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PRODUTOS/ Controladores

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Como programar o CLP CJ1, da OMRON

Acompanhe neste artigo um passo a passo de como programar um CLP, para o qual tomo comoexemplo o CJ1 da Omron

Filipe Pe reira

Antes de comear a programar um CLP, importante entender o prprio CLP CJ1, assimpoderemos abordar com objetividade a programao de um CLP.

O CJ1 um pequeno controlador lgico programvel que pode fornecer funes bsicas paradiversos tipos de mquinas, tanto de controle como de processo, alm de possuir uma plataformaflexvel de configurao do sistema.

O CJ1 modular e compatvel com as sries CJ1G/H e CS1, com uma taxa de execuo binriade 100 ns. Este CLP possui mais de 60 tipos de unidades de expanso, se comunicando comqualquer tipo de rede, facilitando o controle distribudo. No quadro Ficha Tcnica possvel vermais itens deste CLP. No site possvel ver os diversos mdulos que compem o sistemacompleto do CLP, onde temos o mdulo da CPU, da fonte, das entradas bsicas e especiais deentrada e sada, de rede e demais mdulos.

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Mecatrnica Atual http://www.mecatronicaatual.com.br/secoes/leit

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Este CLP dispe de reas reservadas de memria para cada item, como por exemplo ostemporizadores e controladores utilizam TC0000 a TC4095, na edio anterior fiz uma explicaomais abrangente sobre o funcionamento da memria. Na tabela 1 temos as reas de memria doCJ1.

As reas de memrias mais importantes de um CLP so:

Rels Internos So usados para controlar os pontos de entradas/sadas, outros bits,temporizadores, contadores e para guardar temporariamente dados.

Rels Especiais Disponibilizam sinais de clock, flags, bits de controle e status do sistema. Rels Auxiliares Contm bits e flags para funes especiais. Retm o seu estado durante aausncia de alimentao. Memria de Dados So usados para memorizao e manipulao de dados. Retm os dadosdurante a ausncia de alimentao. Rels com Reteno So usados para guardar e memorizar dados quando o CLP desligado. Rels de Temporizadores e Contadores So como operandos das instrues LD (NOT),AND(NOT) e OR(NOT), informam o estado dos contadores e temporizadores com o mesmoendereo. Rels de Comunicao A sua principal funo est associada ao estabelecimento decomunicaes para troca de dados automtica com outros CLPs. Na ausncia desta funo,podem ser usados como rels de trabalho. Rels Temporrios So usados para guardar de forma temporria os estados de condies deexecuo. Estes bits s podem ser usados nas instrues LD e OUT.

Memria de Programa usada para guardar o conjunto de instrues que constitui o programado CLP. O nmero mximo de instrues que pode ser introduzido nesta memria, depende dotipo de instrues usadas.

Rels Especiais

Os CLPs tm uma rea de memria dedicada somente aos rels especiais. Devido as suasfuncionalidades eles so bastante utilizados na maioria dos programas, na tabela 2 temos as


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informaes de alguns rels mais importantes.

Entradas Analgicas

Os mdulos de entradas analgicas so utilizados nas aplicaes em que os sinais provenientesdo processo sejam analgicos.

Ao contrrio dos sinais discretos, que tm somente dois estados (On e Off), os sinais analgicosvariam no tempo e na amplitude (sinal medido) e so convertidos num elevado nmero deestados.

Assim, os mdulos de entradas analgicas digitalizam os sinais analgicos para que o CLP possaguardar o valor do sinal, no instante de converso, num registro de memria.

Os mdulos de entradas analgicos digitalizam sinais analgicos para que a CPU se possa servirdessa informao.

A sequncia de eventos que ocorrem quando se l um sinal analgico :


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O sensor detecta a grandeza fsica do processo transformando-a, em seguida, numa grandezaeltrica. O mdulo de entradas analgicas transforma o sinal analgico, atravs de um conversorAnalgico Digital (A/D), numa informao digital de 12 bits, que ser guardada num registro dememria (veja figura 3).

