sistemas_logicos_programaveis_2

CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA – CNI Robson Braga de Andrade Presidente

DIRETORIA DE EDuC AÇÃO E TECNOLOgIA Rafael Esmeraldo Lucchesi Lucchesi Ramacciotti Diretor de Educação e Tecnologia

SENAI-DN – SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAgEM INDuSTRIAL Conselo Nacional Robson Braga de Andrade Presidente

SENAI – DEPARTAMENTO NACIONAL Rafael Esmeraldo Lucchesi Lucchesi Ramacciotti Diretor-Geral Gustavo Leal Sales Filho Diretor de Operações

SENAI-RS – SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAgEM INDuSTRIAL DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO REgIONAL DO RIO gRANDE DO SuL Conselo Reional Presidente Nato Heitor José Müller Presidente Presidente do Sistema FIERGS

DIRETOR REgIONAL E MEMbRO NATO DO CONSELhO REgIONAL DO SENAI-RS José Zortea Diretoria do SENAI-RS José Zortea Diretor Regional Carlos Artur Trein Trein Diretor de Operações Carlos Heitor Zuanazzi Diretor Administrativo-Financeiro

Ls  P

4 O controlador lógico programável nasceu a partir de uma linguagem que representa um diagrama elétrico. Essa linguagem é mais conhecida como Ladder. A Ladder, assim como muitas outras linguagem de programação que existem, encontra-se descrito em uma norma internacional conhecida conhecida como IEC61131, em que direciona o trabalho dos abricantes a bricantes para que possam desenvolver seus sotwares destinados à programação dos equipamentos que serão utilizados por empresas integradoras de sistemas e, também, pelos usuários nais. A linguagem Ladder aproxima-se muito de um projeto elétrico, utilizando contatos NA, NF e bobinas como suas principais erramentas de trabalho. A unção principal de um programa nessa linguagem é controlar o acionamento das bobinas (saídas), conorme o resultado das combinações lógicas dos contatos (entradas). Esta linguagem é uma representação gráca bastante simples do diagrama de contatos. Assim, temos uma representação composta por duas linhas verticais que representam os polos positivo (lado esquerdo) e negativo (lado direito) de uma onte de alimentação. alimentação. Para que a saída seja acionada, é necessário energizá-la logicamente. Isso ocorre quando existir uma satisação da condição lógica, energizando, assim, a linha de comando e ornecendo energia para a saída. START START EmStop Motor S Button N Figura 9 - Exemplo de programa programa em Ladder Fonte: Autor

Ao passar dos anos, e com a necessidade de mais recursos de programação, nasceram alguns comandos (unções) especiais, como operações matemáticas, comparadores e outros. Do mesmo modo que ocorreu com o desenvolvimento desenvolvimento de novos comandos, o aumento da quantidade de usuários permitiu a criação de outras linguagens de programação, como a ST (Texto Estruturado), a IL (Lista de Instruções), I nstruções), a FBL (Bloco de Funções) e a SFC (Linguagem de Função Sequencial).

30

AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Podemos representar, logicamente, um circuito série simples, composto de dois interruptores e uma lâmpada, de diversas maneiras: X0

X1

Y0

X0 Y0 X1

DIL ou BLOCOS LÓGICOS

DIC ou LADDER

X0

X1

LD X0 AND X1 OUT Y0

Y0

LIS ou LISTA DE INSTRUÇÕES CIRCUITO ELÉTRICO

Y0 = X0 . X1 EXPRESSÃO LÓGICA

Figura 10 - Exemplos de representações representações Fonte: SENAI - CETEMP, 2005

Todas as guras acima são representações possíveis de um mesmo circuito elétrico, todas igualmente válidas para representar o circuito mencionado.

VOCÊ SABIA?

No mercado há abricantes especializados apenas em desenvolvimento desenvolvimento de sotwares para programação de equipamentos, baseando-se na norma IEC 61131, sem desenvolvimento desenvolvimento de hardware algum. É o caso da empresa 3S-Sotware, que realiza o desenvolvimento desenvolvimento da erramenta conhecida como Codesys para vários abricantes. Para conhecer um pouco mais sobre o sotware de programação programação Codesys, visite a página: http://www.3ssotware.com A empresa Altus também realiza o desenvolvimento desenvolvimento da erramenta conhecida como Master tool.Para tool.Para conhecer um pouco mais sobre o sotware de programação visite a página: http://www.altus.com.br/site_ptbr/index. http://www.altus.com.br/site_ptbr/index. php?option=com_content&view=article&id=27&Item id=29

4.1 ST (Linguagem eSTruTurada/TexTo e STruTurada/TexTo eSTruTurado) A linguagem de texto estruturado possui suas raízes na programação em alto nível das linguagens Pascal, “C” e Ada. Muito utilizada para o desenvolvimento desenvolvimento de blocos de programação complexos, pode também ser empregada em conjunto com outras linguagens de programação, bem como nas ações e transições de um programa que utiliza linguagem SFC. A programação é eita por meio de instruções que obedecem a uma certa estrutura, como podemos vericar na gura a seguir:

4 Linguagens de Programação

FlipFlop ( S1:= (%lW3>=%MW3), R := Varln ); VarOut := FlipFlop.Q1; Figura 11 - Exemplo de programa em Linguagem Linguagem Estruturada Fonte: Autor

4.2 FBL (Linguagem de BLocoS) A programação nesse tipo de linguagem é eita por meio de blocos de operações. Os blocos são muito comuns na área de processo, pois mostram o comportamento das unções utilizada s, os blocos de unções e os programas, exatamente como um conjunto de blocos gráicos interligados, parecido com o desenho de um circuito eletrônico. Podemos dizer que a representação é muito parecida com um luxograma de sinais entre os elementos envolvidos no controle. A seguir, temos o exemplo de programa em Linguagem de Blocos. FlipFlop SR %lW3 %MW3

>=

S1 Varln

Q1

R

Figura 12 - Exemplo de programa em Linguagem Linguagem de Blocos Fonte: Autor

4.3 SFc (Linguagem de Função SequenciaL) A SFC é eita, basicamente, por meio de um uxograma do processo que descreve gracamente gracamente o comportamento em sequência de um programa. Este tipo de linguagem é derivado de redes de Petri e do Gracet (IEC 848). Com o SFC conseguimos estruturar o programa para ser executado da melhor orma possível, mantendo uma visão do problema que precisamos resolver, ao mesmo tempo em que vericamos como está sendo executado. Desse modo, ca mais ácil chegar à solução. A linguagem SFC consiste em um conjunto de passos (steps) ligados a blocos de ação e transições. Cada passo representa um estado do sistema a ser controlado. A transição é a condição para que o programa possa avançar; ou seja, toda vez que a condição de uma transição or verdadeira, o passo anterior a ela é desativado e o passo seguinte é ativado.

31

32


Cada ação pode ser programada em qualquer uma das linguagens do IEC, podendo se misturar mais do que uma linguagem em um mesmo programa. Uma das grandes vantagens é que o programa realiza sequências paralelas, como se az necessário em algumas situações. A seguir, trazemos um exemplo de programa em linguagem sequencial.

