Automao Bsica

___________________________________________________________________________ 3

ndice1 NOES DE CIRCUITOS LGICOS

1.1 Tpicos da lgebra de Boole 4

1.2 Simplificao de circuitos lgicos 9

1.3 Montagem de circuitos com condies estabelecidas 14

2 PRNCIPIO DE CONTROLE SEQUENCIAL E CIRCUITOS BSICOS

2.1 Controle sequncial 16

2.2 Circuito sequncial 19

2.3 Circuitos bsicos 24

3 DIAGRAMAS DE COMANDO

3.1 Introduo 34

3.2 Intertravamento de contatores 41

3.3 Sistemas de partida de motores 43

3.4 Comando de um contator por botes ou chaves 50

3.5 Reverso de rotao de motor trifsico com contator 52

3.6 Reverso de rotao de motor trifsico com contator e chaves fim de curso 54

3.7 Partida com comutao automtica estrela-tringulo de um motor 55

3.8 Partida automtica de motor trifsico com autotransformador 57

3.9 Partida com motor de rotor bobinado com comutao de resistncia 58

3.10 Partida consecutiva de motores com rels temporizados 60

3.11 Partida automtica e frenagem eletromagntica de motor trifsico 62

4 O CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL

4.1 Surgimento do controlador programvel 62

4.2 Introduo da tecnologia de controladores lgico programveis PLCs 65

4.3 Arquitetura do controlador programvel 70

4.4 Programao do controlador programvel 82

5 ARQUITETURA DIGITAIS E INTERFACE HOMEM-MQUINA

5.1 Introduo 93

5.2 Sistema de aquisio de dados DAS 93

5.3 Sistema supervisrio de controle SPC 99

5.4 Sistema de controle digital direto DDC 100

5.5 Sistema de controle com controladores programveis 102

5.6 Sistema de controle digital distribudo SDCD 105

___________________________________________________________________________ 4

1 - NOES DE CIRCUITOS LGICOS

1.1 - TPICOS DA ALGEBRA DE BOOLE

uma tcnica matemtica que usada quando consideramos problemas de natureza lgica.Em 1847, o matemtico ingls George Boole desenvolveu leis bsicas aplicadas emproblemas de lgica dedutiva. At 1938, isto se restringia ao estudo de matemtica, quandoento um cientista do Bell Laboratories, Claude Shammon, comeou a utilizar tais leis noequacionamento e anlise de redes com multicontatos. Paralelamente ao desenvolvimento doscomputadores, a lgebra de Boole foi ampliada, sendo hoje ferramenta fundamental no estudode automao.

A lgebra de Boole utiliza-se de dois estados lgicos, que so 0 (zero) e 1(um), os quais,como se v, mantm relao ntima com o sistema binrio de numerao. As variveisbooleanas, representadas por letras, s podero assumir estes dois estados: 0 ou 1 , que aquino significam quantidades.

O estado lgico 0 representa um contato aberto, uma bobina desenergizada, uma transistorque no est em conduo, etc.; ao passo que o estado lgico 1 representa um contatofechado, uma bobina energizada, um transistor em conduo, etc.

1.1.1 Postulados e Teoremas

Toda a teoria de Boole est fundamentada nos postulados e teoremas representados a seguir:

a) 0;A ,1A se1;A ,0A se

==

==

b)00.0111

=

=+

c)11.1

000=

=+ d)00.11.0

11001==

=+=+

e)A1.A

A0A=

=+ f)00.A11A

=

=+

g)AA.A

AAA=

=+ h)0A.A

1AA=

=+

___________________________________________________________________________ 4

1 - NOES DE CIRCUITOS LGICOS

1.1 - TPICOS DA ALGEBRA DE BOOLE

uma tcnica matemtica que usada quando consideramos problemas de natureza lgica.Em 1847, o matemtico ingls George Boole desenvolveu leis bsicas aplicadas emproblemas de lgica dedutiva. At 1938, isto se restringia ao estudo de matemtica, quandoento um cientista do Bell Laboratories, Claude Shammon, comeou a utilizar tais leis noequacionamento e anlise de redes com multicontatos. Paralelamente ao desenvolvimento doscomputadores, a lgebra de Boole foi ampliada, sendo hoje ferramenta fundamental no estudode automao.

A lgebra de Boole utiliza-se de dois estados lgicos, que so 0 (zero) e 1(um), os quais,como se v, mantm relao ntima com o sistema binrio de numerao. As variveisbooleanas, representadas por letras, s podero assumir estes dois estados: 0 ou 1 , que aquino significam quantidades.

O estado lgico 0 representa um contato aberto, uma bobina desenergizada, uma transistorque no est em conduo, etc.; ao passo que o estado lgico 1 representa um contatofechado, uma bobina energizada, um transistor em conduo, etc.

1.1.1 Postulados e Teoremas

Toda a teoria de Boole est fundamentada nos postulados e teoremas representados a seguir:

a) 0;A ,1A se

se A 0, A 1;= =

= =

b)0.0 01 1 1

=

+ =

c)1.1 10 0 0

=

+ = d)0.1 1.0 01 0 0 1 1

= =

+ = + =

e)A.1 AA 0 A

=

+ = f)A.0 0A 1 1

=

+ =

g)A.A AA A A

=

+ = h)0A.A

A A 1=

+ =

___________________________________________________________________________ 5

i) AA = j) A.BB.A

ABBA=

+=+

k)C).B.A()C.B.(A

C)BA()CB(A=

++=++l)

A)BA.(AAB.AA=+

=+

m)C.AAB)CB.(A

)CA).(BA(C.BA+=+

++=+n)

B.A)BA.(ABAB.AA

=+

+=+

o) BAB.A

B.ABA

+=

=+

1.1.2 - Circuitos Sequenciais

a) Circuito LigaNa figura 1.1, temos a chave A e a lmpada X. Quando a chave A est aberta ( estado 0 ), almpada X est apagada ( estado 0). Quando a chave A est fechada ( estado 1 ), almpada X est acesa ( estado 1).

A equao deste circuito A=X. Os possveis estados de A e X so mostrados na tabelaverdade 1.1.

Figura 1.1 Tabela 1.1

b) Circuito Desliga ( NOT)Na figura 1.2a, temos a chave A e a lmpada X. Quando a chave A est aberta ( estado 0), almpada X est acesa ( estado 1). Quando a chave A est fechada ( estado 1), a lmpadaX est apagada ( estado 0).

___________________________________________________________________________ 6

A equao deste circuito XA = . Os possveis estados de A e X so mostrados na tabela 1.2.Esta lgica , geralmente, realizada com contato normalmente fechado, como mostrado nafigura 1.2b.

Figura 1.2aFigura 1.2b Tabela 1.2

c) Circuito E (AND)Na figura 1.3 temos as chaves A e B em srie e a lmpada X. Somente quando ambas aschaves, A e B, esto ligadas ( estado 1) , a lmpada X est acesa ( estado 1).

A equao deste circuito XB.A = . Os possveis estados de A, B e X so mostrados natabela 1.3.

Figura 1.3 Tabela 1.3

d) Circuito ou (OR)Na figura 1.4 temos as chaves A e B em paralelo e a lmpada X. Quando uma das chaves, Aou B, ou ambas, esto fechadas ( estado 1), a lmpada X est acesa (estado 1).

A equao deste circuito XBA =+ . Os possveis estados de A, B e X so mostrados natabela 1.4.

___________________________________________________________________________ 7

Figura 1.4 Tabela 1.4

Apresenta-se no quadro abaixo um resumo de bloco lgicos bsicos e algumas combinaescomuns:

___________________________________________________________________________ 8

___________________________________________________________________________ 9

1.2 - SIMPLIFICAO DE CIRCUITO LGICOS

1.2.1 Simplificao Utilizando a lgebra de BooleAplicando os postulados e teoremas da lgebra de Boole, podemos simplificar expresses, oque implica em simplificao de circuitos.

Exemplo 01 :

Simplificar o circuito da figura 1.5.

Figura 1.5

Soluo :

A equao deste circuito : )BA).(BA(AL +++=

BA A.BA

A.BB.AA B.BA.BB.AA.AA)BA).(BA(AL

+=

+=

++=

++++=+++=

A figura 06 representa o circuito simplificado.

___________________________________________________________________________ 10

Figura 1.6

Exemplo 02:

Simplificar o circuito da figura 7.

Figura 1.7

Soluo :

A equao deste circuito : YX.CL +=

Onde :

B.AYeBAX =+=

___________________________________________________________________________ 11

CBA BB.CA

BAC.B.A B.A)BA.(CYX.CL

++=

++=

++=

++=+=

A figura 08 representa o circuito simplificado.

Figura 1.8

1.2.2 Simplificao com Mapa de KARNAUGH

Quando utilizamos os teoremas e postulados Booleanos para simplificao de uma circuitolgico qualquer no podemos afirmar, que a equao resultante est na sua forma minimizada.Existem mtodos de mapeamento de circuitos lgicos, que possibilitam a minimizao deexpresses com N variveis. Um desse mtodos a utilizao do mapa de KARNAUGH e indicado para minimizao de at 4 variveis.

___________________________________________________________________________ 12

Exemplo 1 :

Simplificar o circuito da figura 1.9.

Figura 1.9 Figura 1.10

Soluo:

A equao deste circuito : B.AB.AB.AL ++=

Marcamos no mapa de Karnaugh, figura 1.11, as regies correspondentes a cada parcela daequao do circuito.

Figura 1.11

Tomamos o menor nmero de pares de parcelas vizinhas. A mesma regio pode pertencer apares diferentes. As regies 1 ( parcela A ) e 2 ( parcela B) correspondem simplificao docircuito que :

BAL +=A figura 1.10 representa o circuito simplificado.

___________________________________________________________________________ 13

Exemplo 2:

Simplificar o circuito da figura 1.12

Figura 1.12 Figura 1.13

Soluo :

A equao deste circuito :

C.B.AA.CC.BB.A)B.AA.(CC.BB.AL +++=+++=

No mapa de KARNAUGH, figura 1.14, marcamos :

Figura 1.14

Tomamos o menor nmero de quadras vizinhas. As regies 1 (parcela A), 2 (parcela B) e3(parcela C) correspondem simplificao do circuito que :

CBAL ++=

A figura 1.13 representa o circuito simplificado.

___________________________________________________________________________ 14

1.3 MONTAGEM DE CIRCUITOS COM CONDIES ESTABELECIDAS

1.3.1 Mtodo da Soma de ProdutosDevemos inicialmente preencher a tabela verdade nas condies do problema. Somam-se osprodutos das entradas onde se tem a sada no estado 1, sendo que as variveis de entrada noestado 0 so barradas. A equao assim obtida a soluo do circuito.

Exemplo :

Montar o circuito que contm 3 chaves A,B e C e uma lmpada na seguinte condio: quandopelo menos duas chaves estiverem ligadas, a lmpada estar acesa.

