é bloco responsável por gerenciar todo o sistema. É composto basicamente por Processador e por Sistema de Memória e, como mostra a figura 2.2, tem comunicação com os Módulos de I/O. A Figura 2.3 ilustra a CPU de um CLP e sua conexões internas.
Figura 2.3 - Partes da CPU
Na CPU o Processador interage com o Sistema de Memória e com circuitos auxiliares que atuam nos barramentos de dados, endereços e de controle. O Sistema de Memória é dividido em quatro partes: programa de execução, rascunho do sistema, programa de aplicação e tabela de dados, como indica a Figura 2.4. Cada uma destas partes é responsável pelo armazenamento de determinado tipo de informação que é útil para a execução do programa de controle do CLP.
Figura 2.4 - Sistema de memória do CLP
Denomina-se de Memória de Operação a parte do Sistema de Memória composta de Programa de Execução e Rascunho do Sistema, e de Memória de Aplicação a parte composta de Programa de Aplicação e Tabela de Dados.
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- Programa de Execução: é a parte do Sistema de Memória responsável pela interpretação das instruções, traduz as instruções de alto nível em linguagem de máquina tornando possível a execução dos Programa de Aplicação. Está em uma memória não volátil (do tipo ROM - memória apenas para leitura) e trata-se do programa desenvolvido pelo fabricante, além de interpretar instruções de alto nível também controla os periféricos e atualiza os módulos de I/O. - Rascunho do Sistema: é uma área da memória reservada para armazenar temporariamente uma pequena quantidade de dados. Estes dados são utilizados pela Memória de Operação para cálculos ou controle, como por exemplo, relógios internos, calendários, entre outros. Trata-se de uma memória do tipo RAM (memória que permite gravar, acessar e guardar dados enquanto tiver energia). - Programa de Aplicação: nesta parte do Sistema de Memória se localiza o programa desenvolvido pelo usuário ou programador. É este programa que executa a lógica de controle desejada. É uma memória que deve permitir ao programador alterar a programação e, portanto pode ser uma memória do tipo EPROM ou EEPROM (memórias que podem ser apagadas e reescritas). - Tabela de Dados: esta área de memória armazena os dados utilizados pelo Programa de Aplicação. Estes dados podem ser valores atuais de variáveis, temporizadores, contadores, ou ainda status dos pontos de entrada e saída dos Módulos de I/O. O Programa de Aplicação acessa a Tabela de Dados para fazer a leitura dos pontos de entrada e para atualizar os pontos de saída. Trata-se de uma memória volátil RAM, da mesma forma que o Rascunho do Sistema, contudo estes dados podem ser retentivos (armazena mesmo quando desenergizada) e neste caso a memória RAM deve utilizar uma bateria. Cada ponto de I/O tem um endereço na Tabela de Dados. b) Módulos de I/O Estes módulos são os responsáveis pela comunicação entre CPU e os dispositivos de entrada (sensores) e de saída (atuadores). Em geral possuem isolação óptica para proteger a CPU, não havendo conexão elétrica entre os dispositivos de entrada e de saída com o barramento da CPU. Outro componente que pode ser observado nestes módulos é o indicador luminoso, que sinaliza através de um LED (diodo emissor de luz), quando uma entrada está recebendo sinal elétrico ou quando uma saída está sendo atuada. Os módulos de I/O dos CLP´s podem ser divididos de duas formas: módulos de entrada e módulos de saída (ver figura 2.2), e módulos discretos e módulos analógicos. - Módulos de Entrada: recebem os sinais dos sensores e transdutores e convertem estes sinais em níveis adequados para que a CPU consiga processar as informações. Podem ser Módulos Discretos ou Módulos Analógicos. - Módulos de Saída: enviam sinais de acionamentos para os dispositivos de saída (atuadores, contactores, motores, etc). Podem ser Módulos Discretos ou Módulos Analógicos.
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- Módulos Discretos: tratam os sinais discretos - 0 (zero) ou 1 (um), acionado ou desacionado, ligado ou desligado. Cada ponto de entrada ou saída discreto corresponde a um endereço na Tabela de Dados, conforme ilustra a Figura 2.5.
Figura 2.5 - Endereçamento do módulo discreto
Neste caso quatro sensores discretos ("chaves eletrônicas") S1, S2, S3 e S4 estão conectados nos bornes dos endereços de entrada discreta (END), sendo S1 em END0, S2 em END1, S3 em END2 e S4 em END3. Observa-se que nos contatos em que as chaves estão abertas os valores enviados para o espaço da Tabela de Dados são de níveis lógicos 0 (zero) é assim no caso dos endereços END0 e END3, e nos contatos onde as chaves estão fechadas os valores enviados para o espaço da Tabela de Dados são de níveis lógicos 1 (um) é assim no caso dos endereços END1 e END2. Deste modo operando com níveis lógicos 0 (zero) e 1 (um) a CPU pode interpretar e enviar informações referentes aos Módulos Discretos de I/0. - Módulos Analógicos: tratam os sinais analógicos e são utilizados em sistemas contínuos (capítulo 7). Os módulos analógicos convertem sinais contínuos em digitais por meio de conversores A/D (conversor analógico-digital) no caso dos Módulos de Entrada, e sinais digitais em sinais contínuos por meio de conversores D/A (conversor digital-analógico) no caso dos Módulos de Saída, estas conversões são feitas para que a CPU possa processar a informação. Diferentemente do sinal discreto, o sinal analógico não possui apenas dois níveis 0 (zero) ou 1 (um), e sim um range de valores que vão desde um mínimo até um máximo podendo assumir qualquer valor dentro desta faixa. Por exemplo, um sensor de temperatura que envia para a entrada analógica qualquer valor entre a faixa de 0oC à 80oC. Neste caso a entrada ou saída de um módulo analógico não recebe o nome de ponto, ao invés disso recebe a denominação de canal.
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Figura 2.6 - Endereçamento do módulo analógico
Na Figura 2.6 três sensores analógicos (transdutores) T1, T2 e T3 estão conectados nos bornes dos endereços dos canais (entradas analógicas - ENA) ENA0, ENA1 e ENA2, sendo T1 em ENA0, T2 em ENA1 e T3 em ENA2. Observa-se neste caso que cada sensor é conectado no borne por meio de dois fios, um para a referência (-) do sinal e outro para o sinal positivo (+). O sensor não possui apenas dois estados (ligado ou desligado), e sim entrega uma faixa de valores para o CLP, que pode ser, por exemplo, um sinal de 0V a 10V. O conversor A/D do módulo atua transformando esta informação analógica em uma palavra de 16 bits (uma word), e assim o endereço de cada canal de entrada ocupa um espaço na Tabela de Dados de 16 bits ao invés de apenas 1 bit por endereço como é no Módulo Discreto. A figura 2.6 ainda exemplifica que para a CPU o canal ENA_0 tem o endereço V100, o canal ENA_1 tem o endereço V200, e o canal ENA_2 tem o endereço V300, sendo que V corresponde a variável word. As unidades analógicas são tratadas no capítulo 7. c) Fonte de alimentação A Fonte de Alimentação (ver figura 2.2) é responsável por fornecer alimentação adequada para a CPU e para os Módulos de I/O, e também é capaz de gerar uma alimentação externa para fornecer energia para algum tipo de sensor. Pode também ser acoplada a CPU ou independente fisicamente.
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d) Rack Também conhecido como Base é responsável pela garantia de sustentação mecânica dos componentes do CLP. Contém conexões que permitem o encaixe dos módulos por meio de slots, como ilustra a Figura 2.7.
Figura 2.7 - Base ou Rack
Neste exemplo a Base comporta a Fonte de Alimentação, a CPU (slot 0), os Módulos de I/O (slots 1 e 2), e deixa livre para conexão os slots 3 e 4 por exemplo para receber módulos de comunicação (para comunicação Profibus ou comunicação ASI por exemplo).
2.3 Identificando os blocos do CLP A Figura 2.8 mostra uma estrutura de CLP, circulado em destaque está sendo mostrada a Fonte de Alimentação e a CPU. O CLP apresentado na figura é o S7 200 da Siemens. Neste material o CLP S7 200 é utilizado como modelo para exemplificar fisicamente os blocos, como são feitas as conexões de I/O e até como se apresenta uma programação rodando no CLP, e para isto utiliza-se um CLP real de uso industrial.
Figura 2.8 - CLP S7-200 da Siemens
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A Figura 2.9 mostra com mais detalhes a Fonte de Alimentação do CLP. Observa-se circulado o cabo responsável pela alimentação externa, que no caso consiste de uma alimentação de 110Vac. A Fonte disponibiliza para a CPU uma alimentação de 24Vdc.
