85562908 Apostila Automacao e Controle

2012

Trabalho elaborado pelo Prof. Jairo Ramos Jr. como material didtico do curso tcnico em eletrotcnica da Escola Estadual de Furnas

Primeira Edio

06/02/2012

PRTICA PROFISSIONAL III - Automao e Controle -

ESCOLA ESTADUAL DE FURNAS CURSO TCNICO EM ELETROTCNICA

Prof. Jairo Ramos Junior Automao e Controle

2

ndice

Sistemas --------------------------------------------------------------------------------

1- Sistemas de Automao e Controle -------------------------------------------

2- A estrutura de um Sistema de Automao Flexvel -----------------------

3- Atuadores --------------------------------------------------------------------------

Motor --------------------------------------------------------------------------

Eletroim ---------------------------------------------------------------------

Freio Magntico -------------------------------------------------------------

Fechadura Magntica ------------------------------------------------------

Servo Motor ------------------------------------------------------------------

Vlvula Solenoide -----------------------------------------------------------

Calefador ---------------------------------------------------------------------

Lmpada ----------------------------------------------------------------------

4- Processo -----------------------------------------------------------------------------

5- Sensores -----------------------------------------------------------------------------

Fototransistor ----------------------------------------------------------------

LDR- Resistor Dependente da Luz --------------------------------------

Chaves Fim de Curso (Micro Switch) ----------------------------------

Termistor ---------------------------------------------------------------------

Sensor Magntico (Reed Switch) -----------------------------------------

6- O Controlador ---------------------------------------------------------------------

Classificao dos CLPs ---------------------------------------------------

7- Estrutura de um CLP------------------------------------------------------------

8- Nveis Lgicos ---------------------------------------------------------------------

9- Entradas ----------------------------------------------------------------------------

Entradas Digitais ------------------------------------------------------------

Entradas Analgicas --------------------------------------------------------

Circuito das entradas CLP Proxsys CP-WS11EX -------------------

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10- Sada Digital (Q) -----------------------------------------------------------------

11- Linguagens de Programao --------------------------------------------------

12- LADDER --------------------------------------------------------------------------

13- Programao LADDER -------------------------------------------------------

Funo Selo ------------------------------------------------------------------

Diagramas Eltricos --------------------------------------------------------

Funo Intertravamento ---------------------------------------------------

14- Operadores Lgico --------------------------------------------------------------

15- Sada Lgica (R) -----------------------------------------------------------------

16- Sada Temporizador (T) -------------------------------------------------------

17- Sada Contador (C) -------------------------------------------------------------

18- Sada Reset Contador (CRT) -------------------------------------------------

19- Sada SET (Q ou R) -------------------------------------------------------------

20- Sada RESET (Q ou R) ---------------------------------------------------------

Editorial sobre o software Editor LADDER SCPWS1 ----------------------

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Sistemas.

Uma agregao ou montagem de coisas de tal forma combinada pela natureza ou pelo homem que forma um

todo integral ou complexo. [Enciclopdia Americana]

Um grupo de coisas interatuantes e interdependentes que formam um todo unficado. [Dicionrio Webster's]

Uma combinao de componentes que agem conjuntamente para completar uma funo no possvel

para quaisquer das partes individuais. [Dicionrio Padro da IEEE de Termos Eltricos e Eletrnicos]



4

1- Sistemas de Automao e Controle.

A palavra automao est diretamente ligada ao controle automtico, ou seja aes

que no dependem da interveno humana. Este conceito discutvel pois a mo do homem sempre ser necessria, pois sem ela no seria possvel a construo e implementao dos processos automticos. Entretanto no o objetivo deste trabalho

este tipo de abordagem filosfica, ou sociolgica.

Historicamente, o surgimento da automao est ligado com a mecanizao, sendo

muito antigo, remontando da poca de 3500 e 3200 a.C., com a utilizao da roda. O

objetivo era sempre o mesmo, o de simplificar o trabalho do homem, de forma a

substituir o esforo braal por outros meios e mecanismos, liberando o tempo disponvel

para outros afazeres, valorizando o tempo til para as atividades do intelecto, das artes,

lazer ou simplesmente entretenimento. Mas com a revoluo industrial o homem se viu

na necessidade de produzir mecanismos cada vez mais eficientes de modo a otimizar a

produo.

Sob o ponto de vista produtivo, a automao industrial pode ser dividida em trs

classes: a rgida, a flexvel e a programvel, aplicadas a grandes, mdios e pequenos

lotes de fabricao, respectivamente.

A automao industrial pode ser entendida como uma tecnologia integradora de trs

reas: a eltrica responsvel pelos hardwares, circuitos e dispositivos de ptencia e

controle, a mecnica na forma de dispositivos e mecanismos e a informtica responsvel

pela programao que ir controlar todo o sistema. Desse modo, para efetivar projetos

nesta rea exige-se uma grande gama de conhecimentos, impondo uma formao muito

ampla e diversificada dos profissionais, ou ento um trabalho de equipe muito bem

coordenado com perfis interdisciplinares.

Neste trabalho enfatizaremos o Controle eltrico por meio do Controlador Lgico

Programvel, o CLP, que uma poderosa ferramenta para a automao de sistemas. A essa rea da daremos o nome de Automao Flexvel, pois permite, a qualquer

momento, alterar a lgica do sistema sem, necessariamente, fazer alteraes fsicas nas

instalaes. Como exemplo utilizaremos o CLP Proxsys CP-WS11EX, o qual possui 16

Entradas Digitais e 8 Sadas a rel, sua linguagem de programao o LADDER,

programao esta que feita atravs de seu software Editor Ladder SCPWS1.

