Apostila de Controladores Lógicos Programáveis

Curso de Controladores Lógicos Programáveis Curso de Controladores Lógicos Programáveis Faculdade de Engenharia Laboratório de Engenharia Elétrica Programa Prodenge SubPrograma Reenge Universidade do Estado do Rio de Janeiro Curso de Controladores Lógicos Programáveis AGRADECIMENTOS Esta apostila é um produto do esforço do Laboratório de Engenharia Elétrica e da Faculdade de Engenharia da UERJ e mostra a tenacidade de alguns profissionais dedicados a causa da educação tecnológica e a crença de que é possível desenvolver um ambiente que estimule a criatividade e iniciativa dos alunos Muitas pessoas contribuíram para o seu desenvolvimento No Laboratório gostaríamos de agradecer aos bolsistas de iniciação científica Joana Figueiredo Konte Jorge Luís Pinheiro Teixeira Pat Evie Alves estagiários Luciana Faletti Hélio Justino Mattos Filho Marcelo da Silveira Sobrinho Robson Ramirez César Cunha de Souza Karla Karraz Walder Flávia Delduque Lima funcionários André Vallim Jair Medeiros Júnior Marcos Augusto Mafra Paulo Bulkool José Emílio Gomes Antônio Marcos Medeiros Alberto Avelar Santiago João Elias Souza Luiz Roberto Fagundes Sueli Ferreira Carla Aparecida C de Almeida Gostaríamos de agradecer a direção da Faculdade de Engenharia e em especial ao diretor desta Nival Nunes de Almeida pelo incentivo dado a todas as atividades do LEE Esta apostila é parte do material didático dos cursos de Controladores Lógicos Programáveis CLPs que serão ministrados no âmbito do Laboratório de Engenharia Elétrica Agradecemos ao CNPq que é o órgão financiador do programa PRODENGE subprograma REENGE do qual faz parte este curso pelo apoio financeiro recebido Este trabalho constitui uma ampliação das notas sobre programação do CLP S7200 na versão DOS do Step7 elaborada pelos funcionários Jair Medeiros Júnior e Marcos Augusto Mafra que foram utilizadas em treinamento interno Bernardo Severo da Silva Filho Chefe do Lab de Engenharia Elétrica Orientador Curso de Controladores Lógicos Programáveis i SUMÁRIO 1 Introdução 1 Mercado Atual Rápido e Flexível 1 Automação 1 Histórico 3 Vantagens 3 2 Princípio de Funcionamento 4 3 Introdução a Programação 5 Lógica matemática e binária 5 4 Acessórios e Novas Tecnologias 8 5 Siemens SIMATICS7200 11 O que é necessário para instalar o software 11 Como é a comunicação do software 11 Características do software 11 O que são entradas e saídas 12 O que são entradas e saídas analógicas e digitais 13 O que são contatos de memória 13 O que são entradas e saídas imaginárias 13 Tela de Abertura 6 STEP7 MicroWIN 20 14 Tela de abertura 14 Uma visão geral dos menus 15 Os Menus Project e Edit 15 O Menu View 15 O Menu CPU 16 O Menu Debug 16 O Menu Setup 16 O Menu Help 17 O que é a rede de lógica escalar 18 Exemplo 18 Blocos de Saídas Específicas 20 Saída SET e RESET 20 CTU Contador Crescente 21 CTUD Contador Crescente e Decrescente 22 TON Temporizador sem paradas 22 TONR Temporizador com paradas 22 END 23 Curso de Controladores Lógicos Programáveis ii Guia de Programação 24 Como implementar o seu programa 24 CLEAR CLP Memory 25 COMPILE 25 UPLOAD from CLP 25 DOWNLOAD to CLP 25 RUN e STOP 25 Monitorando o sistema Ladder Status 26 Como alterar o programa 27 7 Exercícios 29 Curso de Controladores Lógicos Programáveis Introdução 1 INTRODUÇÃO Os Controladores Lógicos Programáveis ou CLPs são equipamentos eletrônicos utilizados em sistemas de automação flexível São ferramentas de trabalho muito úteis e versáteis para aplicações em sistemas de acionamentos e controle e por isso são utilizados em grande escala no mercado industrial Permitem desenvolver e alterar facilmente a lógica para acionamento das saídas em função das entradas Desta forma podemos associar diversos sinais de entrada para controlar diversos atuadores ligados nos pontos de saída 1 Mercado Atual Rápido e Flexível A roda viva da atualização da qual fazemos parte movimenta e impulsiona o mercado mundial atualmente Os profissionais buscam conhecimentos para se tornarem mais versáteis adequandose às necessidades das empresas que por sua vez buscam maior variedade e rapidez de produção para atender ao cliente que se torna cada vez mais exigente As empresas estão se reorganizando para atender as necessidades atuais de aumento de produtividade flexibilidade e redução de custos Destas necessidades surgiram as necessidades de os equipamentos se adequarem rapidamente às alterações de configurações necessárias para produzirem diversos modelos de produtos com pequenas alterações entre si 2 Automação Em princípio qualquer grandeza física pode ser controlada isto é pode Ter seu valor intencionalmente alterado Obviamente há limitações práticas uma das inevitáveis é a restrição da energia de que dispomos para afetar os fenômenos por exemplo a maioria das variáveis climatológicas poder ser medida mas não 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 variável física e que de acordo com alguma regra de seu conhecimento opera um aparelho qualquer válvula alavanca chave que por sua vez produz alterações naquela variável No início da industrialização os processos industriais utilizavam o máximo da força da mãodeobra A produção era composta por etapas ou estágios nos quais as pessoas desenvolviam sempre as mesmas funções especializandose em certa tarefa