1. Controladores Lgicos Programveis

2. Sumrio Item Pgina Controladores programveis 03 Estrutura bsica do CLP 06 Princpio de funcionamento de um CLP 14 Lgica digital 17 Microcontrolador programvel WEG CLIC02 21 Grupo de instrues bobina 27 Grupo de instrues contadores 34 Controlador programvel Altus Srie Ponto 44 MT4100 MasterTool Programming 55 Grupo de instrues rels 58 Grupo de instrues contadores 66 Grupo de instrues aritmticas 77 Controlador programvel Siemens Simatic S7-300 83 Conjunto de instrues do Step7 CLP Siemens S7-300 97 Grupo de instrues bobina 101 Grupo de instrues contadores 109 Grupo de instrues temporizadores 118 Exerccios complementares 126 Elaborao: Srgio Corregio 2 3. Controladores Programveis Informaes Gerais O primeiro CP surgiu na indstria automobilstica, at ento um usurio em potencial dos rels eletromagnticos utilizados para controlar operaes seqenciadas e repetitivas numa linha de montagem. A primeira gerao de CPs utilizou componentes discretos, como transistores e Circuitos Integrados (CIs) com baixa escala de integrao. Este equipamento foi batizado nos Estados Unidos como PLC (Programable Logic Control), em portugus CLP (Controlador Lgico Programvel) e este termo registrado pela Allen Bradley (fabricante de CPs). Por esta razo usaremos o termo CP, Controlador Programvel. Definio segundo a ABNT um equipamento eletrnico digital com hardware e software compatveis com aplicaes industriais. Definio segundo a NEMA Aparelho eletrnico digital que utiliza uma memria programvel para armazenamento interno de instrues para implementaes especficas, como lgica, seqenciamento, temporizao, contagem e aritmtica, para controlar, atravs de mdulos de entradas e sadas, vrios tipos de mquinas ou processos. Caractersticas Basicamente, um controlador programvel apresenta as seguintes caractersticas: Hardware e/ou dispositivo de controle de fcil e rpida programao ou reprogramao, com a mnima interrupo da produo; Capacidade de operao em ambiente industrial; Sinalizadores de estado e mdulos do tipo plug-in de fcil manuteno e substituio; Hardware ocupando espao reduzido e apresentando baixo consumo de energia; Possibilidade de monitorao do estado e operao do processo ou sistema, atravs da comunicao com computadores; Compatibilidade com diferentes tipos de sinais de entrada e sada; Capacidade de alimentar, de forma contnua ou chaveada, cargas que consomem correntes de at 2 A; Hardware de controle que permite a expanso dos diversos tipos de mdulos, de acordo com a necessidade; Elaborao: Srgio Corregio 3 4. Custo de compra e instalao competitivo em relao aos sistemas de controle convencionais; Possibilidade de expanso da capacidade de memria; Conexo com outros CPs atravs de rede de comunicao. Histrico O controlador programvel nasceu praticamente dentro da indstria automobilstica americana, especificamente na Hydromic Division da General Motors, em 1968, devido a grande dificuldade de se mudar a lgica de controle de painis de comando a cada mudana na linha de montagem. Estas mudanas implicavam altos gastos de tempo e dinheiro. Sob a liderana do engenheiro Richard Morley, foi preparada uma especificao que refletia os sentimentos de muitos usurios de rels, no s da indstria automobilstica como de toda a indstria manufatureira. Nascia, assim, a indstria de controladores programveis, hoje com um mercado mundial estimado em 4 bilhes de dlares anuais, que no Brasil estimado em 50 milhes de dlares anuais. Evoluo Desde o seu aparecimento at hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lgicos. Esta evoluo est ligada diretamente ao desenvolvimento tecnolgico da informtica em suas caractersticas de software e de hardware. O que no seu surgimento era executado com componentes discretos, hoje se utiliza de microprocessadores e microcontroladores de ltima gerao, usando tcnicas de processamento paralelo, inteligncia artificial, redes de comunicao, fieldbus, etc. At recentemente no havia nenhuma padronizao entre fabricantes, apesar da maioria utilizar as mesmas normas construtivas. Porm, pelo menos no nvel de software aplicativo, os controladores programveis podem se tornar compatveis com a adoo da norma IEC 1131-3, que prev a padronizao da linguagem de programao e sua portabilidade. Outra novidade que est sendo incorporada pelos controladores programveis o fieldbus (barramento de campo), que surge como uma proposta de padronizao de sinais em nvel de cho de fbrica. Este barramento diminui sensivelmente o nmero de condutores usados para interligar os sistemas de controle aos sensores e atuadores, alm de propiciar a distribuio da inteligncia por todo o processo. Hoje os CPs oferecem um considervel nmero de benefcios para aplicaes industriais, que podem resultar em economia que excede o custo do CP e devem ser considerados na seleo de um dispositivo de controle industrial. Elaborao: Srgio Corregio 4 5. Vantagens As vantagens da utilizao dos CP's, comparados a outros dispositivos de controle industrial, so: Menor espao ocupado; Menor Potncia eltrica requerida; Reutilizao; Programvel: Maior confiabilidade; Fcil manuteno; Maior flexibilidade; Permite interface atravs de rede de comunicao com outros CPs e microcomputadores; Projeto mais rpido. Todos estes aspectos mostram a evoluo de tecnologia, tanto de hardware quanto de software, o que permite acesso a um maior nmero de pessoas nos projetos de aplicao de controladores programveis e na sua programao. Aplicaes O controlador programvel automatiza processos industriais, de seqenciamento, intertravamento, controle de processos, batelada, etc. Este equipamento tem seu uso na rea de automao da manufatura e de processos contnuos. Praticamente no existem ramos de aplicaes industriais onde no se possa aplicar os CPs. Por exemplo: Mquinas industriais (operatrize,s injetoras de plstico, txteis, calados); Equipamentos industriais para processos (siderurgia, papel e celulose, petroqumica, qumica, alimentao, minerao, etc); Equipamentos para controle de energia (demanda, fator de carga); Controle de processos com realizao de sinalizao, intertravamento e controle PID; Aquisio de dados de superviso em: fbricas, prdios inteligentes, etc; Bancadas de teste automtico de componentes industriais. Com a tendncia dos CPs terem baixo custo, muita inteligncia, facilidade de uso e massificao das aplicaes, este equipamento pode ser utilizado nos processos e nos produtos. Poderemos encontr-lo em produtos eletrodomsticos, eletrnicos, residncias e veculos. Elaborao: Srgio Corregio 5 6. Estrutura Bsica do CP Estrutura Bsica O controlador programvel tem sua estrutura baseada no hardware de um computador, dispondo de uma unidade central de processamento (UCP), interfaces de entrada e sada e memrias. As principais diferenas em relao a um computador comum esto relacionadas qualidade da fonte de alimentao que possui boas condies de filtragem e estabilizao, interfaces de E/S imune a rudos e invlucro especfico para aplicaes industriais. O diagrama de blocos, a seguir, ilustra a estrutura bsica de um controlador programvel: Dentre as partes integrantes desta estrutura temos: UCP; Memria; E/S (Entradas e Sadas); Terminal de Programao. Unidade Central de Processamento (UCP) A Unidade Central de Processamento (UCP) responsvel pelo processamento do programa, isto , coleta os dados dos cartes de entrada, efetua o processamento segundo o programa do usurio, armazenado na memria, e envia o sinal para os cartes de sada como resposta ao processamento. Este processamento poder ter estruturas diferentes para a execuo de um programa: Processamento cclico; Processamento por interrupo; Processamento comandado por tempo; Processamento por evento. Elaborao: Srgio Corregio 6 Processador Fonte de Alimentao Interna Terminal de Programao Memria de programa Memria de dados Entradas Sadas E / S Fonte de Alimentao Externa UCP 7. Processamento Cclico a forma mais comum de execuo que predomina em todas as UCPs conhecidas. Delas advm o conceito de varredura, ou seja, as instrues de programa, contidas na memria, so lidas uma aps a outra, seqencialmente, do incio ao fim, da retornando ao incio, ciclicamente. Incio Fim Um dado importante de uma UCP o seu tempo de ciclo, ou seja, o tempo gasto para a execuo de uma varredura. Este tempo est relacionado com o tamanho do programa do usurio (em mdia 1ms a cada 1.000 instrues). Processamento por Interrupo Certas ocorrncias no processo controlado no podem, algumas vezes, aguardar o ciclo completo de execuo do programa. Neste caso, ao reconhecer uma ocorrncia deste tipo, a UCP interrompe o ciclo normal de programa e executa outro programa chamado rotina de interrupo. Esta interrupo pode ocorrer a qualquer instante da execuo do ciclo de programa. Ao finalizar esta situao o programa voltar a ser executado do ponto onde ocorreu a interrupo. Uma interrupo pode ser necessria, por exemplo, numa situao de emergncia. Incio Fim Interrupo Ciclo normal de programa Rotina de interrupo Processamento Comandado por Tempo Elaborao: Srgio Corregio 7 8. Da mesma forma que determinadas execues no podem ser dependentes do ciclo normal de programa, algumas devem ocorrer com certos intervalos de tempo, as vezes muito curto, na ordem de milisegundos. Esse tipo de processamento tambm pode ser encarado como um tipo de interrupo, porm, ocorre com intervalos regulares de tempo dentro do ciclo normal de programa. Processamento por Evento Trata-se de processamento em eventos especficos como no retorno de energia, falha na bateria e estouro do tempo de superviso do ciclo da UCP. Neste ltimo caso temos o chamado Watch Dog Time (WD), que normalmente ocorre ao se detectar condio de estouro de tempo de ciclo da UCP, parando o processamento numa condio de falha, indicando-a ao operador atravs de sinal visual e s vezes, sonoro. Memria O sistema de memria uma parte de vital importncia no processador de um controlador programvel. Armazena todas as instrues e dados necessrios para execut-las. Existem diferentes tipos de sistemas de memria. A escolha de um determinado tipo depende: Tipo de informao armazenada; Forma como a informao ser processada pela UCP. As informaes armazenadas num sistema de memria so chamadas palavras de memria, formadas sempre com o mesmo nmero de bits. A capacidade de memria de um CP definida em funo do nmero de palavras de memria, previstas para o sistema. Mapa de Memria Elaborao: Srgio Corregio 8 9. A capacidade de memria de um CP pode ser representada por um mapa, chamado mapa de memria. Tipos de Memria de um CP A arquitetura de memria de um controlador programvel pode ser constituda por diferentes tipos de memria. Quadro: Tipos de memria Tipo de Memria Descrio Observao RAM Memria de acesso aleatrio - Voltil - Gravada pelo usurio ROM Memria somente de leitura - No Voltil - No permite apagamento - Gravada pelo fabricante PROM Memria programvel somente de leitura - No voltil - No permite apagamento - Gravada pelo usurio EPROM Memria programvel/ apagvel somente de leitura - No Voltil - Apagamento por ultravioleta - Gravada pelo usurio EPROM EEPROM FLASH EPROM Memria programvel/ apagvel somente de leitura - No Voltil - Apagvel