Apostila-SENAI SP S7-200, Notas de estudo de Mecatrônica
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS SIEMENS SIMATIC S7-200
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Microsoft Word - Manual Clp SIEMENS.doc

Escola De Educação Profissional SENAI “Visconde De Mauá”

Apostila CLP SIEMENS SIMATIC S7-200 1

ESCOLA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL SENAI “VISCONDE DE MAUÁ” CURSO TÉCNICO DE INFORMÁTICA INDUSTRIAL

CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS

SIEMENS SIMATIC S7-200

LABORATÓRIO DE PROJETOS E AUTOMAÇÃO

MAIO DE 2003

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SUMÁRIO INTRODUÇÃO.......................................................................................... 3 1 INTRODUÇÃO AO CLP........................................................................... 3 1.1 HISTÓRICO........................................................................................................ 3 1.2 MERCADO ATUAL............................................................................................ 4 1.3 APLICAÇÕES..................................................................................................... 5 2 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMENTO...................................................... 6 2.1 ESTRUTURAS DO CLP................................................................................... 6 2.2 HARDWARE CARACTERÍSTICO................................................................... 7 3 INTRODUÇÃO A PROGRAMAÇÃO....................................................... 9 3.1 LÓGICA MATEMÁTICA E BINÁRIA............................................................... 9 3.2 LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO............................................................. 11 4 O CLP SIEMENS SIMATIC S7-200......................................................... 13 4.1 CARACTERÍSTICAS DE HARDWARE.......................................................... 14 4.1.1 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS...................................................................... 15 4.2 CARACTERÍSTICAS DO SOFTWARE.......................................................... 16 5 INSTALANDO O CLP S7-200......................................................................... 17 5.1 INSTALANDO EM PAINEL OU TRILHO........................................................ 18 5.2 LIGANDO O CLP AO COMPUTADOR........................................................... 18 5.3 INSTALANDO O STEP 7 Micro/WIN 32......................................................... 19 6 PROGRAMANDO O CLP S7-200................................................................... 20 6.1 CONCEITOS BÁSICOS.................................................................................... 20 6.2 CONFIGURANDO O CLP................................................................................. 22 6.3 PROGRAMANDO EM LADDER...................................................................... 23 6.4 INSTRUÇÕES LADDER................................................................................... 26 6.5 EXEMPLOS DAS INTRUÇÕES LADDER..................................................... 44 7 EXERCÍCIOS...................................................................................................... 64

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1 – INTRODUÇÃO AO CLP Os Controladores Lógicos Programáveis ou CLPs, são equipamentos eletrônicos utilizados em sistemas de automação flexível. São ferramentas de trabalho muito úteis e versáteis para aplicações em sistemas de acionamentos e controle, e por isso são utilizados em grande escala no mercado industrial. Permitem desenvolver e alterar facilmente a lógica para acionamento das saídas em função das entradas. Desta forma, podemos associar diversos sinais de entrada para controlar diversos atuadores ligados nos pontos de saída. 1.1 – HISTÓRICO Durante a década de 50, os dispositivos eletromecânicos foram os recursos mais utilizados para efetuar controles lógicos e de intertravamentos nas linhas de produção e em máquinas isoladas. Tais dispositivos são baseados principalmente em relés, tinham especial importância na indústria automobilística em que a complexidade dos processos produtivos envolvidos exigia, não raro, instalações em painéis e cabinas de controle com centenas de relés e, conseqüentemente, um número maior ainda de interconexões deles. Tais sistemas de controle, apesar de funcionais, apresentavam problemas de ordem prática bastante relevantes. Como as instalações possuíam uma grande quantidade de elementos, a ocorrência de uma falha qualquer significava o comprometimento de várias horas ou mesmo dias de trabalho de pesquisa e correção do elemento faltoso. Além disto, pelo fato de os relés apresentarem dimensão física elevada, os painéis ocupavam grande espaço, o qual deveria ser protegida contra umidade, sobre temperatura, gases inflamáveis, oxidações, poeira, etc.

Outro fator ainda comprometedor das instalações a relés era o fato de que como a programação lógica do processo controlado era realizada por interconexão elétrica com lógica fixas (hardwired), eventuais alterações na mesma exigiam interrupções no processo produtivo a fim de se reconectarem os elementos. Interrupções estas nem sempre bem-vindas na produção industrial Como conseqüência ainda, tornava-se obrigatória a atualização das listas de fiação como garantia de manter a documentação do sistema. Com o advento da tecnologia de estado sólido, desenvolvida a princípio em substituição às válvulas a vácuo, alguns dispositivos transistorizados foram utilizados no final da década de 50 e início dos anos 60, sendo que tais dispositivos reduziam muitos dos problemas existentes nos relés. Porém, foi com o surgimento dos componentes eletrônicos integrados em larga escala (LSI), que novas fronteiras se abririam ao mundo dos computadores digitais e, em especial às tecnologias para a automação industrial.

Assim, a primeira experiência de um controle de lógica que permitisse a programação por recursos de software foi realizada em 1968, na divisão de hidramáticos da General Motors Corporation. Aliado ao uso de dispositivos periféricos, capazes de realizar operações de entrada e saída, um minicomputador com sua capacidade de programação pode obter vantagens técnicas de controle que suplantaram o custo que tal implementação representou na época. Iniciava-se a era dos controladores de lógica programável.

Essa primeira geração de PLC, como poderia ser denominada, recebeu sensíveis melhorias com o advento dos microprocessadores ocorrido durante os anos 70. Assim, não se tornava necessário o uso de computadores de grande porte, tornando-o uma unidade isolada. Foram adicionados ainda recursos importantes tais como interfaces de

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operação e programação facilitadas ao usuário, instruções de aritmética e de manipulação de dados poderosas, recursos de comunicação por meio de redes de PLC, possibilidades de configuração específica a cada finalidade por meio de módulos intercambiáveis, dentre outras inúmeras vantagens encontradas nos modelos comerciais que estão atualmente disponíveis.

Assim, os técnicos em controle de máquinas e processos passaram a contar com um dispositivo capaz de:

- Permitir fácil diagnóstico de funcionamento ainda na fase de projeto do sistema e/ou de reparos em falhas que venham a ocorrer durante a sua operação.

- Ser instalado em cabinas reduzidas devido ao pequeno espaço físico exigido.

- Operar com reduzido grau de proteção, pelo fato de não serem gerados faiscamentos.

- Ser facilmente reprogramado sem necessidade de interromper o processo produtivo (programação on-line).

- Possibilitar a criação de um banco de armazenamento de programas que podem ser reutilizados a qualquer momento.

- Manter uma documentação sempre atualizada com o processo em execução.

- Apresentar baixo consumo de energia. - Manter o funcionamento da planta de produção com uma reduzida equipe

de manutenção. - Garantir maior confiabilidade pela menor incidência de defeitos. - Emitir menores níveis de ruídos eletrostáticos. - Ter a flexibilidade de expansão do número de entradas e saídas por serem

controladas. - Ter a capacidade de se comunicar com diversos outros equipamentos

Em nível de Brasil, porém, é na década de 80, que o PLC veio a proliferar na

indústria, primeiramente pela absorção de tecnologias utilizadas na Matriz das multinacionais. Atualmente, com a crescente redução no custo do PLC, observa-se o incremento de sua utilização nas indústrias em geral, independente de seu porte ou ramo de atividades. Nota: Citação de Silveira, Paulo Rogério e Santos, Winderson em Automação e controle Discreto. 1.2 – MERCADO ATUAL

A roda viva da atualização, da qual fazemos parte, movimenta e impulsiona o mercado mundial atualmente. Os profissionais buscam conhecimentos para se tornarem mais versáteis, adequando-se às necessidades das empresas, que por sua vez, buscam maior variedade e rapidez de produção para atender ao cliente, que se torna cada vez mais exigente.

As empresas estão se reorganizando para atender as necessidades atuais de aumento de produtividade, flexibilidade e redução de custos. Destas necessidades surgiram as necessidades de os equipamentos se adequarem rapidamente às alterações de configurações necessárias para produzirem diversos modelos de produtos, com pequenas alterações entre si.

