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Manual de Programação Avançada - CLP Matsushita
**Conteúdos:
- Função F355 - PID
- Função 170 - PWM
- Função F168 - Controle de Movimento
- Utilização de Indexadores (IX e IY)
- Entradas Analógicas - FP
- Comunicação Serial**
1) FUNÇÃO F355 - PID
Disponível para: FP0 (firmware versão 2.0 ou superior) FP2 (todos os modelos) FP10 (todos os modelos)
Formato da função : [ F355 PID, DT0]
Endereço de referência (inicial)
Endereços:
Reg. Descrição DTn Código de controle da função PID (abaixo “códigos de controle”) DTn+1 Set point (ponto de controle) DTn+2 Valor de medida (sensor) do processo DTn+3 Valor de saída do PID (resultado do cálculo) DTn+4 Limite mínimo do valor de saída do PID DTn+5 Limite máximo de saída do valor do PID DTn+6 Ganho Proporcional (P ou Kp) DTn+7 Tempo integral (Ti) DTn+8 Tempo derivativo (Td) DTn+9 Tempo de cálculo (Ts) DTn+10 Estado atual do auto ajuste DTn+11 a DTn+29 Registradores de uso exclusivo da função PID
DTn - Códigos de controle da função PID: Cód. Hex. Descrição H0000 PID, operação reversa (aquecimento) H0001 PID, operação direta (resfriamento) H0002 IPD, operação reversa (aquecimento) H0003 IPD, operação direta (resfriamento) H8000 PID, operação reversa (aquecimento) com auto ajuste () H8001 PID, operação direta (resfriamento) com auto ajuste () H8002 IPD, operação reversa (aquecimento) com auto ajuste () H8003 IPD, operação direta (resfriamento) com auto ajuste ()
() Utilizados em conjunto com os parâmetros H0000 a H0003 (vide exemplo)*
DTn+1 Set point (ponto de controle) O ponto de controle é o ponto que desejamos atingir no cálculo. Exemplo: para uma estufa , o ponto de controle a ser atingido deverá ser de 200 o^ C. A função deve calcular os parâmetros necessários para manter esta temperatura constante. O ponto de controle
deverá ter a mesma faixa do sensor de entrada do processo (para um sensor de processo de 0 a 100 o^ C , por exemplo, o ponto de controle deverá ser definido dentro deste intervalo.
DTn+2 - Entrada do processo (PV) É a leitura do sensor do processo (pode ser um intervalo numérico ou uma temperatura, dependendo do tipo de sensor). Para sensores de temperatura (termopares para o FP0, FP2, FP3 e FP10 e PT100, para o FP2 e FP10) , a leitura é o valor real de temperatura do processo em o^ C. Para as entradas de sinal (0-20 mA, 0-5V, +/- 10V ou +/-100mV,
conforme o modelo de CLP), esta leitura é um intervalo numérico. Por exemplo, em um CLP FP0, utilizando o módulo analógico A21, configurado para leitura de sinais de 0-20mA, esta leitura seria um número situado no intervalo numérico entre 0 e 4000, proporcional à grandeza de processo. Veja o exemplo abaixo:
Vazão (l/s) Saída do sensor de processo (mA) Número proporcional (0-4000) 0 0 0 5 10 2000 10 20 4000
Escala - 1l/s eqüivale a 400. Precisão de leitura: 1/400 ou 0,0025l/s O set point (ponto de controle) deverá estar dentro deste intervalo (0 a 4000).
DTn+3 - Saída do valor do PID (resultado do cálculo) (MV) - valor numérico calculado pela função e que é utilizado para o controle do processo. Este resultado abrange o intervalo definido em MV mínimo e MV máximo.
