instrumentista de sistemas_sistemas de automação

7/30/2019 Instrumentista de Sistemas_Sistemas de Automao

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INSTRUMENTISTA DESISTEMAS

SISTEMAS DE AUTOMAO


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INSTRUMENTISTA DE SISTEMAS

SISTEMAS DE AUTOMAO


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PETROBRAS Petrleo Brasileiro S.A.Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei 9.610, de 19.2.1998.

proibida a reproduo total ou parcial, por quaisquer meios, bem como a produo de apostilas, semautorizao prvia, por escrito, da Petrleo Brasileiro S.A. PETROBRAS.

Direitos exclusivos da PETROBRAS Petrleo Brasileiro S.A.

SCHNEIDER, Guilherme AlceuFARIA, Rubens Alexandre de (adaptao e reviso)

Universidade Tecnolgica Federal do Paran - UTFPR, 2006.

67 p.:il.

PETROBRAS Petrleo Brasileiro S.A.

Av. Almirante Barroso, 81 17 andar CentroCEP: 20030-003 Rio de Janeiro RJ Brasil


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NDICE

1 Automao em processos industriais............................................................................................51.1 Introduo ......................................................................................................................................5

2 Controlador programvel CLP.................................................................................................... 72.1 Definio ........................................................................................................................................72.2 Blocos do CLP ...............................................................................................................................82.3 Identificando os blocos do CLP ................................................................................................... 132.4 Ligao dos mdulos discretos ................................................................................................... 183 Sensores de proximidade ............................................................................................................213.1 Definio ......................................................................................................................................213.2 Chaves de fim de curso ...............................................................................................................213.3 Sensores indutivos.......................................................................................................................223.4 Sensores capacitivos ...................................................................................................................233.5 Sensores pticos..........................................................................................................................243.6 Classes de proteo ....................................................................................................................263.7 Instalao de sensores................................................................................................................264 Funcionamento do CLP ...............................................................................................................344.1 Ciclo de execuo do CLP...........................................................................................................344.2 Programao em CLPs ..............................................................................................................354.3 Tipos de linguagem......................................................................................................................385 Linguagem de programao........................................................................................................405.1 GRAFCET....................................................................................................................................405.2 Linguagem LADDER....................................................................................................................456 Exemplos de programas ..............................................................................................................567 Unidades analgicas....................................................................................................................617.1 Sinal analgico.............................................................................................................................617.2 Entradas e sadas analgicas......................................................................................................617.3 Exemplos de aplicao................................................................................................................66


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CAPTULO I

1 Automao em processos industriais1.1 Introduo

Os avanos na rea de automao esto fortemente relacionados aos sistemas de produo

empregados nas indstrias, e muitos destes avanos foram obtidos com o objetivo de aprimorar os

meios de produo e a qualidade dos produtos no esquecendo a competitividade. Deste modo, os

sistemas de automao que no passado eram compostos por linhas rgidas, que produziam apenas

um determinado tipo de produto, passaram a ser mais flexveis e programveis chegando a um ponto

de interligao muito grande entre os diversos componentes que fazem parte do sistema. Hoje se

observa que as aplicaes de automao envolvem uma vasta rea de conhecimento, abrangendo

desde a mecnica e a eletrnica at a parte de informtica (programao) e comunicaes (redes

industriais).

Diante deste quadro da automao nos dias atuais uma palavra merece destaque: o

"controle". Na indstria controlar significa supervisionar e manter o equilbrio dos processos fazendo

que o sistema opere dentro de um padro desejvel. Para estes propsitos existem vrios

dispositivos, tcnicas e equipamentos, tais como: sensores (muitas vezes inteligentes), controladores

(CLPs, microcontroladores), atuadores (motores, cilindros, vlvulas), sistemas de superviso(softwares com telas grficas sobre o processo), tcnicas de sintonia de controladores (controle PID

para manter a varivel de processo no valor desejado), interligao de equipamentos (tipos de redes

industriais).

Basicamente os processos podem ser divididos em duas classes: processo contnuo e

processo discreto. O processo contnuo um processo onde as variveis envolvidas so variveis

analgicas como temperatura, vazo, presso e nvel, e neste caso o controle atua com o objetivo de

manter os valores destas variveis dentro de padres desejados, utilizando, para isto, tcnicas de

controle contnuo, por exemplo, como os controladores PID (proporcional-integral-derivativo). Tem a

indstria qumica como forte usuria deste tipo de processo. O processo discreto tem o envolvimento

de variveis discretas, este tipo de controle se baseia na abertura e fechamento de contatos, nas

temporizaes e nos sistemas de proteo. Tem a indstria de fabricao por lote como forte usuria.

Atualmente os CLPs processam variveis analgicas tambm e podem ser utilizados tanto

para controle em processos discretos como para controle em processos contnuos. Deste modo,

recebem a denominao de Controladores Programveis.

Os captulos seguem da seguinte forma: no captulo 2 so apresentados os conceitos de

Controladores Programveis neste captulo so mostrados os blocos que compe um CLP, no


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captulo 3 so apresentados os conceitos e algumas aplicaes a respeito de sensores de

proximidade, no captulo 4 so descritos o funcionamento do CLP e os conceitos e tipos de linguagem

de programao, no capitulo 5 so apresentadas com mais destaque as linguagens de programao

GRAFCET e LADDER, no captulo 6 so apresentados alguns exemplos de programas lgicos feitos

em linguagem LADDER, no capitulo 7 so apresentadas as unidades analgicas que compe osCLPs.


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CAPTULO II

2 Controlador programvel CLP2.1 Definio

O Controlador Programvel tambm conhecido como CLP (Controlador Lgico Programvel)

ou do ingls PLC (Programmable Logic Controller) um dispositivo capaz de realizar operaes, tais

como: operaes lgicas, contagens, temporizaes, operaes aritmticas, manipulao de dados,

e at mesmo, comunicao em rede e execuo de malhas de controle. Inicialmente foi desenvolvido

apenas para substituir o controle e rels, mas atualmente se apresenta como um dos equipamentos

mais utilizados na implementao de sistemas automatizados.

A Figura 2.1 mostra o diagrama da malha fechada em um sistema de automao, e mostra

qual a funo do CLP em um sistema deste tipo. Este sistema automtico capaz de perceber as

aes que ocorrem no processo por meio dos sensores, ou seja, o processo monitorado e mantido

dentro de um padro de funcionamento realimentando a informao do processo para o controle.

Figura 2.1 Diagrama de malha fechada

Como pde ser observado na Figura 2.1, basicamente quatro itens compe esta malha em

um sistema de automao: Processo a Controlar, Dispositivos de Entrada, Dispositivos de Sada e

Controle. O Processo a Controlar o objetivo do sistema de automao, como exemplos: a furao

precisa a ser executada em uma pea ou a diferenciao de dois produtos distintos em uma esteira

transportadora. Os Dispositivos de Entrada so os sensores, estes dispositivos so sensveis a

fenmenos fsicos e monitoram o processo para realimentar o controlador, nesta classificao se

enquadram, entre outros, os sensores discretos (capacitivos, indutivos, ticos) que so "chaves


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eletrnicas" destinadas a detectar ou no a presena de objetos. Os Dispositivos de Sada so os

atuadores que quando acionados tem a finalidade de executar aes fsicas, estas aes objetivam

manter o processo funcionando adequadamente, neste caso esto inseridos, entre outros, os

cilindros, as vlvulas, os contatores e os motores. Por fim destaca-se o Controle, o ente responsvel

pela inteligncia que por meio de uma rotina programada "toma uma deciso" enviando sinais decorreo para o atuador, nesta classe podem ser destacada a aplicao para o meio industrial dos

CLPs e dos microcontroladores. Nesta malha o Controle est representado pelo CLP que, como foi

descrito anteriormente, um dispositivo bastante utilizado no meio industrial, principalmente para a

execuo de sistemas de intertravamento (descritos no captulo 5).

Esta descrio da malha do sistema automatizado importante para entender as ligaes de

entrada e sada do CLP e tambm para entender o objetivo dos exemplos de programaes de

sistemas que sero apresentadas no decorrer deste material.

2.2 Blocos do CLPAs principais partes que fazem parte de um CLP so: CPU, Mdulos de I/O (Mdulos de

Entrada/ Sada), Fonte de Alimentao e o Rack (Base). A Figura 2.2 ilustra estas partes que

integram o CLP.

Figura 2.2 - Partes do CLP


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a) CPU

A CPU ou Unidade Central de Processamento bloco responsvel por gerenciar todo o

sistema. composto basicamente por Processador e por Sistema de Memria e, como mostra a

figura 2.2, tem comunicao com os Mdulos de I/O. A Figura 2.3 ilustra a CPU de um CLP e sua

conexes internas.

Figura 2.3 - Partes da CPU

Na CPU o Processador interage com o Sistema de Memria e com circuitos auxiliares que

atuam nos barramentos de dados, endereos e de controle.

O Sistema de Memria dividido em quatro partes: programa de execuo, rascunho do

sistema, programa de aplicao e tabela de dados, como indica a Figura 2.4. Cada uma destas partes

responsvel pelo armazenamento de determinado tipo de informao que til para a execuo do

programa de controle do CLP.

Figura 2.4 - Sistema de memria do CLP

Denomina-se de Memria de Operao a parte do Sistema de Memria composta de

Programa de Execuo e Rascunho do Sistema, e de Memria de Aplicao a parte composta de

Programa de Aplicao e Tabela de Dados.


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- Programa de Execuo: a parte do Sistema de Memria responsvel pela interpretao

das instrues, traduz as instrues de alto nvel em linguagem de mquina tornando possvel a

execuo dos Programa de Aplicao. Est em uma memria no voltil (do tipo ROM - memria

apenas para leitura) e trata-se do programa desenvolvido pelo fabricante, alm de interpretar

instrues de alto nvel tambm controla os perifricos e atualiza os mdulos de I/O.- Rascunho do Sistema: uma rea da memria reservada para armazenar temporariamente

uma pequena quantidade de dados. Estes dados so utilizados pela Memria de Operao para

clculos ou controle, como por exemplo, relgios internos, calendrios, entre outros. Trata-se de uma

memria do tipo RAM (memria que permite gravar, acessar e guardar dados enquanto tiver energia).

