teoria clp

Controlador Lgico Programvel - Conceitos

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O Controlador Lgico Programvel, CLP ou simplesmente CP, tem revolucionado os comandos e controles industriais desde o seu surgimento na dcada de 70. Antes do surgimento dos CPs, as tarefas de comando e controle de mquinas e processos industriais eram feitas por rels eletromagnticos, especialmente projetados para este fim e que ainda hoje se parecem bastante com o dispositivo eletromecnico inventado por Samuel F.B. Morse em 1836. O primeiro CLP surgiu na indstria automobilstica, que at ento usava rels eletromagnticos para controlar operaes seqenciadas e repetitivas numa linha de montagem. Era composto de circuitos eletrnicos montados com componentes semi-condutores como transistores, CIs, etc. Evoluo dos CLPs Os CLPs foram projetados, inicialmente, para substituir os sistemas de controle por rels e limitavam-se a aplicaes em mquinas e processos de operaes repetitivas. Com a evoluo tecnolgica dos microprocessadores, os CLPs ampliaram suas funes aumentando consideravelmente sua capacidade e flexibilidade operacionais. O ciclo evolutivo dos Controladores Programveis est apresentado a seguir.


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Com o avano da tecnologia e consolidao da aplicao dos CLPs no controle de sistemas automatizados, freqente o desenvolvimento de novos recursos aos mesmos, como por exemplo o Servidor de Internet Embarcado Web Server, que permitem acesso remoto, de qualquer lugar do planeta, para visualizao e interao em um processo.


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CARACTERSTICAS GERAIS DE UM CLP Um CLP apresenta as seguintes caractersticas: Hardware e/ ou dispositivo de controle de fcil e rpida programao ou

reprogramao, com a mnima interrupo na produo. Capacidade de operao em ambiente industrial sem o apoio de equipamentos ou de

hardware especficos. Sinalizadores de estado e mdulos tipo plug-in de fcil manuteno e substituio. Hardware ocupando espao reduzido e apresentando baixo consumo de energia. Possibilidade de monitorao do estado e operao do processo ou sistema, atravs

da comunicao com computadores. Compatibilidade com diferentes tipos de sinais de entrada e sada. Capacidade de alimentar, de forma contnua ou chaveada, cargas que consomem

correntes de ate 2A. Hardware de controle que permite a expanso dos diversos tipos de mdulos, de

acordo com a necessidade. Custo de compra e instalao competitivo em relao aos sistemas de controle

convencionais. Possibilidade de expanso da capacidade de memria. Atualmente, os CLPs apresentam as seguintes caractersticas tcnicas em termos de hardwares e softwares: Hardware Maior velocidade de varredura, devido utilizao de tecnologia bit-slice e

microprocessadores de 16 a 32 bits. Mdulos de entrada e sada de alta densidade, possibilitando baixo custo e espaos

reduzidos. Mdulos inteligentes, microprocessados, que permitem controles descentralizados

(mdulo PID, comunicao ASCII, posicionadores, emissores de relatrio, etc.). Interligao com mdulos perifricos que permitem ao operador interfacear,

armazenar e documentar as informaes do processo.


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Software Utilizao de linguagem de programao de alto nvel, permitindo grandes flexibilidade

de programao quando da utilizao de perifricos. Representao do programa em diagrama de contatos, diagrama de blocos funcionais

e lista de instruo. Diagnsticos e deteco de falhas na monitorao de mquinas e processos. Introduo da matemtica de ponto flutuante, tornando possvel o desenvolvimento de

clculos complexos. Os sistemas de controle baseados em CLPs so aplicados nas mais diferentes reas, a saber: Petroqumica Aeronutica Refinarias Minerao (ouro, carvo, minrio de ferro, etc.) Madeireiras Indstrias de embalagens Fbrica de vidro Fbrica de borracha Indstrias de produtos alimentcios Programa espacial Usinas hidroeltricas Fbricas de automveis Indstrias de plsticos Parque de diverses Transportadoras, etc.


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ESTRUTURA BSICA DE UM CLP

A estrutura bsica de um CLP tem sua origem no hardware bsico de um computador. Podemos afirmar que um CLP um computador para aplicaes especficas, pois utiliza a mesma Unidade Central de Processamento (UCP) de um computador comum, acrescida de uma fonte de alimentao com timas caractersticas de filtragem/estabilizao, interface E/S imune a rudos e de um invlucro para aplicaes industriais. O diagrama de blocos ilustra a estrutura bsica de um CLP.

Estrutura A operao simplificada de um CLP pode ser assim representada :


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Parte Funo

1 Processador do CLP efetuando a leitura contnua dos estados no mdulo de entrada e a atualizao da tabela imagem das entradas.

2 Processador do CLP executando continuamente o programa lgico do usurio, baseado na tabela imagem das entradas.

3 Processador do CLP atualizando continuamente a tabela imagem das sadas, baseado na soluo do programa lgico do usurio.

4 Processador do CLP ativando ou desativando continuamente os estados dos mdulos de sada de acordo com a tabela (imagem das sadas).

Veja Animao Estrutura de um CLP

Unidade 1: CLP > Animaes > Estrutura do CLP

Nos CLPs, o processador identifica o hardware do qual a Unidade Central de Processamento (UCP) faz parte.


