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apostila básica CLP s7-200
Tipologia: Notas de estudo
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Compartilhado em 18/02/2012
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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:
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.
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.
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:
Figura 2 – Ciclo de processamento dos CLPs.
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.
Um CLP é basicamente um pequeno computador dedicado, onde em sua estrutura físico encontra-se:
Por outro lado, algumas características são particulares nos CLPs, como por exemplo:
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.
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
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:
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:
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 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
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:
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
Módulo de Posicionamento Módulos de Comunicação
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
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
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 frontal Vista lateral
Espaçamento para ventilação
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:
Basta colocar o CD1 e executar o programa SETUP.EXE dentro do diretório raiz do CD.
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.
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:
Figura 19 – Barra de ferramentas FILE.
