Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica AUTÓMATOS PROGRAMAVEIS Luís Magalhães Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação - História Autómatos Programáveis 2 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • A “automação” existe desde a pré-história, com a invenção da roda para transportar materiais • Já nesta altura o Homem pensou em optimizar o esforço empregue na realização de certas tarefas e trabalho do seu quotidiano. Nota: Acredita-se que seus inventores foram os povos que habitavam a antiga Mesopotâmia (5.500 AC ??? / 3500 a 3000AC) Autómatos Programáveis 3 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • Pode-se dizer que a automação apareceu realmente com o início da Revolução industrial. • Com a Revolução Industrial, no século XVIII, começou a utilização de equipamentos e máquinas nas indústrias onde eram utilizadas para realizar tarefas que outrora eram manuais. • A partir dessa época em diante, as máquinas e equipamentos utilizados na indústria sofreram várias melhorias e modificações, sempre com o objectivo de tornarem a produção cada vez mais rápida, precisa e confiável. Autómatos Programáveis 4 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • Por volta de 1788, alguns tipos de artefactos mecânicos, munidos de sistemas hidráulicos e pneumáticos passaram a ser aplicados nas linhas de produção. • Com esta utilização conseguiu-se a redução dos esforços dos operadores, como também o aumento da precisão no controlo do equipamento. Autómatos Programáveis 5 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • Esses primeiros anos da Revolução Industrial foram marcados por um impacto social muito grande, pois as máquinas realmente substituiram postos de trabalhos. • Só ficaram empregados aqueles que conseguiram adaptar-se a novas funções e ou os que apresentaram maior aptidão para operar as máqunas. Autómatos Programáveis 6 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • Produção em série: Fordismo e a lógica de relés • Já no século XX, houve o início da produção em série, sobretudo das técnicas desenvolvidas e aplicadas por Henry Ford nos estados unidos - bateu recordes de produção de automóveis em menos tempo. • Nesta época, o controle dos processos era realizado através de gigantescos e elaborados circuitos lógicos controlados por dispositivos eletromagnéticos (relés) . É a famosa lógica de relés. Autómatos Programáveis 7 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • Apesar do grande avanço na automação que a lógica de relés protagonizou também trouxe alguns incovenientes: – Os sistemas com relé ocupavam imenso espaço. – A capacidade de trabalho com variáveis analógicas era muito limitada. – Na ocorrência de um defeito, o diagnóstico era muito demorado. O pessoal da manutenção poderia levar dias para encontrar uma bobina queimada ou um contacto defeituoso dentro do circuito. Autómatos Programáveis 8 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • Apesar do grande avanço na automação que a lógica de relés protagonizou também trouxe alguns incovenientes: – Quando era necessário mudar o comportamento do sistema (devido à mudança no modelo do produto, por exemplo) era necessário remendar o sistema e ou começar a fazer tudo do zero o que custava meses de trabalho. Autómatos Programáveis 9 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História Autómatos Programáveis 10 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História Autómatos Programáveis 11 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • A eletrónica e os processadores • Em meados da década de 50, século XX, com a evolução da eletrónica e com o aperfeiçoamento das técnicas e sistemas de medição e controlo, as indústrias começaram a trabalhar com equipamentos de controlo ou comando numérico. • Surgiu então o conceito de distribuição de salas de controlo. • De notar que em 1947, Willian Shockley, John Barden e Walter Brattain “descobriram” o transistor, que é um componente eletrônico utilizado nos processadores modernos. Autómatos Programáveis 12 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • Com o aperfeiçoamento da eletrónica surgiram industriais, os primeiros que computadores começaram a ser utilizados na indústria a partir de 1961, quando também surgiram os primeiros robôs industriais. Autómatos Programáveis 13 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • A partir daí, o crescimento dos sistemas de controlo e a modernização de equipamentos atingiu uma velocidade espantosa, com o surgimento dos mini e microcomputadores, que ampliaram as possibilidades, passando a ser empregados em diversos ramos da instrumentação industrial. • O emprego de computadores na indústria traduziu-se no aumento da produção e redução de gastos, através da automação das máquinas. Autómatos