Figura 1.15 Figura 1.16

Soluo:

As sadas ,, e da tabela verdade, figura 1.15, atendem s condies do problema.Ento :

C.B.AC.B.AC.B.AC.B.AL +++=

No mapa de KARNAUGH, figura 16, marcamos :

Regio V, parcela C.B.A

Regio V, parcela C.B.A

Regio V, parcela C.B.ARegio V, parcela C.B.A

___________________________________________________________________________ 15

tomamos o menor nmero de duplas vizinhas.

As regies 1 ( parcela A.B), 2 (parcela B.C) e 3 ( parcela C.A), correspondem simplificaodo circuito que :

A.CC.BB.AL ++=

A figura 1.17 representa o circuito simplificado.

Figura 1.17

___________________________________________________________________________ 16

2PRINCPIO DE CONTROLE SEQUENCIAL E CIRCUITOS BSICOS

2.1 CONTROLE SEQUENCIALO controle sequencial o comando passo a passo de uma srie de eventos no tempo e numaordem predeterminada.

2.1.1 - ExemploComo exemplo de controle sequencial, um processo industrial de aquecimento mostrado nafigura 2.1.

Temos que :

a) encher o tanque com matria-prima at certo nvel;b) aquecer o contedo do tanque, com uso de vapor, agitando o contedo at certa

temperatura;

c) dar vazo matria aquecida.

A operao descrita acima executada manualmente nesta sequncia :

1- abrir a vlvula manual V1 para que a matria prima chegue ao tanque;2- fechar V1 quando a matria prima atingir certo nvel marcado pelo indicador L;3- abrir a vlvula manual V2 para aquecimento com passagem de vapor pelo tubo e ligar o

motor M fazendo girar o homogenizador, para agitar a matria;

4- quando a indicao do termmetro TH atingir certo valor, interromper a passagem devapor fechando V2 e parar a agitao desligando o motor M;

5- dar vazo matria aquecida.

___________________________________________________________________________ 17

6- Quando o tanque esvaziar, fechar V3.Os passos de 1 a 6 so repetidos quantas vezes forem necessrias.

Este processo pode ser realizado automaticamente, figura 2.2, nesta sequncia :

1- Apertando-se a botoeira de partida, o processo ir iniciar com a abertura da vlvulasolenide VS1, e a matria prima chegar ao tanque.

2- Quando for atingido certo nvel de matria, a vlvula solenide VS1 ir fechar devido atuao do sensor de nvel SN.

3- Fechando-se a vlvula solenide VS1, a chave de fluxo CFC1 ir abrir a vlvulasolenide VS2 para aquecimento com passagem de vapor e tambm ligar o motor Mdo homogenizador para agitar a matria.

4- Quando a matria atingir certa temperatura, a vlvula solenide VS2 ir fechar, e omotor M ir parar devido atuao do sensor de temperatura ST.

5- Fechando-se a vlvula solenide VS2, a chave de fluxo CFC2 ir abrir a vlvulasolenide VS3, dando vazo matria e acionando um temporizador.

6- Aps certo tempo, a vlvula solenide VS3, ir fechar e acionar a chave fluxo CFC3,que far abrir a vlvula solenide VS1, recomeando o processo. Este processo serinterrompido apertando-se a botoeira de parada quando a vlvula solenide VS3 estiverterminando de fechar.

Um nmero predeterminado de execues do processo pode ser conseguido usando-se umcontador.

___________________________________________________________________________ 18

2.1.2 Caractersticas do controle sequencial

O controle sequencial tem as seguintes caractersticas :

a) do sinal de entrada at o de sada a sequncia de operaes obedece uma ordempredeterminada;

b) durante a execuo da sequncia, o sinal de controle transmitido obedecendo certascondies;

c) o passo seguinte executado dependendo do resultado anterior;

Geralmente, o controle sequencial o mais conveniente, indicado e utilizado em operaes deatuao passo a passo, como, por exemplo, partida-parada, modificar condio de execuode manual para automtico, etc.

2.1.3 Diagrama de Blocos

Na figura 2.3 mostrado o diagrama de blocos do comando sequencial.

1) Um dispositivo de comando acionado por um operador;2) Um sinal transmitido para o dispositivo de processo que ir atuar de maneira

predeterminada.

3) O sinal de deteco, que significa a condio de processo, enviado aos dispositivos desinalizao;

4) Um sinal de controle, resultante de um sinal de processo e/ou deteco, transmitido aodispositivo de final de controle;

5) O sinal transmitido do dispositivo de final de controle atua sobre o dispositivo controlado;6) Com a atuao dos dispositivos controlados, a varivel controlada atinge uma condio

predeterminada, e os dispositivos sensores e de proteo atuam.

7) Um sinal de deteco, que significa condio da varivel controlada, enviado aosdispositivos de sinalizao e/ou aos de processo, para a prxima sequncia de operaes.

8) Os dispositivos de sinalizao indicam as condies de processo e da varivel controladaao operador. Dependendo do resultado dessa sinalizao, o operador poder acionar odispositivo de comando quando necessrio.

___________________________________________________________________________ 19

Figura 2.3

2.2 CIRCUITO SEQUENCIAL

2.2.1 Conceito um circuito lgico cujos valores de sada, num determinado instante, dependem tanto dosvalores de entrada quanto do estado interno do dispositivo nesse instante, e cujo estadointerno depende do valores de entrada imediatamente precedente. A denominao se deve aofato de a sequncia das mudanas das entradas influir no comportamento do circuito.

2.2.2 Anlise de circuito

O funcionamento de um circuito sequencial pode ser analisado atravs do diagrama de tempoou do diagrama de transio.

___________________________________________________________________________ 20

Exemplo :

Equaes :

321

2313

12

01

d.d.dhd).dd(d

bdbd

=

+=

=

=

O funcionamento do circuito da figura 2.4 mostrado nos diagramas de tempo (figura 2.5a e2.6a) e de transio (figura .2.5b e 2.6b).

a) Com acionamento de b0 em primeiro lugar:

___________________________________________________________________________ 21

OBSERVAO:

No diagrama de transio, a indicao de um passo sem crculo representa um estadotransitrio. Por exemplo, na figura 2.5b, na posio 4, o rel d3 est na energizao e em 1est na desenergizao. Na mesma figura as indicaes 1 e 0 significam lmpada hacesa e apagada, respectivamente.

b) Com acionamento de b1 em primeiro lugar:

Comparando os procedimento descritos anteriormente, verifica-se que a lmpada h acende-se somente quando b0 acionado em primeiro lugar.

2.2.3 Montagem de circuito com condies estabelecidas

O circuito montado a partir da equao que pode ser obtida do diagrama de tempo ou dodiagrama de transio, com condies estabelecidas.

Exemplo :

Montar um circuito que contm duas botoeiras b0 e b1, um contador auxiliar d e umalmpada h, de modo que :

quando se apertar a botoeira b1, a lmpada h se acenda e permanea acesa; quando se apertar a botoeira b0, a lmpada h se apague e permanea apagada; quando se apertar as duas botoeiras b0 e b1 juntas , a lmpada h permanea acesa.

___________________________________________________________________________ 22

Usando-se o diagrama de tempo da figura2.7.

No diagrama de tempo temos :

Passo - o circuito no se altera;Passo - aciona-se b1, energizando d, e a lmpada h se acende;Passo - libera-se b1, e a lmpada h permanece acesa;Passo - aciona-se b0, desenergizando d, a lmpada h se apaga e permanece apagada.Quando b0 liberado, o circuito volta condio inicial.

ou

Passo - o circuito no se altera;Passo - aciona-se b1, energizando d, e a lmpada h se acende;Passo - com b1 acionado, aciona-se b0 e a lmpada h permanece acesa;Passo - libera-se b1 com b0 ACIONADO, e a lmpada h se apaga e permaneceapagada. Quando b0 liberado, o circuito volta condio inicial.

Para se obter a equao do circuito, procede-se da seguinte maneira :

1 Na sequncia Nesta sequncia, o sinal que atua o rel d ( passo ) retirado, enquanto este est atuando(passo ), sendo necessrio neste caso a reteno. A equao de d :

d.d"" rel do

reteno de condiod"" rel do atuaode inicial condio

d

+

=

Considera-se a condio inicial de atuao do rel ( no passo ) , que

10 b.b ,

e a seguir considera-se a condio de reteno do rel d(no passo ), que

___________________________________________________________________________ 23

10 b.b

Assim, a equao do rel d ( nos passos e )

d.b.bb.bd 1010 +=

Observao :

Todas as condies existentes para o rel, tanto inicial como todos os passos de reteno,devem ser consideradas.

2 Na sequncia Nesta sequncia, o sinal que atua o rel d se mantm enquanto este est atuando e, nestecaso, a equao de d :

rel) do atuao de condies as (todasd =

conforme se tem acima ( nos passos e )

10011010 b)bb(bb.bb.bd =+=+=

Considerando todas as condies, tem-se:

d.bbd

d.b.bbd

d.b.b)b1(bd

bd.b.bb.bd

01

101

1001

11010

+=

+=

++=

++=

A configurao do circuito mostrada na figura 2.8

___________________________________________________________________________ 24

2.3 CIRCUITOS BSICOS

A seguir so mostrados alguns circuitos bsicos de comando e acionamento eltrico.

2.3.1 Circuito de Reteno

Nos circuitos da figura 2.9, apertando-se a botoeira b1, a bobina do contator d energizada, fazendo fechar os contatos de reteno d como tambm o contato d para almpada e esta se acende. Liberando-se a botoeira b1 , a bobina mantm-se energizada, e almpada h permanece acesa. Quando se apertar a botoeira b0, a bobina serdesenergizada, fazendo abrir os contatos de reteno para a lmpada h, e esta se apaga.Libera-se b0, a lmpada permanece apagada e o circuito volta condio inicial.

Figura 2.9

___________________________________________________________________________ 25

Quando apertar as duas botoeiras b0 e b1 ao mesmo tempo, no circuito da figura 2.9a , almpada h no se acende, porque a botoeira b0 tem preferncia na desenergizao, e nocircuito da figura 2.9b a lmpada h se acende, porque a botoeira b1 tem preferncia naenergizao.

2.3.2 Circuito de IntertravamentoNos circuitos da figura 2.10, apertando-se a botoeira b12 (ou b13), a bobina do contator d1 (oud2) energizada, impossibilitando a energizao da outra, e no deixando energizar as duas aomesmo tempo, porque esto intertravadas.

Figura 2.10

Quando se apertar as duas botoeiras b12 e depois b13, no circuito da figura 2.10(a), quetem intertravamento mecnico, com os contatos normalmente fechados das botoeirasconjugadas, as lmpadas no se acendem, e, no circuito da figura 2.10(b), o intertravamento eltrico com os contatos normalmente fechados dos contatores. Neste caso, a lmpada h12 seacende e h13 no se acende.Na figura 2.11 mostrado um circuito com reteno (selo) e intertravamento eltrico.

