exerc-cios clp 1

CFP 1.06 - NAI Caderno de Exercícios Práticos - CLP 1

Exercício 0 C.L.P. Objetivo: Executar as ligações elétricas entre o CLP e os elementos de entrada (botões b1 e b0) e de saída (contator K1), para aplicação do exemplo proposto no quadro branco (comando LIG/DESL com dois botões): b1

24 VDC

MODELO DO MÓDULO DE E/S DIGITAL

UTILIZADO

TSX DMZ 28DR

b0

04/2003 ALLenz 1


Exercício 1 C.L.P. Objetivo:

Semelhantemente ao programa desenvolvido anteriormente, vamos agora desenvolver, implementar, testar um novo programa que realize a função de um comando de LIGA/DESLIGA.

A diferença é que, neste novo comando, deveremos ter apenas um único botão do tipo momentâneo (pulsante): este botão terá tanto a capacidade de ligar quanto de desligar.

• Ao primeiro pulsar do botão, o comando liga a saída K1; • Pulsando-se novamente o mesmo botão, o comando desliga a saída K1; • Pulsando-se mais uma vez, o comando liga novamente a saída K1, e

assim sucessivamente, desligando e religando alternadamente a cada pulsar do botão.

1.1 Desenvolva o comando utilizando três contatores auxiliares (além de um principal).

• Converta o comando para linguagem LADDER; • Faça a configuração do hardware do CLP no software PL7 Micro e

edite o programa no editor de aplicação ladder do software PL7; • Elabore e execute as ligações elétricas das E/S pertinentes; • Envie o programa do PC ao CLP e comande para roda-lo; • Após os devidos testes rodando o programa no CLP, manipulando o

botão e observando o movimento do contator ligado a saída, salve o programa na sua própria pasta de trabalho.

1.2 Desenvolva mais uma vez o mesmo comando, só que agora utilizando apenas dois

contatores auxiliares (além de um principal).

• Converta o comando para linguagem LADDER; • Edite o mesmo no editor de aplicação ladder do PL7; • Elabore e execute as ligações elétricas das E/S pertinentes; • Envie o programa do PC ao CLP e rode-o; • Após os devidos testes rodando o programa no CLP, salve o programa

na sua pasta de trabalho.

04/2003 ALLenz 2


Exercício 2 C.L.P. Objetivo: Verificar a associação existente entre:

Um diagrama LADDER desenvolvido com elementos básicos (contato NA, contato NF e bobinas) e as funções lógicas (portas lógicas) E, OU, NÃO, NÃO-E, NÃO-OU, OU-EXCLUSIVO.

OBS: Todo diagrama LADDER básico pode ser expresso (traduzido) em

termos de um diagrama de portas lógicas. Exemplos:

2.1 Comando LIGA-DESLIGA com dois botões usando portas lógicas (Biestável RS):

Implemente o comando acima em um programa LADDER para ser executado no

CLP. 2.2 Comando LIGA-Desliga com apenas um botão usando portas lógicas (Biestável

Toggle):

Implemente o comando acima em um programa LADDER para ser executado no CLP.

04/2003 ALLenz 3


Soluções de Exercícios Abaixo apresentamos algumas das possíveis soluções para os exercícios 1.1 e 1.2 : 1.1 Usando o método intuitivo de desenvolvimento:

OBS: K1 é a saída física (endereço %Q); já K2, K3 e K4 são saídas auxiliares (endereço %M). 1.2 Usando o método intuitivo de desenvolvimento:

1.3 Outra versão desenvolvida intuitivamente (em LADDER):

04/2003 ALLenz 4


Notas sobre o circuito do exercício 2.2 Introdução:

O Princípio de funcionamento do circuito em questão aproveita a característica do TEMPO DE PROPAGAÇÃO, que pode ser entendido como um pequeno tempo de atraso, o qual existe tanto nas portas lógicas reais, constituída de elementos de estado sólido (CIs e transistores), quanto em diagramas lógicos virtuais, como um programa LADDER, associada com o tempo de duração da varredura do programa. Tal característica também pode existir nas portas lógicas virtuais, realizadas por função de programa (software), como é o caso dos programas de simulação de circuitos eletro-eletrônicos bem como dos programas de CLP. Funcionamento: Repare que uma das entradas da porta E recebe o sinal proveniente do botão B1 e a outra entrada recebe o sinal do botão B1 invertido. Assim, desprezando-se efeito do tempo de propagação da porta NÃO, a saída da porta E estaria sempre em nível lógico “0” ... e nosso circuito não teria nenhuma serventia prática. No entanto, ao pulsarmos o botão B1, estaremos provocando na saída da porta E um breve pulso (pulso do tipo agulha). Tal pulso terá a largura (tempo de duração) igual ao do tempo de propagação (atraso) da porta NÃO.

A transição é atrasada na saída da porta NÃO

Pulso Agulha devido ao Tempo de Propagação

O pulso tipo agulha chega a uma das entradas da porta OU-Exclusivo e provoca a mudança de estado (toggle) na saída desta porta.

Para entender como isso funciona, é preciso lembrar que a saída da porta OU-Exclusivo também responde com um pequeno atraso (tempo de propagação) em relação à ocorrência de uma variação de nível lógico nas entradas.

Lembre-se também da tabela verdade da função OU-Exclusivo, cujo

comportamento faz-nos concluir que a saída estará em nível lógico “1” se as entradas se apresentarem com níveis lógicos diferentes entre si e que a saída estará em nível lógico “0” se os níveis lógicos de ambas as entradas forem iguais.

Assim, imagine a saída da porta OU-Exclusivo como estando inicialmente em

“0”, teremos então também “0” na entrada desta mesma porta, que recebe realimentação da saída.

