automatos programaveis (plcs)
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Autómatos programáveis (PLC’s)
• Autómatos = PLC’s (Programmable and Logic Controllers)
• O que são, o que fazem, para que servem?
• Tipos de PLC’s
• Allen-Bradley, GE, Omron, Siemens, Telemecanique, Mitsubishi, SEW, etc.
Controlo Industrial – FCTUC 2008/09
• Antes do aparecimento dos PLC’s (anos 70), grande parte dos sistemas de controlo industrial eram baseados em sistemas mecânicos, hidráulicos, pneumáticos ou circuitos eléctricos.
História
• Hoje estes sistemas são ainda usados em aplicações de baixa complexidade.
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complexidade.
• A maioria das vezes os dispositivos de I/O fazem interface com PLC’s, que implementam a lógica desejada.
• Monitorizar e controlar processos
• Baixo custo no controlo de sistemas complexos
• Flexibilidade
• Fácil programação
• Elevada durabilidade
PLC’s -> Vantagens/Características
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• Inputs & outputs
• Timers, contadores, registos, operações lógicas elementares, entradas e saídas digitais e analógicas, possibilidade de ligação remota, funções matemáticas, funções avançadas de controlo.
PLC’s -> Características
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PLC’s -> Exemplos de aplicação
• Linhas de produção, células robóticas, etc.
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• IL (Instruction List)
• ST (Structured Text)
• Flowchart
• FBD (Function Block Diagram)
• SFC (Sequential Function Chart) - GRAFCET
PLC’s -> Linguagens de programação
• LD (Ladder Diagram)
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• A linguagem ST é baseada na sitax utilizada pelas linguagens de
programação de alto nível, tais com o Pascal. Além dos operadores comuns, existem outros, tais como atribuição de valores, ciclos (IF e WHILE), etc.
• Exemplo:
ST
• Exemplo:
IF value <7 THEN
WHILE value < 8 DO
value := value+1;
END_WHILE;
END_IF;
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FBD
• FBD é uma linguagem de programação gráfica. Utiliza uma lista de networks. Cada network contém uma estrutura que representa:– Uma operação lógica ou aritmética
– Uma chamada a um bloco de funções
– um salto jump
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– um salto jump
– uma instrução de RETURN
• O Gráfico sequencial de funções é uma linguagem gráfica que permite descrever sob uma ordem cronológica as acções de um programa. Para isso, são atribuídas acções às diversas etapas, sendo a sequência de transição controlada pelos elementos de transição.
SFC - GRAFCET
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Etapas ou estados, às quais se associam acções
Transições, determinadas por transições lógicas
SFC – GRAFCET (Etapas)
• Uma etapa é um estado do sistema. Pode estar activa (executadas as acções) ou inactiva. As acções são escritas dentro de um rectângulo do lado direito da etapa.
• Etapas activas no inicio do programa, são representadas a duplo traço.
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5 Avança C 5 Liga M1
SFC – GRAFCET (Transições)
4 Liga M1
• Uma transição determina a evolução entre etapas. É descrita por uma equação lógica que torna a etapa anterior inactiva e a seguinte activa.
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5 Avança A
4 Liga M1
E3
SFC – GRAFCET (Transições)
• Divergência em “OU”. • Divergência em “E”.
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SFC – GRAFCET (Transições)
• Convergência em “OU”. • Convergência em “E”.
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SFC – GRAFCET
• Equação geral de etapas (ou estados).
i
i-1 Xi-1
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i+1 Xi+1
i Xi
Ladder (LD)
• Ladder (LD) ou diagrama de contactos é uma linguagem de programação gráfica, análoga aos circuitos eléctricos.
• O LD é muito útil para implementar operações lógicas e para criar Networks.
• Consiste num conjunto de series de Networks. Cada Network é
limitada nos lados esquerdo e direito, por cabos de potência
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limitada nos lados esquerdo e direito, por cabos de potência verticais. No centro existe um diagrama de contactos e bobines ligadas, além de linhas de interligação.
Ladder
• Cada Network consiste numa serie de contactos, no lado esquerdo (||), que da esquerda para a direita definem condições ON ou OFF.
• Cada contacto está associado a uma variável Bool. Se a variável for TRUE, então é verificada, sendo a linha esquerda ligada à direita.
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direita.
• Os contactos podem ser ligados em série ou em paralelo.
• Contactos em paralelo correspondem à operação lógica “OR”.
• Contactos em série correspondem à operação “AND”.
• Um contacto pode ser negado (|/|), sendo do tipo normalmente fechado.
Ladder
• No lado direito da Network podem existir diversas bobines com o
• símbolo “( )”
• Uma bobine transmite o resultado da Network a uma variável definida, do tipo Bool.
• As bobines apenas podem ser ligadas em paralelo
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• As bobines podem ser negadas “(/)”
Abordagem seguida
Compreender o problema
GRAFCET
Equações de estado
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Ladder
Atribuir endereços
Código PLC
Funcionamento de PLC
• Os PLC’s fazem varrimentos sucessivos das várias networks do programa.
• O código será interpretado da esquerda para a direita e de cima para baixo.
• Em cada varrimento são activadas as equações de valor lógico verdadeiro e actualizados os valores de todas as entradas, saídas,
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verdadeiro e actualizados os valores de todas as entradas, saídas, registos, etc.
Sensores & PLC’s
• Sinking/Sourcing - Switches current on or off.
• Plain Switches - Switches voltage on or off.
• Solid State Relays - These switch AC outputs.
• TTL (Transistor Transistor Logic) - Uses 0V and 5V to indicate logic levels.
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Lógica booleana
• 3 operadores lógicos básicos AND, OR, NOT. Mais complexos: exclusive or (EOR), not and (NAND), not or (NOR).
• Por convenção o estado falso é chamado OFF ou 0. O estado verdadeiro é chamado ON ou 1.
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