Figura 2.11

___________________________________________________________________________ 26

Apertando-se a botoeira b12 (ou b13) a bobina do contator d1( ou d2) energizada, ocontato de selo d1 (ou d2) fecha-se mantendo a energizao, o contato de intertravamentode d1 (ou d2) ligado em srie com d2 (ou d1 ) impossibilita a energizao das duasbobinas ao mesmo tempo. Para se energizar a bobina d2 (ou d1 ) necessrio apertar abotoeira b0, desenergizando a bobina d1 (ou d2) antes de apertar b13 (ou b12). Nestecircuito, quando se apertar b12 e b13 ao mesmo tempo, os dois contatores seroenergizados instantaneamente at que um dos contatos de intertravamento abra.Na figura 2.12 so mostrados os circuitos de intertravamento mecnico e eltrico queoferecem maior segurana pela sua constituio.

Figura 2.12

Quando a bobina do contator d1 (ou d2) estiver energizada, para se energizar a bobina docontator d2 (ou d1) no circuito da figura 2.12(a), necessrio primeiro apertar a botoeirab0 e depois b13 (ou b12), ao passo que, no circuito da figura 2.12(b), no h necessidadede tal procedimento, porque, apertando-se b13 (ou b12), a bobina do contator d1 (oud2) desenergizada pelo contato de intertravamento da respectiva botoeira.

___________________________________________________________________________ 27

2.3.3 Circuito de Prioridade

a) Primeira aoEste circuito, figura 2.13, permite energizar somente o contator atuado em primeiro lugar.

Figura 2.13

b) ltima aoEste circuito, figura 2.14, permite a energizao do contator acionado em ltimo lugar.

Figura 2.14

___________________________________________________________________________ 28

c) Primeiro lugarEste circuito, figura 2.15, permite a energizao de qualquer contator em primeiro lugar. Aseguir, s possvel a energizao de um contator anterior, na sequncia.

Figura 2.15

d) SequnciaEste circuito, figura 2.16, s permite a energizao dos contatores em sequncia, a partir doprimeiro.

Figura 2.16

___________________________________________________________________________ 29

2.3.4 Circuito Temporizado

a) Liga retardadoNo circuito da figura 2.17(a), quando a chave seccionadora a acionada, a lmpada h seacende depois de um certo tempo t, ajustado no temporizador d. Liberando-se a chavea, a lmpada h se apaga no mesmo instante.

O circuito da figura 2.17(b) tem a mesma funo do anterior, sendo que o acionamento porbotoeiras. Os diagramas de tempo so mostrados para cada circuito, respectivamente.

Figura 2.17

___________________________________________________________________________ 30

b) Desliga retardadoNo circuito da figura 2.18(a), quando a chave seccionadora a acionada, a lmpada hacende-se no mesmo instante. Liberando-se a chave a, aps um certo tempo t, ajustado notemporizador d2, a lmpada h se apaga. O circuito da figura 2.18(b) tem a mesma funodo anterior, sendo que o acionamento por botoeiras. Os diagramas de tempo so mostradospara cada circuito, respectivamente.

Figura 2.18

c) Liga-desliga retardado

No circuito da figura 2.19(a), quando a chave seccionadora a acionada, depois de umcerto tempo t, ajustado no temporizador d1, a lmpada h acende-se. Liberando-se achave seccionadora a, depois de um certo tempo t2, ajustado no temporizador d2 almpada h se apaga.O circuito da figura 2.19(b) tem a mesma funo do anterior, sendo que o acionamento porbotoeiras. Os diagramas de tempo so mostrados para cada circuito, respectivamente.

___________________________________________________________________________ 31

Figura 2.19

d) Ao temporizada

No circuito da figura 2.20(a), quando a chave seccionadora a acionada, a lmpada h seacende no mesmo instante e se mantm acesa durante um certo tempo t, ajustado notemporizador d. O circuito figura 2.20(b) tem a mesma funo do anterior, sendo que oacionamento por botoeiras.

Os diagramas de tempo so mostrados para cada circuito, respectivamente.

Figura 2.20

___________________________________________________________________________ 32

e) Liga retardado com ao temporizadaNo circuito da figura 2.21(a), quando a chave seccionadora a acionada, aps um certot1, ajustado no temporizador d1, a lmpada h se acende e se mantm acesa durante umcerto tempo t2, ajustado no temporizador d2.

O circuito da figura 2.21(b) tem a mesma funo do anterior, sendo que o acionamento porbotoeiras. Os diagramas de tempo so mostrados para cada circuito, respectivamente.

Figura 2.21

f) Ao liga-desliga (pisca-pisca)

No circuito da figura 2.22(a), quando a chave seccionadora a acionada, a lmpada h seacende no mesmo instante e se mantm acesa durante um certo tempo t1, ajustado notemporizador d1, e se mantm apagada durante um certo tempo t2, ajustado notemporizador d2. A lmpada h se mantm nesses estados, acesa e apagada, at que achave seccionadora a seja liberada.O circuito da figura 2.22(b) tem a mesma funo do anterior, s que o acionamento porbotoeiras. Os diagramas de tempo so mostrados para cada circuito, respectivamente.

___________________________________________________________________________ 33

Figura 2.22

g) Reteno retardada

No circuito da figura 2.23(a), para a lmpada h se acender, a botoeira b1 deve ficaracionada durante um tempo superior ao tempo t, ajustado no temporizador d1 . Casocontrrio, a lmpada h no se acende. O diagrama de tempo do circuito mostrado nafigura 2.23(b).

Figura 2.23

___________________________________________________________________________ 34

3 DIAGRAMAS DE COMANDO

3.1 INTRODUOOs diagramas eltricos tm por finalidade representar claramente os circuitos eltricos sobvrios aspectos, de acordo com os objetivos :

- funcionamento sequencial dos circuitos;- representao dos elementos, suas funes e as interligaes conforme as normas

estabelecidas;

- permitir uma viso analtica das partes do conjunto;- permitir a rpida localizao fsica dos elementos.

3.1.1 Tipos de diagramaDiagrama tradicional ou multifilar completo o que representa o circuito eltrico da forma como realizado. de difcil interpretao eelaborao, quando se trata de circuitos mais complexos ( figura 3.1).

Figura 3.1

___________________________________________________________________________ 35

Para a interpretao dos circuitos eltricos , trs aspectos bsicos so importantes, ou seja:

- os caminhos da corrente, ou os circuitos que se estabelecem desde o incio at o fimdo processo de funcionamento;

- a funo de cada elemento no conjunto, sua dependncia e interdependncia emrelao a outros elementos;

- a localizao fsica dos elementos.Em razo das dificuldades apresentadas pelo diagrama tradicional, esses trs aspectosimportantes foram separados em duas partes, representadas pelo diagrama funcional e pelodiagrama de execuo ou de disposio.Na primeira parte, os caminhos da corrente, os elementos, suas funes, interdependncia esequncia funcional so representados de forma bastante prtica e de fcil compreenso(diagrama funcional) figuras 3.2 e 3.3.

Figura 3.2 Figura 3.3

___________________________________________________________________________ 36

Na Segunda parte temos a representao, a identificao e a localizao fsica dos elementos(diagrama de execuo ou de disposio ) figura 3.4.

Figura 3.4

Assim, o funcional se preocupa com os circuitos, elementos e funes; o de disposio, com adisposio fsica desses elementos.Combinando-se esses dois tipos, os objetivos propostos so alcanados de maneira prtica eracional. O diagrama de execuo pode apresentar tambm o circuito de fora.

3.1.2 Identificao dos componentes no diagrama funcional

Os componentes no diagrama so representados conforme a simbologia adotada eidentificados por letras e nmeros ou smbolos grficos.

Identificao por letras e nmeros:

___________________________________________________________________________ 37

Identificao por smbolos grficos:

Dessa forma, os retngulos ou crculos simbolizam os componentes, e as letras C1, C2, C3 ouL, Y e indicam, respectivamente, um determinado contator que est localizado no circuitode potncia. A letra L e os smbolos Y e indicam sua funo que pode ser : L corresponde linha, Y corresponde ligao estrela, corresponde ligao tringulo.Da mesma forma, as indicaes C1, C2, e C3, etc, correspondem a contatores cujas funessero conhecidas pelo diagrama de potncia ( figuras 3.5 3.7).

___________________________________________________________________________ 38

___________________________________________________________________________ 39

3.1.3 Identificao Literal de Elementos

EXEMPLOSNORMAS VDE

___________________________________________________________________________ 40

___________________________________________________________________________ 41

3.2 INTERTRAVAMENTO DE CONTATORES um sistema eltrico ou mecnico destinado a evitar que dois ou mais contatores se fecham,acidentalmente, ao mesmo tempo provocando curto-circuito ou mudana de sequncia defuncionamento de um determinado circuito.

Figura 3.8

3.2.1 Intertravamento Eltrico

a) Por contatos auxiliares do contator :Neste processo inserido um contator auxiliar tipo NF (normalmente fechado) de umcontator do circuito de comando, que alimenta a bobina de outro controlador. Deste modo,faz-se com que o funcionamento de um dependa do outro ( figura 3.8).

___________________________________________________________________________ 42

b) Por botes conjugados :Neste processo, os botes so inseridos no circuito de comando de forma que, ao ser acionadopara comandar um contator, haja a interrupo do outro ( boto b1, fechador(contatonormalmente aberto - NA) de C1, conjugado com b1, abridor(NF) de C2 , e b2, fechador de C2,conjugado com b2, abridor de C1).

OBS.:

Quando possvel, devem-se usar os dois processos ( a e b) de intertravamento.

3.2.2 Intertravamento Mecnico por balancimNeste processo colocado nos contatores um dispositivo mecnico, composto por um apoio euma rgua ( balancim) . Esse balancim faz intertravamento dos contatores. Quando umcontator acionado, atua sobre um extremo de rgua, fazendo com que a outra extremidadeimpea o acionamento do outro contator. Este processo muito usado, quando a corrente bastante elevada e h possibilidade de soldagem dos contatos.

Figura 3.9

___________________________________________________________________________ 43

3.3 - SISTEMA DE PARTIDA DE MOTORES TRIFSICOS

As partidas de motores trifsicos podem ser diretas, estrela-tringulo, com compensadores ouainda por resistncias rotricas (Motor Rotor Bobinado).A instalao desses sistemas obedece critrios tcnicos e legais, de acordo com as normas daABNT para instalaes de baixa tenso.

Potncia do motorConforme a regio do pas, cada fornecedor de energia eltrica permitir a partida direta demotores de determinada potncia. Quando for necessrio um dispositivo de partida comtenso reduzida ou corrente reduzida, o sistema ser determinado pela carga, conforme aspossibilidades ou caractersticas.Considerando-se as possibilidades, o motor pode partir a vazio at a plena rotao, e sua cargadeve ser incrementada paulatinamente, at o limite nominal.

