Apostila Controladores LADDER

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    18-Feb-2015

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CONTROLADORES LGICO PROGRAMVEIS - LADDER

1 - IntroduoO objetivo desta apostila o de apresentar a linguagem de programao de Controladores Lgico Programveis (CLPs) denominada de diagrama de contatos, ou Ladder. A palavra Ladder em ingls significa escada, nome este dado por causa da similaridade da linguagem com o objeto de uso dirio. Esta similaridade ser observada posteriormente, no decorrer do curso. A simbologia na linguagem de programao Ladder segue a padres e normas internacionais, apesar de h uma pequena variao em alguns smbolos dentre os diferentes fabricantes. Mais uma vez deve-se citar que o aluno no deve ficar preocupado com este detalhe, pois o que importa realmente, o raciocnio lgico que leva a programao, e no o smbolo propriamente dito. Nos prximos pargrafos tem-se a definio de CLP, mostrando um histrico da tecnologia. A partir do captulo 2 pode-se encontrar a parte prtica do curso. 1.1 - Definio dos CLPS

Os CLPs ou Controladores Lgico Programveis podem ser definidos, segundo a norma ABNT, como um equipamento eletrnico-digital compatvel com aplicaes industriais. Os CPLs tambm so conhecidos como PLCs, do ingls: Programmable Logic Controller. O primeiro CLP data de 1968 na diviso de hidramticos da General Motors. Surgiu como evoluo aos antigos painis eltricos, cuja lgica fixa tornava impraticvel qualquer mudana extra do processo. A tecnologia dos CLPs s foi possvel com o advento dos chamados Circuitos Integrados e da evoluo da lgica digital. Trouxe consigo as principais vantagens:

a) fcil diagnstico durante o projeto b) economia de espao devido ao seu tamanho reduzido c) no produzem fascas d) podem ser programados sem interromper o processo produtivo e) possibilidade de criar um banco de armazenamento de programas f) baixo consumo de energia g) necessita de uma reduzida equipe de manuteno

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h) tem a flexibilidade para expanso do nmero de entradas e sadas i) capacidade de comunicao com diversos outros equipamentos, entre outras

1.2 - Histrico da Tecnologia

Historicamente os CLPs podem ser classificados nas seguintes categorias: 1a GERAO: Programao em Assembly. Era necessrio conhecer o hardware do equipamento, ou seja, a eletrnica do projeto do CLP. 2a GERAO: Apareceram as linguagens de programao de nvel mdio. Foi desenvolvido o Programa monitor que transformava para linguagem de mquina o programa inserido pelo usurio. 3a GERAO: Os CLPs passam a ter uma entrada de programao que era feita atravs de um teclado, ou programador porttil, conectado ao mesmo. 4a GERAO: introduzida uma entrada para comunicao serial, e a programao passa a ser feita atravs de micro-computadores. Com este advento surgiu a possibilidade de testar o programa antes do mesmo ser transferido ao mdulo do CLP, propriamente dito. 5a GERAO: Os CLPs de quinta gerao vem com padres de protocolo de comunicao para facilitar a interface com equipamentos de outros fabricantes, e tambm com Sistemas Supervisrios e Redes Internas de comunicao.

1.3 - Principio de Funcionamento

Conforme a Figura 1.1 abaixo, o CLP funciona de forma seqencial, fazendo um ciclo de varredura em algumas etapas. importante observar que quando cada etapa do ciclo executada, as outras etapas ficam inativas. O tempo total para realizar o ciclo denominado CLOCK. Isso justifica a exigncia de processadores com velocidades cada vez mais altas. Incio: Verifica o funcionamento da C.P.U, memrias, circuitos auxiliares, estado das chaves, existncia de um programa de usurio, emite aviso de erro em caso de falha. Desativa todas as as sadas.

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INICIO

VERIFICA O ESTADO DAS ENTRADAS

TRANSFERE OS DADOS PARA MEMRIA

COMPARA COM O PROGRAMA DO USURIO

ATUALIZA AS SADAS

Figura 1.1 Ciclo de Varredura de um CLP Verifica o estado das entradas: L cada uma das entradas, verificando se houve acionamento. O processo chamado de ciclo de varredura.

