eca-703 automaÇÃo de sistemas elÉtricos prof. kleber roberto s. santos prof. luiz lenarth gabriel...

ECA-703ECA-703AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS

ELÉTRICOSELÉTRICOS

Prof. Kleber Roberto S. SantosProf. Luiz Lenarth Gabriel Vermaas

Universidade Federal de Itajubá

Evolução Histórica

Controlador Lógico Programável - CLP (CP ou PLC) Finalidade: substituir sistemas de controle a relés Critérios de projeto:

sistema de estado sólido operação em ambiente industrial fácil programação e reprogramação fácil manutenção fácil expansão

Controladores Programáveis

Painel Elétrico com Lógica a Relés

Quadro Sinótico

Controladores Programáveis

Rede Industrial

CLP

CLP

Supervisório

Supervisório

Primeiros CP’s

Pouca capacidade de processamento: instruções lógicas controle de processos e máquinas pequenas e repetitivas

Dispositivo de programação dedicado

Memórias EPROM

Tecnologia Atual

Grande capacidade de processamento: manipulação de números

operações aritméticas comunicação em rede

Grande capacidade de memória e facilidade de reprogramação: RAM, NVRAM e Flash EPROM

Controle analógico I/O remoto Interface com computadores

Componentes Básicos

Processador Memória Sistema de entradas/saídas Fonte de alimentação Terminal de programação

Micro-processador

Central

Memóriade

Programa

Memóriade

Dados

FontedeAlimentação InternaFonteExterna

FonteExterna

Terminalde

Programação

SubsistemadeEntradas

eSaídas(E/S)

CPU

Tipos de Configuração

Compacta: todos os componentes são colocados num único gabinete CP’s de pequeno porte

Modular: cada componente ou um conjunto deles é colocado em um

módulo módulos são agrupados em racks CP’s de médio e grande porte

CP versus Painel de Relés

X

CP versus Painel de Relés

Necessidade de flexibilidade de mudanças na lógica de controle

Necessidade de alta confiabilidade Pequeno espaço físico disponível Expansão de entradas e saídas Modificações rápidas Lógicas similares em várias máquinas Comunicação com computadores de supervisão

CP versus Computador

X

CP versus Computador

Arquiteturas semelhantes Operação em ambiente industrial Programação e manutenção por técnicos não

especializados Software residente:

diagnósticos acesso ao sistema de E/S comunicações modo de operação dedicado: ciclo de varredura

CPU

Microprocessador conectado a dispositivos auxiliares Coordena as atividades do sistema, interpretando e

executando o programa Executivo ou Monitor Funções do programa Executivo:

Diagnósticos Modo de operação Comunicação Execução do programa de usuário

Varredura (Scan)

Varredura das E/SInício do Programa do Usuário

Fim do Programado Usuário

0,5 mS/128 E/S

Varredura do Programa do Usuário

0,6 mS - 15 mS / 1 K instr. booleana

Sistema de Entradas e Saídas

Conexão física entre a CPU e os sinais de campo E/S discretas:

+24 Vcc 110 Vca 220 Vca Contato de relé (somente para saídas)

E/S analógicas: Tensão: 0 a 10 Vcc, 0 a 5 Vcc, 1 a 5 Vcc, -10 a +10 Vcc, -5 a +5 Vcc Corrente: 0 a 20 mA, 4 a 20 mA

Sistema de Entradas e SaídasDispositivos de EntradaDispositivos de Entrada

DigitalDigital AnalógicoAnalógico

Dispositivos com 2 estados:“ON” OU “OFF”

Dispositivos com umnúmero ilimitado de

estados. Possuem umafaixa de valores de corrente

e tensão.

Sistema de Entradas

CPU

CPU

I 1I 2I 3I 4I 5I 6

010

A I 1A I 2A I 3A I 4A I 5A I 6

2 7 5

I1I2

I3

I4

I5

I6

I7

I8

C O M

A I 1

A I 2

A I 3

A I 4

A I5

A I 6

A I 7

A I8

T a b e l a d eE n tr a d a A n a l ó g i c a

T a b e l a d eE n tr a d a D i g i ta l

A n a l ó g i c a D i g i ta l

Sistema de SaídasAQ1AQ2AQ3AQ4AQ5AQ6

Q1Q2Q3Q4Q5Q6

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q8

COM

H

AQ1

AQ2

AQ3

AQ4

AQ5

AQ6

AQ7

AQ8

CPU

CPU

m

Tabela deSaída Digital

Tabela deSaída Analógica

Digital Analógica

Entradas e Saídas Discretas

Dispositivos de Entrada Dispositivos de Saídas

Chaves seletoras Alarmes

Push buttons Relés de controle

Fotoelétricos Ventiladores

Chaves limites Lâmpadas

Contatos de relés Buzinas

Chaves de nível Motores

Chaves de proximidade Válvulas solenóides

Valores de Tensão

Entradas Saídas

12/48 VAC 12/48 VAC

12/48 VDC 12/48 VDC

110/220 VAC 110/220 VAC

Nível TTL Contato de relé

Diagrama em blocos típico: Entrada Discreta

L2

Retificadorde

entrada(apenas AC)

Isolador

LógicaFiltro e detetor

denível

Potência Lógica

L1

LED indicador de status da entrada

EXEMPLO DE CONEXÃO MÓDULO DE 8 ENTR.

