Introdução à Automação e Controle: Técnicas para Programação de CLP

Clube da eletr6énica Automacao e Controle Parte 01 Introducao a Automacao Controle 10 Introdugao A automagao industrial provoca uma verdadeira revolugao no ambiente industrial A necessidade de um profissional altamente qualificado é imprescindivel para o sucesso da mesma Hoje o profissional deve ser oO mais versatil possivel conhecer o maximo de todas as areas Na automagao o profissional mais desejado é o que conhece eletrénica mecanica programagao e que consiga integrar tudo em um projeto final que atenda as necessidades da empresa Este profissional é caro e dificil de encontrar este é o perfil do profissional de automagao e controle Este trabalho se propée auxiliar projetistas em uma das areas mais carentes do mercado a automagao e controle Com foco principal na elaboragao de programas desenvolvidos para CLP Controladores Légicos Programaveis que tem sido o grande problema pois sao feitos empiricamente ou seja sem ldgica o que ocasiona em programas longos levando assim o projetista programador a um desgaste desnecessario A utilizagao de técnicas especificas para programacao é sem duvida a forma mais rapida e simples de programar um CLP Neste trabalho propomos técnicas bastante conhecidas em outras areas porém pouco utilizadas na programacao de CLP Sao elas Q Légica combinacional simples Sao blocos que executam fungées ldgicas simples como AND OR NOT NAND NOR etc A maioria dos controladores disponibilizam estes blocos prontos bastando ao projetista implementalas ao sistema Q Mapas de VeitchKarnaugh VeitchKarnaugh Map técnica utilizada para simplificagao dos circuitos ldgicos muito utilizada em eletrénica digital aqui sera adaptada para solugao de sistemas que necessitam de ldgica de dificuldade média Q Maquina de estado Finito Finite State Machine também conhecida como diagrama de estado sao largamente utilizados para modelar 0 comportamento de aplicativos como projeto de hardware de sistemas digitais engenharia de software no estudo da computagao e das linguagens Este tipo de técnica sera adaptado para modelagem de sistemas de automagao que envolve um pouco mais de dificuldade Q Algoritmos computacionais Sao utilizados em solugdes extremamente complexas estes necessitam de softwares adequados e nao serao discutidos neste trabalho Precisamos agora conhecer um pouco de sobre automacao e controle e seu principal dispositivo controlador o CLP antes iniciarmos as técnicas de programagao Introducao a automagcao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 1 Clube da eletr6énica Automacao e Controle 11 O que é automagao Na industria moderna as mudangas sao muito rapidas hoje se fabrica um produto X amanha a ordem é fabricar o produto Y Antigamente todo um hardware utilizado para produgao do produto X era substituido ou readequado para produzir o produto Y Hoje isso nao é mais possivel o tempo para adequar a linha para um novo produto é convertido em prejuizo pois a linha fica parada Linhas de montagens longas com varios funcionarios executando trabalhos repetitivos levam empresas a um alto custo operacional o que nao é interessante Com o advento automagao a industria nao precisa mais de mao de obra trabalho muito valorizado no passado mas em extingao nos dias atuais Isto porque a mao de obra é substituida por maquinas e equipamentos capazes de realizar as mesmas fungdes dos operarios com maior velocidade e qualidade superior 12 Automagao versus mecanizagao O simples uso de maquinas para substituir o trabalho manual nao é automacao isto pura mecanizacao Devemos tomar alguns cuidados no que diz respeito ao conceito de automagao Por exemplo para que um processo industrial seja automatizado deve haver a interagao de trés agentes v Processo flexivel Quanto mais flexivel 6 a produgao maior o grau de inteligéncia da automacao Y Sistema de controle E formado por uma série de dispositivos elétricos eletrénicos capazes de gerenciar 0 comportamento de um processo industrial v Sistema mecanizado E facil projetar um braco mecanico capaz de pegar uma peca de uma posigao X e levar posiao Y o dificil 6 fazer o brago seja inteligente e perceba a pega verifique o seu tamanho coloquea na posiao adequada um pouco mais complicado mas isto sim é automagao Assim se tivermos um sistema mecanizado e ele atribuirmos um sistema de controle ou inteligéncia teremos entao um sistema automatizado 13 A automagao na industria Atender as necessidades dos clientes é 0 grande objetivo da industria O cliente nado quer mais um produto feito de qualquer jeito ele quer qualidade durabilidade que atenda todas as suas necessidades e o principal a baixo custo Assim a industria tem que se adequar modernizar suas maquinas equipamentos e principalmente contratar profissionais capazes de atender a necessidade de um mercado cada vez mais exigente Vale ressaltar que a industria seja pequena média ou de grande porte que nao se adequar esta fadada ao fracasso Introducao a automagcao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 2 Clube da eletr6énica Automacao e Controle 14 Automagao versus emprego Dizer que a automagao esta acabando com os empregos é um erro nunca houve tantas ofertas de emprego E verdade sim que muitas frentes de trabalho acabaram muitas profissédes foram extintas porém muitas outras surgiram Também é verdade dizer que uma linha montagem automatizada o robé tira emprego no montador porém quem monta a linha quem faz as pegas para esta linha quem projeta a linha quem programa a linha O que nao existe mais é oferta de mao de obra que nao exige qualificagao o dito peao O funcionario que nao se especializar esta fadado ao fracasso profissional 15 A engenharia de automagao e controle mecatr6énica O Comité Assessor para Pesquisa e Desenvolvimento Industrial da Comunidade Européia IRDAC define mecatrénica como A integragao sinérgética da engenharia mecanica com a eletrénica e o controle inteligente por computador no projeto de processos e de manufatura de produtos Em outras palavras podemos dizer que a mecatrénica é a jungao das engenharias mecanica elétrica e eletr6énica aliada a avangadas técnicas de computacionais para aquisigao e processamento de dados Mecatr6nica é 0 curso da moda sem duvida o grande filao do mercado educacional uma das areas mais novas da engenharia em todo 0 mundo Porém poucos estao preparados para receberem tamanha bagagem intelectual em tao pouco tempo Tudo isso torna 0 curso de engenharia mecatrénica mais interessante e extremamente desafiador uma vez que poucos atuarao nesta area 16 Maquinas x homem O homem é dotado de capacidades fisicas fascinantes como andar correr nadar etc Assim ele pode fazer O que desejar ou julgar necessario desde que dentro de suas limitagées Cabe salientar que as limitagdes do homem estao na parte fisica e nao na intelectual por exemplo nao se consegue levantar uma tonelada porém consegue projetar uma maquina para levantala A capacidade fisica das maquinas é o que chamamos de hardware e quem diz 0 que é necessario é 0 software vO Hardware 6 constituido pelas partes mecanicas e eletrénicas de um projeto de automagao e controle Entre os mais comuns estao Introducao a automagcao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 3 Clube da eletr6énica Automacao e Controle Controladores Idgicos programaveis Microcontroladores e microprocessadores Estrutura fisica de redes de comunicagao Sensores e transdutores Atuadores Interfaces homem maquina IHM Periféricos YO software é 0 programa computacional implementado no sistema automatizado E o que vai dizer ao hardware o que fazer Os mais comuns sao Algoritmos de controle Sistemas de comunicagao de dados Sistemas supervisorios O grande objetivo deste trabalho esta em relacionar todos estes itens de Hardware e Software ao carro chefe da automagao e Controlador Logico Programavel Escolha o trabalho de que gostas e ndo terds de trabalhar um unico dia em tua vida Confucio wwwclubedaeletronicacombr Referéncias bibliograficas Q httpwww plcopenorgpagestc1standardsiec1131or61131 Qshttpwwwcpdeeufmg brcarmelaNORMA20IEC201 131doc Qshttpwwwsoftwarerockwellcomcorporatereferencelec1131 Q shttpwwwplcopenorg Q shttpwwwmeuspbrfonsecapsi256220aula20620IHM pdf Q shttpwwwtesesuspbrtesesdisponiveis1818133tde11072002085859 Qshttpwwwredenetedubrpublicacoesarquivos20080108 144615 INDU058pdf Q httpwwwcorradijuniornombrmodCLPpdf Q shttpwwwcpdeeufmgbrseixasPaginallDownloadDownloadFiles Introducao a automagcao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 4 Clube da eletrônica Automação e Controle O Controlador Lógico Programável Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 5 Parte 02 O Controlador Lógico Programável 20 Introdução Para controlar uma planta industrial seja a mais simples ou complexa necessitamos de um sistema de controle obviamente que quanto mais complexa mais se exige deste controle Porém a idéia do sistema de controle é bastante simples e pode ser dividida em três partes Entradas que são responsáveis pela coleta de informações Dispositivo controlador que manipula as informações através de um software previamente embutido e Saídas que são responsáveis pela ação Figura 21 Sistema de controle Descrição de cada bloco Entradas São os sensores analógicos ou digitais São os responsáveis por alimentar o controle com as informações externas Os sensores digitais captam e enviam aos controladores variáveis discretas tais como ligadodesligado ou altobaixo enquanto os analógicos captam e enviam aos controladores variáveis com uma faixa contínua tais como pressão temperatura vazão ou nível Controlador Recebe informações do estado o estado real da planta através de uma rede de sensores ligados a ele então ele compara com um algoritmo de controle previamente embutido no controlador que atualiza suas saídas Saídas São os atuadores dispositivos com finalidade de provocar uma ação Os atuadores mais comuns são as válvulas e os motores Clube da eletrônica Automação e Controle O Controlador Lógico Programável Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 6 O operador através de um sistema de supervisão interage com o controlador e consequentemente com a planta através dos parâmetros de controle O sistema de supervisão monitora todo o processo gerando relatórios e gráficos de tendência extremamente úteis para melhorias do processo industrial 21 Controlador lógico programável É o controlador mais utilizado em sistemas de controle e portanto na automação além de ser a ideia central deste trabalho Também conhecido como CLP Controlador Lógico Programável ou PLC Programmable Logic Controller Sua função como o próprio nome diz é controlar a planta ou processo através de um algoritmo lógico programado Desse modo sinais de entrada