04/2003 ALLenz 5


A outra entrada (a que recebe os pulsos agulha), estará também em “0” pois

trata-se da situação de repouso (não estarmos pressionando o botão B1).

Ora temos assim o mesmo nível lógico em ambas as entradas da porta OU-Exclusivo;

Ao enviarmos um pulso agulha a entrada do OU-Exclusivo, enquanto esse

durar, tal entrada estará em nível lógico “1” e como a outra entrada do OU-Exclusivo ainda esta em “0”, temos níveis lógicos diferentes entre si nas entradas, o que força a saída do OU-Exclusivo a ir de nível “0” para “1”;

O nível “1” que surge na saída do OU-Exclusivo é realimentado para a sua

própria entrada simultaneamente à extinção do pulso agulha;

Assim continuaremos a ter nas entradas níveis lógicos diferentes entre si, o que mantém estável em “1” a saída do OU-Exclusivo;

OBS: Como a saída do OU-Exclusivo é que estará comandando a nossa carga,

com esta saída em nível “1” a carga estará ligada.

Ao impulsionarmos novamente o botão B1, estaremos enviarmos um novo pulso agulha a entrada da porta OU-Exclusivo;

Estaremos assim provocando momentaneamente o estado de níveis lógico “1”

em ambas as entradas desta porta, o que fatalmente faz com que a saída da mesma mude novamente de estado indo de nível “1” para “0”;

O nível “0” que surge na saída do OU-Exclusivo, realimenta para sua própria

entrada simultaneamente à extinção do pulso agulha;

Agora temos novamente nível lógico “0” em ambas as entradas, do modo como era a situação inicial do circuito, antes de impulsionarmos o botão B1 pela primeira vez;

OBS: Como a saída do OU-Exclusivo é que estará comandando a nossa carga, com esta saída em nível “0” a carga estará desligada.

Notas:

Para o correto funcionamento deste circuito implica em que os tempos de propagação de ambas as portas em questão sejam perfeitamente iguais. Isto é praticamente impossível com portas lógicas reais (elementos de estado

sólido), que são produzidas com tempos de propagação especificados dentro de uma faixa de tolerância entre um mínimo e um máximo. Para que haja simultaneidade entre a extinção do pulso agulha na saída da porta E

e o transiente de resposta na saída da porta OU-Exclusivo, tal circuito só poderá ser implementado com sucesso garantido em programas simuladores, como o EWB ou Multisim, ou em programas de CLPs, pois estes garantem tal conformidade.

04/2003 ALLenz 6


Carta de tempo completa:

Diagrama LADDER equivalente ao circuito:

Algo muito importante neste diagrama LADDER é com respeito à ordem das linhas. Repare que a primeira linha LADDER corresponde à porta E, e a segunda corresponde à porta inversora. Ao fazer a conversão deste circuito de portas lógicas para o diagrama LADDER, muitos programadores tenderiam a colocar primeiro a porta inversora no diagrama LADDER e em seguida a porta E. No entanto, fazendo assim o programa não funcionaria, vejamos por que: Inicialmente analisemos a tabela que segue, a qual foi obtida a partir da carta de tempo mostrada anteriormente:

Fluxo das Informações => ENTIDADE INÍCIAL PRESSIONANDO B1 SOLTA B1 PRESS B1 SOLTA B1

Botão B1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 Saída_E 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0

Saída_NÃO 1 1 0 0 0 1 ... 1 0 0 ... 0 1 Saída_Final 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 Varredura # 1 2 3 4

...

n+4 n+5

04/2003 ALLenz 7


Descrição do Funcionamento:

Como já sabemos, a forma como um programa LADDER é executado é por varreduras do programa (ou scan).

O estado de uma entrada qualquer que esteja referida em um programa LADDER é

“lida” antes de o CLP iniciar uma dada varredura deste programa. Assim, ao acionarmos a chave B1 pela primeira vez, durante a varredura #2, após isto,

e somente após isto, estaremos desencadeando as seguintes ocorrências durante a varredura #3:

• A saída denominada SAIDA_E sendo energizada na primeira linha do programa LADDER;

• A saída denominada SAIDA_NÃO sendo energizada na segunda linha do programa LADDER;

• A saída denominada SAÍDA_FINAL permanecendo em nível “0” !!!! Sim, é isso mesmo, pois somente na próxima varredura (varredura #4), quando

a nova condição da saída denominada SAIDA_E, que estava em nível lógico 0 na varredura #2 e que foi para nível lógico 1 na varredura #3, tiver sido atualizada na tabela imagem para efeito de entrada (haja vista que a tal SAIDA_E é usada como entrada que chega à porta OU-Exclusivo), é que SAIDA_FINAL poderá mudar. Isso ocorrerá somente quando iniciarmos a varredura #4.

• Ato contínuo, ao iniciar a nova varredura (varredura #4) terá as seguintes

ocorrências:

• A saída SAIDA_E na primeira linha do programa é “derrubada”, devido o fato de na varredura anterior a saída denominada SAIDA_NÃO ter ido para nível lógico 0; (Assim, a saída SAIDA_E ficou em nível lógico “1” durante o tempo de uma varredura).

• A chave B1 provavelmente permanecerá acionada por um tempo considerado

longo, de 100ms a 1s, dependendo apenas da velocidade do operador. Durante esse tempo o CLP executa centenas de varreduras.

• O fato é que a SAÍDA_NÃO somente irá voltar para nível lógico 1 na primeira

varredura do programa LADDER após a chave B1 ter retornado a seu estado normal.