S0

t1 S1 &

t3 S2

t2

t4

S3 t5

Figura 13 - Exemplo de programa em Linguagem Sequencial Fonte: Autor

4.4 iL (LiSTa de inSTruçõeS) A programação IL é eita por meio de instruções dispostas em sequência de execução, muito parecida com o Assembler. As linhas representam operações lógicas booleanas que devem ser validadas para que executemos o comando de acionamento das saídas. Os comandos básicos para qualquer lógica da lista de instruções é a unção “load” e a unção “store”. A seguir, vemos um exemplo de programa em Lista de Instruções. LD ORN ANDN S

START Button EmStop Motor

Figura 14 - Exemplo de programa em Lista de Instruções Fonte: Autor

FIQUE ALERTA

O programa do usuário é de completa responsabilidade do programador. Durante seu projeto, devem ser levadas em consideração as ações que serão realizadas pelo CLP, pois ele pode causar danos ao equipamento, ou até mesmo a morte de pessoas. Para a realização dos trabalhos, consulte sempre um proissional que possua a habilitação necessária.

4 Linguagens de Programação

recaPiTuLando Vimos que a primeira linguagem de programação desenvolvida para o CLP é a Ladder. Aprendemos que essa linguagem oi baseada na representação do diagrama elétrico. Compreendemos que, a partir da linguagem Ladder, outras linguagens oram desenvolvidas e estão normatizadas pela IEC61131-3. Concluindo este capítulo, apresentamos as outras linguagens existentes: a ST (Texto Estruturado), a IL (Lista de Instruções), a FBL (Bloco de Funções) e a SFC (Linguagem de Função Sequencial).

33

cts Ls  m  ctl

5 5.1 conceiToS Vamos relembrar agora alguns conceitos lógicos que serão extremamente necessários para a utilização das memórias de qualquer CLP. BIT (ponto) – É a menor unidade para o sistema, utilizada na base binária. Podemos dizer que o bit é a unidade básica de inormação, e pode assumir o valor 0 (Zero/False) ou 1 (Um/True).

Figura 15 - Representação do do bit Fonte: Autor

BYTE (octeto) – É a unidade construída pela união de 8 bits consecutivos, e pode assumir valores na aixa de 0 a 255.

7

6

5

4

3

2

1 0

Figura 16 - Representação do byte Fonte: Autor

WORD (palavra) – É a unidade construída pelo conjunto de 2 bytes consecutivos e pode assumir valores na aixa de –32768 a +32767 (com sinal), ou valores na aixa de 0 a 65535 (sem sinal).

F

E

D C

B A 9

8

7

6

5 4

3

2

1

0

Figura 17 - Representação do word Fonte: Autor

DWORD (literalmente um “double word” ou “palavra dupla”) pode representar os valores decimais de 0 a 4.294.967.295 (4 Gigabytes). 4 Gb ou 4 giga é o total dos valores de todos os 32 bits. Existem blocos de dados maiores que o processador consegue manipular - um qword (literalmente “quad word” ou “palavra quádrupla”) são 64 bits de dados (4 words ou 8 bytes), um tword possui 80 bits de dados (10 bytes) e algumas instruções podem usar até 128 bits (16 bytes). Percebe-se Percebe-se que esse números são muitos extensos.

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5.2 memória do conTroLador ProgramáveL Todos os dados lid os externamente, ou até mesmo intername nte, pelo CLP são armazenados em uma área da CPU (Unidade Central de Processamento) destinada a essa tarea . Esta área é conhecida como memória. Toda Toda memória possui um mecanismo que inorma em que parte se encontram os dados. Essas inormações são gravadas, alteradas e acessadas a todo momento. A memória é dividida por regiões (setores). Algumas dessas regiões são destinadas ao uso restrito do “sotware” de gerenciamento do CLP. Em uma grande parte da memória encontramos as unções especiais e regiões para usuários. Utilizamos o mesmo modo para identiicar nossas casas, ou seja, o endereço onde moramos. Com a construção dos CLPs, os acessos à memória são eitos por meio de bytes (8 bits). No entanto, para o usuário, os dados são visíveis em vários ormatos: bits, bytes, words e double words, entre outras ormas. Uma entrada/saída digital é armazenada em um bit, e elas são agrupadas por octetos, ou seja, dentro de um byte. As entradas/saídas analógicas, os valores numéricos, os resultados de operações matemáticas e as contagens ou as temporizações são armazenados em words.

VOCÊ SABIA?

As primeiras CPUs dos controladores programáveis utilizavam memória memória do tipo EPROM para armazenar os dados do programa do usuário e, assim, não permitiam azer download e nem upload dos registros ali gravados, isso porque a única orma de armazenar dados na EPROM era utilizando um gravador de EPROM. O máximo que conseguíamos azer era gerar um backup da memória em uso em algum computador. As memórias utilizadas pelos controladores controladores mais novos são dos tipos EEPROM e/ou FLASH EPROM.

O tipo de endereçamento utilizado varia de abricante para abricante. Sendo assim, se quisermos utilizar uma memória especíca, devemos consultar o manual do abricante relativo ao CLP que será utilizado em um projeto especíco. especíco. Executiva Sistema Imagem Dados Usuário Figura 18 - Representação da memória do CLP Fonte: Autor

5 ConCeitos LógiCos e MeMória do ControLador

A seguir, veremos as descrições das áreas de memórias.

Mm ct : é a área responsável por armazenar os dados do sistema operacional do controlador programável, e também é responsável por gerenciar e executar todas as unções operacionais do controlador. Se houver algum problema nessa área de memória, o controlador sequer iniciará. Alguns abricantes permitem que o usuário carregue o sistema operacional, garantindo, assim sua atualização contra alhas no uncionamento. uncionamento.

FIQUE ALERTA

Quando enviar o programa de usuário para o controlador, que atento para não apagar o programa executivo, ou o CLP passará a não uncionar. Caso isso ocorra acidentalmente, entre em contato com o abricante e solicite os arquivos para regravar seu sistema operacional.

Mm  tm : é a área responsável por armazenar e apresentar os resultados e/ou as inormações intermediárias geradas pelo sistema operacional. Para o uncionamento do sistema operacional, esta área não poderá ser acessada pelo usuário. Mm  mm : esta área armazena as inormações reerentes ao estado das entradas e saídas, trazendo o valor do campo sempre atualizado e disponibilizando os valores para a memória do usuário. Mm  á : é a área na qual o programa desenvolvido pelo usuário é armazenado. Uma vez armazenado, o sistema operacional o reconhece e executa as unções programadas e armazenadas. Mm   : esta área é responsável por armazenar os dados reerentes aos resultados do programa de usuário executado, e é também a área de troca de dados entre equipamentos.

recaPiTuLando Vimos, neste capítulo, que ao trabalhar com lógicas de controle o primeiro conceito que precisamos ter em mente é que a memória do CLP está dividida em vários endereços que estão organizados organizado s por words ou bytes. Aprendemos que cada word possui 16 bits e cada byte possui 8 bits. O bit é a menor unidade do sistema e pode assumir valores de 0 até o máximo de 1. Também vimos que a memória do CLP está dividida em setores, e que cada um deles tem sua unção: Executiva, Sistema, Imagem de I/O, Dados e Usuário.