- Programa de Aplicao: nesta parte do Sistema de Memria se localiza o programa

desenvolvido pelo usurio ou programador. este programa que executa a lgica de controle

desejada. uma memria que deve permitir ao programador alterar a programao e, portanto pode

ser uma memria do tipo EPROM ou EEPROM (memrias que podem ser apagadas e reescritas).

- Tabela de Dados: esta rea de memria armazena os dados utilizados pelo Programa de

Aplicao. Estes dados podem ser valores atuais de variveis, temporizadores, contadores, ou ainda

status dos pontos de entrada e sada dos Mdulos de I/O. O Programa de Aplicao acessa a Tabela

de Dados para fazer a leitura dos pontos de entrada e para atualizar os pontos de sada. Trata-se de

uma memria voltil RAM, da mesma forma que o Rascunho do Sistema, contudo estes dados podem

ser retentivos (armazena mesmo quando desenergizada) e neste caso a memria RAM deve utilizar

uma bateria. Cada ponto de I/O tem um endereo na Tabela de Dados.

b) Mdulos de I/OEstes mdulos so os responsveis pela comunicao entre CPU e os dispositivos de

entrada (sensores) e de sada (atuadores). Em geral possuem isolao ptica para proteger a CPU,

no havendo conexo eltrica entre os dispositivos de entrada e de sada com o barramento da CPU.

Outro componente que pode ser observado nestes mdulos o indicador luminoso, que

sinaliza atravs de um LED (diodo emissor de luz), quando uma entrada est recebendo sinal eltrico

ou quando uma sada est sendo atuada.

Os mdulos de I/O dos CLPs podem ser divididos de duas formas: mdulos de entrada e

mdulos de sada (ver figura 2.2), e mdulos discretos e mdulos analgicos.

- Mdulos de Entrada: recebem os sinais dos sensores e transdutores e convertem estessinais em nveis adequados para que a CPU consiga processar as informaes. Podem ser Mdulos

Discretos ou Mdulos Analgicos.

- Mdulos de Sada: enviam sinais de acionamentos para os dispositivos de sada (atuadores,

contactores, motores, etc). Podem ser Mdulos Discretos ou Mdulos Analgicos.


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- Mdulos Discretos: tratam os sinais discretos - 0 (zero) ou 1 (um), acionado ou desacionado,

ligado ou desligado. Cada ponto de entrada ou sada discreto corresponde a um endereo na Tabela

de Dados, conforme ilustra a Figura 2.5.

Figura 2.5 - Endereamento do mdulo discreto

Neste caso quatro sensores discretos ("chaves eletrnicas") S1, S2, S3 e S4 estoconectados nos bornes dos endereos de entrada discreta (END), sendo S1 em END0, S2 em END1,

S3 em END2 e S4 em END3. Observa-se que nos contatos em que as chaves esto abertas os

valores enviados para o espao da Tabela de Dados so de nveis lgicos 0 (zero) assim no caso

dos endereos END0 e END3, e nos contatos onde as chaves esto fechadas os valores enviados

para o espao da Tabela de Dados so de nveis lgicos 1 (um) assim no caso dos endereos

END1 e END2. Deste modo operando com nveis lgicos 0 (zero) e 1 (um) a CPU pode interpretar e

enviar informaes referentes aos Mdulos Discretos de I/0.

- Mdulos Analgicos: tratam os sinais analgicos e so utilizados em sistemas contnuos

(captulo 7). Os mdulos analgicos convertem sinais contnuos em digitais por meio de conversores

A/D (conversor analgico-digital) no caso dos Mdulos de Entrada, e sinais digitais em sinais

contnuos por meio de conversores D/A (conversor digital-analgico) no caso dos Mdulos de Sada,

estas converses so feitas para que a CPU possa processar a informao.

Diferentemente do sinal discreto, o sinal analgico no possui apenas dois nveis 0 (zero) ou

1 (um), e sim um range de valores que vo desde um mnimo at um mximo podendo assumir

qualquer valor dentro desta faixa. Por exemplo, um sensor de temperatura que envia para a entrada

analgica qualquer valor entre a faixa de 0oC 80oC. Neste caso a entrada ou sada de um mdulo

analgico no recebe o nome de ponto, ao invs disso recebe a denominao de canal.


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Figura 2.6 - Endereamento do mdulo analgico

Na Figura 2.6 trs sensores analgicos (transdutores) T1, T2 e T3 esto conectados nos

bornes dos endereos dos canais (entradas analgicas - ENA) ENA0, ENA1 e ENA2, sendo T1 em

ENA0, T2 em ENA1 e T3 em ENA2. Observa-se neste caso que cada sensor conectado no borne

por meio de dois fios, um para a referncia (-) do sinal e outro para o sinal positivo (+). O sensor no

possui apenas dois estados (ligado ou desligado), e sim entrega uma faixa de valores para o CLP,

que pode ser, por exemplo, um sinal de 0V a 10V. O conversor A/D do mdulo atua transformando

esta informao analgica em uma palavra de 16 bits (uma word), e assim o endereo de cada canal

de entrada ocupa um espao na Tabela de Dados de 16 bits ao invs de apenas 1 bit por endereo

como no Mdulo Discreto. A figura 2.6 ainda exemplifica que para a CPU o canal ENA_0 tem o

endereo V100, o canal ENA_1 tem o endereo V200, e o canal ENA_2 tem o endereo V300, sendo

que V corresponde a varivel word. As unidades analgicas so tratadas no captulo 7.

c) Fonte de alimentao

A Fonte de Alimentao (ver figura 2.2) responsvel por fornecer alimentao adequada

para a CPU e para os Mdulos de I/O, e tambm capaz de gerar uma alimentao externa para

fornecer energia para algum tipo de sensor. Pode tambm ser acoplada a CPU ou independente

fisicamente.


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d) Rack

Tambm conhecido como Base responsvel pela garantia de sustentao mecnica dos

componentes do CLP. Contm conexes que permitem o encaixe dos mdulos por meio de slots,

como ilustra a Figura 2.7.

Figura 2.7 - Base ou Rack

Neste exemplo a Base comporta a Fonte de Alimentao, a CPU (slot 0), os Mdulos de I/O

(slots 1 e 2), e deixa livre para conexo os slots 3 e 4 por exemplo para receber mdulos de

comunicao (para comunicao Profibus ou comunicao ASI por exemplo).

2.3 Identificando os blocos do CLPA Figura 2.8 mostra uma estrutura de CLP, circulado em destaque est sendo mostrada a

Fonte de Alimentao e a CPU. O CLP apresentado na figura o S7 200 da Siemens. Neste materialo CLP S7 200 utilizado como modelo para exemplificar fisicamente os blocos, como so feitas as

conexes de I/O e at como se apresenta uma programao rodando no CLP, e para isto utiliza-se

um CLP real de uso industrial.

Figura 2.8 - CLP S7-200 da Siemens


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A Figura 2.9 mostra com mais detalhes a Fonte de Alimentao do CLP. Observa-se circulado

o cabo responsvel pela alimentao externa, que no caso consiste de uma alimentao de 110Vac.

A Fonte disponibiliza para a CPU uma alimentao de 24Vdc.

Figura 2.9 - Fonte de alimentao

A Figura 2.10 mostra com mais detalhes a CPU. Nos itens e captulos a seguir a CPU

abordada em maiores detalhes. Mas nesta figura pode ser observada a posio dos mdulos

discretos de entrada e sada. Esta CPU do S7 200 composta por 6 sadas discretas que esto

localizadas na parte superior, e por 8 entradas discretas que esto localizadas na parte inferior. Tanto

as sadas quanto as entradas discretas operam com 0 e 24Vdc, respectivamente OFF e ON, e

possuem LEDs que indicam se a sada ou entrada est acionada (LED aceso) ou desacionada (LED

apagado).

Esta CPU considera os 6 endereos de sada discreta como Q0.0 a Q0.5, e os 8 endereos

de entrada discreta como I0.0 at I0.7. Porm possvel renomear estes endereos de tal forma que

os nomes facilitem a compreenso do significado das entradas e das sadas para o programador do

CLP. Este material adota nomes para definir os endereos de entrada e sada tanto analgicas

quanto discretas, de acordo com as seguintes siglas:

Entrada Discreta -> END Entrada Analgica -> ENA

Sada Discreta -> SDD Sada Analgica -> SDA


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Sendo assim as 6 sadas discretas so SDD_0 a SDD_5, e as 8 entradas discretas so

END_0 a END_7. As sadas e entradas analgicas so tratadas no captulo 7.

Figura 2.10 - CPU

A Figura 2.11 mostra com maiores detalhes a CPU, as portinholas dos mdulos esto abertas

e podem ser observados os conectores das entradas e das sadas discretas. Tambm est em

destaque uma chave seletora, que define o modo de operao do CLP. Isto descrito no captulo 4

(Funcionamento do CLP). Outra questo em destaque na figura 2.11 a fiao proveniente da Fonte

de Alimentao que fornece tenso de 24Vdc para a CPU.

Figura 2.11 - Detalhes da CPU

A Figura 2.12 mostra os detalhes do mdulo de entradas discretas. Observa-se que este

mdulo composto de 12 conectores (bornes) para 8 entradas. A diviso ocorre da seguinte maneira

da esquerda para a direita na figura: o primeiro contato a referncia dos 4 primeiros contatos de


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entrada, os 4 contatos que seguem (do segundo ao quinto) so os 4 primeiros contatos de entrada

com os endereos de END_0 a END_3 (I0.0 a I0.3), o sexto contato a referncia para os 4 ltimos

contatos de entrada, os 4 contatos que seguem (do stimo ao dcimo) so os 4 ltimos contatos de

entrada com os endereos de END_4 a END_7 (I0.4 a I0.7), e os 2 ltimos contatos (11 e 12 dos

bornes) so a fonte auxiliar de 24Vdc sendo o 11 a referncia e o 12 o positivo.

