Módulo: Eletricidade e eletrónica - programação de autómatos – UFCD UFCD 1315 Ação: Técnico de Refrigeração e Climatização Formador: António Gamboa
1 Introdução
O termo automação, pode ser definido como o estudo dos métodos e procedimentos que permitem a substituição do operador humano por um operador artificial (seja um sistema de Controlo ou um automatismo) na concretização, execução de tarefas físicas ou mentais previamente programadas. programadas. A constante procura procura de facilitar as tarefas humanas humanas tem conhecido uma uma exponencial exponencial de inovações. A utilização de automatismos que desempenhem tarefas, desde as mais simples até às mais elaboradas é fator comum, cabendo apenas ao operador humano efetuar ações de controlo e segurança sobre o automatismo. 2. Tipos de controlo
Em função do tipo de processo a controlar e da forma como se realiza esse controlo, o operador artificial apresenta uma dada configuração e possui características determinadas. Existem duas formas básicas de efetuar o controlo de um processo industrial: • Controlo em malha aberta • Controlo em malha fechada 2.1. Controlo em malha aberta
Quando a informação ou as variáveis que controlam o processo circulam apenas num único sentido, desde o sistema de controlo até ao processo. O Sistema de controlo não recebe a confirmação das ações desenvolvidas sobre o processo. As ordens do início de realização do processo são fornecidas pelo operador e o sistema de controlo transmite a informação aos atuadores (ver figura 1).
Fig. 1 – Controlo em malha aberta
2.2. Controlo em malha fechada
Caracteriza-se pela existência de uma realimentação através dos sensores desde o processo até ao sistema de controlo, o que permite conhecer se as ações transmitidas
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foram ou não corretamente realizadas ou mesmo saber o estado em que se encontra o processo (figura 2).
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Fig. 2 - Controlo em malha fechada
3. Automatismos
Um automatismo não é mais do que um dispositivo, seja ele elétrico, pneumático, hidráulico, mecânico ou eletrónico capaz por si só de controlar um processo ou uma máquina (ex: escadas rolantes, elevadores, portas automáticas, semáforos, linhas de montagem das fábricas, etc.), ou seja, um automatismo é um sistema que realiza ações de forma automática a partir de informações informações que lhe são fornecidas pela instalação. Estas ações são colocadas em serviço segundo um procedimento preciso que depende das informações fornecidas e dos parâmetros calculados calculados ou pré-definidos. pré-definidos. A chegada da eletrónica eletrónica à indústria indústria foi uma perfeita perfeita revolução revolução e permitiu à automação automação em geral e à automação industrial em especial dar um passo gigante no sentido da evolução. • Circuitos eletrónicos dedicados dedicados • Sistemas eletrónicos standard (ex: controlo numérico) • Autómatos programáveis programáveis • Microcomputadores Microcomputadores • Microcontroladores Microcontroladores
Neste módulo vamos focar essencialmente a tecnologia dos autómatos programáveis (PLC)
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3.1. Estrutura de um automatismo
Parte Operativa • Rede de distribuição (corrente alternada trifásica, corrente alternada monofásica,
corrente contínua) • Engenho ou máquina (elevador, semáforo, escada rolante,…) • Atuadores (motores, lâmpadas, resistências,…)
Parte Comando • Detetores (fins de curso, detetores de proximidade, células fotoelétricas,…) • Tratamento de dados (autómatos programáveis, contactores auxiliares,…) • Diálogo Homem – Máquina (botoneiras, sinalizadores, teclados,…) • Comando de potência ou pré - Atuadores (contactores eletromagnéticos, relés,…) 3.2. Constituintes dos automatismos Máquina ou instalação
É o sistema que deve ser automatizado. Este sistema pode ser complexo como uma cadeia de fabrico, uma unidade de produção ou uma fábrica no seu todo ou pode ser bastante simples. É igualmente possível automatizar os equipamentos mais simples como os semáforos, um portão de garagem, uma piscina ou um sistema de irrigação. Sensores
Um sistema automatizado deve possuir equipamentos que lhe darão as informações necessárias sobre o seu ambiente. Os sensores podem ser: • Sensores de nível • Sensores de temperatura • Sensores de passagem • Sensores de posição • Sensores de proximidade
Por exemplo, para a deteção de um automóvel numa portagem de autoestrada, utilizaremos um sensor fotoelétrico. Atuadores
Os atuadores permitem efetuar as ações no sistema. São as bombas, os cilindros, os motores,...
