Apostila de Eletropneumática com CLP - SENAI

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Mecnica 2 Eletropneumtica com CLP

SENAI-SP, 2006

Trabalho organizado pela escola SENAI Mariano Ferraz do Departamento Regional do SENAI-SP

Equipe responsvel

Elaborao

Daniel Barbuto Rossato

Todos os direitos reservados. Proibida a reproduo total ou parcial, por qualquer meio ou processo. A violao dos direitos autorais punvel como crime com pena de priso e multa, e indenizaes diversas o (Cdigo Penal Leis N 5.988 e 6.895).

SENAI-SP

Escola SENAI Mariano Ferraz Rua Jaguar Mirim, 71 So Paulo SP CEP 05311-020 (0XX11) 3641 0024

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nai106@sp.senai.br http:// www.sp.senai.br

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Sumrio

Apresentao Introduo ao CLP Mtodo Passo-a-Passo Mtodo Cadeia Estacionria Condies Marginais Mtodo Step-Ladder Modo Semi-Automtico usando DF e MCR Mtodo Drum Apndice A CLP Festo Apndice B CLP Matsushita

7 9 19 25 29 43 47 51 55 67

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Apresentao

Este material tem por finalidade servir de guia de referncia para as aulas de Mecnica 2 do curso tcnico em Automao Industrial. esperado que o aluno esteja familiarizado com comandos eltricos e pneumtica, sendo desejvel conhecimentos de lgica e eletrnica digital. Nesta apostila, tentou-se manter uma abordagem bastante objetiva e prtica de modo que este possa futuramente servir de material de consulta para o aluno sempre que for necessrio programar um CLP. Os mtodos aqui apresentados so exclusivamente para linguagem Ladder por ser a linguagem mais utilizada na indstria e tambm presente em todos os tipos e marcas de CLP. Muito embora, alguns conceitos possam ser aproveitados em outras linguagens. O curso foi desenvolvido com o CLP Festo, na primeira parte, e com o CLP Matsushita na segunda parte. Sabemos que cada CLP tem suas particularidades, como funes, recursos e tipos de entrada e sada. Tentou-se explorar os melhores e mais simples recursos desses dois controladores para obter mtodos de construo de programas prticos, rpidos e eficientes. Nesse sentido, vale ressaltar que sempre bem-vindo o uso dos habituais Recortar, Copiar e Colar para ajudar na confeco do programa. No apndice encontram-se explicaes para a utilizao dos CLPs Festo e Matsushita. Caso outro CLP seja usado, pode ser necessrio alguma alterao no programa, dependendo do mtodo a ser aplicado.

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Introduo ao CLP

Definio CLP a sigla para Controlador Lgico Programvel ou, em ingls, PLC, Programmable Logic Controller. Isto porque o CLP um controlador que executa funes lgica (e outras mais) que podem ser definidas ou alteradas atravs de um programa (software). O CLP no executa somente funes lgicas (identificar, comparar, classificar); ele pode executar funes como temporizao, contagem, seqncia, controle, etc. que variam para cada modelo e fabricante de CLP. O CLP foi inventado para substituir os quadros eltricos a rel que eram usados principalmente na indstria automobilstica. Estes quadros tinham que ser modificados ou trocados toda vez que fosse feita uma alterao no produto ou no processo de fabricao. Com o surgimento dos microprocessadores, os CLPs substituram esses quadros e trouxeram uma srie de outras vantagens que antigamente no existiam. Algumas dessas vantagens so a facilidade de programao, o espao que eles ocupam, o preo, o baixo consumo de energia. Devido a essas e diversas outras vantagens, o CLP tem sido amplamente utilizado nas mquinas e equipamentos industriais. Com o aumento do nmero fabricantes de CLPs e a diversidade de modelos que comearam a surgir, tornou-se necessrio a padronizao de algumas caractersticas do CLP, como por exemplo, as linguagens de programao. Com esse fim, foi criada a norma IEC 61131 que estabelece diversos padres para os fabricantes de CLP.

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Funcionamento O CLP possui basicamente a seguinte estrutura:

PROCESSADOR

MEMRIA

BARRAMENTO DE DADOS

MDULO DE ENTRADAS E SADAS

PROCESSADOR: o componente do CLP responsvel pelo processamento das instrues. Ele busca as instrues na memria, interpreta e executa as tarefas contidas nas instrues. O processador pode ser um microcontrolador, como por exemplo, a famlia 8051, PIC, 68000 ou um microprocessador, como por exemplo, a famlia x86, PowerPC. MEMRIA: o local onde ficam armazenadas as instrues a serem executadas pelo processador e os diversos dados. Existem, pelo menos, duas memrias no CLP. Em uma delas, armazenado o programa do fabricante chamado firmware, que faz o CLP funcionar. Em geral, essa memria do tipo EPROM (Eraseable Programable Read Only Memory memria fixa apagvel) ou tipo Flash (memria que pode ser escrita e apagada eletronicamente). Na outra memria fica guardado o programa do usurio aps o mesmo ser transferido do computador para o CLP. Ela pode ser do tipo RAM (Random Access Memory memria de acesso aleatrio), sendo neste caso necessrio uma bateria para manter o programa na memria mesmo quando o CLP desligado; ou do tipo EPROM, ou ainda do tipo Flash. MDULOS DE ENTRADA E SADA 10SENAI