Figura 2.12 - Mdulo de entrada

A Figura 2.13 mostra os detalhes do mdulo de sadas discretas. Observa-se que este

mdulo tambm composto de 12 conectores (bornes) para 6 sadas. A diviso ocorre da seguinte

maneira da esquerda para a direita na figura: os 2 primeiros contatos so para a alimentao do

mdulo de sada (para que a sada tenha energia), os 6 contatos seguintes so justamente as 6sadas discretas com os endereos de SDD_0 a SDD_5 (Q0.0 a Q0.5), o nono contato no

conectado (NC) e o dcimo o aterramento, os 2 ltimos contatos (11 e 12) so a alimentao da

CPU, 24Vdc, proveniente da Fonte de Alimentao e descrito anteriormente.

Figura 2.13 - Mdulo de sada


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As Figuras 2.14 e 2.15 mostram um CLP de porte maior, o S7 300 tambm da Siemens. Onde

se observa a CPU com os Mdulos Discretos de I/O, e Mdulos de Comunicao. Tambm se

observa a fiao correspondente a ligao dos sensores e atuadores no mdulo discreto. Nestas

duas figuras, observando o S7 300 e comparando com as figuras anteriores do S7 200, pode ser

notada a diferena fsica entre os dois CLPs.

Figura 2.14 - CLP S7-300 da Siemens

Figura 2.15 - Montagem de I/Os no CLP S7-300


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2.4 Ligao dos mdulos discretosA Figura 2.16 mostra a funo da Fonte Auxiliar, pela figura possvel perceber que o VOM

mede um valor de tenso que parte dos conectores 11 e 12 do mdulo da parte inferior do CLP. A

Fonte do CLP alimenta a CPU e tambm disponibiliza esta alimentao auxiliar para a ligao deoutros equipamentos ao CLP, como por exemplo, os sensores. Caso seja utilizada a Fonte Auxiliar

deve-se observar os limites de corrente impostos pela Fonte do CLP ( uma especificao do modelo

de Fonte), uma vez que esta alimenta CPU e sensores, e pode tambm alimentar o mdulo de sada

como ser descrito no texto a seguir. Na figura o VOM est medindo o sinal que pode servir para

alimentar os sensores discretos, que em geral tem um faixa de alimentao de 10 a 30Vdc.

Figura 2.16 - Fonte auxiliar

A Figura 2.17 mostra um exemplo de como ativar as entradas discretas do CLP utilizando a

alimentao da Fonte Auxiliar, nota-se que a referncia da Fonte (cabo azul) conectada as

referncias das duas partes do mdulo de entrada discreta, nos bornes 1 e 6. E neste caso est

sendo utilizada a alimentao do borne 12 (o positivo) para ativar a entrada com 20Vdc, o cabo

vermelho est ativando as entradas END_0 a END_3, confirma-se este acionamento pelo

acionamento do LEDs indicadores em destaque.

Figura 2.17 - Ligao do mdulo de entrada


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A Figura 2.18 mostra o VOM medindo a tenso de uma sada discreta. O valor medido 0Vdc

(zero) mesmo com o acionamento da sada ocorrendo, o LED indicativo confirma esta situao. O que

falta neste caso a alimentao do mdulo de sada discreta. Nisto conclu-se que o LED apenas

indica que a sada est ativa, mas no que ela est fornecendo energia para qualquer que seja o

acionamento.

Figura 2.18 - Mdulo de sada sem alimentao

Ento na montagem apresentada na Figura 2.19 pode ser observada a conexo de cabos que

faz a alimentao do mdulo de sada. Os bornes 11 e 12 so a alimentao da CPU, sem esta

alimentao a CPU no funciona e a Fonte Auxiliar tambm no. Mas no basta alimentar a CPU

para que a sada consiga emitir energia para o acionamento, necessrio tambm alimentar o

mdulo de sada puxando a alimentao da Fonte do CLP como mostra a figura.

Figura 2.19 - Mdulo de sada alimentado


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Agora com o mdulo de sada tambm alimentado pode ser observada que a ativao da

sada, conforme mostra o LED indicativo, tambm confirma que a energia est sendo disponvel para

o acionamento do atuador. O VOM mostra o valor de tenso borne da sada SDD_0 que est

acionada, conforme a Figura 2.20.

Figura 2.20 - Mdulo de sada


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CAPTULO III

3 Sensores de proximidade3.1 Definio

De um modo geral o sensor um dispositivo que detecta o efeito de algum fenmeno fsico,

podendo, no caso dos sensores discretos, detectar objetos dos mais variados tipos de material, ou

detectar a presena de campo magntico, luz, gs; ou ainda, no caso dos sensores analgicos, medir

a variao de temperatura, presso, nvel, vazo, etc.

Os sensores discretos tambm recebem a denominao de Sensores de Proximidade e so

utilizados em geral nos processos discretos onde operam como ON - OFF (ligado - desligado) e

servem para detectar a presena ou a ausncia de objetos. Dentre os sensores de proximidade mais

empregados na indstria podem ser citados: as chaves fim de curso, sensores capacitivos, sensores

indutivos e sensores ticos.

3.2 Chaves de fim de cursoSo sensores muito utilizados na indstria e em um grande nmero de aplicaes. So

destinados a verificar o final de algum movimento. A Figura 3.1 mostra uma ilustrao do

funcionamento da chave Fim de Curso.

Figura 3.1 - Chave fim de curso


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uma chave eletrnica que opera em ON - OFF, pode utilizar os contatos NA (Normalmente

Aberto) ou NF (Normalmente Fechado). Ao ocorrer o acionamento da chave por meio de uma fora

mecnica externa o contato NF se abre e o contato NA se fecha, quando a fora cessada o NF se

fecha e o NA se abre.

a) Contato NA e contato NF

A Figura 3.2 ilustra o conceito de contato NA e contato NF.

Figura 3.2 - Contato NA e contato NF

O contato NA (Normalmente Aberto) no permite a passagem do sinal eltrico entre seus

terminais quando a chave no est acionada, mas no momento em que a chave acionada por uma

fora externa o contato se fecha permitindo ento a passagem de sinal eltrico, o contato volta a abrir

somente quando a fora externa cessar. No contato NF (Normalmente Fechado), quando no existe

ao de fora externa atuando sobre ele, permite a passagem do sinal eltrico pelos seus terminais,

contudo no momento em que existe a atuao de uma fora externa o contato abre e o sinal eltrico

deixa de passar, voltando a fechar apenas quando a fora externa cessar.

3.3 Sensores indutivosOs Sensores Indutivos tem o princpio de funcionamento baseado no indutor. O indutor um

componente eletrnico que consiste de um ncleo de material ferromagntico envolto por uma bobina,

quando uma corrente circulada por esta bobina um campo magntico gerado passando pelo

ncleo.

De uma forma simplista ocorre que o Sensor Indutivo tem como elemento primrio

(transdutor) um indutor de ncleo aberto que emite um campo magntico pela face sensora. O fato de

o ncleo ser aberto faz com que a intensidade do campo magntico seja menor (o campo magntico

passa pelo ar), e ao aproximar um material metlico o campo magntico passa pelo material


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aumentando a sua intensidade. Essa variao de intensidade de campo magntico pode ser sentida

pelo sensor, como ilustra a Figura 3.3.

Figura 3.3 - Deteco pelo sensor indutivo

Como o campo magntico projetado para fora do sensor gera uma zona de sensibilidade a

peas metlicas, em outras palavras, os Sensores Indutivos detectam a presena ou ausncia demateriais metlicos. Quando o material metlico detectado o sensor comuta seu contato de OFF

para ON, fechando o contato caso seja NA, ou abrindo caso seja NF.

3.4 Sensores capacitivosOs Sensores Capacitivos tem o princpio de funcionamento baseado no capacitor. Um

capacitor um componente eletrnico que consiste de duas placas metlicas separadas por um

material isolante (tambm chamado de dieltrico). A capacidade que o componente tem de armazenarcargas chamado de capacitncia, esta capacitncia depende da rea das placas metlicas, da

distncia entre as placas ou da constante dieltrica do isolante.

Tambm descrevendo de uma forma simplista ocorre que o Sensor Capacitivo tem como

elemento primrio (transdutor) um capacitor. Na face do sensor aparece como material dieltrico o

prprio ar (constante dieltrica igual a 1), porm quando um outro material, com constante dieltrica

maior que a constante do ar entrar na zona de deteco deste capacitor a capacitncia aumenta. Esta

mudana no valor da capacitncia pode ser sentida pelo circuito do sensor que detecta a presena

do objeto em questo, como ilustra a Figura 3.4.

Figura 3.4 - Deteco pelo sensor capacitivo


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Os Sensores Capacitivos geralmente so utilizados para detectar corpos no metlicos, e

podem ser utilizados no meio industrial para detectar a presena de materiais metlicas ou no

metlicas. Quando o material metlico ou no metlico detectado o sensor comuta seu contato de

OFF para ON, fechando o contato caso seja NA, ou abrindo caso seja NF.

3.5 Sensores pticosOs Sensores pticos tem o princpio de funcionamento baseado na emisso e recepo de

um feixe de luz. A emisso pode ocorrer por meio de um diodo emissor de luz, comumente chamado

de LED, e o receptor pode ser qualquer dispositivo fotossensvel, como por exemplo, um foto-diodo.

