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CLP
Controlador Lógico Programável
Tópicos
• Introdução
• Princípio de Funcionamento
• Lógica Combinacional e Sequencial
• Diagrama de Contatos (Simbologia LADDER)
• Programação de CLP
Introdução
Automação: conjunto das técnicas baseados em :
• Máquinas com capacidade de executar tarefas
previamente executadas pelo homem e de controlar
sequências de operações sem a intervenção humana;
• Aparelhos programáveis com capacidade de operar
quase independentemente do controle humano.
A história da industrialização:
• Produção seriada
• Produção em linha
• Produção flexível
PROCESSOS
DE
CONTROLE
As máquinas de
tear são os primeiros
exemplos de
automação
Introdução
CLP: Controlador Lógico Programável
• Sistema dedicado com unidade central de
processamento, memória, terminais de entrada e saída
• Atualmente são aparelhos eletrônicos
microprocessados capazes de controlar e comandar
etapas ou todo o processo de produção
Surgiram com a necessidade de flexibillizar a produção.
Primeira aplicação:
Linha de montagem
da General Motors - 1968
Richard Morley foi o
engenheiro chefe da
Hydromic Division que
idealizou os primeiros
CLP com relés
eletromecânicos
Princípio de Funcionamento
Entradas
Digitais
Saídas
Digitais
CPU:
Responsável
pela
interpretação
dos comandos fornecidos pelo terminal de programação
Memória: Armazena
o sistema operacional, o programa e o
estado das variáves
de controle
Entradas
Analógicas
Saídas
Analógicas
Interface E/S: converte os valores de
tensão dos dispositivos conectados em
sinais digitais e vice
versa.
Princípio de Funcionamento
Arquitetura da Memória
Memória do sistema
Memória executiva
É formada por memórias de somente
leitura (ROM) e em seu conteúdo está
armazenado o sistema operacional.
Armazena resultados e/ou operações
intermediárias, geradas pelo sistema.
Não pode ser acessada nem alterada
pelo usuário.
Armazena informações de estado das
E/S ou imagem das E/S.
Memória de estado
Memória de dados
Memória do usuário
Armazena valores do processamento
das instruções utilizadas pelo programa
do usuário.
Armazena o programa do usuário.
Princípio de Funcionamento
Características das Conexões de Entradas e Saídas
Interfaces de
Entrada Digital
• Contato seco
• 24 VCC
• 110 VCA
• 220 VCA
Interfaces de
Saída Digital
• Transistor
• Triac
• Contato seco
• TTL
Interfaces de
Entrada e Saída Analógica
• Controle de tensões: 1 a 5 Vcc, 0 a 10 VCC, -10 a 10 VCC
• Controle de correntes: 4 a 20 mA, 0 a 10 mA, 0 a 50 mA
Etapas do tratamento
do sinal de entrada:
•Bornes de conexão
•Conversor e
Condicionador
•Indicador de Estado
•Isolação Elétrica
•Interface/Multiplexação
Etapas do tratamento
do sinal de saida:
•Interface/Multiplexação
•Memorizador de Sinal
•Isolação Elétrica
•Estágio de Saída
•Bornes de Ligação
Princípio de Funcionamento
Fluxograma de funcionamento de um CLP
Partida
Limpeza da memória
Teste da RAM
Teste de execução
não
Partida Ok
sim
Leitura
dos sinais
de entrada
Atualização da
tabela imagem das
entrada
Execução do
programa
Atualização da
tabela imagem das
saídas
Transferência
da tabela
para a saída
Tempo de sim
Varredura Ok
não
Parada
O tempo gasto para a
execução do ciclo completo é chamado Tempo
de Varredura, e depende do tamanho do programa do usuário, e a
quantidade de pontos de
entrada e saída.
O termo varredura ou
scan, são usados para
um dar nome a um ciclo
completo de operação
(loop).
Lógica Combinacional e Seqüencial
Instruções básicas da lógica combinacional
Instrução
Símbolo
Operação
AND
A
B
A•B
OR
A
B
A+B
NOT
A
Ā
Através destas 3 instruções básicas é possível
desenvolver uma condição para executar uma
determinada tarefa, por
meio da combinação
dessas operações.
Os dois únicos estados
possíveis na lógica combinacional (ou Booleana)
é ligado (um) ou desligado (zero). As instruções AND e OR comparam dois estados e
tem como resultado um
valor verdadeiro (um) ou
falso (zero). A instrução
NOT apenas inverte o
estado.
Lógica Combinacional e Seqüencial
Elementos Básicos da Lógica Seqüencial
- Temporizadores: Quando uma determinada condição de
tempo é estabelecida, a instrução resulta um sinal lógico
(ligado ou desligado).
- Contadores: Quando um determinado número de pulsos é
alcançada, a instrução responde com um sinal lógico.