ou etapa da produção Assim temos o princípio da produção seriada O mesmo ocorria com as máquinas de produção que eram específicas para uma aplicação o que impedia seu uso em outras etapas da produção mesmo que tivesse características muito parecidas Com o passar do tempo e a valorização do trabalhador foi preciso fazer algumas alterações nas máquinas e equipamentos de forma a resguardar a mãodeobra de algumas funções inadequadas à estrutura física do homem A máquina passou a fazer o trabalho mais pesado e o homem a supervisionála Curso de Controladores Lógicos Programáveis Introdução 2 Com a finalidade de garantir o controle do sistema de produção foram colocados sensores nas máquinas para monitorar e indicar as condições do processo O controle só é garantido com o acionamento de atuadores a partir do processamento das informações coletadas pelos sensores O controle dizse automático quando uma parte ou a totalidade das funções do operador é realizada por um equipamento freqüente mas não necessariamente eletrônico Controle automático por realimentação é o equipamento automático que age sobre o elemento de controle baseandose em informações de medida da variável controlada Como exemplo o controle de temperatura de um refrigerador O controle automático por programa envolve a existência de um programa de ações que se cumpre com base no decurso do tempo ou a partir de modificações eventuais em variáveis externas ao sistema No primeiro caso temos um programa temporal e no segundo um programa lógico Automatizar um sistema tornouse muito mais viável à medida que a Eletrônica avançou e passou a dispor de circuitos capazes de realizar funções lógicas e aritméticas com os sinais de entrada e gerar respectivos sinais de saída Com este avanço o controlador os sensores e os atuadores passaram a funcionar em conjunto transformando processo em um sistema automatizado onde o próprio controlador toma decisões em função da situação dos sensores e aciona os atuadores Os primeiros sistemas de automação operavam por meio de sistemas eletromecânicos com relés e contatores Neste caso os sinais acoplados à máquina ou equipamento a ser automatizado acionam circuitos lógicos a relés que disparam as cargas e atuadores As máquinas de tear são bons exemplos da transição de um sistema de automação rígida para automação flexível As primeiras máquinas de tear eram acionadas manualmente Depois passaram a ser acionadas por comandos automáticos entretanto estes comandos só produziam um modelo de tecido de padronagem de desenho ou estampa A introdução de um sistema automático flexível no mecanismo de uma máquina de tear tornou possível produzir diversos padrões de tecido em um mesmo equipamento Com o avanço da eletrônica as unidades de memória ganharam maior capacidade e com isso armazenam todas as informações necessárias para controlar diversas etapas do processo Os circuitos lógicos tornaram se mais rápidos compactos e capazes de receber mais informações de entrada atuando sobre um número maior de dispositivos de saída Chegamos assim aos microcontroladores responsáveis por receber informações das entradas associálas às informações contidas na memória e a partir destas desenvolver um a lógica para acionar as saídas Toda esta evolução nos levou a sistemas compactos com alta capacidade de controle que permitem acionar diversas saídas em função de vários sinais de entradas combinados logicamente Um outra etapa importante desta evolução é que toda a lógica de acionamento pode ser desenvolvida através de software que determina ao controlador a seqüência de acionamento a ser desenvolvida Este tipo de alteração da lógica de controle caracteriza um sistema flexível Os CLPs são equipamentos eletrônicos de controle que atuam a partir desta filosofia Curso de Controladores Lógicos Programáveis Introdução 3 3 Histórico O Controlador Lógico Programável CLP nasceu dentro da General Motors em 1968 devido a grande dificuldade de mudar a lógica de controle dos painéis de comando a cada mudança na linha de montagem Tais mudanças implicavam em altos gastos de tempo e dinheiro Sob a liderança do engenheiro Richard Morley foi preparada uma especificação que refletia as necessidades de muitos usuários de circuitos e relés não só da indústria automobilística como de toda a indústria manufatureira Nascia assim um equipamento bastante versátil e de fácil utilização que vem se aprimorando constantemente diversificando cada vez mais os setores industriais e suas aplicações o que justifica hoje um mercado mundial estimado em 4 bilhões de dólares anuais 4 Vantagens menor espaço menor consumo de energia elétrica reutilizáveis programáveis maior confiabilidade maior flexibilidade maior rapidez na elaboração dos projetos interfaces de comunicação com outros CLPs e computadores Curso de Controladores Lógicos Programáveis Princípio de Funcionamento 4 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO Podemos apresentar a estrutura de um CLP dividida em três partes entrada processamento e saída Figura 1 Estrutura básica de um CLP Os sinais de entrada e saída dos CLPs podem ser digitais ou analógicos Existem diversos tipos de módulos de entrada e saída que se adequam as necessidades do sistema a ser controlado Os módulos de entrada e saídas são compostos de grupos de bits associados em conjunto de 8 bits 1 