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cpts Bss  ss Síbls

6 A seguir, descreveremos os itens cujo conhecimento é necessário o desenvolvimento da programação básica de CLPs.

6.1 TranSFormadoreS de conTroLe (FonTe de aLimenTação) Por razões de segurança, o controle da s máquinas utiliza componentes de baixa tensão, pois eles devem permitir que o operador e/ou o técnico de manutenção toque neles sem a possibilidade de lhe causar lesões. Como exemplo, normas brasileiras como ABNT – NBR 5410 (Instalações Elétricas de baixa tensão) e a NR 10(Norma Regulamentadora para segurança em instalações e serviços em eletricidade). Para máquinas que exigem eiciência apl icam-se tensões mais elevada s, como 380Vac. Contudo, as linhas de comando devem sempre ser reduzidas para 127Vac ou outro valor menor. Para essa unção, utilizaremos um transormador de controle ou uma onte de alimentação. A igura 19 mostra o diagrama elétrico do transormador de controle. Na simbologia, podemos notar qu e o primário está no topo, e o secundário, na par te inerior.

X

Y

Z

1 T2 127 Vca/380Vca 1

500VA

U

V

W

Figura 19 - Diagrama elétrico do transormador transormador de controle Fonte: Autor

40


FIQUE ALERTA

Supondo que um técnico de manutenção tenha que substituir uma lâmpada de sinalização danicada no painel, e ele esteja alimentado com 480Vac, se o técnico encostar acidentalmente acidentalmente nas partes metálicas da lâmpada, e ela estiver energizada, o choque poderá ser letal. Porém, se a lâmpada estiver alimentada com uma tensão de 24Vac, por exemplo, o resultado do choque será bem menos severo.

Como o diagrama Ladder oi criado há muito tempo, utilizávamos o transormador para representar as linhas de comando. Atualmente, com a acilidade e o baixo custo, utilizamos uma onte de 24Vcc para representar as linhas de comando. Desse modo, podemos utilizar uma onte chaveada, que alcança 24Vcc, e sua saída representa o secundário do transormador.

Figura 20 - Transormador Transormador de controle Fonte: EATON, 2007

SAIBA MAIS

Normas ABNT e NR’s Sites de pesquisa: http://www.abnt.org.br/ http://portal.mte.gov.br http://portal.mte.gov.br/legislacao/norm /legislacao/normasasregulamentadoras-1.htm

6.2 inTerruPToreS Existem duas unções para os interruptores. A primeira delas é sua utilização pelos operadores para enviar inormações na entrada do circuito de controle, e a segunda unção é sua utilização nas partes móveis que produzem retorno de sinais para o circuito de controle. Há muitos tipos de interruptores para serem descritos, porém vamos apenas citar alguns.

6.2.1 Botoeiras Os interruptores mais comuns são as botoeiras, que possuem uma grande gama de aplicações. A gura 21 apresenta um exemplo de botoeiras.

6 Componentes BásiCos e seus símBolos

Figura 21 - Botoeiras Fonte: EATON, 2007

Existem dois tipos de botoeira, a pulsada e a retentiva. A botoeira pulsada é ativada quando o botão é pressionado e é desativada quando o botão é liberado. O retorno da botoeira é realizado por meio da utilização de uma mola interna. A botoeira retentiva é ativada quando o botão é pressionado, e continua ativada mesmo que o botão seja liberado. Para desativar esse tipo de botoeira, o botão deve ser pressionado uma segunda vez. Uma variação para a botoeira retentiva são os botões de emergência do tipo girar para destravar. Os contatos dos interruptores podem ser de dois tipos. Um deles é o normalmente aberto (NA), e o outro, o normalmente echado (NF). Quando uma botoeira está na posição desativada, os contatos do tipo NA estão abertos (não conduzindo) e os contatos NF estão echados (conduzindo). A gura 22 mostra o diagrama elétrico para um contato normalmente echado e para um contato normalmente normalmente aberto.

NA

NF

Figura 22 - Diagrama elétrico dos contratos contratos dos interruptores Fonte: Autor

Dependendo do abricante, as botoeiras podem ter até nove contatos auxiliares. Os tipos dos contatos são denidos conorme o projetista. As botoeiras podem ser utilizadas para várias unções (também denidas pelo projetista), entre as quais podemos citar a partida, par tida, parada, reset, emergência e outras.

Figura 23 - Botoeira de emergência emergência Fonte: EATON, 2007

6.2.2 Chaves seletoras As chaves seletoras também são conhecidas como chaves rotacionais. Elas utilizam os contatos NA ou NF para sua representação, idênticos às botoeiras, essas têm a mesma uncionalidade. uncionalidade.

41

42


Figura 24 - Chaves seletoras seletoras Fonte: EATON, 2007

Existem as chaves seletoras que uncionam com duas, três ou mais posições. Não há interligações elétricas entre os contatos das dierentes posições. Caso as interligações sejam necessárias, o projetista deverá prever essas ligações.

6.2.3 interruptor de limite Os interruptores de limite são instalados em posições que não são normalmente acessíveis pelo operador durante o uncionamento da máquina. Desse modo, os interruptores de limite são acionados pelas partes móveis da máquina.

Figura 25 - Interruptores de limite Fonte: EATON, 2007

Usualmente, os interruptores de limite são dispositivos mecânicos. Todavia, atualmente podemos encontrar dispositivos que são acionados por luz ou calor, como, por exemplo, os sensores de abertura de portas de supermercados e shoppings e barreiras óticas. Os interruptores de limite podem ser encontrados também com contatos NA ou NF. Há vários tipos de interruptores de limite, que abrangem quase todos os tipos de aplicações imagináveis. imagináveis.

6.2.4 lâmpadas indiCadoras Todos os painéis possuem lâmpadas indicadoras que têm a unção de alertar aler tar o operador quando existe energia no painel, ou quando a máquina está ligada, ou alguma outra indicação que se aça necessária, conorme o projeto. A gura 26 mostra a representação das lâmpadas indicadoras por meio de um objeto circular.

Figura 26 - Lâmpadas indicadoras indicadoras Fonte: EATON, 2007


Atualmente, encontramos no mercado indicadores luminosos com base no led, que têm uma vida útil bem ampla, reduzindo quase a zero a necessidade de troca. As cores existentes variam diretamente no led. Podemos utilizar também um led da cor branca e depois as lentes coloridas, com a cor e a indicação necessárias. Na maioria dos casos, as lâmpadas de cor vermelha são reservadas para indicações de estado crítico, bem como alimentação geral, alha ou equipamento ligado. A cor verde é utilizada para indicar cores em estado seguro, ou desligado. A cor amarela indica situação importante, porém sem perigo, bem como alarme de nível baixo, ou máquina aguardando. Outras cores são denidas pelo projetista, ou conorme a padronização que cada empresa adota para indicações. Outro recurso a ser utilizado com as lâmpadas é a intermitência, podendo ter sua largura de pulso denida em projeto.