Depois da leitura da informao, a CPU referencia o endereo do registro onde a informao foiarmazenada, para com ele realizar comparaes e clculos aritmticos. Devido existncia deuma grande variedade de sensores analgicos, os mdulos de entradas analgicas dos CLPsesto preparados para aceitar uma srie de sinais elctricos standard (veja figura 4).

importante notar que a interface analgica tanto pode ser unipolar (somente tenso positiva, isto, 0 at +5 VDC) como bipolar (tanto tenso negativa como positiva, isto , 5 at +5 VDC).

Este sinal convertido o equivalente discreto do sinal analgico, no instante da converso,medido pelo dispositivo de campo, ou seja, o sensor ou o transdutor envia um sinal em corrente,ou em tenso.

A operao de diviso do s inal de entrada denomina-se resoluo.

A resoluo do mdulo indica em quantas partes o mdulo de entradas analgico divide o sinalanalgico.


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Por exemplo, se o conversor A/D divide o sinal de entrada em 4095 partes (212 1 = 4095) eletem uma resoluo de 12 bits.

Alguns CLPs tambm permitem uma converso de escala direta do sinal de entrada (0 a 9999).

Na tabela 3 temos a converso de valores analgicos para bits.

Esta proporo permite obter novamente o valor da grandeza fsica lida pelo sensor, atravs dafrmula abaixo:

Os mdulos de entradas analgicas podem receber entradas em modo comum ou em mododiferencial, como mostrado na figura 5.

As entradas em modo comum tm o comum, das suas entradas, referenciado no mesmo ponto.As entradas diferenciais tm, entre elas, dois terminais distintos onde devero ser ligados ossensores ou transdutores.


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Sadas analgicas

As sadas analgicas so utilizadas para controlar dispositivos que respondam a uma variaoanalgica de tenso ou corrente.

As instrues usadas nas sadas analgicas so semelhantes s utilizadas nas entradas

analgicas, e so empregadas quando se pretende enviar uma informao analgica a umdispositivo de campo.

Um exemplo deste tipo de dispositivo, apresentado na figura 6, uma vlvula proporcional quepermite controlar o volume de leo atravs da sua abertura proporcional a uma tenso 0-10V.

O contedo de um registro de memria, geralmente especificado por 16 bits, enviado carta desada analgica, que converte a quantidade digital numa quantidade analgica proporcional primeira.

As sadas analgicas esto ligadas a dispositivos atravs de condicionadores de sinal queamplificam, reduzem ou alteram o sinal, para controlar o dispositivo de campo (figura 7).

A resoluo do conversor D/A definida pelo nmero de bits usados para a converso analgica.

Por exemplo: Um conversor D/A com uma resoluo de 12 bits, cria um sinal analgico que podevariar em 4095 intervalos.

Para um dispositivo analgico com uma variao de 0 V (fechado) at 10 V (totalmente aberto) ovalor 2047 igual a um sinal de 5 V, na tabela 4 temos a converso de bits/decimal e a sua


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sada.

Cada um dos mdulos de sadas analgicas est isolado, quer dos outros mdulos quer do CLP.Este isolamento protege o sistema de sobretenses ou sobrecorrentes que possam ocorrer nosmdulos de sadas analgicas.

As sadas analgicas tambm podem ser em modo comum ou em modo diferencial, como mostraa figura 8.

Em modo comum, o comum de todas as sadas encontra-se referenciado ao comum da carta desadas analgica, enquanto, em modo diferencial cada sada tem associado um comumindependente.

A corrente mxima necessria nos mdulos de sadas analgicos superior dos mdulos desadas digitais e dever ser considerada na computao das correntes de carga.

Encontra-se com frequncia nas cartas de sadas analgicas um By-Pass para controlarmanualmente a posio de vlvulas, controladores de velocidades, servos hidrulicos,conversores pneumticos, entre outros.

Este sistema bastante til para diagnosticar uma avaria relacionada com uma sada analgica

(Figura 9).