byte ou conjunto de 16 bits de acordo com o tipo da CPU As entradas analógicas são módulos conversores AD que convertem um sinal de entrada em um valor digital normalmente de 12 bits 4096 combinações As saídas analógicas são módulos conversores DA ou seja um valor binário é transformado em um sinal analógico Os sinais dos sensores são aplicados às entradas do controlador e a cada ciclo varredura todos esses sinais são lidos e transferidos para a unidade de memória interna denominada memória imagem de entrada Estes sinais são associados entre si e aos sinais internos Ao término do ciclo de varredura os resultados são transferidos à memória imagem de saída e então aplicados aos terminais de saída Este ciclo esta representado na figura 2 Figura 2 Ciclo de processamento dos CLPs E N T R A D A S UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO S A Í D A S INICIALIZAÇÃO LEITURA DAS ENTRADA E ATUALIZAÇÃO DAS IMAGENS PROGRAMA ATUALIZAÇÃO DAS SAÍDAS REFERIDAS À IMAGEM Curso de Controladores Lógicos Programáveis Introdução à Programação 5 INTRODUÇÃO A PROGRAMAÇÃO 1 Lógica matemática e binária A lógica matemática ou simbólica visa superar as dificuldades e ambigüidades de qualquer língua devido a sua natureza vaga e equívoca das palavras usadas e do estilo metafórico e portanto confuso que poderia atrapalhar o rigor lógico do raciocínio Para evitar essas dificuldades criouse uma linguagem lógica artificial A lógica binária possui apenas dois valores que são representados por 0 e 1 A partir desses dois símbolos construímos então uma base numérica binária A partir desses conceitos foram criadas as portas lógicas que são circuitos utilizados para combinar níveis lógicos digitais de formas específicas Neste curso aprenderemos apenas as portas lógicas básicas AND OR e NOT Portas Lógicas Símbolo Expressão Ladder NOT S A AND A B S OR B A S Os CLPs vieram a substituir elementos e componentes eletroeletrônicos de acionamento e a linguagem utilizada na sua programação é similar à linguagem de diagramas lógicos de acionamento desenvolvidos por eletrotécnicos e profissionais da área de controle esta linguagem é denominada linguagem de contatos ou simplesmente LADDER A linguagem Ladder permite que se desenvolvam lógicas combinacionais seqüenciais e circuitos que envolvam ambas utilizando como operadores para estas lógicas entradas saídas estados auxiliares e registros numéricos A Tabela 1 nos mostra os 3 principais símbolos de programação Tipo Símbolo Equipamento elétrico Contato aberto Contato fechado Saída Curso de Controladores Lógicos Programáveis Introdução à Programação 6 Para entendermos a estrutura da linguagem vamos adotar um exemplo bem simples o acionamento de uma lâmpada L a partir de um botão ligadesliga Na figura 3 temos o esquema elétrico tradicional o programa e as ligações no CLP Para entendermos o circuito com o CLP vamos observar o programa desenvolvido para acender a lâmpada L quando acionamos o botão B1 Figura 3 Acionamento de uma lâmpada O botão B1 normalmente aberto está ligado a entrada I00 e a lâmpada está ligada à saída Q00 Ao acionarmos B1 I00 é acionado e a saída Q00 é energizada Caso quiséssemos que a lâmpada apagasse quando acionássemos B1 bastaria trocar o contato normal aberto por um contato normal fechado o que representa a função NOT Podemos desenvolver programas para CLPs que correspondam a operações lógicas combinacionais básicas da álgebra de Boole como a operação AND Na área elétrica a operação AND corresponde a associação em série de contatos como indicado na figura 4 Figura 4 Função AND Curso de Controladores Lógicos Programáveis Introdução à Programação 7 Outra operação lógica básica é a função OR que corresponde a associação em paralelo de contatos como indicado na figura 5 Figura 5 Função OR Assim podemos afirmar que todas as funções lógicas combinacionais podem ser desenvolvidas em programação e executadas por CLPs uma vez que todas derivam dos básicos NOT AND e OR A flexibilidade dos CLPs é percebida neste momento pois as alterações lógicas podem ocorrer com grande facilidade sem que sejam necessárias alterações do hardware ou inclusão de componentes eletrônicos ou elétricos Esta é a principal característica dos sistemas de automação flexíveis e o que faz dos CLPs ferramentas de grande aplicação nas estruturas de automação Além da linguagem de contatos existem outras formas de programação características de cada fabricante Concluímos então que os projetos de automação e controle envolvendo CLPs reduzem o trabalho de desenvolvimento de hardware dos circuitos lógicos do acionamento bem como os dispositivos e potência para acionamento de cargas e dos atuadores uma vez que podemos escolher módulos de saída já prontos adequados ao tipo de carga que desejamos acionar A utilização desses controladores contemplam por conseguinte alguns passos genéricos definição da função lógica a ser programada transformação desta função em programa assimilável pelo CLP implementação física do controlador e de suas interfaces com o processo Neste curso introdutório estaremos tratando da programação básica do CLP S7200 através do programa STEP 7 para Windows Serão consideradas apenas os recursos básicos que são contato normal aberto contato normal fechado contadores e temporizadores Curso de Controladores Lógicos Programáveis Acessórios