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

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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.

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• 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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IL

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IL

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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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Flowchart

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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 “(/)”

Ladder

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Ladder

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Ladder

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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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Lógica booleana

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Lógica booleana

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Lógica booleana

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Lógica booleana

• Exercícios

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