Unidade 2 Parte 1

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PROGRAMAO EM LINGUAGEM LADDER

LINGUAGEM DE RELS INTRODUO O processamento interno do CLP digital e pode-se, assim, aplicar os conceitos de lgica digital para compreen8 der as tcnicas e as linguagens de programao. Antes do estudo da linguagem Ladder e para compreender como funciona um CLP, importante conhecer alguns conceitos: Estados ou nveis lgicos Funes lgicas Operaes lgicas Estados ou nveis lgicos

Em sistemas digitais, trabalha-se com dois estados ou nveis lgicos, pois a eletrnica digital apoia-se no princpio da lgica que considera uma proposio ou verdadeira ou falsa. Assim, um ponto qualquer do circuito digital pode assumir apenas um de dois estados:

Ligado ou desligado saturado ou cortado alto ou baixo com pulso ou sem pulso fechado ou aberto acionado ou desacionado

Imagine, por exemplo, um circuito em que uma lmpada acionada por um interruptor. Nesse caso, a lmpada pode assumir os dois estados: ligado ou desligado. Um rel, dentro de um circuito, assume os estados energizado ou

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desenergizado. Do mesmo modo, um transistor ligado como chave num circuito pode assumir os estados saturado ou em corte. Os sistemas digitais processam apenas os nmeros binrios 1 (um) e 0 (zero). Isso significa que se associarmos o valor binrio 1 a um estado ou nvel lgico, associaremos o valor binrio 0 ao outro estado.

Funo lgica

A funo lgica (f) uma varivel dependente e binria. Seu valor o resultado de uma operao lgica em que se inter-relacionam duas ou mais variveis binrias. As funes lgicas operam com variveis independentes (elementos de entrada em um circuito) e com variveis dependentes (elementos de sada). Veja os circuitos a seguir. Conveno: A e B = Variveis independentes (de entrada) Y ou S = Varivel dependente (de sada)

Normalmente, as variveis lgicas independentes (de entrada) so representadas por letras maisculas A, B, C... N; as variveis dependentes (de sada), por S ou Y. As funes lgicas tm apenas dois estados: o estado 0 e o estado 1.

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Operaes lgicas

A relao entre duas ou mais variveis que representam estados estabelecida atravs de operaes lgicas. As operaes lgicas so: Produto ou multiplicao lgica. Soma lgica. Inverso.

Essas operaes, nos circuitos ou sistemas lgicos, so efetuadas por blocos denominados portas lgicas, e que nos CLPs, so chamadas tambm de funes lgicas.

Diagrama de Contatos Ladder Diagram A linguagem LADDER baseada no princpio de contatos eltricos. Cada um dos componentes pode possuir um nmero infinito de contatos que so limitados pela capacidade de memria do controlador programvel. Ladder uma palavra inglesa que quer dizer escada e este nome est associado representao grfica dos contatos: ela feita horizontalmente, em linhas paralelas, que lembram os degraus de uma escada.

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Estrutura de um programa em Ladder

As linhas que representam os contatos correspondem, na programao, a duas partes: a condio (se...) e a soluo (ento...).

Linha de programa em Ladder Na parte que se refere condio, temos os contatos, ou seja, as condies para o funcionamento das sadas. As condies podem mudar de CLP para CLP, mas a maioria deles oferece possibilidades para ligaes em srie e em paralelo, funes bsicas e avanadas, definidas pelos limites de cada CLP. Na parte que se refere soluo, temos as sadas, que podem ser, por exemplo, bobinas, saltos, rtulos, FFs (biestveis).

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Um CLP ideal seria um grande painel eltrico com infinitos componentes de comando (rels, temporizadores, contadores, chaves, botes, etc.) e cada elemento de comando teria infinitos contatos. CONSIDERAES INICIAIS Ao considerarmos um contato levamos em conta que: est em nvel lgico 1, se permitir a passagem de corrente eltrica, no importando

se o mesmo NF (Normalmente Fechado) ou NA (Normalmente Aberto). Se um NF estiver em nvel 1 no estar acionado e se um NA estiver em nvel 1estar acionado;

uma sada em nvel 1 considerada acionada; respectivamente, sero considerados NA, NF e SADA:

Smbolos da Linguagem Ladder Comandos Bsicos Formato dos comandos Bsicos Os comandos bsicos so chamados de funes e so todas baseadas na lgebra de Boole (Boole, G. 1858) A lgebra booleana opera com variveis que s podem assumir dois valores lgicos, usando para isso nmeros binrios. Assim, por exemplo, tanto a varivel A como a B e a Y s podem assumir os valores 0 ou 1.

