Este documento fornece informações sobre o uso de controladores lógicos programáveis (CLPs) Siemens SIMATIC S7 para acionar motores elétricos. Ele descreve a história e componentes básicos do CLP, o software de programação Step 7, e apresenta três aplicações práticas de laboratório usando o CLP: chave de partida direta, chave de partida reversora e chave de partida estrela-triângulo.

1. ACIONAMENTO DE
MÁQUINAS ELÉTRICAS
USANDO CLP SIEMENS
S7-212
Laboratório de Eletrotécnica

2. PRÁTICAS DE ACIONAMENTOS ELÉTRICOS DE MOTORES
COM O USO DE CLP (Controlador Lógico Programável)
TÓPICOS
APRESENTAÇÃO DO CLP
HISTÓRICO
DEFINIÇÕES TÉCNICAS
FUNCIONALIDADES
PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO
COMPONENTES BÁSICOS
SOFTWARE
CONCEITOS BÁSICOS DA LINGUAGEM LADDER
APLICAÇÕES (PRÁTICAS DE LABORATÓRIO)
CHAVE DE PARTIDA DIRETA
CHAVE DE PARTIDA REVERSORA
CHAVE DE PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO
CONCLUSÃO.
APRESENTAÇÃO DO CLP
Esta apostila tem como intuito trazer conhecimentos básicos do uso do CLP
SIMATIC STEP 7, da SIEMENS, aplicados às práticas de acionamento elétrico de
motores de indução. Abordaremos uma breve descrição do equipamento, desde seu
histórico até os seus componentes e o software de programação, bem como três
práticas de laboratório. Por fim serão apresentadas as suas possibilidades de
aplicação.
HISTÓRICO
O controlador lógico programável nasceu na indústria automobilística americana,
devida grande dificuldade que havia para mudar a lógica de controle de painéis de
comando ao se alterar a linha da montagem. Essa mudança exigia muito tempo e
dinheiro. Para resolver essa dificuldade, foi preparada uma especificação das
necessidades de muitos usuários de circuitos e relés, tanto da indústria automobilística
como de toda a indústria manufatureira. Nascia assim um equipamento bastante versátil
e de fácil utilização, que vem se aprimorando constantemente. Desde seu aparecimento
até hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lógicos. Esta evolução está ligada
diretamente ao desenvolvimento tecnológico da informática, principalmente em termos
de software e de hardware.
DEFINIÇÕES TÉCNICAS
Segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas técnicas), é um equipamento
eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais.
Segundo a NEMA (National Electrical Manufactures Association), È um aparelho
eletrônico digital que utiliza uma memória programável para armazena internamente

3. instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica, sequenciamento,
temporizarão, contagem e aritmética, controlando, por meio de módulos de entradas e
saídas, vários tipos de máquinas ou processos.
FUNCIONALIDADES
Os Controladores Lógicos Programáveis (CLP’’s) são equipamentos eletrônicos
de última geração, utilizados em sistemas de automação flexível. Permitem desenvolver
e alterar facilmente a lógica para acionamento das saídas em função das entradas.
Desta forma, pode-se utilizar inúmeros pontos de entrada de sinal, para controlar
pontos de saída de sinal (cargas). As vantagens dos controladores lógicos
programáveis em relação aos sistemas convencionais são:
!"Ocupam menos espaço;
!"Requerem menor potência elétrica;
!"Podem ser reutilizados;
!"São programáveis, permitindo alterar os parâmetros de controle;
com maior confiabilidade;
!"Sua manutenção é mais fácil;
!"Oferece maior flexibilidade;
!"Permitem interface de comunicação com outros CLPs e computadores
de controle;
!"Permite maior rapidez na elaboração do projeto do sistema.
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Podemos dizer que o CLP é um “microcomputador” aplicado ao controle de um
sistema ou de um processo.
É composto de módulos de entradas e saídas digitais ou analógicas e uma UCP
(Unidade Central de Processamento).
De acordo com a lógica interna de programação, definida pelo usuário através de
software específico, o CLP reage aos sinais de entrada, impondo respostas às suas
saídas.
ESQUEMA BÁSICO FUNCIONAL

