UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA"JÚLIO DE MESQUITA FILHO"

CAMPUS DE GUARATINGUETÁColégio Técnico Industrial de Guaratinguetá

FUNDAMENTOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

UNIDADE VI – CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL

CURSO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

2006

30/12/2005 16/01/2006 24/01/2006 2/03/2006 10/04/2006 15/05/2006

Controlador Lógico Programável – CLP

Introdução

O Controlador Lógico Programável, também conhecido pelas siglas CLP, com certeza, é um dos equipamentos mais utilizados na automação industrial.

Este equipamento foi batizado nos Estados Unidos como PLC (Programable Logic Control), em português CLP (Controlador Lógico Programável) e este termo é registrado pela Allen Bradley (fabricante de CLPs).

O primeiro CLP surgiu em 1968 nas fábricas da General Motors nos Estados Unidos. Devido a constante necessidade de mudanças da lógica de controle segundo cada novo modelo ou modificação de carro a ser produzido.

A grande vantagem dos controladores programáveis é a possibilidade de reprogramação. Já os painéis de controle a relés necessitavam modificações na fiação, o que muitas vezes era inviável, tornando-se mais barato simplesmente substituir todo painel por um novo.

Com a utilização dos CLPs os relés foram sendo substituídos por componentes do estado sólido (transistores e circuitos integrados), mas, o CLP ainda não possuía um barramento e, portanto, sua programação ainda era feita por “jumpers”.

Com o sucesso de uso de CLPs na indústria, a demanda por novas funções e maior capacidade aumentou consideravelmente. Os equipamentos cresceram com maior poder de processamento, número de entradas e saídas (I/O), e novas funções. Entretanto, estes controladores ainda usavam lógica discreta e só eram utilizados na indústria, pois seus custos tornavam inviáveis outras aplicações.

O advento do microprocessador permitiu uma diminuição nos custos e tamanho dos CLPs, com aumento de poder de processamento e confiabilidade. Surgiram as redes locais para comunicação entre CLPs e entre CLPs e computadores.

Atualmente existe uma forte tendência a utilização de pequenos controladores programáveis, controlando processos locais e comunicando-se com outros controladores e com sistemas supervisórios. Assim, é possível descentralizar o controle industrial, evitando que uma pane interrompa toda a planta. Muitas máquinas já possuem pequenos CLPs para controlá-las. Além disso, diversos sensores na indústria já utilizam microprocessadores junto ao sensor, para conformar o sinal de saída. Com a diminuição de custos dos CLPs, estes passaram a ser utilizados em outros campos, como na automação predial (controle de iluminação, alarme, ventilação, temperatura e umidade, etc).

Características:

hardware e/ou dispositivo de controle de fácil e rápida programação ou reprogramação, com a mínima interrupção da produção;

capacidade de operação em ambiente industrial;

sinalizadores de estado e módulos tipo plug-in de fácil manutenção e substituição;

hardware ocupando espaço reduzido e apresentando baixo consumo de energia;

possibilidade de monitoração do estado e operação do processo ou sistema, através da comunicação com computadores;

compatibilidade com diferentes tipos de sinais de entrada e saída; capacidade de alimentar, de forma contínua ou chaveada, cargas que

consomem correntes de até 2 A; hardware de controle que permite a expansão dos diversos tipos de

módulos, de acordo com a necessidade; custo de compra e instalação competitivo em relação aos sistemas de

controle convencionais; possibilidade de expansão da capacidade de memória; conexão com outros CLP’s através de rede de comunicação.

Princípio de funcionamento – Diagrama em blocos

A figura 1 mostra o ciclo de varredura de um CLP.

Figura 1 – Ciclo de varredura (Scan)

Início:

No momento em que é ligado o CLP, este executa uma série de operações pré-programadas, gravadas em seu Programa Monitor:

Verifica o funcionamento eletrônico da C.P.U, memórias e circuitos auxiliares;

Verifica a configuração interna e compara com os circuitos instalados; Verifica o estado das chaves principais (RUN / STOP, PROG, etc.); Desativa todas as saídas; Verifica a existência de um programa de usuário;

Emite um aviso de erro caso algum dos itens acima falhe.

Leitura das entradas:

O CLP lê o estado de cada uma das entradas, verificando se alguma foi acionada. O processo de leitura recebe o nome de Ciclo de Varredura (Scan) e normalmente é de alguns micro-segundos (scan time).

Após o Ciclo de Varredura, o CLP armazena os resultados obtidos em uma região de memória chamada de Memória Imagem das Entradas e Saídas. Ela recebe este nome por ser um espelho do estado das entradas e saídas. Esta memória será consultada pelo CLP no decorrer do processamento do programa do usuário.

Execução do programa:

O CLP ao executar o programa do usuário, após consultar a Memória Imagem das Entradas, atualiza o estado da Memória Imagem das Saídas, de acordo com as instruções definidas pelo usuário em seu programa.

Atualização das saídas:

O CLP escreve o valor contido na Memória das Saídas, atualizando as interfaces ou módulos de saída. Inicia-se então, um novo ciclo de varredura.

Estrutura Interna do CLP

O C.L.P. é um sistema microprocessado, ou seja, constituí-se de um microprocessador (ou microcontrolador), um Programa Monitor, uma Memória de Programa, uma Memória de Dados, uma ou mais Interfaces de Entrada, uma ou mais Interfaces de Saída e Circuitos Auxiliares, como pode ser visto na figura 2.

Fonte de alimentação:

A Fonte de Alimentação tem normalmente as seguintes funções básicas: Converter a tensão: da rede elétrica (110 ou 220 VCA) ou de uma fonte (24

Vcc) para a tensão de alimentação dos circuitos eletrônicos, (+ 5VCC para o microprocessador, memórias e circuitos auxiliares e 12 VCC para a comunicação com o programador ou computador);

Manter a carga da bateria, nos sistemas que utilizam relógio em tempo real e Memória do tipo R.A.M;

Fornecer tensão para alimentação das entradas e saídas de 24 VCC.

Figura 2 Estrutura interna do CLP.

Unidade de processamento:

Também chamada de C.P.U. é responsável pelo funcionamento lógico de todos os circuitos. Nos CLPs modulares a CPU está em uma placa (ou módulo) separada das demais, podendo-se achar combinações de CPU e Fonte de Alimentação. Nos CLPs de menor porte a CPU e os demais circuitos estão todos em único módulo. As características mais comuns são:

Microprocessadores ou Microcontroladores de 8 ou 16 bits; Endereçamento de memória de até 1 Mega Byte; Velocidades de CLOCK variando de 4 a 30 MHZ; Manipulação de dados decimais, octais e hexadecimais.

Bateria:

As baterias são usadas nos CLPs para manter o circuito do Relógio em Tempo Real, reter parâmetros ou programas (em memórias do tipo RAM), mesmo em caso de corte de energia, guardar configurações de equipamentos etc. Normalmente são utilizadas baterias recarregáveis do tipo Ni-Ca ou Li. Nestes casos, incorporam se circuitos carregadores.