Tipo de cargaQuando as condies da rede exigirem partida com tenso ou corrente reduzida, o sistemaser determinado pela carga, conforme as possibilidades ou tipo de carga.

a) Considerando-se as possibilidades, o motor pode partir a vazio at a plena rotao, e suacarga incrementa at o limite nominal.

Exemplos:Serra circular, torno ou compressor que deve partir com as vlvulas abertas.Neste caso, a partida pode ser em estrela-tringulo.

b) O motor deve partir com carga ou com um conjugado de resistente em torno de 50%.

Exemplos:Calandras, bombas, britadores.Neste caso, emprega-se a chave compressora, utilizando-se os taps de 65% ou de 80% detransformador.

c) O motor deve partir com rotao controlada, porm com torque bastante elevado.

Exemplos:Pontes rolantes, betoneiras, mquinas de off-set.Neste caso, utiliza-se o motor rotor bobinado.

3.3.1 - Comparao entre sistemas de partida

Partida direta

Na partida direta plena tenso, o motor de rotor gaiola pode partir plena carga e com acorrente elevando-se de 5 a 6 vezes nominal, conforme o tipo e nmero de plos.De acordo com o grfico da figura 3.10, a corrente de partida (curva a) igual a 6 vezes a

___________________________________________________________________________ 44

corrente nominal.O conjugado na partida atinge aproximadamente 1,5 do conjugado nominal.

Figura 3.10

Partida estrela-tringulo

fundamental para a partida com a chave estrela-tringulo, que o motor tenha a possibilidadede ligao em dupla tenso, ou seja, em 220/380V em 380/660V.Os motores devero ter, no mnimo, 6 bornes de ligao. A partida estrela-tringulo poderser usada quando a curva de conjugados do motor for suficientemente elevada para podergarantir a acelerao da mquina com a corrente reduzida para 25 a 30% da corrente departida direta. A curva do conjugado reduzida na mesma proporo. Por esse motivo,sempre que for necessrio uma partida estrela-tringulo, dever ser usado um motor comelevada curva de conjugado.

Exemplo de clculo da potncia de um motor em estrela e tringulo:

Um motor trifsico ligado a uma rede de 220V absorve da linha 208A, quando ligado emtringulo.

A corrente na fase desse motor ser de A1203

208=

Esse motor ligado em estrela estar sob uma tenso de fase de V1203

220=

Havendo uma reduo de tenso de fase, consequentemente haver uma reduo na corrente.

A3,69220

120x127X

XV127A120V220

==

A corrente de linha em tringulo de 208A. Em estrela, a corrente de linha de 69,3A, o querepresenta aproximadamente 30% de 208A.

Na partida em estrela, a corrente de partida de 1,5 a 2 vezes a corrente nominal, mas oconjugado de partida um quarto do conjugado mximo ( 25 a 30%).Na partida em tringulo, os conjugados de partida so mximos, mas a corrente aproximadamente 6 vezes a corrente nominal.

___________________________________________________________________________ 45

Como exemplo, nas figuras 3.11 e 3.12 temos a ligao estrela-tringulo de um motor, comcargas diferentes, apresentando dados comparativos em % pelas curvas de corrente econjugados.

Na figura 3.11 temos um alto conjugado resistente MR. Se a partida for em Y, o motoracelerar a carga at a velocidade ny, ou aproximadamente 85% da rotao nominal. Nesseponto, a chave dever ser ligada em . Acontece nesse caso que a corrente, que eraaproximadamente a nominal, ou seja, 100%, passa repentinamente para 300%, o que no nenhuma vantagem, uma vez que na partida a corrente era somente 170 %.

Na figura 3.12, temos o motor com as mesmas caractersticas, porm o momento resistenteMR bem menor. Na ligao Y, o motor acelera a carga at 95% da rotao nominal. Quandoa chave ligada em , a corrente, que era aproximadamente 60 %, sobe para 190 %, ou seja,praticamente igual da partida em Y.

Nesse caso, a ligao estrela-tringulo apresenta vantagem, porque, se fosse ligado direto,absorveria na rede 500% da corrente nominal. A chave estrela-tringulo em geral s pode serempregada em partidas de mquinas a vazio, isto , sem carga. Somente depois de ter atingido95% da rotao nominal, a carga poder ser ligada. O exemplo tpico acima pode ser de umgrande compressor. Na figura 3.11, seria partida com carga, isto , assim que comea a girar,

___________________________________________________________________________ 46

a mquina j comprime o ar, mas geralmente isso no acontece. Os compressores partem avazio, isto , com todas as vlvulas abertas (figura 3.12).

S quando atinge a rotao nominal, as vlvulas se fecham, e a mquina comea a comprimiro ar.

Partida com a chave compensadora

Podemos usar a chave compensadora para dar partida em motores sob carga A chavecompensadora reduz a corrente de partida, evitando uma sobrecarga na rede de alimentao,deixando, porm, o motor com um conjugado suficiente para a partida e acelerao.

Figura 3.13

A tenso na chave compensadora reduzida atravs de autotransformador, que possuinormalmente taps de 65 a 80% da tenso nominal.

Exemplo:Um motor ligado rede de 220V absorve 100A. Se for ligado ao autotransformador no tapde 65%, a tenso aplicada nos bornes ser de:U . 0,65 = 220 x 0,65 = 143V

A corrente nos bornes do motor, em virtude da reduo da tenso, reduzida tambm em65%:Im = I .0,65 = 100 x 0,65 = 65A.Como a potncia em VA no primrio do autotransformador aproximadamente igual dosecundrio, temos:VA no secundrio = VA161003x65x143 =Para encontrarmos a corrente absorvida da linha, temos:

A25,423x220

161003.U

VAIL ===

O conjugado de partida proporcional ao quadrado da tenso aplicada aos bornes do motor.No caso do exemplo anterior, 0,65 x 0,65 = 0,42, ou seja, aproximadamente metade doconjugado nominal.No tap de 80% teramos um conjugado de 0,8 x 0,8 = 0,64, ou seja, dois teros doconjugado nominal. A corrente seria:

A648,0x808,0xII ML ===

___________________________________________________________________________ 47

Partida rotrica

o sistema de partida de onde se utiliza um motor de rotor bobinado com reostato regulvel.Esse motor apresenta elevado torque na partida em baixa velocidade. de construo bemmais cara, porm, apresenta grandes vantagens, conforme a aplicao.Pelo grfico (3.14) abaixo, podemos comparar o torque com resistncias desse tipo de motorque possui caractersticas peculiares. Verificamos que a corrente de partida aproximadamente 2 vezes a nominal (curva a) e que o torque aproximadamente 240% dotorque nominal (curva b).Pode partir, portanto, com baixa rotao e torque elevadssimo.

Figura 3.14

3.3.2 Ligao de Motores Trifsicos de 6 terminais para tenso nominal de 220 ou380V.

Ligao em tringulo para 220V

Figura 3.15

___________________________________________________________________________ 48

Ligao em estrela (Y) para 380 V

Figura 3.16

3.3.3 Ligao de Motores Trifsicos de 12 terminais para tenso nominal de 220 ou380V.

Ligao em tringulo paralelo para 220V

Figura 3.17

Ligao em estrela paralelo (Y) para 380 V

Figura 3.18

___________________________________________________________________________ 49

3.3.4 Ligao de Motores Trifsicos de 12 terminais para tenso nominal de 440 ou760V.

Ligao em tringulo srie para 440V

Figura 3.19

Ligao em estrela srie (Y) para 760 V

Figura 3.20

___________________________________________________________________________ 50

3.3.5 Ligao de Motores Monofsicos de fase auxiliar para tenso nominal de 110 ou220V.

Ligao para 110V

Figura 3.21

Ligao para 220V

Figura 3.22

3.4 COMANDO DE UM CONTATOR POR BOTES OU CHAVEComandar um contator a ao que se executa ao acionar um boto abridor, boto fechadorou chave de plo. Isto feito para que a bobina do eletroim seja alimentada e feche oscontatos principais, ou perca a alimentao, abrindo-os.

3.4.1 Sequncia operacionalStart:

Estando sob tenso os bornes R, S e T ( figura 3.23 e 3.24), e apertando-se o boto b1 , abobina do contator C1 ser energizada. Esta ao faz fechar o contato de reteno C1, quemanter a bobina energizada; O s contatos principais de fecharo, e o motor funcionar.

Stop :

Para interromper o funcionamento do contator, pulsamos o boto b0; este abrir, eliminando aalimentao da bobina, o que provocar a abertura de contato de reteno C1 e,consequentemente, dos contatos principais, e a partida do motor.

___________________________________________________________________________ 51

Nota :

Um contator pode ser comandado tambm por uma chave de um plo (figura 3.25).

Neste caso, eliminam-se os botes b0 , b1 e o contato de reteno C1, e introduz-se no circuitode comando a chave b1.

___________________________________________________________________________ 52

Figura 3.25

3.5 REVERSO DE ROTAO DE MOTOR TRIFSICO COM CONTATORESCOMANDADOS POR BOTES

A reverso do sentido de rotao de um motor trifsico feita pela inverso de duas de suasfases de alimentao. Esse trabalho realizado por dois contatores, comandados por 2 botesconjugados, cujo acionamento permite obter-se rotaes no sentidos horrio e anti-horrio.

3.5.1 Sequncia operacional

a) Ligao do motor em um sentido: (figuras 3.26 e 3.27).Estando sob tenso os bornes R, S e T e pulsando-se o boto conjugado b1, a bobina docontator C1 ser alimentada, fechando o contato de reteno C1, o qual a mantm energizada.Permanecendo energizada a bobina do contator C1, haver o fechamento dos contatosprincipais e o acionamento do motor num sentido.

b) Inverso do sentido de rotao de motor:Pulsando-se o boto conjugado b2, a bobina do contator C2 ser alimentada, provocando ofechamento do contato de reteno C2, o qual mantm energizada. Permanecendo energizadaa bobina do contator C2, haver o fechamento dos contatos. Permanecendo energizada abobina do contator C2, haver o fechamento dos contatos principais e o acionamento do motorno sentido inverso.

___________________________________________________________________________ 53

Figura 3.26 Figura 3.27

OBSERVAO:A fim de se evitarem elevados valores de correntes de pico, sempre que possvel, deve-seesperar a parada do motor, para se processar a reverso da rotao.Em tornos mecnicos em geral, assim como em outros tipos de mquinas, s vezes se faznecessrio aplicar a frenagem por contracorrente, para se conseguir inverter rapidamente arotao.

3.5.2- Segurana do sistema

a) Por meio dos botes conjugados:Pulsando-se o boto conjugado b1 ou b2, so simultaneamente acionados os seus contatosabridor e fechador, de modo que o contato abridor atue antes do fechador (intertravamentomecnico).b) Por meio de contatos auxiliares:Os contatos abridores C1 e C2 impossibilitam a energizao de uma bobina, quando a outraser energizada, (intertravamento magntico).