Campara com o programa do usurio: Atravs das instrues do usurio sobre qual ao tomar em caso de acionamento das entradas o CLP atualiza a memria imagem das sadas. Atualiza as sadas: As sadas so acionadas ou desativadas conforme a determinao da CPU. Um novo ciclo iniciado. 1.4 - Estrutura Bsica de um CLP

Fonte de alimentao: Converte a tenso da rede de 110 ou 220 VCA em +5VCC, +12VCC ou +24VCC para alimentar os circuitos eletrnicos, as entradas e as as sadas.

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Unidade

de

processamento:

Tambm

conhecida

por

CPU,

composta

por

microcontroladores ou microprocessadores (Intel 80xx, motorola 68xx, PIC 16xx). Endereamento de memria de at 1Mega Byte, velocidades de clock de 4 a 30 MHz, manipulao de dados decimais, octais e hexadecimais. Bateria: Utilizada para manter o circuito do relgio em tempo real. Normalmente so utilizadas baterias recarregveis do tipo Ni - Ca. Memria do programa supervisor: O programa supervisor responsvel pelo gerenciamento de todas as atividades do CLP. No pode ser modificado pelo usurio e fica normalmente em memrias do tipo PROM, EPROM, EEPROM. Memria do usurio: Espao reservado ao programa do usurio. Constituda por memrias do tipo RAM, EEPROM ou FLASH-EPROM. Tambm pode-se utilizar cartuchos de memria, para proporcionar agilidade e flexibilidade. Memria de dados: Armazena valores do programa do usurio, tais como valores de temporizadores, contadores, cdigos de erros, senhas, etc. Nesta regio se encontra tambm a memria imagem das entradas a sadas. Esta funciona como uma tabela virtual onde a CPU busca informaes para o processo decisrio.

Os circuitos auxiliares atuam em caso de falha do CLP, so: POWER ON RESET: desliga todas as sadas assim que o equipamento ligado, isso evita que possveis danos venham a acontecer. POWER DOWN: monitora a tenso de alimentao salvando o contedo das memrias antes que alguma queda de energia possa acontecer. WATCH DOG TIMER: o co de guarda deve ser acionado em intervalos peridicos, isso evita que o programa entre em loop. 1.5 - Classificao dos CLPs

Os CLPs podem ser classificados segundo a sua capacidade:

Nano e micro CLPs: possuem at 16 entradas e a sadas. Normalmente so compostos por um nico mdulo com capacidade de memria mxima de 512 passos.

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CLPs de mdio porte: capacidade de entrada e sada em at 256 pontos, digitais e analgicas. Permitem at 2048 passos de memria. CLPs de grande porte: construo modular com CPU principal e auxiliares. Mdulos de entrada e sada digitais e analgicas, mdulos especializados, mdulos para redes locais. Permitem a utilizao de at 4096 pontos. A memria pode ser otimizada para o tamanho requerido pelo usurio. 1.6 - Tipos de Variveis

Durante o decorrer do curso sero utilizadas variveis discretas e analgicas, pois esta mixagem permitida neste tipo de linguagem. As variveis analgicas so aquelas que variam continuamente com o tempo, conforme mostra a figura 1.1(a). Elas so comumente encontradas em processos qumicos advindas de sensores de presso, temperatura e outras variveis fsicas. As variveis discretas, ou digitais, so aquelas que variam discretamente com o tempo, como pode ser visto na figura 1.1(b).

Figura 1.2 Variveis analgicas e digitais

Alguns tpicos do controle discreto, ou a automao com variveis discretas, j foi estudado pelo aluno na disciplina de comandos eltricos. Esta fundamental e bsica, pois a finalidade da automao de qualquer sistema est no acionamento de atuadores, que iro exercer um trabalho fsico no sistema controlado, evitando assim a interveno humana. As variveis controladas pelo CLP podem ser dividias em entradas, advindas dos sensores e sadas, correspondendo aos atuadores. Alguns exemplos so mostrados nos prximos pargrafos.

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1.7 - Entradas discretas

So aquelas que fornecem apenas um pulso ao controlador, ou seja, elas tm apenas um estado ligado ou desligado, nvel alto ou nvel baixo, remontando a lgebra boolena que trabalha com uns e zeros. Alguns exemplos so mostrados na figura 1.2, dentre elas: as botoeiras (1.2a), vlvulas eletro-pneumticas (1.2b) , os pressostatos (1.2c) e os termostatos (1.2d).

Figura 1.2 Entradas discretas

1.8 - Entradas analgicas:

Como o prprio nome j diz, elas medem as grandezas de forma analgica. Para trabalhar com este tipo de entrada os controladores tem conversores analgico-digitais (A/D). Atualmente no mercado os conversores de 10 bits so os mais populares. As principais medidas feitas de forma analgica so a temperatura e presso. Na figura 1.3 mostram-se, como exemplo, sensores de presso ou termopares.