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1.3 – APLICAÇÕES

Projetado para substituir antigos quadros de comando de relés o controlador deve ocupar pequeno espaço físico, apresentar flexibilidade para possíveis mudanças na lógica de controle, ser resistente ao ambiente e ser imune a toda natureza de ruídos. O CLP trabalha manipulando saídas conforme o estado de suas entradas. O usuário elabora um programa, normalmente por software que dá os resultados desejados. CLPs são muito usados hoje. São boas as chances que haja um CLP presente em vários tipos de indústrias. Se você trabalha em máquinas automatizadas ou em processos industriais você provavelmente está os usando. Quase qualquer aplicação que precisa de algum tipo de controle pode se usar um CLP. Algumas aplicações de sucesso são:

- Máquinas industriais em geral - Prensas - Máquinas de usinagem de madeira - Aparafusadeiras - Manipuladores - Máquinas de solda - Estações de tratamento de efluentes - Estações de bombeamento de fluidos - Elevadores - Transportadores de cargas - Máquinas de lavar veículos - Sistemas de empacotamento - Automação predial - Sistema de alarme com monitoramento remoto

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2 – PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO Neste capítulo serão apresentados os princípios técnicos de funcionamento de um CLP. As características físicas e técnicas são comuns em alguns aspectos. O que ocorre no mercado, são as características específicas que um ou outro fabricante adiciona ao seu clp, como por exemplo, facilidade de programação, conectores padronizados, tamanhos reduzidos, potências de controle, etc. 2.1 – ESTRUTURAS DO CLP

Podemos apresentar a estrutura de um CLP dividida em três partes: entrada, processamento e saída.

Figura 1 – Estrutura básica de um CLP

Os sinais de entrada e saída dos CLPs podem ser digitais ou analógicos. Existem diversos tipos de módulos de entrada e saída que se adequam as necessidades do sistema a ser controlado.

Os módulos de entrada e saídas são compostos de grupos de bits, associados em conjunto de 8 bits (1 byte) ou conjunto de 16 bits, de acordo com o tipo da CPU.

As entradas analógicas são módulos conversores A/D, que convertem um sinal de entrada em um valor digital, normalmente de 12 bits (4096 combinações). As saídas analógicas são módulos conversores D/A, ou seja, um valor binário é transformado em um sinal analógico.

Os sinais dos sensores são aplicados às entradas do controlador e a cada ciclo (varredura) todos esses sinais são lidos e transferidos para a unidade de memória interna denominada memória imagem de entrada. Estes sinais são associados entre si e aos sinais internos. Ao término do ciclo de varredura, os resultados são transferidos à memória imagem de saída e então aplicados aos terminais de saída. Este ciclo esta representado na figura 2.2.

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Figura 2 – Ciclo de processamento dos CLPs.

2.2 – HARDWARE CARACTERÍSTICO

Basicamente o CLP é um computador dedicado a funções de controle, este possui um processador, memória e dispositivos de entrada e saída como veremos mais adiante. Um sistema de controle de estado sólido, com memória programável para armazenamento de instruções para controle lógico, pode executar funções equivalentes as de um painel de relés ou de um sistema de controle lógico. É ideal para aplicações em sistemas de controle de relés e contadores, os quais se utilizam principalmente de fiação, dificultando, desta forma, os acessos, possíveis modificações e ampliações do circuito de controle existente.

Figura 3 – Esquema de hardware característico.

O Controlador Programável monitora o estado das entradas e saídas, em resposta

às instruções programadas na memória do usuário, e energiza ou desenergiza as saídas, dependendo do resultado lógico conseguido através das instruções de programa.

O programa é uma seqüência de instruções a serem executadas pelo Controlador Programável para executar um processo. A tarefa do Controlador Programável é ler, de forma cíclica, as instruções contidas neste programa, interpretá-las e processar as operações correspondentes.

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Um CLP é basicamente um pequeno computador dedicado, onde em sua estrutura físico encontra-se:

- Unidade Central de Processamento - Memória do tipo ROM para armazenamento do FIRMWARE (programa

onde se encontra os principais códigos de operação da máquina) - Memória RAM para armazenamento de dados e programas do usuário - Dispositivos de Entrada e Saída para a comunicação com o exterior.

Por outro lado, algumas características são particulares nos CLPs, como por

exemplo: - Espaço de memória RAM com mapeamento para uso específico na

aplicação fim, em outras palavras durante o projeto do controlador lógico programável seus espaços de memória são previamente organizados durante a elaboração do FIRMWARE. Isto ocorre porque os CLPs são equipamentos dedicados a um tipo de aplicação específica, admitindo apenas serem programados com SOFTWARES desenvolvidos especificamente para eles

- - Normalmente é utilizado um dispositivo de SOFTWARE que monitora o

tempo limite para a varredura do programa do usuário (watch dog time). - Os dispositivos de entrada saída (pontos digitais), são geralmente isolados

para evitar ruídos e também a danificação interna por picos de tensão na entrada ou saída.

O processador do CP efetua a leitura das entradas e atualiza a tabela imagem de entrada, logo após executa o programa do usuário e atualiza a tabela imagem de saída.

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3 – INTRODUÇÃO A PROGRAMAÇÃO Dentro deste capítulo, veremos a base lógica de um CLP e de onde surgiram as linguagens de programação, bem como as diversas linguagens existentes no mercado e as mais usadas. Para dominarmos uma linguagem de programação, devemos primeiramente entender como funciona a lógica matemática e binária, muito usada na lógica digital. O cuidado dedicado ao desenvolvimento de uma linguagem adequada é prioridade do fabricante. Desta forma, o formato torna-se fundamental para aceitação do produto no mercado. Este deve ser de fácil operação e também oferecer uma grande flexibilidade de programação e estruturação. 3.1 – LÓGICA MATEMÁTICA E BINÁRIA A lógica matemática ou simbólica visa superar as dificuldades e ambigüidades de qualquer língua, devido a sua natureza vaga e equívoca das palavras usadas e do estilo metafórico e, portanto, confuso que poderia atrapalhar o rigor lógico do raciocínio. Para evitar essas dificuldades, criou-se uma linguagem lógica artificial. A lógica binária possui apenas dois valores que são representados por : 0 e 1. A partir desses dois símbolos construímos então uma base numérica binária. A partir desses conceitos foram criadas as portas lógicas, que são circuitos utilizados para combinar níveis lógicos digitais de formas específicas. Neste curso aprenderemos apenas as portas lógicas básicas: AND, OR e NOT.

Portas Lógicas Símbolo Expressão Ladder

NOT

A S

S = A

AND A S B

S = A.B

OR A s B

S = A+B

Tabela 1 – Portas lógicas e suas equivalências em Ladder.

Os CLPs vieram a substituir elementos e componentes eletro-eletrônicos de acionamento e a linguagem utilizada na sua programação é similar à linguagem de diagramas lógicos de acionamento desenvolvidos por eletrotécnicos e profissionais da área de controle, esta linguagem é denominada linguagem de contatos ou simplesmente LADDER. A linguagem Ladder permite que se desenvolvam lógicas combinacionais, seqüenciais e circuitos que envolvam ambas, utilizando como operadores para estas lógicas: entradas, saídas, estados auxiliares e registros numéricos. A Tabela 2 nos mostra os três principais símbolos de programação:

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Tipo Símbolo Equipamento elétrico

Contato Aberto

Contato Fechado

Saída

Tabela 2 – Principais símbolos de programação.

Para entendermos o circuito com o CLP, vamos observar o programa desenvolvido para acender a lâmpada L quando acionamos o botão B1.

Figura 4 – Acionamento de uma lâmpada.

O botão B1, normalmente aberto, está ligado a entrada I0.0 e a lâmpada está ligada à saída Q0.0. Ao acionarmos B1, I0.0 é acionado e a saída Q0.0 é energizada. Caso quiséssemos que a lâmpada apagasse quando acionássemos B1 bastaria trocar o contato normal aberto por um contato normal fechado, o que representa a função NOT. Podemos desenvolver programas para CLPs que correspondam a operações lógicas combinacionais básicas da álgebra de Boole, como a operação AND. Na área elétrica a operação AND corresponde a associação em série de contatos, como indicado na figura x.

Figura 5 – Lógica AND.