provenientes de sensores são logicamente combinados gerando sinais de saída para os atuadores De maneira simplificada podemos dizer que o CLP é o cérebro da automação e controle Antes quando um operário novo era contratado para uma linha de montagem alguém que já conhecia o serviço o instruía ou seja dizia a ele tudo o que ele devia fazer ele armazenava as informações e realizava o trabalho facilmente Hoje não é diferente porém o operário é uma máquina automatizada e quem tem que dizer à ela o que fazer é o programador No âmbito industrial quem recebe as instruções é o CLP e este assim como o operário se não for bem instruído não executará bem sua função 22 Definições de CLP A ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas define o CLP como Um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais A NEMA National Electrical Manufactures Association diz que É um aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para armazenar internamente instruções e para implementar funções específicas tais como lógica seqüencial temporização contagem e aritmética controlando por meio de módulos de entradas e saídas vários tipos de máquinas ou processos 23 Breve histórico No passado mudar uma linha de montagem demorava muito tempo e tempo é dinheiro A necessidade de mudança constante em linhas de produção obrigou a indústria em especial a automobilística a procurar uma solução viável para este problema Foi em 1969 que sob a liderança do engenheiro Richard Morley foi introduzido na linha de montagem da General Motor nos EUA um dispositivo capaz de sequenciador estados Clube da eletrônica Automação e Controle O Controlador Lógico Programável Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 7 Na década de 70 graças a evolução da eletrônica digital o CLP ganhou alguns blocos com funções prontas como temporizadores contadores movimentação de dados controle de PID entre outros o que facilitou bastante sua programação Nascia assim um equipamento bastante versátil e de fácil utilização que vem se aprimorando constantemente diversificando e modernizando cada vez mais os processos industriais 24 Princípio de funcionamento O CLP funciona de forma sequencial ou seja faz um ciclo de varredura em seus estados chamasse de estado as etapas do processo É importante observar que quando cada estado do ciclo é executado os outros ficam inativos O tempo total para realizar o ciclo é denominado clock Isso justifica a exigência de processadores com velocidades cada vez mais altas O diagrama de blocos abaixo ilustra de forma simplificada o funcionamento do CLP Figura 22 Princípio de funcionamento do CLP Descrição de cada bloco Início Verifica o funcionamento do controlador CPU memórias circuitos auxiliares estado das chaves existência de um programa de usuário e emite aviso de erro em caso de falha Desativa todas as saídas Verifica o estado das entradas Lê cada uma das entradas verificando se houve acionamento O processo é chamado de ciclo de varredura Compara com o programa do usuário Compara as entradas com um algoritmo embutido e envia as informações às saídas Atualiza as saídas As saídas são acionadas ou desativadas conforme a determinação do programa do usuário Um novo ciclo é iniciado 25 Principais características do CLP Os controladores lógicos programáveis vieram para ficar sua vantagem em relação ao outros controladores no ambiente industrial é inegável e as razões para este sucesso são inúmeras citaremos algumas Clube da eletrônica Automação e Controle O Controlador Lógico Programável Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 8 São robustos construído para operar no chão de fábrica área extremamente susceptível a interferências local onde microcontroladores não são muitos bem quistos Linguagem de programação gráfica de alto nível de fácil compreensão principalmente por conhecedores de esquemas elétricos Reduz significativamente a fiação utilizada na instalação elétrica barateando o custo de instalação Modificações rápidas minimizam a possibilidade de erros pois se muda a lógica sem mudar a instalação o que muito útil devido à flexibilidade da indústria moderna Possui uma infinidade de blocos prontos para o uso evitando que o programador tenha de desenvolver algoritmos para funções como temporizar contar calcular etc Fácil comunicação permite através de interfaces de operação que controladores e computadores troquem informações 26 Arquitetura dos controladores lógicos programáveis Os controladores lógicos são constituídos por fisicamente por entradas processamento e saídas Vejamos a função de cada uma delas Figura 23 Arquitetura básica do CLP Entradas I Os controladores lógicos programáveis assim como o cérebro humano necessita receber informações de um determinado ambiente Para receber estas informações estes equipamentos são dotados de entradas físicas que podem ser analógicas eou digitais Clube da eletr6énica Automacao e Controle Processamento Uma vez coletado os dados estes devem ser processados a fim de que realizem uma determinada operagao Na unidade de processamento esta gravado o firmware que é o software do proprietario e controla diretamente o hardware Saidas O Uma vez que as informacdes foram coletadas e processadas uma atitude deve ser tomada ou seja um sinal elétrico que pode ser analdgico ou digital sera enviado a saida Outros itens podem ser incorporados agregando valor ao sistema de controle sao eles Q Interface Homem Maquina IHM E 0 elo de ligacdo entre o operador e a maquina é a parte mais amigavel ou seja de facil uso permitido ao operador alterar entradas eou saidas do sistema ela ser local ou remota dependendo da necessidade Q Sistemas supervisorios E uma interface grafica que permite ao usuario o coletar monitorar e interagir com seu sistema em tempo real E usado onde ha necessidade continua de Verificagao do estado operacional da maquina Coletar valores de variaveis de processo Gerar relatorios e graficos de tendéncia etc Em tempo vale lembrar que definir bem o que sao entradas e saidas 6 crucial para poder programar o CLP 27 Dispositivos de maquina O CLP sozinho nao faz nada ele deve estar ligado a outros dispositivos capazes de coletar informacgdes sensores e dispositivos capazes de atuar atuadores s6 assim sistema sera completo 271 Dispositivos de entrada Sensores Hoje dispositivos de alta tecnologia sao capazes de substituir os sentidos humanos como visao audiao tato olfato e paladar Quanto maior a capacidade de sentir da automagao maior sua inteligéncia com isso mais independente do homem Alimentar as entradas do CLP com as informag6ées coletadas pelos sensores e transdutores no ambiente é crucial s6 assim 0 mesmo podera processalas Os sensores analdgicos ou digitais sao sem duvida o braco direito da automagao estes dispositivos que podem ser desde uma simples chave ao mais sofisticado sensor sao ligados as entradas do CLP O Controlador Légico Programavel Autor Clodoaldo Silva Revisdo 11jun2011 9 Clube da eletr6énica Automacao e Controle 2711 Entradas discretas e analdgicas Como o proprio nome diz é um controle digital ou seja controla eventos discretos porém se adicionados a ele conversores AD e DA ele se torna um equipamento completo capaz de controlar tanto variaveis discretas como analdgicas Discretas Sao entradas que recebem informagé6es em forma de pulsos elétricos O ou 1 nao ha um valor intermediario Os sensores mais usados para esse fim sao os Mecanicos Sao sensores que operam de forma mecanica ou seja necessita contato Nao importa o material Magnéticos Sao sensores que operam com campo magnético detectam apenas magnetos Indutivos Sao sensores que operam com campo eletromagnético portanto detectam apenas materiais ferromagnéticos Capacitivos Sao sensores que operam com o principio de capacitancia detectam todos os tipos de materiais Opticos Sdo sensores que operam com emissdo de luz estes detectam todos os tipos de materiais Ultras6nicos Sao sensores que operam com emissao e reflexao de um feixe de ondas acusticas A saida comuta quando este feixe é refletido ou interrompido pelo material a ser detectado Pneumaticos Sao sensores que se baseiam no desequilibrio da pressao em uma determinada conexao do sensor A saida comuta quando um jato de ar através do mesmo é alterado pela presenga de um objeto Analdgicas Recebem informagées de forma continua estas sao convertidas em digitais para fins de processamento e enviadas as saidas Os elementos responsaveis pelo envio desta informagao ao CLP sao dispositivos transdutores ou seja dispositivos que tem a finalidade de converter grandezas fisicas em sinais elétricos A maioria dos casos os sensores analdgicos fornecem sinais de 0a10V 0a 5V ou 4a 20mA sendo o ultimo o mais utilizado na automagao Assim as maiorias dos controladores estao preparados para receber este tipo de sinal Entre muitos transdutores podemos citar Strain gauge E um transdutor capaz de medir deformagédes de corpos Quando um material deformado sua resisténcia elétrica é alterada a fragado de mudanga na resist6ncia 6 proporcional a fragao de mudana no comprimento do material Termopar Possui uma jungao de dois fios metalicos com coeficientes térmicos diferentes unidos A tensao gerada é proporcional a diferenga na temperatura entre estas jungoes O Controlador Légico Programavel Autor Clodoaldo Silva Revisdo 11jun2011 10 Clube da eletr6énica Automacao e Controle 272 Dispositivo de Saida Atuadores E essencial em qualquer sistema sua funcdo é agir diretamente no processo de acordo com sinais recebidos do controlador A correta escolha do atuador depende do tipo de acgao necessaria vejamos alguns atuadores Pneumaticos Um sistema pneumatico é utilizado quando se precisa de forga Este tipo é normalmente empregado em sistemas onde se requer altas velocidades nos movimentos com pouco controle sobre o posicionamento final em aplicagdes onde o torque exigido é relativamente baixo O acionamento é feito por intermédio de eletrovalvulas que regulam o fluxo de ar no sistema Em alguns processos continuos a valvula capaz de regular a vazao do fluido liquido gas ou vapor que passa pela tubulacao Hidraulicos Sao utilizados em sistemas onde ha a necessidade de maior torque como 0 caso de maquinas de grande porte na forma de pist6es ou motores hidraulicos Apresentam alto desempenho e baixa manutengao Assim como no caso dos pneumaticos comandado por eletrovalvulas que controlam o fluxo de dleo do sistema Elétricos Sao largamente utilizados em aplicagdes industriais como bombas valvulas de controle eixos de maquinaferramenta articulagdes de robés esteiras entre outros Como atuadores deste tipo estao os motores elétricos Um motor elétrico um dispositivo que transforma energia elétrica em energia mecanica em geral energia cinética ou seja a