4. CICLO DE VARREDURA DAS INSTRUÇÒES LÓGICAS
COMPONENTES BÁSICOS
LED’s de Status de
LED’s de Status de Funcionamento das
Funcionamento Saídas
Saídas
UCP
Entradas
LED’s de Status de
Funcionamento das
Entradas

5. Entradas: São compostas de contatos tipo seco NA, dispostas em bornes de conexão
na parte inferior do corpo do CLP. São numeradas de I0.0 a I0.7, perfazendo 8 entradas
analógicas.
Saídas: São compostas de contatos tipo seco NA, dispostas em bornes de conexão na
parte superior do corpo do CLP. São numeradas de Q0.0 a Q0.5, perfazendo 6 saídas
analógicas.
UCP: É composta essencialmente por circuitos eletrônicos, memórias e drivers
instalados internamente do corpo do CLP.
LED’s de Status de Funcionamento: São leds indicativos de funcionamento do CLP.
No modo RUN, o equipamento está executando o programa lógico, antes programado e
enviado pelo cabo serial de um microcomputador. No modo STOP, o CLP encontra-se
desativado.
LED’s de Status de Funcionamento das Entradas: São leds indicativos de
funcionamento das entradas de sinal do CLP. Caso alguma acenda, indica que o sinal
desta entrada está em um nível lógico ALTO ou 1 (Ex: Sinal de Tensão de 24 V). Já se
o led estiver apagado, o mesmo indica um nível lógico de entrada BAIXO ou 0 (Ex:
Sinal de Tensão 0 V)
LED’s de Status de Funcionamento das Saídas: São leds indicativos de
funcionamento das saídas de sinal do CLP. Caso alguma acenda, indica que o sinal
desta saída está em um nível lógico ALTO ou 1 (Ex: Sinal de Tensão de 220 V). Já se o
led estiver apagado, o mesmo indica um nível lógico de saída BAIXO ou 0 (Ex: Sinal de
Tensão 0 V)
SOFTWARE
O software de programação utilizado pelo CLP Siemens Simatic S7 – Série 200
(CPU 212) é o Step7. É composto por uma área de trabalho onde são executadas as
programações utilizando blocos de funções pré-determinadas, como contatos secos
abertos NA, contatos secos NF, Blocos Temporizadores, Blocos Contadores, entre
outros.
TELA DO SOFTWARE STEP 7

6. Este software permite utilizar cerca de 3 tipos diferentes linguagens de
programação, como Linguagem Ladder, Diagrama de Blocos e Listas de Instruções.
Ao decorrer desta apostila, as práticas desenvolvidas estão baseadas na
linguagem Ladder por ser esta de fácil compreensão e extremamente prática e simples.
CONCEITOS BÁSICOS DA LINGUAGEM LADDER:
Os CLP vieram a substituir elementos e componentes eletro-eletrônicos de
acionamento e a linguagem utilizada na sua programação é similar à linguagem de
diagramas lógicos de acionamento desenvolvidos por eletrotécnicos e profissionais da
área de controle, esta linguagem é denominada linguagem de contatos ou
simplesmente LADDER.
A linguagem Ladder permite que se desenvolvam lógicas combinacionais,
seqüenciais e circuitos que envolvam ambas, utilizando como operadores para estas
lógicas: entradas, saídas, estados auxiliares e registros numéricos. A Tabela abaixo
exemplifica 3 dos principais símbolos de programação.
ANALOGIA ENTRE A LÓGICA DE BOOLE E A LINGUAGEM LADDER

