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Circuito de CLPs

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPRITO SANTO CENTRO TECNOLGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA PROJETO DE GRADUAO

ESTUDO E DESENVOLVIMENTO DE UM MICRO CLP DE BAIXO CUSTO EM UM PIC

PAULO FRANKLIM MAIA RASKIM FERRUA

VITRIA ES 02/2007

PAULO FRANKLIM MAIA RASKIM FERRUA

ESTUDO E DESENVOLVIMENTO DE UM MICRO CLP DE BAIXO CUSTO EM UM PIC

Parte manuscrita do Projeto de Graduao do aluno Paulo Franklim Maia Raskim Ferrua, apresentado ao Departamento de Engenharia Eltrica do Centro Tecnolgico da Universidade Federal do Esprito Santo, para obteno do grau de Engenheiro Eletricista.

VITRIA ES 02/2007

PAULO FRANKLIM MAIA RASKIM FERRUA

ESTUDO E DESENVOLVIMENTO DE UM MICRO CLP DE BAIXO CUSTO EM UM PIC

COMISSO EXAMINADORA:

___________________________________ Prof. Dr. Paulo Farias Santos Amaral Orientador

___________________________________ Prof. Dra. Raquel FrizeraVassallo Examinadora

___________________________________ Prof. Dr. Alessandro Mattedi Examinador

Vitria - ES, 23, Fevereiro, 2007

DEDICATRIA

minha famlia, minha namorada e aos meus amigos.

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AGRADECIMENTOS Agradeo ao professor Paulo Amaral pela sua importante ajuda quando j estava sem saber o que fazer. Agradeo ao professor Jos Denti por nos apresentar o CLP em sua disciplina de Superviso e Controle de Processos. Agradeo a meu companheiro Rogrio Costa Pacheco Neto, que desenvolveu um projeto complementar a este, pela ajuda e por facilitar a comunicao entre os projetos.

ii

LISTA DE FIGURAS Figura 1 Diagrama esquemtico do Micro-CLP............................................................9 Figura 2 Estrutura bsica de funcionamento de um CLP ............................................14 Figura 3 Diagrama lgico (esquerda) e programa ladder (direita) para o acionamento de um motor. ................................................................................................................17 Figura 4 - Circuito eltrico das entradas digitais .........................................................20 Figura 5 - Circuito eltrico das sadas digitais.............................................................21 Figura 6 - Circuito eltrico da entrada analgica.........................................................22 Figura 7 - Circuito eltrico das sadas analgicas .......................................................23 Figura 8 - Esquema de comunicao serial .................................................................24 Figura 9 - Alocao da memria de programa ............................................................25 Figura 10 - Alocao da memria de dados EEPROM ...............................................26 Figura 11 - Fluxograma do programa residente ..........................................................29 Figura 12 - Diagrama Ladder do controle do porto eletrnico ..................................39 Figura 13 - Linguagem intermediria enviada ao Micro-Clp ......................................40 Figura 14 - Vista frontal do Micro-CLP ......................................................................40 Figura 15 - Vista superior do Micro-CLP....................................................................41 Figura 16 - Vista lateral esquerda do Micro-CLP .......................................................41 Figura 17 - Vista lateral direita do Micro-CLP ...........................................................41 Figura 18 - Vista traseira do Micro-CLP .....................................................................42 Figura 19 - Placa de entradas e sadas ........................................................................42

iii

LISTA DE TABELA Tabela 1 - Codificao das Instrues .........................................................................27 Tabela 2 - Mapeamento das Variveis.........................................................................28

iv

GLOSSRIO CLP Controlador Lgico Programvel EEPROM Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory PLC Programmable Logic Controller. PID Proporcional-Integral-Derivativo PWM Pulse Width Modulation ou Modulao por Largura de Pulso

v

SUMRIO DEDICATRIA........................................................................................................... I AGRADECIMENTOS .............................................................................................. II LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... III LISTA DE TABELA ................................................................................................ IV GLOSSRIO ............................................................................................................... V RESUMO ................................................................................................................ VIII 1 INTRODUO ................................................................................................9 1.1 Ferramentas Utilizadas......................................................................................10 1.1.1 Compilador C CCS ..................................................................................10 1.1.2 MPLAB ...................................................................................................11 1.1.3 Eagle ........................................................................................................11 2 CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL .......................................13 2.1 Funcionamento do CLP ....................................................................................14 2.2 Programao do CLP ........................................................................................15 2.2.1 Linguagem LADDER ou Diagrama de Rels .........................................16 3 DESENVOLVIMENTO DO HARDWARE ................................................18 3.1 Microcontroladores PIC ....................................................................................18 3.1.1 Caractersticas do PIC 16F877 ................................................................18 3.2 Definies .........................................................................................................19 3.3 Entradas Digitais ...............................................................................................19 3.4 Sadas Digitais ..................................................................................................20 3.5 Entradas Analgicas..........................................................................................21 3.6 Sadas Analgicas .............................................................................................22 3.7 A Fonte de Alimentao ...................................................................................23 3.8 Display LCD .....................................................................................................23 3.9 Botes................................................................................................................24 3.10 Comunicao Serial ........................................................................................24 4 DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA RESIDENTE ........................25 4.1 Cabealho ..........................................................................................................25 vi

4.2 Instrues ..........................................................................................................26 4.3 Variveis ...........................................................................................................27 4.4 Programao do PIC .........................................................................................29 4.4.1 Entradas e Sadas Digitais .......................................................................29 4.4.2 Entradas Analgicas ................................................................................30 4.4.3 Controle do PWM ...................................................................................31 4.4.4 Interrupes .............................................................................................31 4.4.5 Cronmetros (Timers) .............................................................................32 4.5 Rotinas ..............................................................................................................32 4.5.1 Rotina Principal .......................................................................................33 4.5.2 Carregamento do Ladder .........................................................................35 4.5.3 Funo AND() .........................................................................................37 4.6 Monitorando o programa pela porta serial ........................................................37 5 6 TESTES E RESULTADOS ...........................................................................38 CONCLUSES ..............................................................................................43

APNDICE A CIRCUITO PRINCIPAL .............................................................44 APNDICE B CIRCUITO COMPLETO DE ENTRADAS DIGITAIS ...........45 APNDICE C CIRCUITO COMPLETO DE SADAS DIGITAIS ..................46 APNDICE D CIRCUITO COMPLETO DE ENTRADAS ANALGICAS ..47 APNDICE E CIRCUITO COMPLETO DE SADAS ANALGICAS .........48 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.....................................................................61

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RESUMO Este trabalho apresenta o estudo e o desenvolvimento de um micro PLC em um microcontrolador da famlia PIC da empresa Microchip. Para tal foi necessrio estudar os PLCs do mercado, analisando suas caractersticas e aplicaes principais. As funcionalidades dos Micro-PLCs atuais tambm foram observadas. A seguir estudou-se profundamente as caractersticas do PIC 16F877, escolhido para de

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