SENAI - 05

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Unidade: SENAI - Lapinha
Introdução à Automação e Controle
Docente: José Antonio Santos Corbacho
2015
Introdução à Automação e Controle
Controladores Lógicos Programáveis
Controladores Lógicos Programáveis
Equipamentos eletrônicos de última geração, utilizados em
sistemas de automação flexível.
Permitem desenvolver e alterar facilmente a lógica para
acionamento das saídas em função das entradas.
Desta forma, pode-se utilizar inúmeros pontos de entrada
de sinal para controlar pontos de saída de sinal (cargas).de sinal para controlar pontos de saída de sinal (cargas).
Controladores Lógicos Programáveis
Dispositivos empregados em controle de processos que
executam funções que podem ser classificadas em dois
tipos:
Seqüenciamento de operações.
Controle realimentado.
Controladores Lógicos Programáveis
Segundo a ABNT - é um equipamento eletrônico digital com
hardware e software compatíveis com aplicações
industriais.
Segundo a NEMA (National Electrical Manufactures
Association) - é um aparelho eletrônico digital que utiliza
uma memória programável para armazenar internamenteuma memória programável para armazenar internamente
instruções e para implementar funções específicas, tais
como lógica, seqüenciamento, temporização, contagem e
aritmética, controlando, por meio de módulos de entradas e
saídas, vários tipos de máquinas ou processos.
Princípio de funcionamento
CLP é um “microcomputador” aplicado ao controle de um
sistema ou de um processo.
O CLP é composto de módulos de entradas digitais ou
analógicas.
As entradas digitais são agrupadas em conjuntos de 8 ou
16 (cada uma delas é um bit), de forma que a unidade16 (cada uma delas é um bit), de forma que a unidade
central de processamento possa tratar as informações
como bytes ou words.
Bit – dígito binário (código 0 ou 1).
Byte – conjunto de 8 bits que compõe uma informação.
Word – conjunto de 16 bits que compõe uma informação.
Princípio de funcionamento
As entradas analógicas têm seu valor convertido para
binário, para que a UCP possa considerá-las e tratá-las.
A lógica a que são submetidas as entradas para gerar as
saídas é programada pelo usuário do sistema.
As saídas também podem ser digitais ou analógicas.
A exemplo das entradas, as saídas digitais são tratadas em
conjuntos de 8 ou 16; e as analógicas são resultado da
conversão de um valor digital gerado pela UCP.
Princípio de funcionamento
Entradas e Saídas Analógicas – possuem um valor que
varia dentro de uma determinada faixa.
Ex.: 0 à 10V; 4 à 20mA.
Princípio de funcionamento
Entradas e Saídas Digitais – possuem somente dois
estados.
Ex.: 1 e 0; ligado ou desligado.
Componentes básicos de um CLP
Uma configuração mínima de CLP deverá 
ser composta dos seguintes componentes:
Processador.
Memória.Memória.
Circuito de Entrada.
Circuito de Saída.
Painéis de Programação.
Fonte de Alimentação.
Componentes básicos de um CLP
Processador
Os CLPs mais simples empregam processadores de 8
bits, devido à pouca exigência de processamento
numérico de suas funções.
São empregados microprocessadores tais como o Z80 e o
8085 além de microcontroladores 8031, 8032, etc.
Diversos fabricantes desenvolveram seus próprios
processadores especialmente para os seus CLPs.
Todos esses processadores possuem um conjunto de
instruções básicas que permitem:
Processamento aritmético e lógico.
Acesso à memória.
Acesso às portas de entrada e saída.
Com estas instruções, são desenvolvidos os programas
que permitem a execução das tarefas exigidas dos CLPs.
Componentes básicos de um CLP
Memória
Os CLPs empregam memórias dos tipos ROM (Read Only Memory), RAM
(Random Access Memory), EPROM (erasable and Programmable Read Only
Memory).
EPROM são utilizadas para armazenamentos dos programas básicos e dados
numéricos.
Fica também residente na memória EPROM o programa monitor que inicia asFica também residente na memória EPROM o programa monitor que inicia as
operações básicas e gerencia todas as operações do CLP.
As memórias dos CLPs são divididas nas seguintes áreas.
Área de armazenamento de programas.
Área de dados.
Memória de entrada e saída.
Componentes básicos de um CLP
Circuito de Entrada
Trata-se de um circuito eletrônico capaz de
identificar as entradas que estiverem
energizadas, fazendo com que as posições
correspondentes da palavra de entrada sejam
habilitadas caso a entrada correspondente
esteja energizada.esteja energizada.
As entradas, propriamente ditas, podem ser de 
110 ou 220 Vac, ou 24 Vdc.
Circuito de Saída
Trata-se de um circuito eletrônico capaz de ligar
as saídas caso as posições correspondentes na
palavra de saída estejam habilitadas.