eletricamente - Gravada pelo usurio Estrutura Elaborao: Srgio Corregio 9 8, 16, ou 32 bits 25 5 51 1 Decimal Octal Hexadecimal ENDEREO DAS PALAVRAS DE MEMRIA 377 FF 777 1FF 1023 1777 3FF 2047 4095 3777 7FF 7777 FFF 10. Independente dos tipos de memrias utilizadas, o mapa de memria de um controlador programvel pode ser dividido em cinco reas principais: Memria executiva; Memria do sistema; Memria de status dos cartes de E/S; Memria de dados; Memria do usurio. Memria Executiva - formada por memrias do tipo ROM ou PROM e em seu contedo est armazenado o sistema operacional responsvel por todas as operaes que so realizadas no CP. O usurio no tem acesso a esta rea de memria. Memria do Sistema - Esta rea formada por memrias tipo RAM, pois ter o seu contedo constantemente alterado pelo sistema operacional. Armazena resultados e/ou operaes intermedirias, geradas pelo sistema, quando necessrio. Pode ser considerada como um tipo de rascunho. No pode ser acessada nem alterada pelo usurio. Memria de Status de E/S - A memria de status dos mdulos de E/S so do tipo RAM. A UCP, aps efetuar a leitura dos estados de todas as entradas, armazena essas informaes na rea denominada status das entradas ou imagem das entradas. Aps o processamento dessas informaes, os resultados sero armazenados na rea denominada status das sadas ou imagem das sadas. Memria de Dados - As memrias de dados so do tipo RAM, e armazenam valores do processamento das instrues utilizadas pelo programa do usurio. Funes de temporizao, contagem, aritmticas e especiais, necessitam de uma rea de memria para armazenamento de dados. Estes dados podem ser: Valores pr-selecionados ou acumulados de contagem e temporizao; Resultados ou variveis de operaes aritmticas; Resultados ou dados diversificados a serem utilizados por funes de manipulao de dados. Memria do Usurio - A UCP l as instrues contidas nesta rea a fim de executar o programa do usurio, de acordo com os procedimentos do sistema operacional. As memrias destinadas ao usurio podem ser do tipo: RAM; RAM/EPROM; RAM/EEPROM. Quadro: Tipos de memria de usurio Elaborao: Srgio Corregio 10 11. Tipo de Memria Descrio RAM A maioria do CPs utiliza memrias RAM para armazenar o programa d usurio assim como os dados internos do sistema. RAM/EPROM O usurio desenvolve o programa e efetua testes em RAM. Uma vez checado o programa, este transferido para EPROM. RAM/EEPROM Esta configurao de memria do usurio permite que, uma vez definido o programa, este seja copiado em EEPROM. Uma vez efetuada a cpia, o CP poder operar tanto em RAM como em EEPROM. Para qualquer modificao bastar um comando via software, e este tipo de memria ser apagada e gravada eletricamente. Mdulos de Entrada Os mdulos de entrada so interfaces entre os sensores, localizados no campo, e a lgica de controle de um controlador programvel. Esses mdulos so constitudos de cartes eletrnicos, cada qual com capacidade para receber certo nmero de variveis. Pode ser encontrada uma variedade muito grande de tipos de cartes, para atender s mais variadas aplicaes nos ambientes industrial. Elementos Discretos Este tipo de entrada trabalha com dois nveis definidos: ligado e desligado (0 ou 1). Elementos Analgicos Este tipo de entrada trabalha numa faixa de valores conhecidos. Elaborao: Srgio Corregio 11 BOTO CHAVE PRESSOSTATO FLUXOSTATO TERMOSTATO FIM DE CURSO TECLADO CHAVE BCD FOTOCLULA OUTROS CARTES DISCRETOS UCP 12. Mdulos de Sada Os mdulos de sada so elementos que fazem interface entre o processador e os elementos atuadores. Esses mdulos so constitudos de cartes com capacidade de enviar sinal para atuadores, conforme a lgica de controle. Atuadores Discretos Este tipo de sada pode assumir dois estados definidos: ligado e desligado (0 ou 1). So usados para acionar atuadores, como solenides, sinalizadores, etc. Atuadores Analgicos Este tipo de sada atua numa faixa de valores conhecidos. So usados para acionar dispositivos, como posicionadores, atuadores, indicadores, etc. Terminal de Programao O terminal de programao um dispositivo (perifrico) que, conectado temporariamente ao CP permitindo introduzir o programa do usurio e a configurao do sistema. Pode ser um equipamento dedicado, ou seja, um terminal que s tem esta utilidade e especfico de um fabricante, ou um software que transforma um computador pessoal em um programador. Por meio de linguagem de fcil entendimento e utilizao, ser feita a codificao das informaes vindas do usurio numa informao que possa ser entendida pelo processador de um CP. No terminal de programao (TP), podero ser realizadas funes tais como: Elaborao do programa do usurio; Anlise do contedo dos endereos de memria; Introduo e modificao de instrues; Monitorao do programa do usurio; Cpia do programa do usurio em disco ou impressora. Terminal Porttil Dedicado Elaborao: Srgio Corregio 12 TRANSMISSORES UCP C.A. C.A. C.A. C.A. C.A. C.A. TACO GERADOR TERMOPAR TERMO RESISTNCIA SENSOR DE POSIO OUTROS 13. Geralmente compostos por um teclado dedicado que utilizado para introduzir o programa do usurio. Os dados e instrues so apresentados num display que fornece sua indicao, e a posio da memria endereada. A maioria dos programadores portteis conecta diretamente ao CP atravs de uma interface de comunicao (serial). Pode-se utilizar a fonte interna do CP ou obter alimentao prpria atravs de bateria. Com o advento dos computadores pessoais portteis (Lap-Top), esses terminais esto perdendo sua funo, j que se pode executar todas as funes de programao em ambiente mais amigvel, com todas as vantagens de equipamento porttil. Terminal dedicado TRC Tem como desvantagens seu custo elevado e sua baixa taxa de utilizao, j que sua maior utilizao se d na fase de projeto e implantao da lgica de controle. Esses terminais so compostos por um teclado para introduo de dados/instrues e um monitor (TRC - tubos de raios catdicos). O monitor tem a funo de apresentar as informaes e condies do processo a ser controlado. Como no caso dos terminais portteis, com o advento da utilizao de computadores pessoais, este tipo est caindo em desuso. Terminal no dedicado PC Pode-se utilizar um computador pessoal (PC), como terminal de programao. Isto possvel atravs da utilizao de um software aplicativo dedicado a esta funo. O custo do hardware (PC), e software bem menor do que o de um terminal dedicado. Alm da grande vantagem de ter, aps o perodo de implantao e eventuais manutenes, o PC disponvel para outras aplicaes comuns a um computador pessoal. Outra vantagem a utilizao de softwares com mais interao com o usurio, utilizando todo o potencial e recursos de software e hardware, disponveis nos computadores pessoais. Elaborao: Srgio Corregio 13 14. Princpio de Funcionamento de um CP Um controlador programvel tem seu funcionamento baseado num sistema de microcomputador onde se tem uma estrutura de software que realiza continuamente ciclos de varredura. Estados de Operao Basicamente, a UCP de um controlador programvel possui dois estados de operao : Programao Execuo A UCP pode assumir, tambm, o estado de erro, que aponta falhas de operao e execuo do programa. Programao Neste estado o CP no executa programa, no assumindo nenhuma lgica de controle. Ficando preparado para ser configurado, receber novos programas ou modificaes de programas j instalados. Este tipo de programao chamado off-line (fora de linha). Execuo Estado em que o CP assume a funo de execuo do programa do usurio. Neste estado, alguns controladores podem sofrer modificaes de programa. Este tipo de programao chamado on-line (em linha). Funcionamento Ao ser energizado, o CP, no estado de execuo, cumpre uma rotina de inicializao gravada em seu sistema operacional. Esta rotina realiza as seguintes tarefas: Limpeza da memria imagem, para operandos no retentivos; Teste de memria RAM; Teste de executabilidade do programa. Aps a execuo desta rotina, a UCP passa a fazer uma varredura (ciclo), constante, isto , uma leitura seqencial das instrues em loop (lao). Entrando no loop, o primeiro passo a ser executado a leitura dos pontos de entrada. Com a leitura do ltimo ponto ocorre a transferncia de todos os valores para a chamada memria ou tabela imagem das entradas. Aps a gravao dos valores na tabela imagem, o processador inicia a execuo do programa do usurio de acordo com as instrues armazenadas na memria. Terminando o processamento do programa, os valores obtidos sero transferidos para a chamada memria ou tabela imagem das sadas. Ocorre tambm, a transferncia de valores de outros operandos, como resultados aritmticos, contagens, etc. Elaborao: Srgio Corregio 14 15. Ao trmino da atualizao da tabela imagem, ser feita a transferncia dos valores desta tabela de sadas para os cartes de sada, fechando o loop. Neste momento, iniciado um novo ciclo (loop). Para a verificao do funcionamento da UCP, estipulado um tempo de processamento, cabendo a um circuito, chamado Watch Dog Time, supervision-lo. Ocorrendo a ultrapassagem deste tempo mximo, o funcionamento da UCP ser interrompido, sendo assumido um estado de erro (WD). O termo varredura ou scan usado para dar nome a um ciclo completo de operao (loop). O tempo gasto para a execuo do ciclo completo chamado Tempo de Varredura e depende do tamanho do programa do usurio e da quantidade de pontos de entrada e sada. Atravs do fluxograma a seguir e da figura na prxima pgina, este funcionamento demonstrado graficamente. PARTIDA START Limpeza de memria Teste de RAM Teste de execuo OK? No Sim Leitura das entradas tabela imagem Atualizao da das entradas usurio programa do Execuo do das sadas tabela imagem Atualizao da Transferncia da tabela para a sada Tempo de varredura OK? Sim No PARADA STOP Elaborao: Srgio Corregio 15 o - 00 o - 01 o - 02 o - 03 o - 04 o - 05 o - 06 o - 07 IN o - 00 o - 01 o - 02 o - 03 o - 04 o - 05 o - 06 o - 07 OUT 1 0 1 Memria Imagem E N T R A D A S S A D A S IN 00 IN 04 OUT 04 Carto de Sada Carto de Entrada 16. Lgica digital Elaborao: Srgio Corregio 16 17. Sistema de numerao binria controle digital Utiliza dois dgitos para representar qualquer combinao numrica (0 e 1). No sistema automatizado com CLP: 0 = entrada ou sada digital desligada 1 = entrada ou sada digital ligada Operaes binrias converso de base, soma, subtrao, diviso e multiplicao Converso de base de numerao Converso binrio para decimal Exemplo 1: converter o nmero 1010 (2) para o sistema decimal Exemplo 2: Exerccios Realizar as converses a seguir 101101 (2) = ___________________(10) 0100101 (2) = __________________(10) 1110111 (2) = __________________(10) 101 (2) = _____________________(10) 233 (2) = _____________________(10) Converso decimal para binrio Exemplo 1: converter o nmero 273 (10) para binrio Elaborao: Srgio Corregio 17 18. Exerccios: realizar as converses a seguir a) 101101 (2) =_______________(10) b) 0100101 (2) = _______________(10) c) 1110111 (2) = _______________(10) d) 101 (10) = ___________________(2) e) 233 (10) = __________________(2) Lgica digital Recurso de controle baseado em sistemas digitais e que utiliza operaes lgicas (E, OU, NO) para executar funes de ligar ou desligar uma sada em funo de valores de entrada. Elaborao: Srgio