Sistemas logicos programaveis

2.299 visualizações

Publicada em

saiba tudo sobre sistemas logicos programáveis e automação industrial

Publicada em: Indústria automotiva
0 comentários
4 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
2.299
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
4
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
265
Comentários
0
Gostaram
4
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Sistemas logicos programaveis

  1. 1. CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA – CNI Robson Braga de Andrade Presidente Diretoria de Educação e Tecnologia Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti Diretor de Educação e Tecnologia SENAI-DN – SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL Conselho Nacional Robson Braga de Andrade Presidente SENAI – Departamento Nacional Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti Diretor-Geral Gustavo Leal Sales Filho Diretor de Operações SENAI-RS – SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL DEPARTAMENtO REGIONAL DO RIO GRANDE DO SUL Conselho Regional Presidente Nato Heitor José Müller Presidente do Sistema FIERGS Diretor Regional e Membro Nato do Conselho Regional do SENAI-RS José Zortea Diretoria do SENAI-RS José Zortea Diretor Regional Carlos Artur Trein Diretor de Operações Carlos Heitor Zuanazzi Diretor Administrativo-Financeiro
  2. 2. Linguagens de Programação 4 O controlador lógico programável nasceu a partir de uma linguagem que representa um diagrama elétrico. Essa linguagem é mais conhecida como Ladder. A Ladder, assim como muitas outras linguagem de programação que existem, encontra-se descrito em uma norma internacional conhecida como IEC61131, em que direciona o trabalho dos fabricantes para que possam desenvolver seus softwares destinados à programação dos equipamentos que serão utilizados por empresas integradoras de sistemas e, também, pelos usuários finais. A linguagem Ladder aproxima-se muito de um projeto elétrico, utilizando contatos NA, NF e bobinas como suas principais ferramentas de trabalho. A função principal de um programa nessa linguagem é controlar o acionamento das bobinas (saídas), conforme o resultado das combinações lógicas dos contatos (entradas). Esta linguagem é uma representação gráfica bastante simples do diagrama de contatos. Assim, temos uma representação composta por duas linhas verticais que representam os polos positivo (lado esquerdo) e negativo (lado direito) de uma fonte de alimentação. Para que a saída seja acionada, é necessário energizá-la logicamente. Isso ocorre quando existir uma satisfação da condição lógica, energizando, assim, a linha de comando e fornecendo energia para a saída. START EmStop Motor Button N S Figura 9 - Exemplo de programa em Ladder Fonte: Autor Ao passar dos anos, e com a necessidade de mais recursos de programação, nasceram alguns comandos (funções) especiais, como operações matemáticas, comparadores e outros. Do mesmo modo que ocorreu com o desenvolvimento de novos comandos, o aumento da quantidade de usuários permitiu a criação de outras linguagens de programação, como a ST (Texto Estruturado), a IL (Lista de Instruções), a FBL (Bloco de Funções) e a SFC (Linguagem de Função Sequencial).
  3. 3. 30 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Podemos representar, logicamente, um circuito série simples, composto de dois interruptores e uma lâmpada, de diversas maneiras: X 0 X 0 X 0 X 1 X 1 Y 0 X 1 Y 0 DIC ou LADDER DIL ou BLOCOS LÓGICOS LD X0 AND X1 OUT Y0 LIS ou LISTA DE INSTRUÇÕES Y0 = X0 . X1 Y 0 EXPRESSÃO LÓGICA CIRCUITO ELÉTRICO Figura 10 - Exemplos de representações Fonte: SENAI - CETEMP, 2005 Todas as figuras acima são representações possíveis de um mesmo circuito elétrico, todas igualmente válidas para representar o circuito mencionado. No mercado há fabricantes especializados apenas em desenvolvimento de softwares para programação de equipamentos, baseando-se na norma IEC 61131, sem desenvolvimento de hardware algum. É o caso da empresa 3S-Software, que realiza o desenvolvimento da ferramenta conhecida como Codesys para vários fabricantes. Para conhecer um pouco mais sobre o software de programação Codesys, visite a página: http://www.3s-software. com A empresa Altus também realiza o desenvolvimento da ferramenta conhecida como Mastertool.Para conhecer um pouco mais sobre o software de programação visite a página: http://www.altus.com.br/site_ptbr/index. php?option=com_content&view=article&id=27&Item id=29 VOCÊ SABIA? 4.1 ST (Linguagem estruturada/Texto estruturado) A linguagem de texto estruturado possui suas raízes na programação em alto nível das linguagens Pascal, “C” e Ada. Muito utilizada para o desenvolvimento de blocos de programação complexos, pode também ser empregada em conjunto com outras linguagens de programação, bem como nas ações e transições de um programa que utiliza linguagem SFC. A programação é feita por meio de instruções que obedecem a uma certa estrutura, como podemos verificar na figura a seguir:
  4. 4. 4 Linguagens de Programação 31 FlipFlop ( S1:= (%lW3>=%MW3), R := Varln ); VarOut := FlipFlop.Q1; Figura 11 - Exemplo de programa em Linguagem Estruturada Fonte: Autor 4.2 FBL (Linguagem de blocos) A programação nesse tipo de linguagem é feita por meio de blocos de operações. Os blocos são muito comuns na área de processo, pois mostram o comportamento das funções utilizadas, os blocos de funções e os programas, exatamente como um conjunto de blocos gráficos interligados, parecido com o desenho de um circuito eletrônico. Podemos dizer que a representação é muito parecida com um fluxograma de sinais entre os elementos envolvidos no controle. A seguir, temos o exemplo de programa em Linguagem de Blocos. FlipFlop %lW3 %MW3 Varln VarOut SR S1 Q1 R >= Figura 12 - Exemplo de programa em Linguagem de Blocos Fonte: Autor 4.3 SFC (Linguagem de Função Sequencial) A SFC é feita, basicamente, por meio de um fluxograma do processo que descreve graficamente o comportamento em sequência de um programa. Este tipo de linguagem é derivado de redes de Petri e do Grafcet (IEC 848). Com o SFC conseguimos estruturar o programa para ser executado da melhor forma possível, mantendo uma visão do problema que precisamos resolver, ao mesmo tempo em que verificamos como está sendo executado. Desse modo, fica mais fácil chegar à solução. A linguagem SFC consiste em um conjunto de passos (steps) ligados a blocos de ação e transições. Cada passo representa um estado do sistema a ser controlado. A transição é a condição para que o programa possa avançar; ou seja, toda vez que a condição de uma transição for verdadeira, o passo anterior a ela é desativado e o passo seguinte é ativado.
  5. 5. 32 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Cada ação pode ser programada em qualquer uma das linguagens do IEC, podendo se misturar mais do que uma linguagem em um mesmo programa. Uma das grandes vantagens é que o programa realiza sequências paralelas, como se faz necessário em algumas situações. A seguir, trazemos um exemplo de programa em linguagem sequencial. S1 S3 t1 t3 & t2 t5 t4 S2 S0 Figura 13 - Exemplo de programa em Linguagem Sequencial Fonte: Autor 4.4 IL (Lista de Instruções) A programação IL é feita por meio de instruções dispostas em sequência de execução, muito parecida com o Assembler. As linhas representam operações lógicas booleanas que devem ser validadas para que executemos o comando de acionamento das saídas. Os comandos básicos para qualquer lógica da lista de instruções é a função “load” e a função “store”. A seguir, vemos um exemplo de programa em Lista de Instruções. LD ORN ANDN S START Button EmStop Motor Figura 14 - Exemplo de programa em Lista de Instruções Fonte: Autor FIQUE ALERTA O programa do usuário é de completa responsabilidade do programador. Durante seu projeto, devem ser levadas em consideração as ações que serão realizadas pelo CLP, pois ele pode causar danos ao equipamento, ou até mesmo a morte de pessoas. Para a realização dos trabalhos, consulte sempre um profissional que possua a habilitação necessária.