6.2.5 relés Inicialmente, os sistemas de controle eram compostos principalmente por relés e interruptores. A gura 27 representa a construção mecânica dos relés para entendermos inicialmente seu princípio de uncionamento. uncionamento. Núcleo Núcleo

Induzi Induzido do

Bobina

A Contactos Bobina

B

Contactos Eléctricos

Figura 27 - Elementos do relé/contactor relé/contactor Fonte: SENAI - CE TEMP, TEMP, 2005

O relé é um dispositivo eletromecânico composto por um núcleo, com uma bobina e contatos. Alguns contatos são xos e outros podem ser removíveis, dependendo do modelo do relé. Nestes casos, os contatos removíveis são montados no relé através de um dispositivo mecânico externo que se movimenta, juntamente com a bobina.

Figura 28 - Relé eletromecânico eletromecânico Fonte: OMRON, 2017a

43

44


Quando o relé é energizado, uma corrente elétrica passa pela bobina, na qual o campo magnético movimenta uma haste dentro do núcleo, modicando o estado dos contatos. Dois pares de contatos estão montados, e quando o relé não está energizado o par superior é echado; quando a bobina é energizada, o par inerior é echado. A ação dos contatos é resultado da energização e da desenergização do relé. Os contatos superiores são os contatos NF, NF, pois sem energia na bobina eles estão echados. Os contatos ineriores são os contatos NA, pois sem energia eles os contatos estão abertos. Ou seja, os contatos sempre são reeridos conorme o estado da bobina desenergizada. A gura 29 representa o diagrama elétrico do relé. 1k4

+

NA NF

24Vdc

1.5B1.6B

4 K 1

11 4 k 1

21 4 K 1

14

22

Figura 29 - Diagrama elétrico do relé Fonte: Autor

Cada símbolo representado no diagrama elétrico possui um identicador a ser utilizado no programa do tipo Ladder. O identicador de bobinas é chamado de CR (coil o relay), seguido de um número, por exemplo, CR1, CR453 etc. Quando um contato or identicado como CR, ele automaticamente estará associado a seu respectivo relé. Cada relé possui uma única identicação, e a quantidade de relés que podem ser utilizados em uma programação está diretamente ligada ao tamanho da memória do CLP.

6.2.6 relés temporizados É possível construir um relé com um dispositivo temporizador que atrasa o acionamento da bobina. Este tipo de relé é conhecido como TDR (time delay relay – relé com atraso de tempo).

U P

1.5 0

1.0

2,5

0.5 0

3,0

omron

H2C

Figura 30 - Relé temporizado temporizado Fonte: OMRON, 2017a


A representação do relé temporizado no diagrama elétrico é idêntica ao relé, porém leva internamente, ou próximo à bobina, a denotação TDR ou TR. Há dois tipos de relés temporizados: um deles é conhecido como TON, e o outro, como TOF. Vamos ver a dierença entre os dois.

r ton ( y) É utilizado em um circuito em que se deseja que a bobina seja acionada após certo tempo (ajustado pelo operador). Nesse exato momento, todos os contatos da bobina, que são do tipo NF, NF, passam a abrir, e os contatos do tipo NA passam a echar, echar, até que as condições de energização sejam desativadas. Quando este evento ocorrer, o relé temporizado desligará e seu ajuste de tempo normalizará, zerando o valor da contagem. Este temporizador é muito útil quando precisamos atrasar a ativação de algum equipamento, como, por exemplo, quando partimos um motor de uma máquina. Nesse caso, muitas vezes necessitamos que alguns equipamentos fquem desligados por um pequeno intervalo de tempo até que o motor chegue à sua velocidade de trabalho.

caSoS e reLaToS Em relação a máquinas e processos, às vezes é muito importante que os equipamentos acionem em uma certa sequência: alguns equipamentos primeiro e, posteriormente, os demais, até que todos estejam operando conorme as necessidades do processo e/ou máquina. Vamos citar como exemplo uma esterilizadora de leite que produz leite longa vida, de modo que o produto deva ser homogeneizado. Para realizar a homogeneização, o leite deve passar por um motor sob certa pressão. O homogeneizador é o motor principal da máquina, que precisa de muita lubricação, pois partes mecânicas realizam o processo. Então, em relação ao homogeneizador, precisamos de três motores que devem operar em uma certa sequência: primeiramente, a bomba de lubricação deve operar durante um pequeno tempo, aproximadamente aproximadamente 10s, até azer todo o óleo circular na estrutura do homogeneizador. Após esse tempo, precisamos acionar o homogeneizador para realizar a produção. Para nalizar, após 30s de uncionamento do homogeneizador (tempo de estabilização e vericação), a bomba de produção deve ser acionada para enviar leite ao homogeneizador. Nesse caso, vericamos que é necessária a utilização de dois temporizadores do tipo TON para realizar o sequenciamento de que precisamos.

45

46


r toF (ff y) É utilizado quando necessitamos deixar um equipamento ligado durante certo tempo, mesmo após a condição de ativação ser desligada. Como exemplo de aplicação podemos citar um sistema de rerigeração em que a ventilação precisa car acionada mesmo após a máquina ter sido desligada.

6.3 deSenho BáSico do diagrama Ladder Todo Todoss os diagr diagrama amass elétr elétrico icoss são são desenh desenhad ados os com a utiliz utilizaç ação ão de um orma ormato to padrã padrão, o, que pode variar de empresa para empresa. Mas em se tratando de CLPs, há uma norma IEC61131-3 que rege todos os abricantes para que a programação se torne parecida. A linguagem mais usual e conhecida no mundo dos CLPs é chamada de Ladder.

A gura 31 mostra o princípio do diagrama Ladder que inicia com o transormador, transormador, a partir par tir do qual descemos duas linhas laterais, o que chamaremos de barramentos de energia. A dierença de potencial entre os dois barramentos é igual ao secundário do transormador. Qualquer equipamento conectado entre essas duas linhas será energizado. H1

H3

H2 H4 T1 X2

X1

1

2

SWITCH1 3 PB1

LAMP1

SWITCH2 4 PB2

L1

Figura 31 - Diagrama de Ladder Fonte: HACKWORTH, J. & F., 2003

6.4 nomencLaTura de reFerência Em todos os diagramas elétricos, cada componente possui um nome de reerência. Esta nomenclatura nos ajuda quando desejamos procurar algum elemento no diagrama elétrico. Como padronização, o nome dos elementos utilizados no diagrama Ladder geralmente possui as mesmas identifcações utilizadas no projeto elétrico. Normalmente, a identifcação dos elementos começa com caracteres, e é seguida de números.

VOCÊ SABIA?

Quando os primeiros abricantes lançaram seus CLPs no mercado, a programação não aceitava que a identicação do elemento osse iniciada com números, somente caracteres. A quantidade também era limitada em cinco caracteres no total; ou seja, um projeto grande deveria ser bem executado para que o nome dos elementos não se repetisse.