simples energia elétrica seja continua ou alternada garante movimento em um eixo que pode ser aproveitado de diversas maneiras dependendo da aplicagao do motor Entre os tipos de motor destacase a Motor de passo Utilizado em maquinas que necessitam de precisao nos movimentos O motor de passo se comporta diferente de outros motores DC Primeiramente ele nao pode girar livremente quando alimentado mas o faz em passos discretos Para isto ha a necessidade de um circuito l6gico responsavel em converter sinais de passo e de diregao em comandos para os enrolamentos do motor b Motor de corrente continua E utilizado em maquinas que necessitam de velocidade e precisao substituindo em muitos casos o motor de passo Apresenta baixa relagao pesopoténcia e baixo nivel de ruido c Motor de corrente alternada E utilizado onde se requer velocidade fixa e em altas poténcias sua grande vantagem é que nao necessita de drivers adaptase facilmente a qualquer maquina além de baixo custo Os controladores légicos sao essenciais a ldgica de controle ele sera o cérebro do sistema automatizado enquanto que as entradas serao seus sentidos e a saidas suas acoes O Controlador Légico Programavel Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 11 Clube da eletr6énica Automacao e Controle Em tempo devemos lembrar que as entradas e saidas fisicas do CLP nao devem estar ligadas diretamente aos dispositivos de maquina elas devem ser isoladas ou seja ha necessidade de interfaces adequadas para que nao danifique o CLP em caso de possiveis anomalias Uma vez conhecida a estrutura do CLP devese conhecer a linguagens de programacgao estas sao normalizadas e sao descritas em seguida A acgao nem sempre traz felicidade mas nao ha felicidade sem acao Benjamin Disraeli wwwclubedaeletronicacombr Referéncias bibliograficas Q httpwww plcopenorgpagestc1standardsiec1131or61131 Qshttpwwwcpdeeufmg brcarmelaNORMA20IEC201 131doc Qshttpwwwsoftwarerockwellcomcorporatereferencelec1131 Q shttpwwwplcopenorg Q shttpwwwmeuspbrfonsecapsi256220aula20620IHM pdf Q shttpwwwtesesuspbrtesesdisponiveis1818133tde11072002085859 Qshttpwwwredenetedubrpublicacoesarquivos20080108 144615 INDU058pdf Q httpwwwcorradijuniornombrmodCLPpdf Q shttpwwwcpdeeufmgbrseixasPaginallDownloadDownloadFiles O Controlador Légico Programavel Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 12 Clube da eletrônica Automação e Controle Normalização IEC611131 Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 13 Parte 03 Linguagens para programação de CLP Norma IEC 61131 3 Introdução Há muito tempo se procura estabelecer um padrão para programação de CLP em 1979 foi designado um grupo de trabalho com o IEC International Electrotechnical Comission voltado para este propósito Este grupo tinha como objetivo analisar o projeto completo de CLPs inclusive hardware instalação testes documentação programação e comunicações Este grupo designou oito frentes de trabalho para desenvolver diferentes partes do padrão para CLPs Em 1992 o IEC publicou a norma IEC 1131 a qual estabelece padrões para Controladores Lógicos Programáveis Em suas diversas versões a norma ganhou o número 6 passando assim para IEC 61131 Esta está dividida em partes que são 611311 Informações gerais 611312 Requisitos de hardware 611313 Linguagens de programação 611314 Guia de orientação ao usuário 611315 Comunicação Outras três partes ainda em fase de elaboração 611316 Comunicação via Fieldbus 611317 Programação utilizando Lógica Fuzzy 611318 Guia para implementação das linguagens Em 1993 é publicada sua terceira parte a IEC 611313 estabelecendo um padrão global para programação de controladores lógicos programáveis Nasce assim uma interface padrão permitindo que pessoas com diferentes habilidades e formações criem programas durante estágios diferentes do ciclo de vida de um software Fazem parte deste ciclo especificação projeto implementação teste instalação e manutenção 31 IEC 61131 3 Linguagens de programação A adoção da IEC 611313 pelos diversos fabricantes de sistemas de controle é uma realidade inegável Assim todo profissional da área seja técnico ou engenheiro deve conhecêla Hoje a IEC 611313 é o único padrão global para programação de controle industrial que consiste na definição da linguagem que é a Função gráfica de seqüenciamento SFC usada para estruturar a organização interna do programa e de quatro linguagens sendo duas textuais Lista de Instrução IL e Texto Estruturado ST e duas gráficas Diagrama de blocos de funções FBD e Diagrama Ladder LD Clube da eletr6énica Automacao e Controle Cabe ao projetistaprogramador escolher a linguagem que melhor se adapta ao seu sistema dai a necessidade de conhecer uma pouco de cada uma nao faz parte do escopo deste trabalho detalhar cada uma delas e sim citalas descrevendo suas caracteristicas e apresentando um modelo 311 Sequential Function Chart SFC Sao graficos de fungao sequencial originouse na Franga e teve como base a redes de petri e o Grafcet Graphe Fonctionnel de Command Etape Trasition em 1988 foi publicado tornandose padrao internacional Muito mais que uma linguagem o SFC descreve o comportamento do programa seja ele sequencial paralelo ou misto além de organizar a sua estrutura interna ajudando a decompor um problema de controle em partes gerenciaveis enquanto mantém uma visao global da solugao do problema Principais caracteristicas Eusada na estruturacdo do programa nao importando a linguagem utilizada Facil representagao e interpretagao Facilidade de diagndstico localizagao de falhas Permite gerar divergéncias e convergéncias de sequéncias Descreve o comportamento do sistema através de passo transig6es e agdes Sendo Passo estado do programa onde as agédes sao executadas Transigao condigao pela qual o programa muda de estado passando de um ou mais passos antecessores para um ou mais passos sucessores Agao atividade de controle executada num determinado passo 3111 Implementagao pratica em SFC Tanque agitador Desejase implementar um sistema de controle para um tanque misturador simples como mostrado no esquema llustragao do sistema Definindo IO desliga Entradas Liga BL Botdo de liga MA BD Botao de desliga VE SNA Sensor nivel alto TL SNB Sensor nivel baixo aa Saidas VE valvula de entrada i SNA MA Motor de Agito VS valvula de saida oe S SNB b A I Figura 31 Tanque agitador Normalizacgdo IEC611131 Autor Clodoaldo Silva Revisdo 11jun2011 tiiOCOCSCCCCNS Clube da eletrônica Automação e Controle Normalização IEC611131 Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 Descrição de funcionamento Ao pressionar o botão de liga BL a válvula de entrada VE é acionada e o tanque começa a encher Quando o sensor de nível alto SNA for atingido a válvula de entrada VE é fechada ligando o motor de agito MA que permanece ligado por 10 segundos Em seguida a válvula de saída VS é ligada quando o sensor de nível baixo SNB for acionado o ciclo recomeça Se o botão de desliga BD não for pressionado o ciclo recomeça A estrutura do SFC para o tanque agitador é mostrada na figura 32 Figura 32 A estrutura do programa SFC 312 Instruction List IL É uma linguagem textual próxima do código de máquina é ideal para resolver problemas simples onde existem poucas quebras no fluxo de execução Na verdade é apenas uma linguagem adicional menos amigável e flexível e que deve ser usada para produzir código otimizado para trechos de performance crítica em um programa Principais características Linguagem de Baixo Nível Semelhante ao Assembler Ideal para pequenas aplicações ou otimização de códigos Linguagem básica para exportação de programas Portabilidade 15 Clube daeletr6nica 0 Atomao e Controle 3121 Implementagao pratica em IL Fungao ou exclusivo Desejase implementar uma fungao OU exclusivo ou seja fornece 1 um a saida quando as variaveis de entrada forem diferentes entre si llustragao do sistema elétrico Tabela verdade 24V 1000 1001 Q500 i se ne 0 0 0 UP 0 1 1 1000 1001 Aoo A00 1 0 1 1 1 0 aot A01 A00 A0t vw CS Bo 0501 Figura 33 OU exclusivo elétrico A lista de instrugao para a fungao OU exclusivo LD 1000 carrega a entrada 1000 ANDN 1001 faz um and ldgico entre 1000 e 1001 invertido OR LDN 1000 carrega a entrada 1000 invertida AND 1001 faz um and Idgico entre 1000 invertido e 1001 faz o OU ldgico entre as duas expressées ST Q50 carrega a saida Q500 Figura 34 Estrutura do programa IL 313 Structured Text ST Também é uma linguagem textual porém de alto nivel que permite a programagao estruturada A vantagem do texto estruturado esta na utilizagao de subrotinas para executar diferentes partes de uma fungao de controle Principais caracteristicas Linguagem de alto nivel Semelhante ao Pascal ISO 7185 Ideal para Tomada de decisées Declaragées Variaveis POUs Configuragées etc Calculos Implementagao de algoritmos Definigao de agées SFC Utilizagao de literais Criagao de blocos Etc 3121 Implementagao pratica em ST Liga desliga motor O motor M ficara energizado se e somente se 0 botao liga I1 for acionado e o botao desliga I0 nao for acionado Quando o motor M estiver energizado o indicador luminoso L também estara energizado M e L ficarao desenergizadas caso o botao desliga I0 seja acionado Normalizacao IEC611131 Autor Clodoaldo Silva Revisdo 11jun2011 16 Clube da eletrônica Automação e Controle Normalização IEC611131 Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 O esquema elétrico Texto estruturado IF I1 OR M AND N I0 THEN SET M IF M THEN SET L OTHRW RESET M Figura 35 Partida direta de motores Figura 36 Estrutura do programa ST 314 Function Block Diagram FBD É uma linguagem gráfica e por isso é muito mais amigável que as textuais é baseada nos circuitos lógicos portanto muito semelhante as portas lógicas estudadas em eletrônica digital Também pode ser usado para modelar sistema em termos do fluxo de sinais entre elementos de processamento Principais características Adequada para controle discreto seqüencial regulatório etc Representação de fácil interpretação Blocos expansíveis em função do no de parâmetros de entrada São disparados por parâmetros externos enquanto os algoritmos internos permanecem escondidos Blocos encapsulam o algoritmo destacando o fluxo de informações e o processamento de sinais 3141 Implementação prática em FBD segurança em prensas Duas chaves devem comandar uma prensa simultaneamente de modo que acionada a primeira chave não podem transcorrer mais do que 05s até que a segunda chave seja acionada Se o operador retirar a mão das chaves a prensa deverá parar por razões de segurança Ilustração Diagrama de blocos funcionais Figura 37 Ilustração da máquina prensa peças Figura 38 Estrutura do programa FBD 17 Clube da eletrônica Automação e Controle Normalização IEC611131 Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 315 Ladder Diagram LD É uma