introducao clp

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introdução ao clp

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  • 1. Introduo aos Controladores Lgicos Programveis (CLPs). SUMRIO INTRODUO CONCEITUAL - HISTRICO 3 DIVISO HISTRICA 3 VANTAGENS DO USO DE CONTROLADORES LGICOS PROGRAMVEIS 3 PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO - DIAGRAMA EM BLOCOS 4 ESTRUTURA INTERNA DO C.L.P. 5 DESCRIO DOS PRINCIPAIS ITENS 6 FONTE DE ALIMENTAO : 6 UNIDADE DE PROCESSAMENTO : 6 BATERIA : 6 MEMRIA DO PROGRAMA MONITOR : 6 MEMRIA DO USURIO : 6 MEMRIA DE DADOS : 7 MEMRIA IMAGEM DAS ENTRADAS / SADAS : 7 CIRCUITOS AUXILIARES : 7 MDULOS OU INTERFACES DE ENTRADA : 7 ENTRADAS ANALGICAS : 8 MDULOS ESPECIAIS DE ENTRADA 9 MDULOS OU INTERFACES DE SADA : 9 SADAS ANALGICAS : 10 CAPACIDADE DE UM C.L.P. 11 PARTE II - PROGRAMAO DOS CLPS 12 LINGUAGENS DE PROGRAMAO - CLP 12

2. LINGUAGEM DE PROGRAMAO STEP 5 12 INTERCAMBIALIDADE ENTRE REPRESENTAES 12 ESTRUTURA DA LINGUAGEM 12 NOES BSICAS DE REPRESENTAO 13 INSTRUES E BLOCOS BSICOS 13 INSTRUES E BLOCOS ESPECIAIS 15 ESCLARECIMENTOS : 25 3. INTRODUO CONCEITUAL - HISTRICO O Controlador Lgico Programvel ( C.L.P. ) nasceu praticamente dentro da indstria automobilstica americana, especificamente na Hydronic Division da General Motors , em 1968, devido a grande dificuldade de mudar a lgica de controla de painis de comando a cada mudana na linha de montagem. Tais mudanas implicavam em altos gastos de tempo e dinheiro. Sob a liderana do engenheiro Richard Morley, foi preparada uma especificao que refletia as necessidades de muitos usurios de circuitos reles, no s da indstria automobilstica, como de toda a indstria manufatureira. Nascia assim, um equipamento bastante verstil e de fcil utilizao, que vem se aprimorando constantemente, diversificando cada vez mais os setores industriais e suas aplicaes, o que justifica hoje ( junho /1998) um mercado mundial estimado em 4 bilhes de dlares anuais. Desde o seu aparecimento, at hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lgicos, como a variedade de tipos de entradas e sadas, o aumento da velocidade de processamento, a incluso de blocos lgicos complexos para tratamento das entradas e sadas e principalmente o modo de programao e a interface com o usurio. DIVISO HISTRICA Podemos didaticamente dividir os CLPs historicamente de acordo com o sistema de programao por ele utilizado : 1a . Gerao : Os CLPs de primeira gerao se caracterizam pela programao intimamente ligada ao hardware do equipamento. A linguagem utilizada era o Assembly que variava de acordo com o processador utilizado no projeto do CLP, ou seja , para poder programar era necessrio conhecer a eletrnica do projeto do CLP. Assim a tarefa de programao era desenvolvida por uma equipe tcnica altamente qualificada, gravando - se o programa em memria EPROM , sendo realizada normalmente no laboratrio junto com a construo do CLP. 2a . Gerao : Aparecem as primeiras Linguagens de Programao no to dependentes do hardware do equipamento, possveis pela incluso de um Programa Monitor no CLP , o qual converte ( no jargo tcnico ,Compila), as instrues do programa , verifica o estado das entradas, compara com as instrues do programa do usurio e altera o estados das sadas. Os Terminais de Programao ( ou Maletas, como eram conhecidas ) eram na verdade Programadores de Memria EPROM . As memrias depois de programadas eram colocadas no CLP para que o programa do usurio fosse executado. 