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Controladores Lógicos Programáveis

Exercícios Controladores Lógicos Programáveis – Parte Prática

Tubarão, (SC), 2004

CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS

CENTRO DE EDUCAÇÃO E TECNOLOGIA DO SENAI DE TUBARÃO

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Exercícios:

Sub-tópico 1.1

1-O que é mecanização ou maquinismo? 2-Quais são os problemas relacionados à mecanização?

Sub-tópico 1.2

1-Quais as vantagens da automação? 2-Com a automação consegue-se um aumento da qualidade? Explique.

Sub-tópico 1.3

1-Quais são os elementos que transformam os sinais do processo controlado para serem analisados pelo sistema de controle? 2-O que é interface homem-máquina? 3-O que realiza o software de controle? 4-Quais as vantagens dos sistemas automatizados?

Sub-tópico 1.3.1

1-Qual a função do sensor ou transdutor? 2-Qual é a grandeza que convertida que deverá ser analisada pelo sistema de controle?

Sub-tópico 1.3.2

1-Qual a função dos atuadores? 2-Quais as tendências com relação a operação de processos?

Sub-tópico 1.4

1-Qual a diferença entre CLP e CNC 2-O Que é sistema CAM

Sub tópico 2.2

1-Defina Perturbação. 2-Defina Realimentação. 3-Defina Controle em malha fechada. 4-Defina Controle em malha aberta. 5- Cite as vantagens de sistema em malha fechada sobre o sistema em malha aberta. 6-Indique as vantagens do sistema de malha aberta sobre o de malha fechada. 7-Cite um sistema de malha fechada e um sistema de malha aberta.

Sub-tópico 2.3



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1- No regulador de Watt identifique:

a) Realimentação b) Perturbação interna c) Perturbação externa d) Variável controlada.

Sub-tópico 3.2

1- Qual foi o principal componente utilizado em controles lógicos industriais? 2- Em que empresa e em qual ano surgiu o primeiro controlador lógico programável? 3- Como eram efetuadas as automações em processos produtivos antes da utilização do Controlador Programável?

Sub-tópico 3.4.

1- O que são pontos de entrada e de saída? 2- Em que tipo de memória se encontra a programa do usuário? 3- Qual a diferença entre bit e byte?

Sub-tópico 3.5

1- O que é ciclo de programa? 2- Qual a diferença entre a linguagem LADDER e o intertravamento a relés?

Sub-tópico 3.6

1- Quais são algumas das vantagens dos CLPs comparados com outros sistemas de automação?



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1) Realizar o acionamento de uma carga elétrica através do CLP.

Fig. 1 - Representação elétrica do exercício

2) Intertravamento básico de um motor

Fig. 2 - Representação elétrica do exercício

3) Projete um circuito lógico (Diagrama de Contatos) para acionar um relé, sempre que uma ou todas as três chaves estiverem fechadas. 4) Em instalações elétricas, às vezes, há necessidade de comandar o acionamento de uma lâmpada em vários pontos diferentes. Neste caso, lança-se mão de um sistema múltiplo de interruptores paralelos e intermediários. Construa um diagrama de contatos, oriundo de uma tabela-verdade, que irá comandar uma lâmpada por três pontos independentes. 5) Elaborar um programa PLC para controlar dois relés (R1 e R2) de tal maneira que R1 pode atuar de forma independente e R2 só pode atuar se R1 estiver ligado, mas pode continuar ligado após o desligamento de R1. Os relés são ligados pelas botoeiras L1 e L2, e são desligados pelas botoeiras D1 e D2. 6) Um técnico em laboratório químico possui quatro produtos químicos A, B, C e D, que devem ser guardados em um ou outro depósito. Por conveniência, é necessário mover um ou mais produtos de um depósito para o outro de tempos em tempos. A natureza dos produtos é tal que é perigoso guardar B e C juntos, a não ser que A esteja no mesmo depósito. Também é perigoso guardar C e D juntos se A não estiver no depósito. Escreva uma expressão para a variável lógica Z (suponha uma lâmpada) que seja acionada sempre que exista uma situação perigosa em qualquer um dos depósitos. Projete o Diagrama da Contatos equivalente. 7) Desenhar o diagrama de interconexões elétricas físicas e o programa de controle do PLC para um sistema de reservatório composto de uma válvula de entrada P, duas bombas (acionadas por Ml e M2),



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um alarme AL e quatro sensores de nível (a, b, c, d), conforme ilustrado na figura 3.

