Controladores Lógicos Programáveis - CLP ou Programmable logic controller - PLC

1. Automação Industrial • Controladores Lógicos Programáveis - CLP • ou Programmablelogiccontroller - PLC Prof.ª Patricia Pedroso Estevam Ribeiro Email: patriciapedrosoestevam@hotmail.com 24/ 05/ 2014

2. Histórico • Segundo a NEMA (NationalEletricalanufacturesAssociation), o Controlador Lógico programável (CLP) é definido como aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para o armazenamento interno de instruções específicas, tais como; lógica, seqüenciamento, temporização, contagem e aritmética, para controlar, através de módulos de entradas e saídas, vários tipos de máquinas e processos.

3. Histórico • O CLP (Controlador Lógico Programável) CLP ou PLC foi idealizado pela necessidade de poder se alterar uma linha de montagem sem que tenha de fazer grandes modificações mecânicas e elétricas. • O CLP nasceu praticamente dentro da industria automobilística, especificamente na HydronicDivisionda General Motors, em 1968. Sobre o comando do Engenheiro Richard Morley e seguindo uma especificação que refletia as necessidades de muitas indústrias manufatureiras. A figura ao lado ilustra uma comparação entre o quadro de relés e o quadro de CLP’s. Pode ser observado que a implementação da lógica através de relés dificulta a manutenção e torna o sistema menos flexível à mudanças. A lógica é realizada por fios e qualquer modificação na lógica exige uma conexão adequada dos fios, envolvendo operações com os contatos NA e NF dos relés. MODICON 084

4. Histórico • A idéia inicial do CLP foi de um equipamento com as seguintes características resumidas: • Ser facilmente programado e reprogramado para permitir que a seqüência de operação por ele executada pudesse ser alterada, mesmo depois de sua instalação; • Ser de fácil manutenção, preferencialmente constituído de módulos interconectáveis; • Ter condições de operarem ambientes industriais com maior confiabilidade que os painéis de relês; • Ser fisicamente menor que os sistemas de relês; • Ter condições de ser interligado a um sistema central de coleta de dados; • Ter um preço competitivo com os sistemas de relês e de estado-sólido usados até então

5. Aplicações Seja qual for a aplicação, o uso do CLP permite aumentar a competitividade. Os processos que usam CLPs incluem: • Empacotamento, • Engarrafamento e enlatamento, • Transporte e manuseio de materiais, • Usinagem, • Geração de energia, • Sistemas de controle predial e de ar condicionado, • Sistemas de segurança, • Montagem automatizada, • Linha de pintura e tratamento de água. Os CLPs são utilizados nas mais diversas indústrias, incluindo alimentos e bebida, automotiva, química, plásticos, papel e celulose, farmacêutica e siderurgia/metalurgia. Basicamente, qualquer aplicação que exija um controle elétrico pode usar um CLP.

6. Principais fabricantes KlocnerMoeller Atos Allen Bradley

7. Principais fabricantes WEG Siemens Micrologix Smar

8. Estrutura Básica de um CLP • A estrutura básica de um controlador programável CLP consistem de : 1. Entradas 2. Saídas 3. Unidade Central de Processamento (Central ProcessingUnit – CPU) 4. Memória para o programa e armazenamento de dados 5. Fornecimento de alimentação 6. Dispositivo de programação

9. Componentes de um CLP • Fonte de alimentação • CPU • Memória • Módulos de entrada e saída • Linguagens de programação • Dispositivos de programação • Módulos de comunicação • Racks

10. Conceitos Básicos Ponto de Entrada:Considera-se cada sinal recebido pelo CLP, a partir de dispositivos ou componentes externos como um ponto de entrada. Ex: Micro-Chaves, Botões, termopares, contato de relés etc.

11. Conceitos Básicos Entradas Digitais:Somente possuem dois estados

12. Conceitos Básicos Entradas Analógicas: Possuem um valor que varia dentro de uma determinada faixa. (0 à 10V, -10 à 10V, 0 à 20mA e 4 a 20mA) Caracteriza-se por um sinal continuo aplicado na entrada. Valores típicos podem variar de 0 a 20 mA ou 0 a 10 V. Ex.: um transmissor de nível monitora o nível de liquido em um tanque. Dependendo de sua condição, o nível deve ser informado ao CLP através de um sinal proporcional a variação do liquido.

13. Conceitos Básicos • Ponto de Saída: Considera-se cada sinal Produzido pelo CLP, para acionar dispositivos ou componentes do sistema de controle constitui um ponto de saída. Ex: Lâmpadas, Solenóides, Motores.

14. Conceitos Básicos Saídas Digitais: Somente possuem dois estados (ligada ou desligada)

15. Conceitos Básicos Saídas Analógicas: Possuem um valor que varia dentro de uma determinada faixa. (0 à 10V, -10 à 10V, 0 à 20mA e 4 a 20mA) Uma saída analógica possui um sinal que pode variar continuamente. A saída pode ser tão simples como um nível de 0 a 10 Vcc para acionar um medidor analógico (de velocidade, peso ou temperatura), como em situações mais complexas, tais como um transdutor pneumático de corrente que controla uma válvula de controle de fluxo operada a ar, válvulas proporcionais ou ate mesmo o acionamento de motores.

