Controlador Lógico Programável: Desenvolvimento em Ladder

1. Controlador Lógico Programável: Desenvolvimento em Ladder Prof. Ricardo Falbo

2. É um equipamentocompostobasicamentepor um processador que lê e executainstruções do programaresidenteem memória para prover o controle automático de dispositivos em um processo industrial. O que é um CLP?

3. Porqueautomatizar?

4. O CLP é um dispositivocomputacional que através de sua programação verifica o estado das variáveis do processo e executaautomaticamente as tarefas de acionamento entre outras.

5. O uso de dispositivos computacionais para o controle de processosindustriaispermite o aumentodiretodaqualidade e daprodutividade.

6. Quemtrabalha com CLP é essencialmenteum desenvolvedorde programas, o que exige um profissional no mínimocriativo e autônomo.

7. Um Sistema de Automação

8. O programapode ser desenvolvidoemlinguagem simples e atualmente no ambientegráficoamigávelassim chamado Integrated Development Enviroment (IDE). Software As IDE atuaissãoprojetadasparadesenvolver os programas, simular a aplicação, compilar, gravar, supervisionar e interagir com o funcionamento real.

9. Padronização Industrial A industriaassim como outrossetorestecnológicosadotamsinaispadronizados de comando e controle, istopermite que o CLP possa ser reprogramado para um novo processo com poucaounenhumainclusão de hardware.

10. Norma IEC61131 Para atender as demandas da comunidade industrial internacional, foiformado um grupo de trabalhodentro da International Electro-technical Commission (IEC), para avaliar o projeto de controladores lógicos programáveis, incluindo hardware, instalação, testes, documentação, programação e comunicação. A IEC é uma organização normativa internacional formadaporrepresentantes de diferentesfabricantes de CLP, fabricantes de softwares e usuários.

11. Partes básicas de um CLP

12. A Unidade Central de Processamento possui a principal estruturacomputacional do CLP. CPU Nestaestrutura o processador é o chip responsávelemgerenciartoda a estrutura de hardware bem como executar as operaçõesplanejadasem software.

13. Todos os dispositivos externos à CPU possuem um endereçodentroda Memória de Dados. O controledestesdispositivos se faz através do dado inserido na respectivaposição de memória.

14. É um ambienteintegrado de desenvolvimento de software onde os projetistasconstroem os programasem uma das cincolinguagensprevistaspela IEC e transfere para a CPU através de um protocolo de gravação.Nestecursoutilizaremos o software TIA. Unidade de Programação

15. TIA (Totally Integrated Automation) A Automação Totalmente Integrada é o novo caminho para unificação de tecnologias de controle de produção e processos utilizado pela Siemens. Todos os componentes de hardware e software estão unificados em um único sistema com o nome SIMATIC.

16. São blocos de bit ou byte endereçados na RAM da CPU com a finalidade de enviaroureceber dados externos. Módulo de I/O

17. Os pinos (bit) de entrada e saída sãoespecíficospara o controle de dispositivosindustriais, sendoassim, a unidade de I(input)/O(output) emquestão possui característicaselétricasespeciais e geralmentefogem o padrão TTL.

18. São na realidadeconversores A/D ou D/A com a função de interagir com os dispositivos industriais que necessitam de controle analógio. MóduloAnalógico

19. O valoranalógicofornecidoao PLC é convertidopelo A/D internoem digital e armazenado no seuendereçorespectivo de RAM. Caso o PLC necessiteenviar um dado analógico, inicialmente é inserido o valor digital no endereço de memória específico, o módulo D/A converte e enviapelasua saída analógica.

20. A integraçãoremota entre váriossistemas de controle e supervisãosó é possívelatravés de protocolosespecíficos de comunicação serial. Módulo de Comunicação

21. Uma tomada de decisão é consideradaem Tempo Real quando o tempo de comunicação é determinístico e o piorcaso é inferior ao tempo máximoaceitável.

22. É a rotina continua que o PLC executa para manutençãooperacional dos blocos de programa, de acordo com a seguinteseqüência: 1º As entradasfísicassãolidas e guardadasem um espaçoreservado de memória; 2º São executadas as operações de acordo com o programaescrito; 3º Atualização das saídasemfunção do resultado das operações. Ciclo de Scan

23. Startup

24. O tempo de um Scan, tambémconhecido como tempo de varredura, varia de acordo com o Programa, o Hardware e o SistemaOperacional do PLC. Este tempo é críticoporque uma entradapodevariarseuestadodentro do período de Scan e acabarnãosendopercebida.

25. Sinaisdigitais (lógicos) sãoaqueles que assumemsomentedoisestados ON (1) e OFF (0) identificadosmediante um nível de tensãoestipuladopelo projeto do PLC. Unidade de Entrada e Saída Digital

26. A unidade de entrada opera de acordo com os sinaisemitidosporbotoeiras e sensoresparatorná-los compatíveis com os níveisdaCPU.