  6. 6. 4 Linguagens de Programação 33 Recapitulando Vimos que a primeira linguagem de programação desenvolvida para o CLP é a Ladder. Aprendemos que essa linguagem foi baseada na representação do diagrama elétrico. Compreendemos que, a partir da linguagem Ladder, outras linguagens foram desenvolvidas e estão normatizadas pela IEC61131-3. Concluindo este capítulo, apresentamos as outras linguagens existentes: a ST (Texto Estruturado), a IL (Lista de Instruções), a FBL (Bloco de Funções) e a SFC (Linguagem de Função Sequencial).
  7. 7. Conceitos Lógicos e Memória do Controlador 5 5.1 Conceitos Vamos relembrar agora alguns conceitos lógicos que serão extremamente necessários para a utilização das memórias de qualquer CLP. BIT (ponto) – É a menor unidade para o sistema, utilizada na base binária. Podemos dizer que o bit é a unidade básica de informação, e pode assumir o valor 0 (Zero/False) ou 1 (Um/True). Figura 15 - Representação do bit Fonte: Autor BYTE (octeto) – É a unidade construída pela união de 8 bits consecutivos, e pode assumir valores na faixa de 0 a 255. 7 6 5 4 3 2 1 0 Figura 16 - Representação do byte Fonte: Autor WORD (palavra) – É a unidade construída pelo conjunto de 2 bytes consecutivos e pode assumir valores na faixa de –32768 a +32767 (com sinal), ou valores na faixa de 0 a 65535 (sem sinal). F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Figura 17 - Representação do word Fonte: Autor DWORD (literalmente um “double word” ou “palavra dupla”) pode representar os valores decimais de 0 a 4.294.967.295 (4 Gigabytes). 4 Gb ou 4 giga é o total dos valores de todos os 32 bits. Existem blocos de dados maiores que o processador consegue manipular - um qword (literalmente “quad word” ou “palavra quádrupla”) são 64 bits de dados (4 words ou 8 bytes), um tword possui 80 bits de dados (10 bytes) e algumas instruções podem usar até 128 bits (16 bytes). Percebe-se que esse números são muitos extensos.
  8. 8. 36 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 5.2 Memória do controlador programável Todos os dados lidos externamente, ou até mesmo internamente, pelo CLP são armazenados em uma área da CPU (Unidade Central de Processamento) destinada a essa tarefa. Esta área é conhecida como memória. Toda memória possui um mecanismo que informa em que parte se encontram os dados. Essas informações são gravadas, alteradas e acessadas a todo momento. A memória é dividida por regiões (setores). Algumas dessas regiões são destinadas ao uso restrito do “software” de gerenciamento do CLP. Em uma grande parte da memória encontramos as funções especiais e regiões para usuários. Utilizamos o mesmo modo para identificar nossas casas, ou seja, o endereço onde moramos. Com a construção dos CLPs, os acessos à memória são feitos por meio de bytes (8 bits). No entanto, para o usuário, os dados são visíveis em vários formatos: bits, bytes, words e double words, entre outras formas. Uma entrada/saída digital é armazenada em um bit, e elas são agrupadas por octetos, ou seja, dentro de um byte. As entradas/saídas analógicas, os valores numéricos, os resultados de operações matemáticas e as contagens ou as temporizações são armazenados em words. As primeiras CPUs dos controladores programáveis utilizavam memória do tipo EPROM para armazenar os dados do programa do usuário e, assim, não permitiam fazer download e nem upload dos registros ali gravados, isso porque a única forma de armazenar dados na EPROM era utilizando um gravador de EPROM. O máximo que conseguíamos fazer era gerar um backup da memória em uso em algum computador. As memórias utilizadas pelos controladores mais novos são dos tipos EEPROM e/ou FLASH EPROM. VOCÊ SABIA? O tipo de endereçamento utilizado varia de fabricante para fabricante. Sendo assim, se quisermos utilizar uma memória específica, devemos consultar o manual do fabricante relativo ao CLP que será utilizado em um projeto específico. Executiva Sistema Imagem Dados Usuário Figura 18 - Representação da memória do CLP Fonte: Autor
  9. 9. 5 Conceitos Lógicos e Memória do controlador 37 A seguir, veremos as descrições das áreas de memórias. Memória executiva: é a área responsável por armazenar os dados do sistema operacional do controlador programável, e também é responsável por gerenciar e executar todas as funções operacionais do controlador. Se houver algum problema nessa área de memória, o controlador sequer iniciará. Alguns fabricantes permitem que o usuário carregue o sistema operacional, garantindo, assim sua atualização contra falhas no funcionamento. FIQUE ALERTA Quando enviar o programa de usuário para o controlador, fique atento para não apagar o programa executivo, ou o CLP passará a não funcionar. Caso isso ocorra acidentalmente, entre em contato com o fabricante e solicite os arquivos para regravar seu sistema operacional. Memória do sistema: é a área responsável por armazenar e apresentar os resultados e/ou as informações intermediárias geradas pelo sistema operacional. Para o funcionamento do sistema operacional, esta área não poderá ser acessada pelo usuário. Memória de imagem: esta área armazena as informações referentes ao estado das entradas e saídas, trazendo o valor do campo sempre atualizado e disponibilizando os valores para a memória do usuário. Memória do usuário: é a área na qual o programa desenvolvido pelo usuário é armazenado. Uma vez armazenado, o sistema operacional o reconhece e executa as funções programadas e armazenadas. Memória de dados: esta área é responsável por armazenar os dados referentes aos resultados do programa de usuário executado, e é também a área de troca de dados entre equipamentos. Recapitulando Vimos, neste capítulo, que ao trabalhar com lógicas de controle o primeiro conceito que precisamos ter em mente é que a memória do CLP está dividida em vários endereços que estão organizados por words ou bytes. Aprendemos que cada word possui 16 bits e cada byte possui 8 bits. O bit é a menor unidade do sistema e pode assumir valores de 0 até o máximo de 1. Também vimos que a memória do CLP está dividida em setores, e que cada um deles tem sua função: Executiva, Sistema, Imagem de I/O, Dados e Usuário.