linguagem gráfica muito amigável foi baseada na lógica de contatos o que a torna de fácil compreensão no meio elétrico É a linguagem foco deste trabalho assim no próximo a linguagem ladder será detalhada Principais características Baseada no diagrama elétrico de contatos Adequada para controle discreto combinacional e seqüencial Utilizam blocos de função para controle regulatório e funções especiais 3151 Implementação prática em LD Partida direta reversa Desejase implementar em ladder uma partida direta reversa de motores trifásicos que consiste em mudar o sentido de rotação de um motor trifásico Sua seqüência operacional é bastante simples Pressionando S1 energizase o contator K1 fechando o seu selo 1314 e abrindo o intertravamento 2122 mesmo pressionando S2 o contator K2 não será energizado devido ao intertravamento sendo necessário seu desligamento para religar S2 novamente e a rotação será contrário O esquema elétrico da partida direta reversa Figura 39 Partida direta e reversa 18 Clube da eletr6énica Automacao e Controle Ladder correspondente So 1 R1 RO S RO R1 R So 2 RO R1 Cs R1 RO R RO 00 RI o1 FIM Figura 310 Estrutura do programa LD Dentre as linguagens descritas daremos um enfoque ao diagrama ladder a razao é simples a mais utilizada na industria Assim sera trabalhada no proximo capitulo Ha duas formas de enfrentar dificuldades alterdlas ou alterar sua maneira de enfrentdalos Phullis Bottome wwwclubedaeletronicacombr Referéncias bibliograficas Qshttpwwwplcopenorgpagestc1standardsiec1131or61131 QshttpAwwwcpdeeufmgbrcarmelaNORMA20IEC201 131 doc Q shttpwwwsoftwarerockwellcomcorporatereferencelec1131 Q httpwww plcopenorg Qshttpwwwmeuspbrfonsecapsi256220aula206201HMpdf Qshttpwwwtesesuspbrtesesdisponiveis1818133tde11072002085859 Qs httpwww redenetedubrpublicacoesarquivos20080108 144615 INDU058pdf Q httpwww corradijuniornombrmodCLPpdf Q shttpwwwcpdeeufmgbrseixasPaginallDownloadDownloadFiles Normalizagao IEC611131 Autor Clodoaldo Silva Revisado 11jun2011 19 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 20 Parte 4 Técnicas de programação Lógica simples INTRODUÇÃO Programar em ladder é muito simples desde que ele tenha uma estrutura sob a qual o programa deve ser desenvolvido ou seja se deve ter um modelo de comportamento obviamente antes de programar em ladder Este modelo pode ser elaborado de varias maneiras o importante é ter algo em que se basear um modelo impecável resultará em um programa ladder impecável As técnicas utilizadas neste trabalho são 41 Lógica combinacional simples São utilizados em lógica simples sem muitas divergências e convergências são sugeridos aos que tem familiaridade com sistemas digitais porém se o modelo ficar muito extenso devese minimizalo 42 Mapas de VeithKarnaugh São utilizados na minimização de sistemas de dificuldade média ou em sistemas onde o comportamento de entradas depende de outras entradas Se as entradas forem superiores a quatro os mapas não são recomendados 43 Máquina de estados São utilizados em sistemas de complexos é de fácil transformação para ladder desde que não haja muitas ramificações 41 LÓGICA COMBINACIONAL SIMPLES O CLP é um equipamento eletrônico que entre suas aplicações mais simples esta a execução de funções lógicas em um ambiente industrial E quando se fala em lógica logo vêm à mente funções lógicas como E ou AND e OU ou OR muito conhecidas na eletrônica digital Esta mesma lógica com algumas mudanças nos símbolos também pode ser usada na estruturação de programas a serem desenvolvidos em ladder Principais blocos Lógica AND E Expressão lógica Função executada S AB Executa função lógica AND ou seja somente se as entradas A e B estiverem em nível alto a saída S será acionada Tabela verdade Programa Ladder correspondente A B S 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 Lógica OR ou Expressão lógica Função executada S AB Executa função lógica OR ou seja para que a saída S seja acionada basta que uma das entradas A ou B esteja em nível alto Tabela verdade Programa Ladder correspondente A B S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Lógica NOT não Expressão lógica Função executada S A Executa função lógica NOT ou seja nega ou inverte o sinal de entrada Tabela verdade Programa Ladder correspondente A S 0 1 1 0 Lógica NAND não e Expressão lógica Função executada S AB Executa função lógica NAND ou seja nega ou inverte as saídas da função AND Tabela verdade Programa Ladder correspondente A B S 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 21 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 Lógica NOR não ou Expressão lógica Função executada S AB Executa função lógica NOR ou seja nega a função OR invertendo assim suas saídas Tabela verdade Programa Ladder correspondente A B S 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Blocos de memorização São utilizados com muita freqüência pois tem a função de memorizar um BIT SET RESET Função executada Set significa Ligar e Reset desligar Seu funcionamento é simples uma vez setado nível lógico 1 em A ele comuta a saída S ou seja vai para 1 e somente volta para nível baixo 0 se for resetado Tabela verdade Programa Ladder correspondente A B S 0 0 CA 0 1 0 1 0 1 1 1 CP CA Condição Anterior CP Condição Proibida Exercícios com lógica simples 1 Implemente uma lógica XOR OU exclusivo em ladder I0 I1 O0 Símbolo FDB Ladder correspondente 2 Implemente uma lógica XNOR OU coincidência em ladder I0 I1 O0 Símbolo FDB Ladder correspondente 22 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 3 Extraia a expressão lógica monte o circuito lógico utilize blocos lógicos funcionais e construa a lógica ladder a partir da tabela verdade a I0 I1 O0 Ladder aqui e demais respostas no verso 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 b I0 I1 O0 Ladder aqui e demais respostas no verso 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 c I0 I1 O0 Ladder aqui e demais respostas no verso 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 d I0 I1 I3 O0 Ladder aqui e demais respostas no verso 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 e I0 I1 I3 O0 Ladder aqui e demais respostas no verso 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 Converta os diagramas dado em FBD para ladder a Lógica FBD Ladder correspondente b Lógica FBD Ladder correspondente 23 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 c Lógica FBD Ladder correspondente Ladder correspondente Dado as seguintes expressões lógicas construa o diagrama correspondente em linguagem ladder e em diagramas de blocos funcionais FDB a S ABC b S ABCD c S ABCD d S ABD Aplicação da lógica combinacional Simples A aplicação da lógica combinacional é sem dúvidas o que mais interessa nos sistemas digitais pois pode ser usada em diversas áreas Aplicação 01 Controle de trafego resolvido Desejase programar um controle de trafego para um túnel que só permite a passagem de um carro por vez Veja ilustração A prefeitura que encomendou o projeto tem os seguintes critérios Quando os sensores detectarem a presença do carro um nível lógico alto ON será enviado ao seu respectivo dispositivo de atuação 24 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 Situação dos sensores Critérios de projeto SPVA SA SPVB SB OFF OFF Se não houver nenhum carro a via B deverá ser liberada verde e a via A bloqueada vermelho OFF ON Se o sensor detectar carro na via B esta será liberada sinal verde e a Via A bloqueada sinal vermelho ON OFF Se o sensor detectar carro na via A esta será liberada sinal verde e a Via B bloqueada sinal vermelho ON ON Se ambos os sensores detectarem carros a via A deverá ser liberada sinal verde e a via B bloqueada sinal vermelho 1º Passo Montar a tabela verdade a partir de todas as condições possíveis SPVA SA SPVB SB VMA VDA VMB VDB 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 2º Passo Extrair a tabela verdade das expressões verdadeiras 3º Passo Montar o circuito lógico 25 Clube da eletr6énica Automacao e Controle 4 Passo Montar o programa ladder SA SB VMA SA SB VMB FIM Praticando 1 Aplicagao 2 controle de nivel Desejase controlar o nivel de agua de um reservatorio conforme ilustragao Reservatorio Sensor de nivel alto H Sensor de nivel baixo L Bomba B Alarme 4 i i ity 1 www clubedaeletronicacombr Tanque principal Descrigao de funcionamento Oreservatorio deve estar sempre cheio ou seja H1 Se H0 a bomba devera ser acionada Se a bomba nao atender a demanda e o reservatdrio esvaziar ou seja L0 um alarme devera ser acionado Automagao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 26 Clube da eletr6énica Automacao e Controle 2 Aplicagao 3 controle de nivel com tanque reserva Desejase controlar o nivel de agua de um reservatorio conforme ilustragao Reservatorio Sensor de nivel alto SNA Sensor de nivel baixo SNB Bomba Bomba Reserva rincipal 7 7 Indicador de Reserva IR Sensor do tanque principal STP Tanque reserva Tanque principal wwwclubedaeletronicacombr Seu funcionamento deve ser o seguinte Oreservatorio deve estar sempre cheio ou seja SNA1 Se SNA0 a bomba principal BP devera ser acionada mas somente se houver agua no tanque principal ou seja STP 1 se STP 0 a bomba reserva deve ser acionada Sea bomba reserva BR for acionada um indicador de reserva IR devera ser acionado 3 Aplicagao 4 Selecionar de pegas Resolvido Desejase implementar um selecionador de pecas pequenas médias e grandes O sistema consiste dois sensores S1 e S2 que selecionarao as pecas e trés atuadores sendo um para cada tipo de peca que deverao colocar cada pega em seu respectivo compartimento llustragao simplificada Pecas a selecionar onjunto de Atuadores Dever ser canalizadas mecanicamente a fim de chegarem uma por vez aos sensores www nm nr nr nr nr nr nnn S2 PG Li Seeeeeeeaaeee Seeeeaae ceeeeeeeeeeee ee ae ese www clubedaeletronicacombr SPP SPM SPG Pecas Pecas Pecas pequenas medias grandes Motor da esteira Sensores optico Envia informagaa tamanho da pega ao Os sensores SPPSPM e SPG controlador Informam ao controlador se pega esta posicao de acionamento Automagao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 27 Clube da eletr6énica Automacao e Controle Descriao Q Senenhum sensor for ativado entao a pega é pequena Q Sesomente o sensor S1 for ativado entao a peca é média Q Se os dois sensores forem ativados entao a pega é grande Nota O processo é continuo e somente havera uma atuagao por vez Havera um alimentador nao incluso que colocara uma pega por vez com intervalo de tempo pré definido entre elas Descricao das etapas Pega grande Se S1 S2 e S3 forem cortados setara um contato auxiliar RO que fica aguardando a posiao atuador de pega grande SPG e se esta for alcangada a pea sera retirada A pea grande sé sera retirada se aS pegas pequenas ou médias nao estiverem aguardando o sensor