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Comando de potência ou pré-acionadores
Para transmitir a energia necessária aos atuadores e servir de intermediário com o sistema de tratamento de dados, são necessários equipamentos específicos, que são os 4
sistemas de comando de potência: contactores, disjuntores, relés... Sistemas de tratamento de dados
O cérebro da instalação é o sistema de tratamento de dados. Depois de realizado com a ajuda de relés e de contactores auxiliares, ele é agora composto de autómatos programáveis. Diálogo Homem/Máquina
Todo o sistema automatizado deve ser vigiado ou controlado pelo homem. Para isso são necessários equipamentos tais como: • Os botões • Os terminais de diálogo • Os ecrãs
Fig. 3 - Exemplo dos constituintes de automatismos
Nos automatismos pertencentes a um sistema PCC (Programable Connetion Controllers), controladores de conexão programada ou tecnologia cablada (figura 4). O funcionamento da instalação é definido pela cablagem entre os diferentes constituintes (relés, temporizadores, relógios, etc.). Quanto mais complexo for o automatismo ou a instalação, mais complexa é a sua cablagem. Para cada modificação de funcionamento, é necessário modificar a cablagem o que acarreta a paragem do processo de fabrico.
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Fig. 4 – Tecnologia Cablada
Presentemente outro tipo de sistemas controladores de automatismos, os PLC (Programable Logic Controllers - ou melhor, os Autómatos Programáveis, são utilizados. O funcionamento da instalação é definido por um programa executado de forma cíclica por um autómato programável. Para cada modificação de funcionamento, basta apenas modificar o programa. Não é necessário cablar uma nova temporização ou um novo relé auxiliar, é um programa que o substitui. Desta forma, a flexibilidade é grande e o custo final é baixo. Um só aparelho (PLC), sem cablagem entre os módulos, possui unicamente a ligação aos sensores (entradas do autómato), aos atuadores (saídas do autómato) e à alimentação. Podemos então enumerar algumas das suas principais vantagens: Menos constituintes O autómato programável substitui todos os relés auxiliares, os temporizadores ou os relógios, origina um importante ganho de volume (menor espaço utilizado), menor tempo de montagem (cablagem de alimentação, entradas e saídas) e também maior fiabilidade pois não há peças mecânicas no cérebro do automatismo. Mais flexibilidade O programa é uma sucessão de instruções, que podem ser escritas e modificadas facilmente com a ajuda de um terminal de programação. Podemos mesmo duplicar o programa muito facilmente se necessitarmos de realizar automatismos idênticos. Mais fácil de testar e de reparar Na face frontal do autómato, geralmente encontram-se sinalizadores luminosos que sinalizam o estado de funcionamento dos sensores (abertos ou fechados), o estado dos atuadores (em serviço ou parados) e o estado de funcionamento do autómato. Resumindo, a utilização de autómatos permite: • Redução de tempo na elaboração dos projetos • Aumento da produção • Redução de custos • Incremento da qualidade do produto final
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• Evitar tarefas repetitivas e/ou perigosas para o homem (operador) 4. Autómatos Programáveis
O Autómato Programável ou Controlador Lógico Programável (Programmable Logic 6
Controller – PLC) utiliza-se, por excelência, no comando de circuitos de automatismos. É um equipamento eletrónico, programado pelo utilizador em linguagem não informática, com funcionamento cíclico assegurado por um programa e concebido para controlar em tempo real um ou vários processos sequenciais. Devido à facilidade de uso e preço cada vez mais atrativo, o PLC entrou definitivamente na automatização dos pequenos e dos grandes sistemas. O autómato pode ser considerado como um computador cuja arquitetura, sistema operativo, linguagem de programação, entradas/saídas e forma construtiva estão especialmente adaptados para aplicações de controlo industrial. Está concebido para funcionar em ambientes industriais agressivos (temperatura, vibrações, microcortes na tensão, ruído elétrico, etc.), por isso, é também um equipamento muito robusto.