- Manipuladores: Quando a entrada desta instrução é
verdadeira (nível lógico 1), o resultado é a manipulação de
um valor para a memória, podendo ainda fazer operações bit
a bit nesses registros
Estas funções
trabalham com
registros de vários bits
-8 bits = 1 byte
-16 bits = 1 word
(palavra)
Lógica Combinacional e Seqüencial
Elementos Básicos da Lógica Seqüencial
Os Temporizadores e
contadores ocupam cada um 3 bytes na memória do CLP. São eles:
Temporizador:
Byte 1 – Valor de tempo
Byte 2 – Timer
Byte 3 – Bits de controle
(bits de entrada e saída)
Condição
A
Temporizador
TIM N
Evolução temporal de um temporizador
pulso 1
pulso 2
...
pulso VC
CP
Contador
CNT N
R
Evolução temporal de um contador
Contador:
Byte 1 – Nº de pulsos
Byte 2 – Contagem
Byte 3 – Bits de controle
(bits de E/S e bit reset)
Diagramas de contatos (Simbologia LADDER)
Elementos Básicos da simbologia LADDER
Tipo
Símbolo
Contato
aberto
Ladder é uma linguagem
simbólica que está padronizada pela norma
IEC 61133, usada na
programação de CLP´s.
Outras linguagens também podem ser usadas
como:
Contato
fechado
Saída
Diagrama elétrico
Ladder em inglês significa escada, devido a
semelhança dos diagramas em Ladder com degraus.
( )
•Diagrama de blocos
funcionais
•Diagrama funcional seqüencial (GRAFCET)
•Lista de instruções
•Texto estruturado
Diagramas de contatos (Simbologia LADDER)
Lógica combinacional com simbologia LADDER
Operação
Diagrama
I 0.0
I 0.1
( )
AND
I 0.0
OR
Q 0.0
( )
I 0.1
I 0.0
NOT
Q 0.0
Q 0.0
( )
As numerações dos
contatos I 0.0, I 0.1 e Q 0.0
são referentes aos bornes de
entrada e saída de
um CLP
Programação de CLP’s
Exemplos de Aplicação:
Caso 1 – Misturador de Líquidos
Descrição
Pretende-se controlar o funcionamento de um dispositivo
que efetua a mistura de dois líquidos, utilizando três
botões:
1 – Botão de liberação do líquido A
2 – Botão de liberação do líquido B
3 – Botão de parada de emergência
I 0.0
I 0.1
I 0.2
O motor é acionado quando um dos líquidos é liberado
para o misturador. O contator da chave de acionamento
do motor está ligado na saída Q 0.0 do CLP.
Programação de CLP’s
A ordem das operações
em LADDER:
Exemplos de Aplicação:
Caso 1 – Misturador de Líquidos
• Começam de cima
para baixo e da esquerda para direita;
Solução
Basta efetuar o OR entre as entradas líquido A e líquido
B, seguido do AND com a entrada de emergência
negada.
I 0.0
I 0.2
Q 0.0
( )
I 0.1
Saída
Operação AND
Operação OR
• Resolvem-se primeiro
as operações em série
(AND) e depois as
operações em paralelo
(OR).
Programação de CLP’s
Exemplos de Aplicação:
Caso 2 – Acionamento de motor trifásico através de chave
estrela-triângulo
R
Configuração
estrela
1
VN
VF
4
5
N
6
2
S
Descrição
Para evitar indesejáveis efeitos transitórios, faz-se
necessário a energização de um motor trifásico com uma
tensão inferior a nominal através da ligação de suas
bobinas em configuração estrela. Após o motor atingir
um regime de funcionamento seguro (10 s) a ligação
deve ser alterada para a configuração delta (ou
triângulo), para o motor operar com tensão nominal.
3
T
VF = VN /√3
Configuração
triângulo
R
1
6
VN
4
S
3
2
5
T
VF = VN
Programação de CLP’s
Exemplos de Aplicação:
Caso 2 – Acionamento de motor trifásico através de chave estrela-triângulo
R
S
T
Partida
C2
C3
Disjuntor
1
2
3
4
5
6
TR
C1
NF
NA
Arranque
C1
C2
C2
C1
Solução:
Passo 1 – Construção do
diagrama de ligação
C3
TR
C2
C1
Programação de CLP’s
Exemplos de Aplicação:
Caso 2 – Acionamento de motor trifásico através de chave estrela-triângulo
Arranque
C1
C2
Y
Y
Δ
C3
TR
Parada
Solução:
Δ
10s
Passo 2 – Evolução temporal
do comandos de acionamento
Programação de CLP’s
A
Exemplos de Aplicação:
TR
000
Caso 2 – Acionamento de motor
trifásico através de chave estrelatriângulo
C1
C1
C1
Solução:
Passo 3 – Construção do
diagrama de contatos
P
C2
C2
C2
TR
000
10s
TR
000
C1
C3
Bibliografia
Bignell, J. W. e Donovan, R. L. – Eletrônica Digital – Editora Makron Books
Bolton, W. – Engenharia de Controle – Editora Makron Books
Castrucci, P. B. L. e Batista, L. – Controle Linear – Editora Edgar Blucher Ltda.
Medeiros Júnior, Jair – Mafra, Marcos Augusto – Manual de utilização de
Controladores Lógicos Programáveis – SIMATIC S7-200
Ogata, Katsumi – Engenharia de Controle Moderno – Editora Prentice Hall do
Brasil
Osborne, A – Microprocessadores – Editora Mc Graw-Hill