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Nos computadores, a UCP identifica o hardware do processador central. Processador O processador identifica a parte do CLP responsvel pela execuo de todas as suas

funes.

O processador de um CLP assemelha-se UCP de um computador quanto concepo

do hardware, pois ambos compem-se de blocos funcionais similares.

O processador tem a funo de coletar os dados enviados pelos mdulos de entrada

assim como selecionar os dados previamente armazenados, efetuando o processamento

dos mesmos de acordo com o programa do usurio.

O Resultado Lgico destas Operaes (RLO) ser posteriormente enviado para os

mdulos de sada.

Com exceo dos dispositivos perifricos, os sistemas representados nas figuras a seguir

parecem idnticos. A diferena entre um CLP e um computador a forma como o

microprocessador (UCP) foi configurado e programado.

Diagrama funcional simplificado de um computador.


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Diagrama funcional simplificado de um CLP

Um CLP baseado no microprocessador 6800, por exemplo, tem o seu processador

configurado para executar operaes programadas em linguagem de alto nvel, como a

linguagem de contatos de rel. Um computador baseado no mesmo microprocessador

ter a sua UCP configurada para executar operaes programadas em linguagem Basic,

por exemplo.

Unidade Central de Processamento (UCP) A UCP parte integrante de todos os CLPs, independente do seu tamanho. A UCP normalmente composta por um microcomputador de uso comercial das famlias

Z80, 8080, 8085, 6800 ou 9900. Alguns fabricantes de CLPs utilizam microprocessadores

dedicados, isto , projetados para aplicaes especficas (8031).


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A estrutura, a seguir, ilustra os blocos funcionais que compem um microprocessador tpico.

Parte Funo

ULA o bloco de maior importncia dentro de um microprocessador, pois atua como uma mquina de somar poderosssima, cujas teclas so impulsos eltricos gerados nos blocos de temporizao/controle e decodificador de instrues.

Decodificador de instrues

As instrues e comandos programados na memria do usurio contida no processador sero interpretadas pelo decodificador de instrues do microprocessador de acordo com os parmetros de tempo e controle.

Temporizao e controle Aps a decodificao, o bloco de temporizao e controle em conjunto com o bloco decodificador de instrues emitir a seqncia correta de sinais eltricos para o bloco ULA e outros elementos externos, a fim de que se iniciem as aes de processamento necessrias execuo da presente instruo.

Veja Animao Unidade Central de Processamento

Unidade 1: CLP > Animaes > Unidade Central de Processamento

Alm de efetuar operaes de soma, a Unidade Lgica Aritmtica (ULA) tem por funo

tomar decises e manipular dados. Utiliza as informaes guardadas na rea de

armazenamento interna do microprocessador, bem como nas reas de memrias


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externas ULA e capaz de executar operaes lgicas e matemticas. Em sntese, a

ULA quem determina ao microcomputador o que fazer e como fazer.

Sistema de memria O sistema de memria uma parte de vital importncia no processador de um CLP, pois

armazena todas as instrues assim como todos os dados necessrios para execut-las.

H diferentes tipos de sistemas de memria. A escolha de um determinado tipo de

memria depende do tipo de informao que se deseja armazenar e da forma como a

informao ser processada pela UCP.

As informaes armazenadas num sistema de memria so chamadas palavras de

memria e so formadas sempre pelo mesmo nmero de bits. A capacidade de memria

de um CLP definida em funo do nmero de palavras de memria previstas para o

sistema e pode ser representada por um mapa chamado mapa de memria.

Exemplo de mapa de memria


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Arquitetura da memria de um Controlador Programvel A arquitetura da memria de um CLP pode ser constituda por diferentes tipos de memria.

Tipo de memria Descrio Observao

RAM

Dinmica Esttica

Memria de acesso randmico Voltil Gravada pelo usurio

ROM Memria somente para leitura

No voltil No permite apagamento Gravada pelo fabricante

PROM Memria programvel somente de leitura

No voltil No permite apagamento Gravada pelo usurio

EPROM Memria programvel/ apagvel somente de leitura

No voltil Apagamento por ultravioleta Gravada pelo usurio

EEPRM

E2PROM

EAROM

Memria programvel/apagvel somente de leitura

No voltil Apagvel eletricamente Gravada pelo usurio

reas da memria de um CLP Independente dos tipos de memrias utilizadas, o mapa da memria de um CLP pode ser dividido em cinco reas principais: Memria executiva Memria do sistema Memria de status dos mdulos E/S (tabela imagem) Memria de dados Memria do usurio


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Observe a ilustrao a seguir:

Memria executiva

formada por memrias do tipo ROM ou PROM, com o contedo (sistema operacional) desenvolvido pelo fabricante do CLP; no alterada pelo usurio. Armazena o sistema operacional que responsvel por todas as funes e operaes que podem ser executadas por um CLP.


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Memria do sistema Esta rea de memria formada por memrias do tipo RAM, pois o seu contedo constantemente alterado pelo sistema operacional. Armazena resultados e/ou informaes intermedirios, que so gerados pelo sistema operacional, quando necessrio. A memria do sistema no pode ser alterada pelo usurio.