Programáveis 14 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • Os microprocessadores passam a integrar o processo devido às suas capacidades de tomar decisões no controlo de uma máquina, tais como: – ligá-la – desligá-la – movimentá-la ou movimentar partes da máquina – sinalizar defeitos – gerar relatórios operacionais. Autómatos Programáveis 15 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • Dentro deste conceito, surgiram microcomputadores desenvolvidos especialmente para efectuar operações e controlos lógicos sobre os equipamentos e com possibilidade de reprogramação de suas funções. • Este microcomputador especial foi chamado de PLC (Programmable Logic Controller) ou em português, CLP (Controlador Lógico Programável). Autómatos Programáveis 16 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • O primeiro PLC surgiu em 1968 por Dick Morley, que trabalhava para a empresa Bedford Associates, que tinha (ganhou) uma solicitação da General Motors para desenvolver um sistema capaz de eliminar a infinidade de fios e relés utilizados para o controle de sua fábrica. • Posteriormente essa empresa passou a chamar-se MODICON (Modular Digital Controller), que hoje é propriedade da Schneider Electric, fabricante de equipamentos para automação industrial. Autómatos Programáveis 17 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História Dick Morley com o seu modelo, o Modicon 084, o primeiro Controlador Programável feito em série. De notar a construção modular com placas encaixadas em bastidores. Autómatos Programáveis 18 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • Algumas especificações básicas pedidas pela GM em 1968 na sua solicitação, que foi ganha pel GM: – Redução de custos. – Redução de dimensões em relação a um sistema equivalente em lógica cablada; – Facilidade de programação e reprogramação – Facilidade de manutenção e reparação, de preferência utilizando módulos plug-in; Autómatos Programáveis 19 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação – História • Actualmente as características gerais de um automatismo passam por: – Baixo custo e um vasto domínio de aplicações; – Instalação e manutenção simples e barata; – Substituição directa de automatismos baseados em tecnologias cabladas; – Linguagens de programação adaptadas aos automatismos e de simples percepção; – Elevada flexibilidade: reprogramáveis, modular, etc.; – Adaptação a ambiente industrial, sendo robusto contra a humidade, choque, poeiras e ruído electromagnético. Autómatos Programáveis 20 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação Porquê ??? Autómatos Programáveis 21 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação - Definição • A automação industrial pode ser definida pelo conjunto de tecnologias relacionadas com a aplicação de equipamentos (mecânicos, electrónicos, baseados em computador, etc.) em sistemas industriais de produção, e que com ela é conseguido um aumento de competitividade (em termos de custos, qualidade, disponibilidade e inovação). Autómatos Programáveis 22 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação - Objectivos • Em termos gerais, os objectivos a atingir poder-se-ão enquadrar em dois grandes níveis: – Segurança: Melhoria das condições de trabalho e de segurança de pessoas e bens. – Políticas de Mercado. Aumento da competitividade global do produto e da empresa. Autómatos Programáveis 23 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação Ao nível da Segurança: • A automação de um processo de fabrico veio reduzir ou anular a intervenção humana em muitas tarefas: – de perigo imediato (ex.: prensagem, corte, etc. ) – médio ou longo prazo (ex.: soldadura e pintura - inalação de gases) Autómatos Programáveis 24 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação Ao nível da Segurança: • Por outro lado as tarefas menos perigosas mas extremamente repetitivas conduzem a estados de cansaço, possíveis geradores de situações perigosas do ponto vista da segurança que se reflectem na qualidade do produto final. Autómatos Programáveis 25 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação Ao nível das Políticas de Mercado: • Aumento da competitividade da empresa através da: – Redução de custos de pessoal: automação das máquinas (tem o seu custo...) ou com a automação do controlo e planeamento da produção. – Redução de custos de stock (intermédios e terminais): Controlo e planeamento da produção: • Atingir stocks intermédios mantidos ao mínimo (stock zero), • Disponibilidade de produtos (atraso zero), • Optimização de compras graças ao controlo de produção em tempo real, etc. • Noção de operação JIT (Just In Time). Autómatos Programáveis 26 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação Ao nível das Políticas de Mercado: • Aumento da qualidade dos produtos: