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7/31/2019 01 Automao nvel 0 rev 0

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Capacitao da Manuteno

Automao Nvel 0


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O sucesso nasce do querer. Sempre que o homem

aplicar a determinao e a persistncia para umobjetivo, ele vencer os obstculos e, se no atingir o

alvo, pelo menos far coisas admirveis.

(Jos de Alencar)


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O Homem, sabendo-se limitado nas suas capacidades, temcriado artifcios que lhe permitem amplificar os seus poderes.Criou habitaes e vesturio para se proteger, que mais no

so que uma extenso da sua epiderme. As limitaes doaparelho locomotoras compensaram-nas com a inveno dacarroa, da piroga, do trem e do avio. Precisava falar e ouvir

mais longe e criou o rdio; de ver mais longe e deu nascimentoao telescpio, televiso e ao radar.

A fora dos seus msculos muito escassa e inventa asmquinas que permitem ampliar enormemente o seu poder de

atuao sobre a natureza.

Princpios da Automao


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Poderamos dizer que o progresso tem sido um longo processode humanizao do mundo inanimado. Este processo no

parou: conceberam-se nos ltimos anos dispositivos capazesde estender nosso sistema nervoso e a nossa capacidade de

pensar. ao conjunto das tcnicas que permitem um tal prodgio que sed ao nome de AUTOMAO. S foi possvel a automao emresultado das generalizaes permitidas por uma nova cincia aCIBERNTICA e devido s realizaes concretas apoiadas nos

avanos espetaculares da ELETRNICA especialmente nodomnio dos computadores.



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Desde o incio da revoluo industrial, at poucas dcadas atrs, o comando eo controle de todos os maquinismos e de todos os equipamentos eram feitos

por operadores humanos.

Trata-se de uma associao onde a mquina fornece fora e o homempensamento.O maquinismo, no dispondo de quaisquer meios de informao, tem

um comportamento que se repete uniformemente, indiferente s alteraes domeio. o operador, operrio, que dispondo de informaes sensoriais, dosdados de aparelhos de medida e de informaes de vrias ordens, introduz

correes na atuao do sistema de mquinas de modo a atingir-se, o melhorque possvel, um fim determinado. exemplo o torneiro que comanda osmovimentos do seu torno, de acordo com a forma que a pea fabricada vaitomando, e em funo das medidas a que procede de vez em quando. O

clssico torno mecnico s poder ir at a autodestruio se for entregue a simesmo. Mas, neste caso, o operrio , de certo modo, senhor da mquina.

Pode comand-la e parar quando deseja.



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Mas a maior parte da indstria mecanizada simbolizada pela cadeia deproduo em massa, quer seja de montagem mecnica, ou de fabrico delmpadas, ou de empacotamento de cigarros. Todos os movimentos das

mquinas so sincronizados, so rigorosas e cronometricamente repetitivos.Este tipo de indstria exige dos operrios movimentos tambmmontonos que possam servir a mquina dentro de rigorosos limites de tempo.A falha do operrio pode conduzir a prejuzos grandes. O operrio fica reduzidoa condio de escravo da mquina, sem qualquer possibilidade de alterar o seucomportamento. um trabalho penoso e sub-humano, to bem caricaturado no

filme de Carlitos (Tempos Modernos). esta a fase da industrializao, ainda hoje em grande parte emcurso que podemos designar pelas palavras mecanizao ou automatizao.

No se pode deixar para mais tarde o confronto a fazer entre os termosautomatizao e automao, de significado to diferente que, de certo modo,

chega a ser oposto.



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No muito definido, como foi dito, o significado a atribuir a palavraAUTOMAO. Poderamos comear por duvidar da propriedade do termo. Hmuita gente que pensa que automatizao seria melhor. Isso denota apenas

desconhecimento do que se pretende significar com automao.O conceito de automao est indissoluvelmente ligado sugesto demovimento automtico, repetitivo, mecnico e portanto, sinnimo de

mecanizao.E mecanismo implica ao cega, sem correo. A automao*

qualquer coisa de muito diferente; um conceito e um conjunto de tcnicas

atravs das quais se constroem sistemas ativos capazes de atuar com umaeficincia tima pelo uso de informaesrecebidas do meio sobre o qualatuam. Com base nas informaes, o sistema calcula a ao corretiva maisapropriada. Um sistema de automao comporta-se, exatamente, como um

operador humano o qual, utilizando as informaes sensoriais, pensa e executaa ao mais apropriada.



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As grandes funes da automao podem-se resumir como se v na tabelaabaixo:

As analogias com as funes de um operador humano podem

esquematizar-se assim:

a conjuno destas trs funes (mnemonicamente, trs C) que confere a um

sistema um comportamento global capaz de duplicar a ao humana.


Sistema de automao Operador humano

Informao ou comunicao Impresso sensorial

Computao Raciocnio

Controle Ao


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Na automao h auto-adaptao a condies diferentes de modo a que asaes do sistema de maquinismos conduzam a resultados timos.

O rgo central de um sistema de automao, na maior parte dos casos, ocomputador eletrnico.

O computador, devido possibilidade que tem de lidar com grande nmero dedados, num tempo muito curto, e devido a poder processar operaes lgicas ematemticas, permite estender o domnio da automao a um sem-nmero de

atividades humanas. Estamos ainda no comeo de uma nova revoluo.Porm, os exemplos de automao vo desde a gesto automatizada aofabrico de ao, desde a agricultura at o comando de navios, desde aplicaes

medicina at o controle de trfego areo. E acontece que campos quepareciam vedados ao computador, como a Poesia e a Msica, no ficaro

imunes a esta invaso.