Figura 2.9 - Fonte de alimentação
A Figura 2.10 mostra com mais detalhes a CPU. Nos itens e capítulos a seguir a CPU é abordada em maiores detalhes. Mas nesta figura pode ser observada a posição dos módulos discretos de entrada e saída. Esta CPU do S7 200 é composta por 6 saídas discretas que estão localizadas na parte superior, e por 8 entradas discretas que estão localizadas na parte inferior. Tanto as saídas quanto as entradas discretas operam com 0 e 24Vdc, respectivamente OFF e ON, e possuem LED´s que indicam se a saída ou entrada está acionada (LED aceso) ou desacionada (LED apagado). Esta CPU considera os 6 endereços de saída discreta como Q0.0 a Q0.5, e os 8 endereços de entrada discreta como I0.0 até I0.7. Porém é possível renomear estes endereços de tal forma que os nomes facilitem a compreensão do significado das entradas e das saídas para o programador do CLP. Este material adota nomes para definir os endereços de entrada e saída tanto analógicas quanto discretas, de acordo com as seguintes siglas:
Entrada Discreta -> END
Entrada Analógica -> ENA
Saída Discreta -> SDD
Saída Analógica -> SDA
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Sendo assim as 6 saídas discretas são SDD_0 a SDD_5, e as 8 entradas discretas são END_0 a END_7. As saídas e entradas analógicas são tratadas no capítulo 7.
Figura 2.10 - CPU
A Figura 2.11 mostra com maiores detalhes a CPU, as portinholas dos módulos estão abertas e podem ser observados os conectores das entradas e das saídas discretas. Também está em destaque uma chave seletora, que define o modo de operação do CLP. Isto é descrito no capítulo 4 (Funcionamento do CLP). Outra questão em destaque na figura 2.11 é a fiação proveniente da Fonte de Alimentação que fornece tensão de 24Vdc para a CPU.
Figura 2.11 - Detalhes da CPU
A Figura 2.12 mostra os detalhes do módulo de entradas discretas. Observa-se que este módulo é composto de 12 conectores (bornes) para 8 entradas. A divisão ocorre da seguinte maneira da esquerda para a direita na figura: o primeiro contato é a referência dos 4 primeiros contatos de
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entrada, os 4 contatos que seguem (do segundo ao quinto) são os 4 primeiros contatos de entrada com os endereços de END_0 a END_3 (I0.0 a I0.3), o sexto contato é a referência para os 4 últimos contatos de entrada, os 4 contatos que seguem (do sétimo ao décimo) são os 4 últimos contatos de entrada com os endereços de END_4 a END_7 (I0.4 a I0.7), e os 2 últimos contatos (11 e 12 dos bornes) são a fonte auxiliar de 24Vdc sendo o 11 a referência e o 12 o positivo.
Figura 2.12 - Módulo de entrada
A Figura 2.13 mostra os detalhes do módulo de saídas discretas. Observa-se que este módulo também é composto de 12 conectores (bornes) para 6 saídas. A divisão ocorre da seguinte maneira da esquerda para a direita na figura: os 2 primeiros contatos são para a alimentação do módulo de saída (para que a saída tenha energia), os 6 contatos seguintes são justamente as 6 saídas discretas com os endereços de SDD_0 a SDD_5 (Q0.0 a Q0.5), o nono contato é não conectado (NC) e o décimo é o aterramento, os 2 últimos contatos (11 e 12) são a alimentação da CPU, 24Vdc, proveniente da Fonte de Alimentação e descrito anteriormente.
Figura 2.13 - Módulo de saída
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As Figuras 2.14 e 2.15 mostram um CLP de porte maior, o S7 300 também da Siemens. Onde se observa a CPU com os Módulos Discretos de I/O, e Módulos de Comunicação. Também se observa a fiação correspondente a ligação dos sensores e atuadores no módulo discreto. Nestas duas figuras, observando o S7 300 e comparando com as figuras anteriores do S7 200, pode ser notada a diferença física entre os dois CLP´s.
Figura 2.14 - CLP S7-300 da Siemens
Figura 2.15 - Montagem de I/O´s no CLP S7-300
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2.4 Ligação dos módulos discretos A Figura 2.16 mostra a função da Fonte Auxiliar, pela figura é possível perceber que o VOM mede um valor de tensão que parte dos conectores 11 e 12 do módulo da parte inferior do CLP. A Fonte do CLP alimenta a CPU e também disponibiliza esta alimentação auxiliar para a ligação de outros equipamentos ao CLP, como por exemplo, os sensores. Caso seja utilizada a Fonte Auxiliar deve-se observar os limites de corrente impostos pela Fonte do CLP (é uma especificação do modelo de Fonte), uma vez que esta alimenta CPU e sensores, e pode também alimentar o módulo de saída como será descrito no texto a seguir. Na figura o VOM está medindo o sinal que pode servir para alimentar os sensores discretos, que em geral tem um faixa de alimentação de 10 a 30Vdc.
Figura 2.16 - Fonte auxiliar
A Figura 2.17 mostra um exemplo de como ativar as entradas discretas do CLP utilizando a alimentação da Fonte Auxiliar, nota-se que a referência da Fonte (cabo azul) é conectada as referências das duas partes do módulo de entrada discreta, nos bornes 1 e 6. E neste caso está sendo utilizada a alimentação do borne 12 (o positivo) para ativar a entrada com 20Vdc, o cabo vermelho está ativando as entradas END_0 a END_3, confirma-se este acionamento pelo acionamento do LED´s indicadores em destaque.
Figura 2.17 - Ligação do módulo de entrada
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A Figura 2.18 mostra o VOM medindo a tensão de uma saída discreta. O valor medido é 0Vdc (zero) mesmo com o acionamento da saída ocorrendo, o LED indicativo confirma esta situação. O que falta neste caso é a alimentação do módulo de saída discreta. Nisto concluí-se que o LED apenas indica que a saída está ativa, mas não que ela está fornecendo energia para qualquer que seja o acionamento.
Figura 2.18 - Módulo de saída sem alimentação
Então na montagem apresentada na Figura 2.19 pode ser observada a conexão de cabos que faz a alimentação do módulo de saída. Os bornes 11 e 12 são a alimentação da CPU, sem esta alimentação a CPU não funciona e a Fonte Auxiliar também não. Mas não basta alimentar a CPU para que a saída consiga emitir energia para o acionamento, é necessário também alimentar o módulo de saída puxando a alimentação da Fonte do CLP como mostra a figura.
Figura 2.19 - Módulo de saída alimentado
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Agora com o módulo de saída também alimentado pode ser observada que a ativação da saída, conforme mostra o LED indicativo, também confirma que a energia está sendo disponível para o acionamento do atuador. O VOM mostra o valor de tensão borne da saída SDD_0 que está acionada, conforme a Figura 2.20.
Figura 2.20 - Módulo de saída
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CAPÍTULO III 3 Sensores de proximidade 3.1 Definição De um modo geral o sensor é um dispositivo que detecta o efeito de algum fenômeno físico, podendo, no caso dos sensores discretos, detectar objetos dos mais variados tipos de material, ou detectar a presença de campo magnético, luz, gás; ou ainda, no caso dos sensores analógicos, medir a variação de temperatura, pressão, nível, vazão, etc. Os sensores discretos também recebem a denominação de Sensores de Proximidade e são utilizados em geral nos processos discretos onde operam como ON - OFF (ligado - desligado) e servem para detectar a presença ou a ausência de objetos. Dentre os sensores de proximidade mais empregados na indústria podem ser citados: as chaves fim de curso, sensores capacitivos, sensores indutivos e sensores óticos.
3.2 Chaves de fim de curso São sensores muito utilizados na indústria e em um grande número de aplicações. São destinados a verificar o final de algum movimento. A Figura 3.1 mostra uma ilustração do funcionamento da chave Fim de Curso.
Figura 3.1 - Chave fim de curso
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É uma chave eletrônica que opera em ON - OFF, pode utilizar os contatos NA (Normalmente Aberto) ou NF (Normalmente Fechado). Ao ocorrer o acionamento da chave por meio de uma força mecânica externa o contato NF se abre e o contato NA se fecha, quando a força é cessada o NF se fecha e o NA se abre. a) Contato NA e contato NF A Figura 3.2 ilustra o conceito de contato NA e contato NF.
Figura 3.2 - Contato NA e contato NF
O contato NA (Normalmente Aberto) não permite a passagem do sinal elétrico entre seus terminais quando a chave não está acionada, mas no momento em que a chave é acionada por uma força externa o contato se fecha permitindo então a passagem de sinal elétrico, o contato volta a abrir somente quando a força externa cessar. No contato NF (Normalmente Fechado), quando não existe ação de força externa atuando sobre ele, permite a passagem do sinal elétrico pelos seus terminais, contudo no momento em que existe a atuação de uma força externa o contato abre e o sinal elétrico deixa de passar, voltando a fechar apenas quando a força externa cessar.