Figura 3 - Sistema de reservatório

As condições de funcionamento são as seguintes: se o nível for 'a', então fecha-se a válvula P. Se o nível for inferior a 'b', então abre-se a válvula P. Acima de 'b', M1 e M2 bombeiam. Abaixo de 'b', somente M1 bombeia. Abaixo de 'c', soa o alarme AL. Em 'd', nenhuma das bombas deverá funcionar. 8) Dadas quatro etapas (E1, E2, E3 e E4), elaborar o programa para atuar de forma que quando E1 estiver ativa e ocorrer a transição T1, ou quando E2 estiver ativa e ocorrer a transição T2 então ativem-se as etapas E3 e E4. 9) Dadas cinco etapas (E1 a E5), elaborar o programa para atuar de forma que quando as etapas E1 e E2 ou quando as etapas E1, E3 e E4 estiverem ativas, ative-se a etapa E5 na ocorrência da transição T. 10) Elaborar um programa PLC para processo industrial em que, uma esteira acionada pelo motor E transporta garrafas de três tamanhos (pequena, média e grande) que sensibilizam três sensores óticos A, B, C, conforme ilustra a figura 4. O processo tem início quando a botoeira L é acionada, e interrompido pela botoeira D. A seleção do tipo de garrafa é feita a partir de uma chave seletora de três posições (P, M e G). Assim, caso, por exemplo, sejam selecionadas garrafas grandes, a esteira deve parar e o alarme AL soar caso uma garrafa pequena ou média seja detectada. Após a retirada manual da garrafa indesejada, o operador deve reIigar o sistema em L.

Figura 4 - Sistema para detecção de garrafas

11) Elaborar um programa para uma máquina de imprimir cartazes, conforme ilustrado na figura 5. O rolo 1, que contém tinta fornecida pelo dispositivo ligado ao pistão W, arrasta o papel quando o rolo 2 sobe acionado pelo pistão V (o ponto O é fixo). Assim, quando o ressalto do rolo 1 aciona o sensor 'a', V é ativado, pressionando o papel contra o rolo 1. Quando o sensor 'a' é liberado, inicia-se o processo de impressão, ativando-se o pistão W. O fornecimento de tinta continua até o ressalto do rolo 1 acionar o sensor 'b '. Neste momento, o pistão V é desativado, permitindo que o rolo 2 liberte o papel. Simultaneamente, é ativado o pistão Z para cortar a folha de papel. Quando o sensor 'b' for liberado, a



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guilhotina sobre a máquina fica pronta para um novo ciclo de trabalho.

Figura 5 - Diagrama funcional para máquina de imprimir cartazes

12) Elaborar um programa para comandar um sistema com partilha de recursos conforme ilustrado na figura 6. Um carro de transporte de peças deve atender a dois grupos de operários situados em diferentes posições (A e B). Se um operário localizado em A pressionar a botoeira P1, o carro I deve efetuar o trajeto ACA. Se um operário localizado em B pressionar a botoeira P2, o carro II deve efetuar o trajeto BCB. Os comandos só serão aceitos se os carros estiverem na respectiva posição de repouso. O acionamento do carro I é feito por M1 para a direita e M2 para a esquerda. O acionamento do carro II é feito por M3 para a direita e M4 para a esquerda. O atuador V1 controla o destino do carro, sendo que quando V1=0 implica que o carro efetua o percurso AC, e quando V1=1 implica que o carro efetua o percurso BC. Como a parte final do percurso é partilhada pelos dois carros, terá que existir exclusão mútua no acesso ao percurso DC. Assim, quando atingirem a zona D, os carros só poderão avançar se o percurso DC estiver livre.