de suas posigdes O diagrama de blocos para pega grande 2 808182 Set Habilita R2 e aguarda St Res Bloqueia atuagao de RO SO Bloqueia atuagao de R1 R2 R2SPG Atuagao da pega grande Ladder correspondente para pega grande so S1 2 R2 Jy Habilita R2 e aquarda RO L Bloqueia atuagao de RO R1 L Bloqueia atuagio de R1 R2 SPG APG j Atuador Pega Grande Pega média Se SO e S1 forem cortados e S2 nao setara um contato auxiliar R1 que fica aguardando a posigao atuador de pega média SPM se esta for alcangada a pega sera retirada A peca média sé sera retirada se as pegas pequenas ou grandes nao estiverem aguardando o sensor de suas posigdes Automagao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 28 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 O diagrama de blocos para peça média Ladder correspondente para peça média Peça pequena Se somente S0 for cortado setará um contato auxiliar R2 que fica aguardando a posição atuador de peça pequena SPP e se esta for alcançada a peça será retirada A peça pequena só será retirada se as peças médias ou grandes não estiverem aguardando o sensor de suas posições O diagrama de blocos para peça pequena 29 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 Ladder correspondente para peça pequena Bloco timer temporizador Este elemento como o próprio nome diz tem a finalidade de contar o tempo Uma vez carregado um determinado período de tempo como parâmetro e tendo a contagem sido habilitada este valor é decrementado de 10 ms até que chegue a zero momento em que a saída do bloco é ativada indicando o fim da contagem Parâmetros P1 Representa o valor corrente da contagem do temporizador e deve ser obrigatoriamente uma memória inteira operador M P2 Representa o valor inicial da contagem e deve ser obrigatoriamente uma memória inteira operador M ou uma constante inteira operador K Entradas E1 Energizada habilita o bloco temporizador permitindo a contagem de tempo se ativado Se desenergizado o temporizador será desativado E2 Se energizada 1 ativa a contagem do tempo e desenergizada 0 o temporizador fica em seu estado de reset ou seja não conta Saída S1 Se ativa 1 indica que o tempo expirou ou seja fim da contagem Se inativa indica que o tempo ainda não terminou ou que o temporizador está desabilitado 30 Clube da eletr6énica Automacao e Controle Aplicagoes praticas do temporizador 1 Resolvido Desejase implementar um sistema em que ao pressionar BL push button acendera imediatamente uma lAmpada indicando que a maquina esta energizada e apds 10s ligara o motor principal Solugao Botoeira tipo push button 10 RO Jo JS Seta o contato RO RO 00 Lampada acionada R 01 a Motor principal eo aor 10007 FIM 2 Implemente no mesmo programa um botao de desliga também do tipo push butom 4 Elabore um programa que ao pressionar BL push button ligara uma lampada instantaneamente e somente desligara 5 segundos apés BD push button ter sido pressionado 5 Elabore um programa que ao pressionar BL ligara 4 motores em seqUéncia sendo o primeiro instantaneamente e os demais respeitando um intervalo de 4 segundos Pressionando BD todos pararao imediatamente 6 Construa um programa capaz de energizar 5 motores em sequéncia M1 M2 M3 M4 e M5 quando BL for pressionado e que desligue também na mesma seqUéncia ou seja M1 M2 M3 M4 e M5 Utilize um intervalo de tempo de 6s Se vocé fica esperando tudo o que acontece é que vocé fica velho Larry McMurtry wwwclubedaeletronicacombr Referéncias bibliograficas Qshttpwwwplcopenorgpagestc1standardsiec1131or61131 QshttpAwwwcpdeeufmgbrcarmelaNORMA20IEC201 131 doc Q shttpwwwsoftwarerockwellcomcorporatereferencelec1131 Q httpwww plcopenorg Qshttpwwwmeuspbrfonsecapsi256220aula206201HMpdf Qshttpwwwtesesuspbrtesesdisponiveis1818133tde11072002085859 Qs httpwww redenetedubrpublicacoesarquivos20080108 144615 INDU058pdf Q httpwww corradijuniornombrmodCLPpdf Q httpwwwcpdeeufmgbrseixasPaginallDownloadDownloadFiles Automacao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 31 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 32 Parte 05 Técnicas de programação mapas de VeitchKarnaugh Mapas de VeitchKarnaugh Montar circuitos lógicos a partir de tabela verdade embora seja tarefa fácil geral um circuito extremamente grande A fim de minimizalos foram criados os mapas de VeitchKarnaugh o nome devese aos seus criadores Edward Veitch e Maurice Karnaugh Um mapa de Karnaugh é uma ajuda excelente para simplificação de funções de até 4 variáveis Para funções de mais de 4 variáveis a simplificação é mais complexa pois tornase uma tarefa árdua identificar as células adjacentes no mapa Para funções de mais de 4 variáveis devem ser utilizadas soluções algorítmicas computacionais O método utiliza como base uma tabela verdade onde serão colocadas todas os variáveis de entrada e saídas Entendendo os mapas através de exemplos Duas variáveis Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 Três variáveis Praticando 1 Dados os mapas extraia as expressões e monte o ladder 00 01 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 00 0 0 0 1 00 1 0 0 1 00 1 0 0 1 01 1 1 1 1 01 1 1 1 1 01 1 1 1 1 11 0 0 0 1 11 1 0 0 1 11 1 0 0 1 10 1 1 1 1 10 1 0 0 1 10 1 0 0 1 S S S 00 01 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 00 0 0 0 0 00 1 1 1 1 00 1 0 0 1 01 1 1 1 1 01 1 0 0 1 01 0 0 0 0 11 0 0 0 0 11 1 0 0 1 11 0 0 0 0 10 1 1 1 1 10 1 1 1 1 10 1 0 0 1 S S S 00 01 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 00 0 0 0 0 00 1 1 1 1 00 1 1 1 1 01 1 0 0 0 01 1 1 1 1 01 0 1 1 0 11 0 0 0 0 11 1 0 0 1 11 0 1 1 0 10 0 0 0 0 10 1 1 1 1 10 1 1 1 1 S S S 33 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 2 Dado a tabela verdade extraia o mapa e a expressão lógica e o ladder Tabela 1 Tabela 2 Tabela 3 A B C D S A B C D S A B C D S 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 00 01 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 00 00 00 01 01 01 11 11 11 10 10 10 S S S Aplicação sistema de abastecimento de água resolvido Uma indústria capta toda água que precisa de uma represa local Esta água é bombeada para uma estação de tratamento e em seguida armazenada em um reservatório e esta por sua vez deve ser bombeada à uma caixa de água de menor porte a fim de alimentar a industria 34 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 Descrição do processo Sempre que o sensor de nível alto do reservatório SNAR estiver desacionado 0 a bomba do rio BR deve ser ligada 1 para encher o reservatório até o sensor de nível alto SNAR ser acionado 1 A indústria esta em uma região de baixo índice pluviométrico e o rio as vezes fica baixo não sendo possível captar a água Então o sensor de nível crítico do rio SNCR estiver desacionado 0 um alarme AS deverá ser ligado 1 para avisar o operador e a bomba do rio BR deve ser desligada 0 Ao mesmo tempo a caixa dágua da indústria deve ficar com seu nível sobre o sensor da caixa SC ou seja SC 1 Se o nível da caixa dágua ficar abaixo de SC ou seja SC 0 a bomba da caixa BC deve ser ligada 1 mas somente se SNBR 1 Se ocorrer um erro lógico todas as saídas deverão ser desligadas e um indicador de ERRO acionado Definindo Entradas e Saídas Entradas Nomes Siglas Sensor de nível alto do reservatório SNAR Sensor de nível baixo reservatório SNBR Sensor de nível crítico do rio SNCR Sensor da caixa SC Saídas Nomes Siglas Bomba do rio BR Bomba da caixa BC Alarme AL Erro ERRO Tabela verdade A tabela verdade é uma tabela onde são pressupostas todas as condições possíveis de entrada do sistema e de acordo com estas entradas a saída poderá ser verdadeira ou não O número de condições possíveis das entradas depende do número de entradas pode ser calculado pela seguinte expressão Logo condições possíveis 24 16 Para saber se a saída será verdadeira 1 ou falsa 0 devemos analisas as 16 condições Dentre estas 16 condições algumas nunca acontecerão e serão consideradas irrelevantes e a saída será representada por um x 35 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 Tabela verdade Entradas Saídas SNAR SNBR SNCR SC BR BC AL Erro 00 0 0 0 0 0 0 1 0 01 0 0 0 1 0 0 1 0 02 0 0 1 0 1 0 0 0 03 0 0 1 1 1 0 0 0 04 0 1 0 0 0 1 1 0 05 0 1 0 1 0 0 1 0 06 0 1 1 0 1 1 0 0 07 0 1 1 1 1 0 0 0 08 1 0 0 0 0 0 0 1 09 1 0 0 1 0 0 0 1 10 1 0 1 0 0 0 0 1 11 1 0 1 1 0 0 0 1 12 1 1 0 0 0 1 1 0 13 1 1 0 1 0 0 1 0 14 1 1 1 0 0 1 0 0 15 1 1 1 1 0 0 0 0 Os mapas de VeithKarnaugh Uma vez montada a tabela verdade poderíamos até extrair a expressão booleana para cada saída porém ela fica muito grande o que inviabiliza sua criação lógica Os mapas de Veithkarnaugh minimizam estas expressões e assim facilitam a criação do circuito lógico Elaboração do mapa Todas as variáveis de entradas são combinadas em 16 formas diferentes então o mapa de VeithKarnaugh terá 16 posições O arranjo mais conveniente é em uma matriz 4x4 Os bits no mapa representam todas as combinações possíveis de entrada SNAR SNBR SNCR e SC ordenados segundo o código de Gray de forma que apenas uma variável muda de valor entre cada célula e uma adjacente Os espaços não preenchidos do mapa representam as saídas que podem ser verdadeiras 1 falsas 0 ou irrelevantes X 36 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 Mapa da bomba do Rio BR Na tabela verdade as condições em que bomba do rio é verdadeira ou seja estará ligada são Entradas Saídas SNAR SNBR SNCR SC BR BC AL Erro 03 0 0 1 0 1 0 0 0 04 0 0 1 1 1 0 0 0 07 0 1 1 0 1 1 0 0 08 0 1 1 1 1 0 0 0 As demais são falsas ou seja estão desligadas 0 ou irrelevantes Mapa referente a bomba do rio BR Após o mapa ter sido construído a próxima tarefa é encontrar os termos mínimos a usar na expressão final Estes termos são encontrados agrupando conjuntos de saídas verdadeiras 1 adjacentes no mapa O agrupamento deve ser retangular e deve ter uma área igual a uma potência de 2 ie 2 4 8 Os retângulos devem ser os maiores possíveis sem conter nenhum 0 O agrupamento referente à bomba do rio BR Agora devemos extrair a expressão booleana correspondente a saída verdadeira 1 para a bomba do rio BR A expressão Booleana referente à saída BR SNAR Analisando as linhas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SNAR não muda ou seja na primeira linha é falsa 0 e na segunda continua falsa 0 Neste caso a saída somente será verdadeira 1 para SNAR se ele for invertido 37 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 SNBR Ainda analisando as linhas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SNBR muda ou seja na primeira linha é falsa 0 e na segunda linha é verdadeira 1 Neste caso ela deve ser ignorada SNCR Analisando as colunas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SNCR não muda ou seja na primeira coluna é verdadeira 1 e na segunda continua verdadeira 1 Neste caso a saída será verdadeira 1 sempre que SNCR for verdadeiro SC