Curso CLP 1.ppt
- 2. Controlador Lógico Programável O controlador lógico programável ( CLP ) é um dispositivo eletrônico que controla máquinas e processos . Utiliza uma memória programável para armazenar instruções e executar funções especificas que incluem controle de energização/desenergização , temporização , contagem , sequenciamento , operações matemáticas , e manipulação de dados . O desenvolvimento dos CLPs começou em 1968 em resposta a uma requisição da Divisão Hidramática da General Motors. Naquela época , a General Motors freqüentemente passava dias ou semanas alterando sistemas de controle baseados em relés , sempre que mudava um modelo de carro , ou introduzia modificações na linha de montagem.
- 3. Controlador Lógico Programável Para reduzir o alto custo de instalação decorrente das alterações a especificação de controle da GM necessitava de um sistema de estado sólido , com flexibilidade de um computador , mas que pudesse ser programado e mantido pelos engenheiros e técnicos na fábrica. Também era preciso que suportasse ar poluído , a vibração , o ruído elétrico e os extremos de umidade e temperatura encontrados normalmente num ambiente industrial. Os primeiros CLPs foram instalados em 1969 , fazendo sucesso quase imediato . Funcionando como substitutos de relés , até mesmo estes primeiros CLPs eram mais confiáveis dos que os sistemas baseados em relés , principalmente devido a robustez de seus componentes de estado sólido quando comparados as peças móveis dos relés eletromecânicos .
- 4. Controlador Lógico Programável Os CLPs permitiram reduzir os custos de materiais , mão de obra , instalação e localização de falhas ao reduzir a necessidade de fiação e os erros associados. Os CLPs ocupavam menos espaço do que os contatores , temporizadores e outros componentes de controle anteriormente utilizados . E a possibilidade de serem reprogramados permitiu uma maior flexibilidade para trocar os esquemas de controle . Talvez a razão principal da aceitação dos CLPs pela industria foi que a linguagem inicial de programação era baseada nos diagramas de LADDER e símbolos elétricos usados normalmente pelos eletricistas. Na verdade a lógica LADDER ainda tem um papel importante na programação e localização de falhas , mesmo com as linguagens mais avançadas de programação desenvolvidas posteriormente.
- 5. Estrutura de um CLP Unidade Central de Processamento Dispositivos de Programação e Comunicação Memória Programa / Dados Fonte de Alimentação Interface de Entrada Interface de Saída Acoplamento Ótico Acoplamento Ótico Botões Chaves Níveis Bobinas Lâmpadas Alarmes
- 6. Interfaces de Entrada Os terminais de entrada conectados no CLP formam uma interface pela qual os dispositivos de campo são conectados ao CLP. As entradas incluem itens tal como botões , chaves , chaves limite , chaves seletoras , sensores de proximidade e sensores fotoelétricos. Todos estes são dispositivos discretos que fornecem um estado energizado ou desenergizado ao CLP . Enquanto que os CLPs de maior porte podem aceitar valores analógicos ( sinais analógicos de corrente e tensão ) , tais como os fornecidos por sensores de pressão e temperatura , os micros CLPs geralmente não possuem este recurso.
- 7. Interfaces de Entrada Os sinais elétricos enviados pelos dispositivos de campo ao CLP são normalmente de 120Vca ou 24Vcc . Os circuitos de entrada no CLP recebem esta tensão vinda do campo e a “Condicionam”de forma que possa ser utilizada pela CPU . Tal condicionamento é necessário já que os componentes internos de uma CPU operam a 5Vcc e devem , portanto estar protegidos de flutuação de tensão. Para que os componentes internos fiquem eletricamente isolados dos terminais de entrada os CLPs empregam um isolador óptico , que usa a luz para acoplar um dispositivo elétrico a outro. Os circuitos de entrada do CLP também filtram os sinais de tensão vindos do campo para classifica-los como válidos ( os sinais de um sensor por exemplo ) ou não válidos ( ruído elétrico de alta freqüência ou estática ) .