Outra operação lógica básica é a função OR, que corresponde a associação em

paralelo de contatos, como indicado na figura X.

Circuito elétrico Programa Circuito CLP

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Figura 6 – Lógica OR.

Assim podemos afirmar que todas as funções lógicas combinacionais podem ser desenvolvidas em programação e executadas por CLPs, uma vez que todas derivam dos básicos: NOT, AND e OR. A flexibilidade dos CLPs é percebida neste momento pois as alterações lógicas podem ocorrer com grande facilidade, sem que sejam necessárias alterações do hardware ou inclusão de componentes eletrônicos ou elétricos. Esta é a principal característica dos sistemas de automação flexíveis e o que faz dos CLPs ferramentas de grande aplicação nas estruturas de automação.

Além da linguagem de contatos, existem outras formas de programação características de cada fabricante.

Concluímos então que os projetos de automação e controle envolvendo CLPs reduzem o trabalho de desenvolvimento de hardware dos circuitos lógicos do acionamento, bem como os dispositivos e potência para acionamento de cargas e dos atuadores, uma vez que podemos escolher módulos de saída já prontos, adequados ao tipo de carga que desejamos acionar.

As utilizações desses controladores contemplam, por conseguinte alguns passos genéricos:

- Definição da função lógica a ser programada - Transformação desta função em programa assimilável pelo CLP - Implementação física do controlador e de suas interfaces com o processo

3.2 – LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO Entre os formatos encontrados no mercado o mais popular é o LADDER. Dentre outros tipos existentes no mercado temos: LISTA DE INSTRUÇÕES, BLOCOS LÓGICOS, LINGUAGENS DESCRITIVAS, etc O CLP SIEMENS SIMATIC S7-200 e o software STEP 7 MICRO/WIN, suportam os seguintes formatos de programação:

- Statement List (STL) é um conjunto de instruções escritas pelo usuário, onde cada linha de programação representa uma função do CLP. Essa linguagem geralmente é usada por programadores experientes. O STL permite que o programador crie programas que não possam ser feitos em linguagem visual.

- Ladder (LAD) é bastante conhecido e teve seu nascimento no continente norte americano. É também conhecido como “Diagrama de contatos”, muito semelhante a um esquema elétrico. Por se tratar de uma linguagem visual,

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de fácil compreensão e aprendizado, neste manual todos os exercício e exemplos serão referidos a ela.

Figura 7 – Elementosbásicosde uma lógica Ladder.

Figura 8 – Estrutura de um programa STL (Lista de Instruções).

Figura 9 – Programa em FBD (Diagrama de Blocos).

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4 – O CLP SIEMENS SIMATIC S7-200

O micro CLP S7-200 constitui uma verdadeira alternativa econômica para todas as aplicações na área de automação de pequeno porte. Seu projeto é caracterizado pelas seguintes qualidades básicas:

- Elevada performance - Excelente modularidade - Elevada conectividade

Elevada performance

O S7-200 é pequeno e compacto – ideal para as aplicações onde o espaço disponível é crítico. Ele também é rápido, oferecendo um excelente comportamento em tempo real, garantindo maior qualidade, eficiência e confiabilidade ao processo. E, com seus recursos amigáveis de programação, ele pode ser programado de maneira rápida, simples e conveniente. Excelente modularidade

A família do S7-200 tem uma concepção modular coerente, permitindo que soluções possam ser desenvolvidas sob medida e ampliadas conforme a demanda. Ela é composta de CPUs com diferentes níveis de memória e diferentes números de entradas e saídas integradas. Estão disponíveis uma vasta gama de módulos de expansão para diversas funções, bem como diversas possibilidades de painéis de comando e visualização. Elevada conectividade

As possibilidades de comunicação do S7-200 não têm comparação. As interfaces integradas padrão RS485 suportam taxas de transferência de dados até 187,5 Kbps e podem trabalhar no modo Freeport, que aceita protocolo definido pelo usuário. Através de módulos de expansão específicos, é possível a comunicação via modem, PROFIBUS-DP, AS-Interface e até Ethernet.

Figura 10 – S7-200 Micro PLC

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4.1 – CARACTERÍSTICAS DE HARDWARE

Um amplo espectro de CPUs está disponível para aplicações simples até aplicações de grande performance. Ao todo são 5 modelos de CPU com diferentes características, dentre elas, a quantidade de memória e de entradas e saídas integradas. A própria CPU já vem equipada com diversos recursos, como:

- Entradas e saídas digitais integradas - Interface RS485 integrada - Protocolo PPI (mestre/escravo), MPI (escravo), ou outros como Modbus

(programável via Freeport) - Contadores rápidos - Saídas de pulso rápido - Memória retentiva - Entradas de interrupção - Relógio de tempo real (opcional para alguns modelos) - Cartão de memória removível - Potenciômetro

Figura 11 – Características do S7-200.

A grande diversidade de módulos de expansão permite a adaptação da

configuração para diversos tipos de aplicação. Dependendo do modelo da CPU, é possível utilizar até 7 módulos de expansão:

Módulos de Entradas/Saídas - Digitais - Analógicos - Específicos para medição de temperatura

Módulo de Posicionamento Módulos de Comunicação - AS-Interface (mestre) - PROFIBUS-DP (escravo) - Modem - Ethernet

LEDs de status

Cartucho

Porta de Comunicação

Terminal de força Terminal de saída

Chave RUN / STOP Potenciômetro

Conector p/ expansão

Sensor de força Terminal de Entrada

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4.1.1 – ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS Abaixo, a tabela com as especificações técnicas dos CLPs SIMATIC S7-200 modelos 221, 222 e 224:

Tabela 3 – Especificações técnicas

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4.2 – CARACTERÍSTICAS DO SOFTWARE

A programação do SIMATIC S7-200 é feita através do software STEP 7-Micro/WIN, que é uma ferramenta que preza a facilidade de uso, possibilitando a programação na linguagem que mais lhe agrada: LAD, FDB e STL (SIMATIC), ou KOP e FUP (IEC 1131). Sua aparência e operação são idênticas às aplicações padrão Windows, agilizando a ambientação do usuário. Ele permite que você crie suas próprias bibliotecas, com partes de programas para serem reutilizadas, ou adicionar bibliotecas prontas, como a de protocolo USS. Além disso, ele conta com os Wizards, que são assistentes de parametrização para funções como comunicação em rede e configuração do TD200, entre outros. Isso tudo lhe permite poupar tempo, aumentando sua produtividade e reduzindo custos.

Figura 12 – STEP 7 Micro/WIN 32

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5 - INSTALANDO O CLP S7-200 A instalação de um CLP S7-200 foi desenvolvida para ser fácil, rápida e prática. Você pode usar os furos da carcaça para prender o CLP em um painel ou então usar os clips para fixá-lo em um trilho padrão(DIN). O pequeno tamanho do CLP facilita o aproveitamento de espaço em um painel. Você pode instalar o clp em posição vertical ou horizontal, contanto que os módulos de expansão sejam instalados da mesma maneira. Para montagens em trilho padrão(DIN) existe um cabo para a interligação dos módulos de expansão.

Figura 13 – Configurações de montagem.

Figura 14 – Espaçamento mínimo vertical e horizontal para montagem

Figura 15 – Dimensões para trilho padrão DIN

Montagem em painel Montagem em trilho padrão DIN

Tampa do painel

Superfície de

Montagem

Vista lateral Vista frontal

Espaçamento para ventilação

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Figura 16 – Dimensões para montagem em painel (somente CPU 224)

5.1 – INSTALANDO EM PAINEL OU TRILHO Instalando em painel:

- Faça a furação do painel segundo as medidas citadas anteriormente. Os furos são norma DIN M4 ou AMERICAN STANDART NUMBER 8 SCREWS.

- Parafuse o CLP usando os parafusos com as medidas dos furos. - Nunca manuseie o CLP ligado. Você pode danificá-lo ou tomar choques

elétricos. Instalando em trilho: - A distância entre cada trilho deve ser de 4” verticalmente. - Abra o clip localizado na parte de baixo, e encoste o clp no trilho; - Feche o clip e certifique-se de que o clp esteja bem firme ao trilho.