___________________________________________________________________________ 54

3.6 REVERSO DE ROTAO DE MOTOR TRIFSICO COM CONTATORES ECHAVES FIM DE CURSOQuando h necessidade de controlar o movimento de avano ou retrocesso automtico de umdispositivo motorizado de uma mquina , empregam-se contatores comandados por chavesfim de curso ( figuras 3.28 e 3.29 ).

As chaves de fim de curso so acionadas mecanicamente pelas rguas com ressaltos ( cames)existentes na parte mvel do dispositivo da mquina.

Figura 3.28 Figura 3.29

3.6.1 - Sequncia operacional

a)Ligao do motor para movimentar dispositivo em um sentido:Estando sob tenso os bornes R, S e T e pulsando-se o boto conjugado b1, a bobina docontator C1 ser alimentada, provocando o fechamento do contato de reteno C1, o qual amantm energizada, e o fechamento dos contatos principais.O acionamento do motor num sentido impulsiona, consequentemente, um dispositivo, atatingir o limite de fim de curso, quando abrir seu contato b3, desligando a bobina C1.

___________________________________________________________________________ 55

Desenergizada a bobina C1, os contatos principais se abrem, cortando a alimentao do motor.b) inverso do sentido de movimento do dispositivo:Pulsando-se o boto conjugado b2, a bobina do contator C2 ser alimentada, fechando ocontato de reteno C2, o qual mantm energizada. Estando energizada a bobina de C2, havero fechamento dos contatos principais e o acionamento do motor e do dispositivo da mquina,at que esta atinja o limite de fim de curso. Quando a chave de fim de curso for atingida,seu contato b4 se abrir, desligando a bobina de C2. Desenergizada a bobina de C2, os contatosprincipais se abrem, cortando a alimentao do motor.

3.6.2 - Acionamento parcial do dispositivo

Quando o motor est funcionando, pulsando-se o boto b0, para-se o movimento dodispositivo em qualquer ponto de percurso. A retomada do movimento no mesmo sentido ouno inverso possvel, pulsando-se os botes b1 ou b2.

3.6.3 - Segurana do sistema pelos botes conjugados

Pulsando-se o boto conjugado b1 ou b2, so simultaneamente acionados os seus contatosabridor e fechador, de modo que o contato atue antes do fechador, proporcionandointertravamento mecnico.

3.6.4 - Segurana do sistema pelos contatos auxiliares

Os contatos abridores C1 e C2 impossibilitam a energizao de uma bobina, quando a outraest energizada.(Intertravamento eltrico).

3.7 PARTIDA COM COMUTAO AUTOMTICA ESTRELA-TRINGULO DEUM MOTOR

a partida executada automaticamente de um motor trifsico em Y, com comutao para ;feita por meio de 3 contatores comandados por botes. Este sistema de ligao utilizado

para reduzir a tenso de fase do motor( LLF V.58,03VV == ) durante a partida.

___________________________________________________________________________ 56

3.7.1 - Sequncia operacional

Partida do motor em estrela, estando C1, C2 e C3 desligados (figuras 3.30 e 3.31). Estando sobtenso os bornes R, S e T, e pulsando-se o boto b1, a bobina do contator C2 e o reltemporizador d1 sero alimentados, fechando o contato de reteno de C2 que mantmenergizadas as bobinas dos contatores C1 e C2, respectivamente, e o rel temporizador d1.Permanecendo energizadas as bobinas dos contatores C2 e C1, haver o fechamento doscontatos principais e, consequentemente, o acionamento do motor em estrela.Decorrido o tempo para o qual foi ajustado o rel temporizador d1, este opera, desligando ocontato abridor d1, que desenergizar a bobina do contator C2, acarretando a abertura de seuscontatos principais. Estando desenergizada a bobina C2, o contato abridor C2 (31 - 32) retorna,energizando a bobina C3, que acionar o motor em tringulo.

3.7.2 Parada do motorEstando o motor funcionando em tringulo e pulsando-se o boto b0, interrompe-se aenergizao da bobina C1, que abrir os contatos C1 ( 13-14) e C1 (23 24), interrompendo acorrente da bobina C3. Consequentemente, o motor ficar energizado.

3.7.3 Segurana do sistemaEstando o motor em marcha na ligao tringulo, o contato C3 (31-32) fica aberto, impedindoa energizao acidental da bobina C2.

___________________________________________________________________________ 57

3.8 PARTIDA AUTOMTICA DO MOTOR TRIFSICO COMAUTOTRANSFORMADOR

A partida automtica com autotransformador permite que o motor inicie seu funcionamentocom tenso reduzida e, aps um tempo determinado, passe automaticamente plena tenso.Tem sobre a partida manual estas vantagens :

- No exige esforo fsico do operador;- Permite comando distncia;- A comutao da tenso reduzida para tenso realiza-se no tempo previsto e

ajustado, independente da ao do operador.

Figura 3. 32 Figura 3.33

___________________________________________________________________________ 58

3.8.1 - Sequncia operacional

Partida de motor com tenso reduzida: contatores C1, C2, C3 e rel de tempo desligados(figuras 3.19 e 3.20). Estando sob tenso os bornes R, S, T e pulsando-se o boto b1, a bobinado contator C1 fica energizada, assim como o rel temporizador d1. Os contatos C1 (13 - 14) eC1 (23 - 24) se fecham, conservando energizada a bobina de C3, colocando o motor emfuncionamento.Com a alimentao da bobina C3, os contatos C3 (13 - 14) e C3 (23 - 24) se fecham, tornando abobina de C3 independente do contato C1 (13 - 14). Como as bobinas de C1 e de C3 estoenergizadas, os contatos principais de C1 e C3 esto fechados, e o motor est alimentado coma tenso reduzida, iniciando a partida.

3.8.2 ComutaoDecorrido o tempo preestabelecido, o rel temporizador d1 comuta, desenergizando a bobinade C1 e energizando a bobina de C2. Permanecendo energizada a bobina de C2, os contatos deC2(13-14) se fecham e os C2(41-42) se abrem, provocando a desenergizao da bobina de C3.Os contatos principais de C3 se abrem e os de C2 se fecham; e o motor alimentado comtenso plena ( tenso nominal).

3.9 PARTIDA COM MOTOR TRIFSICO DE ROTOR BOBINADO COMCOMUTAO AUTOMTICA DE RESISTORESNeste tipo de partida, o circuito de comando faz a eliminao dos estgios de resistoresautomaticamente. O tempo necessrio entre a partida e as sucessivas retiradas dos resistoresdo circuito do rotor bobinado, at curtocircuit-lo, determinado por rels temporizados(figuras 3.34 e 3.35).

___________________________________________________________________________ 59

3.9.1 - Sequncia operacional

1 estgio de partida:Contatores C1, C11, C12, C13, rels temporizados d1 e d2, e rel auxiliar d3 desenergizados.Pulsando-se o boto b1, as bobinas de C1 e d1 so energizadas simultaneamente e permanecemligadas pelo contato de reteno comum C1(13 - 14).Estando energizada a bobina C1, seus contatos principais se fecham, e o motor comea afuncionar com todos os resistores intercalados no circuito de induzido (r1, r2 e r3).

2 estgio de partida:Decorrido o tempo ajustado, o rel d1 opera, fechando o seu contato d1 (15 - 18), energizandoC11, que assim permanece por meio de seu contato de reteno C11 (13 - 14). Ao mesmotempo, o contato fechador de C11(23 - 24) energiza o rel d2 e desenergiza a bobina de d1,atravs de C11(41 - 42).Estando alimentada a bobina de C11, seus contatos principais se fecham, retirando do circuitoo resistor r1.

3 estgio de partida:Decorrido o tempo ajustado para d2, ocorre a sua operao, e o contato d2 (15 - 18) energizaC12 que assim mantm por meio de seu contato de reteno C12 (13 - 14). Nesse instante,desenergiza-se C11, voltando seus contatos posio de repouso. O contato C12 (23 - 24) sefecha, alimentando d3, que fechar d3 (23 -24), energizando novamente d1. Energizada abobina de C12, seus contatos principais se fecham, retirando de circuito o resistor r2.

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4 estgio de partida:Decorrido o tempo ajustado para d1, ocorre a sua operao, e seu contato d1 (15 - 18) se fecha,alimentando C13, que permanece energizado por seu contato de reteno, e abre o contato deC13 (41 - 42), que volta os demais condio inicial. Energizando C13, seus contatosprincipais fecham-se, o resistor r3 eliminado, e o rotor curto-circuitado.

3. 10 PARTIDA CONSECUTIVA DE MOTORES COM RELS TEMPORIZADOS um sistema de comando automtico que permite a partida de 2 ou mais motores,obedecendo a uma sequncia preestabelecida. Os intervalos de tempo entre as sucessivaspartidas so determinados pela regulagem de rels temporizados ( figuras 3.36 e 3.37).

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___________________________________________________________________________ 62

3.10.1 Sequncia operacionalPulsando-se b1 , o contator C1 e o rel d1 so energizados e o motor m1 parte. Decorrido otempo ajustado para d1, este energiza C2 e d2 e o motor m2 parte. Decorrido o tempo ajustadopara d2, este energiza C3 e d3 e o motor m3 parte. Aps o tempo ajustado para d3, este energizaC4, dando a partida a m4 , ltimo motor de sequncia. Se houvesse mais motores, o processocontinuaria de forma idntica.

3.11 PARTIDA AUTOMTICA E FRENAGEM ELETROMAGNTICA DEMOTOR TRIFSICO NOS DOIS SENTIDOS DE ROTAO um sistema de comando eltrico que permite a partida automtica, a troca de sentido derotao e a frenagem eletromagntica por corrente retificada (figuras 3.38 e 3.39).

3.11.1 Sequncia operacionalPartida e rotao no sentido anti-horrio : Pulsando-se b1, energiza-se C1. O motor ser ligadoe girar no sentido anti-horrio.

Obs.: imprescindvel que o motor esteja parado para que se possa dar partida no sentidodesejado.

Partida no sentido anti-horrio :Pulsando-se b2, energiza-se C2. O motor ser ligado no sentidoanti-horrio.

Frenagem : Estando o motor girando num sentido ou noutro, pulsando-se b0, desenergiza-seC1 ou C2, energiza-se C3 e C4 e o motor frenado. C1 e C2 se intertravam. C3 e C4 travam C1 eC2.

___________________________________________________________________________ 63

4 O CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL

4.1 - SURGIMENTO DO CONTROLADOR PROGRAMVEL

O controlador programvel surgiu em 1969. Anteriormente a isso, o hardware do controlesequencial era dominado principalmente pelos rels.No que concerne aos dispositivos de controle de sequncia que utilizam os rels,apresentavam as desvantagens a seguir discriminadas:

- mau contato;- desgastes dos contatos;- necessidade de instalao de inmeros rels, execuo de fiao entre os inmeros

terminais de contatos e de bobinas;- complexidade na introduo de alterao na sequncia;- necessidade de manutenes peridicas.