Figura 1.3 Exemplos de entradas analgicas Termopares

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1.9 - Sadas discretas

So aquelas que exigem do controlador apenas um pulso que determinar o seu acionamento ou desacionamento. Como exemplo tm-se elementos mostrados na figura 1.4: Contatores (1.4a) que acionam os Motores de Induo (1.4b) e as Vlvulas Eletropneumticas (1.4c).

Figura 1.4 Exemplos de sadas discretas 1.10 - Sadas analgicas

Como dito anteriormente, de forma similar o controlador necessita de um conversor digital para analgico (D/A), para trabalhar com este tipo de sada. Os exemplos mais comuns so: vlvula proporcional, acionamento de motores DC, displays grficos, entre outros.

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2 Elementos Bsicos de um programa em LadderA linguagem Ladder foi a primeira que surgiu na programao dos Controladores Lgico Programveis (CLPs), pois sua funcionalidade procurava imitar os antigos diagramas eltricos, utilizados pelos Tcnicos e Engenheiros da poca. O objetivo era o de evitar uma quebra de paradigmas muito grande, permitindo assim a melhor aceitao do produto no mercado. O diagrama de contatos (Ladder) consiste em um desenho formado por duas linhas verticais, que representam os plos positivo e negativo de uma bateria, ou fonte de alimentao genrica. Entre as duas linhas verticais so desenhados ramais horizontais que possuem chaves. Estas podem ser normalmente abertas, ou fechadas e representam os estados das entradas do CLP. Dessa forma fica muito fcil passar um diagrama eltrico para linguagem Ladder. Basta transformar as colunas em linhas, como se mostra nas figuras 2.1 e 2.2, para o caso de uma simples partida direta.

Figura 2.1 Diagrama eltrico de uma partida direta

Figura 2.2 Diagrama eltrico de uma partida direta

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No se deve esquecer de ligar as botoeiras e contatores, que so os elementos de comando, externamente ao CLP. Para o caso deste comando as ligaes eltricas so mostradas na figura 2.3. importante observar que o rel foi colocado para permitir a existncia de dois circuitos diferentes, o de comando composto por uma tenso contnua de 24 V, e o circuito de potncia, composto por uma tenso alternada de 220 V. Ainda no CLP a letra I significa entrada (Input) e a letra O significa sada (Output). Deve-se lembrar sempre que em painis eltricos o CLP est inserido na parte de comando do mesmo. Deve-se lembrar sempre que em painis eltricos o CLP est inserido na parte de comando do mesmo.

Figura 2.3 Exemplo de ligao para acionamento de um contator, como no caso do comando direto de um motor de induo trifsico

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O mesmo procedimento de converso pode ser feito com para uma partida de motores com reverso, como mostram as figuras 2.4 e 2.5 a seguir.

Figura 2.4 Diagrama de comando para uma partida com reverso

Figura 2.5 Programa em Ladder para uma partida com reverso

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Na figuras 2.4 e 2.5 podem-se observar os elementos bsicos de comando, que so os selos dados pelos contatos abertos de O1 e O2, e tambm os intertravamentos dados pelos contatos fechados de O1 e O2. Observando os dois exemplos dados, pode-se definir agora os elementos essenciais em uma programao Ladder:

Tabela 2.1 Elementos Bsicos em Ladder Nomeclatura Contato Normalmente Aberto Abreviao NA Smbolo

Contato Normalmente Fechado Bobina ou Sada

NF ---

Com os elementos bsicos montam-se diversas combinaes importantes, mostradas nos prximos itens. 2.1) Funes Lgicas em Ladder

As funes lgicas so estudadas em todos e quaisquer elementos. A combinao entre os contatos NA e NF servem de importante orientao para o projetista e programador de circuitos lgicos. A) Funo E (AND)

Tabela verdade

I1 0 0 1 1

I2 0 1 0 1

Q1 0 0 0 1

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B) Funo OU (OR)

Tabela Verdade I1 0 0 1 1 I2 0 1 0 1 Q1 0 1 1 1

D) Funo No E (NAND) Segundo a lgebra de Boole: A * B = A + B . Assim a funo NAND consiste em dois contatos NF em paralelo.______

Tabela verdade I1 0 0 1 1 I2 0 1 0 1 Q1 1 1 1 0

D) Funo No OU (NOR) Segundo a lgebra de Boole: A + B = A * B . Assim a funo NOR consiste em dois contatos NF em srie.______

Tabela verdade I1 0 0 1 1 I2 0 1 0 1 Q1 1 0 0 0

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2.2) Circuitos de Selo

Os selos so as combinaes mais bsicas entre elementos, destinados a manter uma sada ligada, quando se utilizam botoeiras. A) Selo com prioridade no ligamento

Com as duas chaves pressionadas o circuito sempre estar ligado.