2- A estrutura de um Sistema de Automao Flexvel.

Os sistemas automatizados podem ser aplicados em simples mquina ou em toda

indstria, como o caso das usinas de cana e acar. A diferena est no nmero de

elementos monitorados e controlados, denominados de pontos. Estes podem ser simples vlvulas ou servomotores, cuja eletrnica de controle bem complexa. De uma

forma geral o processo sob controle tem o diagrama semelhante ao mostrado na figura

1.1, onde os citados pontos correspondem tanto aos atuadores quanto aos sensores.



5

Figura 1.1 - Diagrama simplificado de um sistema de controle automtico

Os sensores so os elementos que fornecem informaes sobre o sistema,

correspondendo as entradas do controlador. Esses podem indicar variveis fsicas, tais

como presso e temperatura, ou simples estados, tal como um fim-de-curso posicionado

em um cilindro pneumtico.

Os atuadores so os dispositivos responsveis pela realizao de trabalho no

processo ao qual est se aplicando a automao. Podem ser magnticos, hidrulicos,

pneumticos, eltricos, ou de acionamento misto.

O controlador o elemento responsvel pelo acionamento dos atuadores,

levando em conta o estado das entradas (sensores) e as instrues do programa inserido

em sua memria. Esse elemento o denominado Controlador Lgico Programvel

(CLP).

A completa automatizao de um sistema envolve o estudo dos quatro elementos

da figura 1.1, seja o sistema de pequeno, mdio ou grande porte. Estes ltimos podem

atingir uma a complexidade e tamanho tais que, para o seu controle, deve-se dividir o

problema de controle em camadas, onde a comunicao e hierarquia dos elementos similar a uma estrutura organizacional do tipo funcional. A figura 1.2 mostra de forma

simplificada este tipo de organizao. Figura 1.2 Arquitetura de rede simplificada para um sistema automatizado



6

Nota-se que os elementos mostrados na figura 1.1 pertencem a primeira e

segunda camadas. Na terceira camada esto os sistemas supervisrios, operados pela

mo humana, onde so tomadas decises importantes no processo, tal como paradas programadas de mquina e alteraes no volume de produo. Esses tambm esto

integrados com os sistemas gerenciais, responsveis pela contabilidade dos produtos e

recursos fabris.

Dentro do contexto apresentado, o objetivo deste trabalho o de estudar um

sistema automatizado at o nvel do elemento controlador. Apresenta-se a sua interface com os sensores e atuadores, bem como sua linguagem de programao

LADDER..

Para finalizar importante dizer que alm dos conceitos aqui apresentados, de

forma resumida, a Automao Industrial compreende um campo de atuao amplo e

vasto. Para se ter uma noo, cada elemento sensor ou atuador tem o seu prprio

funcionamento, que em algumas aplicaes tem de ser bem entendidos.

No caso dos sensores todo o comportamento previsto atravs de efeitos fsicos,

so, geralmente, aplicados na alimentao das entradas do CLP.

Os atuadores so a parte final do Sistema, onde ser resultado o trabalho para qual o sistema foi criado.

3- Atuadores.

Os atuadores so os dispositivos responsveis pela realizao de trabalho no Sistema. Podem ser magnticos, hidrulicos, pneumticos, eltricos, ou de acionamento misto.

Alguns exemplos de atuadores:

Motor:

Como estudado anteriormente o motor uma mquina que converte a energia eltrica e energia mecnica (movimento rotativo), possui construo simples e custo reduzido, alm de ser muito verstil e no poluente. O motor eltrico tornou-se um dos mais notrios inventos do homem ao longo de seu desenvolvimento tecnolgico. A finalidade bsica dos motores o acionamento de mquinas, equipamentos mecnicos, eletrodomsticos, entre outros, no menos

importantes. Seus principais mtodos de acionamento sero conhecidos ao longo desta disciplina.

Eletroim:

Em aplicaes como o transporte de peas de ferro ou nquel, em guindastes, ou garras de robs e travas magnticas, so empregados eletroims, apesar do alto consumo de energia. Este equipamento funciona com o princpio do eletromagnetismo, onde um condutor de cobre sistematicamente enrolado de forma a criar um campo eletromagntico quando sofre uma d.d.p. entre seus terminais. Esse tipo de atuador bastante difundido na forma de sapatas ou bases magnticas.



7

Freio Magntico:

Um tipo de eletroim que paralisa o movimento rotativo de um motor. H 2 tipos: aqueles cuja trava feita por molas, liberadas por ao do eletroim, que fica normalmente ligado durante o giro, e o tipo acionado diretamente na frenagem, normalmente desligado.

comum em sistemas com reverso de sentido de rotao, reduzindo o

golpe mecnico e o pico de corrente na reverso.

Fechadura Magntica:

Em sistemas de

segurana, cofres e

porteiros eletrnicos se

utiliza uma fechadura cuja

trava liberada atravs de

um eletroim, com um brev

e pulso. Em certos casos o

fechamento no manual,

mas atravs de outro

eletrom.

Servo Motor:

Um servo motor um dispositivo

eletromecnico com caractersticas especiais

que possibilitam o posicionamento preciso

de um eixo em qualquer ngulo entre 0 e

180. Geralmente possui alto torque devido

s redues por meio de engrenagens.

Os servo-

motores sero

importantes aliados nas

aulas prticas, muito

aplicado nos trabalhos e

experimentos tem baixo

custo e so facilmente

encontrados, a imagem

ao lado ilustra a

aplicao de servo

motores em um

experimento:



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Vlvula Solenide:

Empregado em controle de fluxo de lquidos, em indstrias. Consiste de um

ou mais caminhos que so interceptados por pistes, acoplados a eletroims, que

liberam ou no o fluxo. O tipo normalmente aberto, NA, tem o fluxo interrompido

quando o eletroim acionado, no tipo normalmente fechado os pistes so

pressionados por molas, que so liberadas pelo eletroim, abrindo a vlvula.

