RELATÓRIO - PROGRAMAÇÃO LADDER

Prévia do material em texto

DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE DA PROGRAMAÇÃO LADDER DE UMA MÁQUINA UTILIZANDO CONCEITOS DE TEMPORIZADORRES E CONTADORES
Carlos J. Santos, Felipe M. Silva, Igor S. Silva, Iury Henrique, Leonardo O. Quarties, Leonardo R. Pazzini, Ticiane M. Bonifacio.
Engenharia Mecatrônica, Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia, UNIP
Sistemas Analógicos e Digitais
E-mails: junior_ilhabela@hotmail.com, felipemoreirag3@gmail.com, silva.souza.igor@outlook.com, iurygame3@hotmail.com, loqleo@gmail.com leonardo.pazzini@hotmail.com, ticianebonifacio@yahoo.com
Abstract( The Record presents the resolution of an activity proposed by the teacher in the laboratory. The activity consist in creating a logic circuit, using programming language Ladder in software RSLogixTM, simulating circuit in CPL (Programmable Logic Controller). The exercise propose the creation of a controlled system of a production line that must follow the following routine: when pressing the start bottom, the treadmill turn on and the cylinder C1 return without turn of the treadmill, when the box to arrive in sensor s2, the treadmill turns off and the cylinder C2 return until touch the sensor S3, filling the box for 6 seconds, the cylinder C2 advance again and the treadmill turns on until the box arrive in sensor S4, then the treadmill turns off for 5 second for drying of material, after past the time, the treadmill turns on again and turns off only pass for sensor S5, for the passage of a new piece, the bottom start must be pressed, but only one piece can pass for the system, the lamp turns on when the process to count 20 pieces, locking the system and not allowing that new pieces pass for the system, the bottom stop finish the circle and reboot the gerenal count.
Keywords( Programming language, circuit, system
Resumo( O relatório apresenta a resolução de uma atividade proposta pela professora em laboratório. A atividade consiste em criar um circuito lógico, utilizando a linguagem de programação Ladder no software RSLogixTM e similar num CLP (Controlador Lógico Programável) o funcionamento do circuito. O exercício propõe a criação de um sistema controlado de uma linha de produção que deve seguir a seguinte rotina: ao pressionar o botão start a esteira liga e o cilindro C1 avança alimentando o sistema, quando chega no sensor S1 o cilindro C1 recua sem parar a esteira, ao chegar no sensor S2, a esteira desliga e o cilindro C2 recua até tocar no sensor s3, enchendo a caixa por 6 segundos, o cilindro C2 avança novamente e a esteira liga até a caixa chegar no sensor S4, então a esteira para e aguarda 5 segundos para secagem do material, após passado o tempo, a esteira volta a ligar e só para quando a peça passar pelo sensor S5, para a passagem de uma nova peça, o botão START deve ser pressionado, porém, somente uma peça pode passar pelo sistema, a lâmpada liga quando o processo chegar a contagem de 20 peças, travando o sistema e não permitindo que novas peças passem pelo sistemas, o botão STOP finaliza o ciclo e reinicia a contagem geral.
Palavras-chave( Programação, software, máquina.
�
1 Introdução 
Este relatório tem a finalidade de apresentar conceitos trabalhados e desenvolvidos em sala de aula e laboratório, para o desenvolvimento de uma programação ladder de uma esteira transportadora de caixas para enchimento e secagem. Esse experimento se estende aos controladores lógicos programáveis (CLPs), com o intuito de interagir o programa desenvolvido no software com o circuito elétrico montado em um CLP. Para a montagem do circuito elétrico foi utilizado cabos bananas e um CLP modelo micrologix 1200. 
De acordo com a Apostila de Controladores Lógicos Programáveis: Sistemas Discretos criados por Claiton Franchi e Valter Camargo (2008), professores do Centro Universitário de Maringá (Cesumar), controladores lógicos programáveis são computadores que executam funções específicas através de uma programação feita pelo usuário, que na maioria dos casos são empresas que buscam auxilio em processos industriais. Como diz FRANCHI (2008, p.23) “Podemos considerar o CLP um computador projetado para trabalhar no ambiente industrial”. Os CLPs são constituídos essencialmente por: fonte de alimentação, entradas (analógicas e / ou digitais), saídas (analógicas e / ou digitais), unidade Central de Processamento (CPU) e unidade de comunicação.
A linguagem Ladder foi desenvolvida para aperfeiçoar a programação dos CLPs, utilizando ferramentas gráficas que facilitam o entendimento do mesmo. Portanto, qualquer equipamento elétrico como válvulas e botões pode ser escritos de forma simbólica em qualquer programa que utiliza tal linguagem. Como diz CAMARGO (2008, p.106) “É uma linguagem gráfica baseada na lógica de relés e contatos elétricos para a realização de circuitos de comandos de acionamentos”.
