INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA PARAÍBA
TEMA DA AULA
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
PROFESSOR: RONIMACK TRAJANO DE SOUZA
OBS.: Material elaborado por Flaviano Batista e adaptado por Ronimack Trajano
CONTROLE DE PROCESSOS
Botão 1
Lâmpada 1
Botão 2
Lâmpada 2
Botão 3
Lâmpada 3
CONTROLE DE PROCESSOS
Botão 1
Lâmpada 1
Botão 2
Lâmpada 2
Botão 3
Lâmpada 3
CONTROLE DE PROCESSOS
Botão 1
Lâmpada 1
Botão 2
Lâmpada 2
Botão 3
Lâmpada 3
CONTROLE DE PROCESSOS
Botão 1
Lâmpada 1
Botão 2
Lâmpada 2
CLP
Botão 3
Lâmpada 3
ADVENTO DO CLP - HISTÓRICO
Na década de 60, para melhorar
o desempenho na produção, a
indústria automotiva, através da
divisão Hydramatic da GM
determinou os critérios para
projeto do CLP, sendo que o
primeiro dispositivo a atender às
especificações foi desenvolvido
pela Gould Modicion em 1969.
Inicialmente foram usados em
aplicações de controle discreto
(on/off – liga/desliga),
ADVENTO DO CLP
CRITÉRIOS DO EDITAL
1. Facilidade de programação e reprogramação, preferivelmente na planta, para
alterar sua seqüência de operações;
2. Facilidade de manutenção e reparo, preferivelmente usando módulos plug-in;
3. Confiabilidade, mesmo em ambiente industrial;
4. Menor tamanho que o sistema equivalente em relés;
5. Competitivo em custo com painéis de relés e eletrônicos equivalentes;
6. Aceitar as entradas em 115 V ca;
7. Ter saídas em 115 V ca com uma capacidade mínima de 2 A, para operar com
válvulas solenóides e contactores;
8. Ter possibilidade de expansões com alterações mínimas no sistema como um todo;
9. Ter uma memória programável com capacidade mínima de 4.000 palavras, e que
pudesse ser expandida.
ARQUITETURA BÁSICA
Memórias
Entradas
Analógicas
Saídas
Analógicas
CPU
Entradas
Digitais
Fonte de
Alimentação
Saídas
Digitais
Software
ARQUITETURA BÁSICA
ARQUITETURA BÁSICA
COMPACTO (MONOBLOCO)
Eles possuem quantidade fixa de pontos de I/O.
Obs.: Em alguns CLP’s compactos, é possível a adição de pontos de I/O
por meio de “blocos” de expansão, com limite determinado pelo
fabricante, porém apresentam poucas opções de configuração
(quantidade e tipo dos pontos de I/O para cada bloco de expansão).
Compacto (monobloco)
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Um CLP, em seu modo de execução, esta sempre executando
um conjunto de tarefas que se repetem indefinidamente
formando um ciclo. Este ciclo de trabalho é denominado de
ciclo de “Scan” e de forma geral ele tem duração de alguns
milisegundos “Scan Time”. Este tempo depende do tamanho do
programa e dos recursos utilizados. Este modo de trabalho está
presente em todos os CLP’s do mercado e definem o
tratamento da informação durante a execução do Programa
Aplicação.
O Ciclo de Scan pode ser descrito de forma simplificada
através de diagrama de blocos:
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
INICIALIZAÇÃO
ATUALIZAÇÃO DAS ENTRADAS
(LEITURA DAS ENTRADAS)
EXECUÇÃO
PROGRAMA DO USUÁRIO
ATUALIZAÇÃO DAS SAÍDAS
(ESCRITAS DAS SAÍDAS)
REALIZAÇÃO DE DIAGNÓSTICO
CICLO DE
VARREDURA
(SCAN)
INICIALIZAÇÃO
No momento em que é ligado o CLP executa uma série de operações
pré - programadas, gravadas em sua Memória do Sistema:
- Verifica o funcionamento eletrônico da CPU , memórias e circuitos
auxiliares;
- Verifica a configuração interna e compara com os circuitos
instalados;
- Verifica o estado das chaves principais ( RUN / STOP , PROG, etc. );
- Desativa todas as saídas;
- Verifica a existência de um programa de usuário;
- Emite um aviso de erro caso algum dos itens acima falhe.
