PLC Step 7 Apostila Siemens

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ACIONAMENTO DE 
MÁQUINAS ELÉTRICAS 
USANDO CLP SIEMENS 
S7-212 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Laboratório de Eletrotécnica 
PRÁTICAS DE ACIONAMENTOS ELÉTRICOS DE MOTORES 
COM O USO DE CLP (Controlador Lógico Programável) 
 
TÓPICOS 
 
APRESENTAÇÃO DO CLP 
HISTÓRICO 
DEFINIÇÕES TÉCNICAS 
FUNCIONALIDADES 
PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO 
COMPONENTES BÁSICOS 
SOFTWARE 
CONCEITOS BÁSICOS DA LINGUAGEM LADDER 
 
APLICAÇÕES (PRÁTICAS DE LABORATÓRIO) 
CHAVE DE PARTIDA DIRETA 
CHAVE DE PARTIDA REVERSORA 
CHAVE DE PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO 
 
CONCLUSÃO. 
 
APRESENTAÇÃO DO CLP 
 
 Esta apostila tem como intuito trazer conhecimentos básicos do uso do CLP 
SIMATIC STEP 7, da SIEMENS, aplicados às práticas de acionamento elétrico de 
motores de indução. Abordaremos uma breve descrição do equipamento, desde seu 
histórico até os seus componentes e o software de programação, bem como três 
práticas de laboratório. Por fim serão apresentadas as suas possibilidades de 
aplicação. 
 
HISTÓRICO 
 
O controlador lógico programável nasceu na indústria automobilística americana, 
devida grande dificuldade que havia para mudar a lógica de controle de painéis de 
comando ao se alterar a linha da montagem. Essa mudança exigia muito tempo e 
dinheiro. Para resolver essa dificuldade, foi preparada uma especificação das 
necessidades de muitos usuários de circuitos e relés, tanto da indústria automobilística 
como de toda a indústria manufatureira. Nascia assim um equipamento bastante versátil 
e de fácil utilização, que vem se aprimorando constantemente. Desde seu aparecimento 
até hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lógicos. Esta evolução está ligada 
diretamente ao desenvolvimento tecnológico da informática, principalmente em termos 
de software e de hardware. 
 
DEFINIÇÕES TÉCNICAS 
 
Segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas técnicas), é um equipamento 
eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais. 
Segundo a NEMA (National Electrical Manufactures Association), È um aparelho 
eletrônico digital que utiliza uma memória programável para armazena internamente 
instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica, sequenciamento, 
temporizarão, contagem e aritmética, controlando, por meio de módulos de entradas e 
saídas, vários tipos de máquinas ou processos. 
 
FUNCIONALIDADES 
 
Os Controladores Lógicos Programáveis (CLP’’s) são 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). As vantagens dos controladores lógicos 
programáveis em relação aos sistemas convencionais são: 
 
!"Ocupam menos espaço; 
!"Requerem menor potência elétrica; 
!"Podem ser reutilizados; 
!"São programáveis, permitindo alterar os parâmetros de controle; 
com maior confiabilidade; 
!"Sua manutenção é mais fácil; 
!"Oferece maior flexibilidade; 
 
!"Permitem interface de comunicação com outros CLPs e computadores 
de controle; 
!"Permite maior rapidez na elaboração do projeto do sistema. 
 
 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 
Podemos dizer que o CLP é um “microcomputador” aplicado ao controle de um 
sistema ou de um processo. 
É composto de módulos de entradas e saídas digitais ou analógicas e uma UCP 
(Unidade Central de Processamento). 
De acordo com a lógica interna de programação, definida pelo usuário através de 
software específico, o CLP reage aos sinais de entrada, impondo respostas às suas 
saídas. 
 
