CLP Siemens Step5, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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Controladores Lógicos Programáveis

Básico - Step 5

Federação das Indústrias do Estado de Pernambuco Presidente Jorge Wicks Côrte Real

Departamento Regional do SENAI de Pernambuco Diretor Regional Antônio Carlos Maranhão de Aguiar

Diretor Técnico em Exercício Uaci Edvaldo Matias

Diretor Administrativo e Financeiro Heinz Dieter Loges

Ficha Catalográfica

681.5 SENAI.DR.PE. Controladores lógicos programáveis básico – step 5 S474c Recife, SENAI / DITEC / DET, 2000, 82p.il.

1. ENGENHARIA DE CONTROLE AUTOMÁTICO
2. CONTROLADORES LÓGICOS
3. SISTEMAS DE CONTROLE I. Título

Direitos autorais de propriedade exclusiva do SENAI. Proibida a reprodução parcial ou total, fora do Sistema, sem a expressa autorização do Departamento Regional de Pernambuco.

SENAI – Departamento Regional de Pernambuco Rua Frei Cassimiro, 88 – Santo Amaro 50100-260 – Recife – PE Tel.: (81) 3416- Fax: (81) 3222-

INTRODUÇÃO

As primeiras iniciativas do homem para mecanizar atividades manuais ocorrem na pré-história, com as invenções da roda, os moinhos movidos por vento ou força animal, e as rodas d’água demonstram a criatividade para poupar esforço.

A automação só ganhou destaque na sociedade quando o sistema de produção agrária e artesanal transformou-se em industrial, a partir do século XVIII, inicialmente na Inglaterra.

No século XX, a tecnologia da automação passou a contar com computadores, servo-mecanismo e controladores programáveis. A origem do computador está relacionada à necessidade de automatizar cálculos, evidenciada inicialmente no uso de ábaco pelos babilônios entre 2000 e 3000 aC.

Em 1946, foi desenvolvido o primeiro computador de grande porte, completamente eletrônico. O Eniac, como foi chamado, ocupava mais de 180m^2 , e pesava 30 toneladas. Funcionava com válvulas e relês que consumiam 150 kW de potência, para realizar cerca de 5.000 cálculos aritméticos por segundo.

A segunda geração ocorreu em 1952, com o aparecimento dos transistores que não precisava se aquecer para funcionar. Com o desenvolvimento tecnológico, foi possível colocar milhares de transistores numa pastilha de silício de 1 cm^2 , o que resultou no circuito integrado (CI).

Em 1975, surgiram os circuitos integrados em escalas muito grande (VLSI), chamados chips, que deram origem aos computadores pessoais, de tamanhos reduzidos e baixo custo de fabricação. Para se ter uma idéia do nível de desenvolvimento desses computadores nos últimos quarenta anos, enquanto o Eniac faz mil cálculos por segundo, um chips atual faz cinqüenta milhões de cálculos no mesmo tempo.

A partir desta época, fabricantes de máquinas-ferramentas começaram a desenvolver projetos particulares, que deram origem ao comando numérico, que implementou uma forma programável de automação com processo controlado por números, letras ou símbolos.

A automação dos diversos elementos de projeto e manufatura tendo como objetivo criar a fábrica do futuro, expandiram vários sistemas como o CAD (Projeto Assistido por Computador), CAM (Manufatura Auxiliada por Computador), CAE (Engenharia Auxiliada por Computador), e o CIM (Manufatura Integrada por Computador).

Cada sistema de automação compõe-se de cinco elementos:

Acionamento

Provê o sistema de energia para atingir determinado objetivo, como acionamento de motores elétricos, atuadores pneumáticos e/ou hidráulicos, etc.

Controle

Utiliza a informação de sensores, sondas e outros transdutores, para regular o acionamento do sistema.

Comparador

É um elemento de decisão que compara os valores medidos com os valores pré-estabelecidos e toma a decisão de quando atuar no sistema.

Exemplos: os termostatos e os softwares.

Softawares

Contêm as informações de processo e permitem controlar as interações entre os diversos componentes, de acordo com o tipo de sistema de controle.

TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROLE

SCADA

É uma designação internacional adotada para um Sistema de Supervisão, Controle e Aquisição de Dados, local ou remoto, podendo conter centenas de pontas geograficamente distribuídos. O sistema SCADA, foi concebido para aplicações de pequeno e grande porte, tendo as funções de Telemetria, Telecomando, Telesupervisão e Telealarme.

