CLP

1. CLP FIC – CLP (Controlador Lógico Programável) Prof. Alexsander Furtado Carneiro Contato: alexsander.carneiro@ifsc.edu.br (49) 3221-4252

2. CLP Circuito de comando de uma partida Estrela Triângulo

3. CLP Circuito de comando de uma partida Estrela Triângulo

4. Introdução a Automação Qual a definição da Automação? “... Qualquer sistema, apoiado a computadores, que substitui o trabalho humano, em favor da segurança das pessoas, da qualidade dos produtos, rapidez da produção ou da redução de custos, assim aperfeiçoando os complexos objetivos das indústrias, dos serviços ou bem estar ...” (Moraes e Castrucci, 2007)

5. Introdução a Automação • Onde vemos a presença da Automação? • A automação está presente em vários ambientes em que estamos presentes: • Nas residências : Lavadora de roupas, no portão eletrônico, micro-ondas, etc. • Na rua: Semáforo, controlador de velocidade, trens, etc. • No trabalho: Esteiras rolantes, robôs de solda, controle de temperatura, pressão e vazão, etc. • Lazer: DVD, vídeo games, em máquinas de refrigerantes, etc.

6. Sistemas de Controle Sistema de Controle de Malha Aberta: São aqueles em que a saída não exerce nenhuma ação de controle no sistema. Ex. Máquina de lavar roupa.

7. Sistemas de Controle Os Sistemas de controle de malha fechada apresentam a característica de utilizar um sensor como sinal de realimentação. Ex. Controle de temperatura.

8. Sistemas de Controle Baseado no sistema de controle de malha fechada temos diversas estratégias de controle. Dentre elas: Controle Liga e Desliga: O controlador compara o sinal de entrada (Set Point) com o da saída (PV), quando PV alcança o SP desliga o controle.

9. Sistemas de Controle Controle Proporcional: O controlador entrega energia ao processo com valor proporcional à diferença entre o Set Point e o valor atual da grandeza ( PV ), esta diferença é chamada de erro.

10. Sistemas de Controle Controle Integral: Esta estratégia de controle utiliza a operação matemática chamada integração, que produz uma saída nula quando não houver erro, ou um valor que será tanto maior quanto maior for o tempo de existência do erro. O valor de saída do controlador aumenta enquanto o erro existir, até atingir o valor máximo na saída, e quanto maior o erro mais rápido será este aumento.

11. Sistemas de Controle Controle Proporcional e Integral: É a combinação das duas estratégias de controle anteriores, pois, a utilização do controlador integral elimina um dos problemas presentes no controle proporcional, que é o erro de regime constante

12. Sistemas de Controle Controle Proporcional e Derivativo: Combinação entre o controle proporcional, já visto, e o derivativo. Este tem como base a operação matemática chamada de derivada. De forma simplificada, esta pode ser entendida como a taxa de variação do erro em relação ao tempo.

13. Sistemas de Controle Controle Proporcional, Integral e Derivativo: a combinação da estratégia anterior com o controle integral. O resultado apresenta as vantagens dos três tipos de controladores, podendo cada uma das variáveis ser ajustada independentemente conforme as características do processo a ser controlado. Assim, obtém-se um controle com resposta rápida, com condição de minimizar o erro de regime permanente.

14. CLP Essas ações de controle podem ser implementadas no Controlador Lógico Programável. Sendo este o principal controlador utilizado na industria.

15. CLP – Histórico O primeiro CLP surgiu na industria automobilística americana ate então um usuário em potencial dos reles eletromagnéticos utilizados para controlar operações sequenciadas e repetitivas numa linha de montagem, especificamente na Hydromic Division da General Motors, em 1968, devido a grande dificuldade existente para alterar-se a lógica de controle de painéis de comando a cada mudança na linha de montagem.

16. CLP – Histórico Sob a liderança do engenheiro Richard Morley, foi preparada uma especificação que refletia os sentimentos de muitos usuários de reles, não só da industria automobilística como de toda a industria manufatureira.

17. CLP – Histórico Os primeiros controladores surgiram baseados numa especificação resumida a seguir: • Facilidade de programação; • Facilidade de manutenção com conceito plug-in; • Alta confiabilidade; • Dimensões menores que painéis de Reles, para redução de custos; • Envio de dados para processamento centralizado; • Preço competitivo; • Expansão em módulos; • Mínimo de 4000 palavras na memória.

18. CLP – Histórico A grande vantagem dos controladores programáveis era a possibilidade de reprogramação, permitindo transferir as modificações de hardware em modificações de software.

19. CLP – Histórico Linha do Tempo Década de 60 - aumento de competitividade na industria, melhoria das linhas de produção. 1968 – Divisão Hydramatic (GM) define especificações de projeto para um PLC. 1969 – Bedford Associates (Modicon) desenvolve primeiro PLC, chamado MODICON 084. 1972 - PLCs incorporam funções de Temporização e Contagem.

20. CLP – Histórico 1973- The "084" e melhorado e reintroduzido como "184". São introduzidas: Operações Aritméticas, manipulação de dados e comunicação com computadores. 1974 - Comunicação com Interfaces Homem maquina. 1975 - Modicon lança o "284", o primeiro controlador com um microprocessador e controle distribuído e o "384, o primeiro PLC com algoritmos digitais para controle continuo (PID). Maior capacidade de memória.