 
 
 ESQUEMA BÁSICO FUNCIONAL 
 
 
 
CICLO DE VARREDURA DAS INSTRUÇÒES LÓGICAS 
 
 
 
COMPONENTES BÁSICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Entradas 
Saídas 
UCP 
LED’s de Status de 
Funcionamento 
LED’s de Status de 
Funcionamento das 
Saídas
LED’s de Status de 
Funcionamento das 
Entradas
 
Entradas: São compostas de contatos tipo seco NA, dispostas em bornes de conexão 
na parte inferior do corpo do CLP. São numeradas de I0.0 a I0.7, perfazendo 8 entradas 
analógicas. 
 
Saídas: São compostas de contatos tipo seco NA, dispostas em bornes de conexão na 
parte superior do corpo do CLP. São numeradas de Q0.0 a Q0.5, perfazendo 6 saídas 
analógicas. 
 
UCP: É composta essencialmente por circuitos eletrônicos, memórias e drivers 
instalados internamente do corpo do CLP. 
 
LED’s de Status de Funcionamento: São leds indicativos de funcionamento do CLP. 
No modo RUN, o equipamento está executando o programa lógico, antes programado e 
enviado pelo cabo serial de um microcomputador. No modo STOP, o CLP encontra-se 
desativado. 
 
LED’s de Status de Funcionamento das Entradas: São leds indicativos de 
funcionamento das entradas de sinal do CLP. Caso alguma acenda, indica que o sinal 
desta entrada está em um nível lógico ALTO ou 1 (Ex: Sinal de Tensão de 24 V). Já se 
o led estiver apagado, o mesmo indica um nível lógico de entrada BAIXO ou 0 (Ex: 
Sinal de Tensão 0 V) 
 
LED’s de Status de Funcionamento das Saídas: São leds indicativos de 
funcionamento das saídas de sinal do CLP. Caso alguma acenda, indica que o sinal 
desta saída está em um nível lógico ALTO ou 1 (Ex: Sinal de Tensão de 220 V). Já se o 
led estiver apagado, o mesmo indica um nível lógico de saída BAIXO ou 0 (Ex: Sinal de 
Tensão 0 V) 
 
 
SOFTWARE 
 
 O software de programação utilizado pelo CLP Siemens Simatic S7 – Série 200 
(CPU 212) é o Step7. É composto por uma área de trabalho onde são executadas as 
programações utilizando blocos de funções pré-determinadas, como contatos secos 
abertos NA, contatos secos NF, Blocos Temporizadores, Blocos Contadores, entre 
outros. 
 
 
 
 
TELA DO SOFTWARE STEP 7 
 
 
Este software permite utilizar cerca de 3 tipos diferentes linguagens de 
programação, como Linguagem Ladder, Diagrama de Blocos e Listas de Instruções. 
 Ao decorrer desta apostila, as práticas desenvolvidas estão baseadas na 
linguagem Ladder por ser esta de fácil compreensão e extremamente prática e simples. 
 
 
 
CONCEITOS BÁSICOS DA LINGUAGEM LADDER: 
 
 Os CLP vieram a substituir elementos e componentes eletro-eletrônicos de 
acionamento e a linguagem utilizada na sua programação é similar à linguagem de 
diagramas lógicos de acionamento desenvolvidos por eletrotécnicos e profissionais da 
área de controle, esta linguagem é denominada linguagem de contatos ou 
simplesmente LADDER. 
A linguagem Ladder permite que se desenvolvam lógicas combinacionais, 
seqüenciais e circuitos que envolvam ambas, utilizando como operadores para estas 
lógicas: entradas, saídas, estados auxiliares e registros numéricos. A Tabela abaixo 
exemplifica 3 dos principais símbolos de programação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANALOGIA ENTRE A LÓGICA DE BOOLE E A LINGUAGEM LADDER 
 
 
 
 
Para entendermos a estrutura da linguagem vamos exemplificar o acionamento 
de uma lâmpada L a partir de um botão liga/desliga. 
Abaixo, o esquema elétrico tradicional, o programa e as ligações no CLP. 
 
 
 
O botão B1, normalmente aberto, está ligado a entrada I0.0 e a lâmpada está 
ligada à saída Q0.0. Ao acionarmos B1, I0.0 é acionado e a saída Q0.0 é energizada. 
Caso quiséssemos que a lâmpada apagasse quando acionássemos B1 bastaria trocar 
o contato normal aberto por um contato normal fechado, o que representa a função 
NOT (NÃO). 
 