Máquinas mais precisas do que o homem, o que garante melhores características de repetição (qualidade constante, não dependente de turnos particulares) • Maior disponibilidade dos produtos: redução do número de avarias. • Aumento da evolução: menos tempo necessário para o projecto, planeamento e fabrico de novos produtos, associado à utilização de máquinas programáveis aptas a desempenhar diferentes operações. • Aumento da flexibilidade da produção: resposta rápida às solicitações do mercado e capacidade de operar diferentes variantes de produtos. Autómatos Programáveis 27 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação • As estratégias de produção visam um conjunto de objectivos, que na realidade corresponde a um só mais lato: O aumento da competitividade !!! • A competitividade cria necessidades: – Maior velocidade de execução das tarefas; – Menores tempos de paragem; – Menor número de acidentes; – Produtos com maior e mais uniforme qualidade; Autómatos Programáveis 28 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação: Tecnologia Cablada vs Programada • Os automatismos, de acordo com a sua tecnologia, podem-se classificar em dois grandes grupos: – Tecnologias cabladas: • Eléctrica: Relés, Electrónica • Fluídica: Pneumática, Hidráulica – Tecnologias programadas: • Autómatos Programáveis; • Microprocessadores; • Microcomputadores. Autómatos Programáveis 29 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação: Tecnologia Cablada vs Programada • Os automatismos, de acordo com a sua tecnologia, podem-se classificar em dois grandes grupos: – Tecnologias cabladas: • Eléctrica: Relés, Electrónica • Fluídica: Pneumática, Hidráulica – Tecnologias programadas: • Autómatos Programáveis; • Microprocessadores; • Microcomputadores. Autómatos Programáveis 30 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação: Tecnologia Cablada vs Programada • A tecnologia cablada recorre à utilização de relés electromecânicos e de blocos lógicos interligados entre si, o que apresenta algumas desvantagens: – Complexidade de expansão – Dificuldade de alteração nas funções a desempenhar – Custos envolvidos na concepção do sistema de controlo – Complexidade e dificuldade de manutenção em processos complexos Autómatos Programáveis 31 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação: Tecnologia Cablada vs Programada • Características da lógica programada: – O funcionamento da instalação é definido por um programa executado de maneira cíclica por um autómato programável. – Para cada modificação de funcionamento, basta modificar o programa. Não é necessário cablar novamente e ou acrescentar um ou mais relé auxiliares. – Um só aparelho (PLC), sem cablagem entre os módulos, unicamente a ligação aos sensores (entradas do autómato), aos accionadores (saídas do autómato) e à alimentação. Autómatos Programáveis 32 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Automação: Tecnologia Cablada vs Programada • A tecnologia Programada, através da utilização do PLC, substitui todos os relés auxiliares e temporizadores. Com isto ganha-se: – em volume das instalações, nomeadamente na parte de controlo do autonatismo – mais fiabilidade pois não há peças mecânicas no cérebro do automatismo. • necessita apenas das seguintes ligações: – a alimentação do autómato – os sensores – os accionadores. Autómatos Programáveis 33 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Controladores Lógicos Programáveis (CLP) “Programmable Logic Controller (PLC)” Autómatos Programáveis 34 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Autómato Programável - PLC • PLC - “Programmable Logic Controller” ou “Controlador lógico programável” • Dispositivo electrónico e programável, destinado a comandar e controlar, em ambiente industrial e em tempo real, processos produtivos. • é na realidade um computador especializado, baseado num microprocessador, que desempenha funções de controlo de diversos tipos e níveis de complexidade • O PLC surgiu com o objectivo de substituir os sistemas de controlo, desenvolvidos em lógica cablada, vulgarmente utilizados na indústria. Autómatos Programáveis 35 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Autómato Programável - PLC • Objectivo inicial: – Flexibilidade de controlo – Programação e modularidade de funções – Redução do tempo de concepção e de instalação de sistemas de controlo. Autómatos Programáveis 36 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Autómato Programável - PLC • Panorama actual: – Rápido crescimento do mercado – Grande variedade de PLCs disponíveis – Sistemas de controlo previamente utilizados na indústria, se tornassem rapidamente obsoletos, principalmente devido ao facto de apresentarem pouca flexibilidade – Actualmente, os autómatos programáveis são os componentes fulcrais no desenvolvimento