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No campo Industriale, em particular, nas Indstrias Petroqumicas. o operrio,operador do processo tinha por funo vigiar as leituras de um grande nmero

de instrumentos de medida. As Presses, as temperaturas, as vazes os

nveis, as composies qumicas, deveriam ser conhecidos a todos os instantespelo operador o qual deveria detectar, de entre esta grande massa de dados,as variveis que se desviavam de certos valores prefixados e atirar sobre o

complexo fabril de modo a reconduzi-lo a um funcionamento mais estvel oumais econmico.

Porm, as limitaes intrnsecas do homem conferem a este processo deintegrao uma lentido incompatvel com as grandes produes das unidadesfabris modernas. A ateno a dois fatos simultneos praticamente impossvel.Um esforo no sentido de urna maior rapidez acarreta um aumento dos erros e

falsas manobras.



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O aumento de rendimentos (qualitativo e/ou quantitativo) de um processo fabril,isto , a sua otimizao, em qualquer nvel de produo, exige o conhecimento

matemtico das relaes entre grande nmero, de variveis e parmetros.

Estas relaes (funes de transferncias) devem ser estabelecidas tanto emregime esttico (em equilbrio) como dinmico (durante ou aps perturbaesde equilbrio)

Estas relaes podem atingir grande complexidade (no caso em que j sepodem ser estabelecidas).

Um controle de otimizao deveria ter em conta estas equaes do processo e

desempenhar (em tempo real) computaes de maximizao e minimizao.S o computador esta altura desta misso. O operador humano apenas pode,e com lentido introduzir aes de controle aproximadas. Baseia-se em grande

parte, na sua experincia acumulada, no seu tato e na sua intuio. Mas istono basta de nenhum modo quando a complexidade dos processos ou as

velocidades de processamento se tomam muito altas.



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O homem, intercalados nos sistemas de mquinas como umelemento desses sistemas, mostrou ser um estorvo ao

progresso industrial e aos aumentos de produtividade que sonecessrios.

Nas ltimas dcadas, as tcnicas do controle automticopermitiriam liberar os processos fabris de funes enfadonhas

e que exigiam grande esforo nervoso permitindo

simultaneamente que essas funes fossem cumpridas commuito maior preciso rapidez e segurana.



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O controle automticoe verdadeiramente, uma primeira fase daAutomao. Trata-se porm de uma automao no integrada e

ao nvel de subsistemas fabris relativamente simples.Ao passo que, primitivamente, era o operrio quem, guiando-se,

por exemplo, pela leitura de um manmetro, tentava regularuma presso, abrindo ou fechando vlvulas, agora uma

cadeia de regulao(ou malha de controle) que faz a mesmacoisa com muitas vantagens.

Encontram-se numa cadeia de controle, como veremos emmaior pormenor, as funes bsicas de medida, computao econtrole que j referimos serem caractersticas da automao.



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Embora no se exija j do operrio uma ateno constante no controledas inmeras variveis continua sendo necessrio que ele integre

mentalmente uma multido de leituras e que, a todos os instantes, saiba oque est se passando na fbrica. As vrias malhas de controle atuam

solitariamente, independentes umas das outras. Atuandointeligentemente nos seus pequenos domnios (regulao de nvel, deuma temperatura ou de uma vazo) os controladores so cegos para o

que se passa nas outras cadeias.

Cabe ao operrio o papel, ainda muito complexo. e ainda acima das suaspossibilidades, de levar a harmonia ao complexo fabril de modo a conjugaras inmeras tendncias em jogo. Deve decidir, de acordo com o tcnicoda fbrica, as condies a manter em certas partes da instalao, E umaespcie de maestro de uma orquestra onde cada msico est sujeito a

influncias externas que o desviam a cada instante da partitura.



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Alm destas funes, o operador deve manter um registro de valores dasvariveis para referncia futura e para deteco de anomalias.

Estas limitaes humanas que estamos aqui a referir em relao

indstria podem apontar-se num sem-nmero de outras atividades.Ao acaso, citaremos o controle das naves espaciais, os encontrosespaciais. os encontros em rbita e aterrisagens. onde a complexidade de

comportamentos dinmicos e a extrema rapidez necessria excluemcompletamente o piloto humano num grande nmero de operaes. O

computador e a automao praticamente integral tornam-se ento

imprescindveis. Isto no quer dizer, diga-se de passagem, que o homemse tome intil. Pelo contrrio, como supervisor do autmato e sem estaragora sujeito enorme tenso nervosa e muscular de mltiplas tarefas,isto , liberto do sistema, o piloto humano tem sempre a possibilidade de

alterar as ordens dadas ao sistema e pode dedicar-se aos verdadeiros finsa atingir: a investigao. a procura de novos aspectos do real, a

superviso geral.



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Podemos tambm apontar o caso dos grandes aeroportos onde osservios de marcao de lugares e de controle de vos devem ser

compridos em tempo real. Ora, um nico Jumbo 747 recebe de uma svez cerca de 400 passageiros! A nica soluo reside no recurso automao destes servios deixando-os a cargo dos computadores.

Tambm a indstria entrou na via da automao. Este avano atinge nestemomento especialmente, as refinarias de petrleo. as indstrias

petroqumicas, o fabrico de ao, a gerao de energia eltrica, as

indstrias de fertilizantes, o fabrico de pasta de papel, a produo defibras sintticas e o fabrico de alimentos.