Ainda analisando as colunas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SC muda ou seja na primeira coluna é verdadeira 1 e na segunda é falsa 0 Neste caso ela deve ser ignorada Cada conjunto representa uma função lógica AND assim a saída BR só estará ligada se SNAR for falso 0 e SNCR for verdadeiro Logo a expressão é BR SNAR SNCR Ladder correspondente à bomba do rio BR Mapa da bomba da caixa BC Na tabela verdade as condições em que bomba do rio é verdadeira ou seja estará ligada são Entradas Saídas SNAR SNBR SNCR SC BR BC AL Erro 05 0 1 0 0 0 1 1 0 07 0 1 1 0 1 1 0 0 13 1 1 0 0 0 1 1 0 15 1 1 1 0 0 1 0 0 As demais são falsas ou seja estão desligadas Mapa referente à bomba da caixa BC Já agrupado Agora devemos extrair a expressão booleana correspondente a saída verdadeira 1 para a bomba da caixa BC 38 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 A expressão Booleana referente à saída BC SNAR Analisando as linhas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SNAR muda ou seja na primeira linha é falsa 0 e na segunda é verdadeiro 1 Neste caso esta entrada deve ser ignorada SNBR Ainda analisando as linhas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SNBR não muda ou seja na primeira linha é verdadeira 1 e na segunda linha continua verdadeira 1 Neste caso a saída será verdadeira 1 sempre que SNBR for verdadeiro SNCR Analisando as colunas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SNCR muda ou seja na primeira coluna é falsa 0 e na segunda é verdadeiro 1 Neste caso esta entrada deve ser ignorada SC Analisando as colunas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SC não muda ou seja na coluna linha é falsa 0 e na segunda continua falsa 0 Neste caso a saída somente será verdadeira 1 para SC se ele for invertido Cada conjunto representa uma função lógica AND assim a saída BC só estará ligada se SNBR for verdadeiro 1 e SC for falso 0 Logo a expressão é BC SNBR SC Ladder correspondente à bomba da caixa BC Mapa do alarme AL Na tabela verdade as condições em que o alarme é verdadeira ou seja onde estará ligado são Entradas Saídas SNAR SNBR SNCR SC BR BC AL Erro 01 0 0 0 0 0 0 1 0 02 0 0 0 1 0 0 1 0 05 0 1 0 0 0 1 1 0 06 0 1 0 1 0 0 1 0 13 1 1 0 0 0 1 1 0 14 1 1 0 1 0 0 1 0 As demais são falsas ou seja estão desligadas 0 39 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 Mapas referente ao Alarme Já agrupado Agora devemos extrair a expressão booleana correspondente a saída verdadeira 1 para o alarme AL Dois mapas foram montados para facilitar a ilustração porém deve ser montado um único mapa A expressão Booleana referente à saída AL primeiro MAPA SNAR Analisando as linhas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SNAR não muda ou seja na primeira linha é falso 0 na segunda linha é falsa 0 Neste caso a saída somente será verdadeira 1 se SNAR ele for invertido SNBR Ainda analisando as linhas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SNBR muda ou seja na primeira coluna é falsa 0 e na segunda é verdadeiro 1 Neste caso esta entrada deve ser ignorada SNCR Analisando as colunas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SC não muda ou seja na primeira coluna é falsa 0 e na segunda continua falsa 0 Neste caso a saída somente será verdadeira 1 para SNCR se ele for invertido SC Ainda analisando as colunas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SC muda ou seja na primeira coluna é falsa 0 e na segunda é verdadeiro 1 Neste caso esta entrada deve ser ignorada A expressão Booleana referente à saída AL segundo MAPA SNAR Analisando as linhas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SNAR muda ou seja na primeira linha é falso 0 na segunda linha é verdadeiro 1 Neste caso esta entrada deve ser ignorada 40 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 SNBR Ainda analisando as linhas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SNBR não muda ou seja na segunda linha é verdadeira 1 e na terceira é verdadeiro 1 Neste caso a saída será verdadeira 1 sempre que SNBR for verdadeiro SNCR Analisando as colunas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SC não muda ou seja na primeira coluna é falsa 0 e na segunda continua falsa 0 Neste caso a saída somente será verdadeira 1 para SNCR se ele for invertido SC Ainda analisando as colunas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SC muda ou seja na primeira coluna é falsa 0 e na segunda é verdadeiro 1 Neste caso esta entrada deve ser ignorada Cada conjunto representa uma função lógica AND e para juntar os dois conjuntos uma lógica OR assim a saída AL só estará ligada 1 se SNAR e SNCR forem falsos 0 ou se SNBR for verdadeiro 1 e SNCR for falso 0 Logo a expressão completa será AL SNAR SNCR SNBR SNCR Ladder correspondente ao alarme AL Mapa indicador de erro ERRO Na tabela verdade as condições em que o indicador de erro é verdadeira ou seja onde estará ligado são Entradas Saídas SNAR SNBR SNCR SC BR BC AL Erro 08 1 0 0 0 0 0 0 1 09 1 0 0 1 0 0 0 1 10 1 0 1 0 0 0 0 1 11 1 0 1 1 0 0 0 1 As demais são falsas ou seja estão desligadas 0 41 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 Mapas referente ao ERRO Já agrupado A expressão Booleana referente à saída ERRO SNAR Como há somente uma linha onde o conjunto esta inserido a entrada SNAR não muda ou seja é verdadeiro 1 Neste caso a saída será verdadeira 1 sempre que SNAR for verdadeiro SNBR Como também há somente uma linha onde o conjunto esta inserido a entrada SNBR não muda ou seja é falso 0 Neste caso a saída somente será verdadeira 1 para SNCR se ele for invertido SNCR Analisando as colunas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SNCR muda ou seja na primeira coluna é falsa 0 na segunda continua falsa 0 porém na terceira é verdadeiro 1 Neste caso esta entrada deve ser ignorada SC Analisando as colunas onde o conjunto esta inserido note que a entrada SC muda ou seja na primeira coluna é falsa 0 na segunda é verdadeiro 1 Neste caso esta entrada deve ser ignorada Cada conjunto representa uma função lógica AND assim a saída ERRO só estará ligada 1 se SNAR for verdadeiro e SNCR invertido Logo a expressão é ERRO SNAR SNBR Ladder correspondente ao indicador de erro ERRO 42 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 Ladder completo Os mapas não são recomendados em sistemas com mais de 4 entradas se for necessário as máquinas de estados são mais adequadas 43 Clube da eletr6énica Automacao e Controle Praticando Dado o sistema abaixo elabore um sistema ldgico em ladder que atenda todos os critérios requeridos a TI Motor de agito MA Sensor de nivel alto SNA ee 1 Bomba Bomba Indicador Misturador Vazio IMV Reserva Principa i oR 2 Indicador de Erro Légico TEL i sensor de nivel baixo SNB Misturador DE Outro processo Sensor do tanque principal STP Tanque e Tanque principal wwwclubedaeletronicacombr Critérios O misturador devera estar sempre cheio ou seja SNA1 Se SNA0 a bomba principal BP devera ser acionada 1 mas somente se houver produto no tanque principal STP1 se nado houver STP0 a bomba reserva BR deve ser acionada 1 Sempre que o sensor de nivel baixo SNB estiver em 0 um indicador IMV devera avisar ao operador que o misturador esta vazio Se ocorrer um erro ldégico situagao impossivel todas as saidas deverado ser desligadas e 0 operador devera ser avisado através do indicador de erro Idgico IEL Seo misturador estiver cheio o motor de agito MA deve ser acionado Etapas a seguir 1 Definir as entradas e saidas llustragao 2 Elaborar tabela verdade Automagao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 44 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 3 Elaborar os mapas e extrair as expressões lógicas 4 Elaborar o ladder e testar 45 Clube da eletr6énica Automacao e Controle 2 Sistema de votagao Desejase implementar um sistema ldégico simplificado para um sistema de votagao de uma empresa que tem sua diretoria constituida pelos seguintes elementos Diretor Vicediretor Secretario e Tesoureiro Uma vez por més esta diretoria se reune para discutir sobre os mais diversos assuntos sendo que as propostas sao ou nao Aceitas Devido o numero de elementos da diretoria ser par o sistema adotado é o seguinte Maioria A proposta é aceita Minoria A proposta é rejeitada Empate Vence o voto dado pelo diretor Etapas a seguir a Complete a tabela verdade de maneira que atenda as exigéncias b Complete o mapa para simplificagao c Extraia e expressao ldgica d Elabole e teste o programa em ladder Olhe a frente para que a vista preceda os passos SalomaAo rei de Israel wwwclubedaeletronicacombr Referéncias bibliograficas Q Circuitos digitais Autor Antonio Carlos de Oliveira Lourengo Ed Erica Qshttpwwwplcopenorgpagestc1standardsiec1131or61131 Q shttpwwwcpdeeufmg brcarmelaNORMA20IEC201131doc Q shttpwwwsoftwarerockwellcomcorporatereferencelec1131 Q httpwww plcopenorg Qshttpwwwmeuspbrfonsecapsi256220aula206201HMpdf Qshttpwwwtesesuspbrtesesdisponiveis1818133tde11072002085859 Qs httpwww redenetedubrpublicacoesarquivos20080108 144615 INDU058pdf Q httpwww corradijuniornombrmodCLPpdf Q shttpwwwcpdeeufmgbrseixasPaginallDownloadDownloadFiles Automacao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 46 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 47 Parte 06 Técnicas de programação máquina de estados MÁQUINA DE ESTADOS FINITO Podese definir máquina de estado como sendo um modelo de comportamento de um determinado processo em nosso caso industrial Uma máquina de estado é composta por estados transições e saídas Estado comportase como uma memória ou seja armazena todas as informações sobre as saídas em um determinado momento Transição é a condição para que ocorra a mudança de um estado para outro Saída descreve a atividade que deve ser realizada num determinado estado A máquina de estado é representada por um diagrama bastante simplificado conhecido como diagrama de transição de estado que tem como objetivo facilitar o entendimento de qualquer pessoa interessada no processo O objetivo deste material é demonstrar com exemplos como a máquina de estado reproduz fielmente todas as etapas idealizadas pelo projetista Sistema seqüencial simples controle de tráfego Resolvido Para que um programa faça o que você quer você deve dizer o que ele deve fazer sem omitir qualquer passo Para explicar a máquina de estado primeiramente faremos um sistema lógico simples e conhecido por todos tratase de um controle de trafego A figura abaixo ilustra a idéia proposta Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 48 Descrição de funcionamento O semáforo terá início quando um botão BL tipo push button for acionado darseà então início ao ciclo O tempo T ficará a critério do operador e o sistema poderá ser desligado em qualquer momento através de um botão BD também push button