de aplicações de automação industrial Autómatos Programáveis 37 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Arquitectura do PLC Autómatos Programáveis 38 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Arquitectura do PLC Unidade Central de Processamento (CPU) • A unidade central chamada também de processador constitui o cérebro do autómato. • É ela que: – Lê os valores dos sensores. – Executa o programa com os dados contidos na memória. – Escreve as saídas ligadas aos accionadores. Autómatos Programáveis 39 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Arquitectura do PLC Memória • A memória do autómato contém o programa a executar e os dados utilizados por esse programa (valores de variáveis, de temporizadores, de contadores...). • É o local onde são armazenadas todas as informações contidas no autómato. Autómatos Programáveis 40 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Arquitectura do PLC • A interface Entrada/Saída A interface entrada/saída permite não só transferir para o autómato o estado dos sensores, mas também enviar as ordens para os accionadores, por exemplo para os relés, os contactores... • A Unidade de Alimentação Os autómatos podem ser alimentados a 24Vdc ou 230Vac. Quando são alimentados a 24Vdc a fonte de alimentação é externa. Quando a alimentação é de 230Vac são ligados directamente à rede eléctrica e têm uma fonte de alimentação interna. Autómatos Programáveis 41 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Arquitectura do PLC O módulo de comunicação • O autómato constitui o cérebro do automatismo, ele contém um programa que descreve as acções a efectuar. • Esse programa realizado no computador, deve ser transferido para o autómato, é o trabalho deste módulo. • Nalguns autómatos o módulo de comunicação é interno, ele só é visível pelo seu ligador. Autómatos Programáveis 42 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica PLC - Módulos • A Unidade de Alimentação Autómatos Programáveis 43 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica PLC - Módulos • Módulo do processador Autómatos Programáveis 44 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica PLC - Módulos • Interfaces de entradas digitais Autómatos Programáveis 45 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica PLC - Módulos • Interfaces de saídas digitais Autómatos Programáveis 46 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica PLC - Módulos • Interfaces de entradas analógicas Autómatos Programáveis 47 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica PLC - Módulos • Interfaces de saídas analógicas Autómatos Programáveis 48 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica PLC - Módulos • Interfaces de comunicação Autómatos Programáveis 49 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica PLC - Módulos • Interfaces de aplicações específicas Autómatos Programáveis 50 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica PLC – Aspecto Comercial Autómatos Programáveis 51 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Implementação de um automatismo com PLC • Especificações da aplicação – Descrição das funções do sistema automatizado • Análise das especificações – Estrutura – Modo de aplicação • Configuração do PLC – Interfaces – Parâmetros Autómatos Programáveis 52 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Implementação de um automatismo com PLC • Declaração de dados – Estruturação dos dados – Definição das variáveis • Programação – Codificação das especificações Autómatos Programáveis 53 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Principios de Operação do PLC Actua em: Valores Físicos Produtos Sólidos, Líquidos ou Gasosos Um ou mais PLC’s controlados por interface Homem-Máquina Máquinas ou Processos Autómatos Programáveis 54 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Principios de Operação do PLC Autómatos Programáveis 55 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Principios de Operação do PLC • Parte de Comando (PC): – 1 ou mais processadores processam os dados da Parte de Operação (PO) – Interface Homem-máquina: Controlo do processo • Parte de Operação (PO) – Sensores e Actuadores: asseguram o interface entre PC e PO – Sensores: Informam o estado da PO – Actuadores: Alteram o estado da PO em função das ordens geradas pelo PC Autómatos Programáveis 56 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Principios de Funcionamento do PLC Autómatos Programáveis 57 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Principios de Funcionamento do PLC • Os sinais que o autómato recebe dos sensores, que fornecem as informações ao programa chamam-se variáveis externas de entrada. • Os sinais que o autómato fornece aos actuadores, que actuam sobre a parte operativa da instalação denominam-se variáveis externas de