Existem vlvulas solenides comutadoras, que atuam como chaves que direcionam

o fluxo para uma das vrias sadas, cujo eletroim foi acionado.

Calefatores:

Em certas aplicaes

como estufas, fornos industriais

e fornos eltricos residenciais,

so usados calefatores

("resistncias"). So geralmente

feitos com ligas, como nquel-

cromo, ou tungstnio, se a

temperatura for muito alta,

recobertos por material isolante,

bom condutor de calor.

Lmpadas:

Os sistemas de iluminao acionados por sistemas automticos usam

lmpadas incandescentes, fluorescentes, lmpadas eletrnicas, mistas, etc. como

Atuadores. Produzindo o efeito luminoso pretendido para diversos fins, tais como:

iluminao pblica, semforos, sistemas de emergncia, etc.



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4- Processo.

O Processo a etapa do Sistema na qual os atuadores realizaram o trabalho

esperado, os sensores identificam, e o controlador informado.

Por exemplo, a figura abaixo ilustra um processo em que uma caixa colocada

sobre a esteira, o sensor A1 identifica sua presena, dando essa informao ao

controlador CLP que por sua vez liga o atuador M, d-se ento inicio ao PROCESSO,

que, neste caso, consiste em levar a caixa at que o sensor A2 identifique o fim de seu

curso, passe essa informao para o controlador CLP que ir desligar o atuador M,

findando o PROCESSO.

5- Sensores.

O sensor um dispositivo que responde a um estimulo fsico que pode ser o efeito

trmico, magntico, luminoso, mecnico, etc. Atravs dos sensores podemos obter

informaes ou leituras de um determinado sistema, essas informaes so passadas ao

controlador, que far a interpretao de acordo com oque foi programado.

Exemplos de sensores:

Fototransistor

O fototransistor um dispositivo que funciona baseado

no fenmeno da fotocondutividade. Ele pode, ao

mesmo tempo, detectar a incidncia de luz e fornecer

um ganho de tenso dentro de um nico componente.

Como o transistor convencional, o fototransistor uma

combinao de dois diodos de juno, porm, associado

ao efeito transistor aparece o efeito fotoeltrico. Em

geral, possui apenas dois terminais acessveis.



10

LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR) - resistor dependente da luz

O LDR possui a interessante

caracterstica de ser um componente

eletrnico cuja resistncia eltrica diminui

quando sobre ele incide energia luminosa.

Isto possibilita a utilizao deste

componente para desenvolver um sensor

que ativado (ou desativado) quando

sobre ele incidir energia luminosa.

A resistncia do LDR varia de forma inversamente proporcional quantidade de

luz incidente sobre ele, isto , enquanto o feixe de luz estiver incidindo, o LDR oferece

uma resistncia muito baixa. Quando este feixe cortado, sua resistncia aumenta.

Exemplos de Circuitos com LDR:



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Chaves fim de curso (micro switch)

So interruptores do tipo contato momentneo. So

utilizados amplamente em ambiente industrial, para

delimitar o curso de um determinado mecanismo. Esses

interruptores possuem uma haste onde a presso mecnica

provoca a comutao de seus contatos.

Termistores

So dispositivos eltricos que tm a sua

resistncia eltrica alterada termicamente, isto ,

apresentam um valor de resistncia eltrica para cada

temperatura absoluta. So muito usados para controlar

/ alterar a temperatura em dispositivos eletro-

eletrnicos , como alarmes, termmetros, "relgios",

circutos eletrnicos de compensao trmica,

dissipadores de calor, ar condicionados, etc. Existem

dois tipos bsicos de termistores: o termistor PTC

(Positive Temperature Coeficient), que aumenta

sensivelmente a sua resistncia eltrica com o aumento

da temperatura, e, o termistor NTC(Negative Temperature Coeficient), que diminui

sensivelmente a sua resistncia eltrica com o aumento da temperatura. O termistor no

polarizado eletricamente.



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Sensor magntico - Reed Switch

Os reed-switches ou interruptores de lminas consistem em dispositivos

formados por um bulbo de vidro no interior do qual existem lminas flexveis feitas de

materiais que podem sofrer a ao de campos magnticos. O bulbo de vidro cheio com

um gs inerte de modo a evitar a ao corrosiva do ar sobre as lminas, o que afetaria o

contato eltrico em pouco tempo. Na sua verso mais simples temos duas lminas,

montadas conforme mostra a figura 1.

Nas condies normais, as lminas esto separadas e nenhuma corrente pode

circular atravs do componente. Ele opera como uma chave aberta. Aproximando-se um

m permanente do dispositivo, veja a figura 2, a ao do campo magntico faz com

que as lminas se magnetizem e com isso se atraiam, unindo-se. Nestas condies, o

contato eltrico fechado.

Em outras palavras, o reed-switch abre e fecha seus contatos conforme a ao de

um campo magntico externo.



13

6- O Controlador.

O CLP ou PLC do ingls (Programmable Logic Controller), foi idealizado pela

necessidade de poder se alterar uma linha de montagem sem a necessidade de alteraes

significativas nos painis eltricos e rels (contatores).

O CLP foi criado dentro da indstria automobilstica, especificamente na Hydronic

Division da General Motors, em 1968, sob o comando do engenheiro Richard Morley e

a sua especificao atenderia toda a maioria das indstrias na poca.

