Baixe Linguagem Ladder em Controladores Lógicos Programáveis: Conceitos e Instruções Principais e outras Notas de estudo em PDF para Física, somente na Docsity!
CLPCLPCLP CLPCLPPaulo Cesar de Carvalho
adder” significa escada em inglês. O nomeladder foi dado em função da listagem do programa pa- recer uma escada. A idéia original da linguagem ladder era propiciar uma ferramenta de programação que fos- se facilmente aprendida por usuários que conhecessem comandos elétri- cos, afinal os programadores de CLPs precisavam lidar com uma ferramenta que fosse parecida com os comandos elétricos que eles estavam acostuma- dos a projetar. Existem outras lingua- gens de programação como, por exemplo, o STEP5 e Lista de Instru- ções. Neste artigo, vamos tratar da linguagem ladder que ainda é
a mais utilizada para a programação de CLPs. A maioria dos programadores de CLP’s atuais são softwares que o usuário instala em um computador de mesa oulaptop e, através de uma porta serial ou placa colocada no “slot” do computador, realiza a co- municação com o CLP. Na ilustração desta página, você vê um computador com o software já instalado e configurado para operar como programador de CLP. Através do cabo serial são feitas todas as co- municações com o CLP. Para os CLPs que dispõem de r e c u r s o d e programação off-line não é n e c e s s á r i o q u e o p r o - g r a m a d o r esteja co- nectado a eles para desenvol- ve r o s o f t w a r e ,
porém a conexão é fundamental para ler/enviar o programa, duran- te a colocação em funcionamento do software e para as atividades de manutenção. Para cada marca de CLP existe um programador específico e o usuário vai perceber após programar alguns deles que a idéia básica da linguagem ladder é a mesma em to- dos, mas, o nome e sintaxe das ins- truções variam em cada marca de forma que ele deverá consultar os manuais de programação toda vez que tiver que programar uma marca diferente, porém uma vez aprendi- dos os conceitos, o usuário será capaz de programar qualquer mar- ca. Este artigo pretende enfocar os conceitos que servem para a maio- ria dos equipamentos do mercado. Antes de iniciar a programação de um CLP, a primeira coisa a fazer é entender alguns conceitos referen- tes à linguagem ladder:
DECLARAÇÃO DO EQUIPAMENTO A SER PROGRAMADO
Normalmente, um software pro- gramador pode ser utilizado para vá- rios tipos diferentes de CPU de um mesmo fabricante e o técnico deve informar para qual CPU se destina o programa. Você pode fazer toda a programação sem estar conectado no CLP, e o programa ficará arma-
Neste capítulo vamos estudar aspectos da programa-
ção em linguagem Ladder de CLPs de forma a dar subsídi-
os para o leitor conhecer os conceitos básicos desta im-
portante ferramenta de programação dos Controladores Ló-
gicos Programáveis.
ContrContr ContrContrControladoroladoroladoroladorolador
LLLLLógicoógicoógicoógicoógico
PPPrPPrrrrogramávelogramávelogramávelogramávelogramável
3ª Par3ª Par3ª Par3ª Par3ª Partetetetete
LLLLL
"""""
zenado no computador. Na hora de testar o programa, ele deverá ser en- viado para o CLP onde será executa- do. Ao declarar o equipamento para o qual se destina o programa, o téc- nico estará informando ao software quais são os limites de operandos que a CPU possui.