Memria de Status dos mdulos E/S

A memria de status dos mdulos E/S so do tipo RAM. A UCP, aps efetuar a leitura dos estados de todas as entradas, armazena essas informaes na rea denominada status das entradas (ou imagem das entradas). Aps o processamento dessas informaes, os resultados lgicos (RLO) so armazenados na rea denominada status das sadas (ou imagem das sadas) antes de serem enviados para as respectivas sadas. A memria de status dos mdulos E/S armazena o estado dos sinais de todas as entradas e sadas de cada mdulo E/S. medida que o programa executado, a UCP armazena os resultados na rea denominada status das sadas (tabela imagem das sadas), at o trmino da seqncia de operaes contidas no programa. Logo aps, essas informaes so transferidas para as respectivas sadas. O usurio pode monitorar a memria e pode alter-la quando esta funo est prevista no programa do usurio.

Memria de dados

A memria de dados do tipo RAM e possui as funes de temporizao, contagem ou aritmticas e necessita de uma rea para o armazenamento dos dados, como: valores pr-selecionados ou acumulados de contagem ou temporizao; resultados ou variveis de operaes aritmticas; resultados ou dados diversificados utilizados por funes de manipulao de

dados. A memria de dados armazena os dados do programa do usurio. Alguns processadores subdividem a rea de memria de dados em duas submemrias:


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Memria para dados fixos

Memria para dados variveis

A memria para dados fixo programada pelo usurio atravs dos terminais de programao. A memria para dados variveis usada pelo processador para armazenar os dados.

Memria do usurio

A UCP efetua a leitura das instrues contidas nesta rea para executar o programa do usurio de acordo com os procedimentos pr-determinados pelo sistema operacional, gravado na memria executiva.

A memria do usurio armazena o programa de controle desenvolvido pelo usurio. A rea de memria destinada ao usurio pode ser configurada de diversas maneiras: RAM RAM/EPROM RAM EEPROM/Flash

Tipo de memria Descrio

RAM A maioria dos CLPs utiliza memrias RAM para armazenar o programa do usurio assim como dados internos do sistema.

RAM/EPROM

O usurio desenvolve o programa e efetua os testes em RAM. Uma vez checado o programa, este transferido para EPROM, de onde o processador obter as informaes necessrias. Comentrios 1. Caso haja necessidade de alterar dados ou clculos durante a execuo do

programa do usurio, haver necessidade de um pequeno grupo de memrias RAM para armazenar dados variveis.

2. Qualquer alterao futura implicar na reprogramao das EPROMs.

EEPROM/Flash

Esta configurao de memria do usurio permite que, uma vez definido o programa, ele seja copiado automaticamente em EEPROM/Flash, bastando que se introduza uma nica instruo no CLP. Uma vez efetuada a cpia, o CLP poder operar tanto em RAM como em EEPROM/Flash. Caso haja necessidade de alguma modificao, ela ser feita eletricamente.


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Se houver falta de energia eltrica, as informaes armazenadas em memria RAM sero preservadas devido existncia de baterias de ltio. Canais de comunicao A comunicao da UCP com o sistema de memria feita pelos canais (vias de comunicao): Bus de endereo Bus de dados Bus de endereo

Permite que a UCP se comunique diretamente com qualquer endereo de memria. Bus de dados

Uma vez selecionado o endereo pelo bus de endereo, a UCP poder efetuar operaes de carregamento ou retirada de dados.

Para um microprocessador de oito bits, o bus de endereo poder ter 16 linhas e o bus de dados dever ter oito linhas. Durante a leitura de uma instruo do usurio, a UCP efetua a leitura e decodificao de duas posies consecutivas de memria que corresponde a um dado de 16 bits. Watchdog timer Em alguns tipos de CLPs temos na parte interna da unidade de processamento um circuito watchdog timer.


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O circuito WATCHDOG TIMER um temporizador com base de tempo fornecida pelo microprocessador (sinal cclico 0 a 1) para monitorar a varredura do CLP pela durao do sinal cclico correspondente. Se houver algum problema na varredura o sinal deixa de ser cclico, mantendo-se em 0 ou 1. Neste instante, o watchdog timer ir detectar esta condio, desligando as sadas do sistema evitando operaes indesejadas. Mdulo de entrada Os mdulos de entrada so considerados como elementos de interface entre os sensores

localizados no campo e a lgica de controle de um CLP.

Os mdulos de entrada ou de sada so cartes eletrnicos, cada um deles tem a

capacidade para receber um certo nmero de variveis. Normalmente esses mdulos

esto dispostos em gabinetes juntamente com a fonte de alimentao e a UCP.

A estrutura interna de um mdulo de entrada pode ser subdividida em seis blocos

principais:

Terminais para conexo dos sensores de campo Condicionamento e converso do sinal de entrada Indicadores de estado das entradas Isolao eltrica Interface/multiplexao


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Parte Funo Sensores de campo Informar ao CLP as condies do processo. Terminais para conexo dos sensores de campo

Permitir a interligao fsica entre os sensores de campo e o CLP.

Condicionamento e converso do sinal de entrada

Converter os sinais de campo em nveis baixos de tenso, compatveis com o processador utilizado.

Indicadores de estado das entradas

Proporcionar indicao visual do estado funcional das entradas contidas num mdulo de entrada.

Isolao eltrica Proporcionar isolao eltrica entre os sinais vindos do campo e os sinais do processador.

Interface/multiplexao Informar ao processador o estado de cada varivel de entrada.