saída. • Os sinais que o autómato utiliza como resultado das operações aritméticas e lógicas efectuadas pelo programa, chamam-se variáveis internas. Autómatos Programáveis 58 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica Principios de Funcionamento do PLC SENSORES PROCESSO ACTUADORES AUTÓMATO Variáveis externas de entrada (digitais ou analógicas) PROGRAMÁVEL Variáveis internas Variáveis externas de saída (digitais ou analógicas) Autómatos Programáveis 59 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO - PLC • Logo que executamos um programa, o autómato vai efectuar ciclicamente estas três fases: – Fase 1: Leitura do estado das entradas – Fase 2: Execução do programa – Fase 3: Activação ou desactivação das saídas • Ao terminar a Fase 3, o autómato volta à Fase 1 e assim sucessivamente. Autómatos Programáveis 60 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica BITS E WORDS • Um bit é a zona em memória que pode ter dois valores: 0 ou 1. • Uma word é a zona em memória que contêm um valor numérico. • Ela é utilizada para reter uma duração de temporização, um valor de contagem. • A memória do autómato pode conter dados ou um programa. • Ela pode ser de dois tipos: RAM ou ROM. Autómatos Programáveis 61 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO - PLC • O tempo de ciclo (scan) de um autómato, com leitura cíclica, corresponde ao tempo decorrido entre a leitura das entradas e a actualização das saídas. Autómatos Programáveis 62 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO - PLC Variáveis externas de entrada Variáveis externas de saída Digitais Analógicas tudo ou nada (1 ou 0, ligado ou desligado) (a variação é contínua) Parte de comando Parte de comando por exemplo um interruptor de fim por exemplo o valor fornecido por um de curso. sensor de temperatura. Parte de potência Parte de potência por exemplo um motor eléctrico. por exemplo a regulação da velocidade de um motor. Autómatos Programáveis 63 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica BITS E WORDS • A memória RAM pode ser escrita ou lida, a memória ROM só pode ser lida. • As entradas e saídas constituem as ligações físicas do autómato com o exterior. Para nós, são simples terminais de ligação mas para o autómato, é um sistema que: – Transforma um sinal eléctrico num estado lógico (0 ou 1) para as entradas. – Transforma um estado lógico (0 ou 1) num sinal eléctrico para as saídas. Autómatos Programáveis 64 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica ARQUITECTURA PLC • Variáveis Internas Autómatos Programáveis 65 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica ARQUITECTURA PLC • Variáveis externas Autómatos Programáveis 66 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica ARQUITECTURA PLC • Variáveis de configuração, ajuste e diagnostico Autómatos Programáveis 67 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica ARQUITECTURA PLC • Endereçamento de variáveis de interface Autómatos Programáveis 68 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica ARQUITECTURA PLC • Endereçamento de variáveis de blocos de funções Autómatos Programáveis 69 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica ARQUITECTURA PLC • Variáveis do Sistema Autómatos Programáveis 70 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica ARQUITECTURA PLC • Ciclo do PLC: <200 ms – Leitura de entradas: Análise do estado da máquina – Programa de aplicação – Actualização das saídas: Actuar na Parte Operativa Autómatos Programáveis 71 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica ARQUITECTURA PLC • Modos de operação: RUN , AUTO – Modo de operação normal – Conforme descrito anteriormente Autómatos Programáveis 72 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica ARQUITECTURA PLC • Modos de operação: MANU , STOP – Ler novos programas de aplicação ou debbug – O PLC continua a fazer diagnósticos e a ler as entradas Autómatos Programáveis 73 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica ARQUITECTURA PLC • Ciclo da máquina – Diversos processos efectuam operações ciclicamente – O tempo que o processo leva é o ciclo da máquina • Modos de operação: – ON: Iniciar o processo – STOP: Terminá-lo Autómatos Programáveis 74 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica ARQUITECTURA PLC • Após uma paragem do processo pelo operador, este pode ser inicializado de 2 modos: – Arranque a frio • Inicialização do PLC • Verificação da configuração • Definição dos diferentes módulos • Correr o programa de aplicação – Arranque a quente • O processo inicia-se no ponto em que foi parado Autómatos Programáveis 75 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica DESENVOLVIMENTO • (1) Descrição do PLC: – Família de PLC – Tipo de processador – Memória – Módulos de extensão… Autómatos Programáveis 76 