spa - apostila treinamento s5

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SOLUTION PROVIDER AUTOMATION

NDICE 1.0 INTRODUO 03 1.1 Controladores Lgicos Programveis............................................................................. 03 1.2 Mercado Atual................................................................................................................. 03 1.3 Automao ..................................................................................................................... 04 2.0 HISTRICO 05 3.0 VANTAGENS 05 4.0 ESTRUTURA DE HARDWARE 06 4.1 Caractersticas da CPU 95-U ........................................................................................ 06 4.2 Energizao do CLP ..................................................................................................... 09 5.0 OPERANDOS E ENDEREAMENTO DE MEMRIA 10 6.0 ESTRUTURA DE PROGRAMAO 11 6.1 Blocos de Programao ................................................................................................ 11 6.2 Estrutura de um Programa ............................................................................................ 12 7.0 PROJETO PROPOSTO 13 7.1 Sistema Transportador de Esteiras ............................................................................... 13 7.2 Projeto Eltrico .............................................................................................................. 14 8.0 CRIANDO UM NOVO PROGRAMA 15 8.1 Criando Diretrio ............................................................................................................ 15 8.2 Criando os Arquivos de Configurao ........................................................................... 17 8.3 Criando os Arquivos de Smbolo ................................................................................... 20 8.4 Salvando o Projeto ........................................................................................................ 21 9.0 TRABALHANDO COM OS BLOCOS OBS 23 9.1 Criando um OB .............................................................................................................. 23 9.2 Memrias RS ................................................................................................................. 25 9.3 Editando Smbolos ......................................................................................................... 26 10.0 TRABALHANDO COM BLOCOS PBS 27 10.1 Criando um Bloco PB .................................................................................................... 27 10.2 Temporizadores ............................................................................................................ 29 10.3 Contadores.................................................................................................................... 31 11.0 CHAMADAS DE BLOCOS 33 11.1 Blocos Organizacionais.................................................................................................. 33 12.0 TRANSFERNCIA DE ARQUIVO OU DOWNLOAD 34 13.0 TRABALHANDO COM BLOCOS FBS 36 13.1 Criando um Bloco FB...................................................................................................... 36 13.2 FBs Parametrizveis ..................................................................................................... 37 13.3 Acessando os DBs (Data Blocks) ................................................................................. 39



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1. INTRODUO

1.1 Controladores lgicos programveis

Os Controladores Lgicos Programveis ou CLPs so equipamentos eletrnicos utilizados em sistemas de automao flexvel. So ferramentas de trabalho muito teis e versteis para aplicaes em sistemas de acionamentos e controle, e por isso so utilizados em grande escala no mercado industrial. Permitem desenvolver e alterar facilmente a lgica para acionamento das sadas em funo das entradas. Desta forma, podemos associar diversos sinais de entrada para controlar diversos atuadores ligados nos pontos de sada.

A famlia de controladores estudada neste treinamento a linha Simatic step 5.

1.2 Mercado Atual

A roda viva da atualizao, da qual fazemos parte, movimenta e impulsiona o mercado mundial atualmente. Os profissionais buscam conhecimentos para se tornarem mais versteis, adequando-se s necessidades das empresas, que por sua vez, buscam maior variedade e rapidez de produo para atender ao cliente, que se torna cada vez mais exigente.

As empresas esto se reorganizando para atender as necessidades atuais de aumento de produtividade, flexibilidade e reduo de custos. Destas necessidades surgiram os equipamentos se adequarem rapidamente s alteraes de configuraes necessrias para produzirem diversos modelos de produtos, com pequenas alteraes entre si.



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1.3 Automao

Em princpio, qualquer grandeza fsica pode ser controlada, isto , pode ter seu valor intencionalmente alterado. Obviamente, h limitaes prticas; uma das inevitveis a restrio da energia de que dispomos para afetar os fenmenos: por exemplo, a maioria das variveis climatolgicas pode ser medida, mas no controlada, por causa da ordem de grandeza da energia envolvida.

O controle manual implica em se ter um operador presente ao processo criador de uma varivel fsica e que, de acordo com alguma regra de seu conhecimento, opera um aparelho qualquer (vlvula, alavanca, chave), que por sua vez produz alteraes naquela varivel.

No incio da industrializao, os processos industriais utilizavam o mximo da fora da mo-de-obra. A produo era composta por etapas ou estgios, nos quais as pessoas desenvolviam sempre as mesmas funes, especializando-se em certa tarefa ou etapa da produo. Assim temos o princpio da produo seriada.

O mesmo ocorria com as mquinas de produo, que eram especficas para uma aplicao, o que impedia seu uso em outras etapas da produo, mesmo que tivesse caractersticas muito parecidas.