Veja Animao Estrutura interna de um Mdulo de entrada

Unidade 1: CLP > Animaes > Estrutura interna de um Mdulo de entrada


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O principio bsico do mdulo de entrada mostrado na figura seguinte.

Veja Animao Funcionamento do Mdulo de Entrada

Unidade 1: CLP > Animaes > Funcionamento do Mdulo de Entrada

Dependendo da natureza do sinal de entrada, possvel dispor dos seguintes tipos de

mdulos de entrada:

Alternado (AC) Digital Analgico Especial

Tipo Caractersticas

AC 12 Vac; 24 a 48Vac; 220/240Vac;

Digital 120Vac com isolao.

12VDC; 12 a 24VDC com resposta rpida; 24 a 48VDC, 12 a 24VDC com suprimento; 12 a 24VDC com dreno; 48VDC com suprimento; 48VDC com dreno.

Analgico 1 a 5VDC; 0 a 10VDC; - 10 a +10VDC; 4 a 20mA.

Especial TTL com suprimento; TTL com dreno; 5 a 30VDC selecionvel; 5VDC contador/decodificador; 12 a 24VDc codificador/contador; termopar; cdigo ASCII; cdigo Gray; pulsos de alta velocidade.

Precisamos ligar ao mdulo de entrada a referncia do sinal de entrada para que possa circular corrente eltrica no mesmo.- V

+V

Precisamos alimentar os dispositivos de entrada para que eles possam enviar sinais eltricos para o CLP. Costuma-se trabalhar com 24 Vcc, 110 Vca ou 220 Vca.

No tem sinal eltrico na entrada do CLP

Tem sinal eltrico na entrada do CLP

I

O

I


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Os sinais recebidos por um mdulo de entrada podem vir de dois tipos de sensores: Digitais

- chave limite - botoeira - chave digitadora (thumbwheel) - chave de presso - fotoclula - contato de rel - chave seletora - teclado

Analgicos

- transdutor de presso - transdutor de temperatura - clula de carga (strain gauge) - sensores de vazo - transdutores de vibrao - transdutores de corrente - transdutores de vcuo - transdutores de fora

Sinal de acionamento da entrada em Corrente Continua. A comutao executada por um transdutor digital de corrente contnua pode ser de dois tipos: TIPO N: permite um fluxo de corrente da entrada para o potencial negativo da fonte de

alimentao. A figura a seguir exemplifica um circuito de entrada digital Tipo N.


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TIPO P: Permite um fluxo de corrente do potencial positivo da fonte de alimentao para

a entrada. A figura exemplifica um circuito de entrada digital Tipo P.

Mdulo de Sada

Os mdulos de sada so considerados elementos de interface, pois o processador pode

se comunicar com o meio externo.


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Observe o funcionamento do mdulo de sada na figura a seguir:

Veja Animao Funcionamento do Mdulo de Sada Unidade 1: CLP > Animaes > Funcionamento do Mdulo de Sada

A estrutura interna de um mdulo de sada pode ser subdividida em sete blocos

principais. Observe na figura a seguir:


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Parte Funo

Interface/multiplexao Recebe os sinais vindos do processador, direcionando-os para as respectivas sadas.

Memorizador de sinal Armazena os sinais que j foram multiplexados pelo bloco anterior.

Isolao eltrica Proporciona isolao eltrica entre os sinais vindos do processador e os dispositivos de campo.

Indicadores de estado das sadas Proporciona indicao visual do estado funcional das sadas contidas num mdulo de sada.

Estgios de potncia Transforma os sinais lgicos de baixa potncia vindos do processador em sinais de potncia, capazes de operar os diversos tipos de dispositivos de campo.

Terminais para conexo dos dispositivos de campo

Permite a conexo fsica entre o CLP e os dispositivos de campo.

Dispositivos de campo Consiste em dispositivos eletromecnicos que atuam no processo/equipamento, em funo dos sinais de controle enviados pelo CLP.

Veja Animao Estrutura Interna do Mdulo de Sada Unidade 1: CLP > Animaes > Estrutura Interna do Mdulo de Sada

Dependendo da natureza dos dispositivos de campo e do tipo de sinal de controle

necessrio para comand-los, podemos dispor dos seguintes tipos de mdulos de

sada:

Alternado (AC) Digital Analgico Especial

Tipo Caractersticas AC 12VAC; 24 a 48VAC; 120VAC; 220/240VAC; 120VAC com isolao.

DC 12 a 60VDC; 12 a 24VDC com resposta rpida; 24 a 48VDC; 12 a 24VDC com suprimento; 12 a 24VDC com dreno; 48VDC com suprimento; 48VDC com dreno. Analgico 1 a 5VDC; 0 a 10VDC; -10 a +10VDC; 4 a 20mA.

Especial TTL com suprimento; TTL com dreno; 5 a 30VDC selecionvel; contato NA; contato NF; sada em ASCII; servo-motor; motor de passo.


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Os mdulos de sada podem acionar os seguintes tipos de dispositivos de sada: Discretos

- vlvula solenide - controladores de motores - indicadores de painel - contador - display - bobina de rel - sistemas de alarma/segurana - sirena

Analgicos - vlvula de controle - acionadores AC - acionadores DC

Sinal de Atuadores de Sada em Corrente Contnua Tipo N: o fluxo de corrente ocorre da sada para o potencial negativo da fonte de

alimentao de 24Vcc (carga ligada entre o potencial positivo e a sada). A figura

a seguir exemplifica o circuito de uma sada digital Tipo N.