27. Circuitoexterno Circuitointerno

28. A unidade de saída trata os sinaisemitidospela CPU para enviá-los aos dispositivos que devem ser acionados, chamados de atuadores (contactoras, válvulas, lâmpadas, etc). Normalmentesãoencontrados PLC com os seguintestipos de saídas: - A relé → Para atuadores AC ou DC; - A Triac → Para atuadores ACe -A transistor → Para atuadores DC

30. Sinaisanalógicossãoaqueles que assumemquaisquervalorincluídodentro do limite inferior e superior (range). Representamgrandezasfísicas como temperatura, pressão, velocidadeaceleração, etc. A transformaçãodestasgrandezasemsinaiselétricos é feitaatravés de um dispositivochamadotransdutor. UnidadeAnalógica

31. Sendototalmente digital o processamento de um PLC, é fácilconcluir que o primeirotratamentofeitoaosinalanalógico é transformá-lo em um sinal digital, através de um conversor A/D.

32. É possível que em um projeto com PLC necessiteenviar um sinalanalógicorepresentando uma porção de um determinado range. Para taisaplicações é necessário uma saída analógicanormalizadaaoatuadoralvo.

33. O mercadomundialaceitou como padrãosinaisanalógicos na faixa de 0 a 5Vdc ou 0 a 10Vdc para informaçõestrafegandoemtensão e 0 a 20mA ou4 a 20mA para informaçõestrafegandoemcorrente.

35. A programação de um PLC é regulamentadapela IEC61131 e prevêcincolinguagensdiferentes para desenvolvimento do software de aplicação: - Linguagemgráfica: . Diagrama Ladder; . Diagrama de BlocosFuncionais e .SequenciamentoGráfico de Funções. - Linguagem Textual: . Lista de Instruções e . TextoEstruturado. Linguagem de Programação

36. Diagrama Ladder (LD)‏ - Semelhante a um esquemaelétricofuncional, é certamente a linguagemmaisutilizadaemtodomundo, nos EUA chegam a superar 90% de aceitação. Ladder significaescada, o motivo é que visualmente o esquemalembra uma escada e cadadegrau é chamado de rung.

37. Diagrama de BlocosFuncionais (FBD)‏ - É uma linguagem de portaslógicas que permitedesenhar um esquemaclássico de eletrônica digital.

38. SequenciamentoGráfico de Funções (SFC)‏ - LinguagemdesenvolvidanaFrança com o nome de Grafcet. Representa o funcionamentoporpasso (S1, S2, ...) de um processo e cadabloco é um estado do processo (Máquinasequencial). As Transições verificam as condições para a mudança ao próximo passo.

40. Um sistema de controleseqüencial é um sistema de controleque é executadopasso a passo. Este muda de um passopara o próximopassoquando as condições de habilitaçãoforematendidas. Umacaracterística do sistema de controleseqüencial é a subdivisão das tarefas de controleemPassos e Transições (condições de habilitação de passos).

41. Exemplo de Ação

42. Outras Ações

43. Lista de Instruções (IL)‏ - É praticamente a linguagem de máquinasemelhanteao Assembly.

44. Textoestruturado (ST)‏ - É a linguagem de programação de alto nívelcomo C, Pascal e Basic. As vezesestalinguagem é indispensávelemaplicaçõesqueexijamoperaçõescomplexas.

45. Denominadatambém de esquema a contatos, é estruturada a partir de símbolosgráficos que representamlógicaseletromecânicas. Ladder

46. Os contatossãoacionadosporvariáveis do programa, sendovariávelemnívellógico “1” (ON) contatoativado e emnívellógico “0” (OFF) contatodesativado. Na a figuraacimase variávelI0.0 estiveremnívellógico “1” o contatoestariafechado e estadológicoexistente no terminal daesquerdaseriacopiado para o terminal dadireita.

47. Nafiguraacima se a variável Q0.0 assumir o estadológico “1” seráporque a saídafoiacionada, ouseja, o estadológico do terminal dadireita é “ON” . O esquema Ladder completo é composto de uma linha vertical à esquerda que representa um nívellógico “ON” constante e outralinha vertical à direitafechandocada rung, mais “n” linhashorizontais.

49. A barra vertical à esquerdafornece o estadológico ON constantemente, a lógica de cadanetwork irápermitirounão que esteestadoalcance a barra vertical de fechamento. Emcadanetwork existirá uma carga (saída) e estaseráacionada se a leitura do seu terminal a esquerda for “ON”.

50. Para que a saídasejaacionada é necessário que a variávelagregada a instruçãoContatoNormalmenteAberto(I0.0) estejaemnívellógico 1 (ON), nestacondição o estado do terminal esquerdo do contato (ON) é copiado para o terminal à direita.