Figura 2.6 Selo com prioridade no ligamento A) Selo com prioridade no desligamento

Com as duas chaves pressionadas o circuito sempre estar desligado. o mais utilizado por questes de segurana.

Figura 2.7 Selo com prioridade no desligamento 2.3) Instrues de SET e RESET

A instruo de SET liga uma sada e mantm a mesma ligada mesmo que a alimentao da entrada seja retirada. Para se desligar a sada utiliza a instruo RESET. A figura 2.8 mostra um exemplo da utilizao destas instrues na partida direta de um motor. O programa na figura 2.8 equivalente ao programa mostrado na figura 2.7.

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Figura 2.8 Utilizao das Instrues de SET e RESET

2.4) Circuitos de Deteco de Borda

Existem situaes em que necessrio registrar no o estado da entrada, mas sim o instante em que essa entrada comuta. Isso realizado pelos circuitos de deteco de borda, que podem detectar o flanco ascendente (instante de ativao da entrada) quanto o flanco descendente (instante de desativao da entrada). Estes circuitos se aproveitam do modo de operao do CLP onde a varredura feita atravs de uma linha de cada vez. A figura 2.9 mostra o exemplo de deteco de borda durante a subida.

Figura 2.9 Circuito de deteco de borda

Uma aplicao prtica deste circuito quando se deseja ativar e desativar uma sada com um nico pulsador (ou botoeira). O circuito completo para este tipo de operao de operao mostrado na figura 2.10. importante notar que no programa da figura 2.10 nota-se que utilizou-se a letra R na sada e no O. A diferena que R significa Rel de contato auxiliar, ou seja quando se aciona R nenhuma sada externa ao CLP ligada. Este rel representa uma memria interna do CLP e como o prprio nome j diz, serve somente para auxiliar na lgica do programa. Este elemento muito utilizado em programao com diagramas de contato.

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Figura 2.10 Circuito de deteco de borda

Para facilitar a programao, o CLP apresenta as funes de deteco de borda e acionamento com um nico pulsador. A tabela 2.2 apresenta os smbolos destas funes.

Tabela 2.2 Elementos de pulso Nomeclatura Flip Flop SET de borda (aciona somente na borda de subida do sinal de entrada) Flip Flop RESET de borda (aciona somente na borda de subida do sinal de entrada) Flip Flop de Pulso (liga e desliga a sada dependendo do estado anterior) Abreviao -Smbolo

--

---

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2.5) Mensagens na IHM do CLP

Todos os Controladores Lgicos Programveis (CLPs) tem como opcional a chamada Interface Homem Mquina (IHM). Esta normalmente consiste de um teclado para entrada de dados e uma tela (display) onde pode-se visualizar dados e mensagens destinadas ao operador, tcnico de manuteno ou programador. Como exemplo tem-se o seguinte problema: deve-se fazer um programa em ladder para comandar uma partida com reverso, de forma a mostrar na IHM do controlador, as mensagens de sentido-horrio, anti-horrio e operao ilegal. Esta ltima deve

aparecer em trs condies distintas: o operador pressiona as duas botoeiras de forma simultnea, o motor gira no sentido anti-horrio e ele pressiona a botoeira do sentido contrrio e vice-versa. O programa correspondente mostrado na figura 2.11.

Figura 2.11 Programa para partida com reverso mensagens

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Na tela de insero de mensagens foram inseridas:

T0000 T0001 T0002

operao ilegal Sentido Horrio Sentido Anti-horrio

Deve-se lembrar que o CLP no pode mostrar duas mensagens na tela ao mesmo tempo, assim ele prioriza as mensagens por ordem crescente de insero, ou seja, T0000 tem prioridade sobre T0001, que por sua vez tem prioridade sobre T0002, e assim por diante. No programa da figura 2.11 a mensagem de operao ilegal tem prioridade sobre as demais, pois ela pode aparecer mesmo quando existe outra mensagem sobre a tela, assim sendo ela foi inserida em T0000.