Figura 6 . Diagrama funcional para carro com partilha de recursos

13) Elaborar um programa para um sistema de transferência de peças composto por duas esteiras de chegada (A e B), uma garra de pega (G) alojada em um carro sobre trilhos (T), dois cilindros pneumáticos (P e V) de liberação de peças e uma esteira de evacuação (C) das mesmas. Os atuadores e sensores do sistema são os seguintes:



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D: Motor que aciona o carro para a direita; E: Motor que aciona o carro para a esquerda; PP: Atuador que faz a garra pegar uma peça; LP: Atuador que faz a garra soltar uma peça; V+: Eletro válvula que comanda o avanço de V; V-: Eletrovátvula que comanda o recuo de V; P+: Eletroválvula que comanda o avanço de P; P-: Eletro válvula que comanda o recuo de P; x: Sensor de presença do carro na posição de repouso; y: Sensor de presença do carro sobre a esteira A; z: Sensor de presença do carro sobre a esteira B; a: Sensor de presença de peça na esteira A; b: Sensor de presença de peça na esteira B; spp: Sensor de peça pega pela garra; sv+: Sensor que indica máximo avanço do cilindro V; sv-: Sensor de posição de recuo total do cilindro V; sp+: Sensor que indica máximo avanço do cilindro P; sp-: Sensor de posição de recuo total do cilindro P; Seu funcionamento consiste em verificar a presença de peça em uma das esteiras de chegada, que será então pega pela garra e transportada até a bandeja do cilindro V já previamente na posição alta. A seguir, o cilindro V desce a peça até o nível do cilindro P que, então, evacua a peça pela esteira C. Prever um sistema de prioridade de forma a não acumular peças em uma esteira.

Figura 7 - Sistema para transferência de peças



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14) Deseja-se implementar uma parte da lógica de comando de uma furadeira, conforme mostrado na figura.

Fig. 8 - Comando de uma furadeira

Definem-se as seguintes entradas e saídas para executar o comando: Sinais de Entrada: • x1: comando de partida (operador); • x2: furadeira na posição de partida; • x3: ponto de redução alcançado; • x4: profundidade de perfuração alcançada. Sinais de Saída: • y1: ligar/desligar avanço rápido; • y2: ligar/desligar avanço lento com rotação; • y3: ligar/desligar retrocesso rápido. A operação básica é a seguinte: se a furadeira estiver na posição de partida (x2) e um comando de partida (x1) for dado, ligar avanço rápido (y1) até atingir o ponto de redução (x3). Neste ponto, desligar o avanço rápido (y1) e ligar o avanço lento com rotação (y2). Ao atingir a profundidade de perfuração desejada (x4), desligar o avanço lento com rotação (y2) e ligar o retrocesso rápido (y3), até retornar a posição de partida (x2).



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15) Comando de uma Esteira Classificadora de Frascos

Figura 9 - Esteira Classificadora de Frascos

a) CONDIÇÕES DE FUNCIONAMENTO A esteira é movida por um motor elétrico trifásico, partida direta, o motor é acionado por uma botoeira S1 e desligado por uma botoeira S2, localizadas no painel de controle; a classificação das garrafas será feita por 2 sensores fotoelétricos (B1 e B2), localizados na esteira, os quais irão dar condições de comando da válvula pneumática 4/2 vias que fará o cilindro de dupla ação avançar, fazendo a mudança de direção da esteira que após um certo tempo, retornará a posição normal; O comando deverá ter todos os dispositivos de proteção; Caso não haja pressão no sistema, mesmo que seja acionada a botoeira S1, o motor da esteira não deverá funcionar. B1 - Escura e B2 - Escura (Boas) B1 - Clara e B2 - Clara (Boas) B1 - Clara e B2 - Escura (Refugo)