Neste caso LED e foto-diodo so exemplos de elementos primrios (transdutores) utilizados

nos Sensores pticos. Existem trs modos de operao para os sensores pticos: barreira de luz,

retro-reflexo e por reflexo. A Figura 3.5 ilustra o princpio de funcionamento destes tipos de

Sensores pticos.

Figura 3.5 - Modos de operao do sensor ptico


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Em todos os modos de operao existe um elemento emissor (representado pelo LED) e um

elemento receptor (representado pelo foto-diodo). Vale ressaltar que dependendo do modo de

operao a deteco ocorre pela existncia ou ausncia de luz no receptor.

No Sensor por Barreira de Luz o emissor e o receptor esto em estruturas fsicas separadas,

quando o objeto interrompe totalmente ou quase totalmente o feixe de luz o receptor deixa de receberluz e comuta seus contatos de OFF para ON, quando o feixe de luz no mais interrompido os

contatos voltam posio normal.

No Sensor por Reflexo o emissor e o receptor so montados na mesma estrutura fsica,

quando o objeto interrompe o feixe de luz o receptor passa a receber luz e comuta seus contatos de

OFF para ON, quando o feixe de luz no mais refletido os contatos voltam posio normal.

No Sensor por Retro-Reflexo o emissor e o receptor so montados na mesma estrutura

fsica e existe ainda um refletor de luz direcionado, este refletor direciona o feixe de luz sempre do

emissor para o receptor, quando o objeto interrompe o feixe de luz o receptor deixa de receber luz e

comuta seu contato de OFF para ON, quando o feixe de luz no mais interrompido os contatos

voltam posio normal. Este sensor totalmente dependente das caractersticas do refletor.

A Figura 3.6 apresenta um painel com exemplares dos 3 tipos de sensores de proximidade

descritos. Um sensor capacitivo, um sensor indutivo e um sensor ptico, todos os trs com

alimentao de 10 a 30 Vdc.

Figura 3.6 Painel com 3 tipos de sensores


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3.6 Classes de proteoPara a utilizao dos sensores industriais no ambiente dos processos automatizados deve-se

se basear no grau e na classe de proteo para a escolha do sensor. Estes grau e classe de

proteo esto estabelecidos em normas internacionais. So indicados por duas letras IP(International Protection) e por dois dgitos, que definem grau e classe de proteo. A Tabela 3.1 traz

a numerao que representa grau e classe de proteo.

Tabela 3.1 Grau e Classe de Proteo

1o Dgito 2o Dgito

Grau de Proteo Classe de Proteo

0 Proteo no especificada 0 Proteo no especificada

1 Proteo contra corposslidos com dimetro maior que50mm

1 Proteo contra guagotejando verticalmente

2 Proteo contra corposslidos com dimetro maior que

12 mm

2 Proteo contra guagotejando verticalmente e com o

equipamento em um ngulo de at150o

3 Proteo contra corposslidos e ferramentas comdimetro maior que 2,5 mm

3 Proteo contra guagotejando em um ngulo de at 60om,

e contra spray4 Proteo contra corpos

slidos e ferramentas comdimetro maior que 1 mm

4 Proteo contra esguicho degua vindo de qualquer direo

5 Proteo completa contracontato. Proteo contra

depsitos prejudiciais de p

5 Proteo contra jatos de guavindos de qualquer direo

6 Proteo completa contrap e contato

6 Proteo contra fortes jatos degua

7 Proteo contra imerso sobdeterminadas condies de

temperatura e presso8 Proteo contra imerses

permanentes sob condies descritaspelo fabricante

Deste modo um sensor com IP67 tem proteo completa contra p e contato e contra imersosob determinadas condies de presso e temperatura.

3.7 Instalao de sensoresPara que seja possvel instalar os sensores de forma adequada, alguns detalhes e conceitos

devem ser observados. A saber:

a) Distncia de acionamento


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Trata-se de um conceito que deve ser observado no momento da instalao. E define a

distncia entre o material e a face sensora no momento em que ocorre a comutao (acionamento do

sensor). A distncia de acionamento nominal dada pelo fabricante, contudo no caso real podem

ocorrer variaes. Por exemplo, no sensor indutivo existe um anteparo padro que utilizado para

definir a distncia de acionamento nominal, entretanto esta distncia de acionamento pode variardependendo do tipo do material metlico. Nos sensores capacitivos a distncia de acionamento varia

de acordo com a constante dieltrica do material, materiais com constantes dieltricas mais altas so

mais fceis de detectar. Os sensores pticos por reflexo tambm podem apresentar distncias de

acionamentos diferentes dependendo da cor e da textura do material a ser detectado. A Figura 3.7

ilustra o conceito de distncia de acionamento.

Figura 3.7 Distncia de acionamento

Esta questo da distncia de acionamento deve ser observada no momento da instalao do

sensor, pois o sensor tem que ficar disposto de tal modo que no haja variaes na deteco dematerial.

b) Detalhes da instalao

No caso dos sensores indutivos deve ser atentado para o fato da distncia mnima. Quando o

sensor for instalado entre painis metlicos, ou mesmo frente a outro sensor, ou ao lado de outro

sensor deve ser respeitada a distncia mnima, para garantir que o acionamento do sensor ocorra

apenas quando o material metlico a ser detectado provoque a sensibilizao, e no por motivos de

interferncia de outro sensor ou de outro metal. A Figura 3.8 ilustra esta situao.

Figura 3.8 Distncia mnima


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No caso dos sensores capacitivos, que detectam materiais metlicos ou no metlicos, deve-

se observar o tipo de material que se deseja detectar. Quando o material um material de difcil

deteco pode-se optar por um tipo de sensor capacitivo mais sensvel (chamado de sensor

capacitivo blindado), contudo este sensor pode causar falsas deteces em ambientes empoeirados

ou muito midos, e neste caso deve-se optar por um sensor que ignore sujeiras do ambiente oucoisas do tipo (chamado sensor capacitivo no-blindado).

Nos sensores pticos deve ser observado o alinhamento entre o emissor e o receptor para o

correto funcionamento. Outro detalhe a existncia de poeira no ambiente, se ocorrer de forma

excessiva pode prejudicar a deteco, considerando a sujeira como deteco de material e acionando

o sensor. Falha no emissor ou sujeira nas lentes podem tambm ocasionar problemas de deteco,

podendo ser uma falsa deteco ou a ausncia de deteco dependendo do tipo do problema e do

modo de operao do sensor.

c) Sensores de 3 e 4 fios

Os sensores de proximidade podem ser de 3 ou 4 fios, como ilustra a Figura 3.9.

Figura 3.9 Nmero de fios

Os sensores de 3 e de 4 fios tm fios separados para alimentao e para os sinais dos

contatos NA e NF, normalmente sendo cabo marrom ou vermelho sinal positivo, cabo azul sinal

negativo, cabo preto contato NA, e cabo branco contato NF.

d) Sensores PNP e NPN

Os sensores ainda podem ser classificados em PNP e NPN. Sensores PNP tm em seuestgio de sada um transistor PNP, e a carga deve ser conectada entre os terminais NA ou NF e

negativo. Por sua vez o sensor NPN tem em seu estgio de sada um transistor NPN, e a carga deve

ser conectada entre os terminais NA ou NF e positivo.


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A Figura 3.10 ilustra a ligao de um sensor PNP e de um sensor NPN, ambos com 3 fios e

contato NA.

Figura 3.10 Sensor PNP e NPN

e) Exemplos de sensores

A Figura 3.11 mostra um sensor de 4 fios PNP. Pode ser observada a rosca para a fixao do

sensor e tambm a fiao em detalhe. Na fiao esto indicados cada um dos fios, o fio branco NF, o

fio marrom positivo, o fio azul negativo e o fio preto NA.

Figura 3.11 Sensor de 4 fios


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A Figura 3.12 mostra outro sensor capacitivo PNP de 4 fios com a fiao encapada. Por esta

fiao liga-se a alimentao do sensor e os contatos NA e NF ao controle.

Figura 3.12 Fiao do sensor PNP de 4 fios

A Figura 3.13a mostra a parte frontal do sensor onde est indicada a face sensora. esta

parte frontal que sensvel ao material a ser detectado. A Figura 3.13b mostra a parte traseira dosensor. Em destaque pode ser observado o LED que indica o acionamento do sensor.

Figura 3.13a Parte frontal do sensor Figura 3.13b Parte traseira do sensor


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A Figura 3.14 mostra o acionamento de um sensor capacitivo PNP de 4 fios. Em destaque na

figura se observa o acionamento do LED que indica a deteco de material.

Figura 3.14 Acionamento do sensor

f) Ligao com CLP

As Figuras 3.15, 3.16 e 3.17 mostram a ligao do sensor PNP de 4 fios ao CLP. Observa-se

que a Fonte Auxiliar est alimentado o sensor, que pode receber uma alimentao DC de 10 a 30Vdc.

Os fios preto e branco dos contatos NA e NF so conectados a duas entradas discretas,

respectivamente END_6 e END_4.

Figura 3.15 Fiao do sensor no mdulo discreto


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Com o sensor no acionado a entrada END_4 (contato NF) recebe sinal eltrico e acionada

e a entrada END_6 (contato NA) no recebe sinal eltrico e por isso no acionada.

Figura 3.16 Sensor no-acionado conectado ao CLP

Quando ocorre o acionamento do sensor os contato NF abre e o contato NA fecha, agora

END_4 no est acionada e END_6 acionada, isto pode ser observado pelo acionamento dos LEDs

indicativos em destaque nas Figuras 3.16 e 3.17.

Figura 3.17 Sensor acionado conectado ao CLP


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Para simular os sensores e fazer o acionamento das entradas foram utilizadas chaves de

duas posies (ON - OFF). Estas chaves acionam a entrada discreta quando acionadas, e so

utilizadas para executar a simulao das entradas nos programas do captulo 6. A Figura 3.18a

mostra o conjunto de 8 chaves que acionam as 8 entradas discretas, e a Figura 3.18b mostra a

ligao destas chaves na placa.