2.6) Particularidades do CLP utilizado neste curso

Como j foi dito anteriormente, a linguagem de programao padronizada. Entretanto os diferentes fabricantes apresentam certas diferenas e particularidades. Estas so mostradas, de forma resumida, para o CLP utilizado no laboratrio que o HI ZAP500. Maiores detalhes devem ser consultados no manual do fabricante. Algumas caractersticas deste controlador so:

Alimentao de 8 a 38 Vcc Consumo: 2,5 Watts Temperatura de operao de 0 a 65 oC 10 canais de I/O (Entradas / Sadas) Interface IHM com teclado de 15 teclas e 10 Leds Programveis

O ambiente de desenvolvimento composto por um Menu Principal com as seguintes opes:

Projeto: carrega um projeto existente ou cria um novo Programa: edita um programa em Ladder

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Controlador: gera um cdigo executvel para ser enviado ao controlador ZAP500 Depurador: permite a vizualizao do programa em funcionamento no microcontrolador Superviso: gera a superviso de blocos de controle (PID) ou grficos de tendncia ( Trend Variveis )

Para maiores detalhes de como inserir um programa no controlador o aluno deve consultar o Anexo 1 da apostila. Os principais operadores utilizados neste CLP so:

I: O:

Representa as entradas digitais. As diferentes entradas so distinguidas

atravs de nmeros seqenciais. Ex: I1, I2, I3,..... Representa as sadas digitais. As diferentes sadas so distinguidas

atravs de nmeros seqenciais. Ex: O1, O2, O3,.....

R: Representa um contato auxiliar. Estes no tem conexo direta com o meiofsico (processo) e so teis na definio das lgicas. Tambm so diferenciados atravs de nmeros seqenciais. Ex: R1, R2, R3,.....

M:

Memria destinada a guardar valores inteiros de 16 bits, ou seja,

nmeros de 32768 a +32768

D: Memria destinada a armazenar valores reais, ou seja, nmeros de 10-38a +10+38

K: Memria destinada a armazenar uma constante inteira de 16 bits. Podeassumir valores de 999 a +9999

H: Representa o valor de uma constante Hexadecimal. Pode assumir valoresna faixa de 0 a FFFF.

Q: Representa o valor de uma constante real. Pode ser usado com nmerosna faixa de 10-38 a +10+38

E:

Representa um canal de entrada analgica. Usado pelo bloco de

movimentao MOV, quando se deseja l o valor de uma entrada analgica do controlador em uma memria.

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S:

Representa um canal de sada analgica. Usado pelo bloco de

movimentao MOV, quando se deseja movimentar o valor de uma memria a uma sada.

T: Representa um elemento de sinalizao de eventos, como por exemplo,para identificar uma mensagem. Identifica uma lgica qualquer, presente em um programa. Representa um malha de controle PID

Exerccios do Captulo 2E2.1) Faa um programa para comandar um motor de induo trifsico em partida direta de modo que o operador deve pressionar duas botoeiras simultaneamente para acionar o mesmo. Desenhe as ligaes eltricas externas ao CLP para este comando.

E2.2) Programa a partida com reverso utilizando as funes de SET e RESET.

E2.3) Programe uma partida com reverso de modo que o operador possa ligar e desligar o motor com apenas uma botoeira para cada sentido de rotao.

E2.4) Um motor de induo trifsico tem de ser ligado e desligado atravs de dois lugares diferentes em partida direta. Faa um programa em Ladder para comandar este motor.

E2.5) No exerccio 2.4 deve-se acrescentar as seguintes mensagens: a) Se o motor for ligado no ponto 1: Ligado em 1 b) Se o motor for ligado no ponto 2: Ligado em 2 c) Se o motor estiver desligado: Motor em espera

E2.6) Faa um programa em Ladder para comandar um motor eltrico com reverso, de modo que para acionar o sentido horrio o operador deve pressionar duas botoeiras de forma simultnea. Para acionar o sentido anti-horrio basta pressionar uma botoeira. No sentido horrio basta o operador retirar as duas mos para que o motor pare. No sentido anti-horrio o operador deve pressionar uma botoeira S0 para interromper o funcionamento.

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E2.7) Dois motores eltricos trifsicos devem ser ligados em partida direta, de modo que:

a) O primeiro motor pode ser comandado atravs de um ponto apenas; b) O segundo motor pode ser ligado em dois pontos de forma independente.