Segundo a ABNT (Associao Brasileira de Normas Tcnicas) um equipamento

eletrnico digital com hardware e software compatveis com aplicaes industriais.

Segundo a NEMA (National Electrical Manufactures Association), um aparelho

eletrnico digital que utiliza uma memria programvel para armazenar internamente

instrues e para implementar funes especficas, tais como lgica, seqenciamento,

temporizao, contagem e aritmtica, controlando, por meio de mdulos de entradas e

sadas, vrios tipos de mquinas ou processos.

Conclumos que os Controladores Lgicos Programveis (CLPs) so equipamentos

eletrnicos modernos, todo baseado em microprocessadores, utiliza uma memria

programvel para armazenamento de instrues, utilizado para controle discreto, na

automao flexvel, executa operaes aritmticas, funes lgicas, seqenciamento,

temporizao, contagem, Intertravamento, controle Proporcional Integral Derivativo

(PID), etc. Tem como principal caracterstica a programabilidade e der ser projetado

para atuar em ambiente industrial, extremamente til e verstil, podendo associar

diversos sinais de entrada para controlar diversos atuadores na sada.

Algumas caractersticas:

Facilidade de implementar a sua lgica;

Facilidade de manuteno, com conceito plug-in;

Alta confiabilidade;

Dimenses menores que painis de Contatores, para reduo de custos;

Envio de dados para processamento centralizado;

Preo competitivo;

Expanso em mdulos;

Permite alteraes no Sistema sem ter que fazer alteraes fsicas nas

instalaes.

Podemos dividir os CLP's, de forma didtica e histrica de acordo com sua

evoluo conforme a seguir:

1 Gerao: Os CLP's de primeira gerao se caracterizam pela programao

intimamente ligada ao hardware do equipamento. A linguagem utilizada era o Assembly

que variava de acordo com o processador utilizado no projeto do CLP, ou seja, para

poder programar era necessrio conhecer a eletrnica do projeto do CLP. Assim a tarefa

de programao era desenvolvida por uma equipe tcnica altamente qualificada,

gravando-se o programa em memria EPROM, sendo realizada normalmente no

laboratrio junto com a construo do CLP.



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2 Gerao: Aparecem as primeiras Linguagens de Programao no to dependentes

do hardware do equipamento, possveis pela incluso de um Programa Monitor no

CLP, o qual converte (compila), as instrues do programa, verifica o estado das

entradas, compara com as instrues do programa do usurio e altera o estado das

sadas. Os Terminais de Programao (ou maletas, como eram conhecidas) eram na

verdade Programadores de Memria EPROM. As memrias depois de programadas

eram colocadas no CLP para que o programa do usurio fosse executado.

3 Gerao: Os CLP's passam a ter uma Entrada de Programao, onde um Teclado ou

Programador Porttil conectado, podendo alterar, apagar, gravar o programa do

usurio, alm de realizar testes (Debug) no equipamento e no programa. A estrutura

fsica tambm sofre alteraes sendo a tendncia para os Sistemas Modulares com

Bastidores ou Racks.

4 Gerao: Com a popularizao e a diminuio dos preos dos microcomputadores

(normalmente clones do IBM PC), os CLP's passaram a incluir uma entrada para a

comunicao serial. Com o auxlio dos microcomputadores a tarefa de programao

passou a ser realizada nestes. As vantagens eram a utilizao de vrias representaes

das linguagens, possibilidade de simulaes e testes, treinamento e ajuda por parte do

software de programao, possibilidade de armazenamento de vrios programas no

micro, etc.

5 Gerao: Atualmente existe uma preocupao em padronizar protocolos de

comunicao para os CLP's, de modo a proporcionar que o equipamento de um

fabricante converse com o equipamento outro fabricante, no s CLP's, como

Controladores de Processos, Sistemas Supervisrios, Redes Internas de Comunicao e

etc., proporcionando uma integrao a fim de facilitar a automao, gerenciamento e

desenvolvimento de plantas industriais mais flexveis e normalizadas, fruto da chamada

Globalizao. Existem Fundaes Mundiais para o estabelecimento de normas e

protocolos de comunicao. A grande dificuldade tem sido uma padronizao por parte

dos fabricantes.

Com o avano da tecnologia e consolidao da aplicao dos CLP's no controle de

sistemas automatizados, freqente o desenvolvimento de novos recursos dos mesmos.

Classificao dos clp's Os CLP's so classificados de acordo com a complexidade de sua estrutura e o

nmero de entradas e sadas.

NANO E MICRO CLP (com at 32 entradas/sadas)

Construdos com nmero reduzido de entradas e sadas sendo composto por um nico

bloco, capacidade de memria reduzida, baixa complexidade e custo reduzido.

CLP DE PEQUENO PORTE (com at 256 entradas/sadas)

Maior nmero de entradas e sadas, capacidade maior de memria, sua estrutura fsica

pode ser composta por vrios blocos de circuitos, (mdulos de expanso).



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UNIDADE CENTRAL

DE PROCESSAMENTO

CIRCUITO DAS SADAS

MEMRIA DE PROGRAMA

E DE DADOS

DISPOSITIVOS DE PROGRAMAO E

COMUNICAO

CIRCUITO DAS ENTRADAS FONTE DE

ALIMENTAO

CLP DE MDIO PORTE (com at 1024 entradas/saidas)

Utilizado em aplicaes de grande complexidade, com capacidade de expanso de

memria e pode ter mais de uma Unidade de Processamento (CPU),

CLP DE GRANDE PORTE (com mais de 1024 entradas/saidas)

Utilizado em aplicaes de extrema complexidade, com grande capacidade de memria

normalmente com mais de uma Unidade de Processamento (CPU), custo elevado.