21. CLP – Histórico 1979 - Companhia introduz Modbus, a primeira rede de comunicações industrial, permitindo o interfaceamento de computadores e controladores. Graças a sua confiabilidade, Modbus se torna um padrão industrial. 1979/1980 Módulos de I/O remotos, módulos inteligentes e controle de posicionamento. 1981 Comunicação em rede. 1982 Aparecimento dos primeiros minis e micros PLCs.

22. CLP – Histórico Anos 90s ocorre uma gradual redução em novos protocolos e a modernização das camadas físicas dos protocolos mais populares dos anos 80. 1993 – E introduzido o padrão internacional IEC 1131-3 com a finalidade de unificar as linguagens de programação dos PLCs. 2000 - E criada a Automação Web para supervisão remota de processos com produção automatizada. A solução integra PLCs e outros componentes em uma arquitetura aberta usando a Ethernet e os protocolos Internet para conectar via Web.

23. O que é um CLP ? De acordo com (Natale, 2003, p.11), o CLP “E um computador com as mesmas características conhecidas do computador pessoal, porem, (e utilizado) em uma aplicação dedicada [...]” Definição segundo a ABNT: O CLP e um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais.

24. O que é um CLP ?

25. Entradas e Saídas Entradas e Saídas São módulos responsáveis pelo interfaceamento da CPU com o mundo exterior, adaptando os níveis de tensão e corrente e realizando a conversão dos sinais no formato adequado. Cada entrada ou saída de sinal é denominada de ponto. Esses módulos também são conhecidos como módulos de I/O.

26. Entradas Módulos de Entrada Fazem a interface entre os elementos de sinais de entrada e o CLP.

27. Entradas Módulos de Entrada Cada CLP pode receber um certo número de entrada. Alguns possibilitam a expansão das entradas. Cabe ao catalogo do fabricante indicar quantas entradas possui o seu equipamento. As entradas podem ser dividas em entradas digitais e analógicas.

28. Entradas Entrada digital Esse tipo de entrada recebe somente dois valores: 0 ou 1, ligado ou desligado, verdadeiro ou falso. Os dispositivos de entrada digital funcionam essencialmente como chaves, enviando o nível lógico 0 (OFF) quando abertas e nível lógico 1 (ON) quando fechadas.

29. Entradas Entrada digital Exemplo de entrada digital e como ela é interpretada pelo CLP. O CLP trabalha com uma fonte de 24V para as suas entradas. Sendo que ela pode ser interna ou externa

30. Entradas Atividade prática Realizar a montagem proposta. Utilizar: 1 Botão sem retenção 1 Lâmpada 1 Multiteste Antes de apertar o botão, medir a tensão em cima da lâmpada. Apertar o botão e medir a tensão em cima da lâmpada.

31. Entradas Atividade prática Realizar a montagem proposta. Utilizar: 2 Botão sem retenção 1 Contator 1 Lâmpada 1 Multiteste Antes de apertar o botão, medir a tensão em cima da lâmpada. Apertar o botão e medir a tensão em cima da lâmpada.

32. Entradas Atividade prática Realizar a montagem proposta. Utilizar: 2 Botões sem retenção 1 Contator 1 Lâmpada 1 Multiteste Ligar a Fotocélula, medir a tensão em cima da lâmpada. Escurecer o sensor da fotocélula e medir a tensão em cima da lâmpada.

33. Entradas Dispositivos de Entrada Os dispositivos de entrada digital se caracterizam pelo seu estado de repouso. Normalmente aberto Normalmente fechado

34. Entradas Características de saída dos sensores Sensores com saídas digitais, para serem ligados nas entrada digitais. Possuem dois tipos de saída.

35. Saídas Saídas Digitais Assim como a entrada admitem apenas dois estados. Ligado ou desligado. Nela podemos ligar diversos equipamentos.

36. Saídas Saídas Digitais As saídas digitais são divididas em três tipos básicos: Saída digital a relé: Aciona cargas alimentadas por tensão tanto contínua quanto alternada. Imune a ruído. Baixa vida útil

37. Saídas Saídas Digitais

38. Saídas Saídas Digitais Saída Digital a transistor: Utilizado para fontes de corrente contínua. Possui alta velocidade de comutação. Possui uma vida útil alta.

39. Saídas Saídas Digitais Saída Digital a TRIAC: Utilizado para fontes de corrente alternada. Possui alta velocidade de comutação. Possui uma vida útil alta.

40. Linguagem Ladder A função principal de um programa em linguagem Ladder é controlar o acionamento de saídas, dependendo da combinação lógica dos contatos de entrada.

41. Linguagem Ladder Vamos iniciar o estudo desta linguagem de programação, baseado no programa da WEG TPW03-PCLINK V2.1

42. Linguagem Ladder Iniciamos criando um novo projeto Escolhemos o modelo do CLP

43. Linguagem Ladder Aparece linha das entradas Aparece a linha das saídas

44. Linguagem Ladder Iniciamos inserindo uma entrada E definimos uma saída

45. Linguagem Ladder Entrada NA (normalmente aberta) Entrada NF (Normalmente Fechada)

46. Linguagem Ladder Saída NA (Normalmente Aberta) Saída NF (Normalmente Fechada)

47. Linguagem Ladder Instrução SET - Aciona uma saída e a mantém ligada Instrução RST (reset) – Desliga a saída

48. Linguagem Ladder Fazer o programa exemplo

49. Linguagem Ladder Vamos simular. Para tanto, vá até o menu PLC e Simulate (U)

50. Linguagem Ladder Para alterar as entradas clicamos duas vezes na mesma Aparece o menu ao lado, nele podemos força a entrada ON, OFF ou alterar o estado