3.3 Sensores indutivos Os Sensores Indutivos tem o princípio de funcionamento baseado no indutor. O indutor é um componente eletrônico que consiste de um núcleo de material ferromagnético envolto por uma bobina, quando uma corrente é circulada por esta bobina um campo magnético é gerado passando pelo núcleo. De uma forma simplista ocorre que o Sensor Indutivo tem como elemento primário (transdutor) um indutor de núcleo aberto que emite um campo magnético pela face sensora. O fato de o núcleo ser aberto faz com que a intensidade do campo magnético seja menor (o campo magnético passa pelo ar), e ao aproximar um material metálico o campo magnético passa pelo material
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aumentando a sua intensidade. Essa variação de intensidade de campo magnético pode ser sentida pelo sensor, como ilustra a Figura 3.3.
Figura 3.3 - Detecção pelo sensor indutivo
Como o campo magnético é projetado para fora do sensor gera uma zona de sensibilidade a peças metálicas, em outras palavras, os Sensores Indutivos detectam a presença ou ausência de materiais metálicos. Quando o material metálico é detectado o sensor comuta seu contato de OFF para ON, fechando o contato caso seja NA, ou abrindo caso seja NF.
3.4 Sensores capacitivos Os Sensores Capacitivos tem o princípio de funcionamento baseado no capacitor. Um capacitor é um componente eletrônico que consiste de duas placas metálicas separadas por um material isolante (também chamado de dielétrico). A capacidade que o componente tem de armazenar cargas é chamado de capacitância, esta capacitância depende da área das placas metálicas, da distância entre as placas ou da constante dielétrica do isolante. Também descrevendo de uma forma simplista ocorre que o Sensor Capacitivo tem como elemento primário (transdutor) um capacitor. Na face do sensor aparece como material dielétrico o próprio ar (constante dielétrica igual a 1), porém quando um outro material, com constante dielétrica maior que a constante do ar entrar na zona de detecção deste capacitor a capacitância aumenta. Esta mudança no valor da capacitância pode ser sentida pelo circuito do sensor que detecta a presença do objeto em questão, como ilustra a Figura 3.4.
Figura 3.4 - Detecção pelo sensor capacitivo
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Os Sensores Capacitivos geralmente são utilizados para detectar corpos não metálicos, e podem ser utilizados no meio industrial para detectar a presença de materiais metálicas ou não metálicas. Quando o material metálico ou não metálico é detectado o sensor comuta seu contato de OFF para ON, fechando o contato caso seja NA, ou abrindo caso seja NF.
3.5 Sensores ópticos Os Sensores Ópticos tem o princípio de funcionamento baseado na emissão e recepção de um feixe de luz. A emissão pode ocorrer por meio de um diodo emissor de luz, comumente chamado de LED, e o receptor pode ser qualquer dispositivo fotossensível, como por exemplo, um foto-diodo. Neste caso LED e foto-diodo são exemplos de elementos primários (transdutores) utilizados nos Sensores Ópticos. Existem três modos de operação para os sensores ópticos: barreira de luz, retro-reflexão e por reflexão. A Figura 3.5 ilustra o princípio de funcionamento destes tipos de Sensores Ópticos.
Figura 3.5 - Modos de operação do sensor óptico
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Em todos os modos de operação existe um elemento emissor (representado pelo LED) e um elemento receptor (representado pelo foto-diodo). Vale ressaltar que dependendo do modo de operação a detecção ocorre pela existência ou ausência de luz no receptor. No Sensor por Barreira de Luz o emissor e o receptor estão em estruturas físicas separadas, quando o objeto interrompe totalmente ou quase totalmente o feixe de luz o receptor deixa de receber luz e comuta seus contatos de OFF para ON, quando o feixe de luz não é mais interrompido os contatos voltam à posição normal. No Sensor por Reflexão o emissor e o receptor são montados na mesma estrutura física, quando o objeto interrompe o feixe de luz o receptor passa a receber luz e comuta seus contatos de OFF para ON, quando o feixe de luz não é mais refletido os contatos voltam à posição normal. No Sensor por Retro-Reflexão o emissor e o receptor são montados na mesma estrutura física e existe ainda um refletor de luz direcionado, este refletor direciona o feixe de luz sempre do emissor para o receptor, quando o objeto interrompe o feixe de luz o receptor deixa de receber luz e comuta seu contato de OFF para ON, quando o feixe de luz não é mais interrompido os contatos voltam à posição normal. Este sensor é totalmente dependente das características do refletor. A Figura 3.6 apresenta um painel com exemplares dos 3 tipos de sensores de proximidade descritos. Um sensor capacitivo, um sensor indutivo e um sensor óptico, todos os três com alimentação de 10 a 30 Vdc.
Figura 3.6 – Painel com 3 tipos de sensores
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3.6 Classes de proteção Para a utilização dos sensores industriais no ambiente dos processos automatizados deve-se se basear no grau e na classe de proteção para a escolha do sensor. Estes grau e classe de proteção estão estabelecidos em normas internacionais. São indicados por duas letras IP (International Protection) e por dois dígitos, que definem grau e classe de proteção. A Tabela 3.1 traz a numeração que representa grau e classe de proteção. Tabela 3.1 – Grau e Classe de Proteção
1o Dígito
2o Dígito
Grau de Proteção 0 1 2
3 4 5 6
Classe de Proteção
Proteção não especificada
0
Proteção contra corpos sólidos com diâmetro maior que 50mm Proteção contra corpos sólidos com diâmetro maior que 12 mm
1
Proteção não especificada Proteção contra água gotejando verticalmente
2
Proteção contra água gotejando verticalmente e com o equipamento em um ângulo de até 150o 3 Proteção contra água gotejando em um ângulo de até 60om, e contra spray 4 Proteção contra esguicho de água vindo de qualquer direção
Proteção contra corpos sólidos e ferramentas com diâmetro maior que 2,5 mm Proteção contra corpos sólidos e ferramentas com diâmetro maior que 1 mm Proteção completa contra contato. Proteção contra depósitos prejudiciais de pó Proteção completa contra pó e contato
5
Proteção contra jatos de água vindos de qualquer direção
6
Proteção contra fortes jatos de água Proteção contra imersão sob determinadas condições de temperatura e pressão Proteção contra imersões permanentes sob condições descritas pelo fabricante
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Deste modo um sensor com IP67 tem proteção completa contra pó e contato e contra imersão sob determinadas condições de pressão e temperatura.
3.7 Instalação de sensores Para que seja possível instalar os sensores de forma adequada, alguns detalhes e conceitos devem ser observados. A saber: a) Distância de acionamento
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Trata-se de um conceito que deve ser observado no momento da instalação. E define a distância entre o material e a face sensora no momento em que ocorre a comutação (acionamento do sensor). A distância de acionamento nominal é dada pelo fabricante, contudo no caso real podem ocorrer variações. Por exemplo, no sensor indutivo existe um anteparo padrão que é utilizado para definir a distância de acionamento nominal, entretanto esta distância de acionamento pode variar dependendo do tipo do material metálico. Nos sensores capacitivos a distância de acionamento varia de acordo com a constante dielétrica do material, materiais com constantes dielétricas mais altas são mais fáceis de detectar. Os sensores ópticos por reflexão também podem apresentar distâncias de acionamentos diferentes dependendo da cor e da textura do material a ser detectado. A Figura 3.7 ilustra o conceito de distância de acionamento.
Figura 3.7 – Distância de acionamento
Esta questão da distância de acionamento deve ser observada no momento da instalação do sensor, pois o sensor tem que ficar disposto de tal modo que não haja variações na detecção de material. b) Detalhes da instalação No caso dos sensores indutivos deve ser atentado para o fato da distância mínima. Quando o sensor for instalado entre painéis metálicos, ou mesmo frente a outro sensor, ou ao lado de outro sensor deve ser respeitada a distância mínima, para garantir que o acionamento do sensor ocorra apenas quando o material metálico a ser detectado provoque a sensibilização, e não por motivos de interferência de outro sensor ou de outro metal. A Figura 3.8 ilustra esta situação.
