Automacao Industrial - Aula

22-02-2011

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Automao Industrial

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Eng. Carlos Figueiredo

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Objectivos

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Histria do GRAFCET GRAFCET Programao de Autmatos Exerccio

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Resumo

Pretende-se com esta aula fazer a introduo ao GRAFCET (Grfico Funcional de Comando Etapa Transio)


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Histria

1975 Deciso do grupo de trabalho "Logical Systems" da AFCET (Association Franaise de Cyberntique Economique et Technique) criao de um comit para a standardizao da representao de sistemas lgicos e de automao. 1977 Definio do GRAFCET (Graphe Fonctionnel de Commande Etape-Transition). 1979 Divulgao e adopo em escolas, como rea de investigao e como metodologia de implementao de solues de automao na indstria. 1988 - GRAFCET tornou-se num standard internacional denominado "Sequential Function Chart, pela I.E.C.22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

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HistriaLinguagens de programao de PLCs(International Electrotechnical Commission - IEC 1131)


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IntroduoO que o GRAFCET? um mtodo grfico de apoio concepo de sistemas industriais automatizados, que permite representar, atravs de modelos do tipo dos grficos de estados, comportamento de sistemas sequenciais.

Onde reside o seu interesse? A partir do modelo GRAFCET de um sistema, pode ser gerado automaticamente o programa do controlador desse sistema, sendo muito mais simples construir o modelo GRAFCET, do que desenvolver o programa do controlador.22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

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GRAFCET

Na concepo dos sistemas industriais automatizados, a construo do modelo GRAFCET uma etapa intermdia entre a especificao do sistema e o programa final.


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GRAFCET

GRAFCETNveis

Nvel 1Depende das especificaes funcionais. Definemse de modo claro e preciso as aces a efectuar e o seu encadeamento, sem considerar de algum modo a forma como vai ser implementado.22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

Nvel 2Depende das especificaes tecnolgicas a utilizar, precisando o modo como as aces so realizadas de acordo com o tipo de implementao escolhido, na forma de proposies lgicas..8

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GRAFCET

GRAFCETNveis

Nvel 1

Nvel 2

1

abrir a vlvula arrancar o motor ligar a temporizao apagar o sinalizador incrementar o contador

200.1

10.0 10.1 TIM000 10.2 CNT001


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GRAFCETElementos do GRAFCETEtapa: Representa um dos estados do sistema, ou de uma parte do sistema. Transio: Est associada s receptividades (condies lgicas) a obter, indicando a possibilidade de evoluo para a prxima etapa. Aco: Representa uma ordem enviada ao processo fsico quando estiver activa a etapa a que a aco est associada. Receptividade: Representa uma condio associada a uma transio, cujo valor depende do estado do processo fsico e que autoriza o disparo dessa transio. Ligaes Orientadas: Liga as etapas s transies e as transies s etapas.22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

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GRAFCETElementos do GRAFCETTransio: Est associada s receptividades (condies lgicas) a obter, indicando a possibilidade de evoluo para a prxima etapa. Representada por uma varivel de transio (ou variveis na forma de proposio lgica) no GRAFCET de nvel 1 e por uma funo booleana no GRAFCET de nvel 2. Condio de evoluo de uma etapa para a seguinte. Se a varivel de transio actuada, a etapa anterior desactivada e a etapa seguinte activada.


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GRAFCETElementos do GRAFCETAlternativas de transioX3 3 a a Esttica 4 X4

A passagem de uma etapa a outra pressupe que a etapa anterior esteja activa e que a transio seja satisfeita.22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

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GRAFCETElementos do GRAFCETAlternativas de transio3 a a 4 a 4 Flanco ascendente Flanco descendente 3 a

a a

A passagem de uma etapa a outra pressupe que a etapa anterior esteja activa e que a transio sofra uma variao de zero (falsa) para um (verdadeira).22-02-2011

A passagem de uma etapa a outra pressupe que a etapa anterior esteja activa e que a transio sofra uma variao de um (verdadeira) para zero (falsa).13

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GRAFCETElementos do GRAFCETEtapa Transio Aces

Ligao orientada

Receptividade


10. 14.