Corregio 18 19. Exemplo: um comando de partida direta para motor trifsico assncrono. Funo lgica E S aciona a sada (S=1) se as entradas forem ambas iguais a 1 Linguagem Ladder da lgica E Elaborao: Srgio Corregio 19 20. Funo lgica OU Esta funo aciona a sada (S=1) se uma das entradas for igual a 1. Linguagem Ladder da lgica OU Funo lgica NO Realiza a inverso de um sinal de entrada para a sada (NO = INVERSO) Linguagem Ladder da lgica OU Elaborao: Srgio Corregio 20 21. Microcontrolador programvel WEG CLIC02 O Clic 02 Weg um Micro Controlador Programvel de fcil programao e com excelente custo- benefcio, podendo ser utilizado para controle e automaes de pequeno porte. Aplicaes Controle de Sistemas de Iluminao; Comando de Portas ou Cancelas; Sistemas de Energia; Sistemas de Refrigerao e Ar-Condicionado; Sistemas de Ventilao; Sistemas de Transporte; Controle de Silos e Elevadores; Comando de Bombas e Compressores; Sistemas de Alarme; Comando de Semforos; Sistemas de Irrigao; Benefcios Economia de Espao; Fcil Programao; Unidades com 10 ou 20 pontos de entradas e sadas (I/O); 2 entradas Analgicas 0-10Vcc / 8 Bits (Opcional); Display LCD (4 linhas x 12 caracteres); Relgio de Tempo Real (Opcional); Sadas Digitais a Rel (10A carga resistiva); Alimentao em 24Vcc ou 110-220Vca 50/60Hz; Visualizao de mensagem; Alterao de ajustes de blocos on-line. Elaborao: Srgio Corregio 21 22. Codificao As entradas digitais so identificas pela letra I, as entradas analgicas pela letra A e as sadas pela letra Q. Os bornes identificados por 0V, so a referncia para as entradas analgicas A1 e A2, respectivamente. Entradas Nos modelos com alimentao em 24Vcc, a tenso para o sinal nas entradas tambm deve ser 24Vcc e nos modelos com alimentao 110/220Vca o sinal nas entradas deve ser 110/220Vca (PNP). O tempo de acionamento das entradas e freqncia admitida a seguinte: 110Vca ON > OFF 45 ms a 50 ms, OFF >ON 45 ms a 50 ms (10 Hz); 220Vca ON > OFF 85 ms a 90 ms, OFF > ON 18 ms a 22 ms ( 8 Hz); 24Vcc ON > OFF 5 ms, OFF > ON 3 ms (50 Hz). Elaborao: Srgio Corregio 22 23. Abaixo, segue exemplo de como fazer a conexo nas entradas do Clic Weg. Sadas Para segurana, recomenda-se utilizao de fusvel de segurana limitando a carga ao mximo em 10 A (carga resistiva) por sada. Como as sadas do Clic Weg so a rel, pode-se utilizar tenses diferentes para cada sada. A conexo de cargas nas sadas pode ser feita da maneira que segue. Opes de programao do CLP Painel frontal: No painel frontal, encontra-se um display e as teclas, pelas quais se faz a navegao atravs dos menus e programao do Clic WEG. Software Clic Edit: Outra maneira de programar o Clic WEG atravs do software Clic Edit. Elaborao: Srgio Corregio 23 24. Descrio dos elementos para linguagem Ladder Elaborao: Srgio Corregio 24 25. Elaborao: Srgio Corregio 25 26. Software de programao Clic Edit 2 1) Menu principal 2) Botes de cones rpidos 3) Tela de edio 4) Instrues Ladder 5) Nome do arquivo 6) Verso do software 7) Estado do CLP 8) Tipo do CLP Elaborao: Srgio Corregio 26 27. GRUPO DE INSTRUES BOBINA 1) Contato normalmente aberto Smbolo 2) Contato normalmente fechado Smbolo 3) Bobina Sada normal (--[) Smbolo Rel de set () Smbolo Elaborao: Srgio Corregio 27 Funes do contato: I, Q, M, R, C, T e G Funes do contato: i, q, m, r, c, t e g 28. Rel de reset () Smbolo Rel de pulso (P) Smbolo Elaborao: Srgio Corregio 28 Entrada I2 29. Exemplo de programa em linguagem Ladder Montar um programa Ladder para controle de um motor trifsico com partida direta e proteo de sobrecarga por ele trmico. Utilizar os circuitos de comando e principal como base. Soluo do problema Elaborao: Srgio Corregio 29 30. Monitorao da lgica Elaborao: Srgio Corregio 30 31. Exerccio: Esquematizar uma chave reversora para motor trifsico com intertravamento entre os sentidos de rotao (esquemas de comando e principal) e montar o comando equivalente em linguagem Ladder. Simular o funcionamento verificando o comportamento do programa. Diagrama principal Diagrama de comando Programa em linguagem Ladder Elaborao: Srgio Corregio 31 32. Simulao do programa para reverso de motor trifsico Sem acionamento de qualquer das entradas digitais Com acionamento das entradas digitais Elaborao: Srgio Corregio 32 33. EXERCCIO CLP Automatizar com um CLP o sistema de abastecimento de gua abaixo, obedecendo as seguintes condies de funcionamento. A bomba 1 somente deve ligar se: Houver gua no rio S1 acionado (S1=1) A caixa inferior estiver com nvel baixo S2 e S3 desacionados (S2 = 0 e S3 = 0) ou A caixa inferior estiver com nvel intermedirio S2 desacionado e S3 acionado (S2 = 0 e S3 = 1) A bomba 1 somente deve desligar se: Faltar gua no rio S1 desacionado (S1 = 0) ou A caixa inferior estiver cheia S2 e S3 acionados A bomba 2 somente deve ligar se: A caixa inferior estiver cheia ou com nvel intermedirio de gua (S2 e S3 acionados (=1) ou S2 dasacionado e S3 acionado (S2 =0 e S3 = 1)) e A caixa superior estiver vazia ou com nvel intermedirio de gua (S4 e S5 desacionados (=0) ou S4 desacionado e S5 acionado (S4 = 0 e S5 = 1)) Elaborao: Srgio Corregio 33 34. GRUPO DE INSTRUES CONTADORES 1) Bloco Contador Smbolo Descrio Este bloco contador possui a funo de contagem bidirecional com limite de contagem at 9999 (campo Valor de Ajuste). O valor monitorado exibido no campo Valor Atual. Se Direo de contagem = OFF => contagem crescente Se Direo de contagem = ON => contagem decrescente A entrada de reset tem a funo de zerar a contagem a qualquer instante e tem o seguinte comportamento: Se estiver ON, limpa o valor atual do contador e desliga a sada deste Se estiver OFF, realiza a contagem normalmente Possui diversos modos de operao: Modo1 ao atingir o valor ajustado aciona a sada, permanecendo ligada at ser acionado o reset ou invertido o sentido de contagem. Quando atingir o valor ajustado a contagem pra. Quando o sentido de contagem for decrescente, a sada ir acionar ao atingir o valor zero. No mantm o valor de contagem quando desenergizado. Modo 2 ao atingir o valor ajustado aciona a sada, permanecendo ligada at ser acionado o reset ou invertido o sentido de contagem. Quando atingir o valor ajustado a contagem no pra, continuando a contar os pulsos. Quando o sentido de contagem for invertido, a contagem ser decrementada do valor atual. A sada ir acionar ao atingir o valor zero. Modo 3 idem ao modo 1, porm mantm o valor de contagem quando desenergizado. Modo 4 idem ao modo 2, porm mantm o valor da contagem quando desenergizado Quando o sinal de reset estiver ON no modo crescente de contagem, o valor atual ser setado em zero. Quando o sinal de reset estiver ON no modo decrescente de contagem, o valor atual ser setado no valor ajustado. Elaborao: Srgio Corregio 34 35. Exemplo de aplicao: montar, analisar e interpretar o programa 2) Bloco Temporizador Smbolo Descrio Esta instruo possui as seguintes caractersticas: Bases de tempo 1- 0,0s a 999,9s 2- 0s a 9999s 3- 0s a 9999m Entrada de reset (no utilizada nos modos 1 e 5 de operao) Se estiver ON limpa o valor de contagem de tempo e desliga a sada Se estiver OFF no tem efeito Modos de operao do temporizador Modo 1- Retardo na energizao. Elaborao: Srgio Corregio 35 36. Modo 2 - Retardo na energizao memorizando o estado de sada aps atingir o tempo at o acionamento da entrada de reset. Modo 3 - Retardo na desenergizao com entrada de reset (aciona a sada quando a entrada for acionada, temporiza aps a entrada ser desacionada e desliga a sada no final da temporizao). Modo 4 - Retardo na desenergizao aps o flanco de descida (aciona a sada quando a entrada for desacionada, temporiza aps a entrada ser desacionada e desliga a sada no final da temporizao). Elaborao: Srgio Corregio 36 37. Modo 5 modo oscilador Modo 6 modo oscilador com reset Modo 7 Modo oscilador (Ton Toff) com reset Elaborao: Srgio Corregio 37 38. Exerccios 1) Montar um programa em linguagem Ladder para controle de um comando de um motor trifsico conforme a seqncia operacional abaixo. Partida estrela-tringulo de motor trifsico Seqncia operacional Observe a seguir os diagramas referentes ao circuito principal e ao circuito de comando. Na condio inicial de partida do motor (em estrela), K1, K 2 e K 3 esto desligados e a rede RST est sob tenso. Pulsando-se o boto S1, a bobina do contator K 2 e o rel temporizado d1 sero alimentados, fechando os contatos de selo e o fechador de K 2, que mantm energizadas as bobinas dos contatores K 1 e K 2 e o rel K6. Uma vez energizadas as bobinas de K 2 e K 1, fecham-se os contatos principais e o motor acionado na ligao estrela. Decorrido o tempo para o qual o rel temporizado foi ajustado, este atua fazendo com que o contato abridor de K6 se desligue, desenergizando a bobina de K 2 e abrindo seus contatos principais. Com a bobina K 2 desenergizada, o contato abridor K 2 acionado, energizando a bobina K 3, que acionar o motor na ligao tringulo. Parada do motor Para parar o motor que est funcionando em tringulo, aciona-se o boto So, interrompendo a energizao da bobina K 1. Este abrir os contatos K 1 (13-14) e K 1 (23-24), interrompendo a corrente da bobina K 3. Com isso, o motor est desenergizado. Elaborao: Srgio Corregio 38 39. 2) Montar um programa para controle de partida de motor trifsico utilizando chave compensadora automtica PARTIDA DE MOTOR TRIFSICO COM CHAVE COMPENSADORA AUTOMTICA Seqncia operacional Observe a seguir os diagramas do circuito principal e de comando do sistema de partida de motor trifsico com chave compensadora automtica. Na condio inicial, os contatores K1, K2, K3 e rel de tempo (K6) esto desligados. Quando o boto S1 acionado, a bobina do contator K1 fica energizada e o rel do tempo K6 tambm. Os contatos K1 (13-14) e K1 (23-24) se fecham e mantm as bobinas de K1 e K6 energizadas e energizam a bobina de K3. Com o fechamento da bobina de K3, os contatos de K3 (13-14) e K3 (23-24) se fecham, tornando a bobina de K3 independente do contato K1 (13-14). Como as bobinas de K1 e K3 esto energizadas, os contatos principais de K1 e K3 se fecharo e o motor ser alimentado com tenso reduzida iniciando a partida. Decorrido o tempo pr-ajustado, o rel temporizado K6 comuta, desenergizando a bobina de K1 e energizando a bobina de K2. Com a bobina de K2 energizada, os contatos K2 (13-14) se fecham e os K2 (41-42) se abrem, provocando a desenergizao da bobina de K3. Os contatos principais de K3 se abrem e os de K2 se fecham. Dessa forma, o motor alimentado com tenso plena (tenso nominal). Elaborao: Srgio Corregio 39 40. 3) Bloco RTC Relgio de tempo real Smbolo Descrio Dias da semana: Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Saturday, Sunday Elaborao: Srgio Corregio 40 41. Modos do comparador 1. O acionamento da sada acontece no horrio de incio da comparao ajustado e o desligamento da mesma acontece no horrio de trmino da comparao desta. Este modo no leva em considerao o perodo da semana ajustado. 