Figura 3.18a Chaves Figura 3.18b Conexo eltrica das chaves

Nota-se na pela imagem da Figura 3.19 que as chaves que esto acionadas (ON) acionam as

entradas discretas correspondentes (LEDs indicativos) enviando sinal eltrico para o contato, e as

chaves que no esto acionadas (OFF) permanecem com as respectivas entradas discretas sem sinal

eltrico, portanto desacionadas.

Figura 3.19 Fiao do sensor no mdulo analgico


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CAPTULO IV

4 Funcionamento do CLP4.1 Ciclo de execuo do CLP

importante conhecer o modo como a CPU gerencia um programa do CLP, este

conhecimento auxilia no desenvolvimento de programas. A execuo do programa em um CLP segue

uma seqncia que pode ser representada como um fluxograma, esta seqncia recebe o nome de

Ciclo de Execuo, Ciclo de Varredura ou Ciclo de Scan do CLP.

Existe uma srie de tarefas que o CLP executa desde o momento em que ele liga, dentre

estas tarefas podemos citar algumas: inicializao de hardware, verificao da configurao de I/O,

atualizao de entradas e sadas, execuo do programa de aplicao, realizao de diagnsticos

entre outras. Porm, para iniciar a prtica da programao o conhecimento do ciclo de execuo

resumido auxilia para o entendimento dos programas que so desenvolvidos no CLP. A Figura 4.1

mostra um fluxograma com este ciclo.

Figura 4.1 - Ciclo de execuo resumido

- Atualizao das Entradas: nesta etapa que a CPU realiza a leitura de todos os pontos deentrada e armazena o status de cada um destes pontos na Tabela de Dados de Entrada. Aps a

execuo desta etapa a Tabela de Dados de Entrada ser atualizada somente no prximo Ciclo de

Scan.

-Execuo do Programa de Aplicao: as instrues do programa desenvolvido pelo

programador so executas nesta etapa. Estabelece uma relao entre os pontos de entrada e de

sada aplicando a lgica de controle desejada. A CPU executa o programa de aplicao desde a

primeira linha at a ltima, isto significa a partir da primeira linha de programa de cima para baixo, e


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da direita para esquerda at o fim do programa. Neste captulo o conceito de linha evidente quando

se trata de linguagem LADDER. Ao trmino da execuo desta etapa tem-se uma nova Tabela de

Dados de Sada atualizada de acordo com a lgica de controle desejada.

-Atualizao das Sadas: Aps a execuo do programa de aplicao o contedo atualizado

da Tabela de Dados de Sada enviado aos pontos de sada. E reinicia-se o ciclo.

4.2 Programao em CLPsA programao em CLPs pode ser feita basicamente de 2 modos: programador manual, ou

software de programao.

No caso da utilizao do software de programao geralmente existe um ambiente grfico

com funes que permitem que o programador edite o programa de aplicao. Como o programa

desenvolvido em um computador deve haver um cabo apropriado que permita a transmisso de

dados entre o computador e o CLP. A Figura 4.2 mostra uma foto de um cabo de comunicao CLP

com o terminal de programao (computador).

Figura 4.2 - Cabo de comunicao

Do mesmo modo que existe um cabo, a conexo deve utilizar alguma interface para fazer a

comunicao entre terminal e CLP. Esta interface geralmente a porta serial, como ilustram as

Figuras 4.3a e 4.3b

Figura 4.3a - Cabo e porta serial Figura 4.3b - Cabo e porta conectados


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A Figura 4.4 mostra em um panorama a ligao do computador (terminal de programao)

com o CLP, utilizando o cabo de comunicao.

Figura 4.4 - Terminal de programao conectado ao CLP

Assim como se utiliza a porta serial do computador, utiliza-se tambm a interface do CLP para

conectar o cabo e assim permitir a comunicao para executar o download de programa no CLP ou

para fazer a depurao do cdigo quando o programa estiver rodando, entre outros.

Figura 4.5 - Interface de comunicao e indicadores de status da CPU

A Figura 4.5 mostra a interface de comunicao com o terminal de programao. E tambm

mostra os LEDs indicadores de status da CPU. Nesta CPU existem 3 status para a CPU: SF, RUN e

STOP nesta ordem de cima para baixo.

SF aceso (LED vermelho) indica um erro interno da CPU ou algum erro de diagnstico dos

mdulos. RUN aceso (LED verde) indica que a CPU est processando o programa de aplicao.

STOP aceso (LED amarelo) indica que o programa no est sendo executado. As Figuras 4.6a e 4.6b


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ilustram esta diferena entre o modo RUN e o modo STOP. Observa-se que a Figura 4.6a mostra a

CPU em modo RUN executando um determinado programa que baseado nas lgicas das entradas

aciona as duas primeiras sadas. Por outro lado, a Figura 4.6b mostra a CPU em modo STOP

rodando o mesmo programa, neste caso mesmo com as entradas ativas o programa est parado e,

portanto, no esto sendo acionadas as sadas.

Figura 4.6a - CPU em modo RUN Figura 4.6b - CPU em modo STOP

As Figuras 4.6a e 4.6b ainda destacam a chave seletora que permite a seleo do modo de

operao na prpria CPU. A chave em destaque nas Figuras 4.6a e 4.6b e apresentada tambm na

Figura 4.7 tem 3 posies: RUN, TERM, STOP.

Ou seja, por intermdio desta chave possvel colocar a CPU em modo RUN e neste caso o

programa processado e no pode ser alterado pelo terminal de programao, apenas lido. Modo

STOP onde o programa no executado. Ou em um modo TERM que entrega a deciso do modo deoperao ao software de programao no computador, deste modo possvel rodar o programa de

aplicao ou par-lo atravs de um comando do software.

Figura 4.7 - Chave seletora do modo de operao


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Em geral ainda pode ser dividido o modo de programao em duas linhas: programao off-

line, e programao on-line. Na programao off-line (sem conexo) o software de programao

permite o desenvolvimento do programa de aplicao sem a necessidade da conexo com a CPU. E

na programao on-line (conectado) alm do desenvolvimento pode ser feita a depurao do

programa observando o acionamento das sadas e das entradas, exigindo desta forma a conexocom a CPU.

4.3 Tipos de linguagemAs 5 linguagens de programao definidas pela norma IEC 61131-3 so: Lista de Instrues,

Texto Estruturado, Linguagem LADDER, Diagrama em Blocos de Funo e Diagrama Funcional

Seqencial (GRAFCET). A seguir apresentado um exemplo de implementao em cada uma destas

linguagens.

- Lista de Instrues: uma linguagem de baixo nvel similar ao assembly. A Figura 4.8

apresenta um programa simples em linguagem de Lista de Instrues.

0 STR E01 ANDN E12 OUT S0

Figura 4.8 - Programa em lista de instrues

O programa executa a lgica entre as entradas E0 e E1, quando E0 estiver acionada e E1

no ocorre o acionamento de S0, que uma sada.

-Texto Estruturado: uma linguagem semelhante a outras linguagens de alto nvel. Pode ser

utilizada em declaraes mais complexas. A Figura 4.9 apresenta o mesmo programa em Texto

Estruturado.

S0 := E0 AND NOT E1

Figura 4.9 - Programa em texto estruturado


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- Diagrama de Blocos de Funo: uma linguagem grfica que conecta elementos

representados como blocos. A Figura 4.10 apresenta o programa em Diagrama de Blocos de Funo

Figura 4.10 - Programa em diagrama de blocos de funo

-Linguagem LADDER: uma linguagem na qual duas barras verticais so interligas pela

lgica que ocorre entre as entradas e as sadas. Esta linguagem mais detalhada no decorrer deste

captulo. A Figura 4.11 apresenta o programa em Linguagem LADDER.

Figura 4.11 - Programa em linguagem LADDER

-Diagrama Funcional Seqencial: tambm conhecido como GRAFCET, utilizado paraestruturar e organizar o programa, e dividir o problema de controle em partes menores. Cada

elemento desta linguagem pode ser programado em qualquer das outras linguagens. Esta linguagem

mais detalhada no decorrer deste captulo. A Figura 4.12 apresenta uma forma de representar o

programa em Diagrama Funcional Seqencial.

Figura 4.12 - Programa em diagrama funcional seqencial


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CAPTULO V

5 Linguagem de programao5.1 GRAFCET

O Diagrama Funcional Seqencial (GRAFCET) umas das linguagens de programao, e

trata-se de uma forma de construir sistemas seqenciais. Possui os seguintes elementos: Etapas,

Aes Associadas s Etapas, Transies, Condies Associadas s Transies.

a) EtapasA Etapa representa um estado parcial do sistema e corresponde a uma condio bem

definida, podendo ser ativa ou inativa. A Etapa pode possuir uma ao associada a ela, esta ao

ocorre enquanto a etapa estiver ativa. A representao grfica de uma Etapa e de sua ao

mostrada na Figura 5.1.

Figura 5.1- Representao de uma etapa

Na Figura 5.1 so apresentadas duas situaes. A primeira a representao de uma Etapa,

no caso a Etapa 1, e de uma ao associada Etapa, a Ao X. A segunda situao o da Etapa

Inicial, a Etapa Inicial 0 com a ao Y. Esta Etapa Inicial ativada incondicionalmente no incio do

sistema justamente para demarcar onde inicia o programa, pode haver mais de uma Etapa Inicial. A

Etapa Inicial representada por um quadrado duplo.

b) Aes associadas s etapas

De um modo geral as Aes ocorrem enquanto a sua Etapa Estiver ativa. Durante o tempo de

uma Etapa podem ser iniciadas, finalizadas ou continuadas. Uma Etapa pode possui mais de uma

Ao vinculada a ela.


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A Figura 5.2, que mostra a Etapa 1 com 3 Aes associadas (X, Y e Z), ilustra este caso em

que se pode representar de duas formas a aes.