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A automao industrial processa-se, a maior parte das vezes, do seguintemodo: um computador digitalrecebe sinais de entradaprovenientes dos

vrios instrumentos de medida da fbrica, comparaessas medidas com osvalores desejadose executa operaes matemticasde modo a gerar ossinais de correo que vo instruir os rgos de controle acerca da

alterao mais apropriada a cada instante,O computador no dirige a sua ateno simultaneamente a todas asvariveis de entrada e a todos os rgos de saida. Pelo contrrio, vai

varr-las sucessivamente em seqncia rpida. Porm a sua velocidade to grande que cada um dos rgos de controle no notar as distraesmuito curtas do computador e pensar que dispe de toda a sua ateno.



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O computador pode ser programado de modo a otimizar um conjunto decondies (temperaturas, presses. vazes, composies etc.) de modo a

conduzir, a todos os instantes, a uma produo timasob um determinadoponto de vista, quer qualitativoquer quantitativo. Esta otimizao feitaatravs da resoluo de sistemas de equaes diferenciais que exprimem

as relaes entre as variveis em jogo, isto . que exprimem ascaractersticas do processo a controlar.

A automao na indstria qumica conduz a maiores rendimentos fabris e.

portanto, a maiores produes, para equipamento idntico, e a qualidademais uniforme .A poupana de mo-de-obra existe mas no grandeneste tipo de indstrias.



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Noutras indstrias, pelo contrrio, a automao conduz a unia reduo detrabalho humano e pode, em certos casos, dispens-lo quase totalmente.

Os aumentos de produtividade que resultam da automao trazemconseqncias de grande alcance para o futuro do mundo. Estasconseqncias esto j a se fazer sentir nos pases mais avanados,

especialmente nos EUA, Rssia. Inglaterra e Frana.A automao na indstria qumica - As indstrias qumicas foram as

primeiras a se beneficiar da automao total . A explicao para este fato

deve procurar-se na maior facilidade que os processos qumicos contnuosoferecem as tcnicas de controle.Um exemplo clebre o da refinaria de Fawley, no sul da Inglaterra, na

qual o comando de algumas centenas de cadeias de controle ficou a cargode dois computadores supervisionados por um terceiro.

Foi a primeira refinaria do mundo a ser dotada com Controle Digital Direto.



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Ora, exatamente nestes domnios, o afluxo de informaes elevadssimo e o computador tem aqui um campo ideal para

exercer as suas aptides.O nvel mais simples o trabalho repetitivo de escritrio oqual pode, com a maior simplicidade, ser desempenhado porcomputadores. Ao nvel mais alto de deciso, as tcnicas daAnlise Operacionalpermitem tambm que os computadores

desempenhem um importantssimo papel na gesto de Empresas.



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Para muitas pessoas a tecnologia est relacionada somente asinvenes que surgiram principalmente no sculo passado com

especial destaque para a televiso, o telefone, o computador, ainternet, etc.

Vamos fazer uma reflexo para perceber que a tecnologiasempre existiu desde o momento em que o homem descobriuque podia usar elementos da natureza para facilitar a sua vida.

Automao & Tecnologia


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A partir de uma situao problema, o homem descobriu que podia usarelementos da natureza para atender as suas necessidades.



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A tecnologia o saber fazer, o processo criativo usado para resolverproblemas, com o objetivo de melhorar a condio humana e satisfazer suas

necessidades.

A tecnologia sempre evoluiu medida que o conhecimento cientfico evolua.



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As invenes feitas no passado marcam o nosso futuro.



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Automao Pesada:

Mquinas que so projetadas para executar uma funo especfica. Nestes

sistemas, qualquer mudana na operao padro demanda uma mudana nohardware da mquina e em sua configurao. Geralmente utilizados para um

produto particular e de difcil adaptao a outro produto.

Automao Flexvel:

Mquinas de fcil programao onde pode ser mudada facilmente erapidamente uma configurao de manufatura para outra.

Tipos de Automao


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Automao Industrial um conjunto de tcnicas destinadas a tornar automticos vriosprocessos numa indstria: o Comando Numrico, os Controladores Programveis, oControle de Processo e os Sistemas CAD/CAM (Computer Aided Design e Computer

Aided Manufacturing projetos e manufaturas apoiados em computador).

O Comando Numrico controla automaticamente mquinas operatrizes (tornos,frezas, furadeiras, etc); os Controladores Programveis so equipamentos eletrnicos

programveis destinados a substituir sistemas controlados por dispositivoseletromecnicos e interfacear Comandos Numricos, os rels e suas interligaes porprogramas que simulam estes componentes; o Controle de Processo visa o controle

global de um processo, em vez de parcial, como o Controlador Programvel e oComando Numrico (tambm conhecido como Sistemas Supervisrios).

A microeletrnica invade os setores produtivos das indstrias, propiciando a automao.O processo de automao no atinge apenas a produo em si, substituindo o trabalho

braal por robs e mquinas com Comando Numrico computadorizado: permiteenormes ganhos de produtividade ao interagir tarefas distintas como a elaborao de

projetos, o gerenciamento administrativo e a manufatura.

Definio


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Na automao industrial alguns itens devem ser avaliados:

Instalao eltrica compatvel com os pontos de Entrada e Sada;Chaves de proteo do hardwareTipo e forma de endereamento;Estrutura da palavra;Tipo e forma de sinais aceitveis;Compatibilidade dos equipamentos eletromecnicos.