Com o passar do tempo e a valorizao do trabalhador, foi preciso fazer algumas alteraes nas mquinas e equipamentos, de forma a resguardar a mo-de-obra de algumas funes inadequadas estrutura fsica do homem. A mquina passou a fazer o trabalho mais pesado e o homem, a supervision-la.



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2. HISTRICO

O Controlador Lgico Programvel CLP nasceu dentro da General Motors, em 1968, devido a grande dificuldade de mudar a lgica de controle dos 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 e rels, 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 um mercado mundial estimado em 4 bilhes de dlares anuais.

3. VANTAGENS

menor espao menor consumo de energia eltrica reutilizveis programveis maior confiabilidade maior flexibilidade maior rapidez na elaborao dos projetos interfaces de comunicao com outros CLPs e computadores



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4. ESTRUTURA DE HARDWARE

4.1 Caractersticas da CPU 95-U

O CP S5 95 U consiste principalmente de uma resistente caixa plstica na qual o

processador, a fonte de alimentao, as entradas e sadas esto integradas. Esta caixa

poder ser fixada em um trilho DIN. O CP poder ser expandido

com todos os mdulos de entrada e sada do S5 100U.



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1. Bateria de Back-up.

2. Conector frontal (entradas digitais do byte 32 ao byte 33; sadas digitais do byte 32 ao byte 33). 3. LED falha de bateria.

4. Boto de liga e desliga.

5. LED indica o estado de sinal das entradas e sadas digitais.

6. Alimentao de 24 Vcc.

7. Conector para ligao dos cabos dos mdulos perifricos.

8. Conector de entrada e sadas analgicas (entradas da word 40 a word 50; sada na word 40). 9. LEDs indicam o estado de ciclo (RUN), LED VERDE e estado de parada (STOP), LED VERMELHO. 10. Boto de operao.

11. Slot para submdulos de memria.

12. Conector para ligao da PG, PC, OP ou SINEC L1.

13. Conector para entradas de interrupo / rpidas.

O CLP poder ser expandido utilizando-se 16 unidades de bus (32 slots), at quatro trilhos. Os slots so numerados em seqncia. A numerao comea

no 0, sendo o slot ao lado da CPU.



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4.2 Energizao do CLP

A energizao do CLP dever ser feita atravs de uma fonte de 24Vcc, e

dever apresentar a seguinte configurao:

Obs:

IN = corresponde aos bits de entrada 32.0, 32.1, 32.2 a 32.7;

Bytes = correspondem aos oitos bits, ou seja: 32.0 a 32.7 ou 33.0 a 33.7; Word = corresponde a 2 bytes, ou seja: 32.0 a 33.7;



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5. OPERANDOS E ENDEREAMENTO DE MEMRIA

Operando so todos os possveis endereos fsicos e internos (memrias) existentes em um CLP. Cada operando refere-se a um endereo do CLP podendo ser entradas e sadas digitais, entradas e sadas analgicas, memrias de dados e etc.

Segue abaixo a nomenclatura para cada operando:

Operando Tipo de dado Tipo de endereo I0.0 Bit Bit de entrada discreta IW0 Word (16 bits) Word de entrada discreta Q0.0 Bit Bit de sada discreta QW0 Word (16 bits) Word de sada discreta IW Word (16 bits) Word de entrada analgica QW Word (16 bits) Word de sada analgica F0.0 Bit Flag Bit de memria FW0 Word (16 bits) Flag Word de memria interna DW0 Word (16 bits) Word de memria interna referente ao data block



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6. ESTRUTURA DE PROGRAMAO

6.1 Blocos de programao

Os aplicativos para linha SIMATIC-S5 so estruturados a partir de blocos

especficos de programao. Cada bloco possui caractersticas especificas para

cada tipo de funo.

Os blocos possveis para STEP-5 so:

Bloco Descrio Funo

OB Organization

Blocks

So os blocos organizacionais responsveis pelo

gerenciamento do programa, sendo o principal o

bloco OB1.

PB Program Blocks So os blocos de programao. Nesses blocos

esto as lgicas para acionamento dos atuadores.

DB Data Block

So os blocos de memria. Estes blocos so

utilizados pelos blocos FBs e armazenam os dados

de processo.

FB Function Blocks

So os blocos de funo. Nesses blocos possvel

construir estruturas de programas para serem

utilizados varias vezes no mesmo programa.

SB Seqencial Blocks So os blocos de seqncia. Nesses blocos esto

as lgicas seqenciais.



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Existem outros blocos como FBx e DBx, esses blocos so extenses dos

blocos, ou seja, FBx extended function blocos (extenso dos blocos de funes) e assim respectivamente.