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Tipo P: O fluxo de corrente ocorre do potencial positivo da fonte de alimentao de 24

Vcc para a sada (carga ligada entre o potencial negativo e a sada). A figura a seguir exemplifica o circuito de uma sada digital Tipo P.


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A seguir, so apresentados exemplos prticos de conexo de mdulos de entrada

e de sada digitais tipo N e tipo P

UNIDADES ANALGICAS. So dispositivos que trabalham com sinais que tem seu valor varivel entre um

valor mnimo e um valor mximo, por isto denominados analgicos. Esses sinais podem ser de tenso, por exemplo -10Vcc a +10Vcc (+/-10Vcc), 0Vcc a 10Vcc,

1Vcc a 5Vcc, ou de corrente, por exemplo, 0 a 20 mA, 4 a 20 mA, 0 a 50 mA.

Esses valores dependem do modelo do mdulo utilizado assim como do

fabricante.


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UNIDADE DE ENTRADA ANALGICA Converte sinais de tenso ou de corrente analgicos em valores digitais que so

processados pelo CLP. Esses sinais so fornecidos por dispositivos analgicos

como transdutores, sensores dentre outros que necessitam fazer a converso de

curso, peso, presso, etc. por meio de rguas potenciontricas, clulas de carga,

extensmetros, sensores de nvel, etc.

A figura a seguir mostra o diagrama de blocos de uma unidade de entrada

analgica.

UNIDADE DE SADA ANALGICA Converte valores digitais de presso, velocidade ou qualquer outro parmetro

fornecido pelo CLP em sinal eltrico varivel de corrente ou de tenso.

Nas unidades de sada analgica possvel conectar diversos dispositivos de

sada tais como posicionadores de vlvulas, controladores de velocidade do motor

CA ou CC, conversores de sinal, mdulos acionadores de vlvula proporcional,

indicadores analgicos, etc. Todas as entradas do dispositivo de sada analgica

citados anteriormente devem corresponder s faixas de tenso ou corrente do

canal de sada do mdulo utilizado.


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Afigura a seguir mostra o diagrama de blocos de uma sada analgica.

A seguir so apresentados exemplos de prticos de conexo de mdulos Analgicos.


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Interface homem-mquina - IHM Esta interface homem mquina (IHM) controla e permite a comunicao do usurio com o CLP para que tenha a possibilidade de verificar (visualizar) ou interferir (alterar) nos valores de preset em variveis do processo. As formas mais usuais de se comunicar com o CLP so:

- Frontais de teclado e display de sete segmentos - Frontais de teclado de cristal lquido (LCD) ou vcuo fluorescente (VFD) - Terminal de vdeo ou terminal LCD/VFD - Terminais de Displays Planos - Software de superviso

Tipos De Interface Homem Mquina IHM


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Frontais de Teclado e Display de Sete Segmentos So dispositivos compostos de display, leds de sinalizao e teclado que permitem a verificao e/ou alterao de valores instantneos das variveis do processo. Com estes dispositivos obtm-se assim uma maior flexibilidade operacional na alterao dessas variveis. Sem o uso do frontal necessrio trocar memrias de variveis nos equipamentos para cada mudana de matria-prima ou para cada mudana definida para as caractersticas do produto final.

Com o frontal, pode-se visualizar valores de preset, imagens de entrada, imagens de sada e estados internos, atravs de cdigos especiais.

Frontais de Teclado e Display de Cristal Lquido ou Vcuo Fluorescente Os dispositivos compostos de display de cristal liquido ou vcuo fluorescente e teclado, permitem verificar e/ou alterar os valores instantneos das variveis de processo e tambm elaborar telas que contenham mensagens para o usurio.

Terminal de Vdeo ou Terminais LCD / VFD

um dispositivo composto por teclado e vdeo que realiza as mesmas funes de um frontal com a vantagem de permitir maior clareza na visualizao de uma quantidade maior de valores de parmetros. Nas telas editadas pelo usurio, alm da visualizao, pode-se modificar os valores de parmetros de uma maneira mais rpida e ordenada, como tambm monitorar variveis de processo.

Terminais com Display Planos

Tm a mesma aplicao do terminal de vdeo, porm tm construo em menor profundidade, portanto, peso e volume menores. Outra caracterstica o menor consumo de potncia.

Os tipos mais comuns de displays planos so:

- Tela de cristal lquido (LCD) - Tela de cristal lquido com matriz ativa (LCD TFT)


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- Tela de plasma - Tela eletroluminescente

Observe nas figuras a seguir exemplos de interface homem - mquina

Software de Superviso

Este software proporciona uma viso integrada de todos os recursos de controle e informao e permite a engenheiros, supervisores gerentes e tcnicos visualizarem e interagirem com o funcionamento de todo o processo que esteja sob controle. Atualmente, encontram-se disponvel no mercado vrias opes de software de superviso, como por exemplo Elipse (http://www.elipse-software.com/Home.htm), Factory Link (http://www.antechmicro.com/mcmonitoring.htm), FIX, Wizcon (http://www.conlab.com.au/axeda.html), Gnesis, WinCC (http://www.ad.siemens.de/hmi/html_76/products/software/wincc/index.htm) e Citect (http://www.citect.de/partners/open_suit.php3).