  10. 10. Componentes Básicos e seus Símbolos 6 A seguir, descreveremos os itens cujo conhecimento é necessário o desenvolvimento da programação básica de CLPs. 6.1 Transformadores de controle (fonte de alimentação) Por razões de segurança, o controle das máquinas utiliza componentes de baixa tensão, pois eles devem permitir que o operador e/ou o técnico de manutenção toque neles sem a possibilidade de lhe causar lesões. Como exemplo, normas brasileiras como ABNT – NBR 5410 (Instalações Elétricas de baixa tensão) e a NR 10(Norma Regulamentadora para segurança em instalações e serviços em eletricidade). Para máquinas que exigem eficiência aplicam-se tensões mais elevadas, como 380Vac. Contudo, as linhas de comando devem sempre ser reduzidas para 127Vac ou outro valor menor. Para essa função, utilizaremos um transformador de controle ou uma fonte de alimentação. A figura 19 mostra o diagrama elétrico do transformador de controle. Na simbologia, podemos notar que o primário está no topo, e o secundário, na parte inferior. 1 T2 127 Vca/380Vca 500VA X Y Z U V W 1 Figura 19 - Diagrama elétrico do transformador de controle Fonte: Autor
  11. 11. 40 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL FIQUE ALERTA Supondo que um técnico de manutenção tenha que substituir uma lâmpada de sinalização danificada no painel, e ele esteja alimentado com 480Vac, se o técnico encostar acidentalmente nas partes metálicas da lâmpada, e ela estiver energizada, o choque poderá ser letal. Porém, se a lâmpada estiver alimentada com uma tensão de 24Vac, por exemplo, o resultado do choque será bem menos severo. Como o diagrama Ladder foi criado há muito tempo, utilizávamos o transformador para representar as linhas de comando. Atualmente, com a facilidade e o baixo custo, utilizamos uma fonte de 24Vcc para representar as linhas de comando. Desse modo, podemos utilizar uma fonte chaveada, que alcança 24Vcc, e sua saída representa o secundário do transformador. Figura 20 - Transformador de controle Fonte: EATON, 2007 Normas ABNT e NR’s Sites de pesquisa: http://www.abnt.org.br/ http://portal.mte.gov.br/legislacao/normas-regulamentadoras- 1.htm SAIBA MAIS 6.2 Interruptores Existem duas funções para os interruptores. A primeira delas é sua utilização pelos operadores para enviar informações na entrada do circuito de controle, e a segunda função é sua utilização nas partes móveis que produzem retorno de sinais para o circuito de controle. Há muitos tipos de interruptores para serem descritos, porém vamos apenas citar alguns. 6.2.1 Botoeiras Os interruptores mais comuns são as botoeiras, que possuem uma grande gama de aplicações. A figura 21 apresenta um exemplo de botoeiras.
  12. 12. 6 Componentes Básicos e seus Símbolos 41 Figura 21 - Botoeiras Fonte: EATON, 2007 Existem dois tipos de botoeira, a pulsada e a retentiva. A botoeira pulsada é ativada quando o botão é pressionado e é desativada quando o botão é liberado. O retorno da botoeira é realizado por meio da utilização de uma mola interna. A botoeira retentiva é ativada quando o botão é pressionado, e continua ativada mesmo que o botão seja liberado. Para desativar esse tipo de botoeira, o botão deve ser pressionado uma segunda vez. Uma variação para a botoeira retentiva são os botões de emergência do tipo girar para destravar. Os contatos dos interruptores podem ser de dois tipos. Um deles é o normalmente aberto (NA), e o outro, o normalmente fechado (NF). Quando uma botoeira está na posição desativada, os contatos do tipo NA estão abertos (não conduzindo) e os contatos NF estão fechados (conduzindo). A figura 22 mostra o diagrama elétrico para um contato normalmente fechado e para um contato normalmente aberto. NA NF Figura 22 - Diagrama elétrico dos contratos dos interruptores Fonte: Autor Dependendo do fabricante, as botoeiras podem ter até nove contatos auxiliares. Os tipos dos contatos são definidos conforme o projetista. As botoeiras podem ser utilizadas para várias funções (também definidas pelo projetista), entre as quais podemos citar a partida, parada, reset, emergência e outras. Figura 23 - Botoeira de emergência Fonte: EATON, 2007 6.2.2 Chaves seletoras As chaves seletoras também são conhecidas como chaves rotacionais. Elas utilizam os contatos NA ou NF para sua representação, idênticos às botoeiras, essas têm a mesma funcionalidade.
  13. 13. 42 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Figura 24 - Chaves seletoras Fonte: EATON, 2007 Existem as chaves seletoras que funcionam com duas, três ou mais posições. Não há interligações elétricas entre os contatos das diferentes posições. Caso as interligações sejam necessárias, o projetista deverá prever essas ligações. 6.2.3 Interruptor de limite Os interruptores de limite são instalados em posições que não são normalmente acessíveis pelo operador durante o funcionamento da máquina. Desse modo, os interruptores de limite são acionados pelas partes móveis da máquina. Figura 25 - Interruptores de limite Fonte: EATON, 2007 Usualmente, os interruptores de limite são dispositivos mecânicos. Todavia, atualmente podemos encontrar dispositivos que são acionados por luz ou calor, como, por exemplo, os sensores de abertura de portas de supermercados e shoppings e barreiras óticas. Os interruptores de limite podem ser encontrados também com contatos NA ou NF. Há vários tipos de interruptores de limite, que abrangem quase todos os tipos de aplicações imagináveis. 6.2.4 Lâmpadas indicadoras Todos os painéis possuem lâmpadas indicadoras que têm a função de alertar o operador quando existe energia no painel, ou quando a máquina está ligada, ou alguma outra indicação que se faça necessária, conforme o projeto. A figura 26 mostra a representação das lâmpadas indicadoras por meio de um objeto circular. Figura 26 - Lâmpadas indicadoras Fonte: EATON, 2007
  14. 14. 6 Componentes Básicos e seus Símbolos 43 Atualmente, encontramos no mercado indicadores luminosos com base no led, que têm uma vida útil bem ampla, reduzindo quase a zero a necessidade de troca. As cores existentes variam diretamente no led. Podemos utilizar também um led da cor branca e depois as lentes coloridas, com a cor e a indicação necessárias. Na maioria dos casos, as lâmpadas de cor vermelha são reservadas para indicações de estado crítico, bem como alimentação geral, falha ou equipamento ligado. A cor verde é utilizada para indicar cores em estado seguro, ou desligado. A cor amarela indica situação importante, porém sem perigo, bem como alarme de nível baixo, ou máquina aguardando. Outras cores são definidas pelo projetista, ou conforme a padronização que cada empresa adota para indicações. Outro recurso a ser utilizado com as lâmpadas é a intermitência, podendo ter sua largura de pulso definida em projeto. 6.2.5 Relés Inicialmente, os sistemas de controle eram compostos principalmente por relés e interruptores. A figura 27 representa a construção mecânica dos relés para entendermos inicialmente seu princípio de funcionamento. A B Contactos Eléctricos Núcleo Induzido Bobina Contactos Bobina Figura 27 - Elementos do relé/contactor Fonte: SENAI - CETEMP, 2005 O relé é um dispositivo eletromecânico composto por um núcleo, com uma bobina e contatos. Alguns contatos são fixos e outros podem ser removíveis, dependendo do modelo do relé. Nestes casos, os contatos removíveis são montados no relé através de um dispositivo mecânico externo que se movimenta, juntamente com a bobina. Figura 28 - Relé eletromecânico Fonte: OMRON, 2017a