Figura 5.2- Ao associada etapa

Na Figura 5.2 se observam duas formas de representao de associao de Ao a uma

Etapa. Estas Aes em geral remetem a algum tipo de acionamento que ocorre no sistema, por

exemplo, o acionamento de um motor ou o acionamento de um pisto.

Quando se deseja que a Ao continue a ser executada mesmo depois do fim da Etapa, pode

-se repetir a Ao em todas as Etapas onde se deseja que ela ocorra, ou utilizar uma Ao

Qualificada. Dentre as Aes Qualificadas, neste caso, cabe o uso da Ao que possui o qualificador

Stored (armazenada ou mantida), quando se faz o uso deste qualificador na Ao esta mantida

mesmo aps o fim da Etapa. A Figura 5.3 mostra o seu funcionamento. Quando a o ato de ligar uma

Ao mantido por algumas Etapas o seu desligamento tambm deve ser armazenado ou mantido.

Figura 5.3- Ao qualificada


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c) Transies

Representa a possibilidade de transposio de uma Etapa para outra Etapa. representada

por um trao entre a ligao das Etapas. A Figura 5.4 mostra como se deve representar uma

Transio no GRAFCET, a figura apresenta uma Transio entre as Etapas 1 e 2.

Figura 5.4- Representao de uma transio

d) Condies associadas s transies

So condies lgicas que podem ser verdadeiras ou falsas. Podem ser representadas

conforme mostra a Figura 5.5.

Figura 5.5- Condio associada transio

Como mostra a Figura 5.5 a transposio da Etapa 1 para a Etapa 2 vai ocorrer somente

quando a Etapa 1 estiver ativa e a condio E1 acionado e E2 desacionado for verdadeira.

e) Regras de evoluo

Para a correta leitura de um GRAFCET devem ser consideradas algumas regras de evoluo:

- sempre deve haver ao menos uma situao inicial;

- para a transposio de uma Transio necessrio que a Etapa precedente esteja ativa e

que a condio da Transio seja verdadeira;


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- a transposio da Transio ativa a Etapa seguinte e desativa a Etapa precedente

simultaneamente;

Figura 5.6- Exemplo de GRAFCET

A Figura 5.6 apresenta um GRAFCET, aplicando as regras de evoluo para interpret-lo

tem-se a seguinte seqncia de eventos: a Etapa 1 parte ativa de forma incondicional (ocorre Ao

X), com a Etapa 1 ativa e quando a Transio T1 for verdadeira ocorre a transposio ativando a

Etapa 2 e desativando a Etapa 1 (ocorre a Ao Y), com a Etapa 2 ativa e com a Transio T2

verdadeira ocorre a transposio ativando a Etapa 3 e desativando a Etapa 2 (ocorre a Ao Z), e

assim sucessivamente.

At o momento em que se tem a Etapa 10 ativa (ocorrendo a Ao W) e que a Transio T10

se torna verdadeira, a ento ocorre a transposio ativando novamente a Etapa 1 e desativando a

Etapa 10, fechando um ciclo. Nota-se que esta estrutura uma seqncia simples sem bifurcaes,

neste caso sempre deve haver apenas uma nica Etapa ativa por vez, no incio apenas a Etapa 1

parte ativa incondicionalmente.Vale ainda ressaltar alguns detalhes:

- sempre deve haver uma nica Transio entre duas Etapas;

- de modo anlogo uma nica Etapa entre duas Transies;

- o sentido de leitura cima para baixo, quando ocorrer o contrrio deve ser representado por

uma seta;


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f) Tipos de estruturas

Alm da Seqncia Simples como a que apresentada na Figura 5.5, tambm pode existir

outros tipos de Estruturas Bsicas conhecidas como Seqncia Simultnea e Seqncia Seletiva. A

Figura 5.7 apresenta 2 GRAFCETs, cada um com um tipo de seqncia

Figura 5.7- Seqncia simultnea e seqncia seletiva

Tanto a Seqncia Simultnea quanto a Seqncia Seletiva apresentam um ponto de

divergncia e um ponto de convergncia no GRAFCET.

Na Seqncia Simultnea os pontos de divergncia e convergncia so representados por

traos duplos. No ponto de divergncia apenas uma nica Transio (T1) ativa imediatamente todas

as Etapas seguintes, depois de transposio cada seqncia tem sua evoluo independente, o final

desta seqncia convergente sendo que para ocorrer a transposio por T3-5 todas as Etapas

precedentes devem estar simultaneamente ativas.

Na Seqncia Seletiva apenas uma nica seqncia deve ocorrer, e por isso as condies

associadas s Transies iniciais das seqncias devem ser exclusivas, deste modo T1a e T1b

devem utilizar uma lgica que no permita a transposio pelas duas seqncias ao mesmo tempo. O

final da seqncia convergente e deve ser proveniente de apenas uma das seqncias.

g) Exemplo de GRAFCET

A Figura 5.8 mostra o exemplo de um GRAFCET que inicia na Etapa 1 (sem Ao), o

acionamento de bt1 provoca o acionamento do LED A, depois existe uma Seqncia Seletiva que

dependendo da lgica entre bt2 e bt3 segue a seqncia da esquerda ou a seqncia da direita. Na

seqncia da direita ocorre o acionamento do LED D e aps o acionamento de bt4 o ciclo se reinicia

indo para a Etapa 1. Na seqncia da esquerda ocorre o acionamento do LED B, aps 10 segundos


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na Etapa 3 (10s/X3) o LED B apagado e o LED C aceso, da mesma forma aps 5 segundos na

Etapa 4 (10s/X4) o LED C apagado e o ciclo se reinicia indo para a Etapa 1.

Figura 5.8- Exemplo de GRAFCET com seqncia seletiva

5.2 Linguagem LADDERa) Definies e conceitos

A linguagem LADDER uma linguagem grfica utilizada pela maioria dos CLPs existentes e

seus smbolos se assemelham aos contatos eltricos. Por ser uma linguagem grfica existem na sua

estrutura componentes que devem ser de conhecimento do programador.


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A Figura 5.9 apresenta um exemplo de programa em LADDER e seus componentes.

Figura 5.9- Definies da linguagem LADDER

O LADDER composto por duas barras verticais que so conectadas pela lgica de controle.

Podem existir vrias lgicas de controle no programa e a cada lgica de controle d-se o nome de

network ou rung.

Os elementos E0, E1, E2 e E3 recebem e denominao de contatos, e os elementos S0 e S1

recebem o nome de bobinas. Supe-se a existncia de uma diferena de potencial entre as barras

verticais e de uma corrente fictcia representada pela letra i. Para que as bobinas sejam acionadas

necessrio que elas tenha energia, desta forma quem permite este acionamento a lgica de controle

fechando ou abrindo os contatos, permitindo ou no que a corrente (i) atinja a bobina.

No exemplo da figura 5.9 para que ocorra o acionamento da bobina S0 devem estar

acionados os contato E0 e E1 simultaneamente, ou E2 e E1 tambm de forma simultnea. E para que

a bobina S1 acione basta que o contato E3 esteja acionado.

b) Instrues Booleanas

As instrues booleanas podem ser de entrada (contatos NA e NF) e de sada (bobinas). E aforma como esto dispostos estes contatos na lgica de controle pode definir outras instrues. O

programa da Figura 5.10 mostra esta situao, neste programa os contatos esto representados

pelos endereos END_0, END_1, END_2, END_3 e END_4, e as bobinas esto representadas pelos

endereos SDD_0, SDD_1 e SDD_2.


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Figura 5.10 Instrues Booleanas

Para ocorrer o acionamento da sada discreta SDD_0 basta a entrada discreta END_0 estarativa. O acionamento da sada SDD_1 pode ocorrer quando END_1 estiver ativa ou quando END_2

estiver ativa, ou ainda ambas, implementando deste modo uma lgica ou entre END_1 e END_2. O

acionamento da sada SDD_2 depende que as entradas END_3 e END_4 estejam ativas

simultaneamente, implementando uma lgica e entre END_3 e END_4.

A execuo deste programa no CLP pode ser observada pelas situaes mostradas nas

Figuras 5.11a, 5.11b e 5.11c. Na situao da Figura 5.11a todas as chaves esto acionadas e por

conseqncia todas as sadas tambm esto ativas. Na situao da Figura 5.11b END_0, END_1 e

END_4 esto desligadas e deste modo apenas a sada SDD_1 est ativa. Na situao da Figura

5.11c apenas END_4 est desligada, e neste caso a sada SDD_2 a nica que no est acionada.

a) b) c)

Figura 5.11 - Verificando a execuo do programa


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Outras instrues booleanas podem ser implementadas, tambm com o uso do contato NF da

linguagem LADDER. A Figura 5.12 mostra um exemplo do uso deste tipo de contato. Neste caso se

os 2 contatos END_0 e END_1 estiverem ativos ao mesmo tempo nenhuma sada estar acionada.

Para que SDD_0 acione END_0 deve estar ativa e END_1 no, ao contrrio, se END_1 estiver ativa e

END_0 no a sada SDD_1 vai estar acionada.

Figura 5.12 Instrues com contato NF

Para entender melhor esta lgica de contatos, observa-se as informaes da Tabela 5.1.

Existe uma relao entre os contatos NA e NF da lgica da linguagem LADDER com os contato NA e

NF do dispositivo sensor que est conectado no ponto de entrada representado pelo endereo do

contato.

Tabela 5.1 Contatos do sensor e da lgica de controle

Sensor Lgica Contato Atuado Fluxo de Corrente

NO NO

SIM SIM

NO SIM

SIM NO


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As instrues booleanas de sada podem tambm ser representadas como instrues SET e

RESET. A Figura 5.13 mostra o uso destas instrues de sada definidas como SET e RESET.

Figura 5.13 Instrues com bobinas SET e RESET

O acionamento das sadas SDD_0 e SDD_1 ocorrem de modos diferentes.