5.2 – LIGANDO O S7-200 AO COMPUTADOR A ligação do CLP ao computador se faz através de um cabo PC/PPI, próprio desse CLP, pela porta serial do computador (COM1). A configuração desse cabo será explicada nos próximos capítulos deste manual.

Figura 17 – Ligação através do cabo PC/PPI

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O CLP deve ser alimentado por uma fonte de tensão DC de 24V. A alimentação deve ser conectada nas entradas L+ (positivo) e M (terra) conforme a figura abaixo:

Figura 18 – Alimentação do S7-200.

5.3 – INSTALANDO O STEP 7 Micro/WIN 32 A instalação do programador do CLP S7-200 é simples. Basta ter um microcomputador com os seguintes requerimentos mínimos:

- Sistema Operacional Windows 95, 98, ME, 2000 ou NT 4.0 - Processador de 233MHz - 32MB RAM - 50MB de espaço livre em disco. Basta colocar o CD1 e executar o programa SETUP.EXE dentro do diretório raiz do

CD.

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6 – PROGRAMANDO O CLP S7-200 A programação do CLP SIEMENS S7-200 será apresentada de uma forma rápida, visual e direta. A linguagem de programação escolhida, foi a LADDER por sua fácil compreensão e progamação. 6.1 – CONCEITOS BÁSICOS ENTRADAS E SAÍDAS O CLP SIEMENS SIMATIC S7-200 CPU 224 apresenta 14 entradas e 10 saídas reais digitais.

Entradas são elementos usados para monitorar um evento como uma botoeira,

interruptor, termostato, etc. As entradas são representadas da seguinte forma: I0.0, I0.1, I0.2, I0.3, I0.4, I0.5, I0.6, I0.7, I1.0, I1.1, I1.2, I1.3, I1.4, I1.5. Saídas são elementos usados para acionar equipamentos como motores, válvulas, relés, solenóides, etc. As saídas são representadas da seguinte forma: Q0.0, Q0.1, Q0.2, Q0.3, Q0.4, Q0.5, Q0.6, Q0.7, Q1.0, Q1.1. Entradas e saídas virtuais são aquelas apenas representadas internamente pelo programa do CLP. Elas são representadas por: Ix.y e Qx.y, onde x e y variam de 0 à 7, sendo que a primeira entrada virtual começa em I1.6 e a primeira saída em Q1.2. BARRAS DE FERRAMENTAS E MENUS DO STEP 7 Ao abrir o STEP 7, aparecera a tela de abertura do programa. A partir daí, pode-se iniciar a programação de sua lógica LADDER. Abaixo segue a descrição de cada função das barras de ferramentas e menus do STEP 7:

- Novo projeto - Colar

- Abrir projeto - Voltar

- Salvar projeto - Compilar o programa (Janela ativa)

- Imprimir - Compilar tudo

- Visualizar impressão - Ler o programa do CLP (Upload)

- Cortar - Carregar o programa no CLP

- Copiar

Figura 19 – Barra de ferramentas FILE.

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- Executar o programa (RUN) - Program Status

- Parar execução (STOP) - Chart Status

Figura 20 – Barra de ferramentas DEBUG.

- Linha abaixo - Inserir contato - Linha acima - Inserir bobina - Linha à esquerda - Inserir Network - Linha à direita - Apagar Network

- Insere uma função(Timer, Counter)

Figura 21 – Barra de ferramentas PROGRAM. O menu FILE e EDIT possui todos os comandos básicos do windows, com o qual já estamos familiarizados. O comando Upload e Download é o mesmo que o citado na barra de ferramentas. Import e Export abre e salva o programa em código ASCII. Insert e Delete são responsávei pela inclusão e exclusão de Networks, Subroutines e Interrupts.

Figura 22 – MENU FILE E EDIT. O menu VIEW contém os modos de vizualização da linguagem de programação (STL, LADDER e FBD), A tabela de símbolos, o mapa de status, o Data Block e o System Block, referencia cruzada e configura o tipo de CLP em Communications. Em PLC, rodamos o programa compilamos, limpamos a lógica, Reset, e escolhemos o tipo de CLP em Type.

Figura 23 – MENU VIEW E PLC

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Este menu serve para executar scans simples e múltiplos. Em Program Status monitoramos o programa em execução pela tela do computador. MENUS TOOLS, WINDOWS E HELP O menu Tools serve para configurarmos as barras de ferramentas (Customize...), as opções de programação do CLP (Options...). Há também um assistente de programação. O menu Windows seleciona a jenela que desejamos vizualizar e o menu Help, contém todos os tópicos de ajuda para utilizar o programa.

Figura 24 – MENU DEBUG 6.2 – CONFIGURANDO O CLP Para configurarmos o tipo de CLP a ser usado devemos seguir os seguintes passos: - Pelo ícone Communications:

Clique no ícone ao lado ou pelo menu

View/Communications

Figura 25 – Configurando o CLP e sua comunicação

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- Pelo menu PLC/Type, aparecerá a seguinte tela:

Figura 26 – Escolhendo o tipo de CLP.

Clique em Read PLC (com o CLP já conectado a porta serial e ligado) e de OK 6.3 – PROGRAMANDO EM LADDER

A primeira coisa a se fazer antes de programar, é escolher a linguagem de programação. Abra o menu View e selecione Ladder. Depois é só seguir os passos abaixo:

1. Para inserir um contato, coloque o cursor no inicio da Network 1. Clique em ou pressione F4. Aparecera uma drop down para escolher o tipo de contato.

Figura 27 – Inserindo um contato,

Para inserir um contato normalmente aberto selecione . Para um normalmente fechado selecione .

2. Indique o endereço do contato (Já citados no capitulo 6.3, em ENTRADAS E

SAÍDAS)

Figura 28 – Nome ao contato

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Você pode dar um nome a Network, indicando qual sua função, e adicionar comentários não visíveis na lógica LADDER.

3. Insira uma saída clicando em ou pressione F6. Aparecerá uma drop down

para escolher o tipo de saída.

Figura 29 – inserindo uma saída.

4. Indique o endereço da saída (já citadas no capitulo 6.3, em ENTRADAS E

SAÍDAS)

Figura 30 – Nomeando uma saída.

5. O programa esta pronto. Basta agora compilar e enviar ao CLP.

Figura 31 – Programa pronto.

Para compilar o Program Editor, System Block, e o Data Block clique em

(Compile All). Para enviar o programa ao CLP clique em (Download). Surge a seguinte tela:

Figura 32 – Enviando o programa ao CLP.

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De OK, aguarde o programa gravar no CLP e depois execute o programa clicando

em (RUN). Para monitorar pela tela do micro clique em (Program Status).

Está pronto o primeiro passo para programar um CLP SIEMENS S7-200. Não esqueça antes de gravar o programa no CLP de colocar a chave RUN/STOP em TERM.(Figura 11).

Existe uma outra maneira de programar o CLP, usando a Instruction Tree. Basta selecionar uma lógica e arrastá-la para a edição LADEER(LAD):

1. Selecione a instrução:

2. Clique, segure e arraste a instrução no local desejado:

3. Solte a instrução:

Figura 33 – Instruction Tree Não esqueça de colocar os nomes das respectivas entradas e saídas. Basta dar um clique sobre os pontos de interrogação em vermelho. Você pode também, ao invés de arrastar a instrução para o editor LAD, posicionar o cursor onde gostaria de inserir uma instrução e dar um duplo clique na instrução desejada da Instruction Tree.

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6.4 – TABELA DE SÍMBOLOS A tabela de símbolos serve para tornar o nosso programa mais amigável e fácil de manusear. Com ela, podemos atribuir nomes que nós compreendemos a entradas e saídas, agilizando a localização das mesmas. Para vizualizar a tabela de símbolos basta clicar no botão Symbol Table da barra VIEW, ou então ir pelo menu View / Symbol Table ou ainda clicar na Instruction Tree em Symbol Table e escolher a tabela corrente:

Figura 34 – Tabela de Símbolos.

Podemos criar várias tabelas de acordo com a necessidade do programa. Para inserir uma tabela devemos ir pelo menu Edit / Insert / Table. Ou então clicar com o botão do mouse em cima do ícone da Symbol Table na Instruction Tree e selecionar Insert Symbol Table:

Figura 35 – Inserindo uma tabela de símbolos.