• A saída S001.1 indo para nível lógico “1” , por intermédio da via paralela

superior da linha 3 (isto é possível, apesar de A001.1 ter sido derrubado nesta varredura, pois lá na tabela imagem consta à informação de que A001.1 ainda está energizada);

• Uma quantidade de n varreduras ocorrerá, sem que haja novas ocorrências até

que a chave E001.1 venha a ser volte a sua posição normal (atualizada na tabela ao final da varredura n+4). Ao iniciarmos a varredura n+5, por efeito da

04/2003 ALLenz 8


desativação da chave E001.1 temos a saída A001.1 sendo derrubada para nível 0.

A partir dai uma quantidade de m varreduras ocorrerão, sem que haja novas

ocorrências até que a chave E001.1 venha a ser ativada pela segunda vez, daí ... (complete você está análise com o seu próprio raciocínio).

04/2003 ALLenz 9


Utilizando a Planta do Manipulador de Eletropneumática Introdução:

Nos exercícios mais avançados (no final do curso) nós estaremos programando a planta toda como um sistema integrado.

No entanto, nestes primeiros exercícios sobre controle seqüencial, onde estaremos

objetivando o aprendizado de uma metodologia de desenvolvimento de programa para o controle seqüencial (cadeia estacionária), estaremos considerando a planta como que dividida em duas plantas distintas (duas meias-plantas) e com isso iremos utilizar tão somente dois de seus cilindros com suas respectivas válvulas solenóides e seus respectivos sensores de fim de curso, em cada uma dessas metades, para desenvolvimento dos exercícios básicos. Diagrama de eletropneumática no 1 (metade à ESQUERDA da planta): Denominação: Sistema Alimentador

Função Remove as peças do Magazine de Pilha transportando-as para a planta do manipulador XYZ.

04/2003 ALLenz 10


Os elementos atuadores, tais como: cilindros, atuadores semi-rotativos e válvulas geradoras de vácuo, são representados simbolicamente e de forma ordenada pelas letras do alfabeto maiúsculas A, B, C, ...

Para os elementos de entrada (sensores) utilizamos o símbolo Bx, onde x é o

número seqüencial correspondente a um determinado sensor. Para os elementos de saída (solenóides) utilizamos o símbolo Yx, onde x é o

número seqüencial correspondente a determinado solenóide. Elementos componentes do diagrama de eletropneumática no 1: Elementos atuadores: A Atuador semi-rotativo (move as peças da meia-planta no 1 para a meia-

planta no 2) B Cilindro de dupla ação (remove peça do magazine de pilha) C Válvula geradora de vácuo (permite o braço do atuador semi-rotativo

segurar a Peça por meio de uma ventosa) Elementos de entrada que enviam sinais para o CLP: B1 Sensor do atuador semi-rotativo recuado (anti-horário) Sensor Indutivo B2 Sensor do atuador semi-rotativo avançado (horário) Sensor Indutivo B3 Sensor de cilindro B recuado Embolo Magnético B4 Sensor de cilindro B avançado Embolo Magnético B5 Sensor de pressão diferencial (vacuostato) Sensor Pneumático B6 Sensor de presença de peça no magazine de pilha Sensor Óptico Elementos de saída que recebem os sinais de comando vindos do CLP: Y1 Solenóide de avanço (horário) do atuador semi-rotativo Y2 Solenóide de avanço do cilindro B Y3 Solenóide de recuo do cilindro B Y4 Solenóide da válvula de comando da válvula geradora de vácuo

04/2003 ALLenz 11


Diagrama de eletropneumática no 2 (metade à DIREITA da planta): Denominação: Manipulador XYZ

Elementos componentes do diagrama de eletropneumática no 2: Elementos atuadores: A Cilindro de dupla ação (sem haste) eixo X do manipulador B Cilindro de dupla ação (sem haste) eixo Y do manipulador C Cilindro de dupla ação (eixo Z do manipulador) D Válvula geradora de Vácuo (que permite ao manipulador segurar a peça por

meio de uma ventosa) Elementos de entrada que enviam sinais para o CLP: B1 Sensor do cilindro do eixo X recuado Embolo Magnético B2 Sensor do cilindro do eixo X avançado Embolo Magnético B3 Sensor do cilindro do eixo Y recuado Embolo Magnético B4 Sensor do cilindro do eixo Y avançado Embolo Magnético B5 Sensor do cilindro do eixo Z recuado Embolo Magnético B6 Sensor do cilindro do eixo Z avançado Embolo Magnético B7 Sensor de pressão diferencial (vacuostato) Sensor Pneumático

04/2003 ALLenz 12


Elementos de saída que recebem os sinais de comando vindos do CLP: Y1 Solenóide de avanço do cilindro do eixo X Y2 Solenóide de recuo do cilindro do eixo X Y3 Solenóide de avanço do cilindro do eixo Y Y4 Solenóide de recuo do cilindro do eixo Y Y5 Solenóide de avanço do cilindro do eixo Z Y6 Solenóide da válvula de comando da válvula geradora de vácuo. Diagrama de ligação das caixas de passagem:

Toda a cabeação elétrica, tanto dos cabos referentes aos elementos de entrada, quanto aos cabos referente aos elementos de saída vão das plantas para as caixas de passagens.

De fato cada meia-planta possui duas caixas de passagem, uma exclusivamente para

ligação dos elementos de saída (na parte superior do bastidor da bancada) e outra exclusivamente para ligação dos elementos de entrada (na parte inferior do bastidor da bancada).