Ao longo do tempo, oram desenvolvidas muitas acilidades para o nome dos elementos, porém as abreviaturas utilizadas nos primórdios da programação continuam sendo aplicadas ainda hoje. No quadro 1 temos a relação das nomenclaturas utilizadas na maioria dos casos. TransorMador relé de (T) ConTrole (Cr)

BoToeira pulsada (pB)

resisTor (r)

inTerrupTor Chave (s) inTerrupTora (ss)

CapaCiTor (C)

Chave de liMiTe (sl)

relé MoTor (M) TeMpororizado (Tdr ou Tr)

UP

1.5 1.0 #### ###

0 2,5

0.5

######

0

3,0

ron om

H2C

lâMpada (l (l)

 usí vel ( )

disjunTor de Caixa Moldada (CB)

= n I 0 1 A 0 U = e 0 5 V 0

1 00A 5 T In In = 00A = C º 4

O n n O

0V A Ue = 50 T . C A

U e 0 K 3 2 0 5 3 0 6 - 0 0 8 5 1 4 /  H 4 4 0 0 5 0 1c u m %I 50%I 50 2 5 1 K1 = 5 2 K C9 47- = IE C94 1 I 0 5 u c % C E I 4 9 2 7 C N E I E 0 C 4 9 2 - 7 D V 0 E 0 6 6

D W 2 1 H 5

45º 45º C V K T A =

4 0 2 5

1 c C 6 2 1

inTerrupTor de soBreCarga (ol)

O  O 

E T T S E W D 1 5 2 H 1 0 0

M1 ZM L Z

Quadro 1 - Elementos e nomenclatura Fonte: Autor

Apesar de esta nomenclatura ainda ser utilizada, não signica que devemos manter essa prática. Cada empresa ou projetista pode desenvolver seu próprio padrão de nomes. No caso de mais de um elemento igual, como, por exemplo, o relé – CR, podemos utilizar a sequência numérica, do tipo CR1, CR2, CR3, e assim por diante.

FIQUE ALERTA

SAIBA MAIS

Para um bom projeto de automação, é importante o desenvolvimento desenvolvimento de um guia utilizando as erramentas da inormática, bem como de uma planilha eletrônica para gerar um mapeamento de memórias em que constem todos os elementos utilizados dentro do CLP. Essa prática evita que um novo programador cause sérios danos ao sistema quando realizar alterações. Com os altos investimentos em tecnologia, a cada dia novos produtos chegam ao mercado. Para que você se mantenha atualizado e conheça os grandes abricantes de produtos empregados em Engenharia Elétrica e Automação, Automação, consulte dois grandes abricantes do mercado: Eaton/Moeller (http://www.moeller.n (http://www.moeller.net) et) e Schneider Electric: (http://www. schneider-electric.com.br).

47

48


recaPiTuLando Neste capítulo aprendemos que há equipamentos que podem ser instalados instalad os nas entradas e saídas do d o CLPs, e possuem uma representação de contato (NA ou NF) em sua programação. Apresentamos o transormador de controle, os interruptores, as botoeiras, as chaves seletoras, os interruptores de limite, as lâmpadas indicadoras, os relés eletromecânicos e os relés temporizados (TON e TOF).


Anotações:

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Ls Bls

7 Do mesmo modo que os relés executam um controle de operação em uma máquina, podemos dizer que eles executam uma unção lógica. As unções lógicas undamentais que conhecemos são sã o as operações opera ções “E” (AND), “OU” (OR), e a “NEGADO” (NOT). Combinando Combinand o as portas por tas lógicas corretamente, corretamente, podemos executar qualquer unção lógica desejada. Em cada caso, a porta lógica é projetada para prover um valor especíico em sua saída, baseado nos valores das entradas. Tanto para as entradas quanto para as saídas temos dois valores especíicos (valores binár ios): o 0 (zero) e o 1 (um). Para o controle industrial, tratamos o 0 (zero) como OFF (de sligado) e o 1(um) com ON (liga do). Em conjunto com as portas lógicas utilizamos uma tabela, a que chamamos de Tabela Verdade, para cada um dos circuitos que projetamos. O objetivo é representar todas as combinações possíveis nas entradas do circuito e suas respectivas saídas.

FIQUE ALERTA

Sempre que um projeto de circuito lógico or realizado, a Tabela Verdade Verdade deverá ser eita para veriicar o resultado esperado, isso porque o circuito acionará os equipamentos de campo ligados a ele para evitar danos aos equipamentos e até a morte de pessoas.

A igura 32 representa as portas lógicas mais utilizadas na automação. Logi Logicc elem elemen entt

Logi Logicc netw networ ork k symb symbol ol

AND

Inpu Inputts

Output

OR

Inputs

Output

NOT

Inputs

Output

Figura 32 - Representação das portas lógicas “E”, “E”, “OU” e “NEGADO” Fonte: GROOVER, 1987

52


7.1 PorTa Lógica “e” (and) A porta lógica “E” retorna um valor de saída em 1 quando todas as suas entradas estiverem com o valor lógico 1. A gura 33 ilustra a operação de uma por ta lógica “E”, com a respectiva Tabela Verdade, que expressa a operação lógica do sistema. Inpu Inputs ts

X1

X2

Y

115 V -

Out Output put

X1

X2

Y

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

+

a

b

Figura 33 - a) Representação das portas lógicas “E”; b) Representação da Tabela Tabela Verdade. Verdade. Fonte: GROOVER, 1987

Se as entradas X1 e X2 estiverem echadas, a lâmpada Y estará ligada. A porta “E” é utilizada quando queremos que duas ou mais ações sejam completadas, para que possamos dar continuidade ao processo. Como exemplo, temos o caso de uma linha de produção que az dois componentes interconectados por meio de parausos de 10mm e 8mm. Nesse caso, antes de conectar as duas peças é necessário realizar os uros de 8 e 10mm.

7.2 PorTa Lógica “ou” (or) A porta lógica “OU” retorna um valor de saída em 1 quando qualquer uma das entradas estiver com o valor lógico 1. A gura 34 ilustra a operação de uma porta lógica “OU, com a respectiva Tabela Verdade, que expressa a operação lógica do sistema. Inp Inputs X1 Y X2 115 V -

Out Output put

X1

X2

Y

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

+

a

b

Figura 34 - a) Representação das portas lógicas “OU”; b) Representação da Tabela Tabela Verdade.. Verdade.. Fonte: GROOVER, 1987

Se a entrada X1 ou a entrada X2 estiver echada, a lâmpada Y estará ligada. A porta “OU” é utilizada quando queremos monitorar um sistema em que apenas uma das ações seja completada, para que possamos dar continuidade ao processo. Como exemplo, temos o caso de uma sala monitorada por alarme, onde há dois sensores. Se qualquer um dos dois sensores atuar, o alarme será disparado.

7 Lógicas BooLeanas

7.3 PorTa Lógica “negada” (noT) A porta lógica “NEGADA” tem apenas uma entrada e retorna na saída o valor invertido; ou seja, se a entrada estiver em 1, então a saída terá valor lógico de 0 (zero) e vice-versa. A gura 35 ilustra a operação de uma porta lógica “NEGADA”, com a respectiva Tabela Tabela Verdade, Verdade, que expressa a operação lógica do sistema.