7- Estrutura de um CLP

A Estrutura bsica de um controlador programvel baseada no hardware bsico de

um computador. Podemos afirmar que o CLP um computador criado para aplicaes

especficas. Para ser possvel entender como funciona um CLP necessrio conhecer

sua estrutura, os micro CLP's e os de grande porte possuem a mesma estrutura bsica

conforme veremos a seguir:

1- Entradas 2- Unidade Central de Processamento 3- Memria de Programas e Armazenamento de dados 4- Dispositivos de Programao e Comunicao 5- Sadas 6- Fonte de Alimentao.



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CLP utilizado nas aulas prticas

8- Nveis Lgicos.

Remetendo a nmeros binrios denominamos nvel lgico o estado que se encontra

o contato ou operador do CLP, sendo eles 0 e 1. Sendo o nvel lgico 0 a posio de

repouso, ou posio off e nvel lgico 1 quando determinado contato ou operador se

encontra atuado.

Podemos assimilar os nveis lgicos com as populares chaves liga-

desliga, onde encontramos constantemente representados por O e I,

as teclas desliga e liga, respectivamente.



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6- Entradas Entradas Digitais

Nesse tipo de entrada, s so possveis dois nveis, 1 ou 0, sendo que o estado ser 1

quando essa entrada for alimentada com a tenso nominal da entrada do CLP, e ser 0

quando a entrada no estiver alimentada. Normalmente essas entradas so alimentadas

em corrente contnua, devendo ser observada a polaridade em relao a fonte de

alimentao. A tenso nominal de entrada do CLP pode variar para cada fabricante. Nos

CLP comercializados no Brasil comum essa tenso ser de 24Vcc.:

Exemplo:

Conexo da entrada digital do CLP fonte de alimentao com interruptor

O CLP recebe as informaes atravs da alimentao de suas entradas, o

interruptor ilustrado na imagem pode pertencer a qualquer dispositivo sensor que faa

esse processo de seccionamento. Por exemplo: Deseja-se que determinada entrada do

CLP seja alimentada a noite, neste caso podemos utilizar um sensor fotoeltrico, usando

seu contato Normalmente Aberto para seccionar a alimentao da entrada.

Entradas Analgicas

Nesse tipo de entrada, possvel variar a tenso da entrada de 0 (zero) ao valor

de tenso nominal, nesta entrada o CLP possui um conversor A/D (Analgico/Digital)

que converte o valor da tenso presente na entrada em um dado digital que ser

processado pela CPU. Neste caso tambm necessrio observar a polaridade da fonte

de alimentao.



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Circuito das Entradas CLP Proxsys

Entradas Digitais do CLP Proxsys, usado como exemplo.

O controlador Proxsys CP-WS11EX, adotado nas aulas de Prtica Profissional

possui apenas entradas digitais e so denominadas pelo operador I, so um total de

16, sendo ento classificadas pelo operador, seguido de seu respectivo numero. Por

exemplo, a entrada n 7 do controlador recebe o nome de I7, e todos os contatos a que

forem atribudos esse operador na programao da funo desejada responderam

diretamente ao nvel lgico dessa entrada.

10- Sada Digitai (Q)

O CLP possui sadas, as quais so responsveis pela parte final de um determinado

processo.

Saidas Rel ou Digitais- Essas sadas se constituem basicamente por um rel

eletromecnico onde so disponibilizados seu contatos do tipo NA para que seja

possvel comandar uma determinada carga, lembrando que necessrio respeitar a

corrente mxima que os contatos do rel suportam ao conectarmos a carga.

Relembrando:

Rel um dispositivo eletromecnico

acionado eletromagneticamente,

quando por sua bobina circula uma

corrente eltrica cria-se um campo

magntico que atrai um determinado

contato, fazendo com que comute.



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O CLP Proxsys possui oito sadas digitais cada uma com seu respectivo rel com

um contato do tipo NA, representadas pelo operador Q, sendo elas Q1, Q2, Q3, Q4,

Q5, Q6, Q7 e Q8. Elas obedecem a uma lgica dentro do programa e quando no nvel

lgico 1 o contato de seu rel comuta.

O desenho acima representa a alimentao de uma lmpada por meio de um CLP,

nesta condio sempre que, de acordo com a configurao do sistema, o Operador Q1

estiver no nvel lgico 1 a lmpada ser acesa.

11- Linguagens de Programao

A programao da funo que o CLP vai desempenhar em determinado sistema

feito pelo usurio atravs das Linguagens de Programao

A Programao do CLP um conjunto de instrues ou comandos desenvolvido

pelo usurio do equipamento, para que ele execute determina ao. As linguagens de

programao estabelecem regras para combinar as instrues de forma a atender o que

desejado.

Quando o CLP foi inventado, a linguagem de programao era o Assembly, no

entanto por se tratar de uma "linguagem de baixo nvel", ou seja, linguagem de difcil

assimilao, demorava-se muito tempo para programar o CLP para executar uma

funo simples.



20

No entanto, as linguagens de programao "de alto nvel", assim chamadas por

ser mais prxima da linguagem utilizada para comunicao entre pessoas, reduziram

drasticamente o tempo de programao do CLP por no ter o inconveniente de obrigar o

programador a conhecer detalhadamente a arquitetura do Microprocessador do CLP.

So utilizadas linguagens de alto nvel como o Basic, Pascal e C, porm s Linguagens

mais utilizadas atualmente para programar CLP's so a LADDER, e a linguagem de

instrues tambm chamada de BOOLEAN.