Memória do programa monitor:

O Programa Monitor é o responsável pelo funcionamento geral do CLP. Ele é o responsável pelo gerenciamento de todas as atividades do CLP. Não pode ser alterado pelo usuário e fica armazenado em memórias do tipo PROM, EPROM ou EEPROM. Ele funciona de maneira similar ao Sistema Operacional dos

microcomputadores. É o Programa Monitor que permite a transferência de programas entre um microcomputador ou Terminal de Programação e o CLP, gerenciar o estado da bateria do sistema, controlar os diversos opcionais etc.

Memória do usuário:

É onde se armazena o programa da aplicação desenvolvido pelo usuário. Pode ser alterada pelo usuário, já que uma das vantagens do uso de CLPs é a flexibilidade de programação. Inicialmente era constituída de memórias do tipo EPROM, sendo hoje utilizadas memórias do tipo RAM (cujo programa é mantido pelo uso de baterias), EEPROM e FLASH-EPROM, sendo também comum o uso de cartuchos de memória, que permite a troca do programa com a troca do cartucho de memória. A capacidade desta memória varia bastante de acordo com o marca/modelo do CLP, sendo normalmente dimensionadas em Passos de Programa.

Memória de dados:

É a região de memória destinada a armazenar os dados do programa do usuário. Estes dados são valores de temporizadores, valores de contadores, códigos de erro, senhas de acesso, etc. São normalmente partes da memória RAM do CLP. São valores armazenados que serão consultados e ou alterados durante a execução do programa do usuário. Em alguns CLPs, utiliza-se a bateria para reter os valores desta memória no caso de uma queda de energia.

Memória imagem das entradas / saídas:

Sempre que a CPU executa um ciclo de leitura das entradas ou executa uma modificação nas saídas, ela armazena o estado da cada uma das entradas ou saídas em uma região de memória denominada Memória Imagem das Entradas / Saídas. Essa região de memória funciona como uma espécie de “tabela” onde a CPU irá obter informações das entradas ou saídas para tomar as decisões durante o processamento do programa do usuário.

Circuitos auxiliares:

São circuitos responsáveis para atuar em casos de falha do CLP. Alguns deles são:

POWER ON RESET: Quando se energiza um equipamento eletrônico digital, não é possível prever o estado lógico dos circuitos internos. Para que não ocorra um acionamento indevido de uma saída, que pode causar um acidente, existe um circuito encarregado de desligar as saídas no instante em que se energiza o equipamento. Assim que o microprocessador assume o controle do equipamento esse circuito é desabilitado;

POWER - DOWN: O caso inverso ocorre quando um equipamento é subitamente desenergizado. O conteúdo das memórias pode ser perdido. Existe um circuito responsável por monitorar a tensão de alimentação, e em

caso do valor desta cair abaixo de um limite pré-determinado, o circuito é acionado interrompendo o processamento para avisar o microprocessador e armazenar o conteúdo das memórias em tempo hábil;

WATCH-DOG-TIMER: Para garantir no caso de falha do microprocessador, o programa não entre em “loop”, o que seria um desastre, existe um circuito denominado “Cão de Guarda“ , que deve ser acionado em intervalos de tempo pré-determinados. Caso não seja acionado, ele assume o controle do circuito sinalizando uma falha geral.

Categorias de CLPs

Os CLP podem ser divididos em três categorias: pequeno, médio, e grande porte. Os de pequeno porte também são conhecidos como “micro-CLPs”. O principal fator como parâmetro para diferenciar categorias é o número de pontos (entradas somadas as saídas) do CLP.

Não há norma que defina o número de pontos segundo as categorias, porém, no mercado adota-se:

até 40 pontos: micro CLP; acima de 40 até 256 pontos: CLP de médio porte; e acima de 256: CLP de grande porte.

Definição de CLP

Segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas)

É um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais.

Segundo a Nema (National Electrical Manufactures Association)

Aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para armazenamento interno de instruções para implementações específicas, como lógica, seqüenciamento, temporização, contagem e aritmética, para controlar, através de módulos de entradas e saídas, vários tipos de máquinas ou processos.

Evolução

Desde o seu aparecimento até hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lógicos. Esta evolução está ligada diretamente ao desenvolvimento tecnológico da informática em suas características de software e de hardware.

O que no seu surgimento era executado com componentes discretos, hoje se utiliza de microprocessadores e microcontroladores de última geração, usando técnicas de processamento paralelo, inteligência artificial, redes de comunicação, fieldbus, etc.

Até recentemente não havia nenhuma padronização entre fabricantes, apesar da maioria utilizar as mesmas normas construtivas. Porém, pelo menos no nível

de software aplicativo, os controladores programáveis podem se tornar compatíveis com a adoção da norma IEC 1131-3, que prevê a padronização da linguagem de programação e sua portabilidade.

Outra novidade que está sendo incorporada pelos controladores programáveis é o fieldbus (barramento de campo), que surge como uma proposta de padronização de sinais em nível de chão-de-fábrica. Este barramento diminui sensivelmente o número de condutores usados para interligar os sistemas de controle aos sensores e atuadores, além de propiciar a distribuição da inteligência por todo o processo.

Hoje os CLP’s oferecem um considerável número de benefícios para aplicações industriais, que podem resultar em economia que excede o custo do CLP e devem ser considerados na seleção de um dispositivo de controle industrial. As vantagens da utilização dos CLP's, comparados a outros dispositivos de controle industrial, são:

menor espaço ocupado; menor potência elétrica requerida; reutilização; programável: maior confiabilidade; fácil manutenção; maior flexibilidade, atende a um maior número de aplicações; permite interface através de rede de comunicação com outros CLP’s e/ou

microcomputadores; projeto de sistema mais rápido.

Todos estes aspectos mostram a evolução de tecnologia, tanto de hardware quanto de software, o que permite acesso a um maior número de pessoas nos projetos de aplicação de controladores programáveis e na sua programação.

Aplicações

O controlador lógico programável existe para automatizar processos industriais, sejam de sequênciamento, intertravamento, controle de processos, batelada (grande quantidade), etc.

Este equipamento tem seu uso tanto na área de automação da manufatura, de processos contínuos, elétrica, predial, entre outras.

Praticamente não existem ramos de aplicações industriais onde não se possa aplicar os CLPs, entre elas tem-se:

Máquinas industriais (operatrizes, injetoras de plástico, têxteis, calçados); Equipamentos industriais para processos (siderurgia, papel e celulose,

petroquímica, química, alimentação, mineração, etc); Equipamentos para controle de energia (demanda, fator de carga); Controle de processos com realização de sinalização, intertravamento e

controle PID; Aquisição de dados de supervisão em: fábricas, prédios inteligentes, etc; Bancadas de teste automático de componentes industriais; Etc.