GE-FANUCA1A2A3A4A5A6A7A8

B1B2B3B4B5B6B7B8

C1C2C3C4C5C6C7C8

D1D2D3D4D5D6D7D8

FUSE

~N

H

1

3A34

5A56

A789

10

A1A2

A4

A6

A8

2

7

~N

H

11

13B314

B516

B7

20

B1B2

B4

B6

B8

12

17

~N

H

21

23C324

25C526

C72829

30

C1C2

C4

C6

C8

22

27

~N

H

31

33D334

35D536

D73839

40

D1D2

D4

D6

D8

32

37

1819

15

MODULE IC697MDL250LABEL 44A726758-004

INPUT120VAC

Diagrama Típico de Saídas

PotênciaLógica

Lógica ChaveEletrônica

Isolador

L1

LED indicador de status da saída

L2

Do barramento do CLP

ConexãoA1 2 3 4 5 6 7 8

B1 2 3 4 5 6 7 8F

RELAY N.O.OUTPUT

1

3

2 AMP

2

V

A1

A2

A3

A45

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

4

V

A5

A6

A7

A8

V

B1

B2

B3

B4

V

B5

B6

B7

B8

44A726782-015FOR USE WITHIC693MDL940

Especificação de PLC - Requisitos

Descrição do Processo a ser Controlado (Esquema Funcional )

Capacidade de Pontos de Controle (Entradas e Saídas de “campo” )

Capacidade de Pontos de Controle (Entradas e Saídas de Painel )

Tipos de Entradas e Saídas Corrente Consumida pelos elementos que serão atuados Necessidade de Temporização e Contagem Capacidade de Processamento Necessária (em kbytes

de memória)

Especificação de PLC - Requisitos

Necessidade de Reprogramação em campo com o processo operando

Periféricos que serão utilizados Necessidade de Back Up de bateria Condições ambientais de instalação Acondicionamento requerido Área Ocupada

Linguagens de Programação

Diagrama de contatos ou LADDER Diagrama de blocos funcionais Lista de instruções Texto estruturado Grafo de funções seqüencial ou SFC (Sequential

Function Chart)

Linguagem Ladder

X X X

X X

Posição do Grupodentro do Rack - 0 a 7 (octal)

Rack - 0 a 7 (octal)

0 - Saída1 - entrada

ponto no grupo 00 - 0710 - 17

2XX - registros

0XX - imagem das saidas1XX - imagem das entradas

Endereçamento das memórias

R0000

A0010

%I0002

%Q0010

LS18

PS10

030

102000

R0010 %Q0010 PS10 2000Endereçamento:

Continuidade lógica

R0000

R0010

R0010

R0011

R0020

R0020R0060

R0001

Instrução normalmente aberta

110 VAC

CPU

R0000

R0007

R0000

A0010

R0007 A0010

Instrução normalmente fechada

110 VAC

CPU

R0000

R0007

R0000

A0010

R0007 A0010

Exemplo de partida de um motor

K1

Liga

Desliga

Permissão

Sobrecarga

K1 K1 K1

L1 L2

M

K

1 2 3

Solução:110 VAC

CPU

60

00 07

Desliga

Permissão

Sobrecarga

L1

L2

K

67

Liga

Liga Desliga Permissão Sobrecarga

K

K

K

K

L1

L2

Dispositivo Endereço no CP

Entrada Saída

LigaDesligaPermissãoSobrecargaKL1L2

Alteração no hardware

Liga

Desliga

Permissão

Sobrecarga

L1 L2K1

K13

K1 K121

PermissãoSobrecarga

L3 L4

Alteração no hardware do CP110 VAC

CPU

60

00 07

Liga

Desliga

Permissão

Sobrecarga

L1

L2

K

67

Liga Desliga Permissão Sobrecarga

L1

L2

K

K

K

K

Dispositivo Endereço no CP

Entrada Saída

Liga

DesligaPermissãoSobrecargaKL1

L2

L4

L3

L3

L4

Permissão

Sobrecarga