Abaixo segue ilustração do diagrama de ligação das caixas de passagem que dão

acesso aos elementos de entrada e de saída existentes em cada meia-planta do manipulador de eletropneumática:

Caixa de passagem dos cabos dos elementos de saída – parte superior do bastidor da bancada

Caixa de passagem dos cabos dos elementos de entrada – parte inferior do bastidor da bancada

Os bornes vermelhos e os bornes azuis da caixa de passagem são para ligação da

alimentação de 24 V.

04/2003 ALLenz 13


Cada caixa de passagem suporta oito vias, mas nem todas estão sendo efetivamente

usadas. Repare que na ilustração anterior, a caixa de passagem dos elementos de entrada esta assinalada de B1 até B7 (sete vias são usadas) e a caixa de passagem dos elementos de saída está assinalada de Y1 até Y6 (seis vias são usadas). Esta condição refere-se a meia-planta a direta, ou seja, o Manipulador XYZ.

Por sua vez a meia–planta a esquerda, o Sistema Alimentador, por ser um pouco

menos complexa, possui menos elementos de E/S. Nesta meia-planta os elementos de entrada são de B1 a B6 e elementos de saída de Y1 a Y4.

Cada uma das oito vias suportadas pelas caixas de passagem é dotada de dois

bornes pretos. Um dos bornes é para ligar o cabo que vem do elemento da planta e o outro borne é para ligar o cabo que vai para o módulo de E/S do CLP.

Importante: as ligações dos cabos que vem da planta para a caixa de passagem

não devem ser alteradas, para manter válidas as informações assinaladas na ilustração do diagrama de ligação das caixas de passagem que você viu na página anterior.

Já as ligações dos cabos entre as caixas de passagem e o CLP, estas sim, são de sua

responsabilidade. Você deverá proceder corretamente estas ligações como parte do processo de aprendizagem deste curso.

As caixas de passagem são dotadas de sinalização luminosa que permitem

monitorar o estado lógico de cada linha tanto de entrada quanto de saída, o que nos auxilia saber o estado de ativação de cada um dos sensores da planta e/ou de cada uma das saídas do CLP.

04/2003 ALLenz 14


Exercício 3 Programação Ladder Usando Cadeia Estacionária Ensaio Exercício 3E PARA PLANTA À ESQUERDA Dado o diagrama eletro-pneumático abaixo:

Elaborar um programa em linguagem LADDER com o objetivo de automatizar a seguinte seqüência:

• Ambos os cilindros, A e B, devem estar inicialmente recuados; • Ao acionarmos um botão de partida, a máquina terá a seguinte ordem de

movimentos (representação cronológica):

O cilindro A avança; O cilindro A recua; O cilindro B avança; O cilindro B recua; Fim dos movimentos.

Representação algébrica:

A+ A- B+ B-

04/2003 ALLenz 15


Tabela de Alocação: Entradas: Saídas: Partida %I1.0 Y1 %Q2.0 B1 %I1.1 Y2 %Q2.1 B2 %I1.2 Y3 %Q2.2 B3 %I1.3 B4 %I1.4 Condições periféricas:

Após atingir o objetivo anteriormente proposto, acrescentar ao mesmo as seguintes condições periféricas:

Ciclo contínuo: O operador deverá ter a opção de colocar a máquina em operação, ou

seja, dar a partida, em dois modos distintos: • em modo de ciclo simples ou; • em modo de ciclo contínuo.

selecionável através de uma chave seletora de modo (chave de duas

posições); Alocação: Modo %I1.5

Em modo simples, a máquina executa a seqüência uma vez e para; Em modo contínuo, a máquina executa a seqüência repetidamente sem

parar. Assim devemos ter também um botão (de ação momentânea), que será o

botão de parada.

Alocação: Parada %I1.6

Parada de Emergência;

Caso o operador acione este botão de ação momentânea (pulsador sem retenção) dá-se início ao procedimento de emergência:

O ideal seria interromper o suprimento de ar geral da planta, faça

isso caso haja uma válvula com acionamento elétrico para esse fim; Caso contrário, a execução da seqüência deve ser imediatamente

interrompida e os cilindros devem parar, ambos na posição recuado. Dando-se nova partida, a seqüência é retomada, do mesmo

ponto em que havia parado;

Alocação: Emergência %I1.7

04/2003 ALLenz 16


Exercício 3 Programação Ladder Usando Cadeia Estacionária Ensaio Exercício 3D PARA PLANTA À DIREITA Dado o diagrama eletro-pneumático abaixo:

Elaborar um programa em linguagem LADDER com o objetivo de automatizar a

seguinte seqüência:

• Ambos os cilindros, A e C, devem estar inicialmente recuados; • Ao acionarmos um botão de partida, a máquina terá a seguinte ordem de


O cilindro A avança; O cilindro A recua; O cilindro C avança; O cilindro C recua; Fim dos movimentos.


A+ A- C+ C-

04/2003 ALLenz 17










botão de parada.









04/2003 ALLenz 18


Exercício 4 Programação Ladder Usando Cadeia Estacionária Ensaio Exercício 4E PARA PLANTA À ESQUERDA: Dado o diagrama eletro-pneumático abaixo:

Elaborar um programa em linguagem LADDER com o objetivo de automatizar a seguinte seqüência:

• Ambos os cilindros, A e B, devem estar inicialmente recuados; • Ao acionarmos um botão de partida, a máquina terá a seguinte ordem de


O cilindro A avança; O cilindro B avança; O cilindro B recua; O cilindro A recua; Fim dos movimentos.