Com a tendência dos CLPs terem baixo custo, muita inteligência, facilidade de uso e massificação das aplicações, a utilização deste equipamento não será apenas nos processos mas também nos produtos. Poderemos encontrá-lo em produtos eletrodomésticos, eletrônicos, residências e veículos.

Conceitos Básicos

Ponto de Entrada

Considera-se cada sinal recebido pelo CLP a partir de dispositivos ou componentes externos (sensores) como um ponto de entrada. Os pontos de entrada podem ser digitais ou analógicos. Os pontos de entrada digitais, obviamente, reconhecem apenas dois estados: ligado ou desligado. Já os pontos de entrada analógicos reconhecem mais de dois estados – normalmente um número múltiplo de dois (4, 8, 16, 32, 64, 128, ....). O número de estados depende do número de bits usado pelo conversor A/D da entrada. Assim, um conversor A/D de 10 bits permite 1024 estados de entrada (210).

Como exemplo de entradas digitais, pode-se citar sensores fim-de-curso (microchaves ou sensores indutivos), botoeiras, PT-100 (sensor de temperatura) contatos secos (relés), etc.

Já entradas analógicas podem estar ligadas a termopares, sensores resistivos de posição, sinais 4 a 20mA ou 0 a 10V, tensão, corrente, etc.

Ponto de Saída

Cada sinal produzido pelo CLP para acionar dispositivos ou componentes do sistema de controle (atuadores) constitui um ponto de saída. Novamente, podemos separar em saídas digitais ou analógicas. As saídas digitais possuem apenas dois estados, enquanto saídas analógicas possuem mais de dois estados (normalmente, o número de estados é múltiplo de dois – 4, 8, 16, 32, 64,...). O número de estados depende do número de bits usado pelo conversor D/A da saída. Assim, um conversor D/A de 8 bits permite 256 estados de saída (28).

Pontos de saída digitais podem ser implementados por relés, transistores, ou ainda por SCRs e TRIACs. São usados para acionar lâmpadas, motores, solenóides, válvulas, etc.

Já pontos de saída analógicos fornecem correntes de 4 a 20mA, ou tensões de 0 a 10V. São usados para atuar válvulas proporcionais, controlar velocidade de motores (via Inversor de Freqüência), etc.

Módulos ou interfaces de entrada e saída

O sistema de entrada e saída vai realizar a conexão física entre a CPU e o mundo externo por meio de vários tipos de circuito de interfaceamento. Tais

circuitos possuem padrões semelhante nos diversos equipamentos. As interfaces podem ser de natureza discreta (ou de um único bit de informação) e naqueles de natureza numérica (analógicos ou de vários bits).

Interfaces de entrada e saída discreta

São os tipos de sinal mais comumente encontrados em sistemas automatizados com PLC. Nesses tipos de interfaces, a informação consiste em um único bit cujo estado pode apresentar duas possíveis situações: ligado ou desligado (daí sua característica discreta).

Normalmente o nível 1 para o CLPs significa 24 Vcc. As entradas digitais podem ser de dois tipos: ativa em nível baixo (do tipo N) ou ativa em nível alto (do tipo P). Logo, ativar uma entrada “P” significa ligá-la em 24 Vcc, e para uma entrada “N” em zero volt. Outra coisa que devemos observar é quando falamos em entradas digitais é sua isolação óptica. Essa técnica possibilita duas funções primordiais: eliminação de ruídos elétricos e proteção do sistema de controle.

Os dispositivos (sensores) mais comuns para as entradas digitais são: pressostatos; termostatos; chaves seletoras; pushbottons; sensores fotoelétricos; chaves fim-de-curso; sensores de proximidade indutivos ou capacitivos; teclado; chave BCD (de código) chaves sensoras de nível (bóia); contatos de partida; e contatos de relés.

A figura 3 mostra um exemplo de circuito de entrada digital para 24 Vcc.

Figura 3 – Módulo de entrada digital para 24 Vcc.A figura 4 mostra um exemplo de circuito de entrada digital para 110 / 220

Vca.

Figura 4 - Módulo de entrada digital para 110 /220 Vca.

A figura 5 mostra um exemplo de circuito de entrada digital para CLP.

Figura 5 – Circuito de entrada digital para CLP.

Os dispositivos (atuadores) mais comuns para as saídas digitais são: motores CC através de relés; solenóides; relés; contatores; válvulas; relés do estado sólido; ventiladores; alarmes; lâmpadas; sirenes; e IHM (Interface Homem Máquina).

A figura 6 mostra um exemplo de circuito de saída digital a relê.

Figura 6 - Módulo de saída digital a relé.

A figura 7 mostra um exemplo de circuito de saída digital a transistor.

Figura 7 - Módulo de saída digital a transistor.

A figura 8 mostra um exemplo de circuito de saída digital a Triac.

MOC 3010 (110 V) MOC 3020 (220 V)

Figura 8 - Módulo de saída digital a Triac.

Interfaces de entrada e saída analógica

Diante das potencialidades do processamento aritmético que integram os processadores nos atuais PLCs, novas características de controle puderam facilmente ser adicionadas a esse dispositivo.

A recepção ou envio de sinais analógicos significa que dentro do CLP há um conversor AD ou DA conforme o caso. Logo, a diferença marcante em relação aos sinais discretos é que mais de um bit será manipulado, seja pela conversão do sinal analógico, seja pelo tratamento de dispositivos multibits, como é o caso do acendimento de displays, ou acionamento de motor de passo.

A grande maioria dos processos e máquinas industriais necessitam do controle de algumas grandezas analógicas, como: pressão, temperatura, corrente, umidade relativa, posicionamento de eixos, entre outras.

Os dispositivos mais comuns para as entradas analógicas são: potenciômetros; sensor de tensão; sensor de pressão manométrica; sensor de pressão mecânica (strain gauges – utilizados em célula de

cargas); transmissores (sensor) de temperatura; Transmissores de umidade relativa; e tacogeradores para medição de rotação de eixos.

Os dispositivos mais comuns para as entradas multibits são: encoder incremental; e encoder absoluto.

A figura 9 mostra um exemplo de circuito de entrada analógica.

Figura 9 – Módulo de Entrada analógica.

Os dispositivos numéricos mais comuns para as saídas analógicas são: válvulas proporcionais; servomotores CC; termopar; PT100;

acionamento de motor CC; controle de potência; inversor de freqüência; e medidores analógicos.

Os dispositivos numéricos mais comuns para as saídas multibits são: display de sete segmentos; e acionamento de motor de passo.

A figura 10 mostra um exemplo de circuito de saída analógica.

Figura 10 – Módulo de saída analógica.

A figura 11 mostra um exemplo de circuito de saída analógica para CLP.