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Mdulos de I/O especiais

Os mdulos de I/O especiais estabelecem a ligao entre o CLP e os dispositivos de campo quetm sinais que, de alguma forma, so especiais.

Esses sinais, que diferem dos tpicos sinais digitais ou analgicos, no so muito comuns,encontrando-se apenas em 5 a 10% dos casos de aplicaes com CLPs.

Os mdulos de I/O especiais podem dividir-se em duas categorias: os que tm uma interfacedireta com o CLP e os de interface inteligente.

Os mdulos de interface direta, como o prprio nome indica, tm uma interface direta com osdispositivos de campo, sejam eles de entrada ou sada.

Estes mdulos apresentam como principal caracterstica o fato de pr-processarem a informaode sensores ou atuadores, que as cartas de I/O standard no conseguem processar (figura 10).

Os mdulos de I/O inteligentes tm como principal caracterstica, a existncia de um processadorcapaz de executar tarefas e/ou informao, independentemente do processador do CLP.

Apesar de existir uma infinidade de mdulos de entradas e sadas especiais, os maisfrequentemente encontrados nas aplicaes so:


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Mdulos de contagem rpida; Mdulos analgicos especiais; Mdulos de eixos ou de posicionamento; Mdulos de comunicao.

Mdulos de contagem rpida

Os mdulos de contagem rpida, como o prprio nome indica, so mdulos especiais que

detectam impulsos de curta durao.Existem dispositivos que so muito mais rpidos que o tempo de SCAN da CPU, logo, estesdispositivos no poderiam ser detectados por cartas de I/O normais.

As cartas de entradas rpidas procedem ao aumento do tempo de durao do impulso (figura 11)fazendo com que este esteja disponvel e vlido durante um ciclo de SCAN do PLC.

Mdulos analgicos especiais - Termopar

Os mdulos analgicos especiais para termopares, servem de interface direta entre o processadore o termopar.

Como existe uma infinidade de termopares, as cartas especiais analgicas aceitam todosconfigurando-se unicamente uma srie de conectores.

Os mdulos especiais dos termopares transformam o sinal analgico num sinal digital e fornecema temperatura de referncia ao termopar(figura 12).

Mdulos analgicos especiais - PID

Outro exemplo de mdulos analgicos especiais, o caso dos mdulos PID usados em


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processos onde o controle em malha fechada necessrio.

Estes mdulos fornecem uma sada de controle proporcional, integral e derivativo em funo deuma entrada de referncia (SET - POINT) e da sada do processo (figura 13).

A equao no box abaixo define o algoritmo de controlo PID:

Mdulos de eixos ou posicionamento

Os mdulos de eixos e posicionamento pertencem ao grupo das cartas especiais inteligentes.Estes mdulos utilizam blocos de funo especficos do CLP (MOVE, TRANSFER) para transferirdados referentes ao incio de parmetros, distncias e velocidade, do mdulo (figura 14).

Mdulos de contagem rpida

Outro tipo de mdulos inteligentes o mdulo com contador de alta velocidade que conta ossinais procedentes de encoders, com velocidades at 50 kHz.


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A comunicao entre os mdulos com contadores de alta velocidade e a CPU bidireccional, ouseja, o mdulo aceita ordens de controle do CLP e transmite valores de estado para o CLP(figura 15). A ligao dever ser feita sempre com cabo blindado e no dever exceder os 15metros.

Mdulos de rede

Os mdulos de rede permitem a comunicao entre CLPs e dispositivos inteligentes, atravs deuma rede de comunicao.

Os mdulos de rede tm internamente todas as ligaes e protocolos necessrios para assegurarque as mensagens enviadas para a rede possam ser interpretadas por todos os dispositivos que acompem.

Em geral, quando a CPU, ou outro dispositivo da rede, envia uma mensagem, o mdulo de redeencarrega-se de enviar os dados de acordo com o protocolo estabelecido.

Do outro lado, o mdulo de rede do receptor interpreta a mensagem e encarrega-se de a enviar CPU e, se necessrio, envia diretamente um comando ao dispositivo de campo (figura 16).


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