2. O acionamento da sada acontece no horrio de incio da comparao ajustado e o desligamento da mesma acontece no horrio de trmino da comparao desta. Este modo habilitado somente no perodo da semana ajustado. Y o nmero do RTC (R1 a R8) Quando Z = OFF, Y mantido em OFF em qualquer condio. Quando Z = ON, ento: A) Funo Everyday Se a entrada Z for desenergizada no meio da contagem de tempo, a sada Y desligada. Elaborao: Srgio Corregio 41 42. Se a entrada Z for desenergizada durante a contagem de tempo, a sada Y desligada. B) Funo Intervalo de Tempo C) Chave Summer / Winter (horrio de vero) Adianta ou atrasa o RTC em 1 hora Exemplo de utilizao do RTC Elaborao: Srgio Corregio 42 43. Monitorao do programa anterior Exerccio: Aplicao prtica: automatizar a abertura e o fechamento de um porto eletrnico para as seguintes situaes. De segunda a sexta-feira Abrir no perodo da manh s 07h00minh Fechar s 08h00minh Abrir no perodo da tarde s 16h30minh Fechar s 17h30minh Resoluo Montar e analisar o comportamento do programa Elaborao: Srgio Corregio 43 RTC1 RTC2 44. Controlador Programvel ALTUS Srie Ponto A Srie Ponto A Srie Ponto um sistema de controle distribudo com E/S remotas. Possui uma arquitetura flexvel que permite o acesso a mdulos remotos via diferentes padres de redes de campo. Os mdulos de E/S e cabeas de redes de campo padronizadas podem ser utilizadas tanto com UCPs Altus quanto com UCPs de outros fabricantes. Os mdulos eletrnicos incorporam em suas bases bornes e fusveis, simplificando muito o projeto, montagem e comissionamento dos painis de controle. A manuteno facilitada pelo extensivo diagnstico e pela troca a quente de todos os mdulos de E/S. A Srie Ponto inclui UCPs de alta capacidade de comunicao, permitindo inclusive acesso via Internet, por meio de browser. Assim, passa a ser possvel a superviso, comando e diagnsticos com caractersticas sem precedentes em equipamentos de controle. Elaborao: Srgio Corregio 44 45. Caractersticas da Srie UCPs As UCPs da srie se caracterizam por uma altssima integrao de funes, programao on- line, alta capacidade de memria e vrios canais seriais integrados. Mdulos Os mdulos possuem alta densidade de pontos, sendo possvel configuraes com 16 a 32 pontos digitais ou 4 a 8 pontos analgicos por mdulo. Cada ponto monitorado por um LED. Um LED de diagnstico multifuncional indica alguns diagnsticos, que podem ser lidos tambm remotamente pela UCP, mestre da rede ou pelo software MasterTool. Os mdulos de E/S possuem etiquetas onde o usurio pode identificar os tags dos sinais de campo. Para facilitar testes no sistema estes tags esto posicionados junto aos LEDs indicadores locais. Bornes Integrados Base A Srie Ponto tem como uma de suas caractersticas a conexo direta ao campo, reduzindo custo de fiao e bornes na instalao. No necessrio interferir em qualquer fiao de campo para remover os mdulos. Elaborao: Srgio Corregio 45 46. Troca Quente de Mdulos A troca quente consiste na substituio de mdulos de E/S sem que, para isto, todo o processo pare. A UCP permanece energizada controlando o processo, e a substituio dos mdulos pode ser realizada sempre que necessrio. Os mdulos da Srie podem ser substitudos individualmente, sem que seja necessrio desconectar os cabos dos bornes, visto que a unidade eletrnica destacvel por meio de conectores nas bases. Neste caso, durante a substituio, os pontos controlados pelo carto permanecem inativos e a UCP pode memorizar o ltimo contedo das entradas. Fusveis Opcionalmente as bases possuem fusveis de proteo individuais para sadas ou fiao de campo. Os sinais analgicos de entrada 4-20 mA tambm podem ser protegidos desta maneira. Evita-se assim a fiao adicional para bornes com fusveis e se ganha grande segurana operacional. Chave Mecnica As bases possuem Chaves Mecnicas que impedem a colocao de um mdulo de tipo diferente do previsto no projeto e ajustado na base. Esta chave possui uma codificao definida pelos ltimos dois dgitos do nome do mdulo. Por exemplo: o mdulo PO2021 deve ter sua base ajustada pelo usurio com o cdigo 21. Diagnstico So disponveis vrios diagnsticos, tanto em UCPs e cabeas quanto em mdulos de E/S. Cada mdulo possui LED de diagnstico multifuncional e pode ser consultado via software de configurao MasterTool ou pelo mestre da rede de campo. Alguns exemplos de diagnstico so: Mdulo de tipo errado na posio Falta de fonte de campo Carga em curto Sistema de Endereamento O sistema de endereamento implementado pelo barramento de comunicao chamado GBL, uma tecnologia indita desenvolvida e patenteada pela Altus. Os mdulos da srie Ponto utilizam um mtodo de endereamento automtico que elimina a necessidade de chaves ou jumpers nos mdulos para esta funo. O endereo definido pela posio em que o mdulo montado no barramento, impedindo que acidentalmente ocorram erros de endereamento ou acionamento indevido de sinais de campo. Elaborao: Srgio Corregio 46 47. Barramento de Alta Velocidade A comunicao entre a UCP ou cabea do barramento feita por um barramento de alta velocidade, implementado em hardware por um nico chip, obtendo-se velocidades de aquisio e parametrizao inigualveis. Algumas caractersticas alcanadas por este sistema so: Endereamento e identificao automtica de mdulos Troca quente de qualquer mdulo (Barramento serial de 12Mbaud, varredura de 0,5 ms para 480 pontos) Conecta no mximo at 30 mdulos X 16 pontos = 480 pontos Implementao totalmente em hardware com uso de circuitos integrados dedicados. Identificao Automtica Um sistema de identificao embutido no mdulo permite que o mestre do barramento (UCP ou cabea) identifique o seu tipo, evitando comportamento indevido em caso montagem de mdulo errado. Isto uma proteo adicional Chave Mecnica e permite que o sistema confira a configurao feita por ocasio do projeto do sistema. Barramento Local Cada barramento pode ser constitudo por at 30 mdulos de E/S. Estes mdulos devem estar dispostos em segmentos com no mximo 10 mdulos cada. A arquitetura permite a instalao de um total de quatro segmentos, dando flexibilidade na montagem de painis eltricos. Elaborao: Srgio Corregio 47 48. Barramento Remoto Neste tipo de configurao os mdulos esto ligados a uma Cabea de Rede de Campo. A rede de campo interliga as cabeas a uma Interface de Rede de Campo localizada no barramento local. A capacidade de mdulos de E/S dos barramentos remotos, alm de seguir os mesmos limites de um barramento local, tambm limitada pelas caractersticas especficas de cada tipo de rede. Recomenda-se a consulta especfica do manual de utilizao da cabea de rede de campo em questo para obter esta informao. A foto mostra uma cabea de rede PROFIBUS que inclui a fonte de alimentao. Interfaces de Rede A Srie Ponto pode trabalhar nas seguintes redes de campo: PROFIBUS MODBUS ETHERNET DEVICENET AS-i Elaborao: Srgio Corregio 48 49. Elementos da arquitetura srie Ponto Trilho de Montagem A Srie Ponto montada em trilhos padro DIN TS35. A fixao dos mdulos nos trilhos se d por encaixe. UCP A UCP, Unidade Central de Processamento, responsvel pela execuo das funes de controle, realizando o ciclo bsico de leitura dos pontos de entrada, execuo do programa aplicativo, atualizao das sadas e comunicao com o sistema supervisrio, entre outras funes. As dimenses da UCP so as mesmas dos mdulos de E/S. Fonte Prov alimentao para a UCP e todos os mdulos de E/S locais. Pode ser utilizada como fonte de expanso quando for necessrio mais corrente nos segmentos do barramento. As dimenses da fonte so as mesmas dos mdulos de E/S. As UCPs de menor porte possuem a fonte integrada. Barramento Um sistema constitudo por um Barramento Local, formado por uma UCP e seus mdulos de E/S, e uma srie de Barramentos Remotos, composto pela Cabea de Rede de Campo e mdulos de E/S. O barramento local comporta at 30 mdulos de E/S divididos em at 4 segmentos. Os barramentos remotos, por sua vez, possuem outras limitaes relacionadas com a quantidade de dados a serem transmitidos no protocolo escolhido. Bases As bases so elementos modulares que formam os barramentos. So montadas em trilhos TS35 e distribuem assim a alimentao, sinais do barramento e sinais das E/S para os mdulos da srie. As bases possuem os bornes - nas opes mola ou parafuso - para ligao com a fiao de campo e, opcionalmente, fusveis de proteo. A escolha da base est relacionada ao tipo de mdulo a ser utilizado. Deve-se consultar as Caractersticas Tcnicas (CTs) de cada mdulo para verificar as opes de bases existentes e mais adequadas. Elaborao: Srgio Corregio 49 50. Mdulos de E/S Os mdulos de E/S so encaixados nas bases, e tem a funo de adaptar os diferentes tipos de sinais de campo e envi-los UCP ou Cabea de Rede. Apresentam uma grande variedade de tipos e faixas de operao, para cobrir as mais diferentes necessidades. Os mdulos podem se trocados quente, sem necessidade de desconectar cabos ou desligar todo o sistema. A alimentao dos circuitos de campo deve ser provida por fontes externas. Mdulo expansor Interliga os Segmentos de Barramento, levando as linhas de comunicao e alimentao para o segmento seguinte. O mdulo Expansor que inicia um Segmento de Barramento, quando necessrio, pode ser substitudo por uma fonte de alimentao. Assim, aumenta-se a corrente disponvel para os mdulos de E/S seguintes. Cabo de expanso Interliga os Mdulos Expansores, criando os Segmentos de Barramento. Possibilita maior flexibilidade de solues na montagem da Srie Ponto em painis. Terminao Tem a funo de casar a impedncia do barramento de comunicao de um barramento local ou remoto. A terminao um conector que deve ser instalado na ultima base do barramento. Este componente fornecido juntamente com a base da UCP e da cabea de rede de campo. Configurao de barramentos e mdulos Para iniciar a programao do CLP Altus srie Ponto necessria a configurao dos mdulos instalados no barramento, bem como seus endereamentos junto UCP. Elaborao: Srgio Corregio 50 51. A Altus disponibiliza o software MasterTool ProPonto como ferramenta para configurao dos barramentos locais e remotos da Srie Ponto. Tela de Desenho por Segmento A tela de desenho do ProPonto permite criar um barramento Ponto, inserindo-se os componentes (bases e mdulos) sobre o barramento, de maneira grfica. Em cada segmento, existem 14 posies reservadas. Em cada posio pode-se inserir at dois componentes: uma base (rea inferior da posio fsica) e um mdulo (rea superior da posio fsica). As duas posies iniciais devem ser utilizadas para cabeas remotas, UCPs e/ou fontes de alimentao. As duas posies finais devem ser utilizadas para expansores de barramento, cabos de expanso de barramento e terminadores. As dez posies centrais devem ser utilizadas apenas para os mdulos de E/S. rvore de Componentes e Bases Compatveis A rea a esquerda da tela mostra uma rvore de componentes com pastas que classificam os componentes entre Bases, Cabeas Remotas, Cabos de Expanso, UCPs, Fontes, Expansores de Barramento, Interfaces de Rede e Mdulos de E/S. Esta rvore pode ser expandida at o nvel de componente (um mdulo ou uma base). Esta organizao facilita o trabalho de insero dos componentes no barramento, pois permite que eles sejam encontrados mais facilmente. O ProPonto possui uma lista das bases compatveis com cada mdulo, facilitando a insero de bases. Verificao do Barramento O ProPonto permite que se verifique a correo do barramento do ponto de vista da topologia e do balano de energia, consistindo itens tais como: Falta de elementos (ex.: terminao, cabo, ...); Elaborao: Srgio Corregio 51 52. Falta de mdulo em cima da base; Elemento no lugar errado (ex.: incompatibilidade entre mdulo e base); Nmero de mdulos por fonte e em todo o barramento Capacidade de dados (ex.: 200 bytes de entrada e 200 bytes de sada); Gerao de Etiquetas O ProPonto permite a criao de etiquetas para identificao do mdulo e seus pontos de E/S. As etiquetas so impressas atravs do Microsoft Excel, com um modelo de planilha denominado ETQ.XLS, fornecido junto com o ProPonto. Este arquivo contm o layout das etiquetas no formato do papel a ser impresso. Uma macro permite ao usurio selecionar quais etiquetas deseja imprimir, importa os dados destas etiquetas diretamente do arquivo de projeto do ProPonto, disponibiliza estes dados nas clulas apropriadas do Excel e imprime as etiquetas selecionadas. O ProPonto permite que todos os tags e descries possam ser aproveitados no software programador MasterTool MT4100. Mdulos do CLP Altus Srie Ponto UCP PO3145 unidade central de processamento com memria flash (no apagvel quando houver falta de energia eltrica) de 128KB, 16 mdulos de entrada e sada e 2 interfaces seriais RS232. Base PO6305 base de fixao para a UCP PO3145 Fonte PO8085 fonte de alimentao 5Vdc Base PO6800 base para a fonte Mdulos de entrada PO1010 mdulo de entradas digitais (32 entradas), 24Vdc com optoacoplador Base PO 6000 base para mdulo E/S digital com mola Contador rpido PO7079 mdulo contador Cabo de comunicao PO9500 Mdulo de sada PO2022 mdulo de sadas digitais (16 por carto) com rele de contato seco (NA) Base PO6052 base mdulo de entradas analgicas (8 entradas) com barreira isolada. PO 6001 base para mdulo E/S analgicas e com mola. Base PO6000 Spring digital base (base para mdulo digital (entrada ou sada) com encaixe dos cabos de conexo externa por mola. Base PO6052 - Spring digital base C (base para mdulo digital (entrada ou sada) com encaixe dos cabos de conexo externa por parafusos. Elaborao: Srgio Corregio 52 53. Configurao de Barramentos do CLP Altus Srie Ponto SEGMENTO 0 MDULOS PO3145 PO8085 PO1010 PO6305 PO6800 PO6000 PO7079 PO8500 0A 0B 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0C 0D BASES SEGMENTO 1 MDULOS PO2022 PO1112 PO7079 PO6000 PO6001 BUS TERM 0A 0B 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0C 0D BASES Elaborao: Srgio Corregio 53 54. EXEMPLO DE UTILIZAO CIRCUITO PARA REVERSO DE MOTOR TRIFSICO COM COMUTAO DIRETA POR BOTES Elaborao: Srgio Corregio 54 55. Software de programao da srie Ponto MT4100 - MasterTool Programming O software MT4100 possibilita tanto a programao das UCPs quanto a configurao dos barramentos da srie. Possui a flexibilidade de permitir o uso de funes especialmente desenvolvidas para diferentes aplicaes. Abaixo um exemplo da tela inicial do software. Elaborao: Srgio Corregio 55 56. Lgica de programao O CLP Altus srie Ponto tem a caracterstica de ser programado no formato de lgica, onde so inseridos os componentes que fazem parte do programa do usurio. Estas lgicas so montadas conforme a necessidade do usurio e os componentes alocados em posies especficas. So formadas por 32 clulas dispostas em 4 linhas e 8 colunas. Veja a figura a seguir. As duas linhas laterais da lgica representam barras de energia entre as quais so colocadas as instrues a serem executadas. Esto disponveis para programao instrues simblicas tipicamente encontradas em diagramas tais como contatos, bobinas, ligaes e instrues representadas em caixas, como temporizadores, contadores e aritmticas. Operandos Operandos so elementos utilizados pelas instrues do MasterTool na elaborao de um programa aplicativo. Os operandos podem definir valores constantes, definidos no momento da programao, ou variveis, identificadas atravs de um endereo ou tag, com valores possveis de serem alterados durante a execuo do programa aplicativo. Identificao de um operando pelo endereo A identificao e utilizao de um operando pelo seu endereo caracterizada pelo caractere % como primeiro caractere do nome. O restante do nome utilizado deve seguir as regras de formatao de endereos de operandos. Identificao de um operando pelo Tag A identificao e utilizao de um operando pelo seu tag caracterizada pela utilizao de um nome com at 7 caracteres alfanumricos, que pode ser atribudo a qualquer operando, exceto constantes. Esse nome passa a representar o operando nos processos de programao, monitorao, depurao e documentao de um programa aplicativo. Ex: atribui-se o tag CONT1 ao operando %M0000 Elaborao: Srgio Corregio 56 57. Operandos utilizados no MasterTool Os operandos dividem-se em 3 grupos: Operandos simples Operandos constante Operandos tabela Identificao dos operandos simples Tipo do operando %E - entrada %S - sada %A - auxiliar %M - memria %I - inteiro %D - decimal %F real Exemplos de endereos %E0002.3 ponto 3 do operando de entrada 2 %S0004.7 ponto 7 do operando de sada 4 %A0045 auxiliar 45 %M0205 operando memria 205 Identificao dos operandos constante Os operandos constante so utilizados para definir valores fixos durante a edio do programa aplicativo. Elaborao: Srgio Corregio 57 58. Tipo do operando %M memria %I inteiro %D decimal %F real Grupos de instrues do CLP Altus srie Ponto Instrues do grupo rels As instrues do grupo rels so utilizadas para o processamento lgico dos diagramas de rels. Atravs das mesmas pode-se manipular os valores dos pontos digitais de entrada (%E), sada (%S), bem como os pontos de operandos auxiliares (%A), memria (%M) e decimal (%D). So usadas tambm para desvio do fluxo e controle do processamento do programa aplicativo. Instrues do grupo: PLS REL DE PULSO Descrio: A instruo rel de pulso gera um pulso de uma verrudura em sua sada, ou seja, permanece energizada durante uma varredura do programa aplicativo quando o estado da sua entrada passar de desenergizado para energizado. O rel auxiliar declarado serve como memorizador, evitando limitaes quanto ao nmero de instrues de pulso presentes no programa aplicativo. ATENO: o valor do rel auxiliar no deve ser utilizado em nenhum outro ponto do programa aplicativo. Elaborao: Srgio Corregio 58 59. CONTATOS RNA RNF Descrio: Estas instrues refletem o comportamento real de um contato eltrico de um rel no programa aplicativo. O contato NA ser fechado quando receber o comando para tal e o NF realizar operao inversa. BOBINAS BOBINA SIMPLES BOBINA LIGA BOBINA DESLIGA Descrio: As instrues bobina modificam o estado lgico do operando na memria imagem do controlador programvel, conforme o estado da linha de acionamento das mesmas. A bobina simples liga ou desliga o ponto do operando conforme a linha de acionamento, enquanto que as bobinas do tipo liga e desliga ligam ou desligam os operandos quando a linha est energizada (set / reset). Elaborao: Srgio Corregio 59 60. Estas instrues somente podem ser alocadas na coluna 7 da lgica. Exemplo de aplicao: instrues BL e BD Elaborao: Srgio Corregio 60 61. Exemplo de aplicao: Converter o comando de reverso de motor trifsico a seguir para linguagem Ladder CLP Altus srie Ponto. Elaborao: Srgio Corregio 61 62. Resoluo Montar e analisar o funcionamento. SLT BOBINA DE SALTO Descrio: A instruo bobina de salto serve para controlar a seqncia de execuo de um programa aplicativo, sendo usada para desviar o processamento do mesmo para uma lgica determinada. Seu operando uma constante que determina o nmero de lgicas a serem saltadas a partir da energizao da bobina. A determinao da lgica destino realizada pela soma da constante que acompanha a instruo com o nmero da lgica onde a mesma se encontra. Quando a linha de acionamento da bobina de salto estiver desenergizada, o salto no ocorre, e a instruo seguinte quela em que esta bobina est declarada executada. Elaborao: Srgio Corregio 62 63. Exemplo de aplicao da bobina de salto RM, FRM REL MESTRE e FIM DE REL MESTRE RM FRM As instrues rel mestre e fim de rel mestre so utilizadas para determinar trechos de programas aplicativos, energizando ou no a barra lgica de alimentao nos mesmos, conforme o estado da sua linha de acionamento. Estas instrues no necessitam de operandos, podendo ser posicionadas somente na coluna 7 da lgica. Quando a entrada da instruo RM estiver desenergizada, a barra lgica de alimentao desenergizada desde a lgica seguinte at a lgica que contm a instruo FRM. Como estas instrues atuam sempre na lgica seguinte a qual esto contidas aconselhvel o seu posicionamento sempre como ltimas instrues da lgica em que estiverem presentes. Assim sendo, o trecho do programa aplicativo delimitado visualmente pelas instrues no diagrama corresponde exatamente ao controlado pelas mesmas, evitando assim a m interpretao de seu funcionamento. ATENO: as instrues COM, COB, TEE e TED contm sadas energizadas sem o acionamento das suas entradas. Estas sadas permanecem energizadas mesmo dentro de um trecho sob comando de um rel mestre desenergizado, podendo causar acionamentos indesejveis. Exemplo de aplicao Elaborao: Srgio Corregio 63 64. PLS BOBINA DE PULSO Descrio: A instruo rel de pulso gera um pulso de uma varredura em sua sada, ou seja, permanece energizada durante uma varredura do programa aplicativo quando o estado da sua entrada passar de desenergizado para energizado. O rel auxiliar declarado serve como memorizador, evitando limitaes quanto ao nmero de instrues de pulso presentes no programa aplicativo ATENO: o valor do rel auxiliar no deve ser modificado em nenhum outro ponto do programa aplicativo. Elaborao: Srgio Corregio 64 65. Exemplo de aplicao Elaborao: Srgio Corregio 65 66. Instrues do grupo contadores As instrues Contadores so utilizadas para realizar contagens de eventos ou de tempo no programa aplicativo. CON Contador Simples OPER1 CONTADOR OPER2 LIMITE DE CONTAGEM Descrio: Esta instruo realiza contagens simples, com o incremento de uma unidade em cada acionamento. A instruo contador simples possui dois operandos. O primeiro, sempre do tipo %M (memria) especifica a memria que contabiliza os eventos. O segundo estabelece o valor limite de contagem para a energizao da sada da clula superior e pode ser do tipo %KM (constante memria um valor fixo) ou do tipo %M referenciado indiretamente. Se a entrada ativa est desenergizada, a memria em OPER1 zerada. A sada no limite energiza e a sada limite desenergiza. Quando a entrada ativa est desenergizada, cada transio de ligao na entrada incrementa aumenta o valor do operando contador (OPER1) de uma unidade. Se o valor do primeiro operando igualar-se ao do segundo operando, a sada limite energizada. A varivel contadora no incrementada com novas transies na entrada incrementa, permanecendo com o valor limite. Se for menor, a sada limite desenergizada. O estado lgico da sada no limite exatamente o oposto da sada limite, mesmo estando a instruo desativada. Em caso de acesso invlido para o segundo operando da instruo, a sada no limite energizada. ATENO: com a entrada ativa desativada, a sada no limite permanece sempre energizada, mesmo quando a instruo estiver em um trecho comandado pela instruo RM (rel mestre). Deve-se ter cuidado para no realizar acionamentos indesejveis na lgica devido a