Na automao industrial, os CLPs dominam os dispositivos pneumticos, hidrulicos,mecnicos e eletromecnicos. Tambm so utilizados para controlarem grandezas tais

como vazo, temperatura, presso, nvel, velocidade, torque, densidade, rotao,tenso e corrente eltrica (varivel de controle).

Definio


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Passos para automao de um equipamento:Definio

INCIODefinio dos pontosde E/S e operandos

Elaborao doprograma do usurio

Teste do programado usurio

Funciona?

Automatizar Analisar e modificar programa

SIM NO

Instalao do equipamentoe liberao para operao


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O CLP um dispositivo digital que controla mquinas e processos. Utiliza umamemria programvel para armazenar instrues e executar funes especficas:

energizao/desenergizao, temporizao, contagem, seqenciamento,

operaes matemticas e manipulao de dados.Os CLPs, de extraordinria importncia prtica nas indstrias, caracterizam-se

por:

Robustez adequada aos ambientes industriais (geralmente no incluem vdeo);

Programao por meio de computadores pessoais (PCs);Linguagens amigveis para o projetista de automao de eventos discretos;Permitir tanto o controle lgico quanto o controle dinmico (P + I + D);Incluir modelos capazes de conexes em grandes redes de dados.

Computadores para Automao


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O Controlador Programvel vem substituir circuitos de rels que integravam oantigo painel industrial. Para efetuar uma modificao da lgica dos comandos, por

qualquer motivo, era necessrio um rearranjo na montagem, via de regra

cansativo, demorado e dispendioso, modificao que, s vezes, implicava umareforma total dos armrios eltricos. Com o Controlador Programvel bastamodificar o programa, mantendo o hardware.

Um CLP automatiza uma grande quantidade de aes com preciso,confiabilidade, rapidez e pouco investimento. Informaes de entrada so

analisadas, decises so tomadas, comandos so transmitidos, tudoconcomitantemente com o desenrolar do processo.

Computadores para Automao


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Entende-se por engenharia de software a tecnologia para analisar requisitos deinformao e projetar arquivos e fluxos de dados, para programar os equipamentos

digitais, assim como testar e manter os programas computacionais.

Os softwares ditos comerciais(para bancos e empresas comerciais) requeremgrandes memrias e capacidade apenas para clculos simples; os softwarescientficos(para Fsica, Engenharia, Astronomia, Biologia etc.) exigem grandecapacidade de clculo e apenas pequenas memrias. Em ambos os tipos deprogramas a velocidade tem importncia em si mesma, e ela no interfere na

correo dos resultados; um programa correto numa mquina rpida tambm oser numa lenta, e vice-versa.

A Engenharia de Software na Automao


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Em muitos programas comerciais h concorrncia, no sentido de que muitosusurios pedem servio simultaneamente e no aceitam esperar; o problema

usualmente se resolve com suficientes velocidade de processamento e nmero de

terminais. Diz-se que tais programas so de tempo real.Os softwares para automao tambm tem como requisito a capacidade de

administrar a concorrncia de tarefas, e, por isso, so ditos de tempo real; mas emautomao, velocidade e correo esto interligadas: por exemplo, num programade controle que l medidas oriundas de um processo fsico e as coloca num buffer,

a velocidade de leitura no pode ser menor que a de entrada no buffer, sob penade ocorrer perda grave da informao. Diz-se que tais programas so de temporeal, hard.



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O problema essencial no caso da automao o fato de que uma tarefa podeestar mudando o valor de uma varivel na memria enquanto outro est lendo a

mesma varivel; ento preciso ter, no acesso a essa memria, um mecanismoseguro de Mtua Excluso. Diz-se que uma tarefa entra na regio crtica comrespeito a um recurso computacional quando ela est a ponto de acess-lo; o fato

deve ser sinalizado com um flag adequado; sempre que este ocorre, precisoverificar se h alguma outra tarefa na mesma regio e, em caso afirmativo, utilizar

uma regra de prioridades. Uma regra de prioridades inexistente ou inadequada

pode criar um deadlockou conflito mortal.



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Interfaces diretas:

o Sinais digitais

o Sinais analgicos

Definies

Interfaces indiretas:

o Comunicao

o Entrada de dados

0011010101101001


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Sensores:

o transformam um grandeza fsica em grandeza eltricao podem informar valores proporcionais (analgicos) ou discretos (digitais)o muitas vezes, dependem de circuito auxiliar para transmitirem o valor

Atuadores:

o interferem no processo, atravs de aes sobre alguma grandeza fsica inerente a eleo recebem sinais de comando para atuaremo podem ter aes proporcionais (analgicos) ou discretas (digitais)

Definies


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Controladores:

o verificam o estado do processo, lendo as grandezas fsicas representativas do mesmo

(atravs dos sensores)o processam internamente algoritmo de controle, que tem por objetivo manter oprocesso em operao dentro dos parmetros de segurana e qualidade previamentedefinidoso enviam sinais de comando aos atuadores, de maneira a alterar algum parmetro deoperao do processo, se necessrio

Definies


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Aquisio da informao:

o Forma pela qual o processo se comunica com o sistema de controle;o Transformam uma informao fsica em um sinal eletrnico;o Praticamente todos os parmetros fsicos podem ser medidos atravs de sensores etransdutores;

Definies


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Definies

Sensor indutivo

So equipamentos eletrnicos capazes de detectar a aproximao de peas

metlicas.