  15. 15. 44 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Quando o relé é energizado, uma corrente elétrica passa pela bobina, na qual o campo magnético movimenta uma haste dentro do núcleo, modificando o estado dos contatos. Dois pares de contatos estão montados, e quando o relé não está energizado o par superior é fechado; quando a bobina é energizada, o par inferior é fechado. A ação dos contatos é resultado da energização e da desenergização do relé. Os contatos superiores são os contatos NF, pois sem energia na bobina eles estão fechados. Os contatos inferiores são os contatos NA, pois sem energia eles os contatos estão abertos. Ou seja, os contatos sempre são referidos conforme o estado da bobina desenergizada. A figura 29 representa o diagrama elétrico do relé. + 24Vdc 1K4 1k4 NA NF 1.5B1.6B 11 1k4 14 21 22 1K4 Figura 29 - Diagrama elétrico do relé Fonte: Autor Cada símbolo representado no diagrama elétrico possui um identificador a ser utilizado no programa do tipo Ladder. O identificador de bobinas é chamado de CR (coil of relay), seguido de um número, por exemplo, CR1, CR453 etc. Quando um contato for identificado como CR, ele automaticamente estará associado a seu respectivo relé. Cada relé possui uma única identificação, e a quantidade de relés que podem ser utilizados em uma programação está diretamente ligada ao tamanho da memória do CLP. 6.2.6 Relés temporizados É possível construir um relé com um dispositivo temporizador que atrasa o acionamento da bobina. Este tipo de relé é conhecido como TDR (time delay relay – relé com atraso de tempo). UP 1.0 3,0 0.5 omron H2C 1.5 0 2,5 0 Figura 30 - Relé temporizado Fonte: OMRON, 2017a
  16. 16. 6 Componentes Básicos e seus Símbolos 45 A representação do relé temporizado no diagrama elétrico é idêntica ao relé, porém leva internamente, ou próximo à bobina, a denotação TDR ou TR. Há dois tipos de relés temporizados: um deles é conhecido como TON, e o outro, como TOF. Vamos ver a diferença entre os dois. Relé TON (on delay) É utilizado em um circuito em que se deseja que a bobina seja acionada após certo tempo (ajustado pelo operador). Nesse exato momento, todos os contatos da bobina, que são do tipo NF, passam a abrir, e os contatos do tipo NA passam a fechar, até que as condições de energização sejam desativadas. Quando este evento ocorrer, o relé temporizado desligará e seu ajuste de tempo normalizará, zerando o valor da contagem. Este temporizador é muito útil quando precisamos atrasar a ativação de algum equipamento, como, por exemplo, quando partimos um motor de uma máquina. Nesse caso, muitas vezes necessitamos que alguns equipamentos fiquem desligados por um pequeno intervalo de tempo até que o motor chegue à sua velocidade de trabalho. CASOS E RELATOS Em relação a máquinas e processos, às vezes é muito importante que os equipamentos acionem em uma certa sequência: alguns equipamentos primeiro e, posteriormente, os demais, até que todos estejam operando conforme as necessidades do processo e/ou máquina. Vamos citar como exemplo uma esterilizadora de leite que produz leite longa vida, de modo que o produto deva ser homogeneizado. Para realizar a homogeneização, o leite deve passar por um motor sob certa pressão. O homogeneizador é o motor principal da máquina, que precisa de muita lubrificação, pois partes mecânicas realizam o processo. Então, em relação ao homogeneizador, precisamos de três motores que devem operar em uma certa sequência: primeiramente, a bomba de lubrificação deve operar durante um pequeno tempo, aproximadamente 10s, até fazer todo o óleo circular na estrutura do homogeneizador. Após esse tempo, precisamos acionar o homogeneizador para realizar a produção. Para finalizar, após 30s de funcionamento do homogeneizador (tempo de estabilização e verificação), a bomba de produção deve ser acionada para enviar leite ao homogeneizador. Nesse caso, verificamos que é necessária a utilização de dois temporizadores do tipo TON para realizar o sequenciamento de que precisamos.
  17. 17. 46 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Relé TOF (off delay) É utilizado quando necessitamos deixar um equipamento ligado durante certo tempo, mesmo após a condição de ativação ser desligada. Como exemplo de aplicação podemos citar um sistema de refrigeração em que a ventilação precisa ficar acionada mesmo após a máquina ter sido desligada. 6.3 Desenho básico do diagrama ladder Todos os diagramas elétricos são desenhados com a utilização de um formato padrão, que pode variar de empresa para empresa. Mas em se tratando de CLPs, há uma norma IEC61131-3 que rege todos os fabricantes para que a programação se torne parecida. A linguagem mais usual e conhecida no mundo dos CLPs é chamada de Ladder. A figura 31 mostra o princípio do diagrama Ladder que inicia com o transformador, a partir do qual descemos duas linhas laterais, o que chamaremos de barramentos de energia. A diferença de potencial entre os dois barramentos é igual ao secundário do transformador. Qualquer equipamento conectado entre essas duas linhas será energizado. H1 H3 H2 H4 T1 2 1 LAMP1 L1 4 X1 X2 SWITCH1 SWITCH2 3 PB1 PB2 Figura 31 - Diagrama de Ladder Fonte: HACKWORTH, J. & F., 2003 6.4 Nomenclatura de referência Em todos os diagramas elétricos, cada componente possui um nome de referência. Esta nomenclatura nos ajuda quando desejamos procurar algum elemento no diagrama elétrico. Como padronização, o nome dos elementos utilizados no diagrama Ladder geralmente possui as mesmas identificações utilizadas no projeto elétrico. Normalmente, a identificação dos elementos começa com caracteres, e é seguida de números. Quando os primeiros fabricantes lançaram seus CLPs no mercado, a programação não aceitava que a identificação do elemento fosse iniciada com números, somente caracteres. A quantidade também era limitada em cinco caracteres no total; ou seja, um projeto grande deveria ser bem executado para que o nome dos elementos não se repetisse. VOCÊ SABIA?