Os motores devem ter o funcionamento independente um do outro. Faa um programa em Ladder para este comando.

E2.8) Deve-se acionar dois motores eltricos de modo que o primeiro pode ser ligado de forma independente e o segundo s pode ser ligado se o primeiro tambm estiver ligado. O primeiro motor funciona em partida direta e o segundo motor funciona em partida com reverso.

E2.9) Deseja-se comandar um cilindro pneumtico de dupla ao com avano por botoeira e retorno automtico no fim do curso. Especifique os elementos pneumticos, faa um desenho do sistema pneumtico, mostre as ligaes das entradas e sadas com o CLP e finalmente faa um programa em Ladder para este comando.

E2.10) Incremente o programa do exerccio (E2.9) de modo que ao pressionar a botoeira de avano o sistema funcione ininterruptamente, at que a botoeira de desligamento seja pressionada. Voc deve acrescentar algum elemento ao circuito pneumtico?

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3 - Temporizador e recursos avanados da IHM

O temporizador um elemento fundamental na programao em Ladder, pois a partir deste elemento pode-se montar diversas aplicaes. O smbolo do temporizador para o CLP HI ZAP 500 mostrado na figura 3.1. Este tem duas entradas E1 e E2, uma sada S1. A sada acionada aps a contagem do tempo programado em M2, que pode ser uma memria inteira, real ou uma constante. A memria M1 de uso prprio do controlador e se destina a fazer a contagem regressiva do tempo, quando o temporizador estiver acionado. A entrada E1 destina-se a paralizao da contagem do tempo e a entrada E2 zera a contagem do mesmo. O comportamento do controlador, conforme a combinao das entradas mostrado na tabela 3.1.

Figura 3.1 Bloco Temporizador do CLP HI ZAP500

Tabela 3.1 Comportamento do temporizador E1 0 0 1 1 E2 0 1 0 1 Temporizador Zerado em espera Paralisado Zerado Contando

Outra caracterstica importante do temporizador que ele conta tempos de 0,01s. Assim para programar 5s seria necessrio fazer M1=500, como mostra a equao 3.1.

M1 =

tempo desejado 5 = = 500 0,01 0,01

(3.1)

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3.1) Partida Seqencial de motores

Uma aplicao interessante do temporizador consiste na partida seqencial de motores. Para exemplificar pode-se fazer um programa para acionar 3 motores de forma que o primeiro seja acionado imediatamente, o segundo deve ser acionado 5s aps o primeiro e o terceiro 8s aps o primeiro. O programa apresentado abaixo, nota-se que a aplicao simples e direta. Esta estratgia muito utilizada para evitar picos de consumo de energia e corrente, caso os motores partissem todos simultaneamente.

Figura 3.2 Programa para uma partida seqencial Deve-se lembra que M1=500 e M3=800, para a correta contagem do tempo.

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3.2) Partida / de motores Uma outra aplicao do temporizador no comando de uma partida /. Neste programa deve-se lembrar que so utilizados 3 contatores de forma que um contator est sempre ligado. O contator primeiramente e desliga aps o tempo programado. O contator liga somente aps o tempo programado. Deve haver um intertravamento entre os contatores /. Uma das formas de confeccionar o programa fazendo a cpia do diagrama eltrico, j visto na disciplina de comandos eltricos. O programa resultante mostrado na figura 3.3.

Figura 3.3 Programa para uma partida Estrela-Tringulo

No programa da partida estrela-tringulo os elementos so: I0 est conectada a botoeira de desligamento, I1 botoeira de ligamento, O1 ao contator fixo, O2 ao contator tringulo e O3 ao contator estrela.

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3.3) Partida Estrela-Tringulo com programao da Interface-Homem-Mquina (IHM)

Na partida estrela-tringulo o tempo de comutao entre os contatores um parmetro programvel, que pode mudar dependendo da carga acionada. Assim em certas situaes adequado permitir que o operador programe este tempo. Como ele no ter no ambiente fabril um micro computador disponvel, interessante que o mesmo faa atravs da IHM do controlador. Isso possvel a partir da tela de memrias, como mostra a figura 3.4, onde possvel permitir a programao do valor desejado durante a execuo do programa.