CPU
A CPU de um CLP compreende os elementos que formam a
“inteligência” do sistema: O Processador e o Sistema de
Memória por meio do Programa de Execução (desenvolvido
pelo fabricante) interpretam e executam o Programa de
Aplicação (desenvolvido pelo usuário), e gerencia todo o
sistema. Os circuitos auxiliares de controle atuam sobre os
barramentos de dados (data bus), de endereços (address bus)
e de controle (control bus), conforme solicitado pelo
processador, de forma similar a um sistema convencional
baseado em microprocessador.
ATUALIZAÇÃO DE E/S
ATUALIZAÇÃO DAS ENTRADAS (LEITURA DAS ENTRADAS)
A CPU realiza a leitura de todos os pontos de entrada e armazena-os
na Tabela de Imagem de Entradas. Os dados da tabela são utilizados
pela CPU durante a execução do programa do usuário. Após a
execução da leitura em um ciclo, a atualização das entradas será
realizada apenas no scan seguinte.
ATUALIZAÇÃO DAS SAÍDAS (ESCRITAS DAS SAÍDAS)
O CLP escreve o valor contido na Memória das Saídas , atualizando as
interfaces ou módulos de saída.
SOFTWARE DE PROGRAMAÇÃO
Os softwares aplicativos são baseados em microcomputadores
PC fornecidos pelos fabricantes. Por meio dele, o computador
estará pronto para ler e escrever os programas contidos no
CLP e monitoração e/ou simulação da operação.
Existem vários software aplicativo para CLP , e cada
fabricantes de um tem o seu próprio software com suas
particularidades , como por exemplo a forma de dar nomes a
cada entrada que podem ser:
I32.0 , I32.1 .... I32.7 , I33.0 ...I33.7 ( padrão Siemens )
E0.0 , E0.1... E0.7, E1.0 , ... E1.7 ( padrão Altus )
I0 , I1 , I2 ( padrão WEG )
%I0.0 , %I0.1 , %I0.2 ( padrão Telemecanique )
ÁLGEBRA BOOLEANA
Em meados do século XIX G. Boole desenvolveu um sistema matemático de análise
lógica.
Esse sistema é conhecido como "álgebra de Boole“.
No início da era eletrônica, todos os problemas eram resolvidos por sistemas
analógicos, também conhecidos por sistemas lineares.
Com o avanço da tecnologia, esses mesmos problemas começaram a ser
solucionados através da eletrônica digital. Esse ramo da eletrônica é empregado nas
máquinas, tais como: computadores, processadores de dados, sistemas de controle
e de comunicação digital, codificadores, decodificadores, etc.
A álgebra de Boole é baseada em apenas dois valores. Esses dois valores poderiam,
por exemplo, ser representados por tensão alta e tensão baixa ou tensão positiva
e tensão negativa.
ÁLGEBRA BOOLEANA
Na álgebra comum os valores têm um significado numérico,
enquanto que na Álgebra de Boole têm um valor lógico.
Observe que muitas coisas apresentam duas situações
estáveis.
Exemplo: verdade ou mentira; alto ou baixo; sim ou não;
ligado ou desligado; aceso ou apagado; positivo ou negativo;
etc. Essas coisas são ditas binárias e podem ser representadas
por 0 ou 1.
Uma variável booleana tem o mesmo significado da variável da
álgebra comum. Entretanto, a variável booleana pode assumir
apenas 2 valores, cada qual em instantes diferentes.
ÁLGEBRA BOOLEANA
FUNÇÃO E OU AND
A função E é aquela que executa a multiplicação de duas ou mais variáveis binárias.
Para melhor compreensão, representaremos a função E através do circuito:
ÁLGEBRA BOOLEANA
1) Se tivermos a chave A aberta (0) e a chave B aberta (0), neste circuito não
circulará corrente, logo a lâmpada permanecerá apagada (0). ( A=0, B=0, A.B=0)
2) Se tivermos a chave A aberta (0) e a chave B fechada (1), a lâmpada
permanecerá apagada.( A=0, B=1, A.B = 0)
3) Se tivermos a chave A fechada (1) e a chave B aberta (0),a lâmpada permanecerá
apagada. (A=1, B=0, A.B =0)
4)Se tivermos agora, a chave A fechada (l) e a chave B fechada (1) a lâmpada irá
acender, pois circulará corrente. ( A=1, B=1, A.B =1)
Analisando as situações, concluímos que só teremos a lâmpada acesa quando as
chaves A e B estiverem fechadas.