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DefiniesSensor indutivo

Princpio de Funcionamento

Com a aproximao de peas metlicas, ocorre uma variao na tensogerada por um oscilador.

Um comparador monitora esta tenso e envia um sinal para o transistor casoocorra variao.


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DefiniesSensor indutivo

Aplicaes


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DefiniesSensor capacitivo

Equipamentos eletrnicos capazes de detectar aproximao de materiaisorgnicos, plsticos, ps, Iquidos, madeiras, papis, metais, etc.


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Princpio de Funcionamento

Baseia-se na gerao de um campo eltrico, desenvolvido por um osciladorcontrolado por capacitor.


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Tabela de Constantes Dieltricas:


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Exemplo de distncia de deteco (10mm):


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Aplicaes:


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DefiniesSensor fotoeltrico

Tambm conhecidos por sensores pticos, manipulam a luz de forma adetectar a presena de objetos.


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Baseiam-se na transmisso e recepo de luz infravermelha que pode serrefletida ou interrompida por um objeto a ser detectado.


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Principais Tipos:


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Aplicaes:


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DefiniesSensor ultrasnico

Utilizam ondas sonoras de alta freqncia para detectar objetos.


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Princpio de Funcionamento:

O emisssor envia impulsos ultrasnicos sobre o objeto analisado. As ondassonoras voltam ao detetor depois de um certo tempo, proporcional a distncia.


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Aplicaes:


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DefiniesTransdutores

0 principio de funcionamento dos transdutores est baseado na variao de umsinal eltrico, gerada devido a variao de um parmetro fsico.

Exemplos:

Termoresistor(Pt100): Varia sua resistncia de acordo com a temperatura.Termopar: Gera uma tenso eltrica quando submetido a uma temperatura.Tacogerador: Gera uma tenso proporcional a velocidade no qual submetido.

Clula de Carga: Varia sua resistncia de acordo com a fora que lhe aplicada.


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ConceitoAtuadores

Os atuadores so responsveis pela variao de parmetros do processo a sercontrolado. Praticamente todas as aes fsicas realizveis por um operador

humano sobre um processo podem ser realizadas (com maior preciso) por umatuador controlado eletronicamente.

Principais atuadores:

Motores eltricos - Controle de movimentos de rotao e deslocamentos;

Cilindros Hidrulicos e Pneumticos - Controle de deslocamentos;Eletrovlvulas - Controle de fluxo;Bombas - Controle de fluxo e de nvel;Resistncias eltricas - Controle de aquecimento;Compressores - Controle de refrigerao/climatizao.


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Microcomputador


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Single-loop / Multi-loop


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SDCD / SDC - Sistema Digital de Controle


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CLP Controlador Lgico Programvel


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CLP Controlador Lgico ProgramvelHistrico

Em 1968 cientes das dificuldades encontradas na poca para se implementar controleslgicos industriais. David Emmett e William Stone da General Motors Corporation

solicitaram aos fabricantes de instrumentos de controle que desenvolvessem um novotipo de controlador lgico que incorporasse as seguintes caractersticas: Ser facilmente programado e reprogramado para permitir que a seqncia de

operao por ele executada pudesse ser alterada, mesmo depois de suainstalao;

Ser de fcil manuteno, preferencialmente constitudo de mdulos

interconectveis; Ter condies de operarem ambientes industriais com maior confiabilidade queos painis de rels;

Ser fisicamente menor que os sistemas de rels; Ter condies de ser interligado a um sistema central de coleta de dados; Ter um preo competitivo com os sistemas de rels e de estado-slido usados

at ento.


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CLP Controlador Lgico ProgramvelHistrico

Esse equipamento recebeu o nome de "Controlador Lgico Programvel CLP ouPLC.

O primeiro prottipo desenvolvido dentro da General Motors funcionavasatisfatoriamente, porm foi utilizado somente dentro da empresa.A primeira empresa que o desenvolveu, iniciando sua comercializao foi a

MODICON (Indstria Norte- Americana).Os primeiros Controladores Programveis eram grandes e caros. s se tornando

competitivos para aplicaes que eqivalessem a peio menos 150 rels.

Principais fabricantes:

Allen Bradley

WEG

ABB

SIEMENS

Schneider

GE


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CLP Controlador Lgico ProgramvelConceitos Bsicos

Ponto de Entrada:Considera-se cada sinal recebido pelo CLP, a partir dedispositivos ou componentes externos como um ponto de entrada.

Ex: Micro-Chaves, Botes, termopares, rels etc.

Entradas Digitais:Somente possuem dois estados.


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Entradas Analgicas:Possuem um valor que varia dentro de uma determinadafaixa. (0 10V, -10 10V, 0 20mA e 4 a 20mA)

Ponto de Sada:Considera-se cada sinal Produzido pelo CLP, para acionardispositivos ou componentes do sistema de controle constitui um ponto de sada.

Ex: Lmpadas, Solenides, Motores.


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Sadas Digitais:Somente possuem dois estados.

Sadas Analgicas:Possuem um valor quevaria dentro de uma determinada faixa.(0 10V, -10 10V, 0 20mA e 4 a 20mA)


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Programa: a Lgica existente entre os pontos de entrada e sada e que executaas funes desejadas de acordo com o estado das mesmas.


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EEPROM:Memria que no perde seu contedo quando desligada a alimentao.Normalmente contm o programa do usurio.

Bit: a unidade para o sistema de numerao binrio. Um bit a unidade bsicade informao e pode assumir 0 ou 1.

