CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS

CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
A palavra automação está diretamente ligada ao
controle automático, ou seja ações
que não dependem da intervenção humana.
O conceito filosófico para o surgimento da automação
é muito antigo, remontando da época de 3500 e 3200
A.C., com a utilização da roda.
O objetivo era sempre o mesmo, o de simplificar o
trabalho do homem, de forma a substituir o esforço
braçal por outros meios e mecanismos, liberando o
tempo disponível para outros afazeres, valorizando o
tempo útil para as atividades do intelecto, das artes,
lazer ou simplesmente entretenimento.
Enfim, nos tempos modernos, entende-se por automação qualquer sistema apoiado em
microprocessadores que substitua o trabalho humano.
A automação é um processo de engenharia que identifica comportamentos repetitivos
em máquinas e processos, a fim de determinar a utilização de mecanismos e sensores
para reprodução destes movimentos e ações.
Garantindo pelo menos um dos seguintes
objetivos:
Aumento da Produtividade,
Aumento da Qualidade,
Aumento da Segurança
Evitar contato manual
Apresentamos um pequeno resumo da evolução da tecnologia que contribuíram para o
desenvolvimento da automação industrial.
Navegação com energia dos ventos, à vela pelos Fenícios ( 1000 A.C.)
Moinhos de ventos já eram utilizados antes do século X;
Invenção máquina de fiar (1764);
Tear Hidráulico (1768);
Máquina de Vapor (1769);
Bateria Elétrica (1800) Alessandro Volta;
Navegação com energia a vapor (1807);
Relação entre eletricidade e magnetismo (1820), por Hans Christian
Orsted;
Eletromagnetismo (1864) por James Clerk Maxwell;
Equação da força eletromotriz por Faraday (1831) e Lenz (1834);
Rede elétrica pública em Londres (1882);
Motor Elétrico CC (1886) através do gerador de CC por Werner Von
Siemens
Motor Elétrico CA (1889) o Eng. Dobrowolsky patenteou este motor
Os Controladores Lógicos Programáveis ou CLPs, são equipamentos eletrônicos
utilizados em sistemas de automação flexível. São ferramentas de trabalho muito úteis e
versáteis para aplicações em sistemas de acionamentos e controle, e por isso são
utilizados em grande escala no mercado industrial.
Permitem desenvolver e alterar facilmente a lógica para acionamento das saídas em
função das entradas.
Desta forma, podemos associar diversos sinais de entrada para controlar diversos
atuadores ligados nos pontos de saída.
CAMINHO COMPLETO DE UM SISTEMA ELETRÔNICO
ENTRADA DE
SINAIS
SINAIS
PROCESSADOS
SAÍDA DE
SINAIS
A entrada de sinais corresponde aos sinais captados, como temperatura, pressão,
posição, etc. Após o tratamento (sinais processados), estes sinais são enviados para
o controle de diversos dispositivos do sistema (sinais de saída).
O Controlador Lógico programável (CLP) é definido como aparelho eletrônico digital que
utiliza uma memória programável para o armazenamento interno de instruções
específicas, tais como; lógica, seqüenciamento, temporização, contagem e aritmética,
para controlar, através de módulos de entradas e saídas, vários tipos de máquinas e
processos.
O desenvolvimento dos CLPs começou em 1968 em resposta a uma requisição da
Divisão Hidramática da General Motors. Naquela época, a General Motors passava
dias ou semanas alterando sistemas de controles baseados em relés, sempre que
mudava um modelo de carro ou introduzia modificações em uma linha de montagem.
A tecnologia dos CLPs só foi possível com o aperfeiçoamento dos circuitos
integrados e da evolução da lógica digital.
Essa evolução trouxe consigo as principais vantagens:
Fácil diagnóstico durante o projeto
Economia de espaço devido ao seu tamanho reduzido
Possibilidade de criar um banco de armazenamento de programas
Baixo consumo de energia
Necessita de uma reduzida equipe de manutenção
Tem a flexibilidade para expansão do número de entradas e saídas
Capacidade de comunicação com diversos outros equipamentos
Entre outras
SINAIS E SISTEMAS
Sinal é uma descrição quantitativa de
um determinado fenômeno, associado a
um dado do meio. Exemplos de sinais:
sonoros, visuais e elétricos.
O sistema é uma parte do meio que cria
sinais próprios e que permite que ele se
relacione com o meio ambiente.
Exemplos
de
sistemas:
circuitos
elétricos, sistemas hidráulicos, sistemas
mecânicos.
Para controlar uma planta industrial, seja a mais simples ou mais complexa,
necessitamos de um sistema que obviamente quanto mais complexo mais se exige
deste controle. Porém, a idéia do sistema de controle é bastante simples e pode ser
dividida em três partes.
ENTRADAS
São sensores analógicos ou digitais, responsáveis por alimentar o controle com as
informações externas
Sensores digitais captam e enviam aos controladores variáveis discretas, tais como
ligado;desligado, ou alto;baixo, enquanto os analógicos captam e enviam aos
controlares variáveis com uma faixa continua, tais como pressão, temperatura, vazão
ou nível.
DISPOSITIVO CONTROLADOR
Manipula as informações através de um
software previamente embutido. Esse
dispositivo recebe as informações do
estado real da planta através de uma rede
de sensores ligados a ele, então ele
compara com um algoritmo de controle,
previamente embutido no controlador que
atualiza suas saídas.
SAÍDAS
Responsáveis pela ação, ou seja, são os
atuadores, dispositivos com finalidade de
provocar uma ação. Os atuadores mais
comuns são as válvulas, solenóides, e os
motores.