- 8. Interfaces de Entrada Os filtros de entrada determinam a validade de um sinal pela sua duração ; eles esperam para poder confirmar se um sinal é uma referência de um dispositivo de entrada ou ruído elétrico . O tempo de filtragem é normalmente de 8 ms, mas alguns CLPs permitem ajustar o tempo de resposta dos filtros de entrada , um maior tempo de resposta permite uma melhor filtragem do ruído elétrico . Os menores tempos de resposta ajudam em aplicações que exigem operação de alta velocidade ( ex. interrupção e contagem ) .
- 9. Interfaces de Saída Os dispositivos tais como solenóides , relés , contatores , partidas de motores , luzes indicadoras , válvulas e alarmes estão conectados aos terminais de saída do CLP . Os circuitos de saída funcionam de maneira similar aos circuitos de entrada : os sinais emitidos pela CPU passam por uma barreira de isolamento antes de energizar os circuitos de saída . Os CLPs utilizam vários circuitos de saída para energizar seus terminais de saída : relés , transistores e triacs. - Os relés podem ser usados com alimentação alternada ou contínua os relés eletromagnéticos de CLPs tradicionais aceitam correntes de até alguns amperes .
- 10. Interfaces de Saída Os relés suportam de forma melhor os picos de tensão porque contém uma camada de ar entre seus contatos que elimina a possibilidade de ocorrência de corrente de fuga . No entanto são comparativamente lentos e sujeitos a desgaste com o tempo. - Os transistores chaveiam corrente contínua , são silenciosos e não tem peças móveis sujeitas a desgaste , Os transistores são rápidos e podem reduzir o tempo de resposta , mas suportam cargas de , no máximo , 0,5A . Certos tipos de especiais de transistores , os FETs ( transistores de efeito de campo ) podem aceitar cargas maiores , normalmente até 1A.
- 11. Interfaces de Saída Os triacs chaveiam exclusivamente corrente alternada . Como os transistores , as saídas triac são silenciosas , não tem peças móveis sujeitas a desgaste , são rápidas e transportam cargas de até 0,5A. OBS.: As saídas de estado sólido ( triacs e transistores ) podem ser danificadas e destruídas em caso de sobretensão e sobrecarga.
- 12. Ciclo de Operação Todos os componentes do sistema CLP são utilizados durante o ciclo de operação , que consiste de uma série de operações realizadas de uma forma seqüencial e repetida. Os elementos principais de um ciclo de operação são : - Varredura das Entradas : Durante a varredura das entradas , o CLP examina os dispositivos externos de entrada quanto a presença ou ausência de tensão , isto é , um estado energizado ou desenergizado . O estado das entradas é armazenado temporariamente em uma região da memória denominada “ Tabela de imagem de entrada “.
- 13. Ciclo de Operação - Varredura do Programa : Durante a varredura do programa o CLP examina as instruções no programa LADDER , usa os dados de entrada armazenados na tabela de imagem de entrada e determina se será ou não energizada . O estado resultante das saídas é armazenada em uma região da memória denominada “ Tabela de Imagem de Saída “. - Varredura das Saídas : Baseado nos dados da tabela de imagem de saída , o CLP energiza ou desenergiza seus circuitos de saída que exercem controle sobre dispositivos externos.
- 14. Linguagem de Programação Um programa é uma série de instruções ou comandos que o usuário desenvolve para fazer com que o CLP execute determinadas ações . Uma linguagem de programação estabelece regras para combinar as instruções de forma que gerem ações desejadas . A linguajem mais usada freqüentemente para programação dos CLPs é a LADDER . Na verdade , existem mais programas de CLP escritos em linguagem de programação LADDER do que em qualquer outra linguagem . A linguagem de programação LADDER é uma adaptação de um diagrama elétrico funcional , como a linguagem de programação LADDER é um sistema gráfico de símbolos e termos , mesmo aqueles que não estão totalmente familiarizados com os diagramas elétricos podem aprende-los facilmente.