Figura 36 – Programa usando Símbolos

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6.5 – CONFIGURANDO O SYSTEM BLOCK Para configurar o System Block basta acessar o menu View / System Block, o então clicar em System Block na instruction Tree ou na Barra View. Abrira as seguintes janelas:

Na orelha Ports configuramos o endereço do CLP, o Baud Rate, o Retry Count (Tentativas de contagem), e o Gap Update Factor (Fator de Atualização com erros)

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Selecione da orelha Retentive Ranges (alcances de retenção), quais as memórias deverão segurar o valor quando o CLP for desligado.

Em Password, podemos definir uma senha de acesso a certas funções do programa, como Download, Upload, modificar o programa etc.

Em Output Table, definimos quais as saídas queremos que mantenham seus estados entre a transição de RUN e STOP do CLP.

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Os Input Filters servem para filtrar as entradas digitais, evitando ruídos externos. Para que essa entrada acione, o novo estado de entrada dela deve durar o mesmo tempo setado em milisegndos.

Os filtros de entrada analógica são usados para evitar ruídos e interferências no sinal analógico.

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A configuração Pulse Catch Bits é usada para ler pulsos nas entradas no momento em que elas são atualizadas pela varredura do programa (Scan Cycle).

Você pode configurarar a porcentagem do tempo de ciclo da varredura que será dedicado a processar os pedidos de uma comunicação associados com o status de STL.

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6.4 – INSTRUÇÕES LADDER Abaixo, segue uma lista das principais instruções de programação da linguagem SIMATIC LAD, ou seja, o ladder usado pelo CLP SIEMENS SIMATIC S7-200. INTRUÇÕES DE LÓGICA BIT (BIT LOGIC INSTRUCTIONS)

Normalmente Aberto

Normalmente Fechado

Imediato Normalmente

Aberto

Imediato Normalmente

Fechado Negado

Ativa na Borda de Subida

Ativa na Borda de Descida

Saída sem retenção

Saída Imediata sem

retenção

Saída Set com retenção

Saída Reset com retenção

Saída sem efeito.

Os contatos normais pegam o valor referenciado na memória ou no Registro do

processo da imagem se o tipo de dado é I ou Q. Os contatos imediatos obtêm o valor físico da entrada quando a instrução é executada, mas o Registro do processo da imagem não é renovado. O contato NOT nega a saída de um contato qualquer. O contato P deixa passar apenas um pulso quando ativo em borda de subida e o contato N em borda de descida. A saída NOP serve apenas para gastar ciclos de máquina. O alcance de pontos N das saídas SET e RESET é de 0 até 255. Inputs / Outputs Operands Data Types

Normalmente Aberto / Fechado bit (LAD/STL) I, Q, M, SM, T, C, V, S, L BOOL

Contatos imediatos bit (LAD/STL) I BOOL

Saída comum bit I, Q, M, SM, T, C, V, S, L BOOL

Input (LAD) Power Flow BOOL Saída Set / Reset / NOP

bit I, Q, M, SM, T, C, V, S, L BOOL N VB, IB, QB, MB, SMB, SB, LB, AC, Constant, *VD, *AC, *LD BYTE

Tabela 4 – Operandos de entradas e saídas

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INSTRUÇÕES DE COMPARAÇÃO (COMPARE INSTRUCTIONS)

Compara BYTE

Compara INTEGER (inteiro)

Compara DOUBLE WORD

Compara REAL

Comparações INTEGER são sinalizadas (16#7FFF > 16#8000). Comparações DOUBLE WORD são sinalizadas (16#7FFFFFFF > 16#80000000). Comparações REAL são sinalizadas

As instruções de comparação servem para comparar dois valores: IN1 e IN2. As comparações incluem: IN1=IN2, IN1>=IN2, IN1<=IN2, IN1>IN2, IN1<IN2, IN1<>IN2. Elas são ativas (on) quando verdadeiras. Inputs / Outputs Operands Data Types

BYTE IB, QB, MB, SMB, VB, SB, LB, AC, Constant, *VD, *AC, *LD BYTE

INTEGER IW, QW, MW, SW, SMW, T, C, VW, LW, AIW, AC Constant, *VD,*AC,*LD INT DOUBLE WORD / REAL

inputs

ID, QD, MD, SD, SMD, VD, LD, HC, AC, Constant, *VD, *AC, *LD DINT/REAL

Tabela 5 – Operandos de comparações

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TIMER

On-Delay Timer

Retentive On- Delay Timer

Off-Delay Timer

O On-Delay Timer e o Retentive On-Delay Timer começam a contar o tempo

quando a entrada IN é ligada (ativa). Quando o valor (Txxx) é igual ou maior ao valor do preset (PT) o timer bit é ligado (ativo). O On-delay Timer é zerado quando sua entrada IN é desligada. Já o Retentive On-Delay Timer não é zerado quando sua entrada é desligada. Usamos uma instrução Reset (R) para zerar este tipo de timer. Ambos contadores continuam contando até o valor 32767 mesmo após alcançarem o preset.

O Off-Delay Timer é usado para desligar uma saída após um período fixo de tempo. Ao ligarmos a sua entrada IN, o timer seta sua saída (bit) em ativo, mas não conta. Ele somente começa a contar ao desligarmos sua entrada. Após a contagem do tempo, ele seta sua saída (bit) para zero (desliga). Este tipo de timer precisa de uma Borda de Descida para começar a contar. A saída do timer é representada pelo bit (Txxx) que é o seu endereço de memória. Os timers estão disponíveis em 3 resoluções 1, 10 e 100 milisegundos. A tabela abaixo especifica a configuração dessas resoluções:

Timer Type Resolution in miliseconds (ms) Maximum Values in

seconds (s) Timer Number

TONR 1ms 32.767 T0, T64 10ms 327.67 T1 to T4, T65 to T68 100ms 3276.7 T5 to T31, T69 to T95

TON - TOF 1ms 32.767 T32, T96 10ms 327.67 T33 to T36, T97 to T100 100ms 3276.7 T37 to T63, T101 to T255

Tabela 6 – Resoluções para Timer.

ATENÇÃO: Você não pode usar o mesmo número de timer para o TON e o TOF (TON T32 e TOF T32, por exemplo) Inputs / Outputs Operands Data Types

IN (LAD) POWER FLOW BOOL PT VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD,*AC,*LD INT

Tabela 7 – Operandos de Timer.

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CONTADORES (COUNTERS)

Contador Crescente (Count Up)

Contador Crescente e Decrescente

(Count Up/Down)

Contador Decrescente (Count Down)

O Contador Crescente incrementa em um cada vez que for acionada a sua entrada

CU (Count Up). Quando o valor corrente (Cxxx) for maior ou igual ao valor do preset (PV), o bit Cxxx é acionado (liga). O contador crescente é resetado quando acionamos a sua entrada R (Reset).

O Contador Crescente / Decrescente possui duas entradas: CU e CD. Quando acionamos a entrada CU, ele incrementa em um e quando acionamos a entrada CD ele decrementa em um. Quando o valor corrente (Cxxx) for maior ou igual ao valor do preset (PV), o bit Cxxx é acionado (liga). O contador crescente é resetado quando acionamos a sua entrada R (Reset).