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Figura 10 - Circuito de Comando

b) Comentário: O circuito acima se comporta da seguinte forma. Com pressão no sistema a chave P, que é o pressostato, habilita o circuito. O relé de sobrecarga (f1) em condições normais de funcionamento está fechado, e a botoeira S2 permanece fechada, já que é uma chave tipo desliga. Portanto, ao acionar a botoeira S1, estaremos alimentando a bobina do contator k1. Sendo assim, ela fecha o seu contato auxiliar k1, fazendo o contato de selo, que está em paralelo com S1. Logo se soltar de S1, a corrente irá passar pelo contato de selo k1, e sendo assim, ainda permanece a alimentação em k1, ou seja, o motor estará funcionando. Do contato auxiliar k1 sai uma derivação que vai para alimentar k2, desde que atenda suas condições de funcionamento, ou seja, B1 escura e B2 clara, portanto B2 (NF) permanece fechado enquanto B1 (NA) se fecha para que se tenha alimentação na bobina do contator k2, que aciona o pistão. Note que o contato de selo neste caso é feito em paralelo com B1 e B2. Quando alimentar a bobina de k2 também se alimenta kT, que será responsável pela contagem do tempo (pré-fixado) que deverá permanecer acionado k2, observe que existe um contato auxiliar kT em série com k1. Portanto quando esgotar o tempo este contato auxiliar irá abrir, desenergizando k2, retomando então o pistão a sua posição inicial. Para desligar o circuito manualmente basta acionar a botoeira S2, que interromperá a passagem da



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corrente para os contatores, ou caso ocorra uma sobrecarga no motor ou falta de pressão no sistema também interromperá a corrente para os contatores. Obs. A válvula que aciona o pistão será do tipo eletro-pneumática, ou seja, enquanto estiver energizada a bobina ela acionará o pistão, caso contrário retorna a posição inicial. NA - contato normal aberto NF - contato normal fechado 16) A título de exemplo do uso de temporizadores, vê-se ocaso da partida de um motor trifásico no modo estrela-triângulo (Y∆). Na partida, o motor deve ter seus enrolamentos alimentados em Y (contactores K1 e K3 atuados) e, decorrido o tempo necessário para que ele atinja velocidade próximo à nominal, então ele deve ser alimentado em ∆ (contactores K1 e K2 atuados), conforme a figura 11 ilustra.

Figura 11 - Circuito de Comando

17) Elaborar um programa para um dispositivo automático destinado a selecionar caixas de dois tamanhos diferentes, que se compõe de uma esteira rolante de alimentação de caixas, de um dispositivo de detecção que permite reconhecer sem ambigüidade o tipo de caixa presente, de três cilindros pneumáticos comandados por eletroválvulas, de sensores de posição para cada cilindro, sendo Pl (posição inicial) PM (posição média) PF (posição final) e de duas esteiras rolantes de saída. O braço (1) empurra as caixas pequenas diante do braço (2) e este as translada sobre a esteira de saída para caixas pequenas. O braço empurra as caixas grandes diante do braço (3) e este as translada para a esteira de saída de caixas grandes. O detector (A) percebe a presença de uma caixa e o detector (B) identifica o tamanho da caixa, pois atua quando ela for do tipo grande, conforme ilustra a figura 12.