NA NF sada

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A lgebra booleana aplicada aos sistemas digitais que tambm trabalham com dois estados ou nveis lgicos. Assim, para operar matematicamente dentro dos princpios da lgebra booleana, basta associar o valor binrio 1 a um dos estados lgicos e o valor binrio 0 ao outro estado. Funo ou Porta E (And) A funo lgica E (And) uma lgica de contatos em srie. A sada s ativada (nvel 1) se, e somente se, todas as entradas estiverem ativadas (nvel 1). Observe que a Lgica E tem como produto lgico, as entradas.

Funo ou Porta E

Veja Animao Funo ou Porta E

Unidade 2: Linguagem Ladder > Animaes > E Diagrama Eltrico

Assim, em formato de lgica de contatos, tem-se:

Funo E em Ladder

Veja Animao Funo E em Ladder

Unidade 2: Linguagem Ladder > Animaes > E Ladder

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Funo ou Porta OU (Or) A funo lgica OU uma lgica de contatos em paralelo. Assim, a sada s estar ativada (nvel 1) se, e somente se, qualquer das entradas estiver ativada (nvel 1). Observe que a Lgica OU tem como resultado a adio lgica das entradas.

Funo OU

Veja Animao Funo OU

Unidade 2: Linguagem Ladder > Animaes > OU Diagrama Eltrico

Assim, em formato de lgica de contatos, tem-se:

Funo OU em Ladder

Memria A funo lgica OU freqentemente utilizada em linguagem Ladder para memorizar o acionamento de uma determinada sada, que pode ser fsica (comanda diretamente um elemento externo ao CLP) ou no (estado interno do CLP, que no comanda diretamente nenhum elemento externo ao CLP).

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Exemplo

Funcionamento Ao ser acionada a entrada E1.1, estando a entrada E1.2 desacionada, a sada S1.1 ser acionada e levar o estado (contato) S1.1 em paralelo com a entrada E1.1 ao acionamento. Com isto se garante que ao desacionar a entrada E1.1, a sada E1.1 continue acionada at o acionamento da entrada E1.2, que abrir a linha de comando desligando a referida sada.

Veja Animao Funo OU em Ladder

Unidade 2: Linguagem Ladder > Animaes > OU Ladder

Funo ou Porta NO (Not) A funo lgica NO (Not) ou Inversora, inverte, na sada, o valor lgico de entrada. Se na entrada temos um 0 lgico, na sada teremos um nvel 1 lgico. Na lgica de contatos, temos um rel com contato NF acionando a sada.

Funo NO

Veja Animao Funo NO

Unidade 2: Linguagem Ladder > Animaes > NO Diagrama Eltrico

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No formato de lgica de Contatos, tem-se:

Funo NO em Diagrama de Ladder

Veja Animao Funo NO em Diagrama de Ladder

Unidade 2: Linguagem Ladder > Animaes > NO Ladder

A partir das portas bsicas, possvel gerar as portas derivadas que so associaes das portas estudadas (bsicas) com um funcionamento particular.

Funo NO E

Funo NO OU

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Funo OU EXCLUSIVO (Xor) FUNES ESPECIAIS Biestveis Um dos circuitos mais importantes num CLP o circuito Biestvel, que tem como caracterstica principal a funo de memria. O circuito Biestvel, tambm conhecido como FLIP-FLOP, ou FF, ao ter sua sada ativada assume e permanece num determinado estado indefinidamente ou at surgir nova ativao na entrada, o que caracteriza a funo memria. Observe, na representao de lgica de rels, o circuito Biestvel:

Circuito Biestvel a partir de um comando eltrico

Pulsando-se S1, ativa-se K1 e K3 e a sada Y1 ativada; ao soltar-se o boto S1, K1 desativado e K3 impede que novamente K1 entre, mesmo aps um novo pulso de

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S1. Ao pulsar S1 novamente, K2 ativado e ativa K4; K4 que desativa K3, desaciona Y1, ou seja, num segundo pulso de S1, Y1 desativado. As ilustraes a seguir mostram o funcionamento detalhado do circuito do biestvel. 1. Ao pulsar S1:

2. Ao soltar S1:

3. - Ao pulsar S1 novamente:

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4 - Ao soltar S1:

Observe que o circuito volta situao inicial.

Veja Animao Circuito do Biestvel

Unidade 2: Linguagem Ladder > Animaes > Biestvel Diagrama Eltrico

O circuito para LADDER faz uma apresentao de forma mais simplificada.