- 15. Linguagem de Programação As instruções usadas para programar a maioria dos CLPs são baseadas em uma combinação de linguagem booleana , lógica ladder e expressões mnemônicas . Uma expressão mnemônica é um termo simples e fácil de lembrar que representa uma instrução . Por exemplo : “ TON “ – representa “ Timer ON “ ( temporizador na energização ) . Cada CLP usa instruções ligeiramente diferentes , que podem ser consultadas no manual do usuário do respectivo CLP .
- 16. Diagramas Elétricos Ladder Os programas em linguagem ladder evoluiram a partir dos diagramas elétricos , que representam a maneira como a corrente elétrica circula pelos dispositivos , de forma a completar um circuito elétrico . Estes diagramas mostram as interconexão entre os dispositivos elétricos em um formato gráfico de fácil leitura , que orienta o técnico na instalação da fiação .
- 17. Diagramas Elétricos Ladder O diagrama elétrico consiste de duas linhas verticais ou barras de alimentação sendo que a corrente circula da esquerda para direita Cada circuito elétrico no diagrama é considerado como uma linha . Cada linha possui 2 componentes principais , contém no mínimo 1 componente que é controlado e contém a condição ou condições que controlam este dispositivo .
- 18. Programas em Linguagem Ladder Um programa em linguagem Ladder do CLP se assemelha bastante a um diagrama elétrico comum , em um diagrama elétrico os símbolos representam os dispositivos reais e a maneira como estão conectados . O programa do CLP utiliza símbolos semelhantes , só que aqui eles representam instruções lógicas para a aplicação . Um programa em linguagem Ladder existe apenas no software do CLP , ele não considera a barra de alimentação nem o fluxo de corrente através dos circuitos . Uma outra diferença é que , em um diagrama elétrico , descreve-se os dispositivos como aberto ou fechado . Em um programa Ladder as instruções são verdadeiras ou falsas ( 0 e 1)
- 19. Programas em Linguagem Ladder I/1 I/2 O/1 O/1
- 20. Mnemônicos da programação Ladder O/X I/X EQU Equal Source A S:39 5 < Source B 1 1 < EQU EN DN TON Timer On Delay Timer T4:10 Time Base 0.01 Preset 40 Accum 0 TON
- 21. Mnemônicos da Programação Ladder 0003 B3:3/3 EN DN TON Timer On Delay Timer T4:6 Time Base 1.0 Preset 1 < Accum 0 < TON 0004 T4:6/DN L B3:1/6 O:0/1
- 22. Endereçamento Nas interfaces de entrada e saída dos CLP’s existem vários bornes de entrada ou saída , cada um deve ter o seu endereço para que a CPU possa identifica-lo , cada fabricante adota seu respectivo endereço , veja exemplo abaixo: Entrada Digital : Allen Bradley I : X / X Entrada Delimitador Slot Borne
- 23. Endereçamento Saída Digital : Allen Bradley O : X / X Saída Delimitador Slot Borne
- 25. Tabela de Dados Out Put ............ 0 ........ O Input .............. 1 ........ I Status ............. 2 ........ S2 Bit .................3 ........ B3 Timer ............. 4 ........ T4 Counter ........... 5 ........ C5 Block .............. 6 ........ R6 Integer ............ 7 ........ N7 Float ............... 8 ........ F8
- 26. Programação – Acionamento Direto I:0/1 I:0/2 O:0/1 O:0/1
- 27. Programação – Acionamento Indireto O:0/1 B3:0/0 B3:0/1 O:0/1 I:0/1 B3:0/0 I:0/2 B3:0/1
- 28. Programação – Temporização I:0/0 TON Timer On Delay Timer T4:1 Time Base 1.0 Preset 5 < Accum 0 < TON T4:1/DN O:0/0 ( E N ) ( D N )
- 29. Programação – Latch / Unlatch B3:0/5 O:0/1 I:0/1 B3:0/5 I:0/2 B3:0/5 L U