Água
CPU FP0 Módulo Analógico FP0-A Converte o sinal de 0- 20mA em um número proporcional entre 0 e 4000
Valor medido no processo: Vazão 0-10l/s, Saída 0-20mA
Sinal analógico
Bomba
Motor AC
Inversor de Frequência
P
CPU
FP
FP
A
Transdutor de pressão PID 0-10Kgf/cm^2 0-20mA
Saída de controle 0-20mA - 0-3600RPM
DT2000 Modo de Controle DT2002 Leitura da entrada analógica DT2003 Saída do cálculo PID ( valor entre a faixa especificada pelos DT2004 e DT2005) DT2004 Inicio da faixa de saída DT2005 Fundo de escala da faixa de saída
Set point de pressão (5 Kgf/cm2, que corresponde a 2000)
Leitura do transdutor (entrada analógica 0-20mA 0-4000)
Saída analógica para o inversor (0-20mA 0-3600RPM)
Exemplo 2:
Neste exemplo, a saída de PID deverá acionar uma saída digital da CPU, que irá chavear um relê de estado sólido (SSR), alimentando as resistências da estufa intermitentemente, mantendo assim a temperatura interna Ta, (indicada pelo
transdutor de temperatura) dentro da faixa de controle. Ta: 0-400 o^ C , 0-5 V SSR: Entrada: pulsos de acionamento de 24 VCC, controle por cruzamento em zero (zero cross), Saída : 220VCA, 40 A, Temperatura de controle (set point): 250 o^ C
Exemplo de Aplicação do PID
DT100: Endereço inicial, código de controle do PID
Parâmetros de Inicialização do PID
FP
CPU
FP
A
SSR
TS40A
Ta
Estufa com resistências de aquecimento
Saída digital do FP
Entrada analógica do FP (temperatura)
Transdutor de temperatura
Resistências de aquecimento
Funcionamento da saída digital no controle PID da estufa:
DT103 é o resultado do cálculo (saída ) do PID e é utilizado para modificar o tempo de atuação dos temporizadores T0 e T1, conforme a carta de tempos abaixo:
Inicio T0, Y
T
1 scan
Tempo decorrido em T Tempo decorrido em T
Ta = 20 o^ C , MV =500, SV0 =0, SV1 = Inicio T0, Y
T
Como SV0=0, a saída Y0 fica atuada indefinidamente
Ta = 248 o^ C , MV = 80 , SV0 = 420, SV1 = 80
Inicio T0, Y0 Y0 OFF Y0 OFF
420 s 80 s T 1 scan
Ta = 260 o^ C , MV =0, SV0= 500, SV1 = Y0 desligado indefinidamente (pois SV1 =0; a cada novo scan reinicia os temporizadores, desligando-os)
Y0 Ligado indefinidamente
Y0 ON Y0 ON Y0 ON
Inicio T0, Y0 Y0 OFF Y0 OFF
T
1 scan
O temporizador T0 limita o tempo em que a saída Y0 fica desligada e o temporizador T1 o tempo em que a saída fica ligada. Seus valores acompanham a saída do cálculo do PID.
2) FUNÇÃO F170 - PWM
Modula uma saída de pulsos conforme parâmetros especificados (válido apenas para as saídas Y0 e Y1 da linha FP0 )
Parâmetros:
DTn Código de controle DTn+1 Ciclo de trabalho (de 1 a 999 X0,1 %)
Códigos de controle (freqüências de trabalho): H0: freqüência de 38 Hz (ciclo de 26 ms) H1: freqüência de 19 Hz (ciclo de 52 ms) H2: freqüência de 9,5 Hz (ciclo de 105 ms) H3: freqüência de 4,8 Hz (ciclo de 210 ms) H4: freqüência de 2,4 Hz (ciclo de 420 ms) H5: freqüência de 1,2 Hz (ciclo de 840 ms) H6: freqüência de 0,6 Hz (ciclo de 1,6 s) H7: freqüência de 0,3 Hz (ciclo de 3,4 s) H8: freqüência de 0,15 Hz (ciclo de 6,7 s) H11: 1KHz (1ms) H12: 714Hz (1.4ms) H13: 500Hz (2ms) H14: 400Hz (2.5ms) H15: 200Hz (5ms) H16: 100Hz (10ms)
A função PWM começa a ser executada quando o trigger é ligado (vai para ON). Quando o trigger é desligado, a sua execução para imediatamente. Utilize um trigger exclusivo para o PWM. Válvula proporcional: valores típicos de operação entre 200Hz e 1KHz (consulte o fabricante do equipamento a ser chaveado para maiores detalhes)
Controle de temperatura: valores típicos de operação entre 2,4Hz e 0,15Hz (a maioria das aplicações operam com 0,6 Hz). Para freqüências menores que 0,15 Hz ou para mais de duas saídas, o PWM pode ser executado com uma combinação de temporizadores (semelhante ao exemplo de saída PID com relê).