Fig. 12 - Processo para seleção de caixas



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18) Elaborar um programa PLC capaz de efetuar controle de uma prensa que é manejada por dois operários. Cada um deles utiliza um atuador que exige o emprego de ambas as mãos. A operação de prensagem realiza-se quando se põe em marcha um motor que está comandado pelo contactor R. Por razões de segurança dos operários, foi decidida a seguinte seqüência de funcionamento: a) Com somente um operador, não se pode ativar a prensa; b) Com os dois operários atuando nos comandos A e B, a prensa abaixa; c) Se atua um operário mas o outro tarda mais do que três segundos, a prensa não deve operar e, é necessário repetir a manobra; d) Se uma vez ativado o contactor R e um qualquer dos operários retirar as mãos do contato, R desativa e não volta a se ativar se o operário demorar mais do que três segundos, para recolocar suas mãos no contato, caso em que deverá repetir-se a manobra por ambos os operários. 19) Em uma máquina de solda há dois elementos controlados por um PLC: um contactor (A) para fechamento do arco, e um relé (E) para avanço do motor do eletrodo. Quando o operador aciona o gatilho (G) a máquina deve entrar em funcionamento atuando primeiramente o motor e 0,5 segundos após atuar o eletrodo. No momento em que o operador solta o gatilho uma operação reversa deve ocorrer, ou seja primeiramente desliga-se o eletrodo e após 0,5 segundos desliga-se o motor. Com base nestas informações elabore um programa PLC para realizar tal controle. 20) Utilizando-se apenas de um elemento temporizador, elabore um programa PLC capaz de acionar uma lâmpada de sinalização piscante com período de 2 segundos. 21) Elaborar um programa PLC capaz de interromper automaticamente o funcionamento de uma esteira transportadora de peças. A parada se realiza sempre que um sensor ótico não detectar a passagem de uma nova peça num intervalo menor do que 5 segundos. O religamento da esteira se dá pelo comando do operador em uma botoeira. Identifique qual esquema de temporização foi utilizado na solução. 22) Bobinagem de fio Após o fio ter sido manualmente fixado no carretel, o operador pressiona a botoeira B para início da bobinagem pelo acionamento do motor M. Cada carretel deve ser preenchido com 150 voltas de fio e, a indicação de volta completa é feita pelo chanfro no carretel que aciona o fim-de-curso 'a'. Ao final da bobinagem, o motor deve ser desligado.

Fig. 13 - Bobinagem de fio

23) Utilizando-se dos recursos de contagem em PLC, elabore um programa capaz de acionar uma lâmpada sinalizadora sempre que o número de pulsos recebidos em sua entrada for múltiplo de 5 (cinco). Assim, no recebimento do quinto pulso a lâmpada acende, desligando-se no sexto; novamente acende no décimo e desliga no décimo primeiro e assim sucessivamente.



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24) Elabore o programa PLC em diagrama de contatos, de um carro que se move sobre um trilho e permite, parando acima de uma cuba, limpar peças contidas em um cesto, imergindo-as em um banho de desengraxe durante 30 segundos. O carregamento e a descarga do cesto efetuam-se manualmente em posição alta. Uma ordem de partida de ciclo, bem como uma ordem de fim de descarga, é dada pelo operador por meio das botoeiras pc e fd respectivamente. O carro só pode se movimentar em posição alta. A figura 14 mostra o esquema funcional.

Fig. 14 - Esquema funcional do banho de desengraxe

25) Elabore o programa PLC, sendo dados o esquema funcional de uma esteira bidirecional transportadora de peças entre dois pontos A e B. Ao ser colocada manualmente uma peça sobre um dos extremos (atuando o sensor) e com a ordem de transporte 1, a esteira deverá levar essa peça à outra extremidade. O motor M1 realiza o movimento no sentido A->B, enquanto o motor M2 impõe o movimento no sentido B->A. Ao finalizar o transporte, deve ser atuado o alarme AL que será desligado quando for dada uma nova ordem de transporte T, ou quando for retirada a peça da esteira. As figuras 15 ilustra o esquema funcional deste processo.

Figura 15 - Esquema funcional da esteira bidirecional

26) Elabore o programa PLC para implementar o controle em uma máquina de enchimento de latas composta por três estações, as quais realizam, seqüencialmente, a dosagem com xarope (X), o enchimento com água (A) e a colocação da tampa (T) em cada lata. As latas são transportadas sobre pallets igualmente espaçados entre si, e o acionamento da esteira transportadora é realizado por controle próprio, o qual efetua interrupções periódicas a fim de permitir o correto posicionamento e operação nas latas em cada uma das estações. O sensor PP identifica a presença de um novo pallet, enquanto o sensor PL identifica a presença de uma lata na primeira estação (dosagem com xarope). Como pode haver pallets sem lata, o controle prevê a não-operação das estações que não tiverem lata, o que leva a um programa com uma estrutura de transição terminal denominada 'fundo-de-poço'. A figura 16 ilustra o esquema funcional da máquina.