A+ B+ B- A- Tabela de Alocação:

04/2003 ALLenz 19


Entradas: Saídas: Partida %I1.0 Y1 %Q2.0 B1 %I1.1 Y2 %Q2.1 B2 %I1.2 Y3 %Q2.2 B3 %I1.3 B4 %I1.4 Condições periféricas:








botão de parada.







ponto em que havia parado; Alocação: Emergência %I1.7

04/2003 ALLenz 20


Exercício 4 Programação Ladder Usando Cadeia Estacionária Ensaio Exercício 4D PARA PLANTA À DIREITA: Dado o diagrama eletro-pneumático abaixo:

Elaborar um programa em linguagem LADDER com o objetivo de automatizar a

seguinte seqüência:

• Ambos os cilindros, A e C, devem estar inicialmente recuados; • Ao acionarmos um botão de partida, a máquina terá a seguinte ordem de


O cilindro A avança; O cilindro C avança; O cilindro C recua; O cilindro A recua; Fim dos movimentos.


A+ C+ C- A-

04/2003 ALLenz 21










botão de parada.









04/2003 ALLenz 22


Exercício 5 Programando um Acionamento Seqüencial Temporizado

Introdução: Um seqüenciador temporizado tem inúmeras aplicações em acionamentos de

máquinas e sistemas automatizados. Dentre elas podemos citar como exemplo um “Comando de Acionamento Automatizado para Partida de um Motor Trifásico com Rotor Bobinado” por aceleração rotórica, o que exige que se faça a comutação automática de uma resistência tripla (um ramo para cada fase) a qual apresenta n derivações que se encontram associada em série com cada um dos enrolamentos do rotor do motor. A comutação é normalmente feita em intervalos de tempos definidos (etapas).

Ao ativarmos o botão de partida, inicia-se o processo da partida que é constituída por n+2 etapas (ver carta de tempo no final deste texto).

A questão é decidir sobre qual dos contatores de derivação (nenhum, K2, K3, K4)

devemos acionar em cada etapa, enquanto K1 permanece conectado. O(s) contator(es) de derivação que estiver(em) acionado(s) determina(m) qual a derivação da resistência tripla que será curto-circuitada.

Com exceção da última etapa, que é de regime permanente, todas as demais etapas

são de regime transitório, tendo duração de ∆T, o qual é definido por relês de tempo. Nas aplicações típicas o número total de etapas é quatro (três transitórios e um permanente).

Veja a seguir o diagrama do comando:

Como podemos observar é um circuito de comando de relativa complexidade, trabalhoso de montar e ... de custo elevado. Além dos necessários elementos de manobra e

04/2003 ALLenz 23


proteção do comando, utiliza também um contator auxiliar, dois relês de tempo e exige que os contatores principais tenham uma série de contatos auxiliares para realizar a lógica do comando.

Mas esse comando pode muito bem ser realizado por um CLP de pequeno porte, reduzindo ainda a necessidade de fiação, o tamanho do quadro do comando e o tempo necessário para execução da montagem e das ligações do comando.

Assim, sua tarefa será:

Empregar a função gráfica TEMPORIZADOR para criar uma aplicação em linguagem LADDER de modo a fazer com que o CLP Modicon TSX Micro execute a função de um seqüenciador temporizado de quatro estágios, para comandar o circuito principal apresentado a seguir:

A principal idéia aqui é a utilização da função TEMPORIZADOR do CLP. Portanto, não há a necessidade de se montar efetivamente o circuito principal, mas a funcionalidade do programa poderá ser testada monitorando-se as saídas do CLP através de LEDs, ou mesmo simplesmente observando-se as indicações do pequeno BLOCO de VISUALIZAÇÃO do CLP Modicon TSX Micro. Adote: ∆T1 = ∆T2 = ∆T3 = 4 s Carta de Tempo do Comando:

Partida

Parada

K1

K2

K3

K4

B1

B0

∆T1

∆T2

∆T3

Allenz/2002-11-27

04/2003 ALLenz 24


Programando um Semáforo Simples O diagrama que segue representa o estado de ativação das luzes de cada um dos semáforos contrapostos no tempo. Uma análise simples nos leva a concluir que podemos resolver a situação gerando 4 intervalos de tempo ( ∆T1, ∆T2, ∆T3 e ∆T4 ) concatenados. Assim, em nosso programa, poderíamos utilizar 4 temporizadores concatenados ( %TM1, %TM2, %TM3 e %TM4 ).

Note que o tipo de temporização promovida pelos elementos temporizadores do C.L.P. é do tipo retardo de atuação, ao contrário do que acostumamos a ver em temporizadores feitos com C.I.s monoestáveis C-mos, TTL ou lineares, os quais controlam o tempo da largura de um pulso.

A chave ch1 tem a função de LIG/DES do sistema e é do tipo de atuação permanente, pois o elemento temporizador T1 (bem como qualquer outro) precisa permanecer ativado enquanto temporiza e também, após temporizar, enquanto se pretender mantê-lo atuado.

Entretanto, não estaremos utilizando os temporizadores para realizar o comando do nosso semáforo, mas vamos sim faze-lo de um modo muito mais simples utilizando a função gráfica TAMBOR (DRUM).

04/2003 ALLenz 25


Funcionamento do DRUM (Tambor):

Veja o exemplo a seguir:

No exemplo que segue, o DRUM está programado para cinco passos (LEN: 5). No primeiro passo, que é o passo #0, a variável do tipo WORD que controla o

número do passo e cujo endereço é %DR0.S vale 0000. No segundo passo, passo #1, a variável %DR0.S vale 0001.

No terceiro passo, passo #2, a variável %DR0.S vale 0002.

No quarto passo, passo #3, a variável %DR0.S vale 0003.

No quinto passo, passo #4, a variável %DR0.S vale 0004. Já a variável do tipo WORD %DR0.V, é a variável que controla o tempo de permanência do DRUM em um determinado passo.