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GRAFCETElementos Bsicos Constituintes

Podem associar-se aces s etapas. A cada transio pode associar-se uma funo lgica de receptividade.


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GRAFCETRegra 4 Simultaneidade da transposio de transies Regra5 Activao e desactivao simultnea de uma etapa

Como evolui o estado de um GRAFCET?

Regra 3 Evoluo das etapas activas

Regra 1 Estado Inicial22-02-2011

Regra 2 Transposio de uma transio

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GRAFCETComo evolui o estado de um GRAFCET?Regra 1: Estado inicial Caracteriza-se pelas etapas activas no incio de operao (pelo menos uma). Regra 2: Transposio de uma transio Uma transio est permitida (ou activa) quando todas as etapas ligadas na sua entrada esto activas (caso contrrio est inactiva). Uma transio s pode ser transposta se est activa e se a condio (funo de receptividade) que lhe est associada verdadeira.


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GRAFCETComo evolui o estado de um GRAFCET?Regra 3: Evoluo das etapas activas A transposio de uma transio leva desactivao de todas as etapas que a precedem e activao de todas as etapas que lhe sucedem. Regra 4: Simultaneidade da transposio de transies Todas as transies activas so transpostas simultaneamente. Regra 5: Activao e desactivao simultnea de uma etapa Neste caso a activao prioritria.


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GRAFCETExemplo:Regra 2: Todas as transies activas so transpostas imediatamente. Regra 4: Transies simultaneamente simultaneamente.Sequencial 3 m 4 14 Ramificao simultnea ou paralela 8 a 15

activas

so

transpostas

Ramificao alternativa


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GRAFCETExemplo:

Sincronizao ou execuo condicionada

Juno alternativa


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GRAFCETAutorizao de uma transio3 3 3

m=0 4 4

m=0 4

m=1

Transio no autorizada Etapa 3 inactiva

Transio autorizada Etapa 3 activa e receptividade falsa

Transio transposta Etapa 3 activa e receptividade verdadeira21


GRAFCETDivergncia em OU Se a etapa 1 est activa e se a Verdade, ento desactiva-se etapa 1 e activa-se etapa 2, (a etapa 3 mantm o estado).

Se a e b so verdadeiros com a etapa 1 activa, ento desactiva-se a etapa 1 e activam-se as etapas 2 e 3 (qualquer que sejam os estados de 2 ou 3 anteriores).22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

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GRAFCETConvergncia em OU Se a etapa 1 est activa e se a verdade (e b falsa), ento activase a etapa 3 e desactiva-se etapa 1, (a etapa 2 mantm o estado). O mesmo para a 2 e b. Se as etapas 1 e 2 esto activas e se a e b so verdadeiros, ento desactivam-se as etapas 1 e 2 e activa-se a etapa 3.


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GRAFCETDivergncia em E Se a etapa 1 est activa e se a verdade, ento desactiva-se a etapa 1 e activam-se as etapas 2 e 3.


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GRAFCETConvergncia em E Se as etapas 1 e 2 esto activas e se a verdadeiro, ento desactiva-se as etapas 1 e 2 e activa-se a etapa 3. (se s a etapa 1 est activa e a verdade, nada muda).


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GRAFCETInterface com o processo fsico- os sinais provenientes dos detectores esto associados s receptividades; - as ordens enviadas aos actuadores esto associadas s aces; - as etapas e as transies definem a estrutura do programa do controlador.22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

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GRAFCETInicializao As etapas inicialmente activasso assinaladas atravs de um duplo trao. Quando o sistema de controlo representado pelo Grafcet entra em funcionamento, as etapas 1 e 3 so imediatamente activadas, tal como as sadas O1, O3 e O5


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GRAFCETValidao Uma transio est validada ou no validada. Est validada se todas as suas etapas de entrada estiverem activas.Exemplos:

Nestas figuras:- As transies t1, t2, t4 e t5 esto validadas - As transies t3 e t6 no esto validadas22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

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GRAFCETDisparo Uma transio disparada se estiver validada e a receptividade que lhe est associada tomar o valor lgico1.