Byte:Byte uma unidade constituda de 8 bits consecutivos. O estado dasentradas de um mdulo digital de 08 pontos pode ser armazenado em um Byte.

Word:Uma word constituda de dois Bytes. O Valor das entradas e sadasanalgicas podem ser indicados por words.

CPU: a unidade inteligente do CLP. Na CPU so tomadas as decises para ocontrole do processo.


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CLP Controlador Lgico ProgramvelPrincpio de Funcionamento:

MDULOS DEENTRADA

MDULOS DESADA

UCP (CPU)UNIDADE CENTRAL

DE PROCESSAMENTO

DISPOSITIVO DEPROGRAMAO


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CLP Controlador Lgico ProgramvelPrincpio de Funcionamento:


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PS CPU SM:

DI

SM:

DO

SM:

AI

SM:

AO

CP FM SM IM


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UCP / CPU

A Unidade Central de Processamento (UCP ou CPU) 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 aoprocessamento.

Geralmente, cada CLP tem uma UCP, que pode controlar vrios pontos de E/S(entradas e sadas) fisicamente compactadas a esta unidade - a filosofia

compacta de fabricao de CLPs, ou constituir uma unidade separada, conectadaa mdulos onde se situam cartes de entrada e sada, - esta a filosofia modular

de fabricao de CLPs.


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Este processamento poder ter estruturas diferentes para a execuo de umprograma, tais como:

Processamento cclico;

Processamento por interrupo;

Processamento comandado por tempo;

Processamento por evento.


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CLP Controlador Lgico ProgramvelProcessamento cclico

a forma mais comum de execuo que predomina em todas as UCPsconhecidas, e de onde vem o conceito de varredura, ou seja, as instrues de

programa contidas na memria so lidas uma aps a outra seqencialmente doincio ao fim, da retornando ao incio ciclicamente.

Um dado importante de uma UCP o seu tempo de ciclo, ou seja, otempo gasto para a execuo de uma varredura. Este tempo est relacionado com

o tamanho do programa do usurio (em mdia 10 ms a cada 1.000 instrues).


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CLP Controlador Lgico ProgramvelProcessamento por interrupo

Certas ocorrncias no processo controlado no podem, algumas vezes, aguardar ociclo completo de execuo do programa. Neste caso, ao reconhecer uma

ocorrncia deste tipo, a UCP interrompe o ciclo normal de programa e executa umoutro programa chamado de 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 pontoonde ocorreu a interrupo.

Uma interrupo pode ser necessria , por exemplo, numa situao de emergncia

onde procedimentos referentes a esta situao devem ser adotados.


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Processamento comandado por tempo

Da mesma forma que determinadas execues no podem ser dependentes dociclo normal de programa, algumas devem ser executadas a certos intervalos detempo, s vezes muito curto, na ordem de 10 ms.

Este tipo de processamento tambm pode ser encarado como um tipo deinterrupo, porm ocorre a intervalos regulares de tempo dentro do ciclo normal

de programa.


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Processamento por evento

Este processado em eventos especficos, tais como no retorno de energia, falha

na bateria e estouro do tempo de superviso do ciclo da UCP.Neste ltimo, temos o chamado Watch Dog Time(WD), que normalmente ocorre

como procedimento ao se detectar uma condio de estouro de tempo de ciclo daUCP, parando o processamento numa condio de falha e indicando ao operador

atravs de sinal visual e, s vezes, sonoro.


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Em geral...

O ciclo de SCAN (ou ciclo de processamento) o seguinte:


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Memria

O sistema de memria uma parte de vital importncia no processador de umcontrolador programvel, pois armazena todas as instrues assim como o os

dados necessrios para execut-las.Existem diferentes tipos de sistemas de memria. A escolha de um determinado

tipo depende:

Do tipo de informao armazenada; Da forma como a informao ser processada pela UCP.

As informaes armazenadas num sistema de memria so chamadas palavras dememria, que so formadas sempre com o mesmo nmero de bits.

A capacidade de memria de um CP definida em funo do nmero de palavrasde memria previstas para o sistema.


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Arquitetura de memria de um CLP

A arquitetura de memria de um controlador programvel pode ser constituda por

diferentes tipos de memria.A memria do computador onde se armazenam os dados que devem sermanipulados pelo computador (chamada memria de dados) e tambm onde est

armazenado o programa do computador (memria de programa).Aparentemente no existe uma diferena fsica entre as memrias de programa,apenas utilizam-se memrias fixas para armazenar dados fixos ou programas e

memrias que podem ser alteradas pelo sistema para armazenar dados quepodem variar de acordo com o programa. Existem diversos tipos de memrias quepodem ser utilizadas pelo computador: fita magntica, disco magntico e at

memria de semicondutor em forma de circuito integrado.


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Arquitetura de memria de um CLP

As memrias a semicondutores podem ser divididas em dois grupos diferentes:

Memria ROM (read only memory) memria apenas de leitura. Memria RAM (random acess memory) memria de acesso aleatrio.

As memrias ROM so designadas como memria de programa por seremmemrias que no podem ser alteradas em estado normal de funcionamento,

porm tm a vantagem de no perderem as suas informaes mesmo quando desligada sua alimentao.