Fig. 5 – Autómatos programáveis
A competitividade atual exige a reformulação rápida dos processos de fabrico. Nos dias de hoje, a utilização do autómato programável tornou-se praticamente inevitável e imprescindível, ele permite a rápida e fácil reprogramação dos sistemas que, num passado recente, com tecnologia cablada, seria impossível realizar num curto intervalo de tempo. Os autómatos começaram a ser utilizados, de forma sistemática, na década de setenta, principalmente na indústria automóvel e, para além de substituírem os sistemas convencionais de comando, são, sobretudo, uma porta aberta para um universo de aplicações dentro de um novo conceito de automação. Utilizando-se autómatos programáveis incrementa-se a produtividade, a flexibilidade e a segurança das instalações. Vivemos num mundo em constante evolução tecnológica. Os automatismos entraram de tal maneira nos nossos hábitos que muitas vezes nem damos conta de como nos
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facilitam a vida; estão presentes nas escadas rolantes, nas portas automáticas, nas caixas Multibanco, nos elevadores, nos semáforos, em controlo da iluminação, nos edifícios inteligentes, nas linhas de montagem das fábricas e de uma maneira geral nas instalações onde é necessário implementar um processo de manobra, controlo, sinalização ou mesmo outros. A evolução da eletrónica possibilita o fabrico de autómatos de dimensões cada vez mais reduzidas, cada vez mais económicos, mais potentes, mais robustos, mais fiáveis, mais adaptados às pequenas e às grandes aplicações e de montagem e utilização simples. Os autómatos, nos dias de hoje, estão dotados de funções específicas de controlo e canais de comunicação que permitem ligá-los entre si e a computadores em rede, formando um sistema integrado com as vantagens e possibilidades que daí resultam. 4.1. Estrutura e classificação dos autómatos
Os autómatos podem classificar-se em dois tipos, estrutura compacta ou estrutura modular. Os compactos apresentam todos os seus elementos num só bloco, os modulares são constituídos por módulos ou partes que realizam funções específicas. Os elementos básicos constituintes de um autómato programável são os seguintes: • Unidade central de processamento (CPU); • Memória de programa e de dados; • Entradas (Inputs) e saídas (Outputs); • Alimentação; • Porta de periféricos.
Podemos observar na figura 6 o encadeamento básico dos elementos constituintes de um autómato.
Fig. 6 – Estrutura de um autómato
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Unidade central ou processador (CPU)
A unidade central, também chamada de processador constitui o cérebro do autómato. É a CPU que: 8
• Lê os valores dos sensores. • Executa o programa com os dados contidos na memória. • Escreve as saídas que se encontram ligadas aos atuadores.