O Contador Crescente Decrementa em um cada vez que for acionada a sua entrada CD (Count Down). Quando o valor corrente (Cxxx) for igual a zero, o bit Cxxx é acionado (liga). O contador decrescente é resetado, ou seja, carrega-se o PV ao Cxxx e sua saída é zerada, quando acionamos a entrada LD (Load). O número de contadores (Cxxx) vai de 0 até 255. ATENÇÃO: Você não pode usar o mesmo número de conuter (Cxxx) para o CTU, CTD e CTUD. Inputs / Outputs Operands Data Types

CU, CD I, Q, M, SM, T, C, V, S, L, Power Flow BOOL R. LD I, Q, M, SM, T, C, V, S, L, Power Flow BOOL

PV VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD,*AC,*LD INT

Tabela 8 – Operandos de contadores

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CONTADORES DE ALTA VELOCIDADE (HIGH SPEED COUNTER)

High Speed Counter

Definition

High Speed Counter

Um contador HDEF atribui um modo (MODE), de operação referenciado a um

contador HSC. A instrução High-Speed Counter (HSC) quando executada, configurara e controla a modalidade operacional de um contador de alta velocidade baseada no estado dos bits da memória especial do HSC. O parâmetro N especifica o número do contador de alta velocidade. Apenas uma instrução HDEF deve ser usada por contador. As CPUs 221 e 222 não suportam HSC1 E HSC2. Inputs / Outputs Operands Data Types

HSC Constant BYTE MODE Constant BYTE

N Constant WORD

Tabela 10 – Operandos de contadores de alta velocidade (HSC)

Estes tipos de contadores contam eventos de altas velocidades que não podem ser controlados pelas taxas de varredura (scans) da CPU e podem ser configurados em mais de 12 modos de operação. A freqüência máxima de um contador de alta velocidade depende do tipo de CPU. Os Modos de Operação estão listados nas tabelas abaixo:

HSC0 MODE Description I0.0 I0.1 I0.2

0

1

Single Phase up/down counter with internal direction control: SM37.3=0, count down SM37.3=1, count up

Clock Reset

3

4

Single Phase up/down counter with external direction control: I0.1=0, count down I0.1=1, count up

Clock Dir Reset

6

7 Two phase counter with count up and count down inputs Clock (Up)

Clock (Dn) Reset

9

10

A/B phase quadrature counter: Phase A leads B by 90 degrees for clockwise rotation Phase B leads A by 90 degrees for counterclockwise rotation

Clock Phase

A

Clock Phase

B Reset

Tabela 11 – Modos de operação do contador HSC0

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HSC1 MODE Description I0.6 I0.7 I1.0 I1.1

0

1 Reset

2

Single Phase up/down counter with internal direction control: SM47.3=0, count down SM47.3=1, count up

Clock

Start

3

4 Reset

5

Single Phase up/down counter with external direction control: I0.7=0, count down I0.7=1, count up

Clock Dir

Start

6

7 Reset

8

Two phase counter with count up and count down inputs Clock (Up) Clock (Dn)

Start

9

10 Reset

11

A/B phase quadrature counter: Phase A leads B by 90 degrees for clockwise rotation Phase B leads A by 90 degrees for counterclockwise rotation

Clock Phase

A

Clock Phase

B Start

Tabela 12 – Modos de operação do contador HSC1

HSC2 MODE Description I1.2 I1.3 I1.4 I1.5

0

1 Reset

2

Single Phase up/down counter with internal direction control: SM57.3=0, count down SM57.3=1, count up

Clock

Start

3

4 Reset

5

Single Phase up/down counter with external direction control: I1.3=0, count down I1.3=1, count up

Clock Dir

Start

6

7 Reset

8

Two phase counter with count up and count down inputs Clock (Up) Clock (Dn)

Start

9

10 Reset

11

A/B phase quadrature counter: Phase A leads B by 90 degrees for clockwise rotation Phase B leads A by 90 degrees for counterclockwise rotation

Clock Phase

A

Clock Phase

B Start

Tabela 13 – Modos de operação do contador HSC2

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HSC3 MODE Description I0.1

0

Single Phase up/down counter with internal direction control: SM137.3=0, count down SM137.3=1, count up

Clock

Tabela 14 – Modos de operação do contador HSC3

HSC4 MODE Description I0.3 I0.4 I0.5

0

1

Single Phase up/down counter with internal direction control: SM147.3=0, count down SM147.3=1, count up

Clock Reset

3

4

Single Phase up/down counter with external direction control: I0.4=0, count down I0.4=1, count up

Clock Dir Reset

6

7 Two phase counter with count up and count down inputs Clock (Up)

Clock (Dn) Reset

9

10

A/B phase quadrature counter: Phase A leads B by 90 degrees for clockwise rotation Phase B leads A by 90 degrees for counterclockwise rotation

Clock Phase

A

Clock Phase

B Reset

Tabela 15 – Modos de operação do contador HSC4

HSC5 MODE Description I0.4

0

Single Phase up/down counter with internal direction control: SM157.3=0, count down SM157.3=1, count up

Clock

Tabela 16 – Modos de operação do contador HSC5 Na prática, esses contadores servem para contar eventos de alta freqüência, como a velocidade de giro de um motor, por exemplo.

A cada interrupção valor-corrente=valor-preset, um novo Preset é carregado e o próximo estado das saídas é setado. Quando a interrupção reset ocorre, o primeiro preset e o primeiro estado da saída é setado e o ciclo se repete. Antes de usar um HSC, você deve selecionar o Counter MODE, que pode ser definido pela instrução HDEF. Todos os contadores suportam interrupções.

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Interrupt Point

Element 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 HSC0 x x x HSC1 x x x x HSC2 x x x x HSC3 x HSC4 x x x HSC5 x Edge

Interrupts x x x x

Tabela 17 – Entradas atribuídas para os HSC e as interrupções de borda.

High-Speed Counters Inputs Used HSC0 I0.0 - I0.1 - I0.2 HSC1 I0.6 - I0.7 - I1.0 - I1.0 HSC2 I1.2 - I1.3 - I1.4 - I1.5 HSC3 I0.1 HSC4 I0.3 - I0.4 - I0.5 HSC5 I0.4

Tabela 18 – Entradas Dedicadas Para os contadores HSC

HSC0 HSC1 HSC2 HSC4 Description (Used only when HDFE is executed)

SM37.0 SM47.0 SM57.0 SM147.0 Active level control bit for Reset: 0=Reset is active high; 1=Reset is active low

- SM47.1 SM57.1 - Active level control bit for Start: 0=Start is active high; 1=Star is active low

SM37.2 SM47.2 SM57.2 SM147.2 Counting rate selection for Quadrature counters: 0=4x counting rate; 1=1x counting rate

Tabela 19 – Nível de ativação para Reset, Start e 1x/4x control bits

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INSTRUÇÕES DE SAÍDA DE PULSO (PULSE OUTPUT INSTRUCTIONS)

Pulse Output A instrução de saída de pulso examina os bits específicos de memória para a configuração das saídas de pulso (Q0.0 e Q0.1). O tipo de pulso é definido pela configuração destas memórias especiais (SM). As CPUs S7-200 possuem dois tipos de saídas de pulso: PTO (Pulse Train Operation) e PWM (Pulse Width Modulation). A função PTO oferece uma saída de onda quadrada com 50% duty cycle com o controle pelo usuário do tempo de ciclo e o número de pulsos. A função PWM oferece um duty cycle continuo ou variável em sua saída com o controle pelo usuário do tempo de ciclo e da largura de pulso. Cada gerador PTO/PWM possui um BYTE de controle (8 bits), um valor para o tempo de ciclo e largura de pulso (unsigned 16-bit) e um contador de pulsos (unsigned 32- bit). Estes valores estão alocado na área das memória especiais (SM). Uma vez estas memória configuradas com os valores necessários para a configuração das saídas de pulso, estas operações são executadas através da instrução PLS. Esta instrução lê as memórias e programa o PTO/PWM de acordo com seus valores.

Byte Offset From Profile Table Start

Profile Segment Number Description of Table Entries

0 Number of segments (1 to 255); a value of 0 generates a non-fatal error. No PTO output is generated. 1 Initial cycle time (2 to 65535 units of the time base) 3 Cycle time delta per pulse (signed value) (-32768 to 32767 units of the time base) 5

#1 Pulse count (1 to 4294967295)

9 Initial cycle time (2 to 65535 units of the time base) 11 Cycle time delta per pulse (signed value) (-32768 to 32767 units of the time base) 13

#2 Pulse count (1 to 4294967295)

… … … Tabela 20 – Múltiplos segmentos para a operação do PTO.

Antes de inicializar os geradores de pulso, devemos usar a primeira varredura do programa para zerar as duas saídas do CLP.

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Q0.0Q0.0 Status Byte

SM66.4SM76.4PTO profile aborted due to delta calculation error. 0 = no error; 1 = abortedSM66.5SM76.5PTO profile aborted due to user command. 0 = no abort; 1 = abortedSM66.6SM76.6PTO pipeline overflow/underflow. 0 = no overflow; 1 = overflow/underflowSM66.7SM76.7PTO idle. 0 = in progress; 1 = PTO idle

Q0.0 Q0.1 Control Byte SM67.0 SM77.0 PTO/PWM update cycle time value. 0 = no update; 1 = update cycle time.

