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CLP Controlador Lógico Programável
Tópicos
• Introdução
• Princípio de Funcionamento
• Lógica Combinacional e Sequencial
• Diagrama de Contatos (Simbologia LADDER)
• Programação de CLP
IntroduçãoAutomação: conjunto das técnicas baseados em :
• Máquinas com capacidade de executar tarefas previamente executadas pelo homem e de controlar sequências de operações sem a intervenção humana;
• Aparelhos programáveis com capacidade de operar quase independentemente do controle humano.
A história da industrialização:
• Produção seriada• Produção em linha• Produção flexível
PROCESSOS DE
CONTROLE
As máquinas de tear são os primeiros
exemplos de automação
Richard Morley foi o engenheiro chefe da
Hydromic Division que idealizou os primeiros
CLP com relés eletromecânicos
CLP: Controlador Lógico Programável
• Sistema dedicado com unidade central de processamento, memória, terminais de entrada e saída
• Atualmente são aparelhos eletrônicos microprocessados capazes de controlar e comandar etapas ou todo o processo de produção
Surgiram com a necessidade de flexibillizar a produção.
Primeira aplicação:
Linha de montagem da General Motors - 1968
Introdução
Princípio de Funcionamento
EntradasEntradasAnalógicasAnalógicas
EntradasEntradasAnalógicasAnalógicas SaídasSaídas
AnalógicasAnalógicas
SaídasSaídasAnalógicasAnalógicas
EntradasEntradasDigitaisDigitais
EntradasEntradasDigitaisDigitais
Saídas Saídas DigitaisDigitais
Saídas Saídas DigitaisDigitais
CPU: Responsável pela interpretação dos comandos for-necidos pelo termi-nal de programação
Memória: Armazena o sistema operacio-nal, o programa e o estado das variáves de controle
Interface E/S: con-verte os valores de tensão dos disposi-tivos conectados em sinais digitais e vice versa.
ProcessadorProcessador
Arquitetura da Memória
Princípio de Funcionamento
Memória do sistema
Memória executiva
Memória de estado
Memória de dados
Memória do usuário
É formada por memórias de somente leitura (ROM) e em seu conteúdo está armazenado o sistema operacional.
Armazena resultados e/ou operações intermediárias, geradas pelo sistema. Não pode ser acessada nem alterada pelo usuário.
Armazena informações de estado das E/S ou imagem das E/S. Armazena valores do processamento das instruções utilizadas pelo programa do usuário.
Armazena o programa do usuário.
Etapas do tratamento do sinal de entrada:
•Bornes de conexão•Conversor e Condicionador •Indicador de Estado•Isolação Elétrica •Interface/Multiplexação
Etapas do tratamento do sinal de saida:
•Interface/Multiplexação•Memorizador de Sinal •Isolação Elétrica •Estágio de Saída •Bornes de Ligação
Princípio de FuncionamentoCaracterísticas das Conexões de Entradas e Saídas
Interfaces deEntrada Digital
• Contato seco• 24 VCC• 110 VCA• 220 VCA
Interfaces deSaída Digital
• Transistor• Triac• Contato seco• TTL
Interfaces deEntrada e Saída Analógica
• Controle de tensões: 1 a 5 Vcc, 0 a 10 VCC, -10 a 10 VCC• Controle de correntes: 4 a 20 mA, 0 a 10 mA, 0 a 50 mA
O tempo gasto para a execução do ciclo com-pleto é chamado Tempo de Varredura, e depen-de do tamanho do pro-grama do usuário, e a quantidade de pontos de entrada e saída.
O termo varredura ou scan, são usados para um dar nome a um ciclo completo de operação (loop).
Princípio de FuncionamentoFluxograma de funcionamento de um CLP
Partida
Limpeza da memóriaTeste da RAMTeste de execução
Leitura dos sinais de entrada
Atualização da tabela imagem das
entrada
Execução do programa
Atualização da tabela imagem das
saídas
Transferência da tabela
para a saída
Tempo deVarredura Ok
Partida Ok
Parada
sim
não
não
sim
Através destas 3 instru-ções básicas é possível desenvolver uma condi-ção para executar uma determinada tarefa, por meio da combinação dessas operações.
Os dois únicos estados possíveis na lógica com-binacional (ou Booleana) é ligado (um) ou des-ligado (zero). As instru-ções AND e OR com-param dois estados e tem como resultado um valor verdadeiro (um) ou falso (zero). A instrução NOT apenas inverte o estado.
Lógica Combinacional e Seqüencial
Instruções básicas da lógica combinacional
Instrução Símbolo Operação
ANDA
BA•B
ORA
BA+B
NOT A Ā
Lógica Combinacional e Seqüencial Elementos Básicos da Lógica Seqüencial
- Temporizadores: Quando uma determinada condição de tempo é estabelecida, a instrução resulta um sinal lógico (ligado ou desligado).
- Contadores: Quando um determinado número de pulsos é alcançada, a instrução responde com um sinal lógico.