Memória
A memória do autómato contém o programa a executar, contém também os dados utilizados por esse programa (valores de temporizadores, contadores, etc...). É o local onde são armazenadas todas as informações contidas no autómato. Sem memória, um autómato não pode funcionar. Interface entrada/saída
A interface entrada/saída permite não só transferir para o autómato o estado dos sensores, mas também enviar as ordens para os atuadores, por exemplo os relés, os contactores... Alimentação
Os autómatos podem ser alimentados a 24 Vdc ou 230 Vac. Quando são alimentados a 24 Vdca fonte e alimentação é externa. Quando a alimentação é de 230 Vac são ligados diretamente à rede elétrica e têm uma fonte de alimentação interna. Periféricos
São dispositivos que se ligam ao autómato através da sua porta de comunicação. O periférico mais utilizado é o computador. O autómato constitui o cérebro do automatismo, contém um programa que descreve as ações a efetuar. Esse programa é realizado no computador e posteriormente transferido para o autómato. Nalguns autómatos o módulo de comunicação é interno, só é visível pelo seu ligador. 4.2. Funcionamento dos autómatos
O autómato, através das suas entradas, recebe informações do processo, vindas dos sensores (variáveis externas de entrada), e, de acordo com o programa armazenado na sua memória, envia ordens, através das saídas (variáveis externas de saída), para os atuadores que, por sua vez, atuam sobre o processo. Os sinais que o autómato utiliza
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como resultado das operações aritméticas e lógicas efetuadas pelo programa, chamamse variáveis internas.
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Fig. 7 – Funcionamento do autómato
As entradas do PLC caracterizam-se fisicamente pelos seus terminais para acoplar os dispositivos de entrada (sensores), estão identificados através do t ermo INPUT (entrada – geralmente a letra I seguida de um número identificativo, ex. I1, I2, etc. dependendo do
número de entradas que o PLC possui), tendo ainda uma indicação luminosa de ativado por meio de um díodo led. As entradas do PLC podem ser internamente realizadas de três formas: • Relés • Transístor • Acoplador ótico
A identificação das saídas realiza-se da mesma forma que para as entradas, mas neste caso com a identificação OUTPUT (saída – geralmente com a letra Q seguida também de numeração que depende do número de saídas que o PLC tem). As saídas do PLC podem ser internamente realizadas também de três formas diferentes: • Relés • Transístor • Triac
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4.3. Ciclos de programas
Como já foi referido, o PLC nas suas situações mais usuais, está preparado para executar de forma cíclica a sua sequência de tarefas, e está subdividido em 3 fases básicas como podemos observar na figura 8. 10
Fig. 8 – Ciclo de programa
Logo que executamos um programa, o autómato vai efetuar ciclicamente estas três fases: • Fase 1: Leitura do estado das entradas
Os sensores interpretam as grandezas físicas (movimento, pressão, caudal, temperatura, etc.) e transformam-nas em sinais elétricos normalizados que são t ransmitidos, através das entradas, ao autómato, que os guarda na sua memória de dados. • Fase 2: Execução do programa
Tendo em conta o programa existente na memória do autómato e as informações presentes na memória de dados, o programa é executado. • Fase 3: Ativação ou desativação das saídas
Os valores das variáveis de saída resultantes da execução do programa são transferidos para as saídas, estas são atualizadas e o autómato passa ao ciclo seguinte. Por sua vez, as saídas transmitem aos pré-atuadores (contactores, electroválvulas, etc.) sinais que vão permitir que os atuadores (motores, cilindros, etc.) entrem em funcionamento. Ao terminar a Fase 3, o autómato volta à Fase 1 e assim sucessivamente. O tempo de ciclo (scan) de um autómato, com leitura cíclica, corresponde ao tempo decorrido entre a leitura das entradas e a atualização das saídas. A memorização prévia das variáveis de entrada na memória de dados destina-se a evitar alterações nas mesmas no decorrer do ciclo do programa. A atualização das variáveis de
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saída é realizada no final do ciclo, quando todos os comandos a transmitir estão definidos. 4.4. Programação de autómatos