SM67.1 SM77.1 PWM update pulse width time value. 0 = no update; 1 = update pulse width.

SM67.2 SM77.2 PTO update pulse count value. 0 = no update; 1 = update pulse count.

SM67.3 SM77.3 PTO/PWM time base select. 0 = 1 s/tick; 1 = 1ms/tickSM67.4 SM77.4 PWM update method. 0 = asynchronous update, 1 = synchronous updateSM67.5 SM77.5 PTO operation. 0 = single segment operation 1 = multiple segment operationSM67.6 SM77.6 PTO/PWM mode select. 0 = selects PTO; 1 = selects PWMSM67.7 SM77.7 PTO/PWM enable 0 = disables PTO/PWM; 1 = enables PTO/PWM

Q0.0 Q0.1 Other PTO/PWM Registers SMW68 SMW78 PTO/PWM cycle time value (range: 2 to 65535) SMW70 SMW80 PWM pulse width value (range: 0 to 65535) SMD72 SMD82 PTO pulse count value (range: 1 to 4294967295)

SMB166 SMB176 Number of segment in progress (used only in multiple segment PTO operation)

SMW168 SMW178 Starting location of profile table, expressed as a byte offset from V0 (used only in multiple segment PTO operation) Tabela 21 – PTO/PWM control registers.

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INSTRUÇÕES DE CLOCK (RELÓGIO DE TEMPO REAL)

Read Real- Time Clock

Set Real- Time Clock

Read Real-Time Clock faz a leitura da hora e da data atual e carrega num buffer de 8 Bytes (começando em um endereço T). Set Real-Time Clock faz a escrita da hora e da data atual e carrega num buffer de 8 Bytes (começando em um endereço T). Inputs / Outputs Operands Data Types

T VB, IB, QB, MB, SMB, SB, LB, *VD, *AC, *LD BYTE

Formatos do Time Buffer

Data Formats

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INSTRUÇÕES MATEMÁTICAS

Add Integer Subtract Integer Add Double

Integer

Subtract Double Integer

Multiply Integer Divide Integer

IN1 (instrução matemática) IN2 = OUT Integer = 16 bits Double Integer = 32 bits Inputs / Outputs Operands Data Types

Add/Subtract Integer IN1, IN2 VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant,*VD,*AC, *LD INT OUT VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, *VD, *AC, *LD INT

Add/Subtract Double Integer IN1, IN2 VD, ID, QD, MD, SMD, SD, LD, AC, HC, Constant, *VD, *AC, *LD DINT OUT VD, ID, QD, MD, SM, SD, LD, AC, *VD, *AC, *LD DINT

Multiply/Divide Integer IN1, IN2 VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant,*VD,*AC, *LD INT OUT VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, *VD, *AC, *LD INT INSTRUÇÕES INCREMENTA / DECREMENTA

Incrementa

BYTE Decrementa

BYTE Incrementa

WORD Decrementa

WORD

Incrementa DOUBLE WORD

Decrementa DOUBLE WORD

A instrução increment/decrement serve para respectivamente incrementar e decrementar em 1 o valor da entrada IN e coloca o resultado em OUT. Inputs / Outputs Operands Data Types

BYTE IN VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *AC, *LD BYTE

OUT VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC,*VD, *AC, *LD BYTE WORD

IN VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant,*VD,*AC, *LD INT OUT VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, *VD, *AC, *LD INT

DOUBLE WORD IN VD, ID, QD, MD, SMD, SD, LD, AC, HC, Constant, *VD, *AC, *LD DINT

OUT VD, ID, QD, MD, SM, SD, LD, AC, *VD, *AC, *LD DINT

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INSTRUÇÕES DE TABELA (TABLE INSTRUCTIONS)

Add To Table Essa instrução adiciona um dado (DATA) para uma tabela. O primeiro valor da tabela é o valor máximo de comprimento da tabela. O segundo valor é o Entry Count (EC), que especifica o número de entradas na tabela. Novos dados são adicionados à tabela após a última entrada. A cada novo dado adicionado à tabela, o EC é incrementado. A tabela suporta mais de 10 entradas de dados. Inputs / Outputs Operands Data Types

BYTE IN VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *AC, *LD BYTE

OUT VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC,*VD, *AC, *LD BYTE WORD

IN VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant,*VD,*AC, *LD INT OUT VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, *VD, *AC, *LD INT

DOUBLE WORD IN VD, ID, QD, MD, SMD, SD, LD, AC, HC, Constant, *VD, *AC, *LD DINT

OUT VD, ID, QD, MD, SM, SD, LD, AC, *VD, *AC, *LD DINT

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INSTRUÇÕES DE OPERAÇÕES LÓGICAS (LOGICAL OPERATIONS)

AND BYTE OR BYTE XOR BYTE AND WORD OR WORD XOR WORD

AND DOUBLE WORD

OR DOUBLE WORD

XOR DOUBLE WORD

As instruções AND, OR e XOR analisam as entradas IN1 e IN2, processam a lógica correspondente e colocam na saída OUT sem alterar o resultado das entradas. Elas afetam a memória especial SM 1.0. Inputs / Outputs Operands Data Types

BYTE IN VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *AC, *LD BYTE

OUT VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC,*VD, *AC, *LD BYTE WORD

IN VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant,*VD,*AC, *LD WORD OUT VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, *VD, *AC, *LD WORD

DOUBLE WORD IN VD, ID, QD, MD, SMD, SD, LD, AC, HC, Constant, *VD, *AC, *LD DWORD

OUT VD, ID, QD, MD, SM, SD, LD, AC, *VD, *AC, *LD DWORD

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INSTRUÇÕES DE CONTROLE (CONTROL INSTRUCTIONS)

END STOP Watchdog Reset Jump To

Label, Label

Subroutine, Return to

Subroutine

A instrução END finaliza um programa que esteja rodando na cpu. STOP, coloca a CPU em STOP MODE. WDR é o watchdog timer, que reset a CPU após um certo tempo, caso o programa trave: Ele deve ser zerado de tempos em tempos para não resetar a máquina, caso ela esteja funcionando corretamente. As instruções JMP e SBR, são instruções de salto, ou seja, de desvio do programa principal. JMP é usado para “pular” para uma outra parte do programa, sem retornar ao ponto de pulo. SBR serve para instruções de subrotinas, usadas para auxiliar o programa principal, voltando ao ponto de partida.

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INTERRUPÇÕES

Attach interrupt

Detach Interrupt

Return From Interupt

Enable Interrupt

Disable Interupt

ATCH associa um evento de interrupção (EVNT) à um número de uma rotina de interrupção e habilita o evento de interrupção. DTCH desassocia um evento de interrupção de todas as rotinas de interrupção e desabilita o evento de interrupção. Inputs / Outputs Operands Data Types

INT Constant (CPU 222: 0-12, 19-23, 27-33; CPU 224: 0-23, 27-33)BYTE EVNT Constant (CPU 222: 0-12, 19-23, 27-33; CPU 224: 0-23, 27-33) BYTE

Antes que uma rotina da interrupção possa ser invocada, uma associação deve ser

estabelecida entre o evento da interrupção e o segmento de programa que você quer executar quando o evento ocorre. Use a instrução da interrupção do anexo (ATCH) para associar um evento da interrupção (especificado pelo número do evento da interrupção) e o segmento de programa (especificado por um número da rotina de interrupção). Você pode unir eventos múltiplos da interrupção a uma rotina da interrupção, mas um evento não pode simultaneamente ser unido às múltiplas rotinas da interrupção. Quando um evento ocorrer com as interrupções permitidas, apenas a última rotina da interrupção unida a este evento será executada.

Quando você une um evento da interrupção a uma rotina da interrupção, essa interrupção está permitida automaticamente. Se você incapacitar todas as interrupções usando global disable interrupt, cada ocorrência do evento da interrupção estão enfileiradas até que as interrupções re-estejam permitidas, usando o global enable interruption.

ENI, habilita todos os processos de interrupção anexados aos seus respectivos eventos. DISI, desabilita todas as interupções anexadas aos seus respectivos eventos.