Figura 3.4 Tela de programao de Memrias

Para que operador no necessite fazer contas durante esta programao, uma outra funo utilizada a funo de Multiplicao, na guia de funes matemticas. O programa apresentado na figura 3.5. Os valores de M2 e M3 so multiplicados e transferidos a M1. Assim pode-se habilitar o operador para programar o valor de M2 e fazer M3 constante e igual a 100. Dessa forma o tempo pode ser digitado diretamente em segundos. Este tipo de programao utiliza recursos mais avanados na IHM do CLP.

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Figura 3.5 Partida Estrela-Tringulo com Multiplicador

3.4) Segurana no comando de prensas

No comando de prensas antigamente utilizavam-se duas botoeiras em srie para evitar que o operador estivesse com uma mo livre ao acionar a mesma. Entretanto eles comearam a prender um dos botes com um peso, tornando a estratgia ineficaz. Nos comandos modernos faz-se com que as botoeiras devam ser acionadas em um intervalo de tempo menor que 3s, por exemplo, caso contrrio a prensa no aciona. O programa em Ladder para acionamento mostrado na figura 3.6.

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Figura 3.6 Segurana em prensa com temporizador

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Exerccios do Captulo 3E3.1) No programa para partida / acrescente as mensagens na IHM do CLP: motor em estrela; motor em tringulo e motor em espera.

E3.2) Uma vlvula de descarga, normalmente fechada, deve ser ligada atravs de uma botoeira. Aps o acionamento do operador, esta deve ficar aberta por apenas 10s. Faa um programa em ladder para este comando.

E3.3) Dois motores devem ser acionados de modo que ao pressionar a botoeira os dois ligam simultaneamente, e o segundo motor desliga 6s aps o acionamento do primeiro.

E3.4) Dois motores de induo trifsicos devem ser comandados de modo que o segundo motor s pode ser ligado se o primeiro estiver funcionando em sentido anti-horrio. O segundo motor funciona em partida direta e tambm s aciona 5s depois que o operador tiver pressionado a botoeira.

E3.5) Complementar o programa do exerccio 3.4 com as mensagens: motor 1 horrio; motor 2 anti-hor, motores 1 e 2 e operao ilegal caso o operador tente ligar o motor 2 quando o motor 1 estiver em sentido horrio. E3.6) Elaborar um programa PLC para controlar dois rels (R1 e R2) de tal maneira que R1 pode atuar de forma independente e R2 s pode atuar se R1 estiver ligado, mas pode continuar ligado aps o desligamento de R1. Os rels so ligados pelas botoeiras L1 e L2, e so desligados pelas botoeiras D1 e D2. E3.7) Confeccionar um programa em Ladder para comandar um cilindro pneumtico de dupla ao, com retorno automtico, de modo que para retornar haja uma espera de 5s. E3.8) Fazer um programa para comandar 3 sadas de modo que ao pressionar a botoeira: a) a primeira sada liga instantaneamente; b) a segunda sada liga 8s aps a primeira; c) a terceira sada liga 5s aps a segunda.

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4 - Introduo ao trabalho com variveis analgicasAs variveis analgicas so mais utilizadas em controles de processos qumicos. Exemplos clssicos so as caldeiras de vapor, as usinas de acar, es indstrias de papel e celulose onde esto envolvidas variveis tais como presso, temperatura e vazo. Os dados fornecidos pelos sensores podem ser utilizados de forma simples, para interromper o funcionamento de uma caldeira por exemplo, ou de forma complexa, em controles Proporcionais-Integrais-Derivativos, onde se busca atingir um alvo, ou set-point. No CLP utilizado as as entradas analgicas tem resoluo de 10 bits, e so configurveis para sinais de correntes de 0 a 20 ma, 4 a 20 ma, ou tenso de 0 a 5 Vdc ou 1 a 5 Vdc. A configurao depender do sensor que est sendo ligado a referida entrada. A sada analgica tem resoluo de 9 bits com sinal de corrente de 4 a 20 ma e impedncia mxima de 1Kohm. As entradas analgicas do CLP HI ZAP 500 esto localizadas no mdulo de expanso ZEM530, so identificadas pela letra E, num total de 4 entradas: E0000 a E0003. A leitura de dos valores analgicos feita atravs da funo MOV. Outras funes que podem ser utilizadas so encontradas nas guias movimento, matemticas e comparao. Na tabela 4.1 encontram-se os smbolos de algumas destas funes.

Maiores detalhes devem ser consultados no manual fabricante.