Contato Digital X,Y,R,L ou T (trigger)
PWM na saída Y
Aplicação: PID simples
Inicio da modulação automática de ciclo
Código de controle do PWM, frequência de 9,5 Hz, ciclo 105 ms
DT20 -endereço inicial da função PWM (código de controle); DT21 -ciclo de trabalho (pode vir de uma saída PID, ou outro cálculo matemático executado pelo CLP
Base de tempo para cálculo, exemplo
DT22 é o ciclo de trabalho entre 1 e 99,9%
Programa o ciclo de trabalho entre 1 e 99,9%
Exemplo de aplicação PWM para múltiplas saídas ou ciclo de trabalho menor que 0,15Hz
R0 inicia o PWM; T0-tempo de saída desligada, T1 a T5-tempo de saída ligada (amplitude de pulso). Os valores dos temporizadores (SV0, SV1 a 6) podem ser modificados por uma saída PID ou outro cálculo matemático feito pelo CLP
Ciclo de trabalho do PWM:
Inicio
t off t on
Exemplo:
DT20 com código de controle H6 (0, 6 Hz ou 1.6 s) DT21- ciclo de trabalho para um ciclo de trabalho de 10%: t off = 90% (1,44 s), t on=10% (0,16 s) - DT21 = 100 20% t off = 80% (1,28 s), t on =20% (0,32 s) - DT21 = 200
3) CONTROLE DE MOVIMENTO
Liga uma saída digital após contar n pulsos na entrada
Desliga uma saída digital após contar n pulsos na entrada
Controle de posicionamento trapezoidal
Saída de pulsos JOG
Trigger
Trigger
Trigger
Trigger
Trigger
Mapeamento dos registradores de leitura e controle utilizados pela função:
Saída pulsada
Flag de controle
Leitura atual
N. de pulsos a enviar
Sentido de rotação
Controle de Retorno à origem
Entrada de retorno a origem Canal 0 (Y0) R903A DT9044 e DT
DT9046 e DT Y2 DT9052 bit 2
X
Canal 1 (Y1) R903A DT9048 e DT
DT9050 e DT Y3 DT9052 bit 6 X
No exemplo acima, a função inicia-se pelo registrador DT100, onde é carregado o código de controle da função. Os demais endereços do bloco seguem a seqüência abaixo:
Endereço Descrição Tamanho Faixa de utilização S (no exemplo, DT100) Código de controle 16 bits H0 a H S+1(no exemplo, DT101) Velocidade inicial (Hz) 16 bits K40 a K5000 (Hz) S+2(no exemplo, DT102) Velocidade máxima (Hz) 16 bits K40 a K9500 (Hz) S+3 (DT103) Tempo de acel/desaceleração (ms) 16 bits K30 a K32767 (ms) S+4, S+5 (DT104 e 105) Total de pulsos a enviar 32 bits K-8.388.608 a K8.388. S+6 Velocidade final do movimento (Hz)
16 bits K0 a K9500 (Hz)
V máxima
V inicial
t aceleração t desaceler. total e pulsos a enviar
Especificação do código de controle:
Largura de pulso: H
0: Ciclo de trabalho de 50% (vmáx < 6KHz) 1 : fixo em 80 μ s (vmáx > 6KHz)
Modo de operação:
00 - Saída direcional, entrada de controle não utilizada 02 - Saída direcional incremental : avanço OFF/Retrocesso ON 03 - Saída direcional incremental : avanço ON/Retrocesso OFF 10 - Saída direcional, entrada de controle não utilizada 12 - Saída direcional absoluta : avanço OFF/Retrocesso ON 13 - Saída direcional absoluta : avanço ON/Retrocesso OFF 20 - Saída direcional, entrada de controle não utilizada 22 - Saída direcional com retorno à origem OFF 23 - Saída direcional com retorno à origem ON
Velocidade final
Descrição dos modos de operação:
Saída direcional incremental Envia o número de pulsos definido em S+4,S+5 (total de pulsos a enviar). Código H02: Quando o valor em S+4, S+5 é positivo, a saída direcional é resetada e o valor lido no canal de saída rápida (elapsed value ou valor
corrente) é crescente. Quando o valor em S+4,S+5 é negativo, a saída direcional é setada e o valor lido no canal de saída rápida (elpsed value ou valor corrente) é negativo. Lógica inversa a esta aplica-se ao código H03.
Saída direcional absoluta Envia a diferença entre o número de pulsos setado em S+4, S+5 e o valor corrente (elapsed value). Código H12: Quando o valor corrente é menor que o valor setado, a saída direcional é resetada e o valor corrente (lido no canal de
saída rápida) é incrementado. Quando o valor corrente é maior que o o valor setado, a saída direcional é setada e o valor corrente (lido no canal de saída rápida) é decrementado. Lógica inversa a esta aplica-se ao código H13.
Saída direcional com retorno á origem A saída rápida envia pulsos até que um sinal na entrada de retorno a origem seja ativado (entradas X0 para canal de saída rápida 0 e X1 para canal de saída rápida 1)
Para desacelerar o movimento próximo ao ponto de origem, deve-se setar o bit correspondente em DT9052 (OFF ON OFF) pela entrada de proximidade à origem ( entrada X4 para o canal de saída rápida 0 e X5 para o canal de saída rápida 1)
Utilização das funções F0 e F1 em controle de movimento:
Função F0:
Habilita, desabilita, reseta ou para a função de saída rápida. É utilizada para:
- Executar o reset da saída pulsada (zerar os registradores de saída rápida)
- Desabilitar as saídas rápidas
- Desabilitar temporariamente o reset via entradas digitais (acionando pelas entradas X (Ch0) ou X5 (CH1))
- Parar o posicionamento e as saídas pulsadas
- Limpar (inicializar) os códigos de controle utilizados pelas funções F166, F167, F168, F e F170.
- Habilitar/desabilitar as entradas de retorno à origem
Quando o código é carregado, permanece ativo até que seja modificado.
Registrador de controle de movimento (DT9052) - é dividido em quatro dígitos, um para cada canal de contagem rápida ou saída pulsada.