7. Para entendermos a estrutura da linguagem vamos exemplificar o acionamento
de uma lâmpada L a partir de um botão liga/desliga.
Abaixo, o esquema elétrico tradicional, o programa e as ligações no CLP.
O botão B1, normalmente aberto, está ligado a entrada I0.0 e a lâmpada está
ligada à saída Q0.0. Ao acionarmos B1, I0.0 é acionado e a saída Q0.0 é energizada.
Caso quiséssemos que a lâmpada apagasse quando acionássemos B1 bastaria trocar
o contato normal aberto por um contato normal fechado, o que representa a função
NOT (NÃO).
Também poderemos utilizar estes conceitos para desenvolver outras lógicas,
como por exemplo a lógica AND (E), abaixo representada:
Ou ainda a lógica OR (OU), abaixo representada:

8. APLICAÇÕES (PRÁTICAS DE LABORATÓRIO)
CHAVE DE PARTIDA DIRETA:
Para esta prática, serão utilizados apenas um contactor e um botão LIGA e outro
DESLIGA. Ao acionar o LIGA, o CLP acionará uma entrada para o mesmo fazer atuar
uma de suas saídas com um nível lógico de tensão alto a fim de acionar a bobina do
contactor principal. Quando se desejar desligar o motor, será necessário apenas
acionar o botão DESLIGA.
DIAGRAMA UNIFILAR DE COMANDO E FORÇA

9. CIRCUITO DE COMANDO CIRCUITO DE FORÇA
R S T
FASE
FUSÍVEL FUSÍVEIS
DE COMANDO DE FORÇA
CONTATOS DA
CONTATO DO
CONTACTORA C1
RELÉ DE SOBRECARGA
C1
BOTOEIRA DE
B0 DESLIGAMENTO
ELEMENTOS DO
RELÉ DE SOBRECARGA
CONTATO AUXILIAR
DE AUTO-RETENÇÃO
B1 C1
BOBINA DA
CONTACTORA
C1 ATERRAMENTO
MOTOR
NEUTRO
DIAGRAMA LADDER DA CHAVE DE PARTIDA DIRETA
ESQUEMA DE MONTAGEM FÍSICA NO PAINEL DO CLP

10. CHAVE DE REVERSORA:
Para esta prática, serão utilizados apenas um contactor e um botão LIGA e outro
DESLIGA. Ao acionar o LIGA, o CLP acionará uma entrada para o mesmo fazer atuar
uma de suas saídas com um nível lógico de tensão alto a fim de acionar a bobina do
contator principal. Quando se desejar desligar o motor, será necessário apenas acionar
o botão DESLIGA.
DIAGRAMAS DE FORÇA E DE COMANDO

11. DIAGRAMA LADDER
ESQUEMA DE MONTAGEM FÍSICA NO PAINEL DO CLP

12. CHAVE ESTRELA – TRIÂNGULO
Neste caso, partimos o motor na configuração estrela, de forma a minimizar a corrente
de partida e, depois de determinado tempo especificado no relé temporizado, comuta-
se o motor para a configuração triângulo.
Ao pressionar B1, energiza-se o contactor C3, que por sua vez energiza o contactor C1.
Isso liga o motor a rede trifásica na configuração estrela. Após o tempo especificado no
relé temporizado RT, o contactor C3 é desenergizada e o contactor C2 energizada. C1
continua energizada, pois existe um contato auxiliar de C1 para efetuar sua auto-
retenção. Com isso, o motor é conectado a rede trifásica na configuração triângulo.
A botoeira B0, quando pressionada, desliga o motor.
DIAGRAMAS DE FORÇA E COMANDO

13. DIAGRAMA LADDER

14. ESQUEMA DE MONTAGEM FÍSICA NO PAINEL DO CLP
Esta apostila é parte do II Exercício Escolar da Disciplina Acionamentos de Máquinas
Elétricas, ministrada pelo Professor José Bione Neto e confeccionada pelos alunos
abaixo:
• Antônio Elias Nogueira
• Thiago Aquino
• Gustavo Marinho.
• Local: Laboratório de Eletrotécnica/POLI/UPE
Recife, junho de 2003.