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CLP Controlador Lgico ProgramvelTipo de Memria Descrio Observao

RAM DINMICA Memria de acesso aleatrio

- Voltil

- Gravada pelo usurio

- Lenta

- Ocupa pouco espao

- Menor custo

RAM Memria de acesso aleatrio

- Voltil


- Rpida

- Ocupa mais espao

- Maior custo

ROM MSCARA Memria somente de leitura

- No Voltil

- No permite apagamento

- Gravada pelo fabricante

PROMMemria programvel somente de

leitura

- No voltil- No permite apagamento


EPROMMemria programvel/

apagvel somente de leitura

- No Voltil

- Apagamento por ultravioleta


EPROM

EEPROM

FLASH EPROM

Memria programvel/

apagvel somente de leitura

- No Voltil

- Apagvel eletricamente



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Estrutura da memria de um CLP

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 ou Imagem Memria de dados

Memria do usurio


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CLP Controlador Lgico ProgramvelEstrutura da memria de um CLP

Memria Executiva

formada por memrias do tipo ROM ou PROM e em seu contedo estarmazenado o sistema operacionalresponsvel por todas as operaes que sorealizadas no CLP.

O usurio no tem acesso a esta rea de memria.

Memria do Sistema

Esta rea formada por memrias tipo RAM, pois ter o seu contedoconstantemente 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.


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CLP Controlador Lgico ProgramvelMemria Imagem

A memria de status dos mdulos de E/S so do tipo RAM. A UCP, aps ter efetuado aleitura dos estados de todas as entradas, armazena essas informaes na rea

denominada status das entradasou imagem das entradas. Aps o processamento

dessas informaes, os resultados sero armazenados na rea denominada status dassadasou 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, como: 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.


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Memria do Usurio

A UCP efetuar a leitura das instrues contidas nesta rea a fim de executar o

programa do usurio, de acordo com os procedimentos predeterminados pelosistema operacional.

As memrias destinadas ao usurio podem ser do tipo:

RAM RAM/EPROM RAM/EEPROM


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Memria do Usurio

Tipo de Memria Descrio

RAM

A maioria do CLPs utiliza memrias RAM para

armazenar o programa d usurio assim como os dados

internos do sistema. Geralmente associada a baterias internas

que evitaro a perda das informaes em caso de queda da

alimentao.

RAM/EPROMO 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 CLP 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.


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Sistemas SupervisriosDefinio:

Os Sistemas Supervisrios podem ser vistos como sistemasque supervisionam ou monitoram processos executados

em uma planta industrial, atravs da visualizao devariveis da planta que est sendo automatizada, bemcomo das aes tomadas pelo sistema de automao.

Sistemas Supervisores so usualmente empregados coma finalidade de tornar possvel o reconhecimento de

possveis falhas em componentes da planta antes que

essas falhas ocorram efetivamente, partindo-se dapremissa que a eminente ocorrncia de um falhageralmente pode ser detectada atravs de mau

funcionamentos e pequenas anomalias no comportamentodo sistema antes que a falha realmente ocorra, permitem

ainda o acompanhamento destas falhas em forma de

histrico.


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Sistemas Supervisrios Principais fabricantes:Fabricante Software

RockwellRS View

Process Logix

Siemens

WinCC

WinCC Flexible

Pro Tool

GE Fanuc

Cimplicity

Fix

iFix

Wonderware In Touch

Indusoft Indusoft

ElipseElipse

E3

ABB Micro SCADA pro

Honeywell Plant Scape

Wizcon Wizcon Supervisor

SPIN Action View

Progea Movicon

Dakol Premium HMI


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Sistemas Supervisrios Principais fabricantes:Fabricante Software

RockwellRS View

Process Logix

Siemens

WinCC

WinCC Flexible

Pro Tool

GE Fanuc

Cimplicity

Fix

iFix

Wonderware In Touch

Indusoft Indusoft

Elipse

Elipse

E3

ABB Micro SCADA pro

Honeywell Plant Scape

Wizcon Wizcon Supervisor

SPIN Action View

Progea Movicon

Dakol Premium HMI


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Cimplicity


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CLP

Controlador Lgico ProgramvelEndereamento:

a) A primeira letra refere-se ao fato de a varivel estar indexada como entradaou como sada, ou seja, I (input) para a palavra de entrada e O (output) para

a palavra de sada. Convm lembrar que a imagem da palavra de entrada completamente separada da imagem de sada: I:12/04 e O:12/04 soendereos completamente diferentes.

b) Os dois dgitos aps o ponto duplo, :, correspondem localizao que orespectivo mdulo de entrada ou sada ocupa no controlador programvel

ou na sua expanso. Nos exemplos os mdulos imagem sorespectivamente, 12 para a entrada e 02 para a sada.

c) Os dois dgitos aps a barra inclinada, /, correspondem ao endereo do bitda imagem da palavra de entrada ou sada.


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Linguagens de Programao:

So vrias as linguagens de programao utilizadas em controladores programveis. OInternational Electrotechnical Committee IEC o responsvel pela padronizao

dessas linguagens de programao, sendo a norma IEC 1131-1 ProgrammingLanguages a recomendada para o assunto em questo.

Os estgios para o desenvolvimento de um programa so:

Escrever as instrues;

Editar o programa; Verificar e corrigir erros de sintaxe; Imprimir o programa; Carreg-lo e test-lo no controlador.


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Classificao das linguagens de programao, conforme IEC 1131-1:

Classes Linguagens

Tabulares Tabela de deciso

TextuaisIL (Instruction List)

ST (Structured Text)

Grficas

LD (Diagrama de Rels)

FBD (Function Block Diagram)

SFC (Sequential Flow Chart)


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Tabulares:

Consiste em uma Tabela-Verdade. Em cada linha h um conjunto de colunasque definem em lgica binria uma condio do sistema fsico; outrascolunas da mesma linha definem as conseqncias lgicas da condio.