12- LADDER

Conhecida tambm como linguagem de contatos ou Linguagem de Comandos

Eltricos, a linguagem de programao de CLP mais difundida, pois assemelha-se

muito com os diagramas eltricos dos circuitos com contatores e rels. Existem

pequenas variaes no modo de programao LADDER de acordo com cada fabricante

de CLP. Tomaremos como exemplo o CLP modelo CP-WS11EX da marca Proxsys.

Para cada entrada e sada de um CLP, atribuido um "nome" que passaremos a

chamar de operador. No CLP Proxsys, as entradas recebem o operador "I" e o nmero

da entrada. J as sadas recebem o operador "Q" e o nmero da sada, como visto em

captulos anteriores.

FIXANDO:

A entrada 1 do CLP recebe o nome de "I1" (Operador I1)

A entrada 3 do CLP recebe o nome de "I3" (Operador I3)

A saida 4 do CLP recebe o nome "Q4" (Operador Q4)

A saida 7 do CLP recebe o nome "Q7" (Operador Q7)

O CLP utilizado como exemplo, possui 16 entradas digitais e 8 saidas rel, portanto

As entradas sero mapeadas de "I1" at "I16"

As saidas sero mapeadas de "Q1" at "Q8".

E estes so os operadores fsicos.



21

O software utilizado na programao do CLP Proxsys CP-WS11EX se comunica

em linguagem LADDER e seu software para interface entre o programador e o

controlador o Editor LADDER SCPWS1.

Interface do software.

Para que seja possvel desenvolver o programa para atender a lgica de

funcionamento dos circuitos necessrio conhecermos a estrutura de programao:

Todos componentes contidos na programao so lgicos ou virtuais, ou seja,

existem apenas na memria do controlador, com exceo das entradas e sadas digitais,

que como visto tambm possui um contato fsico.

Dentre esses componentes esto os contatos, que podem ser de dois tipos, NA ou

NF.

O desenho ao lado descreve a

representao grfica dos contatos NA e NF

e de uma bobina de sada, que outro

componente do editor LADDER.



22

Programao LADDER

No diagrama LADDER acima foi inserido um contato do tipo aberto e uma

sada digital. Note que ao contato aberto atribumos o operador "I1", de uma entrada

digital, e para a sada digital atribumos o operador "Q1".

Isso significa que todos os elementos do programa a que forem atribudos

um operador lgico, respondero ao estado lgico desse mesmo operador, ou seja,

no caso do contato aberto, este estar aberto se o operador I1 esteja em nvel lgico

0 (entrada I1 sem alimentao), mas se o operador I1 tiver o seu estado lgico

modificado para 1 (entrada alimentada) esse contato ter seu estado alterado para o

seu oposto, ou seja, ser fechado. Verificamos que no final dessa linha temos uma

sada digital a qual foi atribudo o operador Q1, e fazendo analogia a um circuito

com contatores quando fechamos o contato, ligamos a sada.

Para resumir o que o diagrama LADDER acima representa:

"Quando alimentamos a entrada I1, ou seja, o operador lgico I1 muda seu

estado lgico de 0 para 1 o operador Q1 ter seu estado lgico alterado de 0 para 1

e consequentemente a sada digital Q1 a rel ter o seu contato fechado".

No caso de inserirmos no Diagrama LADDER um contato fechado este ser seu

estado em nvel lgico 0, se o nvel lgico for 1 o contato fechado se abre.

No diagrama LADDER acima temos a seguinte situao:

"Pelo fato do contato ao qual foi atribudo o operador I1 ser do tipo fechado,

naturalmente a sada digital Q1 est em nvel lgico 1. Porm se alimentarmos a entrada

I1 fazendo com que o seu respectivo operador seja 1 , o contato se abrir , desligando

assim a sada digital Q1".



23

Funo SELO

No diagrama LADDER acima, verificamos a insero de mais um contato aberto

e a este foi atribudo o operador Q1 e foi posicionado em paralelo ao contato aberto que

est associado ao operador I1. Isso significa que quando o operador Q1 tiver seu estado

lgico modificado de 0 para 1, esse novo contato se fechar estabelecendo uma

condio de SELO semelhante ao que acontece nos circuitos com contatores.

Nesse novo diagrama LADDER, foi inserido um contato fechado e a ele

atribudo o operador I2. Desta maneira ao alimentarmos a sada digital Q1 atravs da

entrada I1 o contato aberto de Q1 inserido em paralelo ao de I1 oferece condio para

que o operador Q1 continue no nvel lgico 1. Ao alimentarmos a entrada I2 ela passa

ao nvel lgico 1, fazendo com que seu contato comute e abra o circuito naquele ponto,

levando o operador Q1 ao nvel lgico 0 e consequentemente seu contato aberto que

dava a condio para que ele estivesse alimentado anteriormente.



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Diagramas Eltricos

O Diagrama abaixo representa um dispositivo de partida direta para motor trifsico com

proteo por rel trmico, com contatores.

Para que possa ser construido utilizando um CLP devemos realizar as ligaes eltricas

conforme a seguir:

220V

No entanto, somente as ligaes eltricas so insuficientes para que o sistema

funcione adequadamente, pois necessrio ainda criar o programa para relacionarmos

as entradas e as sadas.



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Exerccio:

De acordo com o que foi estudado, desenvolva o digrama LADDER para que o

circuito acima execute a mesma funo do circuito de partida com contatores:



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Funo INTERTRAVAMENTO

A funo intertravamento utilizada como bloqueio, impedindo que seja

alterado o nvel lgico de determinada sada em determinada situao dentro do sistema.

Temos como exemplo no diagrama acima as sadas Q1 e Q2 que esto

intertravadas por meio de contatos normalmente fechados, pertencentes a cada uma das

sadas, inseridos em srie na linha de comando da sada oposta.