Enquanto a entrada END_0 estiver ativa a sada SDD_0 tambm vai estar, no momento que

esta entrada desligada a sada tambm desligada.

De forma diferente ocorre com a sada SDD_1, ao acionar a entrada END_1 a sada SDD_1

acionada e continua neste estado mesmo com o desligamento da entrada END_1. Para desativar a

sada SDD_1 necessrio o acionamento da entrada END_2.

A Figura 5.14 mostra a ocorrncia deste 2 tipos de acionamentos no tempo. Caso END_1 e

END_2 sejam acionados ao mesmo tempo prevalecer o acionamento do ltimo a ser executado pelo

ciclo de scan do CLP.

Figura 5.14 Funcionamento do SET e do RESET


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c) Contatos e variveis auxiliares

Na programao em LADDER pode-se dispor de contatos auxiliares NA e NF representados

por bits que no possuem conexo com os mdulos de entrada e de sada, so chamados contatos

auxiliares (CA). Tambm possuem endereos e desta forma pode-se utilizar o CA0, CA1, CA2, eassim por diante. A Figura 5.15 mostra um programa que executa os mesmo acionamentos

mostrados no programa da Figura 5.13, porm fazendo uso dos contatos auxiliares CA0 e CA1.

Figura 5.15 Implementado contatos auxiliares

Outro tipo de variveis auxiliares que auxiliam no armazenamento de dados ou na

manipulao de valores so as variveis do tipo word (16 bits). Uma forma mais apropriada de

representa-las : V0, V1, V2, V3, e assim por diante onde em cada um destes endereos pode ser

armazenado um dado de 16 bits. Portanto pode armazenar valores inteiros como 2, 4, 5, 10, etc. Este

tipo de varivel utilizada no temporizadores (timers), contadores e comparadores que so descritos

a seguir, bem como na manipulao de valores que exigida na implementao dos programas nas


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unidades analgicas do CLP, captulo 7. Um exemplo de implementao com variveis auxiliares V

mostrado na Figura 5.16.

Figura 5.16 Implementando variveis auxiliares

Na programao da Figura 5.16 ao acionar END_0 a funo MOVER habilitada e carrega o

valor 100 (cem) na varivel auxiliar de endereo V0.

d) Temporizadores

Os temporizadores so utilizados para a temporizao nos programas. O temporizador, ou

timer, simples inicia a contagem quando habilitado por um contato e zera o seu valor quando este

contato desativado.

Alm do temporizador simples existem outros tipos de timers. Alguns temporizam a partir do

momento em que so desabilitados e outros mantm o valor da temporizao mesmo quando

desabilitados devendo ser ressetado.

A Figura 5.17 mostra a utilizao de um temporizador simples.

Figura 5.17 Implementando o temporizador


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Neste caso quando END_0 for ativada a temporizao iniciada e a contagem de tempo

mantida enquanto END_0 estiver ativa. Se END_0 for desativada o temporizador TM0 zera. A base de

tempo de TM0 de 0,1s, ento a contagem at 100 implica em uma temporizao de 10 segundos,

este tempo o pr-set do temporizador. Ao atingir os 10 segundos o temporizador TM0 tem o seu bit

de status ativado, e como exemplifica o programa aciona a sada SDD_0.Alm de TM0 ser bit de status, que ativa quando o valor do timer atinge e supera o valor do

pr-set, tambm armazena o valor atual da temporizao, de forma que se pode utilizar os

comparadores para verificar um valor intermedirio do temporizador como descrito na seqncia do

texto.

e) Contadores

Os contadores so utilizados para a realizao de contagem nos programas. O contador pode

ser de incremento ou decremento, ou ainda um mesmo contador com incremento ou decremento.

A Figura 5.18 mostra a utilizao de um contador de incremento.

Figura 5.18 Implementando o contador

Neste caso em cada transio do valor de END_0 de 0 (zero) para 1 (um) ocorre o

incremento do contador CT0. Neste exemplo da figura 5.18 a contagem tem um valor de pr-set de 10

transies, ou seja, quando o contador CT0 chegar a 10 tem o seu bit de status ativado, e como

exemplifica o programa aciona a sada SDD_0. Contudo o contador continua a contagem, podendo

passar de 10, a contagem volta a zerar apenas quando se ativa o contato END_1, neste caso o

contador resseta e volta para o valor 0 (zero).


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Assim como no caso dos temporizadores, alm de CT0 ser bit de status, que ativa quando o

valor da contagem atinge e supera o valor do pr-set, tambm armazena o valor atual da contagem,

de forma que se pode utilizar os comparadores para verificar um valor intermedirio do contador como

descrito na seqncia do texto.

f) ComparadoresAs instrues de comparao so normalmente definidas como: igualdade, diferena,

superioridade e inferioridade. Executam as operaes com os valores das variveis word V, e com os

valores intermedirios das temporizaes TM, e das contagens CT. As Figuras 5.19 e 5.20 mostram

exemplos de programao que fazem o uso de comparaes.

Figura 5.19 Implementando as comparaes

No programa da Figura 5.19 se coloca o uso da comparao com o valor do temporizador.

Enquanto o temporizador estiver ativo (END_0 ativa) os valores de tempo em TM0 esto crescendo,

ao atingir o valor de 4 segundos (base de tempo de 0,1 s) o contato de comparao da 2a network

fica ativo e aciona a sada SDD_0. Da mesma forma ocorre quando o TM0 atinge 6 segundos

(acionando SDD_1) e 8 segundos (acionando SDD_2). Quando o temporizador for desabilitado

(END_0 desativada) as sadas SDD_0, SDD_1 e SDD_2 tambm so desativadas.


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No programa da Figura 5.20 se coloca o uso da comparao com o valor do contador. Existe

uma lgica e entre os 2 contatos de comparao na 2a network, um contato compara o valor do

contador com 2 (CT0 >= 2) e o outro comprara com 5 (CT0 5) a condio (CT0 = 7 ser verdadeira e o contato da 3a network ser ativado e executar o RESET da

bobina SDD_0.

Figura 5.20 Implementando as comparaes

g) Bits de CPU

Existem ainda contatos que tem funes definidas pelo fabricante do CLP e podem ser

chamados como bits especiais ou bits de CPU. Estes bits monitoram o sistema e podem: indicar o

primeiro ciclo de varredura; apresentar um contato sempre ativado ou sempre desativado; executar o

acionamento on-off de contatos em clocks de 1s, entre outras funes.

A Figura 5.21 mostra uma programao que faz o uso dos seguintes bits: BSL (bit sempre

ligado), BPC (bit de primeiro ciclo), BC1 (bit de clock de 1 segundo).


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Neste exemplo as sadas acompanham o que ocorre nos contatos. Deste modo a sada

SDD_0 vai estar ativa apenas no primeiro ciclo de execuo do CLP, e depois disto tanto o contato

BPC quanto a sada SDD_0 vo estar desativados.

A sada SDD_1 vai estar sempre ativa, pois o contato que aciona a bobina SDD_1 o contato

de sempre ligado, bit (BSL).A sada SDD_2 vai oscilar entre on e off, sendo 0,5s on e 0,5s off o tempo todo, pois o contato

que aciona a bobina SDD_2 o contato de clock de 1 segundo, ou seja, este contato fica 0,5s ativado

e 0,5s desativado enquanto o programa estiver em modo RUN, de forma visual o LED de indicao

de acionamento da sada SDD_2 fica piscando.

Figura 5.21 Implementando com os Bits de CPU


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CAPTULO VI

6 Exemplos de programasUma implementao bastante utilizada em linguagem LADDER a auto-reteno ou selo. As

Figuras 6.1a e 6.1b mostram acionamento de uma bobina que trava no ativada por meio do seu

prprio contato. Em ambos os casos, SDD_0 ativado quando ocorre o acionamento do contato

END_0, e desativado quando ocorre o acionamento do contato END_1.

Figura 6.1a - Prioridade para desativar Figura 6.1b - Prioridade para ativar

A diferena entre os acionamentos mostrados nas Figuras 6.1a e 6.1b ocorre quando os

contatos END_0 e END_1 so acionados ao mesmo tempo. Neste caso o para o programaapresentado na figura 6.1a SDD_0 no ativa. Por outro lado, se no programa apresentado na figura

6.1b os 2 contatos END_0 e END_1 forem acionados ao mesmo tempo SDD_0 ativa.

O programa apresentado na Figura 6.2 executa uma comutao porque tem o objetivo de

ativar as sadas SDD_0 e SDD_1, contudo o fato de ativar uma delas implica que a outra

desativada.

Figura 6.2 - Comutao


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A Figura 6.3 mostra a programao de um sistema de alarme que identifica a primeira falha.

O programa mostra que as falhas so identificadas pelos contatos END_0, END_1 e END_2, e

quando uma delas acionada ativa sua respectiva sada SDD_0, SDD_1 e SDD_2. Mostra tambm

que o primeiro contato acionado ativa a respectiva sada, e inibe o contato nas outras networks

impedindo o acionamento das outras sadas, em outras palavras, identifica qual foi o primeiro contatoacionado, primeira falha. Esta informao da primeira falha permanece armazenada at que se

acione o contato END_3.

Figura 6.3 - Primeira falha

O programa da Figura 6.4 mostra como gerar pulsos. O acionamento de SDD_0 alterna entre

o SET e o RESET a cada 5 segundos.

O temporizador TM0 executa a temporizao enquanto o contato SDD_0 est resetado, ao

atingir o seu bit de status (aps 5 segundos) o temporizador TM0 ativa, com o comando de SET, asada SDD_0, isto faz zerar o temporizador TM0 e iniciar a temporizao em TM1. Do mesmo modo

no que a temporizao atinge o bit de status de TM1 (aps 5 segundos) a sada SDD_0 vai ser

desativada, e isto zera o temporizador TM1 e disparar novamente o temporizador TM0.