e Novas Tecnologias 8 ACESSÓRIOS E NOVAS TECNOLOGIAS Os módulos de saída podem ser encontrados com drivers a transistor para carga DC a relé para cargas AC e DC e a tiristores para cargas AC de potência As configurações de CLPs variam de fabricante a fabricante e os módulos de entradas e saídas sejam elas digitais ou analógicas podem ser encontrados em grupos separados ou associados Existem também cartões de comunicação entre CLPs ou entre computadores sejam eles industriais ou PCs Estes cartões são muito utilizados e de extrema importância na automação de processos e máquinas pois permitem que um sinal recebido por um PLC possa acionar um contato de outro PLC ou de uma placa conversora AD instalada em um computador que estejam distantes Outro acessório importante é a IHM Interface HomemMáquina que é uma painel de controle programável que apresenta para o usuário mensagens de acordo com as condições dos sinais de entrada e saída permitindo que um operador normal tome ciência da condição do sistema ou equipamento que está sendo controlado Este acessório é utilizado como sistema supervisório e apresenta mensagens de emergência ou de parada por problemas técnicos Atualmente estes painéis estão sendo substituídos por telas de computador onde é possível reproduzir com grande perfeição o processo industrial o que torna a interface com o operador muito mais amigável e segura Dentre os softwares mais conhecidos no mercado estão o FIX e LookOut Conforme a tecnologia avança novos equipamentos e estruturas vão sendo inventados Uma nova estrutura está sendo difundida e implantada que é a Field Bus ou barramento de campo Nesta nova estrutura os sensores e atuadores são interligados por um par trançado de fios o que torna a instalação mais barata Para adicionar novos sensores e atuadores basta plugálos neste barramento e reconfigurar o sistema sem ter que gastar tempo e dinheiro para passar novos fios até a sala de controle o que é muito complicado em instalações industriais Essa estrutura é similar a de um computador onde existem vários slots e podemos conectar ou substituir diversos tipos de placas como placas de vídeo fax controladoras de drivers conversores AD ou DA etc Essa estrutura está sendo regulamentada e padronizada por associações internacionais como a Fieldbus Foundation LOOKOUT Curso de Controladores Lógicos Programáveis Acessórios e Novas Tecnologias 9 Uma outra área avança com grande força que é a instrumentação virtual onde os sensores e atuadores são conectados a um computador e um software processa as informações enviando posteriormente as respostas As grandes vantagens desses softwares são linguagem de programação gráfica ferramenta de simulação interativa aquisição de dados e controle monitoramento e processamento de imagens Dentre os softwares mais utilizados estão o LabView e o BridgeView Um sistema similar é o Field Point Esse sistema possui um computador central e o barramento com os módulos espalhados pelo chão de fábrica Esses módulos possuem entradas e saídas analógicas e digitais Possui vantagens similares ao Fiedbus como a fácil instalação de módulos auxiliares e fácil modificação da estrutura de controle Tudo é controlado via software instalado no computador central Programação Gráfica Curso de Controladores Lógicos Programáveis Acessórios e Novas Tecnologias 10 Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 11 SIEMENS SIMATIC S7200 A família de controladores programáveis S7200 foi desenvolvida para o controle de uma ampla gama de aplicações de controle e automação Há varias opções de programação e a possibilidade de escolha dos equipamentos e da linguagem de programação O que é necessário para instalar o software O software da SIEMENS S7200 for Windows pode ser instalado em qualquer PC IBM ou compatível com no mínimo um processador Intel 38633MHz 08 MB RAM display VGA color HD com espaço livre de 35 MB e Windows 31 311 ou 95 Como é a comunicação do software O Software da SIEMENS S7200 comunicase com a CPU S7200 através da porta do programador na parte inferior da CPU Você pode usar um cabo PCPPI para conectar o seu programador nas comunicações online O computador necessitará de uma porta serial RS232C de 09 pinos para fazer a comunicação Caso o micro tenha uma porta serial DB25 será necessário um adaptador para DB09 Características do S7200 CPU 214 Dimensões 197 x 80 x 62 mm Fonte 24 Volts Faixa de Tensão 204 à 288 Vcc Corrente Típica de Alimentação 60 mA Max 500mA Entradas 14 Portas Estado ON Faixa de 15 à 35 Vcc Estado OFF Faixa de 0 à 50 Vcc Tempo de Resposta I 00 à I 03 02 ms I 04 à I 15 12 ms I 06 à I 15 usando HSC1 e HSC2 30 µs Saídas 10 Portas Corrente Máxima por Saída 400 mA Memória 2 K Words RAM autonomia 190 Hs 2 K Words EEPROM memória extra Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 12 NOTA Existe um cabo de comunicação especial da SIMENS que é utilizado para conectar mais de um CLP em um computador Cabo d Interligação O que são Entradas e Saídas I xx Designa uma entrada É um elemento usado para monitorar uma ação ou um evento como um interruptor pressostato termostato etc Na CPU 214 nós temos 14 entradas digitais reais São elas I 00 I 01 I 02 I 03 I 04 I 05 I 06 I 07 I 10 I 11 I 12 I 13 I 14 I 15 Q xx Designa uma Saída É usada para controlar um equipamento como um motor uma válvula ou um LED