ABNT DEFINE CLP COMO
Um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com
aplicações industriais.
A NEMA (NATIONAL ELETRICAL MANUFACTURES ASSOCIATION) define CLP como
É um aparelho eletrônico que utiliza uma memória programável para armazenar
internamente instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica
seqüencial, temporização, contagem e aritmética, controlando, por meio de módulos de
entradas e saídas, vários tipos de maquinas ou processos.
SIEMENS LOGO 12 24RC
- Funciona de forma sequencial
- Executa cilcos de varredura em seus estados
- Quando cada estado do ciclo é executado os demais permanecem em repouso
- O tempo total para realizar um ciclo é denominado clock
O CLP funciona de forma seqüencial, fazendo um
ciclo de varredura em algumas etapas. É importante
observar que quando cada etapa do ciclo é
executada, as outras etapas ficam inativas
O tempo total para realizar o ciclo é denominado
CLOCK. Isso justifica a exigência de processadores
com velocidades cada vez mais altas.
Início: Verifica o funcionamento da C.P.U, memórias,
circuitos auxiliares, estado das chaves, existência de
um programa de usuário, emite aviso de erro em caso
de falha. Desativa todas as saídas.
Verifica o estado das entradas: Lê cada uma das
entradas, verificando se houve acionamento. O
processo é chamado de ciclo de varredura.
E SE TIVER ALGUM ERRO
DURANTE O PROCESSO
Compara com o programa do usuário: Através das
instruções do usuário sobre qual ação tomar em caso
de acionamento das entradas o CLP atualiza a
memória imagem das saídas
Atualiza as saídas: As saídas são acionadas ou
desativadas conforme a determinação da CPU. Um
novo ciclo é iniciado.
.Fonte de alimentação: Converte a tensão da rede
de 110 ou 220 VCA em +5VCC, +12VCC ou
+24VCC para alimentar os circuitos eletrônicos, as
entradas e as saídas.
Unidade de processamento: Também conhecida
por CPU, é composta por microcontroladores ou
microprocessadores (Intel 80xx, motorola 68xx, PIC
16xx). Endereçamento de memória de até 1Mega
Byte, velocidades de clock de 4 a 30 MHz,
manipulação de dados decimais, octais e
hexadecimais.
Bateria: Utilizada para manter o circuito do relógio
em tempo real. Normalmente são utilizadas baterias
recarregáveis do tipo Ni - Ca.
Memória do programa supervisor: O programa supervisor é responsável pelo
gerenciamento de todas as atividades do CLP. Não pode ser modificado pelo usuário e
fica normalmente em memórias do tipo PROM, EPROM, EEPROM.
Memória do usuário: Espaço reservado ao
programa do usuário. Constituída por memórias
do tipo RAM, EEPROM ou FLASH-EPROM.
Também pode-se utilizar cartuchos de memória,
para proporcionar agilidade e flexibilidade.
Memória de dados: Armazena valores do
programa do usuário, tais como valores de
temporizadores, contadores, códigos de erros,
senhas, etc. Nesta região se encontra
também a memória imagem das entradas – a
saídas. Esta funciona como uma tabela virtual
onde a CPU busca informações para o
processo decisório.
POWER ON RESET: desliga todas as saídas assim que o
equipamento é ligado, isso evita que possíveis danos venham a
acontecer.
POWER DOWN: monitora a tensão de alimentação salvando o
conteúdo das memórias antes que alguma queda de energia
possa acontecer.
WATCH DOG TIMER: o cão de guarda deve ser acionado em
intervalos periódicos, isso evita que o programa entre em “loop”.
Os CLPs podem ser classificados segundo a sua capacidade:
Nano e micro CLPs: possuem até 16 entradas e a saídas.
Normalmente são
compostos por um único módulo com capacidade de memória
máxima de 512
passos.
CLPs de médio porte: capacidade de entrada e saída em até
256 pontos, digitais e analógicas. Permitem até 2048 passos de
memória.
CLPs de grande porte: construção modular com CPU principal
e auxiliares.Módulos de entrada e saída digitais e analógicas,
módulos especializados, módulos para redes locais. Permitem a
utilização de até 4096 pontos. A memória pode ser otimizada
para o tamanho requerido pelo usuário.
ALLEN-BRADLEY
Entradas ( I ) – Os controladores lógicos programáveis são dotados de
entradas físicas que podem ser analógicas e ou digitais.
Processamento - Após coletar os dados, estes devem ser processados a fim de que
realizem uma determinada operação
Saídas ( 0 ) - Após coletar as informações e processá-las, um sinal elétrico que pode
ser analógico ou digital será enviado a saída.
Interface homem máquina (IHM) - É o elo de ligação entre o operador e a máquina,
permite o operador alterar entradas e saídas do sistema, fazer leituras convertidas em
gráficos de toda operação do sistema.
CLP
LEITOR DE CÓDIGOS
SENSOR DE DECTECÇÃO
CLP
ATUADOR 02
ATUADOR 01
S.D. 01
S.D. 02
CALIBRE
ENVASE
ETP
MOTOR
CLP
DOMÓTICA
DOMÓTICA
É uma tecnologia recente que permite a
gestão de todos os recursos habitacionais.
O termo “Domótica” resulta da junção da
palavra latina “Domus” (casa) com
“Robótica” (controlo automatizado de
algo).
É este último elemento que rentabiliza o
sistema, simplificando a vida diária das
pessoas,
satisfazendo
as
suas
necessidades de comunicação, de
conforto e segurança