TIPO DE OPERANDOS
- Digitais: Os operandos digi- tais são utilizados para represen- tar variáveis que podem ter so- mente dois valores: Desligado ou Ligado ( 0 ou 1). Eles podem ser de dois tipos: Auxiliares Internos, que são utilizados para lógicas internas e representaremos estes operandos com a letra “A”, e Pon- tos Físicos que têm conexão a elementos exter nos como, por exemplo, entradas e saídas digi- tais do CLP. Chamaremos as en- tradas digitais de “E” e as saídas digitais de “S”. Como exemplo veja a Figura 01 acima onde temos dois sensores digitais conectados as entradas E1 e E2 e duas saí- das digitais S1 e S2 comandando atuadores (válvulas solenóides, contatoras, etc...). –Analógicos: Os operandos analógicos são utilizados para re- presentar variáveis que podem ter valores diferentes de 0 e 1 como, por exemplo, valores de tem- porização, contagem,set-point, sensores analógicos, enfim, qual-
quer grandeza que necessite de mais que 1 bit para sua represen- tação. Tipicamente, utilizamos va- riáveis de 16 bits para esta função. E l a s p o d e m s e r d e d o i s t i p o s : analógicos interno, que são utili- zados para armazenarset-points, contagens, temporização, etc., e representaremos estes operandos com a letra “M”,e Pontos Físicos que têm conexão a elementos ex- ternos tais como entradas e saídas analógicas do CLP. Utilizaremos a letra “R” para representar as en- tradas e saídas analógicas. Como exemplo de entrada analógica po- demos citar um sensor de tempe- ratura e como saída analógica o sinal de variação de velocidade de um inversor de freqüência.
LÓGICA - A ESTRUTURA BÁSI- CA DA PROGRAMAÇÃO
Lógica é o espaço onde faze- mos o programa. Consideraremos uma lógica como sendo o espaço de 8 colunas e 4 linhas, constitu- indo 32 células, conforme ilustra- do na Figura 02. Cada célula pode conter no máximo 1 instrução. Al- guns modelos de CLP não possu- em limites para o número de linhas por lógica, mas isto em nada inter- fere nos conceitos de programa- ção, uma vez que a o programador pode continuar seu programa na próxima lógica. O número limite de
lógicas dependerá do tamanho da memória disponível. Em um pro- grama de um CLP de grande por- te este número é da ordem de cen- tenas de lógicas. Em uma lógica a varredura das instruções é feita de cima para baixo e da esquerda para direita, ou seja, de “A” para “B”.
INSTRUÇÕES
A programação em linguagem ladder é feita através de instruções. Neste capítulo, vamos estudar as principais instruções de programa- ção e os principais conceitos que norteiam a programação de CLPs.
- Instrução: Relé Normal Aber- to (RNA) e Relé Normal Fechado (RNF ). A Figura 03 exibe os símbolos destas duas instruções. Cada uma destas instruções ocupa uma célula de uma lógica. Operandos permitidos: E# - Pontos físicos de entrada di- gital, onde # é o endereço da entra- da.
Figura 1 - Operandos digitais “físicos” conectados a um CLP. (^) programa ladder. Um programaFigura 2 - Lógica:^ Espaço de 8 colunas e 4 linhas, equivalente a 32 células, para a criação do é formado por várias lógicas. Uma lógica pode ter menos que 4 linhas, porém precisa conter pelo menos 1 instrução.
Figura 3 - Símbolos das instruções RNA e RNF.
a quantas instruções RNA e RNF necessitarmos (somente limitado à memória de programa). Essa é uma grande vantagem do uso de CLPs se compararmos com co- mandos elétricos convencionais a relé. Em um comando elétrico pre- cisamos utilizar relés auxiliares ou mesmo blocos de contatos auxili- a r e s e m c o n t a t o r e s p a r a disponibilizar várias vezes o esta- do de uma bobina ou contato, o que não ocorre nos CLPs, diminu- indo sobremaneira o tamanho dos painéis elétricos. Uma vez conectado um ponto de entrada digital em um CLP, po- demos utilizar esta infor mação quantas vezes precisar mos no software empregando as instru- ções RNA e RNF sem necessida- de de nenhuma fiação elétrica adi- cional. Essa é uma grande vanta- gem da utilização de CLPs em re- l a ç ã o à l ó g i c a c o nve n c i o n a l a relés.
- Instrução: Bobina Simples: (RB) A Figura 8 ilustra o símbolo desta instrução. Cada instrução deste tipo ocupa uma célula de uma lógica e só pode ser inserida na última coluna da direita, célu- las 29, 30, 31 e 32. O operando poderá ser uma saída digital física S#, onde # é o número da saída ou um operan- do auxiliar A#. No caso de um operando de saída física, a ins- t r u ç ã o q u a n d o l i g a d a va i e - nergizar o ponto de saída. Supon- do a saída S1 da Figura 06: quan- do o programa ligar esta saída, irá c i r c u l a r c o r r e n t e n a s a í d a S 1 energizando a válvula solenóide VS1. Para o caso de operando au- xiliar, a energização do operando não provoca energização de ne- nhum ponto de saída, apenas é
utilizado no intertravamento inter- no do programa.