Na CPU 214 nós temos 10 saídas digitais reais São elas Q 00 Q 01 Q 02 Q 03 Q 04 Q 05 Q 06 Q 07 Q 10 Q 11 S7200 S7200 S7200 MICRO 10 SAIDAS DIGITAIS 14 ENTRADAS DIGITAIS Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 13 O que são Entradas e Saídas Lógicas e Analógicas Entradas e saídas lógicas são aquelas que possuem apenas dois resultados 0 e 1 Sendo o resultado 0 0V e o resultado 1 24V As Entradas e Saídas Analógicas podem variar passo a passo dentro de seu gradiente de variação Por exemplo digamos que o Laboratório tenha um modulo adicional de 02 entradas 02 saídas analógicas 220Vca Então estas entradas e saídas poderão variar suas tensões entre 0Vca e 220Vca assumindo valores tais como 40V 87V 152Vca O que são contatos de memória Contatos de memória são entidades virtuais que são utilizados apenas para ajudar o desenvolvimento da lógica de programação escalar interna Usam uma simbologia de entrada e de saída No caso da CPU mod 214 eles são 56 endereços variando do endereço M 00 ao endereço M 77 O que são entradas e saídas imaginárias Entradas e Saídas Imaginárias são aquelas que só podem ser usadas dentro do programa Mas então elas deixam de ser Entradas e Saídas Sim elas serão utilizadas para contatos internos do programa a não ser que se instale um módulo adicional e então estas entradas eou saídas depende do modulo deixarão de ser imaginárias e se transformarão em reais No caso da CPU mod 214 são elas Entradas I 16 à I 77 Saídas Q 12 à Q 77 Nota Os números que vem depois desses designadores identificam a entrada ou a saída específica que está sendo conectada ou controlada Esses números vão de 0 a 7 Um grupo de oito pontos é chamado um BYTE As Entradas e Saídas I e Q tem sua área de memória específica assim uma entrada e uma saída podem ter o mesmo número de endereço I 00 e Q 00 Por exemplo se você deseja conectar um interruptor ligadesliga à terceira entrada é preciso ligalo à entrada I 02 Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 14 Tela de Abertura Depois de clicar no ícone aparecerá em seu micro a tela de abertura A partir deste ponto você pode efetuar novos projetos abrir projetos alterar as configurações etc Como em outros programas para Windows os menus são alterados dependendo da tarefa que você esteja executando Esta tela possui uma barra de comandos e ferramentas com os comandos característicos do Windows como novo arquivo abrir arquivo salvar imprimir recortar copiar e colar Nesta barra também temos outros ícones específicos que são os seguintes Compile Compilar o programa Upload Ler o programa do CLP Download Carregar o programa no CLP Run Executar o programa Stop Parar a execução do programa Help Ajuda Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 15 Uma Visão Geral dos Menus Na barra de comandos temos os menus Project Edit View CPU Debug Tools Setup Window e Help Os Menus Project e Edit O Menu View Em Project e Edit estão comandos similares ao do Windows e que estamos habituados a utilizar Os comandos básicos são new open close save all save as import export page setup print preview print print setup exit cut copy paste find replace insert e delete Nestes menus também existem alguns comandos específicos como o download e o upload que são para carregar e baixar programas do CLP o cut network e o copy network que são respectivamente para cortar e copiar uma linha de programação e o program title que é para inserir o título do programa Neste menu estão as configurações de visualização das telas de programação Em View estão os comandos de seleção das barras de ferramenta Toolbar e Status Bar Nesta tela escolhemos o tipo de programação que se deseja utilizar Podese escolher entre a linguagem Ladder e a STL que é uma linguagem escrita Esta apostila adotará como linguagem padrão a Ladder que é utilizada por todos os fabricantes de CLPs Além disso é uma linguagem gráfica que é mais amigável e mais fácil Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 16 O Menu CPU O Menu Debug O Menu Setup Em Debug estão alguns comandos muito importantes e muito utilizados O Execute Scans faz uma varredura em busca de um programa O Ladder Status nos permite supervisionar o estado das entradas e saídas do CLP pela tela do micro Com este comando ativado o operador pode monitorar todo o andamento do processo Neste menu estão os mesmos comandos do Toolbar que foram abordados anteriormente e mais alguns que são Clear Information Configure e Program Memory Cartridge O Clear é para se apagar a memória e os outros comandos são para configurar e visualizar alguns parâmetros do CLP Em Setup estão as configurações de comunicação e de programação Em Communications configuramos a porta onde está conectado o cabo de comunicação do CLP e o endereço da CPU CPU Address Seleciona a estação que executará a função de controladora Exemplo 001 Esta estação é o próprio micro 002 Esta estação é o primeiro CLP 003 Esta estação é o segundo CLP Obs O LEE não possui o cabo que interliga mais de uma CLP Então será sempre utilizado a estação 002 Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 17 O Menu Help Em preferences estão as configurações de programação Podemos selecionar entre a programação STL e Ladder padrão internacional ou Simatic Podemos alterar o idioma do software e selecionar o estado inicial das telas de programação quando