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Neste exemplo o pulso que ocorre por meio de SDD_0 de 5 segundos on e 5 segundos off,

contudo a troca de valores dos pre-sets dos temporizadores permite gerar pulsos com tempo em on

diferente do tempo em off.

Figura 6.4 - Pulsos

As Figuras 6.5a e 6.5b apresentam programas que fazem o mesmo tipo de tarefa. Ambos

ativam a sada SDD_0 com o acionamento do contato END_0 e mantm a sada SDD_0 ativada

mesmo aps o desacionar o contato END_0. Para desativar a sada SDD_0 necessrio o

acionamento do contato END_1. Este tipo de acionamento por meio da bobina SET e da bobina

RESET utilizado para implementar o programa que executa o GRAFCET apresentado na Figura 5.8.

Figura 6.5a - Selo Figura 6.5b -SET e RESET


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O programa que mostra a execuo do GRAFCET da Figura 5.8 apresentado nas Figuras

6.6, 6.7a e 6.7b. Neste programa as entradas discretas END_0, END_1, END_2 e END_3 so

representadas como BT_1, BT_2, BT_3 e BT_4, as sadas SDD_0, SDD_1, SDD_2 e SDD_3 so

representadas como LED_A, LED_B, LED_C e LED_D, e os contatos auxiliares que marcam as

Etapas CA1, CA2, CA3, CA4 e CA5 so representados como ETP1, ETP2, ETP3, ETP4 e ETP5,(ETP- Etapa).

O programa apresentado na Figura 6.6 mostra acionamento das Etapas do GRAFCET. O bit

de primeiro ciclo BPC inicia as Etapas ativando a Etapa 1 e desativando da Etapa 2 a Etapa 5. Ao

acionar BT_1 a Etapa 2 ativada e a Etapa 1 desativada, ao ativar a Etapa 3 a Etapa 2

desativada, ou, ao ativar a Etapa 5 a Etapa 2 desativada e assim sucessivamente executando a

seqncia das Etapas de acordo com as regras de evoluo do GRAFCET (uma Etapa ativa por vez,

ao ativar a Etapa seguinte desativa-se a Etapa anterior).

Figura 6.6 - Acionamento das etapas


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A Figura 6.7a mostra a execuo das Aes do GRAFCET, ou seja, na Etapa 2 aciona o LED

A, na Etapa 3 aciona o LED B, na Etapa 4 aciona o LED C, na Etapa 5 aciona o LED D, vale lembrar

que como apenas uma Etapa est ativa por vez, apenas um acionamento deste ocorre por vez.

A Figura 6.7b mostra a habilitao dos temporizadores utilizados como condio de transio

da Etapa 3 para a etapa 4 (TM0) e da Etapa 4 para a Etapa 1 (TM1). Quando a Etapa 3 ativadaocorre a habilitao do temporizador TM0 que aos 10 segundo tem o seu bit de status acionado e faz

estar verdadeira a condio de transio da Etapa 3 para a Etapa 4. Ocorrendo esta mudana de

Etapa TM0 zera e TM1 habilitado, aps 5 segundos o TM1 ser habilitado torna-se verdadeira a

condio de transio da Etapa 4 para a Etapa 1, ento TM1 zera e o ciclo se reinicia.

Figura 6.7a - Executando as aes Figura 6.7b - Habilitando os temporizadores

Os programas apresentados nas Figuras 6.6, 6.7a e 6.7b fazem parte de uma mesma

implementao, esto divididos em figuras para facilitar a explicao.


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CAPTULO VII

7 Unidades analgicas7.1 Sinal analgico

Os sinais analgicos so sinais que podem assumir qualquer valor dentro de uma faixa de

valores. Por exemplo, diferentemente do sinal discreto (que pode ser: zero ou um, on ou off), o sinal

analgico pode assumir qualquer valor dentro de uma faixa de operao de 0 a 10V, ou de 4 a 20 mA.

Sendo que o dispositivo que entrega este valor analgico para o CLP o transdutor.

Deste modo cabe ao mdulo analgico do CLP executar as converses necessrias. O

mdulo de entrada analgico executa a converso A/D de modo que o sinal analgico proveniente do

transdutor convertido em uma varivel do tipo word para ser processado. Assim existe um endereo

de entrada que reflete o valor analgico presente no canal de entrada, neste texto trata-se este

endereo de entrada analgica como ENA (entrada analgica). O mdulo de sada analgico executa

a converso D/A para que depois de processado o valor de resposta do sistema possa ser entrega

para o processo contnuo em forma de sinal analgico tambm, ou seja, o sinal tratado de forma

digital apenas no processamento feito pelo CLP. Neste texto o endereo de sada analgico tratado

como SDA (sada analgica).

7.2 Entradas e sadas analgicasA Figura 7.1 mostra o mdulo analgico. O mdulo apresentado o EM 235, que um

mdulo de expanso do CLP S7 200 que foi apresentado no captulo 2. Em destaque observa-se que,

neste mdulo, os conectores referentes s entradas analgicas esto na parte superior do mdulo, e

na parte inferior esto localizados os conectores de sada analgica e de alimentao.


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Figura 7.1 Mdulo analgico

Observando a Figura 7.2 possvel identificar os conectores da alimentao onde se deve

ligar a alimentao da Fonte de Alimentao, neste caso 24Vdc. Tambm possvel observar os

conectores do canal de sada analgico, este mdulo possui apenas um canal de sada.

Figura 7.2 - Alimentao e mdulo de sada analgica


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A Figura 7.3 mostra os conectores dos canais de entrada analgicos. O mdulo em questo

possui 4 canais analgicos de entrada. Neste texto trata-se os 4 endereos das entradas analgicas

como: canal A - ENA_0, canal B - ENA_1, canal C - ENA_2, canal D - ENA_3; e o endereo do canal

de sada tratado como SDA_0. Vale ressaltar que estes endereos representam o endereo de

variveis do tipo word.

Figura 7.3 - Mdulo de entradas analgicas

A Figura 7.4 uma figura que mostra como ocorre fisicamente a conexo entre o CLP e o

mdulo analgico. Neste caso existe uma interface de conexo com o mdulo de expanso na prpria

CPU do CLP, como pode ser observado em destaque. Tambm pode ser observado, em destaque,

um selecionador da configurao do mdulo. Esta configurao consiste em escolher a escala dosvalores de entrada dos canais analgicos, por exemplo, de 0 a 10V, ou de 0 a 50mV, ou ainda de 0 a

20mA, entre outros.

Figura 7.4 - CLP Conectado ao mdulo analgico


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As Figuras 7.5 e 7.6 mostram um exemplo de esquema de montagem que foi realizado no

sistema CLP - Mdulo Analgico, sendo que tal situao tem fins didticos para ilustrar as ligaes.

Em substituio ao transdutor foi utilizada uma fonte de alimentao de 12Vdc, e para a comprovao

dos valores de sada foi utilizado um voltmetro (VOM).

O esquema de montagem apresentado na Figura 7.5 mostra as ligaes eltricas que foramfeitas em todo o sistema: cabo de alimentao da Fonte de Alimentao, alimentao de 24Vdc para

a CPU e para o Mdulo Analgico, conexo da fonte de 12Vdc no canal de entrada para simular o

transdutor, o VOM utilizado para acompanhar a variao da tenso na entrada, e o VOM para

monitorar o sinal de sada.

Figura 7.5 - Esquema de montagem do circuito de teste


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A Figura 7.6 mostra fisicamente a montagem do esquema eltrico representado na Figura 7.5.

Figura 7.6 - Medies no canal de entrada e no canal de sada

A Figura 7.7 mostra um exemplo de programa que opera com os valores capturados pelaentrada analgica (ENA_0), e que envia o resultado de uma operao para a sada analgica

(SDA_0). Para a execuo deste programa esto sendo utilizados os seguintes recursos: o bit de

CPU BSL (sempre ligado), operadores matemticos de soma, diviso e multiplicao.

A operao matemtica realizada consiste em: ajustar os valores capturados pelo canal de

entrada (ENA_0) de 0 a 32000 para 0 a 10, dividir este valor por 2 e somar 2 ao resultado da diviso.

Este resultado final novamente ajustado para a escala de valores de 0 a 32000 antes de ser enviado

para o do canal de sada (SDA_0).

Tambm, como auxlio para as operaes matemticas, foram utilizadas as variveis

auxiliares do tipo word V0, V1, V2, V3 e V4.

Figura 7.7 - Programa operando com os valores de entrada e de sada analgicos


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7.3 Exemplos de aplicaoEsta capacidade do CLP trabalhar com variveis analgicas permitiu um avano em suas

aplicaes e por isso atualmente o CLP passou a ser considerado como um Controlador

Programvel, sendo capaz de implementar at funes mais complexas como, por exemplo, umcontrole PID (proporcional-integral-derivativo).

Deste modo o CLP pode ser o controle de uma malha fechada que controla temperatura. A

Figura 7.8 ilustra esta malha fechada de controle de temperatura com o CLP.

Figura 7.8 - Programa operando com os valores de entrada e de sada analgicos

Observa-se que a varivel controlada (temperatura) monitorada pelo transdutor. Esta

varivel assume qualquer valor dentro de uma faixa de operao (sinal analgico). Por meio de sua

interface analgica de entrada o CLP captura esta informao, digitaliza (conversor A/D), e executa a

operao de controle. Este controle pode ser desde um controle liga-desliga (controle on-off) at umcontrole PID, o resultado da execuo deste controle um sinal eltrico que enviado pela sada

analgica do CLP (converso D/A) ao dispositivo atuador, neste caso pode ser um aquecedor ou um

refrigerador (pois se trata de um controle de temperatura). O objetivo geral do controle manter o

valor de temperatura do sistema igual, ou o mais prximo desejvel do set-point, que o valor de

referncia.


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BIBLIOGRAFIA

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