Figura 3.8 – Distância mínima
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No caso dos sensores capacitivos, que detectam materiais metálicos ou não metálicos, devese observar o tipo de material que se deseja detectar. Quando o material é um material de difícil detecção pode-se optar por um tipo de sensor capacitivo mais sensível (chamado de sensor capacitivo blindado), contudo este sensor pode causar falsas detecções em ambientes empoeirados ou muito úmidos, e neste caso deve-se optar por um sensor que ignore sujeiras do ambiente ou coisas do tipo (chamado sensor capacitivo não-blindado). Nos sensores ópticos deve ser observado o alinhamento entre o emissor e o receptor para o correto funcionamento. Outro detalhe é a existência de poeira no ambiente, se ocorrer de forma excessiva pode prejudicar a detecção, considerando a sujeira como detecção de material e acionando o sensor. Falha no emissor ou sujeira nas lentes podem também ocasionar problemas de detecção, podendo ser uma falsa detecção ou a ausência de detecção dependendo do tipo do problema e do modo de operação do sensor. c) Sensores de 3 e 4 fios Os sensores de proximidade podem ser de 3 ou 4 fios, como ilustra a Figura 3.9.
Figura 3.9 – Número de fios
Os sensores de 3 e de 4 fios têm fios separados para alimentação e para os sinais dos contatos NA e NF, normalmente sendo cabo marrom ou vermelho sinal positivo, cabo azul sinal negativo, cabo preto contato NA, e cabo branco contato NF. d) Sensores PNP e NPN Os sensores ainda podem ser classificados em PNP e NPN. Sensores PNP têm em seu estágio de saída um transistor PNP, e a carga deve ser conectada entre os terminais NA ou NF e negativo. Por sua vez o sensor NPN tem em seu estágio de saída um transistor NPN, e a carga deve ser conectada entre os terminais NA ou NF e positivo.
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A Figura 3.10 ilustra a ligação de um sensor PNP e de um sensor NPN, ambos com 3 fios e contato NA.
Figura 3.10 – Sensor PNP e NPN
e) Exemplos de sensores A Figura 3.11 mostra um sensor de 4 fios PNP. Pode ser observada a rosca para a fixação do sensor e também a fiação em detalhe. Na fiação estão indicados cada um dos fios, o fio branco NF, o fio marrom positivo, o fio azul negativo e o fio preto NA.
Figura 3.11 – Sensor de 4 fios
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A Figura 3.12 mostra outro sensor capacitivo PNP de 4 fios com a fiação encapada. Por esta fiação liga-se a alimentação do sensor e os contatos NA e NF ao controle.
Figura 3.12 – Fiação do sensor PNP de 4 fios
A Figura 3.13a mostra a parte frontal do sensor onde está indicada a face sensora. É esta parte frontal que é sensível ao material a ser detectado. A Figura 3.13b mostra a parte traseira do sensor. Em destaque pode ser observado o LED que indica o acionamento do sensor.
Figura 3.13b – Parte traseira do sensor
Figura 3.13a – Parte frontal do sensor
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A Figura 3.14 mostra o acionamento de um sensor capacitivo PNP de 4 fios. Em destaque na figura se observa o acionamento do LED que indica a detecção de material.
Figura 3.14 – Acionamento do sensor
f) Ligação com CLP As Figuras 3.15, 3.16 e 3.17 mostram a ligação do sensor PNP de 4 fios ao CLP. Observa-se que a Fonte Auxiliar está alimentado o sensor, que pode receber uma alimentação DC de 10 a 30Vdc. Os fios preto e branco dos contatos NA e NF são conectados a duas entradas discretas, respectivamente END_6 e END_4.
Figura 3.15 – Fiação do sensor no módulo discreto
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Com o sensor não acionado a entrada END_4 (contato NF) recebe sinal elétrico e é acionada e a entrada END_6 (contato NA) não recebe sinal elétrico e por isso não é acionada.
Figura 3.16 – Sensor não-acionado conectado ao CLP
Quando ocorre o acionamento do sensor os contato NF abre e o contato NA fecha, agora END_4 não está acionada e END_6 acionada, isto pode ser observado pelo acionamento dos LED´s indicativos em destaque nas Figuras 3.16 e 3.17.
Figura 3.17 – Sensor acionado conectado ao CLP
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Para simular os sensores e fazer o acionamento das entradas foram utilizadas chaves de duas posições (ON - OFF). Estas chaves acionam a entrada discreta quando acionadas, e são utilizadas para executar a simulação das entradas nos programas do capítulo 6. A Figura 3.18a mostra o conjunto de 8 chaves que acionam as 8 entradas discretas, e a Figura 3.18b mostra a ligação destas chaves na placa.
Figura 3.18b – Conexão elétrica das chaves
Figura 3.18a – Chaves
Nota-se na pela imagem da Figura 3.19 que as chaves que estão acionadas (ON) acionam as entradas discretas correspondentes (LED´s indicativos) enviando sinal elétrico para o contato, e as chaves que não estão acionadas (OFF) permanecem com as respectivas entradas discretas sem sinal elétrico, portanto desacionadas.
Figura 3.19 – Fiação do sensor no módulo analógico
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CAPÍTULO IV 4 Funcionamento do CLP 4.1 Ciclo de execução do CLP É importante conhecer o modo como a CPU gerencia um programa do CLP, este conhecimento auxilia no desenvolvimento de programas. A execução do programa em um CLP segue uma seqüência que pode ser representada como um fluxograma, esta seqüência recebe o nome de Ciclo de Execução, Ciclo de Varredura ou Ciclo de Scan do CLP. Existe uma série de tarefas que o CLP executa desde o momento em que ele liga, dentre estas tarefas podemos citar algumas: inicialização de hardware, verificação da configuração de I/O, atualização de entradas e saídas, execução do programa de aplicação, realização de diagnósticos entre outras. Porém, para iniciar a prática da programação o conhecimento do ciclo de execução resumido auxilia para o entendimento dos programas que são desenvolvidos no CLP. A Figura 4.1 mostra um fluxograma com este ciclo.
Figura 4.1 - Ciclo de execução resumido
- Atualização das Entradas: é nesta etapa que a CPU realiza a leitura de todos os pontos de entrada e armazena o status de cada um destes pontos na Tabela de Dados de Entrada. Após a execução desta etapa a Tabela de Dados de Entrada será atualizada somente no próximo Ciclo de Scan. -Execução do Programa de Aplicação: as instruções do programa desenvolvido pelo programador são executas nesta etapa. Estabelece uma relação entre os pontos de entrada e de saída aplicando a lógica de controle desejada. A CPU executa o programa de aplicação desde a primeira linha até a última, isto significa a partir da primeira linha de programa de cima para baixo, e
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da direita para esquerda até o fim do programa. Neste capítulo o conceito de linha é evidente quando se trata de linguagem LADDER. Ao término da execução desta etapa tem-se uma nova Tabela de Dados de Saída atualizada de acordo com a lógica de controle desejada. -Atualização das Saídas: Após a execução do programa de aplicação o conteúdo atualizado da Tabela de Dados de Saída é enviado aos pontos de saída. E reinicia-se o ciclo.
4.2 Programação em CLP´s A programação em CLP´s pode ser feita basicamente de 2 modos: programador manual, ou software de programação. No caso da utilização do software de programação geralmente existe um ambiente gráfico com funções que permitem que o programador edite o programa de aplicação. Como o programa é desenvolvido em um computador deve haver um cabo apropriado que permita a transmissão de dados entre o computador e o CLP. A Figura 4.2 mostra uma foto de um cabo de comunicação CLP com o terminal de programação (computador).
Figura 4.2 - Cabo de comunicação
Do mesmo modo que existe um cabo, a conexão deve utilizar alguma interface para fazer a comunicação entre terminal e CLP. Esta interface é geralmente a porta serial, como ilustram as Figuras 4.3a e 4.3b
Figura 4.3a - Cabo e porta serial
Figura 4.3b - Cabo e porta conectados
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A Figura 4.4 mostra em um panorama a ligação do computador (terminal de programação) com o CLP, utilizando o cabo de comunicação.
Figura 4.4 - Terminal de programação conectado ao CLP
Assim como se utiliza a porta serial do computador, utiliza-se também a interface do CLP para conectar o cabo e assim permitir a comunicação para executar o download de programa no CLP ou para fazer a depuração do código quando o programa estiver rodando, entre outros.
Figura 4.5 - Interface de comunicação e indicadores de status da CPU
A Figura 4.5 mostra a interface de comunicação com o terminal de programação. E também mostra os LED´s indicadores de status da CPU. Nesta CPU existem 3 status para a CPU: SF, RUN e STOP nesta ordem de cima para baixo. SF aceso (LED vermelho) indica um erro interno da CPU ou algum erro de diagnóstico dos módulos. RUN aceso (LED verde) indica que a CPU está processando o programa de aplicação. STOP aceso (LED amarelo) indica que o programa não está sendo executado. As Figuras 4.6a e 4.6b
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ilustram esta diferença entre o modo RUN e o modo STOP. Observa-se que a Figura 4.6a mostra a CPU em modo RUN executando um determinado programa que baseado nas lógicas das entradas aciona as duas primeiras saídas. Por outro lado, a Figura 4.6b mostra a CPU em modo STOP rodando o mesmo programa, neste caso mesmo com as entradas ativas o programa está parado e, portanto, não estão sendo acionadas as saídas.