este fato. Elaborao: Srgio Corregio 66 67. Operando KM Constante memria usado para definio de valores fixos no programa do usurio EXEMPLO DE APLICAO CONTADOR SIMPLES UNIDIRECIONAL COB Contador Bidirecional OPER1 CONTADOR OPER2 PASSO DE CONTAGEM OPER3 LIMITE DE CONTAGEM Esta instruo realiza contagens com o valor de incremento ou decremento definido por um operando. A instruo contador bidirecional permite contagens em ambos os sentidos, isto , incrementa ou decrementa o contedo de um operando do tipo memria. Elaborao: Srgio Corregio 67 68. O primeiro operando contm a memria acumuladora acumuladora do valor contado, enquanto que o segundo especifica o valor do incremento ou decremento desejado. O terceiro operando contm o valor limite da contagem. A contagem ocorre sempre que a entrada ativa est energizada e as entradas incrementa ou decrementa sofrerem uma transio de desligadas para ligadas. Se ambas as entradas sofrem a transio no mesmo ciclo de varredura do programa, no h incremento nem decremento no valor da memria declarada em OPER1. Caso o valor do incremento seja negativo, a entrada incrementa provoca decrementos e a entrada decremento provoca incrementos no valor da contagem. Se o valor do primeiro operando tornar-se maior ou igual ao do terceiro operando, a sada limite superior energizada, no havendo incremento. Se o valor do primeiro operando tornar-se igual ou inferior a zero, a sada limite inferior acionada, sendo armazenado zero no primeiro operando. Se o valor do primeiro operando est entre zero e o limite, a sada no limite acionada. Se a entrada ativa no est energizada, a sada limite inferior energizada e o primeiro operando zerado. Em caso de acesso indireto invlido para qualquer um dos operandos da instruo, a sada limite inferior energizada. ATENO: Com a entrada ativa desativada, a sada limite inferior permanece sempre energizada, mesmo quando a instruo estiver em um trecho comandado pela instruo RM (rel mestre). Deve-se ter cuidado para no realizar acionamentos indesejveis na lgica devido a este fato. EXEMPLO DE APLICAO CONTADOR BIDIRECIONAL Elaborao: Srgio Corregio 68 69. EXEMPLO 2 DE APLICAO TEE TEMPORIZADOR NA ENERGIZAO OPER1 Acumulador de tempo OPER2 Limite de tempo (dcimos de segundo) Descrio: Esta instruo realiza contagens de tempo com a energizao das suas entradas de acionamento. A instruo TEE possui dois operandos. O primeiro (OPER1) especifica a memria acumuladora da contagem de tempo. O segundo operando (OPER2) indica o tempo mximo a ser acumulado. A contagem de tempo realizada em dcimos de segundo, ou seja, cada unidade incrementada em OPER1 corresponde a 0,1s. Enquanto as entradas libera e ativa estiverem simultaneamente energizadas, o operando OPER1 incrementado a cada dcimo de segundo. Quando OPER1 for maior ou igual a OPER2, a sada Q energizada e a Q desenergizada, permanecendo OPER1 com o mesmo valor de OPER2. Desacionando-se a entrada libera, h a interrupo na contagem de tempo, permanecendo OPER1 com o mesmo valor. Desacionando-se a entrada ativa, o valor em OPER1 zerado. Se OPER2 for negativo ou o acesso indireto for invlido, OPER1 zerado e a sada Q energizada. O estado lgico da sada Q exatamente o oposto da sada Q, mesmo estando a instruo desativada. Elaborao: Srgio Corregio 69 70. EXEMPLOS DE APLICAO TEMPORIZADOR NA ENERGIZAO Elaborao: Srgio Corregio 70 71. TEMPORIZADOR ASTVEL TEMPORIZADOR EM CASCATA PARA AUMENTO DE BASE DE TEMPO TED TEMPORIZADOR NA DESENERGIZAO OPER1 ACUMULADOR DE TEMPO OPER2 LIMITE DE TEMPO Descrio: Esta instruo realiza contagens de tempo com a desenergizao das suas entradas de acionamento. Elaborao: Srgio Corregio 71 72. A instruo TED possui dois operandos. O primeiro (OPER1) especifica a memria acumuladora da contagem de tempo. O segundo operando (OPER2) indica o tempo mximo a ser acumulado. A contagem de tempo realizada em dcimos de segundos, ou seja, cada unidade incrementada em OPER1 corresponde a 0,1 segundo. Enquanto a entrada ativa estiver energizada, a entrada bloqueia desenergizada, o operando OPER1 incrementado a cada dcimo de segundo. Quando OPER1 for maior ou igual a OPER2, a sada Q desenergizada e Q energizada, permanecendo OPER1 com o mesmo valor de OPER2. A sada Q fica energizada sempre que a entrada ativa estiver energizada e OPER1 for menor do que OPER2. Acionando-se a entrada bloqueia, h a interrupo na contagem de tempo, enquanto que desacionando a entrada ativa, o tempo do acumulador zerado e a sada Q desacionada. Se OPER2 for negativo ou o acesso indireto for invlido, OPER1 zerado e a sada Q energizada. O estado lgico da sada Q o contrrio da sada Q. Elaborao: Srgio Corregio 72 73. EXERCCIOS 1) Montar um programa em CLP Altus para controle de um sistema de semforos de um cruzamento, segundo as condies a seguir. Elaborao: Srgio Corregio 73 74. 2) Montar um programa em CLP Altus para controle de uma esteira transportadora de cereais que possui 4 motores trifsicos. A partida desses motores seqencial e temporizada (10s de intervalo entre a partida de um motor e do outro). O sistema tambm possui dois sensores de nvel no tanque de armazenamento (silo) e que controlam a condio dessas partidas. Se o silo estiver cheio (sensor 2 atuado), os motores no podem ligar. Se o nvel estiver intermedirio ou baixo, a partida liberada. Seqncia operacional Observe a seguir o circuito composto por quatro motores que devem partir em seqncia. O circuito de comando para o circuito acima mostrado a seguir. Elaborao: Srgio Corregio 74 75. Quando o boto CH1 acionado, e estando desacionado os sensores S1 e S2, o contador K1 e o rel K6 so energizados. O motor M1 parte. Decorrido o tempo ajustado para K6, este energiza K2 e K7. O motor M2 parte. Decorrido o tempo ajustado para K7, este energiza K3 e K8. O motor M3 parte. Aps o tempo ajustado para K8, este energiza K4, dando partida a M4, o ltimo motor da seqncia. Aplicao O sistema de partida consecutiva aplicado no acionamento de correias transportadoras. Os quatro motores devem acionar as esteiras e seu sentido de conduo M4, M3, M2, M1. Assim, as ligaes dos motores devem obedecer a seguinte ordem: M1, M2, M3 e M4, ou seja, no sentido inverso. Elaborao: Srgio Corregio 75 76. Se um dos motores desligado em razo de sobrecarga, por exemplo, todos os motores frente dele no sentido da conduo sero desligados. O fornecimento de carga s esteiras interrompido e os motores montados anteriormente continuam a funcionar at o descarregamento das respectivas esteiras. Veja o resumo seqencial na tabela a seguir. Defeito no circuito comandado por: Conseqncia Desliga Desliga Continua ligado C4 M4 M1, M2 e M3 C3 M3 M4 M1 e M2 C2 M2 M3 e M4 M1 C1 M1 M2, M3 e M4 Elaborao: Srgio Corregio 76 77. Instrues do grupo aritmtico As instrues aritmticas modificam os valores dos operandos numricos, permitindo a realizao de clculos aritmticos e lgicos entre os mesmos. Permitem tambm comparaes entre valores de operandos. Descrio: Esta instruo realiza a soma aritmtica de operandos. Quando a entrada habilita energizada, os valores dos operandos especificados nas duas primeiras clulas so somados e o resultado armazenado no operando da terceira clula. Se o resultado da operao for maior ou menor do que o armazenvel, a sada estouro energizada e o mximo ou mnimo valor armazenvel atribudo varivel total como resultado. Se a entrada habilita no est energizada, todas as sadas so desenergizadas e o valor de OPER3 no alterado. Quando o operando destino da instruo um inteiro (%M) e pelo menos um dos demais operandos da instruo um real (%F), o resultado armazenado ser truncado, ou seja, armazena-se no operando M apenas a parte inteira do resultado da operao, desprezando-se a parte fracionria. Elaborao: Srgio Corregio 77 78. Programa exemplo: Elaborao: Srgio Corregio 78 79. OPER3 resultado Descrio Esta instruo realiza a subtrao aritmtica entre operandos. Quando a entrada habilita energizada, o valor do operando da segunda clula subtrado do valor da primeira clula. O resultado armazenado na memria especificada na terceira clula. As linhas de sada resultado > 0, resultado = 0 e resultado < 0 podem ser usadas para comparaes e so acionadas de acordo com o resultado da subtrao. Se a entrada habilita no est energizada, todas as sadas so desenergizadas e OPER3 permanece inalterado. Se o resultado da operao excede o maior ou menor valor armazenvel no operando, o respectivo valor limite considerado como resultado. Quando o operando destino da instruo um inteiro (%M) e pelo menos um dos demais operandos da instruo um real (%F), o resultado armazenado ser truncado, ou seja, armazena-se no operando M apenas a parte inteira do resultado da operao, desprezando-se a parte fracionria. Sintaxe: Elaborao: Srgio Corregio 79 80. Programa exemplo: Descrio: Esta instruo realiza a multiplicao aritmtica de operandos. Quando a entrada habilita est energizada, ocorre a multiplicao do contedo do operando especificado na primeira clula pelo especificado na segunda clula. O resultado armazenado na memria especificada na terceira clula. Caso este exceda o valor mximo armazenvel em uma memria, o resultado final este valor e a sada estouro energizada. Se a entrada habilita desenergizada, nenhuma sada ligada e OPER3 permanecer inalterado. Quando o operando destino da instruo um inteiro (%M) e pelo menos um dos demais operandos da instruo um real (%F), o resultado armazenado ser truncado, ou seja, armazena-se no operando M apenas a parte inteira do resultado da operao, desprezando-se a parte fracionria. Exs.: 9.999999 (%F) * 1.000000 (%F) = 9 (%M) Elaborao: Srgio Corregio 80 81. Sintaxe: Programa exemplo Elaborao: Srgio Corregio 81 82. Descrio: Esta instruo realiza a diviso aritmtica de operandos. Quando a entrada habilita est energizada, ocorre a diviso do valor do operando da primeira clula pelo da segunda clula, sendo o resultado armazenado na memria especificada na terceira clula e o resto da operao colocado no quarto operando.. Os operandos da primeira e segunda clulas podem ser do tipo memria (%M) ou constante (%K). Se o valor do segundo operando for zero, a sada diviso por zero acionada e em OPER3 colocado o valor mximo ou mnimo armazenvel no operando, conforme o sinal de OPER1. Neste caso, em OPER4 (resto) ser armazenado zero. As sadas da instruo somente so energizadas se a entrada habilita estiver acionada. Se no estiver acionada, OPER3 e OPER4 permanecero inalterados. Sintaxe: NU = No Utilizado. Apenas para preencher com uma memria qualquer Programa exemplo: Elaborao: Srgio Corregio 82 83. Controlador Programvel SIEMENS Simatic S7-300 CONTROLADORES PROGRAMVEIS SIEMENS A linha SIMATIC S7 consiste de trs tipos de controladores programveis classificados de acordo com o desempenho de cada um deles. SIMATIC S7-200 um micro PLC desenhado para aplicaes de baixo desempenho. controlado por seu pacote de software especfico, os quais no esto inclusos na srie S5 e S7. SIMATIC S7-300 um mini controlador modular desenhado para aplicaes de baixo desempenho. SIMATIC S7-400 O S7-400 projetado para aplicaes de desempenho intermedirio a alto. Para referncias mais fceis, os nomes dos mdulos S7-300 sempre iniciam com um 