Interface de programao Esta interface permite a programao da memria do usurio atravs do terminal porttil de programao ou do uso de software especfico para desenvolvimento de programa de usurio em microcomputadores pessoais. Os compatveis com IBM PC permitem a edio, monitorao e documentao dos programas. A interface de programao particular e depende de cada fabricante do CLP.


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Interface de comunicao A interface de comunicao com os elementos de hardware ou software garantem a comunicao do CLP com outros equipamentos similares atravs de redes industriais ou de computadores pessoais por meio do canal de comunicao serial nos padres RS232C ou RS485. Atualmente h, tambm, a possibilidade de comunicao entre dispositivos na mesma planta atravs da utilizao de mdulos Ethernet ou ainda com a rede mundial de computadores Internet pela aplicao de um mdulo denominado Servidor de Internet Embarcado (Web Server) Fonte de alimentao A fonte de alimentao fornece energia s diversas unidades e circuitos do CLP. A

unidade de processamento central possui uma fonte especfica para seus circuitos de alta

qualidade e estabilidade que obedecem rigorosamente a critrios especficos de

construes.

Os mdulos de Entrada e Sada possuem caractersticas especficas que dependem de

aplicaes que controlam, por exemplo, tenso e corrente dos transdutores de entrada e

sada, fazem com que as fontes que alimentam os mdulos de Entrada e Sada sejam

independentes.

Diagrama simplificado de conexes de dispositivos de Entrada e de Sada de um CLP.


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PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DO CLP O CLP realiza continuamente um ciclo de varredura (scan) que consiste em: Leitura dos pontos de entrada. Execuo do programa, que consiste em definir o estado das sada em funo das

entradas, de acordo com o programa. Atualizao das sadas. Esse ciclo de varredura representado no fluxograma que segue:


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SELEO DO CLP Para a escolha correta de um equipamento de CLP, o usurio dever conhecer as caractersticas dos CLPs existentes no mercado levando em conta as caractersticas especficas de hardware e software sendo que: As caractersticas de hardware de um CLP so aquelas que esto ligadas

construo do mesmo, por ex. tipo de componente eletrnico utilizado, circuitos, modularidade, cartes de comunicao, etc.

As caractersticas de software so aquelas que definem os recursos do CLP, refletindo

em programao, recursos, instrues, tipo de comunicao, recursos da IHM. Deve-se observar que algumas caractersticas de hardware interferem na de software, por exemplo, o circuito de filtro na fonte no sendo de boa qualidade pode provocar a perda de programa e/ou funcionamento inadequado do CLP e ser observado como um efeito de software.

Hardware Para selecionar o hardware do CLP, devem ser levadas em conta as seguintes caractersticas: - Sinalizao de status de Entrada e Sada (sinaliza a ligao ou no das

Entradas/Sadas). - Alto MTBF (Mean Time Between Failure), ou seja, tempo mdio entre falhas. - Burn In (capacidade de fcil insero/extrao dos mdulos do CLP). - Robustez mecnica e eltrica. - Imunidade a rudos (capacidade de no ter seu funcionamento alterado se surgirem

surtos de sinais eltricos no desejados). - Isolao tica de entradas e sadas (proteo da eletrnica fina do CLP com os

circuitos exteriores). - Facilidade de configurao (modularidade). - Facilidade de manuteno (itens de estoque). - Autodiagnose (capacidade de sinalizar falhas e indicar possvel soluo). - Fusveis de proteo independentes. - Tenso de alimentao.


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- Tenso de alimentao dos mdulos de entrada e de sada. - Nmero de entrada e de sada. - Temperatura de armazenamento. - Temperatura de operao. - Imunidade a Descarga Eletrosttica. - Vibrao. Software Para selecionar o software, preciso levar em conta as seguintes caractersticas: - Facilidade de programao (interface de programao amigvel). - Aplicativo com teste de consistncia (capacidade do controlador do CLP: verificar se o

programa elaborado reconhecido pelo mesmo). - Facilidade de simulao (utilizao de funo FORCE, que fora um nvel lgico 0 ou

1 em um elemento do programa). - Flexibilidade de programao conjunto, Set de instrues variadas. - Recurso de monitorao. - Programao on-line, programar diretamente no CLP. - Nmero de estados internos. - Interface de comunicao com outros equipamentos. - Varredura de programa (leitura e execuo seqencial das instrues do programa,

que tem incio na primeira instruo e vai at o final do mesmo). O tempo de execuo do programa varia de 1ms a 100ms/K, e vai depender da tecnologia empregada pelos fabricantes. importante observar que esse tempo calculado com base em instrues simples, do tipo contato aberto, contato fechado e sadas. Para as instrues avanadas que envolvem multiplicao, diviso, etc., o tempo estimado maior para a execuo.

Realize o Exerccio de Passagem Unidade 1: CLP > Exerccio de Passagem


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AUTOMAO DE UM SETOR, PROCESSO OU EQUIPAMENTO At aqui vimos os fundamentos do Controlador Lgico Programvel que a base para um

processo de automao, portanto interessante conhecer as etapas de automao de um

setor, processo ou equipamento antes mesmo de serem abordadas, em detalhes, as

cinco linguagens regulamentadas.