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GRAFCETDisparo O disparo de uma transio provoca a desactivao das etapas de entrada e a activao das etapas de sada dessa transio. Exemplos:


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Programao de AutmatosConcepo de um AutomatismoCaractersticas de um automatismo

Dispositivo que permite que um sistema funcione de forma autnoma, sendo a interveno do operador reduzida ao mnimo indispensvel.


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Programao de AutmatosConcepo de um AutomatismoVantagens Simplifica o trabalho do operador Retira do operador tarefas complexas, perigosas, pesadas, ou indesejadas. Alteraes aos processos de fabrico Qualidade constante de fabrico Aumento de produo Economia energia22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

de

matria

prima

e

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Programao de AutmatosEstrutura de um automatismoEntradas : Dispositivos que recebem informaes do sistema a controlar. Botoneiras, sensores, comutadores, fins de curso, etc. Sadas : Dispositivos actuadores e sinalizadores. Motores, vlvulas, lmpadas, displays, etc. Lgica : Bloco que define as caractersticas de funcionamento do automatismo


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Programao de AutmatosImplementao de um automatismo Estudo prvio Especificaes Escolha da soluo tcnica Preparao Execuo de esquemas Documentao (Desenvolvimento do programa) Execuo Montagem (Instalao do programa) Testes Concluso Colocao em servio Explorao22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

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Programao de AutmatosMtodos grficos para representao da lgicaDiagrama de contactos Este mtodo de representao, implementa a sequncia lgica usando contactos colocados em srie e em paralelo, tal como num esquema elctrico. O smbolo de contacto ligeiramente alterado como se pode ver nas figuras seguintes.


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Programao de AutmatosMtodos grficos para representao da lgica

Esquema elctrico

Diagrama de contactos


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Programao de AutmatosEstrutura de um autmato programvel Do ponto de vista do utilizador, o autmato uma "caixa preta" que processa informao. Os Controladores Lgicos Programveis (PLC's) podem apresentar aspectos fsicos diferentes, desempenhos e custos muito dspares; no entanto, os seus elementos constituintes so fundamentalmente os mesmos. Memria

Entradas

CPUFonte de Alimentao


Sadas37 38

Programao de AutmatosEstrutura de um autmato programvel Sendo um equipamento capaz de controlar processos, naturalmente dispe de dispositivos de aquisio e sada de informaes. Sendo tambm um equipamento programvel, integra um microprocessador e uma memria para guardar o programa. Para alimentar os circuitos atrs descritos, existir tambm uma fonte de alimentao. Finalmente, para que possa ser introduzido o programa e para que possa existir um dilogo bsico para o exterior, dispe tambm a possibilidade de ligar dispositivos de programao.


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Programao de AutmatosFicha tcnica - CPM1-10CDR-AModelo : CPM1-10CDR-A Autmato compacto Entradas Sadas Alimentao Consumo Expansibilidade Memria de prog. : 6 digitais ( 24 Vdc ) : 4 por rel (2A/24Vdc -220Vac : 220 Vac : 30 W mx. : At 90 entradas/sadas : FLASHROM de 4kB : 135 : 68*16 : 20*16 : 1024 com reteno : 12839Automao Industrial - - CET-ARCI

Conjunto de instrues Rels internos: Sem reteno Com reteno Words de dados Temporizadores e contadores22-02-2011

Programao de Autmatosreas de memria - CPM1-10CDR-Area Rels Internos Rels Especiais Rels Auxiliares Rels com Reteno Temporizadores e Contadores Rels de Comunicao Rels Temporrios Memria de Dados Memria de Programa22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

Smbolo IR SR AR HR TC LR TR DM UM

Gama Words:000 a 019 e 200 a 231 Bits :00.00 a 019.15 e 200.00 a 231.15 Words:232 a 255 Bits :232.00 a 255.15 Words:AR00 a AR15 Bits :AR00.00 a AR15.15 Words:HR00 a HR19 Bits :HR00.00 a HR19.15 TC000 a TC127 Words:LR00 a LR15 Bits :LR00.00 a LR15.15 TR00 a TR07 (S Bits) Leitura/Escr.:DM0000 a DM1023 S leitura :DM6144 a DM6655 4 Kbytes40