Registrador DT9052:
bit15 12 11 8 7 4 3 0 Canal 3 Canal 2 Canal 1 Canal 0 Código de controle 3 Código de controle 2 Código de controle 1 Código de controle 0
Resumo das funções de controle de movimento e PWM:
Entrada e saídas rápidas
Entradas de contagem rápida Saídas pulsadas
I/O Adição ou subtração
Adição/Subtração Entrada direcional Encoder A/B
Retorno á origem Controle de movimento
PWM
X0 DT9044,9045 DT9044,9045 Origem em Y0 - X1 DT9048,9049 - Origem em Y1 - X2 reset, direção reset, direção - - X3 DT9104,9145 DT9104,9105 - - X4 DT9108,9109 - - - X5 reset, direção reset, direção - - Y0 - - SV:DT9046, EV:DT9044, (*)
Freqüência 0,15 a 100 Hz ciclo:0,1 a 99,9% Y1 - - Direção (em Y0) - Y2 - - SV:DT9046, EV:DT9048, (*)
Freqüência 0,15 a 100Hz ciclo:0,1 a 99,9% Y3 - - Direção (em Y1) -
(*) Proximidade à origem: Y0- bit 2 - DT Y1- bit 6 - DT Função F169 - PLS (Pulse Output instruction /JOG operation) Envia o número de pulsos setado pela saída rápida (Y0 ou Y1)
Tabela de controle: Endereço Função S Código de controle S+1 Freqüência (Hz)
Códigos de controle:
Código de controle = H
Largura de pulso de saída: 1 a 9 - Ciclo: 10 a 90% (incrementados em 10%)
Modo de operação e saída direcional: 00 - Sem contagem, pulsos enviados indefinidamente para a saída 10 - Contagem incremental sem saída direcional 12 - Contagem incremental com saída direcional OFF 13 - Contagem incremental com saída direcional ON 20 - Contagem decremental sem saída direcional 22 - Contagem decremental com saída direcional OFF 23 - Contagem decremental com saída direcional ON
Endereço inicial da tabela de controle da função (S)
Canal de saída rápida (n): K0 - saída Y K1 - saída Y
Exemplos de aplicação:
- Função F167 : Micro chave (indica presença de peça na esteira)
Motor operando: Y3 ON Motor parado : Y3 OFF
Encoder
Exemplo 1 (a) Operação: Quando X5 é setado (vai para nível 1), Y3 vai para ON e o motor começa a funcionar. Quando o valor corrente (elapsed value ou EV) atinge o valor setado (Set Value ou SV) de 5000 pulsos, o motor para.
X5 liga os sistema. Após a contagem de 5000 pulsos na entrada rápida X0, o sistema aguarda meio segundo e para. O relé R903A indica que o controle de movimento está ativo
Inicializa o controle de movimento quando X5=ON
Liga motor quando X5 = ON. Após 5000 pulsos, a função167 reseta a saída Y
Temporiza 0,5 s e aguarda nova peça.
Exemplo 2 b) Quando X5 é ligado, Y0 e Y3 vão para ON e o motor é ligado. Quando o valor corrente atinge o valor setado (4500), Y3 desliga e o motor começa a desacelerar. Quando o valor corrente atinge 5000, Y0 desliga e o motor para.
X5 liga o sistema. Após a contagem de 5000 pulsos na entrada rápida X0, o sistema aguarda meio segundo e para. R903A indica que o controle de movimento está ativo.
CPU FP
Start/stop X Entrada rápida X
Inicia movimento em X1 = 1
Inicializa função 168
Código de controle: Ciclo=50%, Saída absoluta direcional, avanço OFF/ retrocesso ON
Velocidade inicial (Hz)
Velocidade máxima
Tempo de aceleração/desaceleração (ms)
Quantidade de pulsos a serem enviados para a saída
Velocidade final (Hz)
Controle de movimento, saída Y
Após a parada do motor, aguarda 1 s e verifica novamente X
Operação de posicionamento com função F168 (direção positiva, posicionamento relativo)
Quando Y1 liga, Y0 envia a quantidade de pulsos determinada na função. Y2 é resetado e permanece desligado durante todo movimento.
10000 pulsos
Fuso
Motor
5000Hz
500 Hz
0 Hz
200 ms 200 ms 10000 pulsos
Inicia movimento em X1 = 1
Inicializa função 168
Código de controle: Ciclo=50%, Saída incremental direcional, avanço OFF/ retrocesso ON
Velocidade inicial (Hz)
Velocidade máxima
Tempo de aceleração/desaceleração (ms)
Quantidade de pulsos a serem enviados para a saída
Velocidade final (Hz)
Controle de movimento, saída Y
Após a parada do motor, aguarda 1 s e verifica novamente X
Velocidade final