Definição de entradas e saídas IO Entradas e saídas ES ou inputoutput IO são termos comuns na automação isso porque em todo sistema há necessidade da inserção de informações I que devem se processadas através de uma unidade central de processamento CPU e enviadas às saídas O para que uma determinada ação previamente programada seja tomada Lista de entradas e saídas IO para o semáforo Entradas Saídas Semáforo 1 Saídas Semáforo 2 Botão liga I0 Vermelho 1 O0 Vermelho 2 O3 Botão desliga I1 Amarelo 1 O1 Amarelo 2 O4 Verde 1 O2 Verde 2 O5 Elaboração da máquina de estado O objetivo da máquina de estados é modelar através do diagrama de estado o comportamento do projeto no caso o controle de trafego Sua representação é feita com detalhes a fim de facilitar o entendimento Abaixo sua representação já aplicada ao semáforo Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 49 Explicação detalhada Estado 00 Representa o estado inicial da máquina ou seja todas as saídas estão desligadas 1ª Transição Para que o sistema mude de um estado para outro é necessário que haja a incersão de informações em nosso caso estado 01 só será ligado se BL for acionado Estado 01 Representa o estado após o recebimento da informação neste caso as lâmpadas vermelho 01 e Verde 02 estarão em nível alto ou seja acesas enquanto que as outras estarão apagadas 2ª Transição O estado 01 permanecerá até que termine o tempo previamente estabelecido pelo projetista neste caso o tempo representa uma transição e por conseqüência uma entrada Estado 02 Ao terminar o tempo estabelecido na 2ª transição haverá mudança do estado 01 para o estado 02 e assim suas saídas serão acionadas neste caso as lâmpadas vermelho 01 e amarelo 02 estarão em nível alto ou seja acesas enquanto que as outras estarão apagadas 3ª Transição Mais um tempo é necessário para que ocorra a mudança de estado ou seja só mudará do estado 02 para o estado 03 no final do se o podendo O estado 01 permanecerá até que termine o tempo estabelecido no programa Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 50 Estado 03 Ao final da 2º transição o estado 03 é acionado e com ele as lâmpadas verde 01 e vermelho 02 estarão em nível alto ou seja acesas enquanto que as outras estarão apagadas 4ª Transição Mais um tempo é necessário para que ocorra a mudança de estado ou seja só mudará do estado 03 para o estado 04 no final do tempo estabelecido no programa Estado 04 Ao final da 3º transição o estado 04 é acionado e com ele as lâmpadas amarelo 01 e vermelho 02 estarão em nível alto ou seja acesas enquanto que as outras estarão apagadas 5ª Transição Um último tempo é necessário para que o processo reinicie ou seja volta ao estado 01 e o ciclo recomeça 6ª Transição A 6ª transição tem função de parar o sistema Note que todos os estados serão desligados simultaneamente O Programa ladder O programa ladder deve ser fiel a máquina de estados e se esta última for perfeita o programa também será Detalhes da lógica Ladder Lógica 01 Cada estado de seu sistema deve ser associado a um contato auxiliar R Como na máquina há quatros estados temos assim quatro contatos auxiliares ligando o estado inicial tudo desligado Lógica 02 Se o estado inicial R0 estiver acionado e se o Botão push button liga BL for pressionado é setado o estado R1 e resetado o estado R0 Lógica 03 Se o estado R1 estiver setado darseá inicio a contagem de tempo T1 e ao final o estado R2 será setado e R1 ressetado Lógica 04 Se o estado R2 estiver setado darseá inicio a contagem de tempo T2 e ao final o estado R3 será setado e R2 ressetado Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 51 Lógica 05 Se o estado R3 estiver setado darseá inicio a contagem de tempo T3 e ao final o estado R4 será setado e R3 ressetado Lógica 06 Se o estado R4 estiver setado darseá inicio a contagem de tempo T4 e ao final o estado R1 será setado e R4 ressetado O ciclo recomeça Lógica 07 Se o botão push button for pressionado todos os estados R1 R2 R3 e R4 serão ressetados Lógica 08 Acionando a saída vermelha do semáforo 01 VM1 Observando a máquina de estado note que a saída vermelho 01 está em nível lógico alto nos estados R1 e R2 Assim os estados R1 ou R2 devem acionar a saída VM1 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 52 Lógica 09 Acionando a saída amarela do semáforo 01 AM1 Observando a máquina de estado note que a saída amarela 01 está em nível lógico alto somente no estado R4 Assim o estado R4 deve acionar a saída AM1 Lógica 10 Acionando a saída verde do semáforo 01 VD1 Observando a máquina de estado note que a saída verde 01 está em nível lógico alto somente no estado R3 Assim o estado R3 deve acionar a saída VD1 Lógica 11 Acionando a saída vermelha do semáforo 02 VM2 Observando a máquina de estado note que a saída vermelha 02 está em nível lógico alto nos estados R3 e R4 Assim o estado os estados R3 ou R4 devem acionar a saída VM2 Lógica 12 Acionando a saída amarela 02 do semáforo 02 AM2 Observando a máquina de estado note que a saída amarela 02 está em nível lógico alto somente no estado R2 Assim o estado o estado R2 deve acionar a saída AM2 Lógica 13 Acionando a saída verde 02 do semáforo 02 VD2 Observando a máquina de estado note que a saída amarela 02 está em nível lógico alto somente no estado R1 Assim o estado o estado R1 deve acionar a saída VD2 Lógica 14 Fim de programa Clube da eletr6énica Automacao e Controle Praticando Desejase implementar um sistema de controle para semaforos para veiculos e pedestres como mostrado no esquema c i om Oo ua Cc t felt A re wwwclubedaeletronicacombr ej Sentido nico SA Oo we BN Oo Pal C Descrigao de funcionamento O circuito é iniciado quando o botao de Liga BL tipo push button é acionado darsea entao 0 inicio ao ciclo O tempo fica a critério do projetista tomando cuidado para que nao ocorram choques ou atropelamentos Um botao de desliga BD tipo push button também deve ser implementado Etapas para relatorio do projeto Q Descrigao funcional apontar possiveis falhas no processo e solucionalas Q Identificar as variaveis e criar a lista de entradas e saidas Q Fazer o diagrama de estado da solugao proposta Q Implementar no Kit do Zap500 nao esquecer dos comentarios e Automagao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 53 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 54 Mensagens na IHM do CLP Hoje praticamente todos os fabricantes de CLP Controladores lógicos programáveis disponibilizam a IHM Interface Homem Máquina como acessório opcional que digase de passagem agrega bastante valor ao CLP Normalmente a IHM consiste de um teclado para entrada de dados e uma tela display para visualização das informações pertinentes ao sistema Abaixo um exemplo resolvido ilustra o uso das mensagens na IHM Agitador de produtos Resolvido Desejase implementar o sistema de controle do esquema abaixo Descrição de funcionamento Ao pressionar o botão liga BL darseá início ao processo abrindo simultaneamente as válvulas de entrada VEP1 e VEP2 quando o sensor de nível alto SNA for atingido automaticamente as válvulas de entrada se fecham e o motor agitador funciona por 10 segundos A válvula de saída VS será aberta e o Clube da eletr6énica Automacao e Controle liquido escoara até que o sensor de nivel baixo SNB seja atingido entao o ciclo recomega Pressionando o botao desliga BD 0 processo sera interrompido Etapas para elaboragao do projeto Definir 0 problema corrigindo possiveis falhas no processo Identificar as variaveis e criar a lista de entradas e saidas Montar o diagrama de estado da solugao proposta Implementar no Kit do Zap500 nao esquecer dos comentarios e identificagao das variaveis Solugao Definigao de entradas e saidas IO As entradas sao as condides transigées impostas pelo projetista para ocorra uma mudanga de estado e as saidas sao os atuadores ou seja os que executarao algo se uma determinada condigao for atingida No projeto a ser implementado as entradas e as saidas sao BL Botao de liga vVEP1 Valvula de entrada do produto 1 BD Botao de desliga VEP2 Valvula de entrada do produto 2 v SNA Sensor de nivel alto v MA Motor agitador vSNB Sensor de nivel baixo VS Valvula de saida Maquina de estados e Condico para fechar as valvulas Condicdo para que as valvulas é ligar 0 motor de agito 1 2 sejam abertas Primeiro estado BL1 YEP11 SNA1 VEP21 MA 0 Condicao inicial S 0 Segundo estado VEP10 7 VEP10 VEP2 0 7 MA 0 YEP2 0 VS 0 SNB1 MA 1 S O CondicSo para que o BD1 Terceiro estado ciclo recomece YEP10 YEP2 0 KA O TEMPO 10s S 1 Condicdo para desligar o motor de Condigaa para que Oo ciclo agito e ligar a vdalvula de saida seja interrompido Automagao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 55 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 56 O programa ladder com comentários Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 57 Energizando as saídas Praticando Elabore em ladder um programa capaz de partir o motor em Y exibir mensagem TENSÃO 127V e após 3 segundos comutálo automaticamente para exibir mensagem TENSÃO 220V O diagrama de força esta representado abaixo Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 58 Elabore em ladder uma partida direta reversa exibindo as seguintes mensagens SENTIDO HORÁRIO e SENTIDO ANTIHORÁRIO O diagrama de comando e de força está representado abaixo Blocos contadores UP crescente e UPDOWN crescente e decrescente São blocos destinados à contar um determinado número de transições ocorridas na entrada conta Ele conta o número de transições até um valor fornecido pelo usuário como parâmetro A saída indica o fim da contagem Os contadores podem ser UP e UPDOWN vejamos Contador UP crescente Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 59 Contador UP crescenteDOWNdecrescente Os parâmetros P1 e P2 são iguais para ambos os contadores sendo P1 representa o valor corrente da contagem e deve ser obrigatoriamente uma memória inteira M P2 representa o valor limite da contagem e pode ser memória inteira M ou constante inteira K Praticando O projeto abaixo tem o objetivo didático onde o aluno deverá entender o sistema descrito e automatizálo Clube da eletr6énica Automacao e Controle Descrigao de funcionamento Q Pressionando o botao liga BL as garrafas comegarao a entrar processo nao descrito por uma esteira secundaria EG Q Havera um controle de garrafas que sera colocada sobre o suporte em cada suporte havera 10 garrafas que serao contadas por intermédio de um sensor SCG Q Assim que as dez garrafas estiverem no suporte a esteira se movimentara através de um motor ME Q Omotor da esteira ira parar assim que o suporte atingir o sensor de enchimento SEG Q Atingido o SEG devera acionar o motor de controle de descida da maquina que enchera as garrafas MEG que devera ficar baixo por 5 segundos tempo para enchimento da