3 e os mdulos S7-400 iniciam com um 4. ESTRUTURA DE HARDWARE DO S7-300 Elaborao: Srgio Corregio 83 84. Com exceo de sistemas de pequeno porte, onde podemos utilizar apenas uma fonte e uma CPU Compacta, um sistema de controle baseado no CLP SIMATIC S7-300 geralmente composto por: Fonte (PS) CPU Mdulos de Expanso: Mdulos de I/O (SM) Mdulos de Comunicao (CP) Mdulos de Funo (FM) Chamamos de Rack Central (CR) o trilho que acomoda a CPU, podemos acoplar a este trilho at 8 mdulos de expanso. Caso haja a necessidade de mais mdulos de expanso, dependendo do modelo de CPU, a configurao pode ser ampliada atravs de Mdulos de Interface (IM) num total de at 3 Racks de Expanso (ER) cada qual com mais 8 Mdulos de Expanso, totalizando 32 mdulos para uma configurao centralizada. Caso a aplicao exija um nmero maior de mdulos ou mesmo uma distncia maior entre o Rack Central (CR) e os Racks de Expanso (ER) a configurao pode ser expandida atravs de uma rede Profibus-DP e estaes de I/O remoto ET 200. Tal expanso pode ser implementada atravs da interface Profibus-DP j integrada a algumas CPUs ou atravs de um Mdulo de Comunicao. MDULOS DO CLP S7-300 RACK 1 - UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO A CPU utilizada no S7-300 de modelo 312IFM, a qual j inclui os mdulos de entradas e sadas digitais incorporados (10 entradas e 6 sadas digitais). O part number deste mdulo 312-5AC02-0AB0 RACK 2 - FONTE DE ALIMENTAO A fonte utilizada neste CLP a de modelo PS 307 2A, com alimentao direta de 120 / 230V de entrada e 24VDC 2A de sada. O part number deste mdulo 1BA00-0AA0 Elaborao: Srgio Corregio 84 85. RACK 4 - MDULO DE SINAL ANALGICO Os mdulos de sinal do SIMATIC S7-300 so comparveis nas funes aos mdulos de entrada e sada do S5. Contudo, em adio aos mdulos simples de sinal, o S7 tambm prov mdulos que podem receber parmetros e que tm capacidade de diagnstico. O mdulo analgico do CLP composto pelo modelo SM334, com 4 entradas e 2 sadas analgicas de 8 bits de resoluo cada uma. O part number deste mdulo 334-0CE01-0AA0 Instalao e Configurao Com uma arquitetura modular o SIMATIC S7-300 prov economia de espao, flexibilidade de configurao e rpida expans. O CLP S7-300 no necessita de racks com nmeros predefinidos de slots para ser montado, o conjunto de mdulos encaixado e aparafusado sobre um trilho DIN padro, os mdulos so interligados uns aos outros atravs de um bus modular que fica embutido no trilho. Caractersticas Funcionais Um amplo espectro de CPUs est disponvel para aplicaes simples ou aplicaes de grande performance. As CPUs possibilitam curtos tempos de ciclo, at 1s. por instruo binria, atravs de seus eficientes processadores. Para algumas tarefas especiais, existem CPUs Compactas com I/Os, funes tecnolgicas e interfaces de comunicao j integradas. Elaborao: Srgio Corregio 85 86. A grande diversidade de mdulos de expanso permite a adaptao da configurao para qualquer tipo de aplicao, esto disponveis: Mdulos de I/O (SM) Digitais (24Vdc, 48-130Vuc, 120/230VAC, Rel etc) Analgicos (5V, 0-10V, 0/4 at 20mA, Hert etc) Mdulos de Comunicao (CP) Profibus DP / FMS Ethernet AS-interface Serial Ponto-a-Ponto Modbus Mdulos de Funo (FM) Contadores rpidos Sadas de pulso rpida Controle de posio Controle de motor de passo Controle em malha fechada (PID) Um total de at 32 mdulos de expanso pode ser utilizado em uma configurao centralizada. Os mdulos de expanso para S7-300 tambm so utilizados na estao de I/O distribudo ET 200M, possibilitando economia com peas de reposio em uma configurao distribuda com CLP S7- 300 e ET 200M. Comunicao Alem dos diversos mdulos de comunicao que podem ser agregados a configurao, toda CPU da srie S7-300 traz integrada a si uma porta de comunicao MPI. Atravs desta porta a CPU programada e parametrizada. Com a porta MPI possvel ainda implementar uma rede de pequeno porte com equipamentos SIEMENS, tais como: CLPs SIMATIC S7-200/300/400 Controladores SIMATIC C7 Interfaces Homem Mquina SIMATIC HMI Computadores Industriais SIMATIC PC Alm da interface MPI, alguns modelos de CPU possuem uma segunda interface de comunicao integrada Profibus ou Serial Ponto-a-Ponto. Programao e Parametrizao A programao do CLP SIMATIC S7-300 suplementada atravs do software STEP7 disponvel em trs verses STEP7 Lite, STEP7 e STEP7 Professional, desenvolvidas para melhor atender as suas necessidades. Elaborao: Srgio Corregio 86 87. Aplicaes O SIMATIC S7-300 oferece solues para as mais diversas tarefas de automao, nas seguintes reas: Engenharia de produo Indstria automobilstica Construo de mquinas especializadas Construo de mquinas em srie (todos os tipos de mquinas de produo), OEM Processamento de plstico Indstria de embalagens Indstria alimentcia e de cigarros Engenharia de processos (p. e. saneamento, automao predial) Para aplicaes especiais, esto disponveis produtos adicionais dedicados que complementam a linha SIMATIC S7-300: Aplicaes prova de falhas, com a nova CPU 315F desenvolvida de acordo com as diretrizes TV, assim como com os respectivos I/Os, agora possvel programar o conceito de falha segura em aplicaes centralizadas ou distribudas. Componentes especiais para instalao em locais agressivos suportam condies ambientais rigorosas, p.e. nveis de temperatura maiores. SIMATIC C7, CPUs da srie SIMATIC S7-300 com interface homem-mquina (IHM) integrada, ideal para aplicaes em que o espao para instalao extremamente restrito. COMBINANDO HADWARE E SOFTWARE Usando o software SET7, voc pode criar seu programa S7 dentro de um projeto. O controlador programvel S7 monitora e controla o processo com este programa. Elaborao: Srgio Corregio 87 88. Esquema bsico de controle via CLP O GERENCIADOR SIMATIC Iniciando o SIMATIC Manager e criando um projeto O ponto inicial de acesso do gerenciador Simatic o cone dele, chamado de STEP7. Este cone abre a janela deste gerenciador na qual podemos configurar todo o hardware do CLP, bem como abrir um novo projeto de programao. Todo programa criado deve ser feito sobre um projeto que possui diversos objetos, sendo este objeto chamado de OB1. Deste gerenciador podem-se acessar todas as funes instaladas no sistema (sistema padro e todos os softwares). Desta janela podemos fazer o seguinte: Montar os projetos Configurar e fornecer parmetros de hardware Configurar as configuraes de comunicao Criar os programas Elaborao: Srgio Corregio 88 89. Testar os programas e iniciar sua execuo Estrutura de um projeto S7 Definio de um projeto Os projetos contm todos os dados e programas para uma soluo de automao. O propsito deles prover um armazenamento organizado de dados e programas criados para cada aplicao. Projetos no SETP7 No S7 um projeto contm todos os arquivos criados para um programa usurio no arquivo de projeto. Este arquivo de projeto contm informao necessria para edio e manuteno do programa do usurio, tais como ajustes de parmetros, bem como os catlogos e nomes de arquivos. PROCEDIMENTO BSICO DE USO DO STEP7 Antes de voc criar um projeto, voc deve saber que os projetos no STEP7 podem ser criados em diferentes ordens. Elaborao: Srgio Corregio 89 90. Se voc criar programas com muitas entradas e sadas, recomendamos que voc configure o hardware do CLP em primeiro lugar. A vantagem disto que o S7 mostra os endereos possveis no editor de configurao de hardware (Hardware Configuration Editor). Se voc escolher a segunda opo, voc ter que determinar cada endereo e, dependendo dos componentes selecionados voc no poder chamar esses endereos via STEP7. Na configurao de hardware, voc pode no somente definir endereos, mas tambm alterar os parmetros e propriedades dos mdulos. Configurando o hardware no S7 Pr-requisito: Para configurar o hardware um projeto j dever ter sido criado. Inserindo uma estao Para criar uma nova estao no projeto, siga estes passos: 1. Selecione um projeto 2. Crie o objeto para o hardware solicitado selecionando o comando do menu (Insert Station) No sub-menu voc pode selecionar as seguintes opes: Estao Simatic S300 Estao Simatic S400 Dispositivos de programao Outras estaes Elaborao: Srgio Corregio 90 91. A pasta Simatic 300 Station, sub-pasta Hardware, contm toda a configurao de hardware do CLP usado no projeto iniciado. Elaborao: Srgio Corregio 91 92. Alocao da CPU 312 IFM no slot 2 do barramento do CLP Elaborao: Srgio Corregio 92 93. Fonte de alimentao carregada no slot 1 do barramento Elaborao: Srgio Corregio 93 94. Mdulo de E/S carregado no slot 4 do barramento Elaborao: Srgio Corregio 94 95. Aps o salvamento das configuraes, o Step 7 retorna automaticamente para a janela do Simatic Manager. Acessar a pasta Blocks e abrir a sub-pasta OB1. Elaborao: Srgio Corregio 95 96. Tela de programao das lgicas do Step7 Elaborao: Srgio Corregio 96 97. CONJUNTO DE INSTRUES DO STEP7 CLP SIEMENS S7-300 Elaborao: Srgio Corregio 97 98. Elaborao: Srgio Corregio 98 99. Elaborao: Srgio Corregio 99 100. Elaborao: Srgio Corregio 100 101. Grupo de instrues bobina 1. CONTATO NORMAL ABERTO Smbolo Endereamento fsico no S7: I 124.0 a I 124.7, alm dos endereos I 125.0 e I125.1 (10 pontos de entrada digital) Endereamentos auxiliares: localizam-se fora da faixa dos fsicos. Por exemplo: I 200.0 2. CONTATO NORMAL FECHADO Smbolo Endereamento fsico no S7: idem ao contato NA Endereamentos auxiliares: idem 3. BOBINA Smbolo Endereamento fsico no S7: Q 124.0 a Q 124.5 (6 pontos de sada digital) Endereamentos auxiliares: localizam-se fora da faixa dos fsicos. Por exemplo: Q 200.0 Elaborao: Srgio Corregio 101 102. Programa exemplo 1 no S7 Programa exemplo 2: reverso de motor trifsico Utilizao da programao em blocos de funo - FBD Alm da representao de um programa em formato de linguagem LADDER, podemos tambm utilizar outras duas formas de escrita do mesmo: BLOCOS DE FUNO (FUNCTION BLOCKS FBD) ou LISTA DE INSTRUES (STATEMENT LIST STL). Elaborao: Srgio Corregio 102 103. Veremos agora como programar (converso do programa anterior) em FBD. Com este mesmo programa na rea de programao Ladder, abrir o menu VIEW e escolher a opo FBD. Automaticamente o S7 faz a converso da escrita Ladder para bloco de funes. Os blocos de funo nada mais so do que a transcrio de um comando em linguagem de rels para lgica digital, utilizando smbolos digitais para executar as operaes entre contatos. Por exemplo: Temos um comando de partida direta no programa exemplo 1 e nele existem vrias lgicas realizadas entre os contatos. Cada funo lgica possui entradas e uma sada. As entradas recebem os sinais digitais provenientes dos contatos fsicos de campo, os quais so interpretados pelas funes lgicas que geram um sinal de sada correspondente quela lgica utilizada. Por exemplo, se utilizarmos uma funo lgica E entre duas entradas digitais, a sada correspondente ficar da seguinte maneira: Para a funo lgica OU entre duas entradas, a sada responder da seguinte forma: Elaborao: Srgio Corregio A e B acionadas juntas 103 104. Dessa forma, o mesmo programa Ladder tem sua representao em blocos de funes da seguinte maneira: E a monitorao do mesmo programa ficar assim: Elaborao: Srgio Corregio 104 105. Converso para FBD do programa de reverso de motor trifsico Elaborao: Srgio Corregio 105 106. Monitorao do programa anterior Elaborao: Srgio Corregio 106 107. EXERCCIO Deseja-se desenvolver um programa para comandar as etapas de carregamento de tambores de leo. Processo A partida do sistema s ocorrer quando houver nvel de leo (LSL) suficiente no reservatrio. 