  18. 18. 6 Componentes Básicos e seus Símbolos 47 Ao longo do tempo, foram desenvolvidas muitas facilidades para o nome dos elementos, porém as abreviaturas utilizadas nos primórdios da programação continuam sendo aplicadas ainda hoje. No quadro 1 temos a relação das nomenclaturas utilizadas na maioria dos casos. Transformador (T) Relé de Controle (CR) Resistor (R) Capacitor (C) Chave de Limite (SL) Botoeira Pulsada (PB) Interruptor (S) Chave interruptora (S) Relé tempororizado (TDR ou TR) Motor (M) #### ###### ### UP 1.0 3,0 0.5 omron H2C 1.5 0 2,5 0 Lâmpada (L) Fusível (F) Disjuntor de caixa moldada (CB) Interruptor de sobrecarga (OL) DW 125H In = 100 A Ue = 500 V T = 45 º C CAT. A K0 50 - 60 H Ue V 230 380 /415 440 500 KA 40 25 16 12 Cc m 125 15 K1 = 50% Icu IEC 947 -2 CEI EN C0947 -2 VDE 0660 TESTE DW 125 H - 100 On On O In = 100 A Ue = 500 V T = 45 º C K1 = 50% Icu IEC 947 -2 O LZM 1 Quadro 1 - Elementos e nomenclatura Fonte: Autor Apesar de esta nomenclatura ainda ser utilizada, não significa que devemos manter essa prática. Cada empresa ou projetista pode desenvolver seu próprio padrão de nomes. No caso de mais de um elemento igual, como, por exemplo, o relé – CR, podemos utilizar a sequência numérica, do tipo CR1, CR2, CR3, e assim por diante. FIQUE ALERTA Para um bom projeto de automação, é importante o desenvolvimento de um guia utilizando as ferramentas da informática, bem como de uma planilha eletrônica para gerar um mapeamento de memórias em que constem todos os elementos utilizados dentro do CLP. Essa prática evita que um novo programador cause sérios danos ao sistema quando realizar alterações. Com os altos investimentos em tecnologia, a cada dia novos produtos chegam ao mercado. Para que você se mantenha atualizado e conheça os grandes fabricantes de produtos empregados em Engenharia Elétrica e Automação, consulte dois grandes fabricantes do mercado: Eaton/Moeller (http://www.moeller.net) e Schneider Electric: (http://www. schneider-electric.com.br). SAIBA MAIS
  19. 19. 48 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Recapitulando Neste capítulo aprendemos que há equipamentos que podem ser instalados nas entradas e saídas do CLPs, e possuem uma representação de contato (NA ou NF) em sua programação. Apresentamos o transformador de controle, os interruptores, as botoeiras, as chaves seletoras, os interruptores de limite, as lâmpadas indicadoras, os relés eletromecânicos e os relés temporizados (TON e TOF).
  20. 20. 6 Componentes Básicos e seus Símbolos 49 Anotações:
  21. 21. Lógicas Booleanas 7 Do mesmo modo que os relés executam um controle de operação em uma máquina, podemos dizer que eles executam uma função lógica. As funções lógicas fundamentais que conhecemos são as operações “E” (AND), “OU” (OR), e a “NEGADO” (NOT). Combinando as portas lógicas corretamente, podemos executar qualquer função lógica desejada. Em cada caso, a porta lógica é projetada para prover um valor específico em sua saída, baseado nos valores das entradas. Tanto para as entradas quanto para as saídas temos dois valores específicos (valores binários): o 0 (zero) e o 1 (um). Para o controle industrial, tratamos o 0 (zero) como OFF (desligado) e o 1(um) com ON (ligado). Em conjunto com as portas lógicas utilizamos uma tabela, a que chamamos de Tabela Verdade, para cada um dos circuitos que projetamos. O objetivo é representar todas as combinações possíveis nas entradas do circuito e suas respectivas saídas. FIQUE ALERTA Sempre que um projeto de circuito lógico for realizado, a Tabela Verdade deverá ser feita para verificar o resultado esperado, isso porque o circuito acionará os equipamentos de campo ligados a ele para evitar danos aos equipamentos e até a morte de pessoas. A figura 32 representa as portas lógicas mais utilizadas na automação. Logic element Logic network symbol AND Inputs OR Inputs Output Inputs Output Output NOT Figura 32 - Representação das portas lógicas “E”, “OU” e “NEGADO” Fonte: GROOVER, 1987
  22. 22. 52 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 7.1 Porta lógica “e” (and) A porta lógica “E” retorna um valor de saída em 1 quando todas as suas entradas estiverem com o valor lógico 1. A figura 33 ilustra a operação de uma porta lógica “E”, com a respectiva Tabela Verdade, que expressa a operação lógica do sistema. X1 X2 Y 115 V a b - + Inputs Output X1 X2 Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Figura 33 - a) Representação das portas lógicas “E”; b) Representação da Tabela Verdade. Fonte: GROOVER, 1987 Se as entradas X1 e X2 estiverem fechadas, a lâmpada Y estará ligada. A porta “E” é utilizada quando queremos que duas ou mais ações sejam completadas, para que possamos dar continuidade ao processo. Como exemplo, temos o caso de uma linha de produção que faz dois componentes interconectados por meio de parafusos de 10mm e 8mm. Nesse caso, antes de conectar as duas peças é necessário realizar os furos de 8 e 10mm. 7.2 Porta lógica “ou” (or) A porta lógica “OU” retorna um valor de saída em 1 quando qualquer uma das entradas estiver com o valor lógico 1. A figura 34 ilustra a operação de uma porta lógica “OU, com a respectiva Tabela Verdade, que expressa a operação lógica do sistema. 115 V X1 X2 Y - + Inputs Output X1 X2 Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 a b Figura 34 - a) Representação das portas lógicas “OU”; b) Representação da Tabela Verdade.. Fonte: GROOVER, 1987 Se a entrada X1 ou a entrada X2 estiver fechada, a lâmpada Y estará ligada. A porta “OU” é utilizada quando queremos monitorar um sistema em que apenas uma das ações seja completada, para que possamos dar continuidade ao processo. Como exemplo, temos o caso de uma sala monitorada por alarme, onde há dois sensores. Se qualquer um dos dois sensores atuar, o alarme será disparado.
  23. 23. 7 Lógicas Booleanas 53 7.3 Porta lógica “negada” (not) A porta lógica “NEGADA” tem apenas uma entrada e retorna na saída o valor invertido; ou seja, se a entrada estiver em 1, então a saída terá valor lógico de 0 (zero) e vice-versa. A figura 35 ilustra a operação de uma porta lógica “NEGADA”, com a respectiva Tabela Verdade, que expressa a operação lógica do sistema. Y Inputs Output 115 V X1 - + X1 Y 0 1 1 0 Resistance a b Figura 35 - a) Representação das portas lógicas “NEGADA”; b) Representação da Tabela Verdade. Fonte: GROOVER, 1987 Colocamos a entrada X1 em paralelo com a saída Y. Nesse caso, a corrente vai no sentido da menor resistência; ou seja, se a entrada X1 estiver aberta, a corrente passará pela saída Y e, caso a entrada X1 esteja fechada, então a saída Y não acionará. 7.4 Portas lógicas combinacionais As portas lógicas que vimos anteriormente, combinadas entre si, formam as outras duas portas de grande utilização: a “NÃO E” (NAND) e a “NÃO OU” (NOR). A porta lógica “NÃO E” é a combinação entre as portas lógicas ‘NEGADA” e “E”, e a porta lógica “NÃO OU” é a combinação entre as portas lógicas “NEGADA” e “OU”. Que conseguimos criar quaisquer combinações em nossas saídas por meio de inúmeras portas lógicas? VOCÊ SABIA? As figuras 36 e 37 representam as portas lógicas “NÃO E” e “NÃO OU”, respectivamente, e também sua Tabela Verdade. X1 X1 X2 Y X2 a Inputs Output b c X1 X2 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Y Y Figura 36 - a) Representação das portas lógicas “NÃO E”; b) Representação da Tabela Verdade. Fonte: GROOVER, 1987
  24. 24. 54 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL X1 X1 X2 Y X2 a Inputs Output b c X1 X2 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Y Y Figura 37 - a) Representação das portas lógicas “NÃO OU”; b) Representação da Tabela Verdade. Fonte: GROOVER, 1987 Recapitulando Neste capítulo vimos que as portas lógicas mais utilizadas na automação são as mais conhecidas: “E” (AND), “OU” (OR) e “NEGADO” (NOT). Apreendemos que, ao combinar essas portas corretamente, podemos executar qualquer função lógica desejada. A função lógica é projetada para prover um valor específico na saída, baseado nos valores das entradas. Outro ponto que ressaltamos foi que, para determinar o valor da saída, em conjunto com as portas lógicas utilizamos um recurso chamado de Tabela Verdade. Podemos também criar combinações entre as portas lógicas para criar novas funções lógicas e obter outros resultados, conforme nossa necessidade.