Programar, significa ordenar de acordo com uma determinada sequência um conjunto de instruções, numa linguagem que o autómato entenda – que seja interpretada sem ambiguidades – para que, passo a passo, essas instruções possam ser tratadas pela CPU. Um programa para autómatos é, normalmente, constituído por um conjunto de instruções formadas, na maioria dos casos, por funções lógicas que tratam as informações presentes nas entradas (fornecidas pelos sensores) e que fornecem ordens às saídas (comando dos pré-atuadores), ou seja, o programa, que é armazenado na memória de programa do autómato, estabelece a forma como as saídas são atuadas em função das informações presentes nas entradas. Cada fabricante de autómatos utiliza as suas próprias mnemónicas (abreviaturas das palavras que designam as instruções), para código das instruções, e um modo próprio para representar as diferentes variáveis do sistema. No entanto, conhecendo-se um modelo de autómato facilmente nos integramos noutro, através da consulta do seu manual, já que a lógica de programação destes não difere no essencial. No geral, existem vários tipos de linguagem de programação possíveis nos autómatos programáveis, de entre os quais se enumeram os seguintes: • Lista de instruções • Diagrama de contact os • Logigrama ou (plano de funções) • GRAFCET (ou diagrama funcional) • Organigrama (ou diagrama de fluxo)
Sendo que os tipos mais utilizadas são a lista de instruções e o diagrama de contactos. Lista de instruções
Linguagem nativa da CPU do autómato, consiste num conjunto de instruções, representadas em mnemónicas, que indicam as ações ou operações que o programa executa, por exemplo, funções lógicas simples: “And” lógico e “Or” lógico, funções de
comparação (=, > e <), funções pré-programadas (temporizadores, contadores), etc.. O programa em lista de instruções é constituído por um conjunto de linhas, com uma determinada ordem, escritas com as instruções do autómato que se vai utilizar.
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O programa inicia- se com a instrução “Load” ou “Block” e é escr ito, linha a linha, através do computador ou da consola de programação. As linhas que constituem o programa, além de ser necessário organizá-las pela ordem 12
correcta, têm de obedecer ao seguinte formato:
• Instrução
Especifica a operação a executar pelo programa. É representada em mnemónica e possui um símbolo que é próprio do autómato utilizado. • Operando
Indica os dados: bits, bytes ou words, sobre os quais as instruções do programa vão operar. Ex.: Programação d a função lógica “s” nos autómatos Twido, S7-200 e CPM1A. s = (a + /b) • c
Nota: “/b” no exemplo e nos apontamentos significa variável negada. As variáveis de entrada “a”, “b” e “c” e de saída “s”, serão substituídas pelos códigos,
referentes às entradas e saídas, dos respetivos autómatos. Diagrama de contactos
Linguagem gráfica, derivada da linguagem de relés, que utiliza um conjunto de símbolos gráficos para elaborar o programa do automatismo. Estes símbolos incluem três formas básicas:
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• Contactos: representam condições lógicas de entrada, tais como interruptores, botões
de pressão, condições internas, etc. • Bobinas: representam condições lógicas de saída, atuam sobre lâmpadas, motores,
etc.. Também podem representar condições internas de saída. • Blocos de função: representam operações adicionais tais como: t emporizadores,
contadores, operações aritméticas, etc. Entre os símbolos do circuito elétrico e os símbolos do diagrama de contactos existe a seguinte correspondência:
À função lógica do exemplo anterior corresponde o seguinte diagrama de contactos:
GRAFCET
Outro tipo de linguagem bastante utilizado é o método do GRAFCET, não como linguagem de entrada no autómato (o que é possível apenas em alguns modelos de autómatos), mas como método de análise e esquematização do problema. O GRAFCET é um método gráfico que permite descrever, em forma de diagrama, as fases de funcionamento de um automatismo. Descreve, através de um diagrama funcional, de forma clara, simples e de fácil compreensão, sendo mesmo, uma ferramenta imprescindível para a resolução de problemas relativos a processos sequenciais. A utilização do GRAFCET também facilita o diálogo entre pessoas de formação diferente, tanto no momento de análise do processo a automatizar, como, posteriormente, nas operações de manutenção e de reparação de avarias. Depois de efetuada a análise do problema e depois de efetuado respetivo o GRAFCET, executa-se a programação no autómato utilizando a linguagem de lista de instruções, ou, de forma mais gráfica, utilizando a linguagem de diagrama de contactos. GRAF ico; C omando; E tapa; T ransição
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Em GRAFCET, os automatismos sequenciais podem ser representados através de uma série de etapas que evoluem, de umas para as outras, quando se verificam determinadas condições (transições). 14
Para se desenhar o GRAFCET são necessários os seguintes elementos gráficos: • Etapas • Transições • Ligações orientadas
Conforme se verifica na figura 9, o diagrama funcional (GRAFCET), corresponde a uma sucessão alternada de etapas e transições. Mostra as diferentes f ases (etapas) do funcionamento de um automatismo e as condições (transições) que fazem com que o processo evolua de uma fase para outra.