O primeiro passo para automao de um processo, setor ou equipamento conhec-lo

detalhadamente e document-lo atravs da descrio de seu funcionamento. Os mtodos

mais utilizados para essa descrio so o fluxograma Universal, o Diagrama de tempos e

movimentos ou uma descrio escrita do funcionamento do processo. Uma vez conhecida

essa descrio, o CLP pode ser especificado, pois tem-se o numero e tipo das entradas/

sadas, que permite iniciar o processo de programao.

A figura a seguir apresenta um Fluxograma Universal com os passos necessrios para a

automao de um setor, processo ou equipamento.


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TCNICA DE PROGRAMAO DE CLPs O desenvolvimento de novas tecnologias, a criao de diversos modelos de

equipamentos dedicados automao industrial gerou uma grande variedade de

equipamentos que teve como conseqncia a incompatibilidade das caractersticas dos

destes com a tcnica de programao especfica.

A busca de uniformizao de todos os aspectos envolvidos nos Controladores Lgicos

Programveis levou a International Electrotechnical Commission- IEC, em 1992, a

desenvolver uma regulamentao denominada de IEC 61131.

Com a globalizao, a IEC 61131 est sendo aplicada mundialmente como um padro

para os CLPs, o que traz inmeros benefcios para a comunidade tecnolgica, pois

permite transferncia no conhecimento adquirido em vrios tipos de CLP independente

de serem de fabricantes diferentes. Alm disso, houve uma reduo significativa de

custos de desenvolvimento e de manuteno dos equipamentos.

Tendo em vista a importncia da norma IEC 61131, os tcnicos e especialistas da rea de

automao necessitam conhec-la. Como os equipamentos de diversos modelos e

fabricantes devem estar em conformidade com esta norma, ter um conhecimento geral a

respeito dela permite um trabalho mais efetivo e seguro.

ASPECTOS GERAIS DA NORMA IEC 61131

A norma IEC 61131 tem uma ampla abrangncia e est dividida em sees identificadas

por um dgito aps o nmero da norma, o que permite localizar mais rapidamente

assuntos referentes a interesses especficos:

IEC 6 1131-1 - Informaes gerais (1992)

IEC 6 1131-2 - Especificaes e ensaios de equipamentos (1992)

IEC 6 1131-3 - Linguagens de programao (1993)


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IEC 6 1131-4 - Recomendaes ao usurio

IEC 6 1131-5 - Especificaes de servios de mensagem

Neste curso, a referncia da norma em relao terceira seo ( IEC 61131-3) estar

presente, pois a seo que regulamenta as linguagens de programao utilizadas nos

CLPs. As instrues comuns e mais utilizadas nas aplicaes de CLP sero abordadas

em todas as linguagens de programao regulamentadas pela norma, a saber:

Linguagens Textuais:

INSTRUCTION LIST (IL) - Lista de Instrues; STRUCTURED TEXT (ST) - Texto Estruturado;

Linguagens Grficas:

LADDER DIAGRAM (LD) - Linguagem de Diagramas de Contatos; FUNCTION BLOCK DIAGRAM (FBD) - Esquema de Blocos Funcionais;

Elementos de Diagrama Funcional de Seqncia:

SEQUENTIAL FUNCTION CHART (SFC) - Diagrama Funcional de Seqncias.

A IEC 61131-3 define estas cinco linguagens de programao. Apesar das linguagens

terem funcionalidade e estrutura diferentes elas so vistas pela norma como linguagens

que tm elementos comuns de estrutura (declarao de variveis, partes organizacionais

como funo, mdulos de funes e configurao).

As linguagens podem ser combinadas aleatoriamente em um projeto de CLP. A

padronizao e a normalizao das cinco linguagens foi desenvolvida a partir das

exigncias histricas, regionais e especficas em cada ramo de atividade.

De forma geral, a norma define para as linguagens de programao (LD, FBD, IL e ST):

a sintaxe e representao grfica dos objetos; a estrutura de programas; a declarao de variveis.


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Vamos apresentar uma sntese da norma no que se refere a estes aspectos.

Objetos linguagem

O programador deve definir os nomes e tipo dos objetos pr-definidos. Os objetos

Pr-definidos esto definidos em 3 zonas:

Os objetos podem ser:

Observe, a seguir, um exemplo dos objetos de linguagem:

word da zona de entradas: %IW53 word da zona memria: %MW30 bit da zona memria: %MX41 ou %M41 double word da zona memria: %MD48 tabela de 8 words: %MW4:8 bit extrado de word: %MW0:X4

bit da zona de sadas: %QX21 ou %Q21 Linguagens de programao

LADDER - Diagrama de Contatos ( LD - Ladder Diagram LD) uma linguagem construda a partir de diagramas de comandos eltricos. uma

linguagem muito acessvel aos profissionais que tm uma prtica ou formao na rea

1. Zona memria (%M) ; 2. Zona de entradas (%I) ; 3. Zona de sadas (%Q) ;

bits (X); bytes (B) ; words (W) ; double word (D) ; word long (L) de 64 bits .(L 12)


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de eltrica e eletrnica. uma linguagem muito usada e est presente em 90% dos

CLPs e s no usada quando o CLP for muito especfico.