ÁLGEBRA BOOLEANA
ÁLGEBRA BOOLEANA
PORTA E OU “AND”
A porta E é um circuito que executa a função E, portanto segue a tabela vista
anteriormente..
Até agora, descrevemos a função E para duas variáveis de entrada.
Podemos estender este conceito para qualquer número de entradas. Teremos neste
caso uma porta E de N entradas e somente uma saída. A saída permanecerá no
“estado um” se, e somente se as N entradas forem iguais a um e permanecerá no “
estado zero” nos demais casos.
ÁLGEBRA BOOLEANA
Para exemplificar, vamos mostrar uma porta E de três entradas e sua tabela da
verdade.
ÁLGEBRA BOOLEANA
Notamos que a tabela da verdade anterior mostra as oito
possíveis combinações das variáveis de entrada e seus
respectivos resultados de saída.
O número de situações possíveis é igual a 2 elevado a N , onde
N é o número de variáveis. No exemplo anterior: N=3, portanto,
2 elevado a 3 = 8, que são as oito combinações possíveis para
3 variáveis de entrada.
ÁLGEBRA BOOLEANA
FUNÇÃO OU ou OR
A função OU é aquela que assume o valor um na saída quando uma ou mais
variáveis de entrada forem iguais a um e assume o valor zero se, e somente se,
todas as variáveis de entrada forem iguais a zero.É representada da seguinte forma:
ÁLGEBRA BOOLEANA
Situações possíveis
1) Se tivermos as chaves A e B abertas ( 0 e 0 ), no circuito não circulará corrente,
logo, a lâmpada permanecerá apagada (0).
2) Se tivermos a chave A aberta (0) e a chave B fechada (1), circulará uma corrente
pela chave B e a lâmpada acenderá (1).(A=0, B=1, A+B =1)
3) Se tivermos a chave A fechada (1) e a chave B aberta (0), o circuito agora ficará
fechado através da chave A e em consequência a lâmpada permanecerá acesa (1).
( A=1, B=0, A+B = 1).
4) Se tivermos as duas chaves fechadas (A=1 e B=1), a corrente circulará através
dessas chaves e a lâmpada permanecerá acesa (1). (A=1,B =1, A+B=1)
ÁLGEBRA BOOLEANA
ÁLGEBRA BOOLEANA
ÁLGEBRA BOOLEANA
FUNÇÃO NÃO ou NOT
A função não ou função complemento é aquela que inverte o estado da variável,
ou seja, se a entrada estiver em 0 (zero) a saída será 1 (um), e se a entrada estiver
em 1 (um) a saída será 0 (zero). A função complemento é representada da seguinte
forma:
Esta barra sobre a letra que representa a variável significa que esta sofrerá uma
inversão. Podemos também dizer que Ā significa a negação de A.
Para entendermos melhor a função "não", vamos representá-la pelo circuito a
seguir.
ÁLGEBRA BOOLEANA
Situações possíveis:
1) Quando a chave A estiver aberta (0), passará corrente pela lâmpada e esta
acenderá (1): A=0 e Ā =1.
2) Quando a chave A estiver fechada (1), curto-circuitaremos a lâmpada e esta se
apagará (0): A=1 e Ā =0.
ÁLGEBRA BOOLEANA
ÁLGEBRA BOOLEANA
ÁLGEBRA BOOLEANA
TELA DE PROGRAMAÇÃO
1
1
ARQUITETURA INTEGRADA - INDUSTRIA
Plant Control
System PLC
Ether Net / IP
Control Net
Link
2
1
Motor
Conveyor Control System
PLC & Operator - MMI
Gear
Box
Gear
Box
PROCESS
Device Net
Series
Monitors
• Vibration
• Protection
PF 7000
PF 7000
Master
Follower
Speed / Torque Reference
Communications
MV Starters
2
3
3
Plant Portable PC
With Modem & Drive Tools
Software
1
Motor