As saídas, propriamente ditas, podem ser de 110
ou 220 Vac, ou 24 Vdc.
Componentes básicos de um CLP
Painéis de Programação
Os painéis de programação são dispositivos especiais que servem para
auxiliar a introdução de programas nos CLPs.
Estes dispositivos possuem um teclado especial e podem ser
conectados diretamente aos CLPs, em operação.
Atualmente estes dispositivos estão caindo em desuso devido ao baixo
custo dos computadores do tipo laptop, que os substituem com grandescusto dos computadores do tipo laptop, que os substituem com grandes
vantagens.
Componentes básicos de um CLP
Fonte de Alimentação
Os CLPs necessitam de uma fonte de alimentação capaz de energizar
os seus circuitos eletrônicos e, em certos casos, outra fonte para a
energização dos elementos de saída.
Programação de um CLP
A lógica desenvolvida pelo CLP com os sinais de entrada para acionar
as suas saídas é programável.
É possível desenvolver lógicas combinatórias, lógicas seqüenciais e
também uma composição das duas, o que ocorre na maioria das vezes.
Como o CLP veio substituir elementos/componentes eletroeletrônicos
de acionamento, a linguagem utilizada na sua programação é similar à
linguagem de diagramas lógicos de acionamento, desenvolvidos porlinguagem de diagramas lógicos de acionamento, desenvolvidos por
eletrotécnicos, técnicos eletricistas ou profissionais da área de controle.
Programação de um CLP
A utilização de um CLP tem duas fases distintas:
Programação.
Operação.
Na fase de programação, toma-se como base o diagrama de contatos
do painel lógico de controle e se introduz o programa na memória do
CLP.CLP.
Na fase de operação, o CLP é conectado ao processo para comandar
as ações de ligar e desligar seqüencialmente os motores e demais
equipamentos.
Nesta fase, o CLP executa o programa do usuário em um ciclo fechado,
isto é, faz as varreduras nos módulos de entrada e saída e executa e
programa, repetidamente.
Linguagem de programação
As linguagens de programação permitem aos
usuários se comunicarem com o CLP e definir as
tarefas que o mesmo deverá executar.
Pela normalização os CLP´s devem ter no mínimo
três linguagens de programação:três linguagens de programação:
Ladder.
STL – lista de instruções.
Diagrama de Funções.
Linguagem de programação
Ladder.
Linguagem de programação
STL – lista de instruções.
Linguagem de programação
Diagrama de Funções.
Lógicas combinacionais básicas
A lâmpada L1 deve ser acesa apenas se os dois interruptores B1 e B2
forem acionados.
Corresponde à operação lógica E.
Lógicas combinacionais básicas
Ligar a lâmpada L1 se os interruptores B1 ou B2 forem acionados.
Corresponde à operação lógica OU.
Lógicas combinacionais básicas
Lógica seqüencial
A lógica seqüencial é desenvolvida a partir de elementos
temporizadores, capazes de disparar uma saída ou acionar um
interruptor após um tempo previamente determinado.
Ligar uma lâmpada L1, 3 segundos após acionarmos o interruptor B1.
Aplicações de CLP
Máquinas industriais – operatrizes, injetoras, têxteis, calçados.
Equipamentos industriais para processos - siderurgia, papel e celulose,
pneumáticos, fornos.
Controle de processos com sinalização, etc.
Aquisição de dados de supervisão.
Interface Homem Máquina
Interface Homem Máquina
É o canal de comunicação entre o homem e o computador, atravésdo
qual interagem, visando atingir um objetivo comum.
É o conjunto de comandos de controle do usuário + respostas do
computador, constituídos por sinais (gráficos, acústicos e tácteis).
É parte de um sistema computacional com a qual uma pessoa entra em
contato físico, perceptual e conceitualmente.
A Interação Homem Máquina demanda o conhecimento tanto de
máquinas como do próprio ser humano.
Interface Homem Máquina
Como forma de dotar um sistema automatizado com maior grau de
flexibilidade e produtividade, as IHMs( Interfaces Homem-Máquina) vêm
cada vez mais se fazendo presente no dia-a-dia.
Como substituição aos antigos painéis de operação, essas interfaces
dotadas de tela gráfica colorida e teclado/mouse conferem ao sistema
melhores condições para o controle e supervisão do extenso número de
variáveis existente num processo produtivo.variáveis existente num processo produtivo.
Interface Homem Máquina
Por meio da visualização gráfica em cores e com alta definição, torna-se
muito mais prático e rápido ao operador obter informações precisas a
respeito do status do processo.
Em vez de um simples piscar de lâmpadas (como ocorria nos painéis de
comando e quadros sinóticos), o operador tem uma melhor visualização
quando efetivamente enxerga o abrir de uma válvula, o ligamento de um
motor, ou outra informação do processo de maneira visual.motor, ou outra informação do processo de maneira visual.