Exerccio:

A figura abaixo apresenta uma esteira que se movimenta da esquerda para a direita,

atravs do motor M. O sistema iniciado atravs do boto LIGA e desligado caso

seja detectada uma pea grande ou caso seja acionado o boto DESLIGA. Elabore o

diagrama LADDER para programao desse circuito.



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14- Operadores lgicos

Alm dos operadores fsicos, que fazem leitura do estado lgico das entradas e que

alteram o estado lgico das sadas, temos outros operadores com funes especficas,

chamados de operadores lgicos.

15- Sada Lgica (R)

A esse tipo de sada atribuido o operador "R" seguido do nmero respectivo.

O diagrama LADDER acima informa ao sistema que toda vez que a entrada I3 for

alimentada, o operador lgico I3 ter nvel lgico 1 e o contato atribudo a esse operador

se fechar , e consequentemente acionando a sada lgica R1 que ter nvel lgico 1.

No entanto as sadas lgicas no tem funo fsica, ou seja, apenas mudam o

estado desse operador na memria RAM do CLP, para entender a finalidade desse tipo

de sada veja o diagrama a seguir:

Para uma correta anlise do diagrama LADDER acima afirmamos que:

"Quando a entrada I3 alimentada, seu operador respectivo passa a ter nvel lgico 1 e a

sada lgica R1 tambm passa para nvel lgico 1, essa sada permanece em nvel lgico

1 mesmo aps retirarmos a alimentao da entrada I3 devido a funo SELO. Apesar da

sada lgica R1 no ter funo fsica, todos os elementos a que forem atribudos o

mesmo operador tero seu nvel lgico tambm em 1 nesse caso o contato aberto R1

fecha e aciona a sada digital Q4".



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Exerccio:

O diagrama LADDER abaixo representa um sistema no qual usada uma

botoeira alimentando a entrada I1 do controlador de modo que ligue o circuito, dando

condio para que as Sadas digitais Q1 a Q6 possam ser controladas pelas entradas I3 a

I8, cada uma para sua respectiva sada digital. A entrada I2 alimentada por outra

botoeira, de modo que, quando pressionada, desligue todo o circuito e impea que ele

seja religado a menos que a botoeira que alimenta I1 seja pulsada novamente.

Denomine os operadores para que correta programao desse sistema.



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16- Sada Temporizador (T)

Esta uma funo poderosa do CLP. Pois podemos criar intervalos de tempo

dentro de um programa com preciso de dcimos e at centsimos de segundos de

acordo com o modelo do CLP. A sada temporizador muda seu nvel lgico apenas aps

decorrido o tempo pr-ajustado depois que essa sada fora alimentada.

No caso do Proxsys, atribumos sada, o operador T.

Representao Grfica da Sada Temporizador.

No exemplo abaixo a sada temporizador tem preciso de centsimos de

segundos, como est configurada para 500 centsimos, portanto, 5 segundos.

Analisando o diagrama LADDER acima:

"Ao alimentarmos a entrada I7, a sada lgica R1 acionada, todos os contatos e

a prpria saida que possui o operador lgico R1 tero nivel lgico 1. Com isso a saida

T1 acionada, mas pelo fato de ser uma saida temporizador s passara nivel lgico 1

depois do tempo programado. Decorrido o tempo, o operador T1 ter nvel lgico 1

assim como seus contatos, fato que aciona a saida digital Q6".



30

Exerccio:

Analise a lgica LADDER abaixo :



31

Exerccio:

O sistema abaixo representa um semforo de determinado cruzamento virio.

Elabore o diagrama LADDER, de modo que a partir do momento que a entrada I1 for

alimentada as luzes se acendam e apaguem automaticamente em um ciclo que terminar

apenas quando a entrada I2 for alimentada.



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17- Sada Contador (C)

Para a sada contador atribumos o operador "C", e essa sada tem a funo de

contar pulsos lgicos. Ao inserirmos a sada contadora no diagrama LADDER

necessrio indicar a quantidade de pulsos que sero contados.

Representao grfica sada contador

Exemplo:

Analisando:

"Ao alimentarmos a entrada I8, o operador respectivo passa ao nvel lgico 1 , dessa

forma a sada C1 incrementa uma unidade de contagem. Quando retiramos a

alimentao da entrada, o nvel lgico de I8 volta a ser 0 encerrando o primeiro pulso

lgico. Quando tornamos a alimentar I8 esta volta a nvel lgico 1 fazendo o contador

C1 incrementar mais uma unidade, em seguida retiramos a alimentao de I8

encerrando assim o segundo pulso. O operador C1 s ter nvel lgico 1 quando

incrementar 5 unidades (conforme indicado no programa). Nesse caso o seu contato

com operador C1 acionar a sada digital Q1".



33

18- Sada Reset Contador (CR)

Quando uma sada contador atinge o nmero de pulsos para o qual foi

programada, a sada muda o estado lgico de seu operador de 0 para 1 e assim

permanece. possvel reiniciar esse contador para que esteja pronto para uma nova

contagem, utilizamos a sada Reset Contador, cujo operador "CR". Vale lembrar que o

nmero atribudo ao operador CR deve ser o mesmo da sada contador que se deseja

reiniciar.

Representao grfica sada Reset Contador

Exemplo:

Anlise do diagrama LADDER acima:

"Ao inserirmos pulsos lgicos na sada contador C1, atravs da entrada I8, a sada

incrementa uma unidade a cada pulso, porm a qualquer momento, se alimentarmos a

entrada I7 a sada Reset Contador CR1 reinicia o contador C1".



