Arquitetura Básica

INDICE

1. Introdução

2. Arquitetura básica de um CLP

3. Esquema elétrico de ligação no PLC

4. Linguagem Ladder

Programas básicos em Ladder

Principais programas de Intertravamento em Ladder

Programar em Ladder com o Automation Studio

Exercícios

5. Temporizadores

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CLP

1 Introdução

Na década de 60, o aumento da competitividade fez com que a indústria automotiva

melhorasse o desempenho de suas linhas de produção, aumentando tanto a qualidade como a

produtividade. Fazia-se necessário encontrar uma alternativa para os sistemas de controle a relés.

Uma saída, possível, imaginada pela General Motors, seria um sistema baseado no computador.

Assim, em 1968, a divisão Hydramatic da GM determinou os critérios para projeto do PLC,

sendo que o primeiro dispositivo a atender às especificações foi desenvolvido pela Gould Modicion

em 1969.

As principais características desejadas nos novos equipamentos de estado sólido, com a

flexibilidade dos computadores, eram:

Preço competitivo com o sistema a relés;

Dispositivos de entrada e de saída facilmente substituíveis;

Funcionamento em ambiente industrial (vibração, calor, poeira, ruído);

Facilidade de programação e manutenção por técnicos e engenheiros;

Repetibilidade de operação e uso.

Inicialmente, os PLCs eram chamados PCs – Programmable Contrllers, mas com o advento

dos computadores pessoais (PCs – Personal Computers), convencionou-se PLCs para evitar

conflitos de nomenclatura. Originalmente os PLCs foram usados em aplicações de controle discreto

(on/off – liga/desliga), como os sistemas a relés, porém eram facilmente instalados, economizando

espaço e energia, alem de possuírem indicadores de diagnósticos que facilitavam a manutenção.

Uma eventual necessidade de alteração na lógica de controle da máquina era realizada em pouco

tempo, apenas com mudanças no programa, sem necessidade de alteração nas ligações elétricas.

A década de 70 marca uma fase de grande aprimoramento dos PLCs. Com as inovações

tecnológicas dos microprocessadores, maior flexibilidade e um grau também maior de inteligência,

os Controladores Lógicos Programáveis incorporam:

1972. Funções de temporização e contagem;

1973. Operações aritméticas, manipulação de dados e comunicação com computadores;

1974. Comunicação com Interfaces Homem - Maquina;

1975. Maior capacidade de memória, controles analógicos e controles PID;

1979/80. Módulos de I/O remotos, módulos inteligentes e controle de posicionamento.

Nos anos 80, aperfeiçoamentos foram atingidos, fazendo do PLC um dos equipamentos mais

atraentes na Automação Industrial. A possibilidade de comunicação em rede (1981) é hoje uma

característica indispensável na industria. Além dessa evolução tecnológica, foi atingido um alto grau

de integração, tanto no numero de pontos como no tamanho físico, que possibilitou o fornecimento

de minis e micros PLCs ( a partir de 1982).

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Atualmente, Os PLCs apresentam as seguintes características:

Módulos de I/O de alta densidade (grande numero de pontos I/O por módulo);

Módulos remotos controlados por uma mesma CPU;

Módulos inteligentes (co-processadores que permitem realização de tarefas complexas:

Controle de PID, posicionamento de eixos, transmissão via radio ou modem, leitura de

código de barras);

Softwares de programação em ambiente Windows (facilidade de programação);

E muitos outros mais.

2 Arquitetura básica de um PLC

O PLC, propriamente dito, significa program logic control. Traduzido para o português, o

PLC significa Controlador Lógico Programável também chamado de CLP .

A CPU de um PLC compreende os elementos que formam a “inteligência” do sistema: O

Processador e o Sistema de Memória por meio do Programa de Execução (desenvolvido pelo

fabricante) interpretam e executam o Programa de Aplicação (desenvolvido pelo usuário), e gerencia

todo o sistema. Os circuitos auxiliares de controle atuam sobre os barramentos de dados (data bus),

de endereços (address bus) e de controle (control bus), conforme solicitado pelo processador, de

forma similar a um sistema convencional baseado em microprocessador.