Principais caractersticas Elementos grficos organizados em linhas conectadas por barras de alimentao. Forma grfica dos elementos imposta. Elementos utilizados: contatos, bobinas, funes, blocos funcionais. Elementos de controle de programa (salto , return ,...) .

Exemplo:

Diagrama de Blocos Funcionais (FBD Function Block Diagram)

uma linguagem que facilmente compreendida e pode ser analisada por quem no

domina os circuitos eltricos e eletrnicos. usada em 80% dos CLPs.

O uso desta linguagem feito por quem trabalha com controle de processo, como por

exemplo, na indstria qumica. Como esta linguagem trabalha com blocos a sua

compreenso dominada facilmente pelos profissionais da lgica da linguagem. A

representao grfica semelhante as partes correspondentes s lgicas digitais.

Principais caractersticas

Representao de funes por blocos ligados um a outro. Nenhuma conexo entre sadas de blocos de funo. Formao de uma rede: da sada de um bloco funcional entrada de outro. Nome da rede definida direita por " : " .


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Exemplo:

Lista de Instruo (IL Instruction List) A linguagem de Lista de Instrues (IL) tambm chamada de LIS; uma linguagem

baseada em lista de instruo e tem relao com a programao dos

microcontroladores que o corao do CLP. uma linguagem mais complexa que as

anteriores pois exige um domnio de programao.

O uso desta linguagem freqente para a construo de equipamentos controladores

do CLP. Dependendo do CLP, o microcontrolador pode ser mais simples como o 8051

ou mais complexo de acordo com o set de instrues.

O uso desta linguagem feito por profissionais que tm familiaridade com

microcontroladores, como por exemplo, projetistas de equipamentos controladores.

Esta linguagem usada em 60% dos CLPs.


Sries de instrues: cada uma deve comear em uma nova linha. Uma instruo = um operador + um ou mais operandos separados por vrgulas. Nomes opcionais seguidos por : Comentrio opcional deve formar o ltimo elemento de uma linha e ser definido

entre (*).


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Blocos de funo ligados por um operador especfico, por exemplo CAL (comando de Chamada de sub-rotina), utilizando a entrada do bloco, a qual funciona como

um operador.

Exemplo:

Texto Estruturado (ST Structured Text)

A linguagem de texto estruturado mais complexa que a linguagem LIS pois

necessrio ter noes de programao tcnica avanada do tipo TURBO C++. uma

linguagem muito usada por profissionais da rea de programao.

Esta linguagem aplicada em grandes processos como por exemplo da indstria

qumica e petroqumica.

A linguagem ST usada em 40% dos CLPs.


Sintaxe similar ao PASCAL, permitindo a descrio de estruturas algortmicas complexas.

Sucesso de enunciados para a destinao de variveis, o controle de funes e blocos de funo usando operadores, repeties, execues condicionais.

Os enunciados devem terminar com " ; ". Exemplo:


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Elementos de Diagrama Funcional de Seqncia, Grfico de Seqncia Funcional (SFC Sequential Function Chart)

Os elementos de Diagrama Funcional de Seqncia SFC, so usados na

estruturao da organizao interna de uma unidade interna de um programa do

controlador programvel, escrita em uma das linguagens padronizadas pela norma

IEC 6 1131-3 com o propsito para permitir um controle seqencial das funes.

Estes elementos de Diagrama Funcional de Seqncia SFC tem um diferencial em

relao s linguagens citadas que mostrar o fluxo de funcionamento do processo e

sua representao por blocos o que permite o uso de qualquer uma das linguagens

anteriores dentro deles.

Os elementos de Diagrama Funcional de Seqncia - SFC, tambm denominados

Grafcet, so muito usados em equipamentos europeus e possibilita uma interpretao

mais rpida por quem no tem familiaridade com lgica de programao pois

apresenta o fluxo. Assim, como em cada bloco pode haver um tipo de linguagem no

preciso conhecer a linguagem para identificar alguns problemas, basta compreender

o fluxo para se localizar onde ele se localiza.

Esta representao usada para o controle de processos contnuos como a produo

de alimentos em grande escala, bebidas, etc.

Cerca de 50% dos CLPs fazem uso desta representao.


Descrever funes de controle seqencial. Etapas representadas graficamente por um bloco ou literalmente por uma

construo comum s linguagens IL e ST.


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Transies representadas graficamente por uma linha horizontal ou literalmente pela construo.

Condio de transio em linguagem LD, FBD, IL ou ST. Aes associadas s etapas: variveis booleanas ou um trecho de programa

escrito em uma das cinco linguagens.;

Associao entre aes e etapas de forma grfica ou literal. Propriedades (qualificaes) de ao que permitem temporizar a ao, criar

pulsos, de memorizar, etc.

Exemplo:

OS FABRICANTES E AS LINGUAGENS No mercado h vrios tipos de CLPs e ferramentas que so usadas em diversas

linguagens. O quadro a seguir, apresenta algumas informaes dos fabricantes em

relao linguagem que utilizam.


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Utilizao de linguagem de programao de CLPs

Linguagem Fabricante

Ladder FBD IL ST SFC Siemens X X X X Schneider X X X X X Asea B. Bovery X X X Atos X X Altus X X X Aromat X X X X X Allen Bradley X X X X G.E. Fanuc X X X X X Rockwell X X X X X Klockner Moeller X X X WEG X X X

teoria clp

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