Também poderemos utilizar estes conceitos para desenvolver outras lógicas, 
como por exemplo a lógica AND (E), abaixo representada: 
 
 
 
 
 
Ou ainda a lógica OR (OU), abaixo representada: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
APLICAÇÕES (PRÁTICAS DE LABORATÓRIO) 
 
 
CHAVEDE PARTIDA DIRETA: 
 
 
 Para esta prática, serão utilizados apenas um contactor e um botão LIGA e outro 
DESLIGA. Ao acionar o LIGA, o CLP acionará uma entrada para o mesmo fazer atuar 
uma de suas saídas com um nível lógico de tensão alto a fim de acionar a bobina do 
contactor principal. Quando se desejar desligar o motor, será necessário apenas 
acionar o botão DESLIGA. 
 
DIAGRAMA UNIFILAR DE COMANDO E FORÇA 
 
 
 
DIAGRAMA LADDER DA CHAVE DE PARTIDA DIRETA 
 
 
 
 
 
 
ESQUEMA DE MONTAGEM FÍSICA NO PAINEL DO CLP 
C1
R S T
FUSÍVEIS
DE FORÇA
FUSÍVEL
DE COMANDO
CONTATO DO
RELÉ DE SOBRECARGA
BOTOEIRA DE
DESLIGAMENTO
CONTATO AUXILIAR
DE AUTO-RETENÇÃO
BOBINA DA
CONTACTORA
CONTATOS DA
CONTACTORA C1
ELEMENTOS DO
RELÉ DE SOBRECARGA
MOTOR
CIRCUITO DE FORÇA
ATERRAMENTO
FASE
NEUTRO
C1
B0
B1
C1
CIRCUITO DE COMANDO
 
 
 
 
CHAVE DE REVERSORA: 
 
 Para esta prática, serão utilizados apenas um contactor e um botão LIGA e outro 
DESLIGA. Ao acionar o LIGA, o CLP acionará uma entrada para o mesmo fazer atuar 
uma de suas saídas com um nível lógico de tensão alto a fim de acionar a bobina do 
contator principal. Quando se desejar desligar o motor, será necessário apenas acionar 
o botão DESLIGA. 
 
DIAGRAMAS DE FORÇA E DE COMANDO 
 
 
 
DIAGRAMA LADDER 
 
 
ESQUEMA DE MONTAGEM FÍSICA NO PAINEL DO CLP 
 
 
 
 
CHAVE ESTRELA – TRIÂNGULO 
 
Neste caso, partimos o motor na configuração estrela, de forma a minimizar a corrente 
de partida e, depois de determinado tempo especificado no relé temporizado, comuta-
se o motor para a configuração triângulo. 
Ao pressionar B1, energiza-se o contactor C3, que por sua vez energiza o contactor C1. 
Isso liga o motor a rede trifásica na configuração estrela. Após o tempo especificado no 
relé temporizado RT, o contactor C3 é desenergizada e o contactor C2 energizada. C1 
continua energizada, pois existe um contato auxiliar de C1 para efetuar sua auto-
retenção. Com isso, o motor é conectado a rede trifásica na configuração triângulo. 
A botoeira B0, quando pressionada, desliga o motor. 
 
 
DIAGRAMAS DE FORÇA E COMANDO 
 
 
 
DIAGRAMA LADDER 
 
 
 
 
 
ESQUEMA DE MONTAGEM FÍSICA NO PAINEL DO CLP 
 
 
 
 
Esta apostila é parte do II Exercício Escolar da Disciplina Acionamentos de Máquinas 
Elétricas, ministrada pelo Professor José Bione Neto e confeccionada pelos alunos 
abaixo: 
• Antônio Elias Nogueira 
• Thiago Aquino 
• Gustavo Marinho. 
 
 
• Local: Laboratório de Eletrotécnica/POLI/UPE 
 
 
 
 
Recife, junho de 2003.