Deste modo, no DRUM do exemplo acima, o primeiro, segundo e terceiro passo terão duração de tempo de 10s. Já o quarto passo terá duração de 8s e o quinto passo terá duração de 6s. O Semáforo:

De fato este projeto será utilizado como exemplo para a apresentação de como o DRUM funciona. Utilizando o DRUM para resolver este comando poderíamos continuar pensando nos quatro tempos ∆T1, ∆T2, ∆T3 e ∆T4 mencionados anteriormente. Isto implica em que o TAMBRO deverá ter 4 passos (um passo para cada ∆T).

Mas note que estes tempos são desiguais entre si (∆T1 = ∆T3 = 10s ao passo que ∆T2 = ∆T4 = 5s).

04/2003 ALLenz 26


Deste modo, a lógica que gera o pulso de comando para dar avanço de passo do TAMBOR (que é feita utilizando a função COMPARADOR HORIZONTAL), ficará mais complexa:

Precisaríamos estar usando um número maior de comparadores (um

comparador para o tempo de 5s e outro para o tempo de 10s), além de estar usando um outro comparador extra para verificar se estamos em ∆T2 e/ou ∆T4 (os quais são de tempo menor) para habilitar a comparação de 5s. No total então, usaríamos três comparadores.

No entanto, se considerarmos uma divisão pela metade dos tempos ∆T1 e ∆T3 (que são de 10s), os mesmos ficariam também com 5s. Desde modo então, teremos no total seis tempos, todos iguais. Seis tempos iguais significam para nós que o TAMBOR devera ter 6 passos (um passo para cada ∆T), e estaremos usando um único comparador para prover o pulso de avanço de passo do tambor. Então podemos dizer que o número de passos aumenta (de quatro para seis), mais a lógica de controle do avanço de passo fica bem mais simples. Não obstante, as duas formas de resolver são válidas. Tabela de Alocação:

VM1 %Q2.0 VD1 %Q2.1 AM1 %Q2.2 VM2 %Q2.3 VD2 %Q2.4 AM2 %Q2.5

Fique atento à apresentação, pois o exercício que você vai resolver a seguir, utilizando esses mesmos recursos, será um pouco mais complexa, pois será incluído no conjunto do semáforo, as luzes para orientação do pedestre.

04/2003 ALLenz 27


Exercício 6 Semáforo de Cruzamento Simples com Pedestres Programe, utilizando o elemento gráfico DRUM, a tabela de acionamento para realizar a função do semáforo apresentado no diagrama de tempo apresentado a seguir: OBS: Um sinal sonoro deverá ser acionado quando os semáforos de pedestres estiverem sinalizando verdes.

04/2003 ALLenz 28


Exercício 7 Programando um Sensor Detector de Passagem Contagem de Objetos em Transito por uma Via Bidirecional

Deseja-se controlar a quantidade de objetos (que no caso de um estacionamento

podem ser representados pelos automóveis), que se encontram presentes na Área A do sistema (que pode ser o pátio do estacionamento) apresentado na figura.

Sabemos que a Área A está inicialmente vazia. Os objetos (automóveis) serão movimentados a partir da Área B, tendo que passar

por um corredor no qual temos instalado dois sensores do tipo óticos por barreira. Objetos que chegaram a Área A podem posteriormente retornar a área B assim, o

fluxo no corredor se torna bidirecional. Objetos que se movimentam da Área A para a Área B, ao passarem pelo corredor,

primeiramente cortam a barreira do sensor 1 e posteriormente cortam a barreira do sensor 2.

Por sua vez, objetos que se movimentam da Área B para a Área A, ao passarem

pelo corredor, primeiramente cortam a barreira do sensor 2 e posteriormente cortam a barreira do sensor 1.

Programe no CLP Modicon TSX3722 um contador que possa controlar a

quantidade de objetos presentes na Área A.

04/2003 ALLenz 29


Condições básicas de funcionamento: O contador inicia zerado; O contador faz contagem progressiva (incrementa) para cada ocorrência de

objeto entrando na área A; O contador faz contagem regressiva (decrementa) para cada ocorrência de

objeto saindo da área A.

A lógica de controle entre os sensores e o contador deve ser imune à falhas do tipo:

Se um objeto iniciar um trajeto pelo corredor passar pelo primeiro sensor,

mas não completar a travessia e retornar passando novamente pelo mesmo sensor, o mesmo não deverá ser contado e nem causar prejuízos nas futuras contagens;

A condição anterior vale para qualquer sentido de movimento.

Como complemento pede-se desenvolver a lógica para os seguintes acionamentos:

Aciona uma luminária caso a quantidade de objetos na Área A seja igual ou

maior que 1. Se a Área A estiver vazia a luminária deve ficar apagada; Aciona um alarme e caso a quantidade de objetos na Área A se torne

negativo. Neste caso a luminária deverá também acender por uma questão de segurança;

Acione um sinal luminoso de “Área A LOTADA”, caso a quantidade de objetos na área A se torne igual ou maior que 20. Esta indicação de lotado não deve ativar no caso de transbordo negativo do contador.

Podemos utilizar dois botões de atuação momentânea para simular a função dos dois sensores óticos. Sugestão importante: Racionalize a resolução do problema. Inicialmente considere apenas as condições básicas de funcionamento; Divida o programa em dois diagramas lógicos distintas:

Lógica para controle de entrada de veículos; Lógica para controle de saída de veículos.

o Possivelmente intertravamentos entre as duas lógicas acima mencionadas

serão necessários; o Considere a possível necessidade do emprego de contatos que detectam a

borda de transiente, seja de subida (P) quanto de descida (N), como elemento acionador das linhas de comando.