Resistance

Y

Inpu Inputs ts

Outp Output ut

X1

Y

0

1

1

0

X1 115 V -

+

a

b

Figura 35 - a) Representação das portas lógicas “NEGADA”; “NEGADA”; b) Representação da Tabela Tabela Verdade. Fonte: GROOVER, 1987

Colocamos a entrada X1 em paralelo com a saída Y. Nesse caso, a corrente vai no sentido da menor resistência; ou seja, se a entrada X1 estiver aberta, a corrente passará pela saída Y e, caso a entrada X1 esteja echada, então a saída Y não acionará.

7.4 PorTaS LógicaS comBinacionaiS As portas lógicas que vimos anteriormente, combinadas entre si, ormam as outras duas portas de grande utilização: a “NÃO E” (NAND) e a “NÃO OU” (NOR). A porta lógica “NÃO E” é a combinação entre as portas lógicas ‘NEGADA” e “E”, e a porta lógica “NÃO OU” é a combinação entre as portas lógicas “NEGADA” e “OU”.

VOCÊ SABIA?

Que conseguimos criar quaisquer combinações em nossas saídas por meio de inúmeras portas lógicas?

As guras 36 e 37 representam as portas lógicas “NÃO E” e “NÃO OU”, respectivamente, e também sua Tabela Verdade. Inputs X1 X2

Y

a X1 X2

Y

b

Output

X1

X2

Y

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

c

Figura 36 - a) Representação das portas lógicas “NÃO E”; b) Representação da Tabela Tabela Verdade. Verdade. Fonte: GROOVER, 1987

53

54


Inputs X1 X2

Y

a X1 X2

Y

b

Output

X1

X2

Y

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

c

Figura 37 - a) Representação das portas lógicas “NÃO OU”; OU”; b) Representação da Tabela Tabela Verdade. Verdade. Fonte: GROOVER, 1987

recaPiTuLando Neste capítulo vimos que as portas lógicas mais utilizadas na automação são as a s mais conhecidas: “E” (AND), (AND), “OU” (OR) e “NEGADO” (NOT). Apreendemos Apre endemos que, ao combinar essas portas corretamente, podemos executar qualquer unção lógica desejada. A unção lógica é projetada para prover um valor especíico na saída, baseado nos valores das entradas. Outro ponto que ressaltamos oi que, para determinar o valor da saída, em conjunto com as portas lógicas utilizamos um recurso chamado de Tabela Verdade. Podemos também criar combinações entre as portas lógicas para criar novas unções lógicas e obter outros resultados, conorme nossa necessidade.

7 Lógicas BooLeanas

Anotações:

55

Ssts  tl: ts  tl

8 Suponha que tivéssemos que controlar, controlar, por exemplo, exemplo, a velocidade de uma bomba hidráulica para que em regime de operação ela orneça uma determinada vazão, independentemente da orça exercida pelos atuadores? Ou, ainda, como garantir um processo de pressão e temperatura constante, indierentemente a atores externos? Tentaremos responder a essas perguntas, neste capítulo. Estudaremos um tema amplamente utilizado em todas as áreas em que precisamos de um controle extremamente preciso para uma ou mais grandezas ísicas: o controle PID. O objetivo de um sistema de controle é igualar a variável de processo ao set-point programado, da maneira mais rápida e sem overshoots. Dependendo do processo, os objetivos podem variar. Alguns processos toleram overshoots e outros não. Como exemplo de controle sem overshoot temos o controle de pressão de gases e de controle que aceita overshoot temos o controle de nível em reservatórios da água tratada que vai para nossas casas. No quadro 2 temos o diagrama de blocos de um controlador PID inserido em um processo, com a denição de seus elementos. diagraMa de BloCos de uM ConTrolador pid inserido eM uM proCesso SP: Conhecido como Set-

No caso de controladores microprocessados, geralmente é

point, Reerence Value,

especicado em unidades de engenharia ou em uma escala

ou Ponto de Ajuste).

pré-denida, por exemplo, 0 a 100, 0 a 1000.

PV: Conhecido como

Variável do processo cujo valor desejamos igualar ao setpoint.

Process Variable (Variável

Nesse item, entendamos que o controlador recebe esta variável

de Processo), Controlled

de um sensor (por exemplo, transmissor de temperatura) e a

Variable (Variável

transorma internamente para ser comparada com o SP. SP.

Controlada) e Variável Medida. MV: Conhecido como

É a saída com a qual o controlador atua no processo a m de

Manipulated Variable, ou

obter a igualdade PV = SP. Neste item, entendamos que o con-

Valor Atuado.

trolador lógico programável utiliza transdutores (por exemplo, 4-20 mA) para atuar sobre algum dispositivo de controle (por exemplo, válvula).

58


DISTÚRBIOS

Agentes externos que inuenciam o processo. Por exemplo: em uma tubulação de um sistema de aquecimento no qual desejamos obter uma temperatura constante, o uxo de água e a temperatura ambiente podem ser considerados como distúrbios. O controlador agirá sobre a MV para obter PV = SP, não apenas em unção de variações do setpoint, mas também em unção dos distúrbios. Quadro 2 - Diagrama de blocos de um controlador PID inserido em um processo Fonte: Autor

Distúrbio SP

Controlador

MV Processo

PID PV Figura 38 - Diagramas de Bloco Bloco do Controlador PID Fonte: Autor

VOCÊ SABIA?

Que há outras unções de controle já implementadas dentro do controlador, além do PID, como, por exemplo, a lógica Fuzzy?

No quadro 3, temos o diagrama de blocos de um controlador PID paralelo e símbolos, com a denição de seus elementos. Devemos relembrar alguns conceitos importantes vistos em tipos de controladores.

FIQUE ALERTA

Ao alterar esses parâmetros com o laço de controle em operação, tenha certeza do resultado esperado, pois sua ação pode gerar um descontrole e reações mais severas no sistema, causando danos ao equipamento e às pessoas.

diagraMa de BloCos de uM ConTrolador pid paralelo e síMBolos e (erro)

É a dierença entre SP e PV. Assumimos que SP e PV estejam convertidos para o mesmo sistema de unidades e escala.

s (operador de Heavi-

Permite representar derivadas e integrais na orma de equações

side):

algébricas (s = derivada, 1/s = integral).

BI (bias, ofset ou deslo-

É o valor que será colocado na saída (MV) quando o erro em

camento):

regime permanente vale 0 (zero). Por exemplo: algumas válvulas devem car em 50% quando o erro é nulo. Obviamente, BI deve car entre o LI e o LS.

LI (limite inerior da saída

Trata-se de uma proteção para impedir que MV atinja valores

MV):

ineriores a LI.

LS (limite superior da

Trata-se de uma proteção para impedir que MV atinja valores

saída MV):

superiores a LI.

8 SiStemaS de controle: conceitoS e terminologia

Kc (ganho proporcional /

Veja descrição detalhada a seguir.