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica DESENVOLVIMENTO • (2) Configuração do hardware e software: – Declaração dos módulos de hardware e interfaces – Configuração de condições do Watchdog, variáveis… Autómatos Programáveis 77 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica DESENVOLVIMENTO • 3) Estrutura e declaração de dados: – Declaração de símbolos e comentários das variáveis – Sintaxe das variáveis e estruturação das variáveis Autómatos Programáveis 78 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica DESENVOLVIMENTO • (4) Estrutura do programa: – Subdivisão em módulos – Cada módulo pode ser programado na linguagem mais apropriada – Alguns módulos funcionam ciclicamente – Outros são despoletados por um evento Autómatos Programáveis 79 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica DESENVOLVIMENTO • (5) Linguagens de programação: – Norma IEC 1131-3 – Linguagens standard Autómatos Programáveis 80 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica DESENVOLVIMENTO • (5) Linguagens de programação: Ladder Logic – Execução sequencial das redes (rungs) – Rungs compostas por elementos gráficos que representam – Entradas/Saídas, Variáveis internas – Funções de temporização, contagem, lógica, aritmética, etc Autómatos Programáveis 81 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica DESENVOLVIMENTO • (5) Linguagens de programação: ST -STuctured literal – Baseada em texto – Sucessão de sentenças executadas sequencialmente pelo PLC Autómatos Programáveis 82 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica DESENVOLVIMENTO • (5) Linguagens de programação: List – Baseada em texto – Sucessão de sentenças executadas sequencialmente pelo PLC Autómatos Programáveis 83 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica PROGRAMA • Um programa é uma sucessão ordenada de instruções (numa linguagem que o autómato entenda) que indicam ao processador as operações a efectuar. • Cada fabricante de autómatos utiliza as suas mnemónicas (abreviaturas das palavras que designam as instruções). Exemplo de Programa • Ler o estado de a • Ler o estado de b • Se a ou b fechar então acende s • Se não apagar s Esquema Eléctrico Autómatos Programáveis 84 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica LINGUAGEM LADDER • A programação em linguagem Ladder é uma ferramenta usada para descrever o formato de diagramas esquemáticos introduzidos num PLC. A linguagem usa dois elementos básicos: instruções lógicas de relé e instruções para transferência de dados. • Este conjunto de instruções lógicas permite que a linguagem Ladder possa substituir, de uma forma eficaz, o controlo realizado exclusivamente com relés. Autómatos Programáveis 85 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica LINGUAGEM LADDER • Um circuito de lógica Ladder consiste numa rede formada por linhas, nas quais deve existir continuidade para que se possa activar a respectiva saída. • Estas saídas são controladas pela combinação de estados das entradas e saídas. • As condições podem ser ligadas em série, paralelo, ou sérieparalelo, a fim de construir a lógica necessária. Autómatos Programáveis 86 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica LINGUAGEM LADDER Autómatos Programáveis 87 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica LINGUAGEM LADDER • Alguns princípios básicos relativos à lógica Ladder devem ser referidos: – Todos os símbolos que denotem saídas devem estar localizados o mais à direita possível. – Todos os símbolos que denotem contactos devem estar localizados do lado esquerdo. – É possível ligar por intermédio de caminhos horizontais e caminhos verticais os diversos componentes. – Todos os símbolos são representados no seu estado normal. Ou seja, os contactos normalmente abertos encontram-se abertos; e os contactos normalmente fechados encontram-se fechados. Só ocorrem comutações de estado quando o contacto for alimentado. Autómatos Programáveis 88 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica LINGUAGEM LADDER • Estas funções permitem manipular a informação. Autómatos Programáveis 89 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica LINGUAGEM LADDER • Os contadores são elementos básicos de qualquer PLC. Contar eventos lógicos, de IO, etc. é uma das actividades de rotina de um programa de PLC. Autómatos Programáveis 90 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica INSTRUÇÃO KEEP • A instrução KEEP, permite definir um relé como biestável, sendo o seu estado definido por duas condições lógicas; uma de SET e outra de RESET. – O relé especificado na instrução ficará activo desde que a condição de SET tenha tomado o valor ON. – O relé só desactivará quando existir um valor ON na condição de RESET. NOTA: Caso haja simultaneidade das duas condições a ON, é a condição de RESET a