3a . Gerao : Os CLPs passam a ter uma Entrada de Programao, onde um Teclado ou Programador Porttil conectado, podendo alterar, apagar , gravar o programa do usurio, alm de realizar testes ( Debug ) no equipamento e no programa. A estrutura fsica tambm sofre alteraes sendo a tendncia para os Sistemas Modulares com Bastidores ou Racks. 4a . Gerao : Com a popularizao e a diminuio dos preos dos micro - computadores ( normalmente clones do IBM PC ), os CLPs passaram a incluir uma entrada para a comunicao serial. Com o auxlio do microcomputadores a tarefa de programao passou a ser realizada nestes. As vantagens eram a utilizao de vrias representaes das linguagens , possibilidade de simulaes e testes , treinamento e ajuda por parte do software de programao, possibilidade de armazenamento de vrios programas no micro, etc. 5a . Gerao : Atualmente existe uma preocupao em padronizar protocolos de comunicao para os CLPs, de modo a proporcionar que o equipamento de um fabricante converse com o equipamento outro fabricante, no s CLPs , como Controladores de Processos, Sistemas Supervisrios, Redes Internas de Comunicao e etc., proporcionando uma integrao afim de facilitar a automao, gerenciamento e desenvolvimento de plantas industriais mais flexveis e normalizadas, fruto da chamada Globalizao. Existe uma Fundao Mundial para o estabelecimento de normas e protocolos de comunicao. VANTAGENS DO USO DE CONTROLADORES LGICOS PROGRAMVEIS - Ocupam menor espao; - Requerem menor potncia eltrica; 4. - Podem ser reutilizados; - So programveis, permitindo alterar os parmetros de controle; - Apresentam maior confiabilidade; - Manuteno mais fcil e rpida; - Oferecem maior flexibilidade; - Apresentam interface de comunicao com outros CLPs e computadores de controle; - Permitem maior rapidez na elaborao do projeto do sistema. PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO - DIAGRAMA EM BLOCOS INICIALIZAO VERIFICAR ESTADO DAS ENTRADAS TRANSFERIR PARA A MEMRIA CICLO DE VARREDURA COMPARAR COM O PROGRAMA DO USURIO ATUALIZAR AS SADAS INICIALIZAO No momento em que ligado o CLP executa uma srie de operaes pr - programadas, gravadas em seu Programa Monitor : - Verifica o funcionamento eletrnico da C.P.U. , memrias e circuitos auxiliares; - Verifica a configurao interna e compara com os circuitos instalados; - Verifica o estado das chaves principais ( RUN / STOP , PROG, etc. ); - Desativa todas as sadas; - Verifica a existncia de um programa de usurio; - Emite um aviso de erro caso algum dos itens acima falhe. VERIFICAR ESTADO DAS ENTRADAS O CLP l o estados de cada uma das entradas, verificando se alguma foi acionada. O processo de leitura recebe o nome de Ciclo de Varredura ( Scan ) e normalmente de alguns micro - segundos ( scan time ). 5. TRANSFERIR PARA A MEMRIA Aps o Ciclo de Varredura, o CLP armazena os resultados obtidos em uma regio de memria chamada de Memria Imagem das Entradas e Sadas. Ela recebe este nome por ser um espelho do estado das entradas e sadas. Esta memria ser consultada pelo CLP no decorrer do processamento do programa do usurio. COMPARAR COM O PROGRAMA DO USURIO O CLP ao executar o programa do usurio , aps consultar a Memria Imagem das Entradas , atualiza o estado da Memria Imagem das Sadas, de acordo com as instrues definidas pelo usurio em