  25. 25. 7 Lógicas Booleanas 55 Anotações:
  26. 26. Sistemas de controle: conceitos e terminologia 8 Suponha que tivéssemos que controlar, por exemplo, a velocidade de uma bomba hidráulica para que em regime de operação ela forneça uma determinada vazão, independentemente da força exercida pelos atuadores? Ou, ainda, como garantir um processo de pressão e temperatura constante, indiferentemente a fatores externos? Tentaremos responder a essas perguntas, neste capítulo. Estudaremos um tema amplamente utilizado em todas as áreas em que precisamos de um controle extremamente preciso para uma ou mais grandezas físicas: o controle PID. O objetivo de um sistema de controle é igualar a variável de processo ao set-point programado, da maneira mais rápida e sem overshoots. Dependendo do processo, os objetivos podem variar. Alguns processos toleram overshoots e outros não. Como exemplo de controle sem overshoot temos o controle de pressão de gases e de controle que aceita overshoot temos o controle de nível em reservatórios da água tratada que vai para nossas casas. No quadro 2 temos o diagrama de blocos de um controlador PID inserido em um processo, com a definição de seus elementos. Diagrama de blocos de um controlador PID inserido em um processo SP: Conhecido como Set-point, Reference Value, ou Ponto de Ajuste). No caso de controladores microprocessados, geralmente é especificado em unidades de engenharia ou em uma escala pré-definida, por exemplo, 0 a 100, 0 a 1000. PV: Conhecido como Process Variable (Variável de Processo), Controlled Variable (Variável Controlada) e Variável Medida. Variável do processo cujo valor desejamos igualar ao setpoint. Nesse item, entendamos que o controlador recebe esta variável de um sensor (por exemplo, transmissor de temperatura) e a transforma internamente para ser comparada com o SP. MV: Conhecido como Manipulated Variable, ou Valor Atuado. É a saída com a qual o controlador atua no processo a fim de obter a igualdade PV = SP. Neste item, entendamos que o con-trolador lógico programável utiliza transdutores (por exemplo, 4-20 mA) para atuar sobre algum dispositivo de controle (por exemplo, válvula).
  27. 27. 58 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL DISTÚRBIOS Agentes externos que influenciam o processo. Por exemplo: em uma tubulação de um sistema de aquecimento no qual desejamos obter uma temperatura constante, o fluxo de água e a temperatura ambiente podem ser considerados como distúrbios. O controlador agirá sobre a MV para obter PV = SP, não apenas em função de variações do setpoint, mas também em função dos distúrbios. Quadro 2 - Diagrama de blocos de um controlador PID inserido em um processo Fonte: Autor Distúrbio SP Controlador MV PID Processo PV Figura 38 - Diagramas de Bloco do Controlador PID Fonte: Autor Que há outras funções de controle já implementadas dentro do controlador, além do PID, como, por exemplo, a lógica Fuzzy? VOCÊ SABIA? No quadro 3, temos o diagrama de blocos de um controlador PID paralelo e símbolos, com a definição de seus elementos. Devemos relembrar alguns conceitos importantes vistos em tipos de controladores. FIQUE ALERTA Ao alterar esses parâmetros com o laço de controle em operação, tenha certeza do resultado esperado, pois sua ação pode gerar um descontrole e reações mais severas no sistema, causando danos ao equipamento e às pessoas. Diagrama de blocos de um controlador PID paralelo e símbolos e (erro) É a diferença entre SP e PV. Assumimos que SP e PV estejam convertidos para o mesmo sistema de unidades e escala. s (operador de Heavi-side): Permite representar derivadas e integrais na forma de equações algébricas (s = derivada, 1/s = integral). BI (bias, offset ou deslo-camento): É o valor que será colocado na saída (MV) quando o erro em regime permanente vale 0 (zero). Por exemplo: algumas válvu-las devem ficar em 50% quando o erro é nulo. Obviamente, BI deve ficar entre o LI e o LS. LI (limite inferior da saída MV): Trata-se de uma proteção para impedir que MV atinja valores inferiores a LI. LS (limite superior da saída MV): Trata-se de uma proteção para impedir que MV atinja valores superiores a LI.
  28. 28. 8 Sistemas de controle: conceitos e terminologia 59 Kc (ganho proporcional / Ação Proporcional): Veja descrição detalhada a seguir. Ti (tempo integral / ação integral, ou reset time): Veja descrição detalhada a seguir. Td (tempo derivativo, ou rate time): Veja descrição detalhada a seguir. Quadro 3 - Diagrama de blocos de um controlador PID paralelo e símbolos Fonte: Autor MV Kc T1 * s Kc Kc* Td* s SP + e + + - - + LS LI PV BI Figura 39 - Diagramas de Bloco de um PID e seus símbolos Fonte: Autor 8.1 Ação proporcional (kc) A ação proporcional é definida pelo termo Kc*, e quanto maior for a Kc, maior será a variação de MV em função de um erro. Em outras palavras, quanto maior for a Kc menor será o erro necessário para provocar uma variação de fundo de escala em MV. Uma forma alternativa de expressar o ganho Kc é por meio da banda proporcional (PB), que é a variação percentual do erro necessária para provocar 100% de variação em MV: PB = 100 / Kc. Existem controladores comerciais em que, em vez de ajustar a Kc, ajustamos a PB. O ganho proporcional, entretanto, não é suficiente para eliminar o erro em regime permanente ou offset. Consideramos que num controlador puramente proporcional a equação de MV vale: MV = Kc * e + BI. CASOS E RELATOS Suponha um controle de temperatura de água que passe por uma resistência. Suponha que MV seja a tensão que alimenta a resistência. Os distúrbios identificados para esse processo são o fluxo de água e a temperatura ambiente. Quanto maior for o fluxo de água, maior deverá ser MV, e quanto maior for a temperatura ambiente, menor deverá ser MV.