Abaixo, podemos ver a arquitetura básica de um PLC:

Entradas Digitais: São entradas que recebem sinais que assumem apenas 2 níveis, 0 e 1, 0v

ou 5v, 0v ou 24v, 0v ou 220v. Estes sinais podem vir chaves fim de curso, botões de paines elétricos,

sensores do tipo ON/OFF, etc.

Entradas Analógicas: São entradas que recebem sinais que podem assumir vários valores

dentro de uma faixa determinada de tensão ou controle. Estes sinais podem vir de sensores de

temperatura, velocidade, nível, e que sejam proporcionais, ou seja, enviam um sinal que varia de 0v

a 10v, por exemplo, para informar a temperatura exata do processo naquele instante.

Saídas Digitais: São saídas que enviam sinais que podem assumir apenas 2 níveis de tensão,

0v ou 24v, por exemplo, e podem ser utilizados para acionar um motor, uma bomba, etc.

Saídas Analógicas: São saídas que enviam sinais que podem assumir vários níveis de tensão

dentro de uma determinada faixa, por exemplo 0v a 10v. Podem ser utilizados para controlar a

velocidade do motor à abertura de uma válvula proporcional, etc.

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Software: Existem vários fabricantes de PLC , e cada um tem o seu próprio software com

suas particulariedades , como por exemplo a forma de dar nomes a cada entrada que podem ser:

I32.0 , I32.1 .... I32.7 , I33.0 ...I33.7 ( padrão Siemens )

E0.0 , E0.1... E0.7, E1.0 , ... E1.7 ( padrão Altus )

I0 , I1 , I2 ( padrão WEG )

%I0.0 , %I0.1 , %I0.2 ( padrão Telemecanique )

mas quando o assunto é programação existem 03 formas básicas de programar em PLC : Ladder

(linguagem de contatos) , Blocos , Lista de instruções ( semelhante a Assembly ) , em todos os PLC

modernos existem estas formas de programação , variando alguns recursos que alguns fabricantes

tem a mais , a forma de programar é idêntica , portanto se você souber programar bem em um

determinado fabricante , para programar em PLC´s de outros fabricantes não será difícil . Como a

linguagem em Ladder é a mais utilizada , vamos durante o curso utiliza-la .

3 Esquema elétrico de ligação no PLC

O esquema elétrico é quem irá informar o que está ligado em cada entrada e em cada saída do

PLC , no desenho abaixo temos várias chaves ligadas nas entradas digitais ( que poderiam ser

sensores do tipo ON OFF termostatos ou pressostatos ) , e lâmpadas ligadas nas saídas digitais ( que

poderiam ser motores , bombas , travas )

Dizemos que uma determinada entrada está atuada , quando o componente ligado a ela

permite que a tensão de 24v chegue até esta entrada . E que uma determinada saída está atuada

quando esta saída libera , permite que saia 24 v para alimentar o que estiver ligado a ela .

4 Linguagem Ladder

Esta linguagem é baseada na linguagem de contatos de relés , que já era muito utilizada para

automatizar máquinas antes da invenção dos PLC´s .

Simbologia básica :

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4.1 Programas básicos em Ladder

Circuito Liga : Ao pressionar B1 a entrada I1 será atuada ( receberá 24v ) e portanto onde

tiver o contato de I1 no programa deverá mudar de estado , neste caso ele ficará fechado habilitando

a saída Q1 ( liberando 24v para acender L1 )

Circuito Desliga : basicamente é o inverso do anterior , antes de B1 ser pressionada L2 está

acesa , mas quando B1 for pressionada L2 irá apagar .

Lógica Selo : sem que B3 ou B4 sejam pressionados L5 estará apagada , mas quando B3 for

pressionada atuará I3 que fará a saída Q5 ser atuada , uma vez que a saída Q5 foi atuada o contato de

Q5 será fechado fazendo com que esta saída continue atuada mesmo que o botão B3 seja solta . E

esta saída só voltará a ficar desligada se B4 for pressionado . Portanto numa lógica selo sempre

teremos um contato responsável por ligar a saída e outro para desliga-la , neste caso B3 tem a função

de ligar L5 e B4 a de desliga-lo .