Tabela 4.1 Exemplo de funes utilizadas com variveis analgicas Nome e funo Movimentao de Variveis (MOV) Transfere o valor lido em E0000 para a memria inteira M0001. utilizada na leitura de variveis analgicas e tambm para transferir o valor para uma sada analgica. Soma de variveis (ADD) Soma o valor das memrias inteiras M0001 e M0002 colocando o resultado em M0003. Pode ser usado, assim como as outras funes matemticas, para somar valores j lidos de entradas analgicas. Smbolo

Comparao maior que (>) Testa se o valor da memria M0001 maior que o valor da memria M0002. Se isto for verdadeiro pode acionar uma sada especificada pelo usurio.

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Como exemplo de manipulao de variveis analgicas tem-se o programa mostrado na figura 4.1, cujo propsito o de ler uma varivel, comparar com um valor prestabelecido e acionar uma sada qualquer (no caso 01).

Figura 4.1 Leitura e comaparao de uma varivel analgica

Uma aplicao prtica seria no uso em caldeiras, onde pode-se ler a entrada de um sensor de presso e/ou temperatura, interrompendo o funcionamento da mesma em caso de valores altos. Outra aplicao, para este tipo de leitura, seria na proteo de motores eltricos, onde poderia ser colocado um sensor de temperatura na carcaa do mesmo. Em caso de aquecimento este deve ser desligado. A figura 4.2 mostra um programa para fazer tal comando. No programa apresentado o sensor de temperatura ligado na entrada E0000, caso o valor medido seja maior que um valor especificado em M0001, o motor para. O contator de potncia que aciona o motor ligado na sada O0001.

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Figura 4.2 Aplicao na proteo de motores eltricos

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Exerccios do captulo 4

E4.1) Incremente o programa de proteo de motores, dado na teoria, de modo que antes de se desligar o motor haja uma espera de 5s. Isto porque o funcionamento do motor em sobre-corrente garantido pelo fabricante do mesmo por um intervalo de tempo determinado.

E4.2) Incremente o programa do exerccio E4.1, inserindo as mensagens: motor em espera, sobrecarga e motor em estado crtico, caso a temperatura esteja em 90% do valor limite.

E4.3) Incremente o programa do exerccio E4.2, de modo que o operador possa ajustar na IHM do CLP os valores da temperatura de interrupo e do tempo de espera.

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Referncias BibliogrficasSilveira, Paulo R. da; Santos, Winderson E.; Automao e Controle Discreto; Editora Erica; So Paulo; 1988.

Rosrio, Joo Maurcio; Princpios de Mecatrnica; Editora Pearson Prentice Hall; So Paulo; 2005.

Natale, Ferdinando; Automao Industrial; Editora rica; So Paulo; 1995

Moraes, Ccero Couto de; Castrucci, Plnio de Lauro; Engenharia de Automao Industrial, Editora LTC,;Rio de Janeiro; 2001

Manuais e Catlogos dos Fabricantes

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ANEXO I LABORATRIO LIGAES ELTRICAS EXTERNAS AO CLP

1) Fazer a ligao eltrica do comando. 2) Inserir o programa para uma partida simples com reverso no logo e testar. 3) Inserir o programa para partida automtica no Logo e testar. 4) Fazer a ligao eltrica da potncia, testando-a separadamente. Se tudo estiver funcionando separadamente, testar o conjunto. 5) Elaborar um relatrio a ser entregue na prxima aula.

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Partida com reverso simples parada obrigatria

Partida com reverso automtica

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ANEXO II COMO INICIAR UM PROJETO NOVO NO CLP HI ZAP 500

1) Clique na Guia Projeto

Novo

2) Preencha os parmetros gerais do Projeto. Deixe na parte inferior: Nenhum projeto modelo

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3) Clique na guia Programa

Controlador Programvel

4) Clique em Controlador e depois no canto direito selecione Controlador Industrial ZAP500

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5) Clique no primeiro Slot Livre e depois selecione a opo MPB510: Proc c 2 canais seriais...

6) Clique no segundo Slot Livre e depois na opo ZEM530: I/0 c/ 4 Edig PNP... Clique em SIM e depois em Confirma no canto inferior da tela.

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7) Clique em Programa

Interface Homem Mquina. Na tela que se abrir selecione a IHM

local ZAP500. Depois clique em Aplica e logo aps em Fecha.

8) Finalmente clique em Programa programa no CLP HI ZAP 500.

Editor Ladder. Voc est pronto para Inserir o seu

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ESTA PGINA FOI DEIXADA EM BRANCO INTENCIONALMENTE

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