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Programao de Autmatosreas de memria - CPM1-10CDR-A Rels Internos So usados para controlar os pontos de entradas/sadas, outros bits, temporizadores, contadores e para guardar dados temporariamente. No retm o estado no caso de uma falta de alimentao, ou uma mudana do modo de operao. So acessveis como bits ou canais. Rels Especiais Contm clocks, flags, bits de controlo e status do sistema. Rels Auxiliares Contm bits de controlo e informao de recursos do autmato. Retm o seu estado durante a ausncia de alimentao.


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Programao de Autmatosreas de memria - CPM1-10CDR-A Rels com reteno So usados para guardar e memorizar dados (bits ou canais) quando o autmato desligado. Memria de dados So usados para memorizao e manipulao de dados. Retm os dados durante a ausncia de alimentao. Parte desta rea utilizada para setup do autmato. Temporizadores e Contadores So usados para definir temporizadores e contadores. Quando usados como operandos das instrues LD(NOT), AND(NOT) e OR(NOT) informam o estado dos contadores e temporizadores com o mesmo endereo.22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

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Programao de Autmatosreas de memria - CPM1-10CDR-A Rels de comunicao Rels dedicados ao intercmbio de informao entre autmatos. Podem ser usados como rels de trabalho. Rels temporrios So usados para guardar de forma temporria estados de condies de execuo. Estes bits s podem ser usados nas instrues LD e OUT. Memria de programa usada para guardar o conjunto de instrues que constitui o programa do autmato. O nmero mximo de instrues que pode ser introduzido nesta memria, depende do tipo de instrues usadas.22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

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Programao de Autmatosreas de memria - CPM1-10CDR-A Rels Especiais A rea de rels especiais uma continuao da rea de rels internos e ocupa os endereos 247.00 at ao 255.07. A seguir enumeram-se alguns dos rels especiais mais relevantes. 253.08 - Flag de alarme de bateria. Este rel vai a ON quando a bateria de backup da memria est na fase terminal de vida. 253.13 - Rel sempre a ON 253.14 - Rel sempre a OFF 253.15 - Rel de 1 scan. Este rel encontra-se a ON durante a execuo do primeiro scan, passando em seguida a OFF.22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

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Programao de Autmatosreas de memria - CPM1-10CDR-A Rels Especiais (continuao) 254.00 - Clock com perodo de um minuto. Este rel est continuamente a oscilar (ON-OFF) sendo o perodo de oscilao de um minuto e o duty-cycle de 50% ( o tempo a ON igual ao tempo em OFF )

254.01 - Clock com perodo de 0,02 segundos22-02-2011Automao Industrial - - CET-ARCI

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Programao de Autmatosreas de memria - CPM1-10CDR-A Rels Especiais (continuao) 255.00 - Clock com perodo de 0,1 segundos 255.01 - Clock com perodo de 0,2 segundos 255.02 - Clock com perodo de 1 segundo

255.03 - Flag de erro (ER) na execuo de uma instruo255.04 - Flag de Carry (CY)


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Programao de Autmatosreas de memria - CPM1-10CDR-A Rels Especiais (continuao) 255.05 - Flag de maior que. Este rel altera o seu estado sempre que executada uma funo de comparao. 255.06 - Flag de igual a. Este rel altera o seu estado sempre que executada uma funo de comparao.

255.07 - Flag de menor que. Este rel altera o seu estado sempre que executada uma funo de comparao.


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Programao de AutmatosConsola de Programao


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Programao de AutmatosExerccioConsidere o posto de controlo de qualidade de garrafas no qual as clulas c1 e c2 permitem detectar garrafas tombadas transportadas pelo tapete rolante. O tapete desloca-se velocidade de 0,1 m/s e as dimenses das garrafas so as representadas. Elabore o grafcet de nvel 1 e nvel 2 para o CPM1.2 cm c2

5 cm

c1


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