Lógica OU : L3 irá acender se B1 ou B3 forem pressionados ou os 02 botões

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Lógica E : L4 só irá acender se B1 e B2 forem pressionados ao mesmo tempo

4.2 Principais programas de Intertravamento em Ladder

Programa 1 : neste programa se B1 for pressionado L1 acende e impede que L2 seja aceso ,

e se B2 for pressionado L2 acende e impede que L1 seja aceso . A tabela ao lado do programa em

Ladder é chamada de Tabela da Verdade , onde temos B1 e B2 nas entradas e L1 e L2 nas saídas .

Quando temos 0 nas entradas significa que as entradas não estão atuadas , ou seja neste caso que os

botões não estão pressionados , e quando temos 1 significa que as entradas estão atuadas , ou seja

neste caso que os botões estão pressionados . Quando temos 0 na saída significa que que esta saída

não está acionada , ou seja , neste caso aquela lâmpada que está ligada a esta saída não estará acesa ,

e quando temos 1 , significa que a saída está acionada , ou seja , neste caso a lâmpada que estiver

ligada a esta saída irá acender .

Programa 2 : este programa é semelhante ao anterior só que foi acrecentado a lógica de selo

, onde se B1 for pressionado L1 irá acender e permanecerá acesa mesmo que B1 seja solta , e só irá

apagar se B2 ou B3 for pressionada .

B1 B2 L1 L2

0 0 0 0

1 0 1 0

0 0 0 0

0 1 0 1

0 0 0 0

1 1 0 0

B1 B2 B3 L1 L2

0 0 0 0 0

1 0 0 1 0

0 0 0 1 0

0 1 0 0 1

0 0 0 0 1

0 0 1 0 0

0 0 0 0 0

0 1 0 0 1

1 1 0 0 0

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Programa 3 : observe que a diferença neste programa como anterior é pequena mas observe

na Tabela da Verdade como mudou o funcionamento do circuito

4.3 Programar em Ladder com o Automation Studio

B1 B2 B3 L1 L2

0 0 0 0 0

1 0 0 1 0

0 0 0 1 0

0 1 0 1 0

0 0 0 1 0

0 0 1 0 0

0 0 0 0 0

0 1 0 0 1

1 1 0 0 1

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Exercícios

Exercício 1: Desenvolver um programa em ladder que:

Ao pressionar B1, L4 acenda.

Após L4 estar acesa, se B3 for pressionada L1 deverá acender.

Ao soltar B1, L4 e L1 deverão continuar acesos e L2 deverá acender.

Ao soltar B3, L4, L1 e L2 deverão apagar.

Exercício 2: Desenvolver um programa de um ladder que :

Ao pressionar B4, L4 acenda e permaneça aceso mesmo após B4 ter sido solto.

Após L4 estar acesa e B4 solto, se B3 for pressionado L3 deverá acender e deverá permanecer

aceso mesmo após B3 ser solta.

Após L3 estar acesa e B3 estar solto, se B2 for pressionado L4 deverá apagar e L3 deverá

permanecer acesa, e L2 deverá acender e deverá continuar acesa mesmo após B2 ser solta .

Após L2 estar acesa e B2 solto , se B1 for pressionado L3 e L2 deverão apagar , e deverão

continuar apagados mesmo após B1 ser solta .

Exercício 3: Desenvolva um programa em Ladder para realizar o avanço do cilindro de

dupla ação através do acionamento de dois botões opcionais ( B1 ou B2 ) e o retorno pelo

acionamento de outro botão ( B3 ).

Exercício 4: Desenvolva um programa em Ladder para automatizar o dispositivo abaixo

baseado no avanço de um atuador de dupla ação que coloca tampas em latas.

B1 B3 L1 L2 L4

0 0 0 0 0

1 0 0 0 1

1 1 1 0 1

0 1 1 1 1

0 0 0 0 0

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O avanço do atuador atuador ocorre através do acionamento de dois botões opcionais ( B1 ou

B2 ) e com condições de existência de peça ( SP ), e o retorno pelo acionamento de outro

botão ( B3 ), mas somente se o atuador estiver totalmente avançado ( 1S2 ).

Exercício 5: Desenvolver um programa em Ladder para automatizar o Processo de

Transporte de peças abaixo, composto por um atuador de dupla ação. Ao acionarmos um

botão ( B1 ), o sistema entrará em funcionamento contínuo, parando somente se outro botão

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for pressionado ( B2 ). As peças serão deslocadas quando houver a confirmação de que sua

posição é adequada para o transporte ( SP ).