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Figura 16 - Esquema funcional da esteira bidirecional

27)Elaborar um programa para comando de um semáforo rodoviário em um cruzamento no qual o tempo de passagem (sinal verde) em ambas as vias é igual a 27 segundos, e o tempo de atenção para fechamento (sinal amarelo) é de 3 segundos. 28) Controle de sinaleiras Realizar o controle através do CLP de duas sinaleiras em um cruzamento de duas ruas. O funcionamento destas duas sinaleiras deve obedecer ao seguinte sincronismo:

• estado 1 : durante 4 segundos sinaleira A fechada (luz vermelha) sinaleira B aberta (luz verde)

• estado 2 durante 1 segundo sinaleira A fechada (luz vermelha) sinaleira B atenção (luz amarela)

• estado 3 : durante 4 segundos sinaleira A aberta (luz verde) sinaleira B fechada (luz vermelha)

• estado 4 durante 1 segundo sinaleira A atenção (luz amarela) sinaleira B fechada (luz vermelha)

Figura 17 - Esquema funcional da sinaleira



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29) Controle de Semáforo Escolar

Figura 18 - Semáforo escolar

Objetivo: Controlar o tráfego de pedestres em frente à escola. Consiste de um semáforo para os veículos e outro para os pedestres.

• Programa começa pelo START da botoeira para o pedestre I0.0 • A luz amarela para os carros é ativada por 10 segundos e a vermelha por 30 segundos • A luz verde para pedestres é ativada por 30 segundos e a vermelha é desativada. • A luz verde do tráfego de carros, volta 10 segundos após.

I 0.0 Botão de pedestre Q0.0 Luz de tráfego verde Q0.1 Luz de tráfego amarela Q0.2 Luz de tráfego vermelha Q0.3 Luz de pedestre verde Q0.4 Luz de pedestre vermelha Executar: 1-Esquema elétrico 2-Diagrama trajeto passo 3-Software



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30) Misturador Automático de Tintas Um misturador automático para duas côres de tintas deve ser comandado por meio de um CLP. A operação transcorre da seguinte forma: após pressionar o botão de partida C0 (botoeira que mantém contato somente enquanto pressionada), a lâmpada H0 acende, indicando inicio de operação, a válvula Y1 abre e a bomba M2 é ligada. Quando o nível da primeira tinta no recipiente de mistura atinge o sensor B1, a válvula Y1 é fechada e a válvula Y2 é aberta, misturando a segunda tinta ao conteúdo do recipiente. Quando o nível total de tinta atinge o sensor B2, a válvula Y2 é fechada, a bomba M2 e a lâmpada H0 são desligadas e o misturador M1 é ativado. Após 6 segundos o misturador M1 é desligado e a tinta já homogeneizada pode ser removida, O misturador pode ser desligado em qualquer ponto da operação por meio do botão de parada de emergência C6, pelos sensores térmicos F1 ou F2 ligados aos motores do misturador e da bomba, respectivamente, ou pelo sensor B4, que indica enchimento total do recipiente de mistura. A figura 26 apresenta o esquema do misturador. A tabela 1 mostra os sinais de entrada e saída utilizados e descreve seu uso nesta aplicação. Elabore o programa de comando do misturador no CLP, usando Diagramas de Escada.

Figura 19 - Misturador de Tintas (2 cores)

Entrada / Saída Ligação externa Comentário: E0 C0 Chave Partida E1 B1 Sensor de nível E2 B2 Sensor de nível E3 B4 Sensor de nível E4 C6 Chave Parada Emergência E5 F1 Sensor térmico Misturador E6 F2 Sensor térmico Bomba S0 H0 Lâmpada de operação SI Y1 Válvula tinta 1 S2 Y2 Válvula tinta 2 S3 M1 Motor Misturador S4 M2 Motor Bomba Tabela 1 - Entradas e Saídas usadas no comando do misturador

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