predominante. Autómatos Programáveis 91 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica INSTRUÇÃO SET E RESET • Em alternativa à instrução KEEP que congrega as condições de activação e desactivação de um bit, existem duas instruções que permitem manipular o estado de um bit, em circunstâncias semelhantes. Essas instruções são SET e RESET. Autómatos Programáveis 92 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica INSTRUÇÃO CNT • A instrução CNT permite a programação de um contador decrescente. Este é identificado com um número, tal como acontece nos temporizadores • É especificado também o valor de PRESET que pode ser uma constante ou o valor contido numa word. • Associado a cada contador existe um contacto CNT N (sendo N o número do contador). Autómatos Programáveis 93 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica INSTRUÇÃO TIM • A instrução TIM permite definir um temporizador de atraso à operação com a precisão de até 0.01 segundos podendo este ter um alcance máximo de 32767.7 segundos. • O valor de PRESET (tempo inicial) pode ser especificado por uma constante ou pelo conteúdo de uma word. • Associado a cada temporizador existe um contacto TIM N (sendo N o número do temporizador). Autómatos Programáveis 94 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica INSTRUÇÃO TIM • A instrução TIM é sempre antecedida por uma condição lógica, que estando a ON activa o temporizador, este começa a decrementar o tempo pré-seleccionado e quando atinge o zero, fecha o contacto TIM N • Se a condição lógica passar a OFF, implica o RESET do temporizador e consequentemente a abertura do contacto TIM N. Autómatos Programáveis 95 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica INSTRUÇÃO DIFU • A instrução DIFU permite activar um relé durante um ciclo de scan, sempre que a condição lógica que antecede a instrução, transita do estado OFF para ON. Autómatos Programáveis 96 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica INSTRUÇÃO DIFD • A função DIFD permite activar um relé durante um ciclo de scan, sempre que a condição lógica que antecede a instrução, transita de um estado ON para OFF. Autómatos Programáveis 97 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica EXERCICIOS DE EXEMPLO 1 On Off M T ENDEREÇOS COMENTÁRIOS LIGAR SISTEMA 0.00 DESLIGAR SISTEMA 0.01 MOTOR TAPETE 1.00 Autómatos Programáveis 98 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica EXERCICIOS DE EXEMPLO 2 Autómatos Programáveis 99 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica EXERCICIOS DE EXEMPLO 3 Autómatos Programáveis 100 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica EXERCICIOS DE EXEMPLO 4 Autómatos Programáveis 101 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica EXERCICIOS DE EXEMPLO 5 • Foi acrescentado um cilindro pneumático para rejeição de peças defeituosas, detectadas graças ao sensor existente. • Em funcionamento, sempre que uma peça seja detectada como defeituosa, o cilindro deverá avançar até actuar o fim de curso. O cilindro recua por si só assim que desapareça o sinal de avanço. • O tapete, só pára à ordem de paragem (Off). • Se o cilindro estiver no processo de avanço, e o operador actuar o sinal de paragem (Off), este deve recuar. Autómatos Programáveis 102 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica EXERCICIOS DE EXEMPLO 5 On Cilindro Off Sensor Fim Curso PEÇAS OK MT PEÇAS REJEITADAS ENDEREÇOS COMENTÁRIOS 0.00 LIGAR SISTEMA 0.01 DESLIGAR SISTEMA 0.02 SENSOR DA ZONA DE INSPECÇÃO 0.03 CILINDRO À FRENTE 1.00 MOTOR TAPETE 1.01 CILINDRO REJEIÇÃO DE PEÇAS Autómatos Programáveis 103 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica EXERCICIOS DE EXEMPLO 6 Autómatos Programáveis 104 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica EXERCICIOS DE EXEMPLO 6 Autómatos Programáveis 105 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica FIM Autómatos Programáveis 106 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica ANEXO PROJ. SEMÁFORO • Considere passagem de peões: – Após pressão num botão na passagem de peões, os semáforos passarão a vermelho pela sua lógica normal. – A passagem para peões será aberta durante 20 segundos, após esse tempo deverá ser encerrada e o semáforo volta ao seu funcionamento normal. Autómatos Programáveis 107 Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica ANEXO PROJ. SEMÁFORO • Considere agora sensores magnéticos no pavimento – Quando detectada uma viatura num sensor magnético, e não passe qualquer viatura no outro sentido durante 5 segundos, deverá ser iniciado o procedimento de abertura do sinal verde. – Se estiverem sempre a passar viaturas e estiver uma viatura à espera no outro sentido, o sinal verde não deverá estar aberto mais do que 1 minuto, permitindo assim esvaziar o outro sentido. Autómatos Programáveis 108