Figura 4.6b - CPU em modo STOP
Figura 4.6a - CPU em modo RUN
As Figuras 4.6a e 4.6b ainda destacam a chave seletora que permite a seleção do modo de operação na própria CPU. A chave em destaque nas Figuras 4.6a e 4.6b e apresentada também na Figura 4.7 tem 3 posições: RUN, TERM, STOP. Ou seja, por intermédio desta chave é possível colocar a CPU em modo RUN e neste caso o programa é processado e não pode ser alterado pelo terminal de programação, apenas lido. Modo STOP onde o programa não é executado. Ou em um modo TERM que entrega a decisão do modo de operação ao software de programação no computador, deste modo é possível rodar o programa de aplicação ou pará-lo através de um comando do software.
Figura 4.7 - Chave seletora do modo de operação
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Em geral ainda pode ser dividido o modo de programação em duas linhas: programação offline, e programação on-line. Na programação off-line (sem conexão) o software de programação permite o desenvolvimento do programa de aplicação sem a necessidade da conexão com a CPU. E na programação on-line (conectado) além do desenvolvimento pode ser feita a depuração do programa observando o acionamento das saídas e das entradas, exigindo desta forma a conexão com a CPU.
4.3 Tipos de linguagem As 5 linguagens de programação definidas pela norma IEC 61131-3 são: Lista de Instruções, Texto Estruturado, Linguagem LADDER, Diagrama em Blocos de Função e Diagrama Funcional Seqüencial (GRAFCET). A seguir é apresentado um exemplo de implementação em cada uma destas linguagens. - Lista de Instruções: é uma linguagem de baixo nível similar ao assembly. A Figura 4.8 apresenta um programa simples em linguagem de Lista de Instruções. 0 1 2
STR ANDN OUT
E0 E1 S0
Figura 4.8 - Programa em lista de instruções
O programa executa a lógica entre as entradas E0 e E1, quando E0 estiver acionada e E1 não ocorre o acionamento de S0, que é uma saída. -Texto Estruturado: é uma linguagem semelhante a outras linguagens de alto nível. Pode ser utilizada em declarações mais complexas. A Figura 4.9 apresenta o mesmo programa em Texto Estruturado.
S0 := E0 AND NOT E1 Figura 4.9 - Programa em texto estruturado
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- Diagrama de Blocos de Função: é uma linguagem gráfica que conecta elementos representados como blocos. A Figura 4.10 apresenta o programa em Diagrama de Blocos de Função
Figura 4.10 - Programa em diagrama de blocos de função
-Linguagem LADDER: é uma linguagem na qual duas barras verticais são interligas pela lógica que ocorre entre as entradas e as saídas. Esta linguagem é mais detalhada no decorrer deste capítulo. A Figura 4.11 apresenta o programa em Linguagem LADDER.
Figura 4.11 - Programa em linguagem LADDER
-Diagrama Funcional Seqüencial: também conhecido como GRAFCET, é utilizado para estruturar e organizar o programa, e dividir o problema de controle em partes menores. Cada elemento desta linguagem pode ser programado em qualquer das outras linguagens. Esta linguagem é mais detalhada no decorrer deste capítulo. A Figura 4.12 apresenta uma forma de representar o programa em Diagrama Funcional Seqüencial.
Figura 4.12 - Programa em diagrama funcional seqüencial
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CAPÍTULO V 5 Linguagem de programação 5.1 GRAFCET O Diagrama Funcional Seqüencial (GRAFCET) é umas das linguagens de programação, e trata-se de uma forma de construir sistemas seqüenciais. Possui os seguintes elementos: Etapas, Ações Associadas às Etapas, Transições, Condições Associadas às Transições. a) Etapas A Etapa representa um estado parcial do sistema e corresponde a uma condição bem definida, podendo ser ativa ou inativa. A Etapa pode possuir uma ação associada a ela, esta ação ocorre enquanto a etapa estiver ativa. A representação gráfica de uma Etapa e de sua ação é mostrada na Figura 5.1.
Figura 5.1- Representação de uma etapa
Na Figura 5.1 são apresentadas duas situações. A primeira é a representação de uma Etapa, no caso a Etapa 1, e de uma ação associada à Etapa, a Ação X. A segunda situação é o da Etapa Inicial, a Etapa Inicial 0 com a ação Y. Esta Etapa Inicial é ativada incondicionalmente no início do sistema justamente para demarcar onde inicia o programa, pode haver mais de uma Etapa Inicial. A Etapa Inicial é representada por um quadrado duplo. b) Ações associadas às etapas De um modo geral as Ações ocorrem enquanto a sua Etapa Estiver ativa. Durante o tempo de uma Etapa podem ser iniciadas, finalizadas ou continuadas. Uma Etapa pode possui mais de uma Ação vinculada a ela.
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A Figura 5.2, que mostra a Etapa 1 com 3 Ações associadas (X, Y e Z), ilustra este caso em que se pode representar de duas formas a ações.
Figura 5.2- Ação associada à etapa
Na Figura 5.2 se observam duas formas de representação de associação de Ação a uma Etapa. Estas Ações em geral remetem a algum tipo de acionamento que ocorre no sistema, por exemplo, o acionamento de um motor ou o acionamento de um pistão. Quando se deseja que a Ação continue a ser executada mesmo depois do fim da Etapa, pode -se repetir a Ação em todas as Etapas onde se deseja que ela ocorra, ou utilizar uma Ação Qualificada. Dentre as Ações Qualificadas, neste caso, cabe o uso da Ação que possui o qualificador Stored (armazenada ou mantida), quando se faz o uso deste qualificador na Ação esta é mantida mesmo após o fim da Etapa. A Figura 5.3 mostra o seu funcionamento. Quando a o ato de ligar uma Ação é mantido por algumas Etapas o seu desligamento também deve ser armazenado ou mantido.
Figura 5.3- Ação qualificada
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c) Transições Representa a possibilidade de transposição de uma Etapa para outra Etapa. É representada por um traço entre a ligação das Etapas. A Figura 5.4 mostra como se deve representar uma Transição no GRAFCET, a figura apresenta uma Transição entre as Etapas 1 e 2.
Figura 5.4- Representação de uma transição
d) Condições associadas às transições São condições lógicas que podem ser verdadeiras ou falsas. Podem ser representadas conforme mostra a Figura 5.5.
Figura 5.5- Condição associada à transição
Como mostra a Figura 5.5 a transposição da Etapa 1 para a Etapa 2 vai ocorrer somente quando a Etapa 1 estiver ativa e a condição E1 acionado e E2 desacionado for verdadeira. e) Regras de evolução Para a correta leitura de um GRAFCET devem ser consideradas algumas regras de evolução: - sempre deve haver ao menos uma situação inicial; - para a transposição de uma Transição é necessário que a Etapa precedente esteja ativa e que a condição da Transição seja verdadeira;
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- a transposição da Transição ativa a Etapa seguinte e desativa a Etapa precedente simultaneamente;
Figura 5.6- Exemplo de GRAFCET
A Figura 5.6 apresenta um GRAFCET, aplicando as regras de evolução para interpretá-lo tem-se a seguinte seqüência de eventos: a Etapa 1 parte ativa de forma incondicional (ocorre Ação X), com a Etapa 1 ativa e quando a Transição T1 for verdadeira ocorre a transposição ativando a Etapa 2 e desativando a Etapa 1 (ocorre a Ação Y), com a Etapa 2 ativa e com a Transição T2 verdadeira ocorre a transposição ativando a Etapa 3 e desativando a Etapa 2 (ocorre a Ação Z), e assim sucessivamente. Até o momento em que se tem a Etapa 10 ativa (ocorrendo a Ação W) e que a Transição T10 se torna verdadeira, aí então ocorre a transposição ativando novamente a Etapa 1 e desativando a Etapa 10, fechando um ciclo. Nota-se que esta estrutura é uma seqüência simples sem bifurcações, neste caso sempre deve haver apenas uma única Etapa ativa por vez, no início apenas a Etapa 1 parte ativa incondicionalmente. Vale ainda ressaltar alguns detalhes: - sempre deve haver uma única Transição entre duas Etapas; - de modo análogo uma única Etapa entre duas Transições; - o sentido de leitura é cima para baixo, quando ocorrer o contrário deve ser representado por uma seta;
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f) Tipos de estruturas Além da Seqüência Simples como a que é apresentada na Figura 5.5, também pode existir outros tipos de Estruturas Básicas conhecidas como Seqüência Simultânea e Seqüência Seletiva. A Figura 5.7 apresenta 2 GRAFCET´s, cada um com um tipo de seqüência
Figura 5.7- Seqüência simultânea e seqüência seletiva
Tanto a Seqüência Simultânea quanto a Seqüência Seletiva apresentam um ponto de divergência e um ponto de convergência no GRAFCET. Na Seqüência Simultânea os pontos de divergência e convergência são representados por traços duplos. No ponto de divergência apenas uma única Transição (T1) ativa imediatamente todas as Etapas seguintes, depois de transposição cada seqüência tem sua evolução independente, o final desta seqüência é convergente sendo que para ocorrer a transposição por T3-5 todas as Etapas precedentes devem estar simultaneamente ativas. Na Seqüência Seletiva apenas uma única seqüência deve ocorrer, e por isso as condições associadas às Transições iniciais das seqüências devem ser exclusivas, deste modo T1a e T1b devem utilizar uma lógica que não permita a transposição pelas duas seqüências ao mesmo tempo. O final da seqüência é convergente e deve ser proveniente de apenas uma das seqüências. g) Exemplo de GRAFCET A Figura 5.8 mostra o exemplo de um GRAFCET que inicia na Etapa 1 (sem Ação), o acionamento de bt1 provoca o acionamento do LED A, depois existe uma Seqüência Seletiva que dependendo da lógica entre bt2 e bt3 segue a seqüência da esquerda ou a seqüência da direita. Na seqüência da direita ocorre o acionamento do LED D e após o acionamento de bt4 o ciclo se reinicia indo para a Etapa 1. Na seqüência da esquerda ocorre o acionamento do LED B, após 10 segundos
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na Etapa 3 (10s/X3) o LED B é apagado e o LED C é aceso, da mesma forma após 5 segundos na Etapa 4 (10s/X4) o LED C é apagado e o ciclo se reinicia indo para a Etapa 1.