Ação Proporcional): Ti (tempo integral / ação


integral, ou reset time): Td (tempo derivativo, ou


rate time): Quadro 3 - Diagrama de blocos de um controlador PID paralelo e símbolos Fonte: Autor

Kc T1 * s e

SP +

+

+

LS

MV

Kc -

PV

+ Kc* Td* s

LI

-

BI

Figura 39 - Diagramas de Bloco de um PID e seus símbolos Fonte: Autor

8.1 ação ProPorcionaL (kc) A ação proporcional é denida pelo termo Kc*, e quanto maior or a Kc, maior será a variação de MV em unção de um erro. Em outras palavras, quanto maior or a Kc menor será o erro necessário para provocar uma variação de undo de escala em MV. Uma orma alternativa de expressar o ganho Kc é por meio da banda proporcional (PB), que é a variação percentual do erro necessária para provocar 100% de variação em MV: PB = 100 / Kc. Existem controladores comerciais em que, em vez de ajustar a Kc, ajustamos a PB. O ganho proporcional, entretanto, não é suciente para eliminar o erro em regime permanente ou ofset. Consideramos que num controlador puramente proporcional a equação de MV vale: MV = Kc * e + BI.

caSoS e reLaToS Suponha um controle de temperatura de água que passe por uma resistência. Suponha que MV seja a tensão que alimenta a resistência. Os distúrbios identicados para esse processo são o uxo de água e a temperatura ambiente. Quanto maior or o uxo de água, maior deverá ser MV, e quanto maior or a temperatura ambiente, menor deverá ser MV MV..

59

60


Suponha que BI tenha sido ajustado para provocar erro nulo sob determinadas condições consideradas normais de temperatura da água, uxo de água e temperatura ambiente. Nesse caso, MV = BI. Se, a partir desse momento, houver algum distúrbio que tire o uxo de água ou a temperatura ambiente das condições normais, ou se or modicado o SP (setpoint), torna-se óbvio que um novo valor de MV (dierente de BI) deverá ser estabelecido para manter a temperatura em SP. Nesse caso, é claro que o erro não pode se anular, pois MV seria igual a BI. O erro em regime permanente num sistema puramente proporcional vale, portanto, (MVn – BI) / Kc, onde MVn é o novo valor que deveria ser atingido por MV para atingir o SP (na prática o erro não pode ser zerado). Por essa equação, percebemos também que o erro em regime permanente pode ser diminuído aumentando Kc. Entretanto, aumentar Kc acima de determinados limites leva o sistema à instabilidade, provocando oscilações em PV. Tais oscilações são causadas por atrasos nos sinais q ue se propagam em torno da malha de controle.

8.2 ação inTegraL (Ti) Conorme explicado anteriormente, anteriormente, para zerar o erro em regime permanente, que a ação proporcional não consegue eliminar, eliminar, utilizamos a ação integral, a que é denida pelo termo (Kc * e) / (Ti * s). O erro é acumulado (integrado) ao longo do tempo e esta integral é multiplicada pelo ator (Kc / Ti), em que Kc é o ganho proporcional e Ti é o tempo integral (ou reset time). O tempo integral é o tempo que a ação integral leva para provocar uma variação em MV igual à variação provocada instantaneamente pelo ganho proporcional, assumindo um erro constante (DMVI (integral) = DMVP (proporcional), como mostra a igura 40.

e

DMVI DMVP MV tempo Ti Figura 40 - Ação integral integral Fonte: Autor


Depois de certo tempo, a ação integral zera o erro em regime permanente. Portanto, em regime permanente, perma nente, com erro nulo: MV = BI + e * Kc / (Ti * s). Devemos ressaltar que um controlador com ação integral suspende a integração do erro se e quando um dos limites de MV (LI ou LS) or atingido. Esta característica é conhecida como “anti-reset windup” wi ndup”..

8.3 ação derivaTiva (Td) Embora a ação integral seja eetiva para eliminar o erro em regime permanente (ou ofset), ela é mais lenta do que a ação proporcional porque age depois de um período de tempo (ver atraso Ti). Um modo ainda mais rápido do que a ação proporcional é o modo derivativo. A ação derivativa é representada pelo termo PV * Kc * Td * s, em que Kc é o ganho proporcional e Td é o tempo derivativo. O tempo derivativo é aquele que a ação proporcional leva para produzir a mesma variação em MV produzida instantaneamente pela ação derivativa, quando o erro tem derivada constante (rampa de erro). Observe, na gura 41, a DMVP (proporcional) = DMVD (derivativa).

PV

DMVD DMVP DMVD

MV Td Td

tempo

Figura 41 - Ação derivativa derivativa Fonte: Autor

A ação derivativa responde às variações do erro (tendência de comportamento uturo do erro), o que acelera a ação do controlador, compensando alguns atrasos da malha realimentada.

VOCÊ SABIA?

SAIBA MAIS

O controlador do tipo PID é uma unção dentro do CLP. Essa unção está implementada em vários equipamentos, como, por exemplo, nos inversores de requência, nos n os controladores de temperatura e em outros equipamentos dedicados.

Acesse este site e veja alguns produtos de controle dedicados que possuem PIDs incorporados: http://industrial.omron.eu/ http://industrial.omron.eu/ en/products/catalogue/control_com en/products/catalogue/control_components/deault.html ponents/deault.html..

61

62


8.4 conTroLador Pid na PráTica Vimos nos tópicos anteriores uma breve explicação sobre Controle PID. A maioria dos controladores lógicos programáveis do mercado oerece esse tipo de unção. Estudaremos esse tópico no capítulo “A aplicação de controladores PID”. Para compreender como unciona o controlador PID na prática, utilizaremos o controlador lógico programável da Omron, pois oerece uma resposta bem melhor ao que desejamos azer aqui.

8.5 Função Pid (190) Quando a condição de execução está ativada, a unção PID calcula o valor ltrado para o controle com dois graus de liberdade, de acordo com os parâmetros ajustados no campo “C” (Ponto de Ajuste). Ou seja, a unção tem o valor de sua saída no campo “D” “D” calculado a partir do valor da entrada no campo “S” (Entrada Analógica), em relação ao campo “C” (Ponto de Ajuste). Em caso de alha na conguração de algum dos campos, o ag de Erro irá ativar.

PID (190) S S: Input word C: First parameter word C D D: Output word Figura 42 - Função PID 190 Fonte: Autor

Se o ag de Erro não ativar, signica que tudo está congurado corretamente e, a partir desse ponto, a unção já está sendo executada. A operação de amortecimento (bumpless) não é utilizada neste momento, mas possui a uncionalidade de monitorar a saída da unção para evitar que ela sora variações ortes e repentinas. Quando iniciamos a execução da unção, a variável de processo passa a ser processada durante o período de amostragem.

recaPiTuLando Neste capítulo aprendemos um pouco mais sobre um sistema de controle. Conhecemos o controlador PID e suas variáveis, como o SP, a PV e a MV. Vimos os distúrbios e suas características e ações. Concluindo o capítulo, conhecemos a ação integral (Ti), a proporcional (Kp) e a derivativa (Td), bem como seus eeitos no controlador do tipo PID.