Exercício 6: Desenvolver um programa em Ladder para automatizar o Processo de Transporte

de peças abaixo :

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Exercício 7: Desenvolva um programa em Ladder para automatizar o Carimbador Industrial

abaixo:

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5 TEMPORIZADORES

Fazer o seguinte programa no Automation :

16

:

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DE TEMPORIZADORES

Desenvolva programas em Ladder que executem as seguintes seqüências no sistema físico a seguir :

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Exercício 11: Desenvolva um programa em Ladder que execute a sequencia abaixo:

Exercício 08

Exercício 09

Exercício 10

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Exercício 12 : Desenvolver um programa em ladder para fazer um motor trifásico partir em

estrela quando o botão B1 for pressionado ( liga C1 e C2 ) , e após 10 seg. o motor passe a funcionar

em triângulo ( desliga C2 e liga C3 , ficando C1 e C3 ligados ) , e quando B2 ( desliga ) for

pressionado desliga o motor ( desliga C1 e C3 ) .

Onde : B1- I1 botão de liga

B2- I2 botão de desliga

C1- Q1 contator principal

C2- Q2 contator que faz o fechamento em estrela

C3- Q3 contator que faz o fechamento em triângulo

Exercício 13: Processo de aquecimento industrial.

A. Ao pressionar B1, SV1 deve ser atuada permitindo que a substância caia no tanque

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B. Quando a substância atuar o sensor de nível SN , SV1 deve ser desativado, SV2 deve ser

ativado (liberando a passagem de vapor na serpentina) e o motor deve ser ligado (permitindo

que a substância seja aquecida homogeneamente).

C. Quando o sensor de temperatura ST for atuado, SV2 e o motor devem ser desligados e SV3

deve ser ativado (liberando a substancia a ir para a próxima fase de produção).

D. Quando o tanque estiver vazio o sensor de fluxo será desativado ( o sensor de fluxo SF foi

ativado quando SV3 foi ativado) , fazendo com que SV3 seja desativado SV1 seja novamente

ativado, reiniciando assim automaticamente o sistema.

E. Se o botão B2 for pressionado em qualquer momento do processo, o processo não deverá

ser interrompido. Deverá ir até o final (esvaziamento do tanque), e não deverá ser reiniciado.

Só voltará a funcionar se B1 for novamente pressionado.

OBS: todos os sensores são normalmente abertos

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Exercício 14: Automatizar o seguinte teste de vazamento

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Procedimentos: 1) Ao pressionar B1 SV1,2 e 3 devem ser

acionados, permitindo que as peças sejam pressurizadas, e L1 deve

ser acessa. Após 5 seg. SV1 deve ser desacionada, permitindo que a

pressão entre as peças seja equalizada. Deve se contar mais 10 seg. e

SV2 e 3 , também devem ser desacionados .

2)Após 15 seg. deve-se atuar SV4 e 5 , permitindo a que a pressão

das peças cheguem até o pressostato. Após 2 seg. verificar a situação

da chave do pressostato :

a) Se a chave estiver aberta, a peça está aprovada portanto L2 deve acender e deverá permanecer

acessa até o início de um novo teste .

b) Se a chave estiver fechada, a peça está rejeitada portanto L3 deve acender e deverá permanecer

acessa até o inicio de um novo teste .

3)Após isto SV6 e 7 devem ser atuados , e após 5 seg. deve-se desatuar SV4,5,6 e 7, L1 deve apagar

e L4 deve acender e deverá permanecer assim até o inicio de um novo teste .

4)Se B1 for novamente pressionado o teste deverá ser reiniciado

5)Se B2 for pressionado em qualquer momento do teste deve-se executar direto do passo 3 em diante

.

Q1= SV1

Q2= Sv2/3

Q3= Sv4/5

Q4= Sv6/7

Q5= L1(Teste em andamento)

Q6= L2 (Peça aprovada)

Q7= L3 (Peça reprovada)

Q8= L4 (Fim de teste)

I1= B1(chave para iniciar teste)

I2= B2(chave para interromper

teste)

I3= Chave do pressostato