1.Acionando-se o boto de partida (B1), o motor movimentar a esteira transportadora at que o tambor se posicione sob o bocal de carregamento (sensor SF acionado). 2.O dispositivo fotossensvel (SF) detectar a presena do tambor. 3.Com o tambor corretamente posicionado, a SV ser aberta, iniciando o carregamento. 4.Um sistema de pesagem (clula de carga + circuito eletrnico) enviar um sinal proporcional ao volume de leo carregado. 5. Quando o volume desejado for atingido, SV ser fechada e em seguida o motor da esteira ser acionado para que um novo tambor seja posicionado para enchimento. TABELA DE DISPOSITIVOS EXTERNOS E OPERANDOS E/S DO CLP DISPOSITIVOS DE ENTRADA DISPOSITIVOS DE SADA DISPOSITIVO DE CAMPO ENTRADA FSICA DO CLP DISPOSITIVO DE CAMPO SADA FSICA DO CLP Sensor fotoeltrico (SF) I124.0 Valvula solenide Q 124.0 Clula de carga (strain gage) (SG) I124.1 Motor da esteira Q 124.1 Boto de partida (B1) I124.2 Boto de parada (B2) I124.3 Circuito de pesagem I124.4 Elaborao: Srgio Corregio 107 108. 4. SET COIL (BOBINA LIGA) Smbolo Esta instruo liga uma sada (bobina coil) e a mantm energizada mesmo que a linha de alimentao dela seja desligada. 5. RESET COIL (BOBINA DESLIGA) Smbolo Esta instruo desliga uma sada (bobina coil) e a mantm desligada mesmo que a linha de alimentao da instruo seja desenergizada. Programa exemplo Elaborao: Srgio Corregio 108 109. Converso do programa SET COIL / RESET COIL para FBD Monitorao do programa Elaborao: Srgio Corregio 109 110. Grupo de instrues contadores INTRODUO rea na memria Os contadores tm uma rea reservada para eles na memria da CPU. Esta rea de memria reserva uma palavra de 16 bits para cada endereo de contador e um conjunto de instrues em ladder suporta at 256 contadores. A faixa de contagem de um contador varia entre 0 e 999. Tipos de instrues contadores S CUD CONTADOR CRESCENTE / DECRESCENTE S CD CONTADOR DECRESCENTE S CU CONTADOR CRESCENTE 1. CONTADOR CRESCENTE (S_CU) Smbolo Descrio O contador crescente presetado com um valor na entrada PV e se houver um pulso positivo na entrada S. O contador resetado se houver um sinal de nvel 1 na entrada R, levando o valor de contagem para zero. Elaborao: Srgio Corregio 110 111. A contagem incrementada de 1 se o estado do sinal na entrada CU muda de 0 para 1 e o valor do contador menor do que 999. O estado da sada Q est ligada se a contagem maior do que zero e est desligada se a contagem igual a 0. Programa exemplo 1 Monitorao do programa Elaborao: Srgio Corregio 111 112. Converso para linguagem de blocos FBD 2. CONTADOR DECRESCENTE (S_CD) Smbolo Elaborao: Srgio Corregio 112 113. Descrio O contador S_CD (contador decrescente) pr-ajustado com o valor na entrada PV se h um pulso de subida positivo na entrada S. O contador resetado se h nvel lgico 1 na entrada R, levando a contagem para valor zero. O contador decrementado de um se o estado do sinal na entrada CD muda de zero para um e o valor da contagem maior do que zero. O estado do sinal na sada Q igual a 1 se a contagem maior do que zero. Programa exemplo 1 Monitorao do programa Elaborao: Srgio Corregio 113 114. Converso para linguagem de blocos FBD 3. CONTADOR CRESCENTE / DECRESCENTE (S_CUD) Smbolo Descrio O contador crescente / decrescente pr-ajustado com o valor na entrada PV se houver um pulso de subida positivo na entrada. Se h 1 na entrada R, o contador resetado e a contagem ajustada para 0. O contador incrementado por 1 se o estado de sinal na entrada CU muda de 0 para 1 e o valor do contador menor do que 999. O contador decrementado de 1 se h um pulso positivo na entrada CD e o valor do contador maior do que 0. Se houver um pulso de subida positivo em ambas as entradas (CU/CD), ambas as instrues sero executadas e o valor de contagem permanecer inalterado. O estado do sinal de sada Q igual a 1 se a contagem maior que zero e 0 se a contagem igual a zero. Elaborao: Srgio Corregio 114 115. Programa exemplo 1 Monitorao do programa Elaborao: Srgio Corregio 115 116. Converso para linguagem de blocos FBD EXERCCIO Montar um programa para CLP Siemens (em linguagem Ladder) para controle de um sistema de abastecimento das esteiras do setor de expedio de uma empresa de entregas rpidas. O sistema composto de duas esteiras (1 e 2) e um depsito de armazenamento temporrio entre elas. A esteira 1 entrega os pacotes que saem da linha de separao para este depsito, o qual recebe os mesmos e os armazena neste local. Uma barreira fotoeltrica (I124.0) responsvel por determinar quantos pacotes foram enviados ao depsito, de forma a somente permitir o acionamento da segunda esteira quando este estiver com sua capacidade mxima (100 pacotes). Deve haver um painel luminoso que indicar a carga (vazia, 50%, 90% e cheia) durante o processo de abastecimento do depsito. Quando o depsito estiver cheio, a esteira 1 (Q124.4) deve parar e a esteira 2 (Q124.5) deve ser acionada, de forma a retirar os pacotes do depsito e envia-los a um caminho que estar na doca de carga. Tambm na esteira 2 h uma barreira fotoeltrica (I124.1) que indicar quantos pacotes foram carregados no caminho. Esta esteira dever parar quando o depsito for esvaziado. Dever haver um boto pulsador (I124.2) para dar incio carga do depsito e um segundo boto (I124.3) de emergncia que, se acionado, pode parar todo o processo a qualquer instante. Caso o boto de emergncia for acionado, o sistema dever memorizar a quantidade de pacotes que j se encontram no depsito. Elaborao: Srgio Corregio 116 117. Elaborao: Srgio Corregio 117 118. Grupo de instrues temporizadores 1. TEMPORIZADOR COM RETARDO NA ENERGIZAO (S_ODT - ON-DELAY S5 TIMER) Smbolo Descrio O temporizador S_ODT inicia uma temporizao especificada se houver um pulso positivo na entrada S. Uma mudana de sinal sempre necessria de forma a habilitar o temporizador. A temporizao inicia no intervalo de tempo especificado na entrada TV to logo o estado de sinal na entrada S tornar-se positivo. O estado do sinal na sada Q igual a 1 quando o temporizador terminou a contagem de tempo sem erro e o sinal na entrada S ainda igual a 1. Quando o sinal na entrada S muda de 1 para 0 enquanto o temporizador est rodando, este parado. Neste caso, o estado do sinal de sada Q igual a 0. O temporizador resetado se a entrada R muda de 0 para 1 enquanto o temporizador est rodando. O tempo corrente e a base de tempo so ajustados para zero. O estado do sinal da sada Q ento zerado. O temporizador tambm resetado se h um nvel lgico 1 na entrada R enquanto o temporizador no est rodando. O valor do tempo corrente pode ser visto nas sadas BI, em valores BCD. Diagrama de tempos Elaborao: Srgio Corregio 118 119. Programa exemplo 1 Monitorao do programa Enquanto a contagem de tempo decrescente no atinge o limite inferior (zero), a sada permanece desligada. Elaborao: Srgio Corregio Liga a sada depois do tempo em BCD zerar A contagem de tempo decrescente A entrada S no necessita de energizao constante 119 120. Ao atingir o valor zero na temporizao (BCD = 0), a sada energizada. Formato de indicao do tempo S5TIME#___Xh___Ym___Zs___XXms O formato geral para S5TIME# (ou simplesmente S5T#) a grade indica entrada de valor numrico)) tem limites de escala e de resoluo, conforme mostrado abaixo. FAIXA RESOLUO 10ms a 9s900ms 0,01 segundos 100ms a 1m39s900ms 0,1 segundos 1s a 16m39s 1 segundo 10s a 2h46m30s 10segundos Exemplo: S5T#4s = tempo de 4 segundos S5T#2h_15m = 2 horas e 15 minutos de temporizao Valores acima de 2h46m30s no so aceitos. Converso para linguagem de blocos FBD Elaborao: Srgio Corregio 120 121. 2. TEMPORIZADOR COM RETARDO NA DESENERGIZAO (S_OFFDT OFF-DELAY S5 TIMER) Smbolo Descrio O temporizador com retardo na desenergizao (S_OFFDT) inicia uma temporizao especificada se houver um pulso de descida negativo na entrada S. Uma mudana de sinal sempre necessria para habilitar o temporizador. O estado do sinal na sada Q igual a 1 se a entrada S for tambm igual a 1 ou enquanto o temporizador estiver rodando. O temporizador resetado quando a entrada S vai de 1 para 0 enquanto este estiver rodando. A temporizao no reiniciada at que o sinal na entrada S mude outra vez de 1 para 0. O timer resetado quando a entrada R muda de 0 para 1 enquanto o temporizador est rodando. O valor de temporizao corrente pode ser escaneado nas sadas BI e BCD. O valor de tempo em BI BCD O valor corrente de tempo pode ser escaneado nas sadas BI e BCD. O valor de tempo em B BCDI Diagrama de tempos Elaborao: Srgio Corregio 121 122. Programa exemplo 1 Monitorao do programa A entrada s no necessita de energizao constante Elaborao: Srgio Corregio Sada ligada desde o incio da temporizao. S desliga quando BCD = zero 122 123. Converso para linguagem de blocos FBD 3. TEMPORIZADOR DE PULSO (S_PULSE TIMER) Smbolo Descrio O temporizador de pulso (S_PULSE) inicia uma temporizao especfica se h um pulso de subida positivo na entrada S. Uma mudana de sinal sempre necessria para habilitar o temporizador. O temporizador roda to logo o estado do sinal na entrada S for igual a 1. O tempo especificado na entrada TV. O estado do sinal na sada Q igual a 1 assim que o temporizador roda sua temporizao. Se houver uma mudana de 1 para 0 na entrada S antes do intervalo de tempo ter terminado o temporizador ir parar. Neste caso, o sinal da sada Q ser igual a 0. O temporizador resetado quando a entrada R mudar de 0 para 1 enquanto o temporizador estiver rodando. O tempo corrente e a base de tempo tambm so ajustados para zero. Nvel lgico 1 na entrada R no tem efeito sobre o temporizador se ele no estiver rodando. O valor do tempo corrente pode ser monitorado nas sadas BI e BCD. Elaborao: Srgio Corregio 123 124. Diagrama de tempos Programa exemplo 1 Monitorao do programa A entrada S necessita energizao constante para a instruo realizar a temporizao Elaborao: Srgio Corregio Sada desenergizada enquanto a instruo no conta o tempo 124 125. Elaborao: Srgio Corregio Sada energizada enquanto a instruo conta o tempo Sada desenergizada aps a contagem do tempo 125 126. Exerccios complementares 1) BALANA ELETROMECNICA necessrio desenvolver um programa para controlar as etapas de operao de uma balana eletromecnica que efetua a pesagem de rocha fosfatada. O processo de pesagem feito por batelada, isto , o equipamento executa um ciclo completo de pesagem a cada intervalo de 20 segundos. ILUSTRAO LEGENDA M1 e M3: motores acionadores das esteiras transportadoras C2 e C4: chaves fim de curso LSH: sensor de nvel alto LSL: sensor de nvel baixo SG: clula de carga SV: vlvula solenide M2: motor acionador da caamba P: pisto acionador da comporta C: circuito de pesagem Elaborao: Srgio Corregio 126 127. PROCESSO O equipamento necessita dos seguintes pr-requisitos para partida: Nvel de rocha fosfatada alto (LSL desativado); Presso de leo (PSL); Esteira transportadora nmero 2 em movimento (M3 ligado); Caamba na posio inicial (C4 ativado). Satisfeitas as condies, observa-se o seguinte: 1. Ac