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o local onde os sinais enviados pelos sensores e demais elementos de entrada so convertidos e interpretados pelo processador e tambm o local onde o processador envia os sinais para acionar os atuadores e outros elementos de sada. Portanto, esse mdulo faz a ligao, ou interface, entre o processador e os sinais de campo, ou da mquina. MODOS DE FUNCIONAMENTO O CLP possui uma chave com pelo menos trs posies que define seu modo de funcionamento: 1. PROG: este modo chamado de programao. Nele possvel transferir ou carregar (load) o programa feito no computador para o CLP. Durante esse modo, o programa que est dentro do CLP no executado e todas as sadas permanecem desligadas. 2. RUN: este modo chamado de execuo. Enquanto esse modo estiver ativo, o CLP executa o programa do usurio que est na sua memria, realizando a varredura (scan). No sendo possvel transferir programa. 3. REMOTE: com a chave nesta posio, a escolha entre os modos pode ser feita atravs do computador conectado ao CLP. Atravs do software possvel alternar entre PROG e RUN. VARREDURA (SCAN) Podemos dizer que o CLP funciona da seguinte maneira: 1. O processador l os sinais de entrada e guarda num local separado na memria (tabela imagem das entradas); 2. O processador busca(fetch) e interpreta as instrues programadas, interrogando os sinais de entrada que foram guardados na memria, e armazenando os resultados na memria (tabela imagem das sadas); 3. O processador atualiza as sada de acordo com o resultado das instrues executadas. Esse ciclo se repete indefinidamente, enquanto o CLP estiver em modo RUN. O tempo de durao de cada ciclo depende do tamanho do programa, velocidade do processador, etc. Alguns CLPs permitem determinar um tempo fixo para os ciclos de varredura.

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Lgica SINAL DIGITAL O sinal digital representado por 0 (desligado ou desacionado) e 1 (ligado ou acionado). Por possuir somente dois estados, chamado tambm de sinal binrio. No caso de contatos eltricos, temos: Contato NA Acionamento = 0 (no tem) Acionamento = 1 (tem)

Resultado: Aberto Contato NF Acionamento = 0 (no tem)

Resultado: Fechado

Acionamento = 1 (tem)

Resultado: Fechado

Resultado: Aberto

OPERAES LGICAS BSICAS As operaes lgicas foram estabelecidas pela lgebra de Boole para relacionar nmero binrios (ou sinais digitais). As operaes citadas so bsicas, pois so a base de todo o processamento digital, incluindo os microcomputadores atuais. Norma Denominao Tabela Verdade Identidade ( SIM ) X A 0 1 0 1 X A + A=X Aberto DIN 40700 Lgico Antiga / Moderna X A A X A X DIN 24300/ISO 1219 DIN 40713 Pneumtico Eltrico

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X Negao ( NO ) X A 0 1 1 0 X

A

X

A

A X

A + Fechado

A=X

OU ( OR ) X Y 0 1 0 1 0 0 1 1 A 0 1 1 1 Y Y X Y X A A

+

+

X

Y A

A=X

E ( AND ) X Y 0 1 0 1 0 0 1 1 A 0 0 0 1 Y Y X A

A X Y

+ X

A X

Y A

A=X

Y

Programao As linguagens de programao seguem a norma IEC 61131-3 que determina cinco tipos diferentes de linguagens: Diagrama de Contatos (Ladder), Lista de Instrues (IL - Instruction List), Diagrama de Bloco Funcionais (FDB - Function Diagram Block), Texto Estruturado (ST Structured Text) e Diagrama Funcional Seqencial ou Grafcet (SFC - Sequencial Function Chart) . Dentre elas, devido ao contexto histrico, sem dvida, a mais usada o diagrama Ladder cuja simbologia bsica mostrada abaixo. Por isso, durante esse curso, ser a linguagem que iremos trabalhar.

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ENTRADAS

SADAS

( )A tabela a seguir mostra algumas funes bsicas do CLP, comparando as linguagens de programao: Ladder, Lista de Instrues (STL) e Bloco Funcionais (FCH). Linguagens de programao Smbolos e cdigos bsicos LADDER STL FCH Comentrios VERIFICA 1 IF Significa que se o sinal de entrada do CLP for 1 a condio est satisfeita VERIFICA 0 IF NOT Significa que se o sinal de entrada do CLP for 0 a condio est satisfeita FUNO E AND A em 1 FUNO INIBIO AND N A condio est satisfeita quando uma entrada 1 e a outra 0 FUNO OU OR A condio est satisfeita quando uma das entradas ou mais for 1 FUNO IMPLICAO OR N A condio est satisfeita quando uma das entradas for 1 ou a outra for 0 conforme especificao SADA condio est satisfeita somente com as duas entradas

( )14

SET RESET

S

Parte executiva quando a

, executada condicional,

parte

entra