04/2003 ALLenz 30


Exercício 8 Furadeira Eletropneumática Objetivo:

Elaborar um programa LADDER para automatizar uma furadeira vertical, conforme as especificações.

Descrição: Uma furadeira vertical foi automatizada para processar furação em blocos metálicos.

O bloco é colocado manualmente sendo posicionado e preso pelo cilindro “A”, após duas chaves de partida de tipo momentâneas serem acionadas. Somente após ter sido posicionado e preso é que o cilindro “B”, que transporta a ferramenta de corte avança, em alta velocidade, até que a ferramenta se aproxime da peça, daí entra em ação a válvula reguladora de fluxo “C” que reduz drasticamente a velocidade de avanço do cilindro “B”, neste momento o motor M1 é ligado.

Ao atingir a profundidade da furação o cilindro “B” retorna lentamente até que a ferramenta esteja totalmente fora da peça, então o motor M1 é desligado e a válvula reguladora de fluxo “C” dá passagem rápida acelerando o retorno do cilindro “B”. Em seguida o cilindro “A” retorna soltando a peça, para que possamos avançar o cilindro “D”, expulsando a peça já furada. O cilindro “D” retorna e o processo chega ao fim. Representação Ilustrativa:

04/2003 ALLenz 31


Diagrama Pneumático:

Representação por ordem cronológica:

• Cilindro A avança - Prende a peça na base; • Cilindro B avança - Desce Ferramenta, rápido; • Liga o motor M1 e

Válvula C aciona - Desce a ferramenta, devagar, com rotação; • Cilindro B retorna - Sobe a ferramenta, devagar, com rotação; • Desliga o motor M1 e

Válvula C desaciona - Sobe ferramenta, rápido; • Cilindro A retorna - Solta a peça na base; • Cilindro D avança - Expulsa a peça; • Cilindro D retorna - Libera área da base;

Representação em escrita simplificada:

A+ B+ C+ B- C- A- D+ D- M1+ M1-

04/2003 ALLenz 32


Diagrama de movimentos trajeto-passo e diagrama de comandos:

Tabela Completa (E/S) Alocações:

SE AS ENTRADAS FOREM: AS SAÍDAS SERÃO:

SENSORES DO PISTÃO DO MANDRIL

SENSORES DA PRENSA

SENSORES DE

REMOÇÃO

PARTI-DA

PREN-DE

RE-MOVE

RAP./ LENT0

VALV. SOBE/DESCE

MOTOR MANDRL

LS1 %I1.0

LS2 %I1.1

LS3 %I1.2

LS4 %i1.3

LS5 %I1.4

LS6 %I1.5

LS7 %I1.6

PART %I1.7

S1 %Q2.0

S2 %Q2.1

S6 %Q2.2

S4 %Q2.3

S5 %Q2.4

M1 %Q2.5

1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

Situação Inicial

04/2003 ALLenz 33


Exercício 8E Automatizando a Planta do Manipulador de Eletropneumática PLANTA A ESQUERDA do manipulador de eletropneumática: Uma proposta para a seqüência de movimentos, ao dar a partida:

• O cilindro semi-rotativo (A) avança, liberando o caminho para o cilindro B avançar, sem que haja colisão da peça com a ventosa do cilindro semi-rotativo;

• O cilindro B avança, empurrando a peça para fora do magazine de pilha; • O cilindro B recua: se houver ainda uma ou mais peças no magazine de pilha, estas

irão descer com o recuo do cilindro B; • O cilindro semi-rotativo (A) recua, indo buscar a peça; • O vácuo é gerado e a ventosa agarra a peça; • O cilindro semi-rotativo (A) avança, carregando a peça; • O vácuo é desligado, soltando a peça; • O cilindro semi-rotativo recua para sua posição inicial, deixando a área de comum

livre para a planta a direita atuar; • Fim dos movimentos.

Assim temos:

A+ B+ B- A- C+ A+ C- A- FIM Definição dos elementos ativadores:

O primeiro movimento deve, a princípio, ser ativado a pelo botão de partida. Já os demais movimentos deverão ser ativados pelo sensor que confirma o fim

do movimento imediatamente anterior. Assim, podemos representar um diagrama relacionando os elementos ativadores

com os respectivos movimentos:

A+ B+ B- A- C+ A+ C- A- FIM Partida B2 B4 B3 B1 B5 B2 B5N B1

04/2003 ALLenz 34


Tabela de Alocação: Entradas: B1 %i1.0 Partida %i1.6 B2 %i1.1 Parada %i1.7 B3 %i1.2 Modo %i1.8 B4 %i1.3 Sincronismo* %i1.9 B5 %i1.4 B6 %i1.5 Saídas: Y1 %Q2.0 * reservado para o próximo exercício. Y2 %Q2.1 Y3 %Q2.2 Y4 %Q2.3 Condições Marginais: Além da cadeia de comando e do diagrama principal, deve ser elaborada uma lógica para tratar das seguintes condições marginais:

Partida Simples / Partida Contínua / Parada/Tem Peça:

• A seqüência da cadeia somente deverá ser iniciada se:

Existir estado de ligado; Existir presença de peça no magazine de pilha;

• O estado de ligado poderá ser de dois modos:

Simples; Contínuo.

E isso depende da posição da chave de modo: 0 = simples 1 = contínuo

• O estado de ligado é ativado pelo botão de partida; • O estado de ligado é desativado pelo botão de parada.