Anotações:

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Bls  Fs (Ft Bl)  mt  vs

9 9.1 BLocoS de Função Os blocos de unção são uma poderosa e aliada uncionalidade dos sotwares de programação, pois acilitam a organização do sotware so tware e reduzem signicativamente o tempo de desenvolvimento do programa. Esses blocos criam uma rotina que se repetirá muitas vezes, sendo necessário o desenvolvimento de apenas uma única lógica ou trecho de lógica. Não há necessidade de realizar a troca de nomes das variáveis, uma vez que a alocação de endereços é realizada automaticamente. Cada bloco de unções possui uma ou mais entradas e uma ou mais saídas. Vejamos um uma aplicação da utilização do bloco de unções.

caSoS e reLaToS Suponha uma ábrica que possui mais de 100 setores. Cada setor possui uma IHM (Interace (Inter ace Homem Máquina) que, de hora em hora, mostra a média de produção realizada na ábrica, por setor. Por serem mais de 100 setores, será necessário realizar o cálculo várias vezes. Nesse caso, criaremos uma unção para cálculo de média e a replicaremos para cada um dos setores. Assim, será necessário o desenvolvimento de apenas um cálculo, bastando alterar os pontos de entrada e saída do bloco para cada setor.

VOCÊ SABIA?

A interace gráca é uma parte importante do sotware, pois é por meio dela que o usuário se comunica. Quando mal construída compromete a utilização do sotware pelo usuário. Para solucionar este problema recomenda-se ter incorporado no processo de desenvolvimento de sotware técnicas de boas práticas para o projeto de Interace HomemMáquina (IHM).

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9.2 movimenTação de variáveiS As variáveis analógicas abrangem uma grande parte do mercado devido ao ato de os controladores possuírem, em sua característica construtiva, os contatos NA, NF e bobinas, e também por terem evoluído bastante. Dadas essas características e as redes, precisaremos utilizar, na grande maioria das vezes, variáveis analógicas de 16 bits, outras vezes de 32 bits e, mais raramente, empregamos as variáveis do tipo oat. Para podermos trabalhar da melhor orma possível oram desenvolvidas unções para esses tipos de variáveis, entre elas as unções de movimentação, que têm o objetivo de igualar duas variáreis, ou de copiar o valor para outra memória ou área. Existem unções que abrangem desde a movimentação de apenas uma word até a movimentação de um bloco de variáveis em apenas uma execução.

FIQUE ALERTA

A movimentação de memória para áreas indevidas pode causar mau uncionamento no controlador, danos à máquina e até a morte acidental de pessoas.

A movimentação de variáveis é bastante utilizada para a montagem de blocos de comunicação de dados. Esta área pode servir para a comunicação com outros equipamentos e, também, com sistemas de supervisão super visão e controle.

VOCÊ SABIA?

Em alguns controladores encontramos encontramos os bancos de memória, que são áreas de expansão. Os bancos de memória podem ser acessados externamente por meio de comandos especiais aumentando, assim, a capacidade de armazenamento armazenamento de dados. Outros controladores também permitem a colocação de acessórios externos para a ampliação da memória de dados, bem como um pen drive ou um cartão de memória do tipo SD ou MMC.

Vejamos um exemplo prático de quando utilizar uma movimentação de variáveis.

caSoS e reLaToS Suponha uma rede de comunicação utilizando protocolo Modbus-RTU, conorme a gura 43. CLP # 1 MESTRE

CLP# 2

CLP# 3

ESCRAVO 1

ESCRAVO 2

CTR TEMP 1 ESCRAVO 3

Figura 43 - Rede utilizando protocolo Modbus-RTU com 3 escravos escravos Fonte: Autor

9 Blocos de Funções (Function Block) e MoviMentação de variáveis

Essa rede é composta por um controlador lógico programável (Mestre) buscando inormações de três controladores espalhados no campo (escravos). Quando o Mestre realiza uma comunicação com o primeiro escravo, os dados deste são transeridos para uma área de memória “X”. Quando o Mestre comunica com o segundo escravo, então este recebe os dados na mesma área “X”. Quando o Mestre solicita os dados ao terceiro escravo, eles são colocados também na área de memória “X”. Como a área é única, os dados são sobrepostos, impossibilitando a leitura. Para armazenar os dados dos escravos corretamente, é necessário que, após cada comunicação, haja uma lógica de controle dentro do sotware que aça a movimentação de dados para dentro de cada área de memória especíca (mapeada anteriormente pelo programador). Para a realização desta operação, az-se necessário utilizar a unção de movimentação, conhecida entre muitos abricantes simplesmente como “MOV”.

Os CLPs mais modernos já utilizam a Interace homem Máquina (IHM) incorporados. De orma opcional, é possível adquirir cartões de expansão com duas entradas para termopares tipo K e duas saídas digitais para controle com PID. Ou ainda, duas entradas para termorresistências PT-100 PT-100 e duas entradas analógicas de tensão 0-5V 0-10V de 14bits (com seleção via sotware). Utilizam protocolo ModBus de comunicação e comunicam-se por meio de duas portas seriais (RS-232 e RS-485).

VOCÊ SABIA?

MEM CLP

MEMCLP

AREA x

. . .

LOGICA 1 CTR MOV X AREA 1

, 2 , 3 O 1 L C C C I

C L O 1 C I C

2 MOV X AREA 2

CICL ICLO 2

CICLO 3

3 MOV X AREA 3

ÁREA ESCRAVO 1 ÁREA ESCRAVO 2 ÁREA ESCRAVO 3

. . .

Figura 44 - Esquemático da transerência transerência de dados de rede Modbus-RTU com 3 escravos escravos Fonte: Autor

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recaPiTuLando Neste capítulo aprendemos que os blocos de unção são nossos grandes aliados, pois acilitam a organização e reduzem signicativamente o tempo de desenvolvimento. Vimos que esses blocos consistem em criar rotinas que se repetirão muitas vezes, sendo necessário o desenvolvimento de uma única lógica. Aprendemos que cada bloco possui uma ou mais entradas e uma ou mais saídas. Compreendemos, também, que a movimentação de variáveis tem o objetivo de igualar duas variáreis, ou copiar o valor para outra memória. Podem ser movimentadas uma ou inúmeras posições de memórias, e uma de suas principais unções é organizar uma área de memória para a troca de dados com um sistema de supervisão, por exemplo.

9 Blocos de Funções (Function Block) e MoviMentação de variáveis

Anotações:

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senai – deparTaMenTo deparTaMenTo naCional unidade de eduCação proissi onal e TeCnológiCa – uniep Rolando Vargas Vallejos

Gerente Executivo Felipe Esteves Morgado

Gerente Executivo Adjunto Diana Neri

Coordenação Geral do Desenvolvimento dos Livros

senai – deparTaMenTo deparTaMenTo regional do rio grande do sul Claiton Oliveira da Costa

Coordenação Coordenação do Desenvolvimento Desenvolvimento dos Livros no Departamento Regional Júlio Damian

Elaboração Giancarllo Josias Soares Macelo Luiz de Quadros

Revisão Técnica Enrique S. Blanco Fernando R. G. Schirmbeck Luciene Gralha da Silva Maria de Fátima R.de Lemos

Design Educacional Regina M. Recktenwald

Revisão Ortográca e Gramatical Camila J. S. Machado

Ilustrações Bárbara V. Polidori Backes

Tratamento de imagens e Diagramação

i-Comunicação

Projeto Gráco

sistemas_logicos_programaveis_2

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