Fig. 9 - Diagrama funcional do GRAFCET
Etapas
As etapas correspondem aos estados do sistema, ou seja, correspondem a uma situação estável do ciclo de funcionamento do automatismo. Podem estar ativas (com valor lógico “1”) ou inativas (com valor lógico “0”). A elas estão associadas as ações a realizar pelo
automatismo, podendo ser internas ou externas, as primeiras implicam emissão de ordens para o sistema que se está a controlar (motor trabalha, cilindro avança, lâmpada acende, etc.), as segundas afetam as próprias variáveis do autómato (inicia temporizador, incrementa contador, etc.). A cada etapa (geralmente referenciadas com a letra “E”), está associada uma variável lógica, que indica um dos seus estados possíveis (“0”ou “1”). As ações são executadas
quando as etapas estão ativas (E=1) e não são executadas quando não estão ativas (E=0). Algumas regras: • Um ciclo tem que ter no mínimo 3 etapas; • Entre etapas tem que existir sempre uma transição;
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• As etapas podem ter ou não ações associadas (pode não existir nenhuma ação
associada ou existir várias ações numa etapa); • As etapas são escri tas com letra maiúscula num retângulo no lado direito das etapas. 15
Etapas iniciais São as etapas que se ativam de forma incondicional quando se dá ordem para início do ciclo de funcionamento do automatismo. Geralmente estas etapas não têm ações associadas, correspondem na maioria dos casos a situações de repouso e são utilizadas para iniciar ciclos de funcionamento. Algumas regras: • As etapas iniciais representam-se por um quadrado de traço duplo, figura 10.
Fig. 10 – Etapa inicial
• Uma vez iniciadas as etapas iniciais, têm o mesmo tratamento que as outras etapas • Um sistema terá de possuir pelo menos uma etapa inicial
Transições
As transições correspondem à possibilidade de passagem do estado ativo de uma etapa(s) para a(s) seguinte(s). Todas as transições têm associadas condições de transição, designadas por recetividades. A transição pode ser verdadeira ou falsa, mas o GRAFCET só evolui se a condição for verdadeira. Ao transpor a condição o GRAFCET ativa a(s) etapa(s) seguinte(s). As transições representam-se por um traço horizontal sobre a linha que liga as etapas, figura 11.
Fig. 11 - Transição
Algumas Regras: • Uma transição é válida quando a(s) etapa(s) imediatamente anterior(es) está(ão)
ativa(s) • Uma transição é transposta se a mesma for válida e se a respetiva recetividade for
verdadeira • Entre etapas só podem existir uma transição
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Recetividades
As recetividades correspondem às condições que se têm de verificar para que se transponham as transições válidas. Estão geralmente associadas a funções lógicas: 16
ordens de marcha/paragem, estado de detetores, contadores, temporizadores, etc. As recetividades podem ser verdadeiras (=1) ou falsas (=0).