  29. 29. 60 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Suponha que BI tenha sido ajustado para provocar erro nulo sob determinadas condições consideradas normais de temperatura da água, fluxo de água e temperatura ambiente. Nesse caso, MV = BI. Se, a partir desse momento, houver algum distúrbio que tire o fluxo de água ou a temperatura ambiente das condições normais, ou se for modificado o SP (setpoint), torna-se óbvio que um novo valor de MV (diferente de BI) deverá ser estabelecido para manter a temperatura em SP. Nesse caso, é claro que o erro não pode se anular, pois MV seria igual a BI. O erro em regime permanente num sistema puramente proporcional vale, portanto, (MVn – BI) / Kc, onde MVn é o novo valor que deveria ser atingido por MV para atingir o SP (na prática o erro não pode ser zerado). Por essa equação, percebemos também que o erro em regime permanente pode ser diminuído aumentando Kc. Entretanto, aumentar Kc acima de determinados limites leva o sistema à instabilidade, provocando oscilações em PV. Tais oscilações são causadas por atrasos nos sinais que se propagam em torno da malha de controle. 8.2 Ação integral (ti) Conforme explicado anteriormente, para zerar o erro em regime permanente, que a ação proporcional não consegue eliminar, utilizamos a ação integral, a que é definida pelo termo (Kc * e) / (Ti * s). O erro é acumulado (integrado) ao longo do tempo e esta integral é multiplicada pelo fator (Kc / Ti), em que Kc é o ganho proporcional e Ti é o tempo integral (ou reset time). O tempo integral é o tempo que a ação integral leva para provocar uma variação em MV igual à variação provocada instantaneamente pelo ganho proporcional, assumindo um erro constante (DMVI (integral) = DMVP (proporcional), como mostra a figura 40. e MV DMVI DMVP tempo Ti Figura 40 - Ação integral Fonte: Autor
  30. 30. 8 Sistemas de controle: conceitos e terminologia 61 Depois de certo tempo, a ação integral zera o erro em regime permanente. Portanto, em regime permanente, com erro nulo: MV = BI + e * Kc / (Ti * s). Devemos ressaltar que um controlador com ação integral suspende a integração do erro se e quando um dos limites de MV (LI ou LS) for atingido. Esta característica é conhecida como “anti-reset windup”. 8.3 Ação derivativa (td) Embora a ação integral seja efetiva para eliminar o erro em regime permanente (ou offset), ela é mais lenta do que a ação proporcional porque age depois de um período de tempo (ver atraso Ti). Um modo ainda mais rápido do que a ação proporcional é o modo derivativo. A ação derivativa é representada pelo termo PV * Kc * Td * s, em que Kc é o ganho proporcional e Td é o tempo derivativo. O tempo derivativo é aquele que a ação proporcional leva para produzir a mesma variação em MV produzida instantaneamente pela ação derivativa, quando o erro tem derivada constante (rampa de erro). Observe, na figura 41, a DMVP (proporcional) = DMVD (derivativa). DMVD DMVP DMVD tempo PV MV Td Figura 41 - Ação derivativa Fonte: Autor A ação derivativa responde às variações do erro (tendência de comportamento futuro do erro), o que acelera a ação do controlador, compensando alguns atrasos da malha realimentada. O controlador do tipo PID é uma função dentro do CLP. Essa função está implementada em vários equipamentos, como, por exemplo, nos inversores de frequência, nos controladores de temperatura e em outros equipamentos dedicados. VOCÊ SABIA? Acesse este site e veja alguns produtos de controle dedicados que possuem PIDs incorporados: http://industrial.omron.eu/ en/products/catalogue/control_components/default.html. SAIBA MAIS
  31. 31. 62 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 8.4 Controlador pid na prática Vimos nos tópicos anteriores uma breve explicação sobre Controle PID. A maioria dos controladores lógicos programáveis do mercado oferece esse tipo de função. Estudaremos esse tópico no capítulo “A aplicação de controladores PID”. Para compreender como funciona o controlador PID na prática, utilizaremos o controlador lógico programável da Omron, pois oferece uma resposta bem melhor ao que desejamos fazer aqui. 8.5 Função pid (190) Quando a condição de execução está ativada, a função PID calcula o valor filtrado para o controle com dois graus de liberdade, de acordo com os parâmetros ajustados no campo “C” (Ponto de Ajuste). Ou seja, a função tem o valor de sua saída no campo “D” calculado a partir do valor da entrada no campo “S” (Entrada Analógica), em relação ao campo “C” (Ponto de Ajuste). Em caso de falha na configuração de algum dos campos, o flag de Erro irá ativar. PID (190) S S: Input word CD C: First parameter word D: Output word Figura 42 - Função PID 190 Fonte: Autor Se o flag de Erro não ativar, significa que tudo está configurado corretamente e, a partir desse ponto, a função já está sendo executada. A operação de amortecimento (bumpless) não é utilizada neste momento, mas possui a funcionalidade de monitorar a saída da função para evitar que ela sofra variações fortes e repentinas. Quando iniciamos a execução da função, a variável de processo passa a ser processada durante o período de amostragem. Recapitulando Neste capítulo aprendemos um pouco mais sobre um sistema de controle. Conhecemos o controlador PID e suas variáveis, como o SP, a PV e a MV. Vimos os distúrbios e suas características e ações. Concluindo o capítulo, conhecemos a ação integral (Ti), a proporcional (Kp) e a derivativa (Td), bem como seus efeitos no controlador do tipo PID.
  32. 32. 8 Sistemas de controle: conceitos e terminologia 63 Anotações:
  33. 33. Blocos de Funções (Function Block) e Movimentação de Variáveis 9 9.1 Blocos de função Os blocos de função são uma poderosa e aliada funcionalidade dos softwares de programação, pois facilitam a organização do software e reduzem significativamente o tempo de desenvolvimento do programa. Esses blocos criam uma rotina que se repetirá muitas vezes, sendo necessário o desenvolvimento de apenas uma única lógica ou trecho de lógica. Não há necessidade de realizar a troca de nomes das variáveis, uma vez que a alocação de endereços é realizada automaticamente. Cada bloco de funções possui uma ou mais entradas e uma ou mais saídas. Vejamos um uma aplicação da utilização do bloco de funções. CASOS E RELATOS Suponha uma fábrica que possui mais de 100 setores. Cada setor possui uma IHM (Interface Homem Máquina) que, de hora em hora, mostra a média de produção realizada na fábrica, por setor. Por serem mais de 100 setores, será necessário realizar o cálculo várias vezes. Nesse caso, criaremos uma função para cálculo de média e a replicaremos para cada um dos setores. Assim, será necessário o desenvolvimento de apenas um cálculo, bastando alterar os pontos de entrada e saída do bloco para cada setor. A interface gráfica é uma parte importante do software, pois é por meio dela que o usuário se comunica. Quando mal construída compromete a utilização do software pelo usuário. Para solucionar este problema recomenda-se ter incorporado no processo de desenvolvimento de software técnicas de boas práticas para o projeto de Interface Homem- Máquina (IHM). VOCÊ SABIA?