se inicia o software Alteramos também o formato e o tamanho para transferência de dados Este menu de Ajuda oferece 3 caminhos diferentes para se obter o auxílio No primeiro ele nos mostra todo o conteúdo No segundo selecionamos a instrução que necessitamos de ajuda O terceiro é dirigido aos usuários que utilizavam ou utilizam a versão DOS Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 18 O que é a REDE de lógica escalar A figura abaixo mostra que a REDE da lógica escalar é uma fileira de elementos conectados que formam um circuito completo entre o trilho de força à esquerda e o elemento de saída à direita I 00 I 11 Q 10 linha quente Q 10 saída contato Nota Observar que a energia flui da esquerda para direita Vamos agora fazer o exemplo acima passo a passo Primeiramente vamos clicar em New Project na barra de ferramentas Aparecerá na tela uma janela onde devemos selecionar a CPU que estamos utilizando e as configurações de comunicação Após terminar as configurações clique em OK Nota Observe que o cursor está parado na primeira coluna da primeira NETWORK para movimentálo use as setas ou o mouse O comando Read CPU Type detecta automaticamente o tipo de CPU Em Comunications configuramos os parâmetros de comunicação como foi abordado anteriormente Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 19 1o Passo Inserir um contato normal aberto I 00 Coloque o cursor na NETWORK 1 e selecione o contato normal aberto na barra de ferramentas Para inserir o contato tecle ENTER ou dê um clique duplo Acima do contato aparecerá um espaço para o endereçamento do contato 2o Passo Digite o endereço do contato Neste caso como este contato tem o endereço 00 apenas tecle ENTER 3o Passo Vamos inserir agora o contato normal fechado I 11 Coloque o cursor à direita e selecione o contato normal fechado na barra de ferramentas Para inserir o contato tecle ENTER ou dê um clique duplo Acima do contato aparecerá um espaço para o endereçamento do contato Desta vez é necessário digitar o endereço I11 e teclar ENTER 4o Passo Vamos agora inserir uma saída Q 10 Coloque o cursor à direita Selecione a saída na barra de ferramentas e tecle ENTER ou dê um clique duplo Acima da saída aparecerá um espaço para o endereçamento da mesma 5o Passo Vamos inserir agora o contato normal aberto Q 10 conhecido industrialmente como contato de selo Para isto posicione o cursor no começo da network selecione o comando Vert na barra de ferramentas e tecle ENTER ou dê um duplo clique Cuidado porque para inserir esta linha vertical o cursor deve estar posicionado corretamente como no exemplo abaixo Para inserir o último contato basta levar o cursor para baixo selecionar o contato na barra de ferramentas e endereçar o mesmo como Q 10 Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 20 Blocos de Saídas Específicas BOXs Vamos aprender agora outros tipos de blocos muito úteis para os programadores Existe uma quantidade grande de blocos e saídas específicas Para visualizálas basta abrir as janelas F2 e F3 na barra de ferramentas Para saber a função de cada box indicado acima basta consultar o Help Saída SET e RESET A saída SET nos permite acionar várias saídas simultaneamente Procedimento 1o Na Network2 insira um contato normal aberto I01 2o Vamos levar o cursor até o fim da Network Na janela F2 selecionar Output Coils e depois na janela F3 selecionar a saída SET Nota As saídas continuarão em ON mesmo que a chave 01 seja desligada Para voltar as saídas setadas pelo comando SET para OFF será necessário fazer uma outra NETWORK usando o comando RESET Vamos agora construir a 3o NETWORK repetindo os passos da anterior sendo que no 1o passo o endereço do contato aberto é I 02 Ao invés de SET usaremos o RESET com K3 a partir da saída Q 00 Indique o número da saída Tecle Enter e embaixo da saída aparecerá um novo campo onde selecionaremos as saídas a serem setadas Você pode selecionar o numero de saídas que você quiser No nosso exemplo escolhemos K3 a partir da saída Q 00 Então quando acionarmos a chave I 01 serão acionadas as saídas Q 00 Q 01 e Q 02 Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 21 C T U Contador Crescente Para selecionálo clique na Janela F2 em Timers e Counters e na Janela F3 em Count Up Ele é composto de uma entrada CU um reset R e a constante a ser escolhida PV Esta constante define o número de vez que ele deverá contar para acionar a saída CXX CXX Constante 10 Nota O CLP 214 pode endereçar vários contadores isto é podemos endereçar desde o contador C0 à C14 e do C80 ao C127 A cada alteração de valor da entrada CU0e1 o contador contará uma vez Por exemplo Vamos agora voltar ao nosso arquivo e editar mais uma NETWORK Desta vez você tentará fazer exatamente como mostra a figura anexa sem ajuda Ao acionarmos cinco vezes a chave I 01 o contador será ativado e acionará o endereço C 23 que por sua vez na NETWORK 05 acionará a saída Q 04 CU CTU R PV Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 22 CTUD Contador Crescente e Decrescente Para selecionálo clique na Janela F2 em Timers e Counters e na Janela F3 em Count UpDown Este contador é composto de uma entrada CU uma entrada CD um reset R e a constante a ser escolhida PV CXX Constante K10 Nota O CLP214 pode endereçar vários contadores isto é podemos endereçar desde os contadores C48 ao C79 OBS A capacidade dos contadores