Figura 11 – Circuito de saída analógica para CLP.MÓDULOS ESPECIAIS DE ENTRADA

Existem módulos especiais de entrada com funções bastante especializadas. Alguns exemplos são :

Módulos Contadores de Fase Única; Módulos Contadores de Dupla Fase; Módulos para Encoder Incremental; Módulos para Encoder Absoluto; Módulos para Termopares (Tipo J, K, L , S, etc); Módulos para Termoresistências (PT-100, Ni-100, Cu-25, etc); Módulos para Sensores de Ponte Balanceada do tipo Strain - Gauges; e Módulos para leitura de grandezas elétricas (KW, KWh, KQ, KQh, cos Fi, I,

V, etc).

Cada um dos dispositivos analógicos, em particular, é acionado por fontes de alimentação distintas que normalmente não possuem a mesma amplitude ou natureza. Portanto, as interfaces com dispositivos de entrada e saída analógicas são disponíveis em várias faixas de tensão e corrente, segundo os padrões comerciais:

corrente CC: 0 a 20 mA; e4 a 20 mA.

tensão CC: 0 a 1 V;0 a 5 V;0 a 10 V;- 10 V a + 10 V;- 5 V a + 5 V; e+ 1 V a + 5 V.

Linguagem de programação Ladder

Introdução

Os controladores lógicos programáveis, ou CLPs, são equipamentos eletrônicos empregados para controlar sistemas de automação flexíveis. Possuem diversos tipos de saídas, nas quais são conectados os atuadores encarregados de fornecer energia para o funcionamento do sistema físico a ser controlado. Dispõem, ainda, de diversos, tipos de entrada, onde são conectados sensores encarregados de medir as variáveis físicas próprias do sistema. Os CLPs permitem desenvolver e alterar facilmente a lógica para o acionamento das suas saídas em função das entradas, mudando assim a estratégia de controle de um determinado sistema. Logo, é possível utilizar os sinais de entrada fornecidos pelos sensores no controle dos diversos atuadores conectados nos pontos de saída.

Linguagem de programação

Como em qualquer computador, o processador do CLP opera com uma série de instruções e dados codificados em forma de números binários, que ele pode entender; esse código é conhecido como código-objeto. Porém, a realização de programas diretamente em código-objeto é inadequada, devido à dificuldade de lembrar a instrução que cada número representa, além de haver uma grande possibilidade de errar ao digitar-se um programa constituído por números e muita dificuldade para encontrar os erros, caso o programa não execute as ações desejadas.

Por essa razão, nasceram as linguagens de programação, que permitem ao programador editar o programa utilizando sentenças e estruturas escritas em forma bem mais próxima da sua linguagem cotidiana e que representam melhor a ação a ser executada. Nos computadores tradicionais, algumas linguagens já são muito conhecidas e de domínio de uma grande quantidade de programadores, tais como C ou Pascal. O texto do programa escrito nessas linguagens é conhecido como programa fonte, e deve passar por um processo chamado compilação, que consiste em traduzir as sentenças escritas nessas linguagens ao código-objeto que o processador possa entender, para o programa poder ser executado.

Os CLPs nasceram com a necessidade de substituir os painéis de controle a relês; portanto, uma linguagem de programação que fosse familiar à experiência dos técnicos e engenheiros, acostumados com essa lógica, seria a escolha mais adequada para a geração de programas próprios para CLPs. É por essa razão que foi desenvolvida uma linguagem conhecida como "ladder" (ou diagrama de contatos), que hoje em dia constitui a linguagem padrão, mas não a única, de programação desses Controladores.

Os editores de programas na linguagem "ladder" (normalmente para microcomputadores), possuem um ambiente gráfico onde o programador vai desenhando o diagrama de contatos seguindo a lógica do programa a ser implementado. Além disso, os editores possuem uma opção de compilação para traduzir o diagrama desenhado em um programa em código-objeto, o qual pode ser armazenado como um arquivo executável. O programa executável deve ser transferido do computador ao CLP (operação conhecida como download), o que

geralmente é feito por meio de um cabo de conexão entre portas seriais de ambos equipamentos. Transferido o aplicativo, o programa executor do CLP pode executá-lo dispensando o computador, que pode assim ser desconectado. Alguns modelos de CLP possuem uma bateria para manter armazenado o aplicativo na memória RAM sem perdê-lo ao desligar o equipamento.

Entretanto, outros modelos de CLP possuem um keypad com teclas com os contatos, entre outras opções, de maneira tal que o programador pode ir introduzindo o programa diretamente no CLP, sem necessidade de desenhar o diagrama previamente no computador. Esses CLPs possuem na sua memória um programa monitor, que vai lendo o teclado e gerando o código-objeto correspondente na área de memória destinada ao aplicativo.

Finalmente, cabe observar que tais linguagens não são únicas para todos os tipos de CLPs, mas que cada modelo possui um conjunto de instruções específicas, e por tal motivo, recomenda-se que, ao se implementarem programas reais, realize-se primeiramente um estudo detalhado do manual fornecido pelo próprio fabricante.

A linguagem "LADDER"

A primeira linguagem destinada especificamente à programação de CLPs, a linguagem Ladder mantém-se como a mais utilizada e está presente em praticamente em todos os CLPs existentes no mercado da automação. Sendo uma linguagem gráfica, baseada em símbolos semelhantes aos encontrados nos esquemas elétricos.

Seu funcionamento é bastante simples: Um trilho vertical à esquerda representa uma barra energizada (uma tensão). Um outro trilho paralela à direita representa uma barra de terra. Os elementos constituídos por contatos normalmente abertos de relés, contatos normalmente fechados e bobinas de relés, são dispostos na horizontal formando malhas seriais ou paralelas (lógica de controle), formando os degraus (rungs) da escada. A corrente elétrica (ou de potência) sempre flui da esquerda para a direita.

Portanto, a cada lógica de controle existente no programa de aplicação dá-se o nome de rung, a qual é composta por colunas e linhas, conforme apresentado nas figuras 12 e 13.

O diagrama final se parece com uma escada em que as laterais são os trilhos de alimentação e os degraus ou rungs representam a lógica.

Cada elemento (contato ou bobina) da lógica de controle representa uma instrução da linguagem Ladder, sendo alocada em um endereço específico e consumindo uma quantidade determinada de memória (Word – 16 bits) disponível para armazenamento do programa de aplicação.

Cada contato está associado ao estado de uma variável lógica.

Figura 12 – Elementos da programação em linguagem Ladder.

Se a variável associada a um contato normalmente aberto (NA) está em TRUE (verdadeiro) então o contato estará ativo e se fechará deixando fluir a energia. Se a variável associada a um contato normalmente aberto (NA) está em FALSE (falso), então o contato estará aberto e o circuito será interrompido.