6.2 Estrutura de um programa

Os aplicativos em STEP-5 so construdos a partir de um bloco

organizacional e so executadas chamadas dos outros blocos. Todos os OBs no

necessitam de chamadas para serem executados, por isso so denominados blocos

gerenciais.

Abaixo segue um exemplo de estrutura de programa.



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7. PROJETO PROPOSTO

Ao longo do treinamento ser desenvolvido um projeto prtico, utilizando todas as tcnicas e ferramentas abordadas, afim de fixar o contedo explanado durante o treinamento:

Segue abaixo o projeto proposto:

7.1 Sistema transportador de esteiras

O projeto constitudo de esteiras transportadoras de bobinas de papel. Para cada esteira existe um sensor que quando ativado durante um tempo de 3 segundo deve parar a respectiva esteira que est associada ao sensor. As esteiras devem funcionar em forma cascata, ou seja, cada esteira depende do funcionamento da outra para transportar o papel.

Esteira 1 Motor 1

Esteira 2 Motor 2

Esteira 3 Motor 3

Sensor 1

Sensor 2 Sensor 3



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7.2 Projeto eltrico



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8. CRIANDO UM NOVO PROGRAMA

8.1 Criando diretrio

Para iniciar um programa em STEP-5 necessrio criar um diretrio onde

sero armazenados os arquivos dos programas:

PASSO1: Selecionar file > DOS directory > create, pressionar enter.

PASSO2: Pressionar F3 para selecionar o divre a ser criado o diretrio.

PASSO3: Selecionar o Drive e pressionar enter.



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PASSO4: Digitar um nome para o Diretrio e pressionar enter.

Concludo criao do diretrio. O diretrio foi criado no drive C: com a

seguinte nomenclatura LINHA11. Nesse diretrio sero armazenados todos os

arquivos que constituem a estrutura do aplicativo em STEP-5.



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8.2 Criando os arquivos de configurao.

Para criao de um aplicativo em STEP-5 necessria a criao de vrios

arquivos de configurao. Cada um desses arquivos ser abordado ao longo deste

capitulo.

PASSO1: File > Project > Set, pressionar enter.



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PASSO2: Pressionar F3 para selecionar o diretrio onde ser armazenado o arquivo

S5D. O Arquivo extenso S5D responsvel pelo armazenamento dos blocos de

programao.

PASSO3: Selecione o diretrio a ser armazenado o arquivo e pressione enter.

PASSO4: Digite um nome para o arquivo e pressione enter.



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8.3 Criando os arquivos de smbolos.

Os arquivos de smbolos so os arquivos responsveis pelo armazenamento

dos smbolos e comentrios utilizados em um aplicativo em STEP-5.

PASSO1: File > Project > Set, pressionar enter.

PASSO2: Selecionar o diretrio a ser armazenado os arquivos .INI e .SEQ. Nomear

os arquivos e pressionar enter.



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8.4 Salvando o projeto. PASSO1: File > Project > Save As, pressionar enter.

PASSO2: Selecionar o diretrio a ser armazenado o projeto. Nomear o projeto e pressionar enter.



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Exerccio 1: Criar um diretrio em um lugar especfico para armazenamento dos aplicativos em STEP-5:

Exerccio 2: Criar os arquivos .S5D, .INI, .SEQ:

Exerccio 3: Salvar o projeto:



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9. TRABALHANDO COM OS BLOCOS OBS.

9.1 Criando um OB.

Os blocos do tipo OB so os blocos organizacionais ou blocos de

gerenciamento. Nestes blocos esto todas as chamadas dos blocos FBs, PBs etc.

Os blocos OBs no necessitam de chamadas de blocos para serem

executados.

PASSO1: Editor > STEP 5 Block , pressionar enter.



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PASSO2: Digitar OB1 no campo Block list e pressionar enter.

Exemplo de um programa em um bloco OB.



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9.2 Memrias RS.

As memrias RS so ferramentas que armazenam um valor lgico, ou seja, quando a entrada S vai para nvel lgico 1 o estado da sada permanece em nvel lgico 1, quando a entrada R vai para nvel lgico 0 o estado da sada permanece em nvel lgico 0.

Exemplo de um programa com memria RS.



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9.3 Editando smbolos

Na linguagem STEP-5 possvel nomear os endereos como smbolos e

inserir comentrios, desta forma facilitando a compreenso do aplicativo.

Exemplo de edio de comentrios.

Exerccio 4: Criar um aplicativo no bloco OB1 para controle de emergncia, liga e desliga geral do sistema. Utilizar as funes RS e editar os smbolos de acordo com projeto eltrico:



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10. TRABALHANDO COM OS BLOCOS PBS.

10.1 Criando um bloco PB

Os blocos PBs so os blocos de programao, nestes blocos esto

armazenados os programas de funes bsicas como lgicas booleanas, ou seja, controle de sadas e entradas, temporizadores etc.