vai de 32767 à 32767 eventos TON Temporizador sem Paradas Para selecionálo clique na Janela F2 em Timers e Counters e na Janela F3 em TimerOn Delay Quando sua entrada IN é acionada ele contará até que a mesma entrada seja desligada e se for religada ele voltará a contar do zero novamente TONR Temporizador com Paradas Para selecionálo clique na Janela F2 em Timers e Counters e na Janela F3 em TimerOn Retentive Delay Quando sua entrada IN é acionada ele contará até que a mesma seja desligada e se for re ligada o temporizador continuará a contar do mesmo ponto de onde parou I 00 TON TONR K1 k2 k3 T K1K2K3TONR CU CTUD CD R PV Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 23 Estes temporizadores são compostos de uma entradaIN e uma constante PT A constante PT deverá ser Kxxxx sendo que deve ser respeitado a seguinte condição Tipo Constante de tempo Tempo ma Endereços TONR 01mS 3276S T0 e T64 TON T32 e T96 TONR 10mS 32767S T1 à T4 e T65 à T68 TON T33 à T36 e T97 à T100 TONR 100mS 32767S T5 à T31 e T69 à T95 TON T37 à T63 e T101 à T127 Exemplos TON T33 K100 O TON tem constante de tempo igual a 10mS e se K100 então teremos 10010mS1S TONR T29 K600 Teremos 600100mS60S TON T64 K20000 Teremos 200001mS20S T33 endereço Entrada contagem K100 constante END Este comando avisa ao CLP o final da programação por isso de vital importância em qualquer programa Este comando está na Janela F2 em Program Control Vamos tentar implementar aquele nosso exercício de demonstração sem o comando END no final da última linha Irá aparecer uma mensagem de erro lhe indicando que faltou o END TON IN 0 PT Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 24 GUIA DE PROGRAMAÇÃO Para se programar em um CLP é importante seguir os seguintes passos 1o Rascunhar sua programação de contatos no papel para ajudar na implementação com o micro 2o Batizar o programa para isto basta na tela de abertura salválo com um nome apropriado 3o Digitar toda sua edição e salvála também em diskette para garantir um backup 4o Gravar na memória do CLP o programa gravado no micro 5o Simulação em tempo real do programa no CLP com monitoração do micro 6o Efetuar as correções necessárias Como implementar o seu programa O primeiro passo deve ser o de apagar o programa residente na memória do CLP Em seguida devese compilar o seu programa e graválo no CLP Como fazer isto Estas operações são muito simples e para isso basta no Menu CPU clicar em Clear Para compilar o programa basta clicar no ícone Compile e para graválo no CLP basta clicar na barra de ferramentas no ícone DownLoad lee Curso de Controladores Légicos Programaveis g g e Clear CLP Memory E utilizado para limpar da memoria do CLP o programa residente Este comando se encontra no menu CPU Compile E utilizado para compilar o programa Quando se faz a compilacio o software faz uma varredura no programa em busca de erros como por exemplo a wi falta do END no final do programa Este comando se encontra na barra de ferramentas e no menu CPU UpLoad from CLP ra eta I Program Code Block Cancel Iv Data Block I CPU Configuration E utilizado para deslocar 0 que estd na memoria do CLP para o computador Download to CLP rai I Program Code Block Cancel I Data Block I CPU Configuration Este comando é utilizado para baixar 0 programa que esta no micro para a memoria do CLP Program Block Transfere apenas o diagrama de contatos para o CLP v Data Block Transfere apenas dados do programa tais como comentarios e titulos v System Memory Transfere apenas varidveis de meméria RUN e STOP Estes comandos citados acima s6 funcionam se 0 CLP estiver em modo de operagao STOP O que vem a ser isto O CLP pode se encontrar em dois estados parado STOP sem processar 0 programa residente ou em processamento RUN processando os dados de entradas e safdas Experimente implementar um programa ja pronto do diretério CS7Programs Estes programas mostrados na figura acima sao programas que ja vieram no software de instalagao S7200 da Siemens Escolha algum arquivo para exemplo e depois implementeo no CLP Siemens SIMATIC S7200 25 Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 26 Monitorando o Sistema Ladder Status Agora vamos monitorar o programa implementado no CLP pelo micro Se o programa de demonstração foi implementado com sucesso ficou da seguinte forma Com este programa implementado você poderá monitorar as mudanças de estados das entradas e saídas pelo micro utilizando o comando Ladder Status On que se encontra no menu principal Debug Vamos nos certificar que o CLP esta em modo RUN para podermos continuar Você observa que o contato normal fechado I 11 está grifado mostrando continuidade naquele trecho Ao acionarmos a chave I 00 teremos continuidade no contato normal aberto I 00 assim energizando a saída Q 10 e fechando seu contato Q 10 como mostra a figura abaixo Com este comando STATUS você agora já consegue monitorar qualquer programa sendo executado na memória do CLP Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 27 Como modificar o programa Para fazer mudanças no seu programa basta sair da função STATUS pressionando no Menu Debug Ladder Status OFF No programa de demonstração vamos fazer as seguintes alterações Na Network 2 vamos renomear o endereço do contato normal aberto I 01 para Q 10 inserir o contato normal fechado de endereço T 33 e trocar a saída SET por