Se a variável associada a um contato normalmente fechado (NF) está em TRUE então o contato estará ativo e se abrirá interrompendo o circuito. Caso contrário o contato ficará fechado e a energia fluirá. Quando todos os contatos de uma linha horizontal estão fechados, então a corrente fluirá até a bobina que é o último elemento da linha ou degrau. A bobina será energizada e os contatos a ela associados, passarão para os seus estados ativos, aberto ou fechado dependendo da natureza destes contatos (NF ou NA).

Nesses ramais horizontais são representadas (em geral com um círculo) as saídas do CLP, de maneira tal que o estado delas depende do estado das entradas desse mesmo ramal. Como pode ser visto na figura 13.

Figura 13 – Diagrama “Ladder”.

Contatos: representação dos elementos gráficos

Figura 14 – Contatos: representação dos elementos gráficos.

Bobinas: representação dos elementos gráficos

Figura 15 – Bobinas: representação dos elementos gráficos.

Sintaxe de Variáveis

Figura 16 – Sintaxe de variáveis

Representação direta de variáveis:

Iniciar com caracter %

Segundo caracter

I área de entrada; Q área de saída e M área flag

Terceira caracter

X para bits; B para byte (= 8 bits); W para Word (= 16 bits); D para double word (= 32 bits) e

L para long word (= 64 bits).

Quarto caracter

X.16.1 ... X.20.3

Exemplo:

Figura 17 – Exemplo de um Network

Temos como exemplo um programa básico de uma entrada (sensor) controlando uma saída (atuador) que terá o aspecto mostrado na figura 18.

Figura 18 – Diagrama “Ladder” básico

Onde E1 é a entrada digital número O do CLP e S1 é a saída digital número O do CLP. Desta maneira, fica claro nesse diagrama de contatos que o estado da saída S1 dependerá do estado da entrada E1: quando esta for ativada, fechando a chave E1, se fechará o circuito elétrico entre os pólos virtuais da fonte de alimentação (representados pelas duas linhas verticais) e se ativará, portanto, a saída S1. Se, por exemplo, conectarmos um pulsador à entrada digital E1 do CLP, e uma lâmpada à sua saída digital S1 (a forma de conexão depende da interface de entrada/saída), o que ocorrerá ao executar esse programa é que a CPU irá

continuamente efetuar a leitura da entrada E1, e atribuirá à saída S1 o valor lido. Em outras palavras, se o pulsador for fechado, fará com que a entrada E1 passe a nível lógico 1, o que implicará que a saída, segundo o programa, passe também a nível lógico 1, acendendo a lâmpada conectada em S1.

Implementação da função NOT

Se o projetista desejar utilizar lógica negativa, isto é, que o estado da saída seja o inverso do estado da entrada, deverá programar a entrada E1 como uma chave normalmente fechada, de modo que quando essa entrada se ativar, se abra o circuito entre os pólos virtuais da bateria, desativando a saída S1. O diagrama "ladder" correspondente terá, então, o aspecto ilustrado na figura 19.

Figura 19 – Diagrama “Ladder” da função NOT

Observe que isso não implica que o pulsador, ou genericamente, o sensor conectado à entrada E1, deva ser normalmente fechado, mas que a lógica que o programa aplicativo implementa é a lógica negativa, ao contrário do exemplo anterior. Isso significa que, caso a CPU leia na entrada E1 o valor O (pulsador desativado), colocará na saída S1 o valor 1, acendendo a lâmpada ou ativando o atuador conectado nela. Se o programa executivo, ao efetuar a varredura, ler na entrada E1 o valor 1 (pulsador ativado), escreverá na saída S1 o valor O apagando a lâmpada.

Implementação da função AND

Quando se quiser que uma saída fique ativada apenas quando dois sensores estiverem ativados juntos, deveremos implementar a função AND no diagrama "ladder", o qual terá o aspecto exibido na figura 20.

Figura 20 – Diagrama “Ladder” da função AND

Assim, seguindo a lógica descrita pela tabela verdade da função AND, a saída S1 só estará ativada quando as duas entradas, E1 e E2, estiverem ativadas. Caso alguma delas se encontre em estado lógico O (entrada desativada), a saída S1 estará desativada. Na lógica do diagrama de contatos, apenas quando as duas chaves estiverem fechadas é que o circuito virtual estará fechado e, portanto, será ativada a saída S1, ativando o atuador ligado nela.

Obviamente, assim como na função AND, o estado da saída pode depender de mais de duas entradas. Nesse caso, é suficiente desenhar no ramal correspondente todas as chaves que representam as entradas em série.

A seguir, é apresentado na figura 21 um exemplo em que uma dessas chaves é normalmente fechada.

Figura 21 – Diagrama “Ladder” da função AND com um contato NF

Isso implica em que a saída S1 só estará ativada (em 1) quando a entrada E1 estiver em estado lógico 1 (fechando a primeira chave), e a entrada E2 estiver desativada em estado lógico O (mantendo a segunda chave fechada). Em outras palavras, a lógica do programa se corresponde com a tabela verdade 1.

Onde se deve entender o estado O como entrada ou saída desativada, e o estado 1 como entrada ou saída ativada.

E1 E2 S10 0 00 1 01 0 11 1 0

Tabela 1 – Tabela verdade do diagrama da figura 21.

Implementação da função OR

Quando se desejar que uma saída se ative diante da ativação de qualquer uma de duas entradas, dever-se-á implementar uma função OR no diagrama "ladder", o qual terá o seguinte aspecto, visto na figura 22.

Figura 22 – Diagrama “Ladder” da função OR.

Assim, seguindo a lógica definida pela função OR, a saída S1 só estará desativada quando estiverem desativadas as duas entradas E1 e E2. Se alguma delas (ou as duas) estiverem ativadas, em estado lógico 1, o programa executor ativará a saída, alimentando o atuador ligado nela. Na lógica do diagrama de contatos, o circuito virtual estará fechado quando qualquer uma, ou as duas chaves, estiverem fechadas, ativando assim a saída S1.

Aqui também pode acontecer que o estado da saída dependa de mais de duas entradas. Nesse caso, basta desenhar no ramal correspondente todas as chaves correspondentes a todas as entradas das quais depende a saída em paralelo.

Atente para o exemplo dado na figura 23 em que uma dessas chaves é normalmente fechada.

Figura 23 – Diagrama “Ladder” da função OR com um contato NF.

Em outras palavras, esse diagrama responde à tabela verdade 2.

Tabela 2 – Tabela verdade do diagrama da figura 23.

Implementação da função NAND

Se desejarmos que uma saída esteja desativada apenas quando duas entradas estiverem ativadas, deve-se implementar no diagrama "ladder" uma função NAND. Para implementar tal função, existem duas possibilidades.

____ _ _A primeira delas é aplicar a "lei de De Morgan" observando que: A • B = A + B.

O aspecto do diagrama de contatos é o ilustrado na figura 24.

Figura 24 – Diagrama “Ladder” da função NAND.