Fig. 12 - Recetividades
Algumas regras: • A passagem à etapa seguinte acontece se a transição for válida e a respetiva
recetividade verdadeira • As recetividades podem ter origem em variáveis externas e internas • Externas (fins de curso, botões de comando, fotoc élulas, etc.) • Internas (fins de temporização, fim de uma contagem, resultado de uma
comparação, ativação de uma etapa do GRAFCET, etc.). Exemplo: Para o primeiro caso, passar da etapa 1para a etapa 2. A etapa 1tem de estar ativa e a recetividade (“a+b”) tem que ser verdadeira, ou seja, tem de acontecer “a” ou acontecer “b”.
Para o segundo caso, passar da etapa 1para a etapa 2. A etapa 1 tem de estar ativa e a recetividade (“a . b”)tem que ser verdadeira, ou seja, tem de acontecer em simultâneo “a” e acontecer “b”.
Sequência única
Uma sequência é constituída por uma sucessão de etapas, ligadas umas após as outras, onde cada etapa é seguida de uma e uma só transição. Sequências alternativas
As sequências alternativas utilizam-se quando, numa determinada etapa do GRAFCET, se pretenda a existência de vários caminhos alternativos. Este tipo de sequência inicia-se com divergências tipo “OU” e termina com uma convergência do tipo “OU”.
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• Divergência do tipo OU
Chegando à etapa 2 (etapa 2 ativa), estamos na presença de uma divergência “OU”, o que nos indica dois caminhos possíveis para o nosso sistema. Se for verificada a recetividade “c”, a transição é verdadeira logo é transposta e passamos para a etapa 3, se por outro lado acontecer “d”, passam os para a etapa 30.
Os caminhos das divergências podem ser mais ou menos complexos, no entanto, as recetividades da divergência “OU” têm de ser exclusivas entre si, de forma que o
GRAFCET só possa evoluir por um dos caminhos (se acontecer uma não pode acontecer a outra).
Fig. 13 – Divergência “OU”
• Convergência do tipo “OU”
Qualquer uma das sequências permite chegar à etapa 10, como vimos atrás na divergência “OU”, o sistema segue uma “OU” outra sequência, portanto se fosse a et apa 5 a estar ativa, seria necessário que “e” fosse verdadeiro para se transpor a transição e
ativar a etapa 10. Por outro lado, se fosse a etapa 35 a estar ativa seria necessário que “f” fosse verdadeiro para se ativar a etapa 10, figura 14.
Fig. 14 – Convergência “OU”
Os caminhos alternativos têm de regressar à estrutura principal do programa. Não podem existir caminhos abertos. Este tipo de sequências é muito utilizado em arranque de motores (ou roda à direita ou à esquerda).
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Sequências simultâneas
As sequências simultâneas utilizam-se sempre que, a partir de uma etapa, se pretenda ativar em simultâneo várias estruturas de etapas. Este tipo de sequência inicia-se com 18
divergências tipo “E” e termina com uma convergência do tipo “E”.
• Divergência do tipo “E”
Corresponde à situação em que, a partir de uma determinada etapa, há duas ou mais sequências, ativadas pela mesma transição, que se executam simultaneamente e independentemente umas das outras. Assim, na figura 15, se a etapa 2 estiver ativa, e a transição for transposta (recetividade “c” verdadeira) são ativadas as etapas 3 e 30 em simultâneo, ou seja, se acontecer “c”, ativa etapa 3 “E” ativa etapa 30.
Fig. 15 – Divergência “E”
• Convergência do tipo “E Para que se ultrapasse uma convergência do tipo “E”, é necessário que todas as etapas
terminais da convergência estejam ativas e que a recetividade comum associada seja verdadeira. No caso da figura 16, só passamos para a etapa 10, quando as etapas 5 e 35 estiverem ambas ativas e quando a recetividade “e” for verdadeira.
Fig. 16 – Convergência “E”
A utilização de sequências simultâneas utiliza-se, por exemplo, quando se pretende colocar em funcionamento um conjunto de vários motores em simultâneo ou quando se pretende a sincronização de processos.