uma saída normal Q 00 Inserir em paralelo com a saída um temporizador de endereço T 33 como nos mostra a figura Na Network 5 vamos apenas renomear a saída Q 04 para Q 02 Então o programa estará da seguinte forma Observando a figura vamos ver que o temporizador está preparado para disparar em 5 segundos como já foi visto na página 23 Curso de Controladores Lógicos Programáveis Siemens SIMATIC S7200 28 Você pode não ter percebido com essas mudanças você montou um pequeno circuito temporizado Ao acionarmos I 00 acionaremos a saída Q 10 assim energizaremos o seu contato normal fechado na network 02 e energizando a saída Q 00 e o temporizador T33 Após o tempo de 5 seg o próprio contato T33 do temporizado o resetará reiniciando do zero isto é fazendo o temporizador se transformar em um oscilador de T 5 seg Na Network 04 o contador C 23 contará os pulsos gerados pelo contato normal aberto Q 00 quando o mesmo contar 5 pulsos acionará a saída Q 02 O que toda esta lógica de contatos significa Imagine que você é um operador de uma refinaria e este circuito será um circuito de alarme de uma caldeira Sendo os endereços abaixo as seguintes descrições I 00 Sensor de válvula de pressão I 02 Reset da saída I 11 Sensor de normalização da pressão Q 00 Válvula aliviadora de pressão de emergência Q 02 Desligamento de emergência Q 10 Alarme Quando a válvula de pressão for acionada o alarme é acionado imediatamente e a válvula aliviadora Também se após 25 segundos o circuito não se normalizar o contador desliga todo o processo Curso de Controladores Lógicos Programáveis Exercícios 29 EXERCÍCIOS 1 Dada a lógica de comando digital abaixo escreva um programa equivalente para CLP em linguagem Ladder Questão do Exame Nacional de Cursos 1998 2 Desenvolver um projeto de controle para a seguinte instalação na linguagem LADDER Através do programa o utilizador deve ser capaz de selecionar o modo se funcionamento Automático ou Manual Em MANUAL a Bomba poderá ser ligada pressionandose o botão LIGA e desliga pressionando se o botão desliga Neste modo as bóias de Nível não tem nenhuma ação Em AUTOMÁTICO a bomba será ligada 10 Seg após a deteção de NÍVEL BAIXO e desligada 10 Seg após a deteção de NÍVEL ALTO Curso de Controladores Lógicos Programáveis Exercícios 30 ENTRADAS I00 1 se NÍVEL NÍVEL BAIXO I00 0 se NÍVEL NÍVEL BAIXO I01 1 se NÍVEL NÍVEL ALTO I01 0 se NÍVEL NÍVEL ALTO I02 1 se AUTOMÁTICO I02 0 se MANUAL I03 1 se BOTÃO LIGA pressionado I04 0 se BOTÃO DESLIGA pressionado SAÍDA Q01 1 então BOMBA LIGADA 3 Projete um controle capaz de inverter o sentido de rotação de um motor trifásico OBS Para mudarmos o sentido de rotação de um motor trifásico é necessário que mudemos duas das três fases isto é que a fase A se torne B e que a fase B se torne A PS Fazer I00 Botão para ligar I01 Botão de emergência I02 Acionamento frente I03 Acionamento ré Q00 Chave KM2 Q01 Chave KM1 4 A figura abaixo mostra um misturador usado para fazer cores personalizadas de tinta Possuem dois encanamentos entrando no topo do tanque fornecendo dois ingredientes diferentes e um único encanamento no fundo do tanque para transportar a tinta misturada finalizada Nessa aplicação você vai controlar a operação de preenchimento monitorar o nível do tanque e controlar o misturador e o período de aquecimento Seguir os passos 1 até o 8 listados abaixo Curso de Controladores Lógicos Programáveis Exercícios 31 1o passo Encha o tanque com o ingrediente 1 2o passo Encha o tanque com o ingrediente 2 a utilização do 1o ou do 2o ingrediente são independentes 3o passo Monitore o nível do tanque para o acionamento da chave HighLevel utilizando um sensor de nível 4o passo Manter o status da bomba se a chave Start está aberta isto é a chave start deve ser independente também perceba que o contato a ser utilizado deve ser normal fechado 5o passo Comece a misturar os ingredientes e o período de aquecimento 10 Seg por exemplo 6o passo Ligue o motor do misturador e a válvula de vapor através destes haverá a mistura e aquecimento respectivamente 7o passo Drene o tanque da mistura através da válvula Drain Valve válvula de drenagem e do motor Drain Pump bomba de drenagem 8o passo Crie um modo de contar quantas vezes este processo descrito do 1o ao 7o passo é realizado por completo Curso de Controladores Lógicos Programáveis Exercícios 32 DESAFIO 5 Projete e implemente no CLP em linguagem LADDER o controle de sinalização de um cruzamento de duas ruas O cruzamento possui em cada rua um sinal para pedestres e um para o automóveis PARÂMETROS I00 Liga I01 Desliga Q00 Verde 1o rua Q01 Amarelo 1o rua Q02 Vermelho 1o rua Q03 Verde 2o rua Q04 Amarelo 2o rua Q05 Vermelho 2o rua Q06 Verde Pedestre 1o rua Q07 Vermelho Pedestre 1o rua Q10 Verde Pedestre 2o rua Q11 Vermelho Pedestre 2o rua DICA Se o sinal para carros estiver verde ou amarelo o sinal de pedestres deve estar vermelho TEMPO SEG SINAL 1o RUA 2o RUA VERDE 10 10 AMARELO 5 5 VERMELHO 17 16 Curso de Controladores Lógicos Programáveis Bibliografia 33 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 S7200 Ogata Katsumi Engenharia de Controle Moderno Editora Prentice Hall do Brasil Osborne A Microprocessadores Editora Mc GrawHill Revista Saber Eletrônica nº 303 a 306 Editora Saber Siemens S7200 Programmable Controller Quick Start Primer Treinamento básico em CLPs Mitsubishi Famiília FX