  34. 34. 66 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 9.2 Movimentação de variáveis As variáveis analógicas abrangem uma grande parte do mercado devido ao fato de os controladores possuírem, em sua característica construtiva, os contatos NA, NF e bobinas, e também por terem evoluído bastante. Dadas essas características e as redes, precisaremos utilizar, na grande maioria das vezes, variáveis analógicas de 16 bits, outras vezes de 32 bits e, mais raramente, empregamos as variáveis do tipo float. Para podermos trabalhar da melhor forma possível foram desenvolvidas funções para esses tipos de variáveis, entre elas as funções de movimentação, que têm o objetivo de igualar duas variáreis, ou de copiar o valor para outra memória ou área. Existem funções que abrangem desde a movimentação de apenas uma word até a movimentação de um bloco de variáveis em apenas uma execução. FIQUE ALERTA A movimentação de memória para áreas indevidas pode causar mau funcionamento no controlador, danos à máquina e até a morte acidental de pessoas. A movimentação de variáveis é bastante utilizada para a montagem de blocos de comunicação de dados. Esta área pode servir para a comunicação com outros equipamentos e, também, com sistemas de supervisão e controle. Em alguns controladores encontramos os bancos de memória, que são áreas de expansão. Os bancos de memória podem ser acessados externamente por meio de comandos especiais aumentando, assim, a capacidade de armazenamento de dados. Outros controladores também permitem a colocação de acessórios externos para a ampliação da memória de dados, bem como um pen drive ou um cartão de memória do tipo SD ou MMC. VOCÊ SABIA? Vejamos um exemplo prático de quando utilizar uma movimentação de variáveis. CASOS E RELATOS Suponha uma rede de comunicação utilizando protocolo Modbus-RTU, conforme a figura 43. CLP # 1 MESTRE CLP# 2 CLP# 3 CTR TEMP 1 ESCRAVO 1 ESCRAVO 2 ESCRAVO 3 Figura 43 - Rede utilizando protocolo Modbus-RTU com 3 escravos Fonte: Autor
  35. 35. 9 Blocos de Funções (Function Block) e Movimentação de Variáveis 67 Essa rede é composta por um controlador lógico programável (Mestre) buscando informações de três controladores espalhados no campo (escravos). Quando o Mestre realiza uma comunicação com o primeiro escravo, os dados deste são transferidos para uma área de memória “X”. Quando o Mestre comunica com o segundo escravo, então este recebe os dados na mesma área “X”. Quando o Mestre solicita os dados ao terceiro escravo, eles são colocados também na área de memória “X”. Como a área é única, os dados são sobrepostos, impossibilitando a leitura. Para armazenar os dados dos escravos corretamente, é necessário que, após cada comunicação, haja uma lógica de controle dentro do software que faça a movimentação de dados para dentro de cada área de memória específica (mapeada anteriormente pelo programador). Para a realização desta operação, faz-se necessário utilizar a função de movimentação, conhecida entre muitos fabricantes simplesmente como “MOV”. Os CLPs mais modernos já utilizam a Interface homem Máquina (IHM) incorporados. De forma opcional, é possível adquirir cartões de expansão com duas entradas para termopares tipo K e duas saídas digitais para controle com PID. Ou ainda, duas entradas para termorresistências PT-100 e duas entradas analógicas de tensão 0-5V 0-10V de 14bits (com seleção via software). Utilizam protocolo ModBus de comunicação e comunicam-se por meio de duas portas seriais (RS-232 e RS-485). VOCÊ SABIA? MEMCLP AREA x CICLO 1,2,3 LOGICA 1 CTR MOV X AREA 1 MOV X AREA 2 2 MOV X AREA 3 3 MEM CLP ... ... ÁREA ESCRAVO 1 ÁREA ESCRAVO 2 ÁREA ESCRAVO 3 CICLO 1 CICLO 2 CICLO 3 Figura 44 - Esquemático da transferência de dados de rede Modbus-RTU com 3 escravos Fonte: Autor
  36. 36. 68 AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Recapitulando Neste capítulo aprendemos que os blocos de função são nossos grandes aliados, pois facilitam a organização e reduzem significativamente o tempo de desenvolvimento. Vimos que esses blocos consistem em criar rotinas que se repetirão muitas vezes, sendo necessário o desenvolvimento de uma única lógica. Aprendemos que cada bloco possui uma ou mais entradas e uma ou mais saídas. Compreendemos, também, que a movimentação de variáveis tem o objetivo de igualar duas variáreis, ou copiar o valor para outra memória. Podem ser movimentadas uma ou inúmeras posições de memórias, e uma de suas principais funções é organizar uma área de memória para a troca de dados com um sistema de supervisão, por exemplo.
  37. 37. 9 Blocos de Funções (Function Block) e Movimentação de Variáveis 69 Anotações:
  38. 38. Referências ALLEN BRADLEY COMPANY. Advanced Programing Software - 1747 PA2E / User Manual - Publication IC-942. August 1992. ALLEN BRADLEY COMPANY. SLC 500 Modular Hardware Style. Installation and Operation Manual, 1993. ALLEN BRADLEY COMPANY. SLC 500 Modular Hardware Style - User Manual. [2008]. Dis-ponível em: http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/ um/1747-um011_-en-p.pdf. Acesso em: 31 maio 2012. ALLEN BRADLEY COMPANY - Cable System. Planning and Installation Manual, [s/d]. BENDER, K. Profibus: The Fieldbus for Automation. New Jersey: Prentice-Hall ,1993. BISHOP, Robert H. The Mechatronics Handbook. CRC Press, 2002. EATON CORPORATION. SmartWire-Darwin, The System. Bohn: Germany, 2010. EATON CORPORATION. CANOpen. Bohn: Germany, 2007. GIOZZA, William F.; ARAÚJO, José Fábio de; MOURA, José Antão; SAUVÉ, Jacquer. Redes Lo-cais de Computadores. McGraw-Hill, [s/d]. GROOVER, Mikell P. Automation, Production, Systems, and Computer-Integrated Manu-facturing. New Jersey: Prentice Hall, 1987. HACKWORTH, John Frederick . PLC Programming Methods and Applications. Prentice Hall, 2003. INSTRUMENT SOCIETY OF AMERICA (ISA). Fieldbus standard for use in industrial control systems. 1992. JONES, J. Control and Instrumentation. 1992. LAPP GROUP. Imagens. Disponível em: www.lappgroup.com. Acesso em: 31 maio 2012. MILLER, MARK A. Troubleshooting with TCP/IP. Analyzing the Protocols of the Internet - MT Books. [s/d].
  39. 39. MODICON INC. Modbus Protocol. Reference Guide, 1996. MOELLER. Descrição Técnica do CANOpen. [2007]. Disponível em: www.moeller.net. Acesso em: 25 abril 2012. NATALE, Ferdinando. Automação Industrial. São Paulo: Erica, 1995. OMRON CORPORATION – Cx-Programmer Ver. 9 – Operation Manual – Tokyo – 2007a. OMRON CORPORATION – Cx-Programmer Ver. 9 – Operation Manual SFC Programming – Tokyo – 2007b. PHOENIX CONTACT. Imagens. Disponível em: www.phoenixcontact.com. Acesso em: 31maio 2012. PROFIBUS INTERNATIONAL. Profibus Specification. Order No.0.0032 . Karlsruhe: Germany, 1997. PROFIBUS ORG . Profibus Technical description. Profibus Brochure, 1999.
  40. 40. SENAI – DEPARTAMENTO NACIONAL Unidade de Educação Profissional e Tecnológica – UNIEP Rolando Vargas Vallejos Gerente Executivo Felipe Esteves Morgado Gerente Executivo Adjunto Diana Neri Coordenação Geral do Desenvolvimento dos Livros SENAI – DEPARTAMENTO REGIONAL DO RIO GRANDE DO SUL Claiton Oliveira da Costa Coordenação do Desenvolvimento dos Livros no Departamento Regional Júlio Damian Elaboração Giancarllo Josias Soares Macelo Luiz de Quadros Revisão Técnica Enrique S. Blanco Fernando R. G. Schirmbeck Luciene Gralha da Silva Maria de Fátima R.de Lemos Design Educacional Regina M. Recktenwald Revisão Ortográfica e Gramatical Camila J. S. Machado Ilustrações Bárbara V. Polidori Backes Tratamento de imagens e Diagramação i-Comunicação Projeto Gráfico

×