A instrução RETI serve para retornar de uma interrupção, baseada na condição da lógica precedente.

As interrupções de I/O incluem borda de subida / descida, high speed counters e PTO. A CPU pode gerar uma interrupção em uma borda de subida / descida de uma entrada ou de eventos que podem ser capturados destes pontos de entrada. Esta aplicação de borda de subida / descida pode ser usada em para uma atenção imediata quando um evento ocorre. Os pontos de I/O suportados são: I0.0 até I0.3

Uma interrupção pode ser gerada pelos TIMER T32 e T96

ATENÇÃO: Você não pode usar as instruções DISI, ENI, HDEF, LSCR e END em uma rotina da interrupção.

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Event Number Interrupt Description CPU 221 CPU 222 CPU 224

0 Rising edge, I0.0 Y Y Y 1 Falling edge, I0.0 Y Y Y 2 Rising edge, I0.1 Y Y Y 3 Falling edge, I0.1 Y Y Y 4 Rising edge, I0.2 Y Y Y 5 Falling edge, I0.2 Y Y Y 6 Rising edge, I0.3 Y Y Y 7 Falling edge, I0.3 Y Y Y 8 Port 0: Receive character Y Y Y 9 Port 0: Transmit complete Y Y Y

10 Timed interrupt 0, SMB34 Y Y Y 11 Timed interrupt 1, SMB35 Y Y Y 12 HSC0 CV=PV (current value = preset value) Y Y Y 13 HSC1 CV=PV (current value = preset value) Y 14 HSC1 direction changed Y 15 HSC1 external reset Y 16 HSC2 CV=PV (current value = preset value) Y 17 HSC2 direction changed Y 18 HSC2 external reset Y 19 PLS0 pulse count complete interrupt Y Y Y 20 PLS1 pulse count complete interrupt Y Y Y 21 Timer T32 CT=PT interrupt Y Y Y 22 Timer T96 CT=PT interrupt Y Y Y 23 Port 0: Receive message complete Y Y Y 24 Port 1: Receive message complete 25 Port 1: Receive character 26 Port 1: Transmit complete 27 HSC0 direction changed Y Y Y 28 HSC0 external reset Y Y Y 29 HSC4 CV=PV (current value = preset value) Y Y Y 30 HSC4 direction changed Y Y Y 31 HSC4 external reset Y Y 32 HSC3 CV=PV (current value = preset value) Y Y Y 33 HSC5 CV=PV (current value = preset value) Y Y Y

Tabela 22 – Diferentes tipos de interrupção (Interrupt Events)

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Event Number Interrupt Description Priority Group

Priority In Group

8 Port 0: Receive character 0 9 Port 0: Transmit complete 0

23 Port 0: Receive message complete 0 24 Port 1: Receive message complete 1 25 Port 1: Receive character 1 26 Port 1: Transmit complete

Communications (highest)

1 19 PTO 0 complete interrupt 0 20 PTO 1 complete interrupt 1 0 Rising edge, I0.0 2 2 Rising edge, I0.1 3 4 Rising edge, I0.2 4 6 Rising edge, I0.3 5 1 Falling edge, I0.0 6 3 Falling edge, I0.1 7 5 Falling edge, I0.2 8 7 Falling edge, I0.3 9

12 HSC0 CV=PV (current value = preset value) 10 27 HSC0 direction changed 11 28 HSC0 external reset 12 13 HSC1 CV=PV (current value = preset value) 13 14 HSC1 direction input changed 14 15 HSC1 external reset 15 16 HSC2 CV=PV 16 17 HSC2 direction changed 17 18 HSC2 external reset 18 32 HSC3 CV=PV (current value = preset value) 19 29 HSC4 CV=PV (current value = preset value) 20 30 HSC4 direction changed 21 31 HSC4 external reset 22 33 HSC5 CV=PV (current value = preset value)

Discrete (middle)

23 10 Timed interrupt 0 0 11 Timed interrupt 1 1 21 Timer T32 CT=PT interrupt 2 22 Timer T96 CT=PT interrupt

Timed (lowest)

3 Tabela 23 – Eventos de Interrupção em ordem de prioridade.

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6.5 – EXEMPLOS DAS INSTRUÇÕES LADDER Estão listados a seguir, exemplos de todas as instruções do CLP SIEMENS SIMATIC S7-200 com os seus respectivos diagramas de tempo (timing diagram). INTRUÇÕES DE LÓGICA BIT (BIT LOGIC INSTRUCTIONS)

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INSTRUÇÕES DE COMPARAÇÃO (COMPARE INSTRUCTIONS)

TIMER

On Delay Timer

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Retentive On Delay Timer

Off Delay Timer

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CONTADORES (COUNTERS)

CTD Counter

CTDU Counter

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CONTADORES DE ALTA VELOCIDADE (HIGH SPEED COUNTER)

Diagrama com Reset sem Start

Diagrama com Reset e Start

Operação exemplo dos modos 0, 1 ou 2

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Operação exemplo dos modos 3, 4 ou 5

Operação exemplo dos modos 6, 7 ou 8

Operação exemplo dos modos 9, 10 ou 11(Quadrature 1x)

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Operação exemplo dos modos 9, 10 ou 11(Quadrature 4x)

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Exemplo de icnicialização do HSC1

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INSTRUÇÕES DE SAÍDA DE PULSO (PULSE OUTPUT INSTRUCTIONS)

Exemplo de uma saída de alta velocidade usando PWM.

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Exemplo de PTO usando Single Segment Operation

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INSTRUÇÕES MATEMÁTICAS

Adição, Multiplicação e Divisão

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INSTRUÇÕES INCRMENTA / DECREMENTA

INSTRUÇÕES DE TABELA

Add To Table

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INSTRUÇÕES LÓGICAS

INSTRUÇÕES DE CONTROLE

Stop, WDR e End

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JUMP TO LABEL, LABEL

Este exemplo demonstra uma subrotina sendo chamada e após sua execução, retorna ao ponto de partida, para a próxima linha do programa.

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INTERRUPÇÕES

Configurando uma interrupção

Configurando uma Timed Interrupt para ler o valor de uma entrada analógica.

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7.0 – EXERCÍCIOS 1. Dada a lógica de comando digital abaixo, implemente em linguagem ladder e simule no STEP-7:

2. Na figura indicada abaixo temos um esteira que é acionada por um botão “liga” e um de parada “desliga”. Necessita-se contar o número de tambores que passam pela esteira. Uma vez atingido o número necessário, um alarme (AL) deverá ser acionado. Desenvolva um programa em linguagem Ladder que realize esta função. Simule no STEP-7:

ST= Sensor de presença de tambor M= Motor que movimenta a esteira,

Controlado pelo Clp. Funcionamento solicitado: Ao ligarmos o botão de partida deveremos contar um lote de dez tambores e desligar a esteira. No caso de parada, esperar a partida e continuar contando. 3. Queremos automatizar uma garagem comercial. A informação necessária é a indicação se a garagem está lotada ou não. A garagem possui uma entrada e uma saída sendo que cada uma delas possui um sensor que detecta a presença de carros. Desenvolva um programa em linguagem Ladder que realize este controle.

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4.Utilizando-se apenas de um elemento temporizador, elabore um programa de PLC capaz de acionar uma lâmpada de sinalização piscante com período de 2 segundos. 5.Elaborar um programa PLC capaz de interromper automaticamente o funcionamento de uma esteira transportadora de peças. A parada se realiza sempre que um sensor ótico não detectar a passagem de uma nova peça num intervalo menor do que 5 segundos. O religamento da esteira se dá pelo comando do operador em uma botoeira. Identifique qual esquema de temporização foi utilizado na solução. 6.Utilizando-se dos recursos de contagem em PLC, elabore um programa capaz de acionar uma lâmpada sinalizadora sempre que o número de pulsos recebidos em sua entrada for múltiplo de 5 (cinco). Assim, no recebimento do quinto pulso a lâmpada acende, desligando-se no sexto pulso; novamente acende no décimo e desliga no décimo primeiro e assim sucessivamente 7.Para os diagramas elétricos indicados abaixo, implemente-os em liguagem ladder e descreva o funcionamento do circuito. Programe-os no STEP-7:

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muito eficiente.
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