VARREDURA DE UMA LÓGICA
Estão disponíveis para a progra- mação instruções simbólicas tipica- mente encontradas em diagramas, tais como contatos, bobinas, liga- ções e instruções representadas em
caixas, vide temporizadores, conta- dores e aritméticas. A lógica deve ser programada de forma que bobinas e entradas das instruções de caixas sejam “energizadas” a partir do fechamen- to de um “caminho de corrente” en- tre as duas barras A e B, através de contatos ou das saídas das caixas interligadas. Entretanto, o fluxo de
Figura 8 - Simbolo da instrução bobina simples.
Figura 9 - Ordem em que as células das lógicas são varridas.
Figura 10 - Lógica com duas entradas e três saídas digitais, para estudo da varredura.
cima para baixo e da esquerda para direita, ou seja, de “A” para “B”. Vamos agora entender através de exemplos o efeito da varredura de acordo com a forma como o pro- grama é escrito: Exemplo 1 - A figura 10 apre- senta uma lógica ladder com duas entradas digitais: E1 e E2 e três saí- das digitais: S1, S2 e S3. Suponha que somente uma das duas entra- das esteja ligada. O que acontece- rá com as 3 saídas? Solução: Como a corrente ló- gica flui da esquerda para a direi- ta, e devido aos ramos paralelos da lógica, a figura 11 mostra que as 3 saídas serão ligadas somen- te se E1 estiver ligada. Na figura 12 vemos o que acontecerá se so- mente a entrada E2 estiver ligada. Obser ve que, devido aos ramos paralelos estarem em colunas di- ferentes e a “corrente lógica” não voltar (só vai da esquerda p/ à di- reita), somente as saídas S2 e S ficarão energizadas.
Exemplo 2 - Considere que exis- tem 10 sensores tipo Normal Aber- to conectados a entradas digitais de um CLP e que qualquer um deles que ligar deverá acionar uma saída S. 1 a^ Solução: Utilizando somen- te uma lógica. Para entender o fun- cionamento da lógica considere a figura 13. A saída S1 será o re- sultado da lógica “OU” das 10 en- tradas. 2 a^ Solução: A mesma coisa pode ser feita utilizando três lógicas con- forme é ilustrado nas Figuras 14, 15 e 16. Neste caso, são utilizados operandos auxiliares tipo “A” que são operandos internos para trans- portar para a lógica seguinte o re- sultado parcial. Na lógica 001 é co- locada uma bobina de A1. Na lógica 002 é colocado o contato de A1. A mesma coisa é feita com o auxiliar A2 nas lógicas 002 e 003. A vanta- gem desta lógica é somente a facili- dade de manutenção.
Exemplo 3 - Considere que exis- tem 13 sensores tipo Normal Aberto conectados a entradas digitais de um
Figura 11 - As três saídas são ligadas quando E 1 está ligada.
Figura 12 - Somente as saídas S 2 e S 3 ligam, quando apenas E 2 está ligada.
Figura 13 - Lógica OU de 10 entradas em única lógica.
“corrente elétrica” simulado em uma lógica flui somente no sentido da barra de energia esquerda para a direita, diferentemente dos esque- mas elétricos reais. O conceito utili- zado simplifica sobremaneira o pro- jeto lógico de relés, uma vez que não
é necessária a preocupação com ca- minhos de fuga de corrente. A Figura 9 indica a ordem em que as células são “varridas” pelo processador do CLP. Observando a figura o leitor verifica que a var- redura das instruções é feita de
viação da descrição do sinal. Du- rante a programação você poderá utilizar o endereço do operando ou o TAG para programar. O tipo de sinal detalha se o ponto de entra- d a f i c a r á l i g a d o o u d e s l i g a d o quando o sensor não estiver atua- do, e é fundamental para a progra- mação. O sensor conectado à en- trada digital E3 foi escolhido NF por questões de segurança, pois, se o fio par tir, a sirene tocará como se houvesse risco de trans- bordamento, alertando a manuten- ção que, posteriormente, irá cons- tatar que o problema não foi oca- s i o n a d o p e l o a c i o n a m e n t o d o sensor : Saídas Digitais: Como vimos anteriormente, são os sinais co- mandados pelo CLP , exemplo: bobinas de relés e contatoras, vál- vulas solenóides, atuadores em geral. Neste caso ( tabela 2 ) mos- tra pontos de saída digitais.