Apesar de apresentarem todas as desvantagens acima citadas, os rels se tornaram elementosprincipais do hardware de controle de sequncia em razo de no haver, na poca, elementosque pudessem substitui-los eficazmente.No final da dcada de 60, iniciou-se o desenvolvimento de microcomputadores, utilizando-seo circuito integrado (Cl), e a universalidade da capacidade de processamento dos mesmostornou-se o centro das atenes, aguardando-se com enorme expectativa o surgimento dohardware para controle dotado de grande versatilidade de processamento.Por outro lado, inicia-se a era da produo em grande escala, e os assuntos, como automao,incremento da produtividade, uniformidade na qualidade e outros, transformam-se em temasprincipais nas estaes de trabalho, e a soluo desses problemas era exigida tambm pelolado da tecnologia de controle de sequncia. Na poca, a General Motors (GM - empresaautomobilstica americana) anunciou 10 itens relativos s condies que um novo dispositivoeletrnico de controle de sequncia deveria atender para que pudesse substituir os tradicionaisrels.Os itens so os seguintes:

1. Facilidade de programao, de alterao do programa, inclusive nas estaes de trabalho;2. Facilidade na manuteno, desejvel que fosse totalmente do tipo de encaixar (plug-in-

unit);3. A confiabilidade na estao de trabalho dever ser superior em relao ao painel de

controle do tipo com rels;4. Dever ser mais compacto que o painel de controle do tipo com rels;5. Possibilitar o envio direto de dados unidade central de processamento de dados;6. Dever ser economicamente competitivo com o painel de controle do tipo com rels;7. Possibilitar entradas com nveis de tenso alternada da ordem de 11 5[V];8. As sadas devero ser em 11 5[V] C.A. com capacidade superior a 2[A] de intensidade de

corrente; dever ainda possibilitar a operao das vlvulas solenides, comando parapartida de motores e outros;

9. Com um mnimo de alterao, possibilitar a ampliao do sistema bsico;10. Dever estar dotado de memria programvel que possa ser ampliada at 4k WORDS no

mnimo.

___________________________________________________________________________ 64

Assim, baseando-se nesses 10 itens acima mencionados, a partir de 1969 foram lanados umasrie de produtos denominados PLC (Programmable Logic Controller - Controlador LgicoProgramvel), atravs de diversas empresas americanas.Como pano de fundo tecnolgico para o surgimento do PLC, houve a evoluo dastecnologias de computao e semicondutores, especialmente a tecnologia de CIs,possibilitando a substituio do sistema de controle por rels, que havia atingido o seu limitede possibilidades.As caractersticas do PLC elaborado segundo as especificaes dos 10 itens da GM so aseguir discriminadas:- Como se trata de dispositivo que utiliza o elemento semicondutor em substituio aos

rels, o controle ser do tipo sem contato;- Enquanto o contedo do controle dos sistemas convencionais se realiza pela execuo de

fiao entre os contatos dos rels, no caso do PLC ser realizado atravs de programa;- Embora seja o PLC um dispositivo que utiliza o semicondutor, poder utilizar energia

para entrada e sada nas faixas de 115[V] e 220[V], 2[A] diretamente em correntealternada;

- Poder adequar ao sistema a capacidade ideal do PLC, segundo a dimenso do controle aser realizado.

Originalmente, o PLC surgiu como um dispositivo de controle tipo universal, que pudessesubstituir os sistemas de rels e, posteriormente, com a evoluo das tecnologias decomputao e dos CIs, desenvolveu-se tornando possvel a reduo de custo, compactao,elevao das funes e outros, at atingir a maturidade como sendo hardware principal paracontrole sequencial.Com a evoluo, foi eliminado o termo logic do nome PLC, passando este dispositivo a serchamado de PC - Controlador Programvel (Programmable Controller)Com o passar do tempo os controladores programveis passaram a tratar variveis analgicase no inicio dos anos oitenta incorporaram a funo do controle de malhas de instrumentao,com algoritmos de controle proporcionais, integrais e derivativos (PID). Ainda na dcada deoitenta com a evoluo dos microcomputadores e das redes de comunicao entre os PLC's,os quais passaram a elevar sua performance, permitindo que vrios controladoresprogramveis pudessem partilhar os dados em tempo real e que nesta mesma rede estivessemconectados vrios microcomputadores, os quais atravs de um software de superviso econtrole, podiam monitorar, visualizar e comandar o processo como um todo a partir de umasala de controle distante do processo.Como resumo, podemos classificar historicamente o PLC como segue :

1a. Gerao : Os PLCs de primeira gerao se caracterizam pela programao intimamenteligada ao hardware do equipamento. A linguagem utilizada era o Assembly que variava deacordo com o processador utilizado no projeto do PLC, ou seja , para poder programar eranecessrio conhecer a eletrnica do projeto do PLC. Assim a tarefa de programao eradesenvolvida por uma equipe tcnica altamente qualificada, gravando-se o programa emmemria EPROM , sendo realizada normalmente no laboratrio junto com a construo doPLC.

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2a. Gerao : Aparecem as primeiras Linguagens de Programao no to dependentes dohardware do equipamento, possveis pela incluso de um Programa Monitor no PLC , oqual converte ( no jargo tcnico ,Compila), as instrues do programa , verifica o estado dasentradas, compara com as instrues do programa do usurio e altera o estados das sadas. OsTerminais de Programao ( ou Maletas, como eram conhecidas ) eram na verdadeProgramadores de Memria EPROM . As memrias depois de programadas eram colocadasno PLC para que o programa do usurio fosse executado.

3a. Gerao : Os PLCs passam a ter uma Entrada de Programao, onde um Teclado ouProgramador Porttil conectado, podendo alterar, apagar , gravar o programa do usurio,alm de realizar testes ( Debug ) no equipamento e no programa. A estrutura fsica tambmsofre alteraes sendo a tendncia para os Sistemas Modulares com Bastidores ou Racks.

4a. Gerao : Com a popularizao e a diminuio dos preos dos micro - computadores(normalmente clones do IBM PC ), os PLCs passaram a incluir uma entrada para acomunicao serial. Com o auxlio do microcomputadores a tarefa de programao passou aser realizada nestes. As vantagens eram a utilizao de vrias representaes das linguagens ,possibilidade de simulaes e testes , treinamento e ajuda por parte do software deprogramao, possibilidade de armazenamento de vrios programas no micro, etc.

5a. Gerao : Atualmente existe uma preocupao em padronizar protocolos de comunicaopara os PLCs, de modo a proporcionar que o equipamento de um fabricante converse como equipamento outro fabricante, no s PLCs , como Controladores de Processos, SistemasSupervisrios, Redes Internas de Comunicao e etc., proporcionando uma integrao afim defacilitar a automao, gerenciamento e desenvolvimento de plantas industriais mais flexveis enormalizadas, fruto da chamada Globalizao. Existe uma Fundao Mundial para oestabelecimento de normas e protocolos de comunicao.

4.2 - INTRODUO DA TECNOLOGIA DE CONTROLADORES LGICOSPROGRAMVEIS PLCs

4.2.1- Hard Logic para Soft Logic

a) Hard LogicQuando se elabora uma sequncia de controle utilizando os rels convencionais e/ou mduloslgicos de estado slido, a lgica do sistema ser de acordo com a fiao executada entreesses dispositivos, sendo que a sequncia de controle do tipo hard wired logic ousimplesmente hard logic (lgica de interligao dos dispositivos por meio de fiaoeltrica).

A alterao na lgica significa realizar alteraes na fiao. Dessa forma existem diversospontos deficientes, enumerados a seguir:

1. Problemas relacionados ao projeto e fabricao:A elaborao do diagrama da sequncia depende, na maioria dos casos, da capacidade ou

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experincia pessoal do indivduo. Assim, alm do diagrama de sequncia propriamente dito,outros inmeros servios relacionados, como diagrama de fiao entre os componentes, lay-out dos componentes, determinao das espcies de fios e cabos e outros, tm que serprojetados. Por outro lado, quando se deseja introduzir alteraes do sistema j pronto, tem-seque efetuar adio e/ou deslocamento de componentes e da fiao, acarretando um alto custocom relao ao tempo e mo-de-obra.

2. Problemas relativos operao experimental e ajustes:Para efetuar a verificao no caso em que o projeto da sequncia foi elaborado corretamenteou as fiaes foram executadas conforme o projeto, necessrio efetuar testes decontinuidade, utilizando aparelhos de testes apropriados. Alm disso, nos ajustes de campocom a sequncia acoplada s partes mecnicas h a necessidade de assistncia e orientao detcnicos de grande experincia.

3. Problemas relativos instalao, montagem e manuteno:Como o hard logic toma um espao muito grande, encontra-se normalmente dificuldade nolay-out, alm da necessidade de se efetuar a manuteno peridica das partes mveis(contatos, etc.) e, ainda, manter um estoque de peas sobressalentes considerando-se a vidatil das mesmas.

4. Problemas relativos funo:Como existe um limite de tempo para acionamento dos rels, o hard logic no indicado paraequipamentos que requerem alta velocidade de controle. Alm disso, torna-se extremamentedifcil o controle de um sistema com hard logic quando o mesmo necessita de memorizaotemporria, processamento e comparao de valores numricos.

b) Soft LogicO computador nada poder fazer se for constitudo apenas por hardware. As suas funessero ativadas somente quando houver um programa denominado software. Oscomputadores, atravs de programas ou software, podem realizar clculos das folhas depagamentos, assim como, clculos de equaes das mais complexas. Isto significa que, comum mesmo hardware, a lgica poder ser alterada atravs de um software denominadoprograma. Ou seja, a lgica do computador um soft logic. Aplicando o mesmo raciocniode controle sequencial, pode-se dizer que as fiaes que compem a lgica do circuito derels, podero ser substitudas pelo software, denomina-se soft wired logic (lgica deinterligao dos dispositivos por meio de programas).Para realizar o controle sequencial atravs do soft Iogic, ter-se- que dotar o hardware de umdispositivo de memria, tal qual no computador, e nele armazenar uma srie de programas.Esses equipamentos que objetivam o controle sequencial, so denominados Stored ProgramSystem Controller ou Programmable Controller (PLC) - Controlador Programvel, ouainda, abreviadamente, PLC.

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c) Significado da lgica por software

O fato de se transformar a lgica da sequncia em software significa que as atribuies dasfiaes do hard logic sero executadas pelo soft logic. Por conseguinte, o hardware poder serconstitudo por um equipamento standard. Isso foi possvel atravs da padronizao docontrole sequencial, solucionando uma grande parte dos problemas que existiamtradicionalmente nos painis de rels, alm de possibilitar a promoo da automao eracionalizao em nveis cada vez mais elevados.