34

Exerccio:

Elabore o diagrama LADDER para o sistema abaixo:

Onde,

Esteira 1: Vem com pacotes da linha de produo; Ela movementada pelo atuador Q1;

Sensor que alimenta a entrada I3: Faz a contagem dos pacotes;

Esteira 2: Vem com caixas vazias do depsito, para sob Esteira 1, quando so lanados 5

pacotes dentro dela, ela segue at o caminho; Ela movimentada pelo atuador Q2;

Sensor que alimenta a entrada I4: Detecta a presena/existncia de uma caixa sob a esteira 1;

Sensor que alimenta a entrada I5: Detecta a existncia de um caminho no final da esteira 2;

Botoeira que alimenta a entrada I1: Liga o sistema;

Botoeira que alimenta a entrada I2: Desliga o sistema;



35



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19- Sada SET (Q ou R)

A saida SET muda o estado lgico de uma sada fsica de cujo operador "'Q"

ou de uma sada lgica cujo operador "R".

Neste tipo de sada, por mais que seja cortada a linha de alimentao que

alimenta essa sada no diagrama depois de uma vez alimentada ela permanece no nvel

lgico 1.

Analisando o Diagrama LADDER temos:

" Ao alimentarmos a entrada I4 seu operador muda de 0 para 1 e aciona a funo SET

no operador Q1 que muda seu estado lgico de 0 para 1 permanecendo assim mesmo

retirando a alimentao de I4. E se alimentarmos a entrada I5, seu operador ser 1 e

acionar a funo SET no operador R1 mudando seu nvel lgico para 1 que assim

permanecer mesmo retirando alimentao de I5".

Exerccio:

Justifique o uso do contato aberto da sada Q1 colocado em paralelo com o contato

aberto da entrada I4.



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Sadas RESET (Q ou R)

A sada RESET realiza o oposto da sada SET e s possvel realizar uma

funo RESET aps a realizao de uma funo SET.

A funo RESET usada para retornar ao nvel lgico 0 uma determinada sada

digital ou lgica na qual foi usado a funo SET.

Anlise:

"Quando alimentamos as entradas I4 e I5 seus operadores tero estado lgico 1 e

respectivamente acionaro a funo SET nos operadores Q1 e R1 , no caso de

pressionarmos I6 e I7 e seus niveis lgicos mudarem para 1 ambas acionaro

respectivamente as funes RESET em Q1 e R1 respectivamente e mudando seus

estados lgicos para 0".



38

Exerccio:

Construa o diagrama LADDER que faa a programao do sistema abaixo.



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Editor LADDER SCPWS1

Este editorial mostra algumas das funes do software Editor LADDER SCPWS1.



40

Barra de menus.

A barra de menus do editor LADDER possui trs menus:

Menu Arquivo:

Oferece as opes de abrir um determinado

arquivo ou diagrama, com domnio .LD, que

fora previamente salvo.

Salvar um diagrama para que seja usado

posteriormente.

Configurar o modelo de Controlador que ser conectado ao PC.

Menu Comunicao:

Se refere as configuraes de interface entre o

software e o controlador, como ajustar a porta serial de

conexo com a maquina e gravar o firware de rede.

Menu Simulaes:

O Editor LADDER SCPWS1 foi

projetado direcionado a aplicaes

didticas. Por isso inclui sistemas

para serem simulados.



41

rea de Edio:

A rea de edio destinada a insero dos componentes e traos do diagrama, o espao

destacado com um retngulo a clula que est selecionada para edio no momento, os

dizeres Lin: 2 e Col:2 localizados logo acima da rea de edio representam a

localizao da clula a ser editada, correspondendo ao numero da Linha e Coluna

respectivamente.

Barra de Funes:

As funes bsicas do Editor se encontram na Barra de funes



42

Compilar o ato de solicitar ao programa que rena as

informaes que o programador inseriu na rea de edio. A

partir disto ele far a interpretao da lgica e funcionamento do diagrama.

Dado o comando Compila aberta uma caixa de dialogo com o status do

Processo, vista na imagem acima.

O comando Conecta/Grava PLC usado quando o diagrama

foi elaborado e compilado e est pronto para ser gravado na

memria do CLP, imprescindvel que o CLP esteja conectado ao PC, feito a conexo e

a gravao a programao fica gravada na memria do controlador.

Aps escolhermos a funo

Conecta/Grava PLC

aberta uma caixa de

dilogo para que seja

selecionado o controlador

utilizado.



43

Aps compilado o diagrama h como simular seu

funcionamento, para isso essa funo deve ser ativada.

Barra de Bobinas e Final de Linha:

Se refere aos dispositivos finais da linha de programao, podem ser inseridos somente

na ultima coluna da rea de edio.

Bobina: Representa as sadas digitais Q, Sadas Lgicas R e Sadas

Reset Contador (CR). Tecla de atalho: B

Bobina R: Representa as Sadas RESET. Tecla de atalho: R

Bobina S: Representa as Sadas SET. Tecla de atalho: S

Final de Linha TON: Representa a Sada Temporizador. Tecla de atalho: T

Final de Linha CNT: Representa a Sada Contador. Tecla de atalho: C



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Barra de Contatos e Edio:

Permite inserir linhas, contatos e fazer edies na rea de edio.

Insere uma linha horizontal. Tecla de atalho: H

Insere uma linha vertical. Tecla de atalho: V

Insere um contato do tipo NA. Tecla de atalho: A

Insere um contato do tipo NF. Tecla de atalho: F

So as ferramentas de edio para inserir ou eliminar

elementos, e ainda limpar todo diagrama da rea de edio.



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Documents

85562908 Apostila Automacao e Controle