A segunda possibilidade é implementar uma função AND seguida de uma função NOT. Para isso, seria necessária a utilização de uma variável intermédia, que representasse o resultado da função AND e sobre a qual aplicaríamos a

E1 E2 S10 0 10 1 01 0 11 1 1

função NOT. Efetivamente, na maioria dos CLPs estão disponíveis para o programador uma série de bits em posições de memória na área da tabela de entrada/saída, posições que não se correspondem com entradas e saídas reais, mas estão lá para o programador utilizar como variáveis. Assim sendo, o diagrama de contatos poderia ficar com o aspecto mostrado na figura 25.

Note que a saída “virtual” M1 estará ativada quando as duas entradas, E1 e E2, estiverem ativadas, respondendo à lógica da função AND. Isso significa que, quando o programa executor realizar a varredura, colocará nessa posição de memória (chamada de M1) o bit correspondente à lógica descrita. Em seguida, colocará o bit correspondente à saída real S1, o estado contrário, isto é, o programa implantará uma função NOT com este bit M1 como entrada e S1 como saída.

Também aqui, obviamente, podemos implementar a função NAND para mais de duas entradas com qualquer uma das duas possibilidades descritas.

Figura 25 – Diagrama “Ladder” alternativo da função NAND.

Implementação da função NOR

Se quisermos que uma saída esteja ativada apenas quando duas entradas estiverem desativadas, deveremos implementar no diagrama de contatos uma função NOR. Neste caso, também contamos com as duas possibilidades descritas na seção anterior. ____ _ _

A primeira é aplicar a "lei de De Morgan", lembrando que A + B = A . BO aspecto do diagrama de contatos, então, seria aquele desenhado e visto na

figura 26.

Figura 26 – Diagrama “Ladder” da função NOR.

A segunda possibilidade, similarmente ao descrito na seção anterior, consiste em aplicar a função OR representando-a em uma variável intermediária, para aplicar a função NOT nessa variável. Assim, o aspecto do diagrama de contatos seria o apresentado na figura 27.

Veja que a saída “virtual” M1 estará desativada quando as duas entradas, E1 e E2, estiverem desativadas, respondendo à lógica da função OR. Isso significa que, quando o programa executor realizar a varredura, colocará nessa posição de memória chamada de M1 o bit correspondente à lógica descrita. Em seguida, colocará o bit correspondente `saída real S1, o estado contrário, isto é, o programa implementará uma função NOT com esse bit M1 como entrada e S1 como saída.

Também neste caso, obviamente, podemos implementar a função NOR para mais de duas entradas, com qualquer uma das duas possibilidades descritas.

Figura 27 – Diagrama “Ladder” alternativo da função NOR.

Elaboração de circuitos

Evidentemente, em muitas situações deveremos Implementar lógicas correspondentes a expressões algébricas mais complexas, devido ao fato de que o estado do atuador poderá depender de combinações complexas de estados de vários sensores. Isso sempre será possível implementar utilizando variáveis intermédias ou regiões internas de memória. Essas regiões, às vezes, denominadas registros, tag ou flags e aqui indicadas por M1, M2, M3, e assim sucessivamente.

Cada uma dessas flags representa, em última análise, um relé auxiliar para uso do diagrama de contatos.

Por exemplo, suponha-se que se deseja implementar em um diagrama de contatos a lógica representada pela expressão algébrica seguinte, onde o estado da função (saída) depende dos estados de três variáveis binárias (entradas) chamadas de A, B e C:

S=[A.B+(C+B)/]/.(A+B)/

É claro que podemos (e sempre será conveniente) simplificar primeiro essa expressão, antes de implementar o diagrama de contatos. Isso é possível aplicando as "leis de De Morgan" e as propriedades da álgebra de Boole. Mas, a título de ilustração implementaremos um diagrama de contatos seguindo a lógica dessa expressão sem simplificação alguma. Tal diagrama poderá ter o aspecto visto na figura 28.

Figura 28 – Diagrama “Ladder” da expressão lógica.

Onde supomos as variáveis de entrada A, B e C conectadas às entradas E1, E2, e E3, respectivamente, e a variável S na saída S1.

Observe-se que, assim como na expressão lógica aparece mais de uma vez a mesma variável, aqui também utilizamos a mesma entrada em mais de um ramal. Isso não representa inconveniente algum. Quando o programa executor efetuar o ciclo de varredura, lerá os estados das três entradas E1, E2, e E3, e escreverá nas posições de memória correspondentes, M1 a M7, os estados respectivos à lógica descrita pelo programa, para finalmente estabelecer o estado da saída S1 segundo esta lógica.

O programa da figura 28, por exemplo, poderia ser refeito não utilizando os flags, como ilustra a figura 29. Este programa apresenta o mesmo comportamento do ponto de vista lógico, mas, há uma vantagem devido à redução do uso de posições de memória.

O diagrama da figura 26 serve , portanto, apenas para apresentar o uso dos flags, sendo o mais adequado à simplificação da expressão e a implementação sem o uso dos flags (quando o CLP permite este tipo de implementação).

Figura 29 – Diagrama “Ladder” da expressão lógica anterior simplificada.

A título de exercício simplificar e implementar o diagrama Ladder, sem a utilização de flags, relativo a expressão S=[A.B+(C+B)/]/.(A+B)/.

Circuitos de Intertravamento

Até agora, todos os exemplos mostrados respondem à lógica combinacional, isto é, uma lógica onde o estado das variáveis de saída depende exclusivamente dos estados das variáveis de entrada nesse momento.

Um fato importante na programação de CLP é a possibilidade de utilizar tantos contatos iguais quantos forem necessários no programa. Isto vale para pontos de entrada, de saída ou outro registro interno do CLP, e essa característica é fundamental para a realização de circuitos com memorização ou de intertravamento. Observe, por exemplo, o caso ilustrado pela figura 30, na qual a saída S1 permanecerá indeterminadamente ligada após a entrada E1 ter sido acionada pela primeira vez.

Figura 30 - Diagrama “Ladder” de memorização ou auto-retenção.

Um outro diagrama Ladder para implementação do controle, caso deseje prioridade para o desligamento pode ser visto na figura 31. Este diagrama tem prioridade para o desligamento, pois, caso ambas as botoeiras E1 e E2 sejam simultaneamente acionadas, prevalecerá à saída desligada, uma vez que o ramo E2 abrirá.

Figura 31 - Diagrama “Ladder” liga/desliga com prioridade para o desligamento.

Uma outra maneira de implementar a solução do problema proposto é por meio de um diagrama que dê prioridade para o ligamento, como o mostrado na figura 32. Este diagrama tem prioridade para o ligamento, pois, caso ambas as botoeiras E1 e E2 sejam simultaneamente acionadas, prevalecerá à saída ligada, uma vez que o ramo E2 fechará.