Esse tipo de linguagem atualmente pouco utilizado devido ao aparecimentode linguagens mais avanadas.


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Textuais:

Linguagem de Lista de Instrues(Instruction List IL)

Consiste em uma seqncia de comandos padronizados correspondentes afunes. Assemelham-se linguagem Assembler na maneira como os

cdigos so escritos. Sua aceitao limitada, e proporciona um caminho

de migrao de produtos mais velhos para os novos padres. umalinguagem de difcil aprendizado.

Correes de programa so complexas, pois essa linguagem no permitevisualizao clara.


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Textuais:

Linguagem de Lista de Instrues(Instruction List IL)

Network 1:A I0.0A I0.1

= Q0.0

Network 2:O I0.0O I0.1= Q0.0


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Textuais:

Linguagem de Texto Estruturado(Structured Text ST)

uma linguagem de alto nvel em forma de texto que noimpe ordem de execuo. Utiliza-se atribuindo novosvalores s variveis no lado esquerdo das instrues,

como ocorre nas linguagens Pascal e Basic.


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Grficas:Linguagem de Diagrama de Blocos de Funo (Function Block Diagram)

uma linguagem de programao grfica, tambm bastanteconveniente para programar controladores programveis. Pelo

fato de ser de alto nvel, como o SFC, e bastante familiar para osengenheiros, sua utilizao muito difundida.

Utiliza-se blocos da lgica booleana, com comandos padronizados.Os blocos mais avanados permitem os seguintes programas:

Operaesnumricas;Deslocamento;Operaes comseqncia de bits;Seleo de bits;Comparao;Processamento de

caracteres;

Tempo;Converso de tipos;Operaes de flip-flop,contador, temporizador ecomunicao;Regras de controle dinmico,como atraso, mdia,diferena, monitorao, PID

etc.


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Grficas:

Linguagem de Diagrama de Blocos de Funo (Function BlockDiagram)

CLP C l d L i P l


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Grficas:

Linguagem de Diagrama de Contatos (Ladder Diagram)

Permite programar desde funes binrias at funes matemticascomplexas. A sua representao originou-se dos diagramas

eltricos em ladder (escada), cujo princpio provm da lgica derels e contatos.

Graficamente, as regras que constituem os elementos bsicosbobinas, contatos e linhas so:

Bobinas sempre ficam totalmente direita das linhas horizontais;

Linhas verticais so denominadas linhas-me;Das linhas verticais partem linhas horizontais que podem ligar-se a maislinhas verticais, e assim por diante;As seqncias de causa e efeito orientam-se da esquerda para a direita ede cima para baixo;A habilitao das linhas horizontais, da qual ocorre o acionamento dasbobinas, depende da afirmao dos contatos sua esquerda.


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Grficas:


Instrues para diagrama Ladder:

Instruo RepresentaoContato normalmente aberto NA -| |-

Contato normalmente fechado NF -|/|-

Bobina -( )-

Bobina inversa (acionada, desenergiza) -(I)-

Bobina set -(S)-

Bobina reset -(R)-

As instrues da acima so as bsicas, presentes em qualquer controladorprogramvel. A seguir, citam-se algumas instrues que variam de um modelo de

controlador para outro.

CLP C t l d L i P l


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Temporizador

Indicaes dos estados da temporizao em curso econcluda

Valor finalPalavra de temporizao (tempo restante)

Contador

Indicao do estado de contagem, em curso e concludaValor final

Palavra de contagem

Operaes algbricasSoma, subtrao, multiplicao e diviso entre dados de

memria.

Operaes lgicas

AND, OR, EXCLUSIVE OR, entre dados de memria.


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Relembrando Eletrnica Digital...

Porta Lgica & (AND / E)

Entrada 1

Entrada 2Sada

I0.0

I0.1Q0.0

Entrada 1 Entrada 2 Sada

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

I0.0 I0.1 Q0.0

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1


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Porta Lgica & (AND / E)

&

Network 1

A I0.0

A I0.1

= Q0.0


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Porta Lgica Or (OR / OU)

Entrada 1

Entrada 2Sada

I0.0

I0.1Q0.0

Entrada 1 Entrada 2 Sada

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

I0.0 I0.1 Q0.0

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1


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Porta Lgica Or (OR / OU)

OR

Network 1

O I0.0

O I0.1

= Q0.0


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Exemplo 1

LGICA DE CONTROLE

STL:

FBD:

LAD:


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Exemplo 1



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Exemplo 2LGICA DE CONTROLE

STL:

FBD:

LAD: ?


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Exemplo 2


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Temporizadores

Retardo na Energizao - ON DELAY TIMER (TON)

Entrada

Tempo deRetardo

SadaTemporizada

IN

PT

TON


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Temporizadores

Retardo na Energizao - ON DELAY TIMER (TON)


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Temporizadores

Retardo na Desenergizao - OFF DELAY TIMER (TOFF)

Entrada

Tempo deRetardo

SadaTemporizada

IN

PT

TOFF


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Exemplo 3


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"O sucesso a soma de pequenos esforos - repetidos dia

sim, e no outro dia tambm."

(Robert Collier)

Dvidas e sugestes


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Dvidas e sugestes

Contato:Aline Cardoso Gomes Duarte
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]

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