Na tabela 4.1, indica-se a comparao entre o tradicional painel de rels e o PLC e verifica-seque, em praticamente todos os aspectos, o PLC apresenta-se com maiores vantagens.Dessa forma, com a introduo da tecnologia de computao, surgiu o controladorprogramvel, proporcionando uma evoluo excepcional no controle sequencial.

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4.2.2 - Diferenas entre o PLC e o Computador

O PLC um novo equipamento que surgiu com o advento da tecnologia do computador,sendo sua utilizao voltada estao de trabalho. Assim, se o PLC for comparado aocomputador utilizado em escritrios, tanto o hardware quanto o software so significamentediferentes.

a) Hardware

O computador um equipamento destinado a efetuar clculos de alto nvel e processamentode dados, de sorte que as entradas e sadas, como discos magnticos e impressoras, soprojetadas para atender s necessidades do computador. Portanto, os dispositivos decomputao e de memria que correspondem ao crebro, ocupam um grande espao, e asentradas e sadas, que correspondem aos braos e pernas, so relativamente pequenas. Dessaforma, pode-se dizer que o computador um superdotado de cabea gigantesca com estruturafrgil, que trabalha com baixa tenso, tendo que ser instalado em sala climatizada, ou seja, umlocal de bom ambiente.

Em relao a isso, o PLC surgiu com o objetivo de substituir os painis de rels. Assim, suasentradas e sadas so constitudas pelas chaves fim de curso, vlvulas solenides e outros,sendo, na maioria, equipamentos de alta tenso e corrente. Alm disso, esto sujeitos aosrudos provenientes das mquinas e equipamentos existentes nas estaes de trabalho, assimcomo, severas condies de temperatura e partculas suspensas na atmosfera. Como as partesque realizam a computao so constitudas de componentes eletrnicos de baixa tenso,como no caso dos CIs, ser necessrio instalar nas portas de entrada e sada os circuitos paratransformao e amplificao de sinais e, ainda, conforme o caso, circuito para eliminao derudos. Alm disso, sua estrutura construtiva dever ter uma proteo robusta para resistir sseveras condies do local de instalao.

b) Software

Nos programas de computador so utilizadas as linguagens como C, C++, Pascal e outras, e asmesmas podem ser utilizadas apenas pelos especialistas que tiveram os cursos especficospara esse fim.Por outro lado, no caso do PLC, a linguagem idealizada de tal forma que as pessoas ligadasdiretamente operao de mquinas e equipamentos, ao planejamento de instalaes eltricase manuteno possam entend-la, utilizando cdigos e/ou linguagens mais prximos dassequncias dos circuitos tradicionais, ou seja, no que se refere programao, foi idealizadapara que se possa programar utilizando cdigos obtidos atravs do fluxograma e do diagramade tempo (time chart) do sistema a ser controlado, sendo essa programao realizvel porqualquer pessoa com um treinamento relativamente simples.Dessa forma, embora o PLC seja tecnologicamente um computador, em termos de utilizao um equipamento de controle local.

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4.2.3 - Evoluo do Controle Sequencial

O controle sequencial evoluiu de painel de rels para o mtodo de programa armazenado. Noperodo inicial, o mtodo de programa armazenado partiu do mtodo discreto com circuitostransistorizados e, em termos de funes no passava de simples substituio dos painis derels. Contudo, ultimamente, com o advento do microcomputador que surgiu da tecnologia doLSI (Large Scale Integration - Integrao de Grande Capacidade), foram adicionadas asfunes que no havia nos painis de rels, como clculo comparativo, computao e outros.Alm disso, esse mtodo no se restringe apenas ao controle sequencial, sendo utilizado, porexemplo, no controle digital a realimentao (feed-back) e, assim, tendo a sua utilizaoampliada para o controle de uma forma global.O microprocessador excelente para essas funes e pode-se dizer que o controle sequencialest passando da fase do PLC de simples substituio de painis de rels (primeira gerao)para o PLC de alto nvel (segunda gerao).

4.3- ARQUITETURA DO CONTROLADOR PROGRAMAVEL

4.3.1 - Constituio Geral, Princpio de funcionamento e Operao

a) Constituio geralComo o controlador programvel - PLC - ser instalado na estao de trabalho da linha deproduo para operao e controle de equipamentos, dispositivos e mquinas, o mesmo constitudo com robustez para resistir s condies desfavorveis de um local de produo,como vibrao, rudos, partculas em suspenso. etc., alm da facilidade na sua manipulao.

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Outro aspecto e a sua composio, que executada de tal forma que possibilite a utilizaoatravs de combinaes mais adequadas, selecionando a escala e funes segundo o objeto decontrole.Indica-se na figura 4.1 a constituio de um PLC. Assim, tem-se a CPU (Central ProcessingUnit) ou UCP (Unidade Central de Processamento), que corresponde ao crebro humano, asunidades de entradas e sadas para intercmbio de sinais entre os equipamentos, dispositivos emquinas, a fonte para fornecimento de energia eltrica, alm dos equipamentos perifricospara incrementar a operacionalidade do PLC.

Figura 4.1 Constituio fundamental de um PC

b) Princpio de Funcionamento - Diagrama em Blocos

Figura 4.2 Diagrama em Blocos do Funcionamento de um PLC

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Inicializao

No momento em que ligado o PLC executa uma srie de operaes pr programadas,gravadas em seu Programa Monitor :

- Verifica o funcionamento eletrnico da C.P.U. , memrias e circuitos auxiliares;- Verifica a configurao interna e compara com os circuitos instalados;- Verifica o estado das chaves principais ( RUN / STOP , PROG, etc. );- Desativa todas as sadas;- Verifica a existncia de um programa de usurio;- Emite um aviso de erro caso algum dos itens acima falhe.

Verificar Estado das Entradas

O PLC l o estados de cada uma das entradas, verificando se alguma foi acionada. Oprocesso de leitura recebe o nome de Ciclo de Varredura ( Scan ) e normalmente de algunsmicro segundos ( scan time ).

Transferir para a Memria

Aps o Ciclo de Varredura, o PLC armazena os resultados obtidos em uma regio de memriachamada de Memria Imagem das Entradas e Sadas. Ela recebe este nome por ser umespelho do estado das entradas e sadas. Esta memria ser consultada pelo PLC no decorrerdo processamento do programa do usurio.

Comparar com o Programa do Usurio

O PLC ao executar o programa do usurio , aps consultar a Memria Imagem das Entradas ,atualiza o estado da Memria Imagem das Sadas, de acordo com as instrues definidas pelousurio em seu programa.

Atualizar o Estado das Sadas

O PLC escreve o valor contido na Memria das Sadas , atualizando as interfaces ou mdulosde sada. Inicia se ento, um novo ciclo de varredura.

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4.3.2 - Estrutura Interna do PLC

O PLC um sistema microprocessado , ou seja, constitu se de um microprocessador ( oumicrocontrolador ), um Programa Monitor , uma Memria de Programa , uma Memria deDados, uma ou mais Interfaces de Entrada, uma ou mais Interfaces de Sada e CircuitosAuxiliares.

Fonte de Alimentao

A Fonte de Alimentao tem normalmente as seguintes funes bsicas :

- Converter a tenso da rede eltrica ( 110 ou 220 VCA ) para a tenso de alimentao doscircuitos eletrnicos , (+ 5Vcc para o microprocessador , memrias e circuitos auxiliarese +/- 12 Vcc para a comunicao com o programador ou computador );

- Manter a carga da bateria, nos sistemas que utilizam relgio em tempo real e Memria dotipo R.M.;

- Fornecer tenso para alimentao das entradas e sadas ( 12 ou 24 Vcc ).

Unidade Central de Processamento :

Tambm chamada de C.P.U. responsvel pela funcionamento lgico de todos os circuitos.Nos PLCs modulares a CPU est em uma placa ( ou mdulo ) separada das demais,podendo-se achar combinaes de CPU e Fonte de Alimentao. Nos PLCs de menor portea CPU e os demais circuitos esto todos em nico mdulo. As caractersticas mais comunsso :

- Microprocessadores ou Microcontroladores de 8, 16 ou 32 bits ( INTEL 80xx,MOTOROLA 68xx, ZILOG Z80xx, PIC 16xx );

- Endereamento de memria de at centenas de Mega Byte;- Velocidades de CLOCK variando de 4 a 100 MHZ;- Manipulao de dados decimais, octais e hexadecimais.

Bateria

As baterias so usadas nos PLCs para manter o circuito do Relgio em Tempo Real, reterparmetros ou programas ( em memrias do tipo RAM ) ,mesmo em caso de corte de energia ,guardar configuraes de equipamentos etc. Normalmente so utilizadas bateriasrecarregveis do tipo Ni Ca ou Li. Neste casos , incorporam se circuitos carregadores.

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Memria do Programa Monitor

O Programa Monitor o responsvel pelo funcionamento geral do PLC. Ele o responsvelpelo gerenciamento de todas as atividades do PLC. No pode ser alterado pelo usurio e ficaarmazenado em memrias do tipo PROM , EPROM ou EEPROM . Ele funciona de maneirasimilar ao Sistema Operacional dos microcomputadores. o Programa Monitor que permitea transferncia de programas entre um microcomputador ou Terminal de Programao e oPLC, gerenciar o estado da bateria do sistema, controlar os diversos opcionais etc.

Memria do Usurio

onde se armazena o programa da aplicao desenvolvido pelo usurio. Pode ser alteradapelo usurio, j que uma das vantagens do uso de PLCs a flexibilidade de programao.Inicialmente era constituda de memrias do tipo EPROM , sendo hoje utilizadas memriasdo tipo RAM ( cujo programa mantido pelo uso de baterias ) , EEPROM e FLASH-EPROM, sendo tambm comum o uso de cartuchos de memria, que permite a troca doprograma com a troca do cartucho de memria. A capacidade desta memria varia bastante deacordo com o marca/modelo do PLC, sendo normalmente dimensionadas em Passos dePrograma.

Memria de Dados

a regio de memria destinada a armazenar os dados do programa do usurio. Estes dadosso valores de temporizadores, valores de contadores, cdigos de erro, senhas de acesso, etc.So normalmente partes da memria RAM do PLC. So valores armazenados que seroconsultados e ou alterados durante a execuo do programa do usurio. Em alguns PLCs ,utiliza-se a bateria para reter os valores desta memria no caso de uma queda de energia.

Memria Imagem das Entradas / Sadas

Sempre que a CPU executa um ciclo de leitura das entradas ou executa uma modificao nassadas, ela armazena o estados da cada uma das entradas ou sadas em uma regio de memriadenominada Memria Imagem das Entradas / Sadas. Essa regio de memria funciona comouma espcie de tabela onde a CPU ir obter informaes das entradas ou sadas paratomar as decises durante o processamento do programa do usurio.