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PASSO2: Digitar OB1 no campo Block list e pressionar enter.

Exemplo de um programa em um bloco PB.



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10.2 Temporizadores Temporizadores so funes de contagem de tempo que tem como finalidade monitorar sequncias cronolgicas. Os PLCs STEP-5 apresentam 5 tipos de temporizadores.

SP(pulse time): temporizador para pulso.

SE(extended pulse time): temporizador para prolongamento do sinal.

SD(on delay): temporizador para retardo na energizao.

SS(stored on delay and reset): temporizador para retardo na ligao com reteno.

SF(off delay): temporizador para retardo no desligamento.

Base de tempo

0 = 0,01s 1 = 0,1s 2 = 1s 3 = 10s



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Exemplo de um programa com bloco tempozidado.

Exerccio 5: Criar um aplicativo nos blocos PB1, PB2 e PB3. Cada Bloco deve conter uma rotina para controle de cada esteira. Utilizar temporizadores para atender o enunciado do projeto, intertravar as esteiras fazendo com que o sistema trabalhe em casacata. Editar os smbolos de acordo com projeto eltrico:



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10.3 Contadores

Contadores so funes que tem como finalidade contar e totalizar a

quantidade de vezes que uma entrada ou memria esteve em nvel lgico 1.

Representao dos contadores:

CU - contador crescente ( a cada pulso de um sinal o contador incrementa 1 no seu registrador)

CD - contador decrescente ( a cada pulso de um sinal o contador diminui 1 no seu registrador)

Set - ativa o contador com um valor determinado em CV

CV - valor de contagem

R - zera o contador

BI - palavra de sada no formato binrio

DE - palavra de sada em formato BCD

Exemplo de um programa com bloco contador.



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Exerccio 5: Criar um aplicativo nos blocos PB4 que conte a quantidade de peas que passou em cada esteira. A constante KC deve ser igual a 999:



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11. CHAMADAS DE BLOCOS.

11.1 Blocos organizacionais

Os blocos OB`s no necessitam de chamadas de blocos para serem

executados, porm todos os outros blocos necessitam de serem chamados dentro

de um OB para serem executados.

Abaixo segue um exemplo de chamada de blocos:

Exerccio 6: Executar todas as chamadas dos blocos criados :



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12. TRANSFERNCIA DE ARQUIVO OU DOWNLOAD. Aps concludo um aplicativo em STEP-5 necessrio transferir o arquivo

para o CLP.

PASSO1: File > Blocks > Transfer , pressionar enter.



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PASSO 2: Selecionar o arquivo, selecionar PLC e pressionar enter.

Exerccio 7: Transferir o aplicativo criado para o CLP. Realizar testes de funcionamento :



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13. TRABALHANDO COM OS BLOCOS FBS.

13.1 Criando um bloco FB

Os blocos FBs so os blocos de funes, nestes blocos esto armazenados

os programas de funes complexas . Os FBs podem ser parametrizveis e so os

blocos que podem acessar os blocos DBs que sero discutidos mais a frente.




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PASSO2: Digitar FB1 no campo Block list e pressionar enter.

13.2 FBs parametrizveis

A parametrizao se mostra necessria quando trechos complexos do programa devem ser repetidos com diferentes operandos. Os parmetros do bloco de programa devem ser definidos quanto a sua espcie e tipo, logo aps a colocao do nome do FB. O nome do parmetro de livre escolha devendo porm conter no mximo 4 caracteres, sendo que o primeiro deles deve ser uma letra. Cada bloco pode ter no mximo 40 parmetros. As seguintes espcies de parmetros so permitidas.

I - Parmetro de entrada do FB Q - Parmetro de sada do FB D - Dado B - Bloco T - Temporizador C - Contador

Os FLAGs podem ser considerados como I ou Q dependendo da funo dentro do bloco. Se o mesmo foi criado dentro do FB o chamaremos de Q, se foi gerado em outro bloco denominaremos de I.



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So permitidos os seguintes tipos de parmetros:

BI Para operandos binrios BY Para operandos em byte BW Para operandos em palavra (word) D Para operandos em palavra dupla (da CPU 135 em diante)

Exerccio 8: Criar um bloco FB com um comando simples e realizar a chamada no bloco OB1, informar os parmetros para o bloco:



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13.3 Acessando os DBs (Data block) Os blocos DBs tem como finalidade armazenar os dados de processo, estes

blocos so acessados apenas pelos FBs. Cada bloco possui uma quantidade de

Words que so acessadas para leitura e escrita.

Abaixo segue um exemplo de acesso a um Data Block:

Exerccio 9: Mover um valor constante para uma varivel em um Data block.

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