seu programa. ATUALIZAR O ESTADO DAS SADAS O CLP escreve o valor contido na Memria das Sadas , atualizando as interfaces ou mdulos de sada. Inicia - se ento, um novo ciclo de varredura. ESTRUTURA INTERNA DO C.L.P. O C.L.P. um sistema microprocessado , ou seja, constitu - se de um microprocessador ( ou microcontrolador ), um Programa Monitor , uma Memria de Programa , uma Memria de Dados, uma ou mais Interfaces de Entrada, uma ou mais Interfaces de Sada e Circuitos Auxiliares. REDE FONTE DE MEMRIA DO TERMINAL DE ELTRICA ALIMENTAO USURIO PROGRAMAO UNIDADE DE MEMRIA PROCESSAMENTO DE DADOS MDULOS DE SADAS MEMRIA DO MEMRIA MDULOS PROGRAMA IMAGEM DE ENTRADAS MONITOR DAS E/S CIRCUITOS BATERIA AUXILIARES 6. DESCRIO DOS PRINCIPAIS ITENS FONTE DE ALIMENTAO : A Fonte de Alimentao tem normalmente as seguintes funes bsicas : - Converter a tenso da rede eltrica ( 110 ou 220 VCA ) para a tenso de alimentao dos circuitos eletrnicos , ( + 5VCC para o microprocessador , memrias e circuitos auxiliares e +/- 12 VCC para a comunicao com o programador ou computador ); - Manter a carga da bateria, nos sistemas que utilizam relgio em tempo real e Memria do tipo R.A.M.; - Fornecer tenso para alimentao das entradas e sadas ( 12 ou 24 VCC ). UNIDADE DE PROCESSAMENTO : Tambm chamada de C.P.U. responsvel pela funcionamento lgico de todos os circuitos. Nos CLPs modulares a CPU est em uma placa ( ou mdulo ) separada das demais, podendo - se achar combinaes de CPU e Fonte de Alimentao. Nos CLPs de menor porte a CPU e os demais circuitos esto todos em nico mdulo. As caractersticas mais comuns so : - Microprocessadores ou Microcontroladores de 8 ou 16 bits ( INTEL 80xx, MOTOROLA 68xx, ZILOG Z80xx, PIC 16xx ); - Endereamento de memria de at 1 Mega Byte; - Velocidades de CLOCK variando de 4 a 30 MHZ; - Manipulao de dados decimais, octais e hexadecimais. BATERIA : As baterias so usadas nos CLPs para manter o circuito do Relgio em Tempo Real, reter parmetros ou programas ( em memrias do tipo RAM ) ,mesmo em caso de corte de energia , guardar configuraes de equipamentos etc. Normalmente so utilizadas baterias recarregveis do tipo Ni - Ca ou Li. Neste casos , incorporam se circuitos carregadores. MEMRIA DO PROGRAMA MONITOR : O Programa Monitor o responsvel pelo funcionamento geral do CLP. Ele o responsvel pelo gerenciamento de todas as atividades do CLP. No pode ser alterado pelo usurio e fica armazenado em memrias do tipo PROM , EPROM ou EEPROM . Ele funciona de maneira similar ao Sistema Operacional dos microcomputadores. o Programa Monitor que permite a transferncia de programas entre um microcomputador ou Terminal de Programao e o CLP, gernciar o estado da bateria do sistema, controlar os diversos opcionais etc. MEMRIA DO USURIO : onde se armazena o programa da aplicao desenvolvido pelo usurio. Pode ser alterada pelo usurio, j que uma das vantagens do uso de CLPs a flexibilidade de programao. Inicialmente era constituda de memrias do tipo EPROM , sendo hoje utilizadas memrias do tipo RAM ( cujo programa mantido pelo uso de baterias ) , EEPROM e FLASH-EPROM , sendo tambm comum o uso de cartuchos de memria, que permite a troca do programa com a troca do cartucho de memria. A capacidade desta memria varia bastante de acordo com o marca/modelo do CLP, sendo normalmente dimensionadas em Passos de Programa. 7. MEMRIA DE DADOS : a regio de memria destinada a armaz