Biestvel a partir do programa Ladder

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Funcionamento O CLP faz a varredura e atua lendo as entradas e atualiza as sadas conforme os resultados. Na tabela imagem, para cada varredura (scan) todas as entradas e sadas esto em zero. Pulsando-se L1, na primeira varredura temos M1 em 1, M2 em 1; mas, como o contato NF de M2 que abre M1 est na linha anterior, ele s atuar a partir do prximo scan. Observe o que ocorre ao pulsar L1 na primeira varredura:

Na terceira linha, M3 est em 1 por meio de M1. Note que em srie est seu prprio contato que s ser considerado na tabela imagem na prxima varredura, isto , s atuar abrir no prximo scan. Ao terminar o programa, o CLP volta a ler a primeira linha e os valores da tabela imagem so alterados com M2 em 1. Observe, agora, o que ocorre na segunda varredura:

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Assim, M1 desligado e M3 mantido selado por si mesmo e energiza Q1. Soltando-se L1, tem-se que M2 tambm desenergizado. Observe o que ocorre com a liberao de L1.

Com o novo pulso em L1, processa-se novamente a energizao de M1 na primeira linha, M2 na segunda. Como o selo de M3 est em srie com um contato de M1 abridor, tem-se a desenergizao de M3 que desliga Q1.

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Novo pulso em L1 na primeira varredura:

Na prxima varredura, M2 desenergizar M1 e M3 continuar desligado. Soltando-se L1, tem-se a automtica desenergizao de M2 e o fim do processo. Observe, agora, o que ocorre quando L1 pulsado na segunda varredura:

Observe que foram usados contatos internos auxiliares, chamados de flags ou memrias e somente a sada Q1 tem acesso ao mundo externo ao CLP, ou seja, comanda um dispositivo externo ao CLP.

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Ao soltar L1, o circuito retorna a situao inicial:

Veja Animao Diagrama Funcionamento do Biestvel

Unidade 2: Linguagem Ladder > Animaes > Funcionamento Biestvel Ladder

Observe, agora, uma outra forma de representar um biestvel (FLIP-FLOP) , atravs de sadas biestveis padronizadas por FFs Set e Reset.

Biestvel em Diagrama Ladder utilizando o bloco RS

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Funcionamento Ao pulsar a entrada L1, a memria auxiliar M1 setada (ligada) energizando, na linha 3, a sada Q1, permanecendo assim com a ausncia do pulso de L1. O desligamento de Q1 ocorre ao pulsar a entrada L2, pois reseta a memria auxiliar M1. A programao dos FLIP FLOP apresentada muito utilizada para pequenos CLPs; a norma IEC 61131-3 especifica a sua utilizao em forma de bloco de funo de biestvel e pode ser do tipo SR ou RS como na ilustrao a seguir.

Diagrama em bloco funcional do biestvel tipo SR e RS

Funcionamento

Observe que a ilustrao procura deixar claro que ao tornar a linha da entrada S ou S1 verdadeira, a sada Q1 ser ligada e permanecer nesta condio mesmo depois desta linha deixar de ser verdadeira. Ao tornar a linha da entrada R ou R1 verdadeira, a sada Q1 ser desligada e permanecer nesta condio, mesmo depois da linha deixar de ser verdadeira. A indicao S1 e R1 significa que as mesmas possuem prioridade sobre as entradas S e R respectivamente.

Veja Animao Diagrama em bloco funcional do biestvel tipo SR e RS

Unidade 2: Linguagem Ladder > Animaes > Biestvel SR RS

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Adequao de Contatos para linhas repetitivas Observe a representao de um circuito eletromecnico:

Circuito Eletromecnico

Embora no seja regra, alguns CLPs no permitem a conexo de vrias sadas em um mesmo ponto (conexo em paralelo), assim como a limitao do nmero de contatos na linha do programa. Para facilitar a criao via circuito LADDER, pode-se utilizar um artifcio em que todos os contatos, que devam ser repetidos, podem acionar um flag auxiliar AX.X que acionar os contatos e sadas, que esto em srie com a linha original. Observe no exemplo a seguir.

Representao em Linguagem Ladder

Onde o contato AXX substituiria os contatos repetidos.

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Temporizadores Os temporizadores so elementos que funcionam com atrasos de tempo (delays). Podem funcionar de vrias maneiras, sendo que as mais comuns so: Acionamento aps a energizao (TON): Dessa maneira, os contatos s mudam aps a contagem de tempo com a sada energizada.

Funcionamento do Temporizador (Ton)

Acionamento aps a desenergizao (TOFF): Nesse caso, os contatos s mudam de tempo com a sada desenergizada.

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Funcionamento do Temporizador (Toff)

Em termos de linguagem de contatos, observe como sua representao:

Bloco de Temporizador em Linguagem Ladder

O bloco funo Temporizador permite temporizar algumas aes. Se temos as seguintes funes: - uma entrada de reposio a zero RT, - uma entrada de comando TT, - uma sada fim de temporizao T ou t, - um valor de pr-seleo.