Figura 32 - Diagrama “Ladder” liga/desliga com prioridade para o ligamento.

Vamos atentar para mais um diagrama de intertravamento, todavia, vamos analisar toda a lógica envolvida em detalhes no seguinte diagrama de contatos; veja figura 33.

Figura 33 – Diagrama “Ladder” do CKT de intertravamento com uso de flags.

Qual será o estado da saída S1 quando as entradas E1 e E2 estiverem desativadas? Tudo dependerá do estado anterior dessas entradas; isto quer dizer que a saída já não mais depende exclusivamente da condição das entradas nesse momento, mas de um histórico desses estados. A lógica desse diagrama não é mais combinacional, mas sim seqüencial.

Se inicialmente a entrada E1 estiver desativada, seja qual for o estado da entrada E2 a saída virtual M1 estará desativada e, portanto, a saída real S1 também. Ao se ativar a entrada E1 (mantendo E2 desativada), se fechará o caminho entre os pólos virtuais da bateria, ativando as saídas M1 e S1. Mas, ao ativar a saída M1 se fechará o circuito pelo outro ramal, porque também estará se fechando a chave M1, chave de saída tem seu estado no mesmo bit da memória. Assim sendo, se posteriormente for desativada a chave E1, a saída M1 permanecerá ativada, uma vez que o circuito permanece fechado pelo ramal inferior. Não mudou o estado da saída mesmo tendo novamente as duas entradas desativadas. Essa situação persiste até ativar-se a entrada E2, abrindo o circuito e desativando a saída M1, e logo também a chave M1. Se depois de desativar E2, o circuito permanecerá aberto e portanto a saída M1 desativada.

Em síntese, E1 é chamado de pulsador de start, pelo fato de que ao ser pressionado ativa a saída, a qual permanece nessa condição mesmo depois de soltar o pulsador, e E2 é chamado pulsador de stop, porque ao ser pressionado desativa a saída, a qual permanece nesse estado mesmo após desativar E1.

Este circuito de intertravamento, também conhecido como circuito de relê, devido ao fato de que a sua lógica também pode ser implementada com um relê convencional, é à base de todos os circuitos de lógica seqüencial, os quais podem ser muito mais complexos e com saídas dependendo de diversas combinações e seqüências de estados nas entradas.

A implementação de uma ou outra forma de programa é um fator que vai depender apenas da aplicação em questão, principalmente quanto a aspectos relacionados com a segurança de máquina e/ou operadores da planta.

Finalmente, cabe destacar que alguns modelos de CLP permitem utilizar uma saída real também como entrada virtual. Nesse caso, faz-se desnecessária a utilização da variável M1, uma vez que tanto saída como chave podem ser chamadas de S1.

Sentenças SET e RESET

Uma outra maneira de conseguir um intertravamento é através do uso da sentença SET, a qual permite ativar uma saída ante uma condição de entrada e permanecer nesta condição mesmo mudando o estado da entrada. Para desativar a saída, deve-se utilizar a sentença RESET, a qual desativa a saída ante uma condição da entrada e permanece desativada mesmo mudando essa condição de entrada.

Os diferentes modelos de CLP divergem na forma de implementar esse par de instruções, daremos aqui um exemplo genérico, ilustrado na figura 34.

Figura 34 – Circuito de SET e RESET.

Aqui, diante da ativação da entrada E1, se estabelecerá (SET) na saída S1 o estado lógico 1, o qual permanecerá nessa condição indefinidamente, mesmo mudando o estado da entrada E1. Diante da ativação da entrada E2, se desativará (RESET) a saída S1, continuando nesse estado mesmo desativando se a entrada E2, desde que a entrada E1 esteja desativada.

Circuitos de detecção de borda

Existem algumas situações em que é necessário registrar não o estado de uma entrada, mas o instante em que essa entrada comuta. Isso é realizado por meio de circuitos de detecção de borda, que podem detectar tanto o flanco ascendente (instante de ativação da entrada), como o flanco descendente (instante de desativação da entrada). Esses circuitos se aproveitam da característica discreta

do CLP e do tempo de varredura em que a CPU demora em ler os estados das entradas. Observe o seguinte exemplo, dado na figura 35.

Figura 35 – Circuito de detecção de borda.

Inicialmente, quando a entrada E1 está desativada, as variáveis M1 e M2 estão em estado lógico 0. Quando o programa executor ler um estado lógico 1 na entrada E1, e estado lógico O na variável M2, colocará um 1 nas variáveis M1 e M2. Mas no seguinte ciclo de varredura, ao ter lido um 1 na variável M2, colocará um O na variável M1. Isso implica que a variável M1 permanecerá em estado lógico 1 apenas durante um ciclo de varredura, o que normalmente dura uns poucos microssegundos (muitos CLP permitem fixar o tempo de varredura). O estado dessa variável será um impulso de curta duração que aparece no instante de ativação da entrada E1.

Figura 36 – Diagrama de tempos do circuito de detecção de borda.

O diagrama de tempos que representa essa situação é o mostrado na figura 36.

Atente para o fato de que, na realidade, M1 não mudará de estado no exato instante de comutação de E1, que é o instante de ativação do sensor conectado nessa entrada, mas a partir do seguinte ciclo de varredura, permanecendo em estado lógico 1 apenas durante um ciclo.

Um exemplo de aplicação prática desse circuito é quando se deseja ativar e desativar uma saída com um único pulsador. Quando este é pressionado, se ativará a saída, e quando for pressionado pela segunda vez, será desativada, e assim por diante. O circuito completo para essa implementação pode ficar com o aspecto exibido na figura 37.

Figura 37 – Exemplo de aplicação de um circuito de detecção de borda.

Os dois primeiros ramais são iguais aos do diagrama anterior, a variável M1 só se ativará quando se ativar o pulsador conectado à entrada E1 e permanecerá ativada durante (somente durante) um impulso. Ao se ativar M1, ativarse-á M3, devido a que a linha superior do terceiro ramal estará fechada, e portanto se ativará a saída S1. Um ciclo de varredura depois, ao se desativar M1, o terceiro ramal ainda continuará fechado, devido a que a linha inferior se fechará agora, mantendo M3 ativado e, conseguinte, a saída S1 também. Ao se ativar pela segunda vez E1, será ativada a variável M1 abrindo a linha inferior do terceiro ramal e, logo, desativando M3 e conseqüentemente a saída S1. No seguinte ciclo de varredura, ao se desativar a variável M1, a variável M3 ainda permanecerá desativada, por estar o terceiro ramal aberto, prosseguindo a saída S1 desativada.

Método de Programação Ladder

Introdução

Embora programar um CLP seja uma tarefa cada vez mais comum com as novas tendências da automação industrial, nem todos os que trabalham com essa tecnologia se sentem confortáveis na hora de efetivamente fazê-la. A fim de orientá-los, falaremos sobre o método da cadeia estacionária, antes utilizada apenas em outras tecnologias (pneumática, hidráulica, etc.), e agora aplicada na programação de controladores lógicos programáveis.