Figura 5.8- Exemplo de GRAFCET com seqüência seletiva
5.2 Linguagem LADDER a) Definições e conceitos A linguagem LADDER é uma linguagem gráfica utilizada pela maioria dos CLP´s existentes e seus símbolos se assemelham aos contatos elétricos. Por ser uma linguagem gráfica existem na sua estrutura componentes que devem ser de conhecimento do programador.
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A Figura 5.9 apresenta um exemplo de programa em LADDER e seus componentes.
Figura 5.9- Definições da linguagem LADDER
O LADDER é composto por duas barras verticais que são conectadas pela lógica de controle. Podem existir várias lógicas de controle no programa e a cada lógica de controle dá-se o nome de network ou rung. Os elementos E0, E1, E2 e E3 recebem e denominação de contatos, e os elementos S0 e S1 recebem o nome de bobinas. Supõe-se a existência de uma diferença de potencial entre as barras verticais e de uma corrente fictícia representada pela letra i. Para que as bobinas sejam acionadas é necessário que elas tenha energia, desta forma quem permite este acionamento é a lógica de controle fechando ou abrindo os contatos, permitindo ou não que a corrente (i) atinja a bobina. No exemplo da figura 5.9 para que ocorra o acionamento da bobina S0 devem estar acionados os contato E0 e E1 simultaneamente, ou E2 e E1 também de forma simultânea. E para que a bobina S1 acione basta que o contato E3 esteja acionado. b) Instruções Booleanas As instruções booleanas podem ser de entrada (contatos NA e NF) e de saída (bobinas). E a forma como estão dispostos estes contatos na lógica de controle pode definir outras instruções. O programa da Figura 5.10 mostra esta situação, neste programa os contatos estão representados pelos endereços END_0, END_1, END_2, END_3 e END_4, e as bobinas estão representadas pelos endereços SDD_0, SDD_1 e SDD_2.
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Figura 5.10 – Instruções Booleanas
Para ocorrer o acionamento da saída discreta SDD_0 basta a entrada discreta END_0 estar ativa. O acionamento da saída SDD_1 pode ocorrer quando END_1 estiver ativa ou quando END_2 estiver ativa, ou ainda ambas, implementando deste modo uma lógica ou entre END_1 e END_2. O acionamento da saída SDD_2 depende que as entradas END_3 e END_4 estejam ativas simultaneamente, implementando uma lógica e entre END_3 e END_4. A execução deste programa no CLP pode ser observada pelas situações mostradas nas Figuras 5.11a, 5.11b e 5.11c. Na situação da Figura 5.11a todas as chaves estão acionadas e por conseqüência todas as saídas também estão ativas. Na situação da Figura 5.11b END_0, END_1 e END_4 estão desligadas e deste modo apenas a saída SDD_1 está ativa. Na situação da Figura 5.11c apenas END_4 está desligada, e neste caso a saída SDD_2 é a única que não está acionada.
a)
b) Figura 5.11 - Verificando a execução do programa
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c)
Outras instruções booleanas podem ser implementadas, também com o uso do contato NF da linguagem LADDER. A Figura 5.12 mostra um exemplo do uso deste tipo de contato. Neste caso se os 2 contatos END_0 e END_1 estiverem ativos ao mesmo tempo nenhuma saída estará acionada. Para que SDD_0 acione END_0 deve estar ativa e END_1 não, ao contrário, se END_1 estiver ativa e END_0 não a saída SDD_1 vai estar acionada.
Figura 5.12 – Instruções com contato NF
Para entender melhor esta lógica de contatos, observa-se as informações da Tabela 5.1. Existe uma relação entre os contatos NA e NF da lógica da linguagem LADDER com os contato NA e NF do dispositivo sensor que está conectado no ponto de entrada representado pelo endereço do contato. Tabela 5.1 – Contatos do sensor e da lógica de controle
Sensor
Lógica
Contato Atuado
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Fluxo de Corrente
NÃO
NÃO
SIM
SIM
NÃO
SIM
SIM
NÃO
As instruções booleanas de saída podem também ser representadas como instruções SET e RESET. A Figura 5.13 mostra o uso destas instruções de saída definidas como SET e RESET.
Figura 5.13 – Instruções com bobinas SET e RESET
O acionamento das saídas SDD_0 e SDD_1 ocorrem de modos diferentes. Enquanto a entrada END_0 estiver ativa a saída SDD_0 também vai estar, no momento que esta entrada é desligada a saída também é desligada. De forma diferente ocorre com a saída SDD_1, ao acionar a entrada END_1 a saída SDD_1 é acionada e continua neste estado mesmo com o desligamento da entrada END_1. Para desativar a saída SDD_1 é necessário o acionamento da entrada END_2. A Figura 5.14 mostra a ocorrência deste 2 tipos de acionamentos no tempo. Caso END_1 e END_2 sejam acionados ao mesmo tempo prevalecerá o acionamento do último a ser executado pelo ciclo de scan do CLP.
Figura 5.14 – Funcionamento do SET e do RESET
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c) Contatos e variáveis auxiliares Na programação em LADDER pode-se dispor de contatos auxiliares NA e NF representados por bits que não possuem conexão com os módulos de entrada e de saída, são chamados contatos auxiliares (CA). Também possuem endereços e desta forma pode-se utilizar o CA0, CA1, CA2, e assim por diante. A Figura 5.15 mostra um programa que executa os mesmo acionamentos mostrados no programa da Figura 5.13, porém fazendo uso dos contatos auxiliares CA0 e CA1.
Figura 5.15 – Implementado contatos auxiliares
Outro tipo de variáveis auxiliares que auxiliam no armazenamento de dados ou na manipulação de valores são as variáveis do tipo word (16 bits). Uma forma mais apropriada de representa-las é: V0, V1, V2, V3, e assim por diante onde em cada um destes endereços pode ser armazenado um dado de 16 bits. Portanto pode armazenar valores inteiros como 2, 4, 5, 10, etc. Este tipo de variável é utilizada no temporizadores (timer´s), contadores e comparadores que são descritos a seguir, bem como na manipulação de valores que é exigida na implementação dos programas nas
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unidades analógicas do CLP, capítulo 7. Um exemplo de implementação com variáveis auxiliares V é mostrado na Figura 5.16.
Figura 5.16 – Implementando variáveis auxiliares
Na programação da Figura 5.16 ao acionar END_0 a função MOVER é habilitada e carrega o valor 100 (cem) na variável auxiliar de endereço V0. d) Temporizadores Os temporizadores são utilizados para a temporização nos programas. O temporizador, ou timer, simples inicia a contagem quando habilitado por um contato e zera o seu valor quando este contato é desativado. Além do temporizador simples existem outros tipos de timer´s. Alguns temporizam a partir do momento em que são desabilitados e outros mantêm o valor da temporização mesmo quando desabilitados devendo ser ressetado. A Figura 5.17 mostra a utilização de um temporizador simples.