NDA

O NDA (Network Data Acquisition), é um sistema modular tipo SCADA, projetado com interfaces inteligentes posicionadas entre dispositivos de entrada ou saída e um microcomputador, o qual utiliza um software de supervisão para monitorar e controlar os dispositivos de entrada (sensores, sondas, etc), e os de saídas (válvulas, motores, eletrobombas, etc.)

O sistema NDA tem uma ótima imunidade a ruídos, podendo operar entradas e saídas de sinais digitais ou analógicas, através de uma conexão direta, no caso de rede local, ou através de linha telefônica, rádio, ou mesmo satélite, no caso de uma rede remota.

TIPOS DE COMANDOS

COMANDOS PROGRAMADOS POR FIAÇÃO

Também conhecidos por comandos convencionais, são aqueles cuja função estabelecida pela escolha de seus elementos de comando e pela interligação entre eles. A localização dos diversos aparelhos no quadro de comando e sua respectiva fiação, dependem neste caso da função a ser executada.

Um comando programado por fiação somente pode ser montado mecânica e eletricamente depois que todo o esquema elétrico esteja definido. Qualquer alteração posterior na lógica de funcionamento implica obrigatoriamente na alteração da fiação e possivelmente na quantidade dos aparelhos (contatores, temporizadores, relés, etc) no painel elétrico.

COMANDOS PROGRAMADOS POR MEMÓRIA

Entre os aparelhos usados para comandos, cujo programa é armazenado em memória, destacam-se os Controladores Programáveis.

A função dos comandos programados por memória não depende unicamente da configuração mecânica de seus componentes e da respectiva interligação entre eles. Os controladores programáveis são ligados a elementos de comandos como, botoeiras, chaves fim de cursos, sensores, etc., e a elementos operadores como válvulas, contatores, indicadores, etc.

A função deste comando, isto é, a tarefa que ele deve realizar, não é apenas definida pela maneira como os elementos estão interligados, mas sim, pelo programa gravado na memória do controlador.

Tabela Verdade

O estabelecimento de uma tabela verdade é, em geral, o primeiro passo para análise e compreensão de uma função lógica de todas as combinações possíveis, de todas as variáveis da função, incluindo o estado resultante de cada combinação.

Regra:

1. O número de colunas de uma tabela-verdade é igual ao número de variáveis, adicionada a uma coluna de saída relativa aos valores resultantes.

Exemplo: Lâmpada boa = variável “A” Interruptor ligado = variável “B” Lâmpada acesa = saída “C”

2. O número de combinações possíveis de n variáveis é 2n. O número de combinações determina o número de linhas da tabela verdade.

Exemplo: Lâmpada boa = variável “A” Interruptor ligado = variável “B” Lâmpada acesa = saída “C”

Tabela verdade

Situação problema

O sistema de segurança de uma fonte de alimentação será acionado quando a carga aplicada à saída solicitar corrente excessiva da fonte, quando a temperatura do sistema subir a níveis indesejáveis, ou quando a tensão ultrapassar o valor limite permitido.

Elabore a tabela-verdade

Portas Lógica Básicas

Fig.

Fig.

INTRODUÇÃO A CONTROLADORES LÓGICOS

PROGRAMÁVEIS

São equipamentos eletrônicos utilizados em sistemas de automação flexível, e permitem desenvolve e alterar com facilidade a lógica para acionamento das saídas em função das entradas, possibilitando inúmeros pontos de entrada de sinal para controlar pontos de saída.

As vantagens dos controladores lógicos programáveis (CLPs), em relação aos sistemas convencionais são:

• Ocupam menos espaços;
• Requerem menor potência elétrica;
• Podem ser reutilizados;
• São programáveis;
• Possui maior confiabilidade;
• Oferecem maior flexibilidade;
• Permitem interface de comunicação;
• Maior rapidez.

Princípio de funcionamento

Podemos dizer que o CLP é um microcomputador aplicado ao controle de um sistema ou de um processo. É composto de módulos de entrada digitais ou analógicas. A entradas digitais são agrupadas em conjuntos de 8 a 16 bits, de forma que a unidade central de processamento (CPU), possa tratar as informações como bytes ou word.