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Circuitos Auxiliares

So circuitos responsveis para atuar em casos de falha do PLC. Alguns deles so :

- POWER ON RESET : Quando se energiza um equipamento eletrnico digital, no possvel prever o estado lgico dos circuitos internos. Para que no ocorra umacionamento indevido de uma sada , que pode causar um acidente , existe um circuitoencarregado de desligar as sadas no instante em que se energiza o equipamento. Assimque o microprocessador assume o controle do equipamento esse circuito desabilitado.

- POWERDOWN: O caso inverso ocorre quando um equipamento subitamentedesenergizado . O contedo das memrias pode ser perdido. Existeum circuito responsvel por monitorar a tenso de alimentao, e emcaso do valor desta cair abaixo de um limite pr determinado, ocircuito acionado interrompendo o processamento para avisar omicroprocessador e armazenar o contedo das memrias em tempohbil.

- WATCH-DOG TIMER : Para garantir no caso de falha do microprocessador , o programano entre em loop , o que seria um desastre, existe umcircuito denominado Co de Guarda , que deve ser acionadoem intervalos de tempo pr determinados . Caso no sejaacionado , ele assume o controle do circuito sinalizando umfalha geral.

Mdulos ou Interfaces de Entrada :

So circuitos utilizados para adequar eletricamente os sinais de entrada para que possa serprocessado pela CPU ( ou microprocessador ) do PLC . Temos dois tipos bsicos de entrada:as digitais e as analgicas.

Entradas Digitais

So aquelas que possuem apenas dois estados possveis, ligado ou desligado , e alguns dosexemplos de dispositivos que podem ser ligados a elas so :

- Botoeiras;- Chaves ( ou micro ) fim de curso;- Sensores de proximidade indutivos ou capacitivos;- Chaves comutadoras;- Termostatos;- Pressostatos;- Controle de nvel ( bia );Etc.

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As entradas digitais podem ser construdas para operarem em corrente contnua ( 24 Vcc ) ouem corrente alternada ( 110 ou 220 Vca ). Podem ser tambm do tipo N ( NPN ) ou do tipoP(PNP ). No caso do tipo N , necessrio fornecer o potencial negativo ( terra ou neutro ) dafonte de alimentao ao borne de entrada para que a mesma seja ativada. No caso do tipo P necessrio fornecer o potencial positivo ( fase ) ao borne de entrada. Em qualquer dos tipos de praxe existir uma isolao galvnica entre o circuito de entrada e a CPU. Esta isolao feita normalmente atravs de optoacopladores.

As entradas de 24 Vcc so utilizadas quando a distncia entre os dispositivos de entrada e oPLC no excedam 50 m. Caso contrrio , o nvel de rudo pode provocar disparos acidentais.

Exemplo de circuito de entrada digital 24 Vcc

Figura 4.3 Entrada Digital 24Vcc

Exemplo de circuito de entrada digital 110 / 220 Vca :

Figura 4.4 Entrada Digital 110/220 Vca

ENTRADA 24 VCC CPU

C.P.U.110/220

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Entradas Analgicas

As Interfaces de Entrada Analgica , permitem que o PLC possa manipular grandezasanalgicas, enviadas normalmente por sensores eletrnicos. As grandezas analgicas eltricastratadas por estes mdulos so normalmente tenso e corrente. No caso de tenso as faixas deutilizao so : 0 10 Vcc, 0 5 Vcc, 1 5 Vcc, -5 +5 Vcc, -10 +10 Vcc ( no caso asinterfaces que permitem entradas positivas e negativas so chamadas de EntradasDiferenciais), e no caso de corrente, as faixas utilizadas so : 0 20 mA , 4 20 mA.

Os principais dispositivos utilizados com as entradas analgicas so :

- Sensores de presso manomtrica;- Sensores de presso mecnica ( strain gauges - utilizados em clulas de carga );- Taco-geradores para medio rotao de eixos;- Transmissores de temperatura;- Transmissores de umidade relativa;- Etc.

Uma informao importante a respeito das entradas analgicas a sua resoluo. Esta normalmente medida em Bits. Uma entrada analgica com um maior nmero de bits permiteuma melhor representao da grandeza analgica. Por exemplo : Uma placa de entradaanalgica de 0 10 VCC com uma resoluo de 8 bits permite uma sensibilidade de 39,2 mV,enquanto que a mesma faixa em uma entrada de 12 bits permite uma sensibilidade de 2,4 mVe uma de 16 bits permite uma sensibilidade de 0,2 mV.

Exemplo de um circuito de entrada analgico :

Figura 4.5 Entrada Analgica

C.P.U. ENTRADA

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Mdulos Especiais de Entrada

Existem mdulos especiais de entrada com funes bastante especializadas. Alguns exemplosso :

- Mdulos Contadores de Fase nica;- Mdulos Contadores de Dupla Fase;- Mdulos para Encoder Incremental;- Mdulos para Encoder Absoluto;- Mdulos para Termopares ( Tipo J, K, L , S, etc );- Mdulos para Termoresistncias ( PT-100, Ni-100, Cu-25 ,etc);- Mdulos para Sensores de Ponte Balanceada do tipo Strain - Gauges;- Mdulos para leitura de grandezas eltricas ( KW , KWh , KQ, KQh, cos Fi ,

I , V , etc).

Mdulos ou Interfaces de Sada :

Os Mdulos ou Interfaces de Sada adequam eletricamente os sinais vindos domicroprocessador para que possamos atuar nos circuitos controlados . Existem dois tiposbsicos de interfaces de sada : as digitais e as analgicas .

Sadas DigitaisAs sadas digitais admitem apenas dois estados : ligado e desligado. Podemos com elascontrolar dispositivos do tipo :

- Rels ;- Contatores ;- Rels de estado - slido- Solenides;- Vlvulas ;- Inversores de Frequncia;- Etc.

As sadas digitais podem ser construdas de trs formas bsicas : Sada digital Rel , Sadadigital 24 Vcc e Sada digital Triac. Nos trs casos, tambm de praxe , prover o circuito deum isolamento galvnico, normalmente opto - acoplado.

Exemplo de sada digital rel :

Figura 4.6 Sada Digital a Rel

CPU SADA

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Exemplo de sada digital transistor :

Figura 4.7 Sada Digital Transistor

Exemplo de sada digital Triac :

Figura 4.8 Sada Digital TRIAC

Sadas Analgicas

Os mdulos ou interfaces de sada analgica converte valores numricos, em sinais de sadaem tenso ou corrente. No caso de tenso normalmente 0 10 Vcc ou 0 5 Vcc, e no caso decorrente de 0 20 mA ou 4 20 mA. Estes sinais so utilizados para controlar dispositivosatuadores do tipo :

- Vlvulas proporcionais;- Motores C.C.;- Servo Motores C.C;- Inversores de Frequncia;- Posicionadores rotativos;- Etc.

SADA CPU

SADA

C.P.U.

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Exemplo de circuito de sada analgico :

Figura 4.9 Sada Analgica

Existem tambm mdulos de sada especiais. Alguns exemplos so :

- Mdulos P.W.M. para controle de motores C.C.;- Mdulos para controle de Servomotores;- Mdulos para controle de Motores de Passo ( Step Motor );- Mdulos para I.H.M. ( Interface Homem Mquina );- Etc.

4.3.3 - Auto-avaliao de Defeitos

O PLC o centro nervoso do sistema, de sorte que, se ocorrer alguma falha no mesmo, podercausar erro na execuo do programa, colocando em risco todo o sistema sob controle. Assimsendo, quando ocorrer alguma falha no sistema do PLC, muito importante identificarrapidamente a localizao do defeito, se interno ou externo ao PLC. Caso o defeito forinterno, verificar se no hardware ou no software; se no rudos, etc.Para fazer frente a esses problemas, formam-se diversas providncias, como, por exemplo, aelaborao de programa do sistema que permite descobrir facilmente os defeitos, mesmosendo no prprio sistema do PLC. A funo de auto-avaliao de defeitos muito importantecomo meio de preveno de falhas, reduzindo significantemente o tempo inativo (Downtime). Atravs dessa funo, o prprio PLC faz a avaliao do defeito que tenha ocorrido nohardware, indicando o local avariado. Dessa forma, descobre-se o local defeituoso, permitindoento uma rpida restaurao do sistema.

8 bits

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O exemplo constante da tabela 4.5 refere-se a um modelo de auto-avaliao de defeitos,apresentado normalmente pelos fabricantes. Isto , no que se refere unidade de computao,existem: verificador de processamento e computao, que faz executar um programa deprocessamento modelo e compara o seu resultado com um valor correto existente; o watchdog timer, que faz a verificao quanto ao congestionamento do processamento ecomputao; e, tambm, o verificador de programas, que efetua a checagem dos erros dedeterminao de endereos, erros de sintaxe, erro de estrutura de circuito programado, etc.Na unidade de memria, por exemplo, existe o verificador de paridade que, acessado ocontedo da memria tipo RAM, verifica se a quantidade de nmeros 1 existente em cadaendereo se encontra permanentemente ordenada em nmero mpar (ou par). Quando osistema utiliza memria tipo ROM. devido s suas caractersticas, no se utiliza o mtodo deverificao de paridade e sim o chamado verificador de soma total de memria (Sum check),que soma os dados de cada endereo de memria, gravando o valor total no ltimo endereo,desconsiderando OVERFLOW. Desta forma, quando em operao, pode-se verificar se acomunicao entre a CPU e a unidade de memria tipo ROM est correta, somando-se osdados de cada endereo e comparando a soma total com o valor gravado no ltimo endereo.Para as unidades de entrada/sada, existe o verificador de barramento (bus check), que efetuaa verificao da paridade dos barramentos entre a CPU e unidade E/S e tambm o sistemaduplo de verificao (dual system), que, dobrando cada circuito de entrada, faz a comparaode ambos os dados de entrada para a verificao da coincidncia (este tipo utilizado emsistemas onde se exige grande segurana e alta confiabilidade).Na fonte de energia, existem os sistemas de anunciadores de alarme, que informamanormalidades como sobretenso, sobrecorrente, elevao de temperatura e outros.

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4.4 PROGRAMAO DE PLCS

4.4.1 - Consideraes sobre programao e mtodos de programao

a) Consideraes sobre programaoQuando se deseja efetuar o controle de aparelhos, dispositivos e mquinas atravs de um PLC, necessrio que o contedo de controle seja previamente gravado na unidade de memria doPLC. Assim, o controlador programvel executar fielmente o controle das mquinas edispositivos, conforme a instruo do contedo de controle.Por exemplo, mesmo que se deseje gravar uma instruo de controle, como A lmpada hdever acender-se somente quando as botoeiras b0 e b1 estiverem pressionadas ao mesmotempo, como o PLC no entende a linguagem humana de uso cotidiano, a gravao ter queser efetuada com termos compreensveis pelas mquinas. Assim, denomina-se programa afrase escrita segundo uma sequncia definida, observando rigorosamente uma determin