Figura 5.17 – Implementando o temporizador
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Neste caso quando END_0 for ativada a temporização é iniciada e a contagem de tempo é mantida enquanto END_0 estiver ativa. Se END_0 for desativada o temporizador TM0 zera. A base de tempo de TM0 é de 0,1s, então a contagem até 100 implica em uma temporização de 10 segundos, este tempo é o pré-set do temporizador. Ao atingir os 10 segundos o temporizador TM0 tem o seu bit de status ativado, e como exemplifica o programa aciona a saída SDD_0. Além de TM0 ser bit de status, que ativa quando o valor do timer atinge e supera o valor do pré-set, também armazena o valor atual da temporização, de forma que se pode utilizar os comparadores para verificar um valor intermediário do temporizador como é descrito na seqüência do texto. e) Contadores Os contadores são utilizados para a realização de contagem nos programas. O contador pode ser de incremento ou decremento, ou ainda um mesmo contador com incremento ou decremento. A Figura 5.18 mostra a utilização de um contador de incremento.
Figura 5.18 – Implementando o contador
Neste caso em cada transição do valor de END_0 de 0 (zero) para 1 (um) ocorre o incremento do contador CT0. Neste exemplo da figura 5.18 a contagem tem um valor de pré-set de 10 transições, ou seja, quando o contador CT0 chegar a 10 tem o seu bit de status ativado, e como exemplifica o programa aciona a saída SDD_0. Contudo o contador continua a contagem, podendo passar de 10, a contagem volta a zerar apenas quando se ativa o contato END_1, neste caso o contador resseta e volta para o valor 0 (zero).
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Assim como no caso dos temporizadores, além de CT0 ser bit de status, que ativa quando o valor da contagem atinge e supera o valor do pré-set, também armazena o valor atual da contagem, de forma que se pode utilizar os comparadores para verificar um valor intermediário do contador como é descrito na seqüência do texto. f) Comparadores As instruções de comparação são normalmente definidas como: igualdade, diferença, superioridade e inferioridade. Executam as operações com os valores das variáveis word V, e com os valores intermediários das temporizações TM, e das contagens CT. As Figuras 5.19 e 5.20 mostram exemplos de programação que fazem o uso de comparações.
Figura 5.19 – Implementando as comparações
No programa da Figura 5.19 se coloca o uso da comparação com o valor do temporizador. Enquanto o temporizador estiver ativo (END_0 ativa) os valores de tempo em TM0 estão crescendo, ao atingir o valor de 4 segundos (base de tempo de 0,1 s) o contato de comparação da 2a network fica ativo e aciona a saída SDD_0. Da mesma forma ocorre quando o TM0 atinge 6 segundos (acionando SDD_1) e 8 segundos (acionando SDD_2). Quando o temporizador for desabilitado (END_0 desativada) as saídas SDD_0, SDD_1 e SDD_2 também são desativadas.
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No programa da Figura 5.20 se coloca o uso da comparação com o valor do contador. Existe uma lógica e entre os 2 contatos de comparação na 2a network, um contato compara o valor do contador com 2 (CT0 >= 2) e o outro comprara com 5 (CT0 <=5). No início da contagem (CT0=0) o segundo contato (CT0 <=5) está ativo, porém o primeiro contato (CT0 >= 2) não, e neste momento SDD_0 não é acionada. Quando o contador atinge o valor 2 (CT0=2) os dois contato estão ativos pois a duas condições são verdadeiras e ocorre o acionamento de SDD_0. Quando a contagem supera o valor 5 (CT0 > 5) a condição (CT0 <=5) deixa de ser verdade e o segundo contato é desativado, porém a saída SDD_0 continua acionada devido ao acionamento feito por meio de uma bobina de SET. Para que SDD_0 seja desacionada é necessário que a contagem atinja o valor 7, pois então a condição CT0 >= 7 será verdadeira e o contato da 3a network será ativado e executará o RESET da bobina SDD_0.
Figura 5.20 – Implementando as comparações
g) Bits de CPU Existem ainda contatos que tem funções definidas pelo fabricante do CLP e podem ser chamados como bits especiais ou bits de CPU. Estes bits monitoram o sistema e podem: indicar o primeiro ciclo de varredura; apresentar um contato sempre ativado ou sempre desativado; executar o acionamento on-off de contatos em clocks de 1s, entre outras funções. A Figura 5.21 mostra uma programação que faz o uso dos seguintes bits: BSL (bit sempre ligado), BPC (bit de primeiro ciclo), BC1 (bit de clock de 1 segundo).
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Neste exemplo as saídas acompanham o que ocorre nos contatos. Deste modo a saída SDD_0 vai estar ativa apenas no primeiro ciclo de execução do CLP, e depois disto tanto o contato BPC quanto a saída SDD_0 vão estar desativados. A saída SDD_1 vai estar sempre ativa, pois o contato que aciona a bobina SDD_1 é o contato de sempre ligado, bit (BSL). A saída SDD_2 vai oscilar entre on e off, sendo 0,5s on e 0,5s off o tempo todo, pois o contato que aciona a bobina SDD_2 é o contato de clock de 1 segundo, ou seja, este contato fica 0,5s ativado e 0,5s desativado enquanto o programa estiver em modo RUN, de forma visual o LED de indicação de acionamento da saída SDD_2 fica piscando.
Figura 5.21 – Implementando com os Bits de CPU
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CAPÍTULO VI 6 Exemplos de programas Uma implementação bastante utilizada em linguagem LADDER é a auto-retenção ou selo. As Figuras 6.1a e 6.1b mostram acionamento de uma bobina que trava no ativada por meio do seu próprio contato. Em ambos os casos, SDD_0 é ativado quando ocorre o acionamento do contato END_0, e é desativado quando ocorre o acionamento do contato END_1.
Figura 6.1a - Prioridade para desativar
Figura 6.1b - Prioridade para ativar
A diferença entre os acionamentos mostrados nas Figuras 6.1a e 6.1b ocorre quando os contatos END_0 e END_1 são acionados ao mesmo tempo. Neste caso o para o programa apresentado na figura 6.1a SDD_0 não ativa. Por outro lado, se no programa apresentado na figura 6.1b os 2 contatos END_0 e END_1 forem acionados ao mesmo tempo SDD_0 ativa. O programa apresentado na Figura 6.2 executa uma comutação porque tem o objetivo de ativar as saídas SDD_0 e SDD_1, contudo o fato de ativar uma delas implica que a outra é desativada.
Figura 6.2 - Comutação
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A Figura 6.3 mostra a programação de um sistema de alarme que identifica a primeira falha. O programa mostra que as falhas são identificadas pelos contatos END_0, END_1 e END_2, e quando uma delas é acionada ativa sua respectiva saída SDD_0, SDD_1 e SDD_2. Mostra também que o primeiro contato acionado ativa a respectiva saída, e inibe o contato nas outras networks impedindo o acionamento das outras saídas, em outras palavras, identifica qual foi o primeiro contato acionado, primeira falha. Esta informação da primeira falha permanece armazenada até que se acione o contato END_3.
Figura 6.3 - Primeira falha
O programa da Figura 6.4 mostra como gerar pulsos. O acionamento de SDD_0 alterna entre o SET e o RESET a cada 5 segundos. O temporizador TM0 executa a temporização enquanto o contato SDD_0 está resetado, ao atingir o seu bit de status (após 5 segundos) o temporizador TM0 ativa, com o comando de SET, a saída SDD_0, isto faz zerar o temporizador TM0 e iniciar a temporização em TM1. Do mesmo modo no que a temporização atinge o bit de status de TM1 (após 5 segundos) a saída SDD_0 vai ser desativada, e isto zera o temporizador TM1 e disparar novamente o temporizador TM0.
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Neste exemplo o pulso que ocorre por meio de SDD_0 é de 5 segundos on e 5 segundos off, contudo a troca de valores dos pre-set´s dos temporizadores permite gerar pulsos com tempo em on diferente do tempo em off.
Figura 6.4 - Pulsos
As Figuras 6.5a e 6.5b apresentam programas que fazem o mesmo tipo de tarefa. Ambos ativam a saída SDD_0 com o acionamento do contato END_0 e mantém a saída SDD_0 ativada mesmo após o desacionar o contato END_0. Para desativar a saída SDD_0 é necessário o acionamento do contato END_1. Este tipo de acionamento por meio da bobina SET e da bobina RESET é utilizado para implementar o programa que executa o GRAFCET apresentado na Figura 5.8.