garrafa e retornara a sua posigao de origem aguardando proximo suporte Q Assim o motor da esteira ligara novamente até chegar no sensor de tampa SCT que devera acionar o motor de controle de descida da segunda maquina que sera responsavel por colocar a tampa esse processo levara 2 segundos e retornara a sua posiao de origem aguardando prdoximo suporte Q Novamente a esteira sera ligada e chegara o sensor de prega de rdtulo SPR que devera acionar o motor de controle de descida da segunda maquina que sera responsavel pela colocagao do rotulo esse processo levara 3 segundos e retornara a sua posiao de origem aguardando prdoximo suporte Q Assim que o rotulo for colocado a esteira se movimentara novamente até encontrar um sensor de saida de garrafas SSG onde um bracgo mecAanico ira retirar as garrafas do suporte para colocalas em uma caixa O tempo de retirada sera de aproximadamente 3s Q Aesteira liga novamente levando o suporte para a origem SPI que aguardara outras garrafas Importante Q O sistema devera ser ligado por intermédio de um botao de liga BL e desligado através de um botao desliga BD Usar IHM Q Assim que o sistema for ligado as garrafas serao inseridas em um suporte dando inicio a contagem Q Oprocesso acima é passivo pode ser melhorado aceitando sugestdes do projetista Q Verifique se ha erros no processo e aponte solugoes Etapas a seguir a Identificar as variaveis e criar a lista de ES b Fazer os diagramas de estado fluxograma etc da soluao proposta Cc Implementar no Kit do Zap500 utilizar IHM para monitorar saidas Automacao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 60 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 61 Blocos matemáticos Como o próprio nome diz estes blocos realizam operações matemáticas como Adição ADD Subtração SUB Multiplicação MUL e Divisão DIV As operações são realizadas entre os operandos P1 e P2 que podem ser Memória inteira M Memória real D Constante inteira K ou constante real Q armazenando o resultado em P3 que pode ser uma memória Inteira M ou real D Além de realizar as operações básicas o SPDSW também disponibiliza outros blocos que são Extrator de raiz quadrada Log na base de 10 Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 62 Exponenciação Potenciação Praticando 1 Sabendose que o timer possui uma base de tempo de 10ms Elabore um programa capaz de converter o valor apresentado na memória do timer em segundos e o apresente no display Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 63 3 Desejase implementar um sistema para envase de produtos conforme ilustrado na figura abaixo Descrição de funcionamento Ao pressionar o botão de Liga BL dará início ao processo e a esteira ME será ligada e só pára quando a caixa chegar à posição de envase dado pelo sensor de posição da caixa SPC neste momento abrese a válvula de envase VE liberando o produto que terá seu nível controlado pelo sensor SNP e assim que este nível for alcançado ligase novamente a esteira até que uma nova caixa chegue a posição de envase Condição de partida O sistema só ligará se a tampa de proteção estiver fechada ou seja se o sensor de proteção SPR estiver acionado Pressionando o botão de desliga BD o ciclo será interrompido 1 Defina as entradas e saídas IO relacionando a sigla com o contato do CLP 2 Fazer o diagrama de estado da solução proposta 3 Fazer programa ladder da solução proposta Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 64 Trabalhando com variáveis analógicas Os Controladores Lógicos Programáveis são equipamentos digitais ou seja só entendem 0 e 1 porém a grande maioria deles possui internamente conversores AD entrada de sinais e DA saída de sinais na maioria dos casos estes conversores são de 10 bits Os controladores lógicos são preparados para receber ou enviar sinais em tensão tipicamente 0 a 10V ou em corrente tipicamente 4 a 20mA cabendo ao usuário uma consulta ao manual do fabricante Segue um exemplo onde o valor corrente do operador E0 será transferido para a memória M0 Blocos comparadores e Comparar duas variáveis e tomar decisão é sem dúvida de extrema importância para automação Os CLPs disponibilizam vários blocos para este fim Vejamos alguns exemplos Outros blocos de comparação P1 Igual a P2 P1 P2 O objetivo destes elementos é realizar a comparação entre operadores Esta comparação é do tipo que verifica se o operando P1 é igual ao operando P2 Para inserilo no programa devese posicionar o cursor na posição desejada selecionar no menu à esquerda o grupo Comparação e clicar no botão correspondente Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 65 P1 diferente de P2 P1 P2 O objetivo destes elementos é realizar a comparação entre operadores Esta comparação é do tipo que verifica se o operando P1 é diferente do operando P2 Para inserilo no programa devese posicionar o cursor na posição desejada selecionar no menu à esquerda o grupo Comparação e clicar no botão correspondente P1 maior que P2 P1 P2 O objetivo destes elementos é realizar a comparação entre operadores Esta comparação é do tipo que verifica se o operando P1 é maior que o operando P2 Para inserilo no programa devese posicionar o cursor na posição desejada selecionar no menu à esquerda o grupo Comparação e clicar no botão correspondente P1 maior ou igual a P2 P1 P2 O objetivo destes elementos é realizar a comparação entre operadores Esta comparação é do tipo que verifica se o operando P1 é maior ou igual ao operando P2 Para inserilo no programa devese posicionar o cursor na posição desejada selecionar no menu à esquerda o grupo Comparação e clicar no botão correspondente P1 menor que P2 P1 P2 O objetivo destes elementos é realizar a comparação entre operadores Esta comparação é do tipo que verifica se o operando P1 é menor que o operando P2 Para inserilo no programa devese posicionar o cursor na posição desejada selecionar no menu à esquerda o grupo Comparação e clicar no botão correspondente P1 menor ou igual a P2 P1 P2 O objetivo destes elementos é realizar a comparação entre operadores Esta comparação é do tipo que verifica se o operando P1 é menor ou igual ao operando P2 Para inserilo no programa devese posicionar o cursor na posição desejada selecionar no menu à esquerda o grupo Comparação e clicar no botão correspondente Teste lógico P1 P2 O objetivo deste elemento é realizar a operação lógica AND E bit a bit entre dois operadores Para inserilo no programa devese posicionar o cursor na posição desejada selecionar no menu à esquerda o grupo Comparação e clicar no botão correspondente Praticando 1 Elabore um programa capaz de a Ler um sinal analógico de 0 0C a 5V 100C b Apresentar o valor da temperatura no display c O circuito deverá acionar ligar uma ventoinha quando o set point 40C for alcançado d A ventoinha deverá ficar ligada por 5 segundos e Implemente um set point ajustável via IHM Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 66 2 Desejase programar um sistema para furação de peças conforme ilustrado na figura abaixo Descrição de funcionamento Ao pressionar o botão de Liga BL dará inicio ao processo e a esteira ME será ligada e só para quando a peça chegar à posição de furo dada pelo sensor de furo SPF neste momento o motor de furo MF e o motor de descida da broca MDB serão acionados até que o furo esteja completo dado pelo sensor de descida da broca SDB neste momento é acionado o motor de subida da broca MSB Devese manter o motor de furo acionado para que a broca não quebre Quando o sensor de subida da broca SSB for alcançado o sistema recomeça Condições de partida O processo só terá início se a broca estiver na posição alta assim se estiver baixa ela deverá subir Se estiver quebrada fica esperando a troca e o sistema não liga 1 Defina as entradas e saídas IO relacionando a sigla com o contato do CLP 2 Fazer o diagrama de estado da solução proposta 3 Fazer programa ladder da solução proposta utilizar comentários Clube da eletrônica Automação e Controle Automação e controle Autor Clodoaldo Silva Revisão 11jun2011 67 Projeto máquina de corte automatizada Desejase projetar uma serra automatizada vejamos os critérios do cliente Descrição de funcionamento Colocase manualmente uma peça de 10 metros na máquina um sensor detecta a presença da peça SPP se este for 1 e o botão liga BL for pressionado ou seja 1 a máquina liga caso contrário acenderá uma lâmpada L e na IHM deverá ser exibida a seguinte mensagem COLOQUE A PEÇA Uma vez BL e SPP 1 liga o atuador de empurra peça AEP até que a peça encontre o sensor de posição de corte SPC neste momento desliga o AEP e liga o atuador prensa peça APP após 1 segundo liga a SERRA e o atuador da serra AS que ficarão acionados até que o sensor de fim de corte SFC seja alcançado e então aciona o atuador de retirada da peça ARP e o atuador que empurra a peça para corte AEP Quando a décima peça passar pelo sensor SCP a lâmpada L acenderá e a mensagem COLOQUE A PEÇA aparecerá novamente Etapas para elaboração do projeto Definir o problema corrigindo possíveis falhas no processo Identificar as variáveis e criar a lista de entradas e saídas Montar o diagrama de estado da solução proposta Implementar no Kit do Zap500 não esquecer dos comentários e identificação das variáveis Clube da eletr6énica Automacao e Controle Teste de estanqueidade Colocase o frasco manualmente na posigao de teste pressionase os botdes de teste simultaneamente push button o cilindro avanga depois de 1 segundo injetase ar 5 bar por 4s desligase o ar o sensor mede a pressao por um tempo de 5s e se neste tempo a pressao cair o franco sera rejeitado exibir mensagem no display FRASCO RUIM se estiver nao cair neste intervalo de tempo o frasco esta bom exibir mensagem no display FRASCO BOM oe Sensor de pressao wwwclubedaeletronicacombr Avanca pistao 2 e Injeta AR Conversor pressaocorrente ote 50 Bar 4s eo4ay eH req o11 4 cp tt 4a 20mA f ee 1 1 i i pandas EAN 1 1 I ma 1 1 of Cc ee 2 r GND 1 20 i food Sugestao de mensagens a Pressdo Injetada bar Testando 10 P bar Frasco BOM APROVADO Botées de teste Frasco RUIM REPROVADO BOA RUIM Toda idéia brilhante de hoje ja foi uma idéia impraticavel no passado Bill Gates wwwclubedaeletronicacombr Referéncias bibliograficas Q Circuitos digitais Autor Antonio Carlos de Oliveira Lourencgo Ed Erica Qshttpwwwplcopenorgpagestc1standardsiec1131or61131 QshttpAwwwcpdeeufmgbrcarmelaNORMA20IEC201 131doc QshttpAwwwsoftwarerockwellcomcorporatereferencelec1131 Qshttpwwwplcopenorg QshttpAwwwmeuspbrfonsecapsi256220aula20620IHMpdf Qshttpwwwtesesuspbrtesesdisponiveis1818133tde11072002085859 Qshttpwwwredenetedubrpublicacoesarquivos20080108 144615 INDU058pdf QshttpAwwwcorradijuniornombrmodCLPpdf QshttpAwwwcpdeeufmgbrseixasPaginallDownloadDownloadFiles Automagao e controle Autor Clodoaldo Silva Revisao 11jun2011 68