Passo 2 – Fazer a conexão elétrica dos sinais no CLP. A figura 20 mostra os sinais conectados no CLP. Observar que normalmente a saída digital dos CLPs tem uma limitação de cor- rente da ordem de 2 A para os pontos de saída digital, sendo bas- tante comum a utilização de relés e contatoras de interposição para permitir acionamento de cargas de maior potência. Neste desenho uti- lizamos duas contatoras auxiliares K1 e K2 para o acionamento da bomba e da buzina, respectiva- mente.
Passo 3 – Transcrever a lógi- ca para linguagem ladder. A figura 21 a seguir ilustra o programa ladder comentado de controle da bomba. Apesar do pro- grama aparentar simplicidade, ele agrega conceitos importantes da linguagem ladder. Para analisar o funcionamento do programa, vamos considerar: 1- O nível está abaixo do míni- m o : L L O = D S L ; L H = D S L e LHH=LIG. Nesta condição, as ins- truções RNA associadas a LH e LLO funcionam ambas, como uma
Figura 18 - Se todas as entradas estiverem ligadas, a saída S 1 ligará na mesma varredura.
Figura 19 - Automação de um poço de águas pluviais com uma bomba.
Tabela 1 - Sinais de entradas digitais.
Tabela 2 - Pontos de saídas digitais.
chave aberta e a bobina que acio- na a bomba (iG_BB) ficará desli- gada. Na lógica 1 a instrução RNF associada a LHH será uma chave a b e r t a e a s a í d a d a sirene (LIG_SIR) ficará desligada. 2- O nível está acima do míni- mo e abaixo do nível alto: LLO=LIG; LH=DSL e LHH=LIG. Nesta condi- ção, a instrução RNA associada à LH estará funcionando como chave aberta e a instrução RNA associa- da a LLO funcionará como chave fechada. Como os dois contatos es- tão em série, a bobina que aciona a bomba (LG_BB) ficará desligada. 3- O nível está acima do nível alto e abaixo do nível muito alto – LLO=LIG; LH=LIG e LHH=LIG. Nes- ta condição, as instrução RNA as- sociadas a LLO e LH estarão funci- onando como chave fechada. Como os dois contatos estão em série, a bobina que aciona a bomba (iG_BB) ligará. Neste momento a tendência será diminuir o nível do tanque e o sensor de nível alto desligar. No en- tanto, a bomba só deverá desligar quando o nível ficar menor que o mí- nimo. Para isso foi colocado um con- tato da bobina (LIG_BB) em parale- lo com o contato do nível alto (LH), este contato é chamado de selo e garantirá que a bomba permanece- rá ligada até que seja atingido o ní- vel baixo. 4- Ocorreu um problema com a bomba e o nível continuou a subir a t i n g i n d o o n í ve l m u i t o a l t o. LLO=LIG; LH=LIG e LHH=DSL. Nesta condição, as instr uções RNA associadas a LLO e LH con- tinuam como chave fechada e a bomba continua ligada. Como o contato do sensor de nível muito alto é normal fechado, quando for atingido o nível muito alto, a ins- trução RNF da lógica 1 funciona- rá como uma chave fechada acio- nando a saída (LG_SIR) que liga- rá a sirene.
Caros leitores! Até o próximo nú- mero onde continuaremos nosso treinamento em CLPs enfocando outros exemplos práticos de aplica- ção da linguagem LADDER. Até lá e boa leitura! l
Figura 21 - Programa ladder comentado.
Figura 20 - Conexão elétrica dos sinais de Entrada e Saída digitais no CLP.