Nesse tipo de visualização, faz-se uso extensivo de informações por
cores e textos, podendo-se também dispor de elementos animados
graficamente
Interface Homem Máquina
Quando implementada em ambiente de rede industrial, a IHM pode
apresentar a vantagem de poder estar localizada em um ponto distante
do processo. Neste caso, diz-se que ela tem operação remota.
A presença de ambiente de comunicação entre elementos de controle e
monitoração é atualmente uma tendência que traz vários benefícios ao
sistema produtivo.
Para um nível mais superior da hierarquia de controle, as IHMs podemPara um nível mais superior da hierarquia de controle, as IHMs podem
permitir a comunicação com outros computadores de forma a
possibilitar formas dinâmicas de dados pela integração com sistemas de
bancos de dados.
Sistema Supervisório
Supervisório
O supervisório é um software destinado a promover a
interface homem/máquina, onde proporciona uma
supervisão plena de seu processo através de telas
devidamente configuradas.
Possui telas que representam o processo, onde estas
podem ser animadas em função das informações recebidaspodem ser animadas em função das informações recebidas
pelo CLP, controlador, etc.
Supervisório
Ex.: no acionamento de uma bomba, a representação na
tela mudará de cor informando que está ligada, um
determinado nível varia no campo, a representação na tela
mudará de altura informando a alteração de nível.
O que o supervisório fez foi ler e escrever na memória do
CLP ou controlador para a atualização das telas.CLP ou controlador para a atualização das telas.
Sistema Supervisório
Quando falamos de supervisão temos a idéia de dirigir,
orientar ou inspecionar em plano superior.
Através do sistema supervisório é possível de ligar ou
desligar bombas, abrir ou fechar válvulas, ou seja, escrever
na memória do CLP.
Para a comunicação entre supervisório e CLP necessitamosPara a comunicação entre supervisório e CLP necessitamos
de:
Hardware - é utilizada uma via de comunicação, que pode
ser uma porta serial, uma placa de rede, etc;
Software - para comunicação é necessário que o driver do
equipamento esteja sendo executado simultaneamente com
o supervisório.
Driver - é um software responsável pela comunicação, ele
possui o protocolo de comunicação do equipamento.
Sistema Supervisório
É um conjunto de softwares que se destina à
criação de telas gráficas de interação.
É uma das IHM mais simples de ser configurada.
Apresenta:Apresenta:
Boa configuração.
Bom desenho.
Boa biblioteca.
Linguagem orientada ao objeto.
Sistema Supervisório - Caracteristicas
Software aplicativo em um pc convencional.
Aplicações para monitoração, supervisão, obtenção de dados e
rastreamento de informações do processo produtivo.
Visualização em telas animadas que representam o processo a ser
controlado.
Indicação instantânea das variáveis de processo (vazão, temperatura,
pressão, volume, etc).pressão, volume, etc).
Propicia o controle de processo que garante a qualidade do produto.
Facilitam movimentação de informações para gerenciamento e
diretrizes.
Possibilita a interação no processo (IHM - interface homem-máquina).
Sistema Supervisório – Funções básicas
Aquisição de dados.
Retirada de informações do processo através da conexão que o
computador tem com o CLP, controlador do processo.
Gerenciamento de dados.
Apresentação, em tempo real de execução, dos dados do processo
(telas, relatórios, históricos, etc).
Monitoração - exibi os dados básicos em tempo real.Monitoração - exibi os dados básicos em tempo real.
Supervisão - possibilita alteracões e solicitacões de processo.
Alarmes - reconhecimento de eventos excepcionais e relatá-los.
Controle - capacidade de ajuste de valores do processo.
Sistema Supervisório – Tipos
Fix (Intellution).
Wizcon.
Operate it (ABB).
RSView (Rockwell – Allen Bradley).
Unisoft.
Elipse (nacional).
Gênesis.
WinnCC.WinnCC.
Citect.
FactoryLink.
Cimplicity.
Intouch (Wonderware).
Sistema Supervisório – Elipse
Sistema Supervisório – Elipse
Verificando o Aprendizado
1. Defina controlador lógico programável segundo a ABNT.
2. Como estão classificados os CLP´s?
3. De que são compostos os CLP´s?
4. Explique o que são entradas e saídas analógicas nos CLP´s.
5. Qual a configuração mínima de um CLP?
6. Explique como é feita a programação dos CLP´s.
7. Quais são as fases distintas de um CLP?7. Quais são as fases distintas de um CLP?
8. Qual a função das linguagens de programação nos CLP´s?
9. Cite uma linguagem de programação dos CLP´s.
10. Explique a lógica de programação para acendimento de uma lâmpada com operador 
OR (ou).
11. Cite três aplicações para os CLP´s.
12. O que é IHM?
13. O que é supervisório?
14. O que é necessário para que haja comunicação entre o supervisório e o CLP?
15. Defina sistema supervisório.
16. Cite quatro características dos sistemas supervisório.