Método Cadeia Estacionária X Método Intuitivo

Apresentar soluções aplicando CLPs exige habilidade do programador. Esta habilidade adquirida com o tempo consiste em combinar um bom conhecimento dos recursos do CLP, com o raciocínio lógico necessário para resolver o problema. A linguagem mais utilizada é o LADDER, que se assemelha aos diagramas elétricos e o método de solução das lógicas também mais utilizado é o Intuitivo.

Com o método intuitivo, solucionamos qualquer tipo de problema de lógica de programação, mas para isso, o programador precisa ter um grande domínio do software do CLP, conhecer suas instruções, possuir alta capacidade de raciocínio lógico para aplicar as instruções certas, e de análise do programa na busca de conflitos e incoerências.

A essência desse método é a tentativa e erro. Em função do grau de complexidade pode ser necessário o uso de técnicas e ferramentas de software como REDES de PETRI, por exemplo, que se baseiam em ação e transição. Existem softwares que simulam a execução do programa milhões de vezes na busca de "bugs" ou inconsistências que poderão travar a lógica.

No caso dos sistemas pneumáticos, que também aplicam o método intuitivo na elaboração de circuitos, houve uma evolução no desenvolvimento de novos métodos (cascata e passo-a-passo), com o intuito de facilitar a solução de circuitos seqüenciais que apresentam em sua maioria conflitos entre os sinais de comando.

Quando os circuitos pneumáticos passaram a ser circuitos eletropneumáticos, estes métodos foram transferidos para o comando elétrico, o método cascata com o nome de minimização de contatos e o método passo-a-passo com o nome de maximização de contatos. O método de maximização de contatos pode ser aplicado com o raciocínio exatamente igual ao método passo-a- asso ou, como cadeia estacionária, que é uma variante deste.

Vantagens e desvantagens da cadeia estacionária para o intuitivo

Os métodos mais "avançados" que simplificam o raciocínio reduzem o tempo de solução da lógica e diminuem a zero a chance de erro, quando aplicados

corretamente. Porém, nem sempre são capazes de solucionar todos os problemas. Nesses casos o método intuitivo é muito importante, e apesar de ser mais complexo, pode ser a única solução.Para apresentação do método Cadeia Estacionária, usaremos um circuito eletropneumático dado na figura 38.

1° Passo - Desenhar o circuito, atuadores, e válvulas, identificando os componentes e as posições de montagem dos fins-de-curso.

2° Passo - Anotar a seqüência de trabalho, A+ B+ B- A- (cada letra corresponde a um atuador e o sinal (+) significa avanço e o sinal (-) significa retorno.

3° Passo - Se for aplicar o método Cadeia Estacionária, colocar a função R (reset) no final A+ B+ B- A- R.

4° - Separar todas as funções de comando A+| B+| B-| A- R.

Figura 38 - Circuito elétropneumático.

EXEMPLO DE APLICAÇÃO

Para explicar melhor esse método, vamos a um exemplo prático. Considerando o circuito eletropneumático, siga a ordem estabelecida na

figura 39.

4 Fins-de-curso que confirmam o movimento S2 S4 S3 S11 Seqüência de trabalho A + B + B - A - R.2 Solenóide que comanda o movimento Y1 Y3 Y3/ Y23 Duplos solenóides (podem ser desligados no próximo passo) Y1/ Y2/5 Cada função é comandada por um flag ou memória K1 K2 K3 K4 K06 Partida S0

OBS: Y1 = Ligar Y1 Y1/ = Desligar Y1

Figura 39 – Seqüência de eventos do circuito eletropneumático.

No exemplo temos todas as informações necessárias para a aplicação do método, dentro do campo visual do projetista: quantos atuadores serão utilizados (2 = A e B), qual é a seqüência de trabalho( A+ B+ B- A-), quantos movimentos há na seqüência (4), qual fim-de-curso confirma cada movimento (S1, S2, S3, S4), se o fim-de-curso é chave (microswitch) ou sensor de posição (S chave fim-de-curso, B sensor), se o método aplicado é a Cadeia Estacionária (R), se o atuador é comandado por simples solenóide ou por duplo solenóide ( Y1 e Y2), quantos flags ou memórias serão utilizados no programa e qual a função de cada flag ( K1 comanda o 1° movimento, K2 comanda o 2° movimento, K3 comanda o 3° movimento, K4 comanda o 4° movimento e K0 comanda o reset do sistema).

A partir deste momento o programa já pode ser iniciado, e a sua estrutura está dividida em lógica de comando e lógica de potência.

Passo 1: desenhar a linha padrão de comando (figura 40). Passo 2: marcar a linha padrão de comando (fig. 40) e copiar igual ao n° de

flags ou memórias da figura 39. Dessa forma, obteremos a lógica do comando.

Passo 3: voltar na 1a linha de comando e inverter o tipo de instrução do símbolo que está fora do selo.

Figura 40 – Linha padrão de comando.

Passo 4: Desenhe a linha padrão de potência (figura 41).

Figura 41 – Linha padrão de potência

Passo 5: marcar a linha padrão de potência e copiar o n° de vezes igual ao n° de solenóides.

Passo 6: identificar as saídas ou flags (K-) obedecendo exatamente à ordem em que aparece na figura 39.

Passo 7: identifique as instruções que estão fora do selo em ordem crescente K-.

Passo 8: identifique o selo, deve ser o mesmo da saída. K- Passo 9: colocar agora os elementos de sinal que irão estabelecer a

seqüência de movimento que sempre segue os itens 6 e 4 da figura 39 exatamente na ordem em que aparecem por se tratar de uma lógica de comando seqüencial, S0, S2, S4, S3 e S1.

Passo 10: identificar as saídas das linhas de potência na ordem crescente, no caso estamos utilizando solenóides, mas poderiam ser contadores, acionando motores, resistências etc.

Passo 11: com base na figura 39 localize cada solenóide e identifique quem liga e quem desliga o mesmo, preenchendo cada linha de potência na ordem.

Terminado, o programa já está pronto, pode carregar e rodar que não haverá erro de lógica (figura 42).

CONCLUSÃO O orçamento de um trabalho especializado está diretamente relacionado ao

seu tempo de execução. Além disso, confiabilidade deixou de ser diferencial, e passa a ser uma característica fundamental do profissional da Automação. É bom lembrar ao leitor que o método da Cadeia Estacionária foi concebido para essa finalidade, ou seja, economizar tempo e evitar erros, e pode ser aplicado aos vários segmentos da tecnologia, tais como: saúde, indústria, Tl, entre outros. Enviem suas críticas e sugestões para nossa Redação sobre esta matéria, procurando enfatizar se ela agregou ou não valor à sua necessidade.

Figura 42 – Programa elaborado.