Figura 6.5a - Selo
Figura 6.5b -SET e RESET
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O programa que mostra a execução do GRAFCET da Figura 5.8 é apresentado nas Figuras 6.6, 6.7a e 6.7b. Neste programa as entradas discretas END_0, END_1, END_2 e END_3 são representadas como BT_1, BT_2, BT_3 e BT_4, as saídas SDD_0, SDD_1, SDD_2 e SDD_3 são representadas como LED_A, LED_B, LED_C e LED_D, e os contatos auxiliares que marcam as Etapas CA1, CA2, CA3, CA4 e CA5 são representados como ETP1, ETP2, ETP3, ETP4 e ETP5, (ETP- Etapa). O programa apresentado na Figura 6.6 mostra acionamento das Etapas do GRAFCET. O bit de primeiro ciclo BPC inicia as Etapas ativando a Etapa 1 e desativando da Etapa 2 a Etapa 5. Ao acionar BT_1 a Etapa 2 é ativada e a Etapa 1 é desativada, ao ativar a Etapa 3 a Etapa 2 é desativada, ou, ao ativar a Etapa 5 a Etapa 2 é desativada e assim sucessivamente executando a seqüência das Etapas de acordo com as regras de evolução do GRAFCET (uma Etapa ativa por vez, ao ativar a Etapa seguinte desativa-se a Etapa anterior).
Figura 6.6 - Acionamento das etapas
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A Figura 6.7a mostra a execução das Ações do GRAFCET, ou seja, na Etapa 2 aciona o LED A, na Etapa 3 aciona o LED B, na Etapa 4 aciona o LED C, na Etapa 5 aciona o LED D, vale lembrar que como apenas uma Etapa está ativa por vez, apenas um acionamento deste ocorre por vez. A Figura 6.7b mostra a habilitação dos temporizadores utilizados como condição de transição da Etapa 3 para a etapa 4 (TM0) e da Etapa 4 para a Etapa 1 (TM1). Quando a Etapa 3 é ativada ocorre a habilitação do temporizador TM0 que aos 10 segundo tem o seu bit de status acionado e faz estar verdadeira a condição de transição da Etapa 3 para a Etapa 4. Ocorrendo esta mudança de Etapa TM0 zera e TM1 é habilitado, após 5 segundos o TM1 ser habilitado torna-se verdadeira a condição de transição da Etapa 4 para a Etapa 1, então TM1 zera e o ciclo se reinicia.
Figura 6.7a - Executando as ações
Figura 6.7b - Habilitando os temporizadores
Os programas apresentados nas Figuras 6.6, 6.7a e 6.7b fazem parte de uma mesma implementação, estão divididos em figuras para facilitar a explicação.
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CAPÍTULO VII 7 Unidades analógicas 7.1 Sinal analógico Os sinais analógicos são sinais que podem assumir qualquer valor dentro de uma faixa de valores. Por exemplo, diferentemente do sinal discreto (que pode ser: zero ou um, on ou off), o sinal analógico pode assumir qualquer valor dentro de uma faixa de operação de 0 a 10V, ou de 4 a 20 mA. Sendo que o dispositivo que entrega este valor analógico para o CLP é o transdutor. Deste modo cabe ao módulo analógico do CLP executar as conversões necessárias. O módulo de entrada analógico executa a conversão A/D de modo que o sinal analógico proveniente do transdutor é convertido em uma variável do tipo word para ser processado. Assim existe um endereço de entrada que reflete o valor analógico presente no canal de entrada, neste texto trata-se este endereço de entrada analógica como ENA (entrada analógica). O módulo de saída analógico executa a conversão D/A para que depois de processado o valor de resposta do sistema possa ser entrega para o processo contínuo em forma de sinal analógico também, ou seja, o sinal é tratado de forma digital apenas no processamento feito pelo CLP. Neste texto o endereço de saída analógico é tratado como SDA (saída analógica).
7.2 Entradas e saídas analógicas A Figura 7.1 mostra o módulo analógico. O módulo apresentado é o EM 235, que é um módulo de expansão do CLP S7 200 que foi apresentado no capítulo 2. Em destaque observa-se que, neste módulo, os conectores referentes às entradas analógicas estão na parte superior do módulo, e na parte inferior estão localizados os conectores de saída analógica e de alimentação.
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Figura 7.1 Módulo analógico
Observando a Figura 7.2 é possível identificar os conectores da alimentação onde se deve ligar a alimentação da Fonte de Alimentação, neste caso 24Vdc. Também é possível observar os conectores do canal de saída analógico, este módulo possui apenas um canal de saída.
Figura 7.2 - Alimentação e módulo de saída analógica
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A Figura 7.3 mostra os conectores dos canais de entrada analógicos. O módulo em questão possui 4 canais analógicos de entrada. Neste texto trata-se os 4 endereços das entradas analógicas como: canal A - ENA_0, canal B - ENA_1, canal C - ENA_2, canal D - ENA_3; e o endereço do canal de saída é tratado como SDA_0. Vale ressaltar que estes endereços representam o endereço de variáveis do tipo word.
Figura 7.3 - Módulo de entradas analógicas
A Figura 7.4 é uma figura que mostra como ocorre fisicamente a conexão entre o CLP e o módulo analógico. Neste caso existe uma interface de conexão com o módulo de expansão na própria CPU do CLP, como pode ser observado em destaque. Também pode ser observado, em destaque, um selecionador da configuração do módulo. Esta configuração consiste em escolher a escala dos valores de entrada dos canais analógicos, por exemplo, de 0 a 10V, ou de 0 a 50mV, ou ainda de 0 a 20mA, entre outros.
Figura 7.4 - CLP Conectado ao módulo analógico
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As Figuras 7.5 e 7.6 mostram um exemplo de esquema de montagem que foi realizado no sistema CLP - Módulo Analógico, sendo que tal situação tem fins didáticos para ilustrar as ligações. Em substituição ao transdutor foi utilizada uma fonte de alimentação de 12Vdc, e para a comprovação dos valores de saída foi utilizado um voltímetro (VOM). O esquema de montagem apresentado na Figura 7.5 mostra as ligações elétricas que foram feitas em todo o sistema: cabo de alimentação da Fonte de Alimentação, alimentação de 24Vdc para a CPU e para o Módulo Analógico, conexão da fonte de 12Vdc no canal de entrada para simular o transdutor, o VOM utilizado para acompanhar a variação da tensão na entrada, e o VOM para monitorar o sinal de saída.
Figura 7.5 - Esquema de montagem do circuito de teste
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A Figura 7.6 mostra fisicamente a montagem do esquema elétrico representado na Figura 7.5.
Figura 7.6 - Medições no canal de entrada e no canal de saída
A Figura 7.7 mostra um exemplo de programa que opera com os valores capturados pela entrada analógica (ENA_0), e que envia o resultado de uma operação para a saída analógica (SDA_0). Para a execução deste programa estão sendo utilizados os seguintes recursos: o bit de CPU BSL (sempre ligado), operadores matemáticos de soma, divisão e multiplicação. A operação matemática realizada consiste em: ajustar os valores capturados pelo canal de entrada (ENA_0) de 0 a 32000 para 0 a 10, dividir este valor por 2 e somar 2 ao resultado da divisão. Este resultado final é novamente ajustado para a escala de valores de 0 a 32000 antes de ser enviado para o do canal de saída (SDA_0). Também, como auxílio para as operações matemáticas, foram utilizadas as variáveis auxiliares do tipo word V0, V1, V2, V3 e V4.
Figura 7.7 - Programa operando com os valores de entrada e de saída analógicos
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7.3 Exemplos de aplicação Esta capacidade do CLP trabalhar com variáveis analógicas permitiu um avanço em suas aplicações e por isso atualmente o CLP passou a ser considerado como um Controlador Programável, sendo capaz de implementar até funções mais complexas como, por exemplo, um controle PID (proporcional-integral-derivativo). Deste modo o CLP pode ser o controle de uma malha fechada que controla temperatura. A Figura 7.8 ilustra esta malha fechada de controle de temperatura com o CLP.
Figura 7.8 - Programa operando com os valores de entrada e de saída analógicos
Observa-se que a variável controlada (temperatura) é monitorada pelo transdutor. Esta variável assume qualquer valor dentro de uma faixa de operação (sinal analógico). Por meio de sua interface analógica de entrada o CLP captura esta informação, digitaliza (conversor A/D), e executa a operação de controle. Este controle pode ser desde um controle liga-desliga (controle on-off) até um controle PID, o resultado da execução deste controle é um sinal elétrico que é enviado pela saída analógica do CLP (conversão D/A) ao dispositivo atuador, neste caso pode ser um aquecedor ou um refrigerador (pois se trata de um controle de temperatura). O objetivo geral do controle é manter o valor de temperatura do sistema igual, ou o mais próximo desejável do set-point, que é o valor de referência.
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