16. Conceitos Básicos Programa: É a lógica existente entre os pontos de entrada e saída e que executa as funções desejadas de acordo com o estado das mesmas.

17. Conceitos Básicos EEPROM: Memória que não perde seu conteúdo quando desligada a alimentação. Normalmente contém o programa do usuário. BIT: éa unidade para o sistema de numeração binário. Um bit é a unidade básica de informação e pode assumir 0 ou 1.

18. Conceitos Básicos Byte: Byte é uma unidade constituída de 8 bits consecutivos. O estado das entradas de um módulo digital de 08 pontos pode ser armazenado em um Byte. Word: Uma word é constituída de dois Bytes. O Valor das entradas e saídas analógicas podem ser indicados por words. CPU: é a unidade inteligente do CLP. Na CPU são tomadas as decisões para o controle do processo.

19. Conceitos Básicos Princípio de Funcionamento: O CLP funciona de forma seqüencial, fazendo um ciclo de varredura em algumas etapas. É importante observar que quando cada etapa do ciclo é executada, as outras etapas ficam inativas. O tempo total para realizar o ciclo é denominado CLOCK. Isso justifica a exigência de processadores com velocidades cada vez mais altas. • Início: Verifica o funcionamento da C.P.U., memórias, circuitos auxiliares, estado das chaves, existência de um programa de usuário, 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: Através das instruções do usuário sobre qual ação tomar em caso de acionamento das entradas o CLP atualiza a memória imagem das saídas. • Atualiza as saídas: As saídas são acionadas ou desativadas conforme a determinação da CPU. Um novo ciclo é iniciado.

20. Conceitos Básicos Princípio de Funcionamento:

21. Linguagens de Programação As linguagens de programação permitem aos usuários se comunicarem com o CLP e definir as tarefas que o mesmo deverá executar. Pela normalização os CLP´s devem ter no mínimo três linguagens de programação: Ladder, STL (Lista de Instruções e Diagrama de Funções.

22. Linguagens de Programação LADDER: São diagramas de contatos

23. Linguagens de Programação • LADDER: É um diagrama de relés cujos símbolos representam: - contatos normalmente abertos -| |- - contatos normalmente fechados -| / |- - saída, representando a bobina -( )-

24. Linguagens de Programação STL: Lista de instruções

25. Linguagens de Programação DIAGRAMA DE FUNÇÕES: Utiliza funções lógicas

26. Funções Lógicas: AND:

27. Funções Lógicas: AND:

28. Funções Lógicas: OR:

29. Funções Lógicas: OR:

30. Aplicações de CLP´s na Indústria

31. Aplicações de CLP´s na Indústria Máquinas Industriais(Operatrizes, Injetoras, Têxteis, Calçados). Equipamentos Industriais para processos (Siderurgia, Papel e Celulose, Pneumáticos, Dosagem e Pesagem, Fornos etc.) Controle de Processos com realização de Sinalização, Intertravamento etc. Aquisição de dados de Supervisão em Fábricas(CEP), Prédios inteligentes etc.

32. Modelos de Arquitetura de CLP’s • Representa a disposição como estão conectados os diversos módulos de I/O, podendo ser classificada como: • Configuração local • Configuração remota • Configuração em rede

33. Configuração local • Entende-se como configuração local aquela em que os módulos I/O estão montados no mesmo rack da CPU ou a no máximo 15 metros de distância do mesmo.

34. Configuração remota • Entende-se como configuração remota aquela em que os módulos I/O estão montados fora do rack da CPU em distâncias acima de 15 metros. Para tal finalidade são necessários módulos especiais para interligação de racks remotos. A distância máxima para este tipo de configuração gira em torno de 200 a 3600 metros.

35. Configuração em rede • Entende-se como configuração em rede aquela em que diversas CPU’s os módulos I/O estão montados fora do rack da CPU em distâncias acima de 15 metros. Para tal finalidade são necessários módulos especiais para interligação de racks remotos. A distância máxima para este tipo de configuração gira em torno de 200 a 3600 metros.

36. Aspectos de Hardware do S7 200 A série S7 200 (Siemens) é uma linha de pequenos e compactos controladores Lógico Programáveis e módulos de expansão que oferecem todos os atributos que uma família de micro-CLP pode ter.

37. Aspectos de Hardware do S7 200 Bornes de Entrada: Se encontram na parte inferior do CLP.

38. Aspectos de Hardware do S7 200 Bornes de Saída: Se encontram na parte superior do CLP.

39. Aspectos de Hardware do S7 200 Entradas, saídas e porta de comuniação.

40. Aspectos de Hardware do S7 200 Pontos de Entrada e saída podem ser adicionados através de módulos de expansão.

41. Aspectos de Hardware do S7 200 Número Máximo de expansões por módulo:

42. Aspectos de Hardware do S7 200 Modos de Operação:

43. Aspectos de Hardware do S7 200 Leds de Indicação de Estado:

44. Aspectos de Hardware do S7 200 Cartão de Memória:

45. Aspectos de Hardware do S7 200 Montagem:

46. Aspectos de Hardware do S7 200 Ligação ao Micro(Porta Serial):

47. Aspectos de Hardware do S7 200 Software de Programação(Step 7 Micro Win):

48. Aspectos de Hardware do S7 200 Software de Programação:

49. Exemplo 01: Exemplos

50. Exemplo 01: Exemplos