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Salto de etapas O salto de etapas é um caso particular da divergência “OU”, permite saltar uma ou mais
etapas. Utiliza-se este tipo de sequência quando as ações a realizar, por uma ou mais etapas, não são necessárias para uma determinada condição do automatismo. No caso da figura 17, da etapa 1 passamos para a etapa seguinte de duas formas. Se a etapa 1 estiver ativa e acontecer “a”, passa para a etapa 2, se acontecer “e” passamos
para a etapa 4 saltando as etapas 2 e 3. As recetividades “a” e “e” têm de ser exclusivas, se acontecer uma não pode acontecer a
outra.
Fig. 17 – Salto de etapas
Repetição de etapas
Este tipo de sequências utilizam-se sempre que se pretenda repetir um conjunto de etapas, uma ou várias vezes, até que se cumpra uma determinada condição do automatismo. Esta condição pode ser por exemplo, a temporização de um temporizador ou a contagem de um contador. No caso da figura 24, estando ativa a etapa 3, as etapas seguintes podem ser a etapa 2 ou a etapa 4. Se acontecer “e” passamos para a etapa 4, se não acontecer “/e”,
passamos para a etapa 2.
Fig. 18 – Repetição de etapas
Ao efetuar-se a análise exaustiva do sistema a implementar, através do método GRAFCET, devemos efetuar três níveis de linguagem:
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• GRAFCET nível I
Efetua-se uma descrição do funcionamento de sistema referindo apenas funcionalidades, sem referir qualquer tipo de tecnologias (evitar referir sensores, motores, etc.). 20
•GRAFCET nível II
Realiza-se uma correspondência entre a descrição de funcionalidades e as tecnologias a utilizar e possíveis variáveis a utilizar. •GRAFCET nível III
Efetua-se a correspondência entre o GRAFCET nível II e a linguagem das entradas e saídas do autómato.
Fig. 19 – GRAFSET nível I
Fig. 20 – GRAFSET nível II
Fig. 21 – GRAFSET nível III
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Depois de realizada a parte de esquematização das funcionalidades do sistema, através dos GRAFCETs nível I e nível II, e da definição das entradas e saídas do autómato (nível III), passamos à programação no autómato. Na maioria dos autómatos a programação é efetuada em lista de instruções ou em diagrama de contactos, sendo que vamos incidir apenas nos diagramas de contacto. Em primeiro lugar é necessário ter a noção de equação geral de etapa. Este termo referese ao conjunto e condições que ao serem realizadas produzem uma dada saída, tal como foi falado para a passagem de etapas para o GRACET, as transições. Equação geral de etapa: Sendo que: Ei – Etapa atual Ei+1 – Etapa seguinte Ei-1 – Etapa anterior Ti-1 – Transição entre a etapa anterior e a própria etapa Para melhor percebermos o encadeamento olhemos o exemplo seguinte: Foi criado em pequeno programa de um automatismo, em que uma máquina se desloca da direita para a esquerda e da esquerda para a direita, tendo como limites dois fins de curso.
Fig. 20 – GRAFCET nível I
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Módulo: Eletricidade e eletrónica - pr ogramação de autómatos – UFCD 1315 Ação: Técnico de Refrigeração e Climatização Formador: António Gamboa
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Fig. 2321 – GRAFCET nível II
Fig. 224 – GRAFCET nível III
Sendo assim, para este exemplo teremos: Equação da etapa 0
Equação da etapa 1
Equação da etapa 2
Módulo: Eletricidade e eletrónica - programação de autómatos – UFCD 1315 Ação: Técnico de Refrigeração e Climatização Formador: António Gamboa
Passando agora as equações para diagrama de contactos teremos:
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Fig. 235 - Diagrama de contactos da Etapa 0
Bibliografia
Programmable Controllers – Theory and Implementation, Second Edition, L. A. Bryan e E. A. Bryan, An Industrial Text Company Publication
Práticas oficinais e laboratoriais, António Pinto e José Caldeira, Porto Editora