- Manipuladores: Quando a entrada desta instrução é verdadeira (nível lógico 1), o resultado é a manipulação de um valor para a memória, podendo ainda fazer operações bit a bit nesses registros
Estas funções trabalham com
registros de vários bits-8 bits = 1 byte
-16 bits = 1 word (palavra)
Lógica Combinacional e Seqüencial Elementos Básicos da Lógica Seqüencial
Evolução temporal de um temporizador
Evolução temporal de um contador
CP
ContadorCNT N
R
pulso 1 pulso 2 . . . pulso VC
Os Temporizadores e contadores ocupam ca-da um 3 bytes na me-mória do CLP. São eles:
Temporizador:Byte 1 – Valor de tempoByte 2 – TimerByte 3 – Bits de controle (bits de entrada e saída)
Contador:Byte 1 – Nº de pulsosByte 2 – ContagemByte 3 – Bits de controle (bits de E/S e bit reset)
CondiçãoA
TemporizadorTIM N
Diagramas de contatos (Simbologia LADDER)
Elementos Básicos da simbologia LADDER
Ladder em inglês sig-nifica escada, devido a semelhança dos diagra-mas em Ladder com de-graus.
Ladder é uma linguagem simbólica que está pa-dronizada pela norma IEC 61133, usada na programação de CLP´s. Outras linguagens tam-bém podem ser usadas como:
•Diagrama de blocos funcionais•Diagrama funcional se-qüencial (GRAFCET)•Lista de instruções•Texto estruturado
Tipo Símbolo Diagrama elétrico
Contato aberto
Contato fechado
Saída ( )
Diagramas de contatos (Simbologia LADDER)
Lógica combinacional com simbologia LADDER
Operação Diagrama
AND
OR
NOT
( )I 0.0 I 0.1 Q 0.0
( )
I 0.0 Q 0.0
I 0.0 Q 0.0
I 0.1
( )
As numerações dos contatos I 0.0, I 0.1 e Q 0.0
são referentes aos bornes de entrada e saída de
um CLP
Programação de CLP’sExemplos de Aplicação:
Caso 1 – Misturador de Líquidos
Descrição
Pretende-se controlar o funcionamento de um dispositivo que efetua a mistura de dois líquidos, utilizando três botões:
1 – Botão de liberação do líquido A I 0.02 – Botão de liberação do líquido B I 0.13 – Botão de parada de emergência I 0.2
O motor é acionado quando um dos líquidos é liberado para o misturador. O contator da chave de acionamento do motor está ligado na saída Q 0.0 do CLP.
Programação de CLP’sExemplos de Aplicação:
Caso 1 – Misturador de Líquidos
Solução
Basta efetuar o OR entre as entradas líquido A e líquido B, seguido do AND com a entrada de emergência negada.
I 0.0 I 0.2 Q 0.0
I 0.1
( )
Operação OR
Operação AND
Saída
A ordem das operações em LADDER:
• Começam de cima para baixo e da esquer-da para direita;
• Resolvem-se primeiro as operações em série (AND) e depois as operações em paralelo (OR).
Programação de CLP’sExemplos de Aplicação:
Caso 2 – Acionamento de motor trifásico através de chave estrela-triângulo
Descrição
Para evitar indesejáveis efeitos transitórios, faz-se necessário a energização de um motor trifásico com uma tensão inferior a nominal através da ligação de suas bobinas em configuração estrela. Após o motor atingir um regime de funcionamento seguro (10 s) a ligação deve ser alterada para a configuração delta (ou triângulo), para o motor operar com tensão nominal.
VN
VF = VN /√3
VF
1
S
T
R
N4
6
3
5
2
VF = VN
VN
S
T
R1
3
2
4
5
6
Configuração estrela
Configuração triângulo
Programação de CLP’sExemplos de Aplicação:
Caso 2 – Acionamento de motor trifásico através de chave estrela-triângulo
Solução:
Passo 1 – Construção do diagrama de ligação
R S T
C2 C3
C1
1 2 3
4 5 6
NA
Partida
NF
Arranque
C1
C1
C1C2C2
C3 TR C2
TR
Disjuntor
Programação de CLP’s
Solução:
Passo 2 – Evolução temporal do comandos de acionamento
Exemplos de Aplicação:
Caso 2 – Acionamento de motor trifásico através de chave estrela-triângulo
C2
C1
Arranque
C3
TR
Parada
10s
Y
Y Δ
Δ
Programação de CLP’s
Solução:
Passo 3 – Construção do diagrama de contatos
Exemplos de Aplicação:
Caso 2 – Acionamento de motor trifásico através de chave estrela-triângulo
TR
00010s
P
TR 000
A
C1
C1
C1
C2
C2
C2
TR 000 C1 C3
Bibliografia
Bignell, J. W. e Donovan, R. L. – Eletrônica Digital – Editora Makron Books
Bolton, W. – Engenharia de Controle – Editora Makron Books
Castrucci, P. B. L. e Batista, L. – Controle Linear – Editora Edgar Blucher Ltda.
Medeiros Júnior, Jair – Mafra, Marcos Augusto – Manual de utilização de Controladores Lógicos Programáveis – SIMATIC S7-200
Ogata, Katsumi – Engenharia de Controle Moderno – Editora Prentice Hall do Brasil
Osborne, A – Microprocessadores – Editora Mc Graw-Hill