04/2003 ALLenz 35


Exercício 8D Automatizando a Planta do Manipulador de Eletropneumática

PLANTA A DIREITA do manipulador de eletropneumática: Uma proposta para a seqüência de movimentos, ao dar a partida:

• Avança o eixo X (cilindro A); • Avança o eixo Y (cilindro B); • Avança o eixo Z (cilindro C); • Liga a válvula geradora de vácuo (atuador D); • Recua o eixo Z (cilindro C); • Recua o eixo X (cilindro A); • Recua o eixo Y (cilindro B); • Avança eixo Z (cilindro C); • Desliga a válvula geradora de vácuo (atuador E) • Recua eixo Z (cilindro C); • Fim dos movimentos.

Assim temos:

A+ B+ C+ D+ C- A- B- C+ D- C- FIM Definição dos elementos ativadores:

O primeiro movimento deve, a princípio, ser ativado a pelo botão de partida. Já os demais movimentos deverão ser ativados pelo sensor que confirma o fim

do movimento imediatamente anterior. Assim, podemos representar um diagrama relacionando os elementos ativadores

com os respectivos movimentos:

A+ B+ C+ D+ C- A- B- C+ D- C- FIM Partida B2 B4 B6 B7 B5 B1 B3 B6 B7N B5

04/2003 ALLenz 36


Tabela de Alocação: Entradas: B1 %i1.0 Partida %i1.7 B2 %i1.1 Parada %i1.8 B3 %i1.2 Modo %i1.9 B4 %i1.3 Sincronismo* %i1.10 B5 %i1.4 B6 %i1.5 B7 %i1.6 Saídas:

Y1 %Q2.0 *reservado para o próximo exercício. Y2 %Q2.1 Y3 %Q2.2 Y4 %Q2.3 Y5 %Q2.4 Y6 %Q2.5

Condições Marginais: Além da cadeia de comando e do diagrama principal, deve ser elaborada uma lógica para tratar das seguintes condições marginais:

Partida Simples / Partida Contínua / Parada:

• A seqüência da cadeia somente deverá ser iniciada se:

Existir estado de ligado;

• O estado de ligado poderá ser de dois modos:

Simples; Contínuo.

E isso depende da posição da chave de modo: 0 = simples 1 = contínuo

• O estado de ligado é ativado pelo botão de partida; • O estado de ligado é desativado pelo botão de parada.

04/2003 ALLenz 37


Exercício 9 Automatizando a Planta do Manipulador de Eletropneumática – Sincronizando Duas Plantas

Objetivo:

Integrar os dois sistemas, o sistema da planta a esquerda e o sistema da planta a direita, cada qual com o seu respectivo CLP, sincronizando a execução de ambas as seqüências, formando um único sistema coeso.

Condições:

Modo de Operação:

• Ambos os sistemas deverão estar operando em Modo de Partida Simples, de modo que cada rolagem das seqüências fique dependente de impulsos de partida.

Pulsos de Sincronismo: CLP da esquerda CLP da direita:

• A planta a esquerda deve realizar a sua seqüência e num momento

apropriado, o CLP que roda o programa da planta da esquerda deve enviar, através de uma de suas saídas (sugiro %Q2.4), um pulso de sincronismo, que seguirá para uma das entradas (sugiro %I1.10) do outro CLP, que roda o programa da planta da direita;

• O pulso de sincronismo mencionado no item anterior servirá como impulso

de partida para o programa da planta a direita, como se fosse o próprio pulso do botão de partida;

CLP da direita CLP da esquerda:

• Para rodar a seqüência pela primeira vez na planta da esquerda, precisará ser pressionado o botão de partida, no entanto (e para isso é necessário que existam mais peças no magazine de pilha), a seqüência deverá ser rodada novamente, pelo comando de um pulso de sincronismo vindo do outro CLP;

• O pulso de sincronismo mencionado no item anterior deverá ser enviado

num momento apropriado, pelo CLP que comanda a planta da direita, através de uma de suas saídas (sugiro %Q2.6), que deverá seguir para uma das entradas (sugiro %I1.9) do outro CLP, que controla a planta da esquerda;

É muito importante que os pulsos de sincronismo sejam enviados em momentos realmente apropriados, segundo o seguinte critério:

04/2003 ALLenz 38


• Não pode haver colisão de partes mecânicas dos manipuladores. Se o sincronismo não for adequado corre-se o risco de que aconteçam colisões das partes mecânicas na área comum entre as duas plantas;

• Dispare o inicio de uma seqüência o mais cedo o possível. Isso é muito

importante para tornar a máquina mais rápida em realizar a sua tarefa e traz ganhos de produtividade.

Momentos de Sincronismo (sugestão):

Planta esquerda:

Planta direita:

%M0 %M1 %M2 %M3 %M4 %M5 %M6 %M7 %M8 A+ B+ B- A- C+ A+ C- A- FIM

Peça B2 B4 B3 B1 B5 B2 B5N B1

%M0 %M1 %M2 %M3 %M4 %M5 %M6 %M7 %M8 %M9 %M10 A+ B+ C+ D+ C- A- B- C+ D- C- FIM

Partida B2 B4 B6 B7 B5 B1 B3 B6 B7N B5

DICA: É importante notar que a ativação de %M8 na estação esquerda tem duração mínima, de apenas uma varredura do programa: isso significa µ segundos, o que torna este sinal impróprio para comandar de forma direta a sincronização. Lembre-se que os sinais elétricos de comandos da sincronização deverão ser enviados através do I/O digital do CLP, o qual possui saídas do tipo a relê, que precisa de tempo relativamente longo para comutar contatos eletromecânicos. Sendo assim, convém que se use um contato de selo na linha de comando da sincronização, que poderá ser quebrada quando a cadeia da planta a esquerda reiniciar (%I1.9).

04/2003 ALLenz 39

exerc-cios clp 1

Documents