Existem mecanismos dentro da linguagem ladder, que auxiliam no desenvolvimento de lógicas mais complexas, permitindo uma gama de soluções para diversos tipos de problemas industriais. Resoluções de problemas utilizando apenas ferramentas básicas como chaves (NF, NA) e bobinas, não são suficientes para solucionar sistemas sequenciais. Para essa gama de dificuldade, foram criados os temporizadores e contadores. 
Um bloco de contador tem basicamente a função de adicionar ou diminuir valores, para alcançar um dado programado anteriormente. Existem basicamente três tipos de contadores, que são os ascendentes, descendente e os chamados UDC, que podem ser ascendentes e descendentes no mesmo bloco. Nos padrões Rockwell eles são denominados da seguinte forma.
“CTU – Contador Ascendente (Count Up): Realiza uma contagem ascendente até o valor máximo definido (PRE)” (SILVEIRA, 2016).
“CTD – Contador Descendente (Count Down): Realiza uma contagem descendente a partir do valor acumulado (ACC) até o valor mínimo definido (PRE)” (SILVEIRA, 2016).
“RES (Reset) – Faz o zeramento da contagem” (SILVEIRA, 2016). 
Os temporizadores são blocos que aguarda determinado tempo ser contado, sendo tal tempo pré-definido, para posteriormente realizar algum tipo de comando. De acordo FRANCHI (2008, p.203) “o temporizador realiza a mesma função do relé de tempo dos comandos elétricos, que geralmente são habilitados por contatos NA ou NF e. quando o valor do tempo decorrido se iguala ao valor prefixado, o temporizador energiza um bit interno”
No mercado existem basicamente três tipos de temporizadores, chamados de On-Delay, Off-Delay e retentivo. Cada um tem um funcionamento especifico, explicados posteriormente: 
On-Delay: “Este tipo de temporizador simplesmente atrasa o processo de ligar. Em outras palavras, depois que a entrada é ativada, este componente espera X segundos antes de ativar a saída (SILVEIRA, 2016).
Off-Delay: “Este temporizador é o oposto do on-delay timer explicado acima, em que ele simplesmente atrasa o desligamento” (SILVEIRA,2016).
Retentivo: “Este tipo de temporizador precisa de duas entradas, sendo que uma entrada inicia a contagem de tempo e a outra reseta ou zera o tempo” (SILVEIRA, 2016).
2 Metodologia
2.1 O desenvolvimento da programação ladder
Foi proposto pela professora Andressa Martins desenvolver uma programação ladder referente a uma máquina que transporta, preenche e armazena por lotes. Essa máquina é composta por uma esteira, que será responsável por seguir o movimento de todo processo. Cada esteira funciona acoplada a um motor. Dois cilindros, um normal recuado, com a função de adicionar uma caixa no sistema e outro, normal avançado com o objetivo de preencher a caixa. A máquina possui cinco sensores, onde quatro deles são acionados quando é detectada a presença de uma peça e um quinto que detecta o embolo do cilindro. O processo também possui uma lâmpada para sinalizar que a máquina encerou o armazenamento das caixas, um botão start para iniciar todo o processo e um botão stop para encerrá-lo e reiniciar o ciclo.
A figura 2.1 que se encontra no tópico apêndices, mostra a programação ladder desenvolvida em sala de aula pelogrupo, e a tabela 2.1 contém a legenda referente a essa programação. A programação foi desenvolvida da seguinte forma: na linha 1, 2 e 3 foi usado o botão start que será responsável por dar set em um motor, um cilindro 1 e uma função auxiliar 1, responsável por impedir que o botão start ative novamente essas funções. Na linha 2 também tem dois contatos abertos dos temporizadores 1 e 2 para acionar o motor novamente
O sensor 1 e o botão stop na linha 4 serão responsáveis por recuar o cilindro 1, não alterando mais nenhuma parte no programa.
A linha 5 é designada a realizar o reset do motor, será implementada nela todos sinais que desligam o motor, como os sensores 2,4,5 e o botão stop. Os auxiliares 2 e 3 servem para não permitir que os sensores 2 e 3 respectivamente, assim como o contador, não possam resetar novamente durante a continuidade do ciclo.
Na linha 6 o cilindro 2 vai ser acionado pelo sensor 2 seguidos do auxiliar 2 e contador normalmente fechado com o intuito de impedir que seja ativado novamente no decorrer do ciclo.
O temporizador 1 realiza a contagem de 6 segundos na linha 7 enquanto o sensor 3 estiver acionado.
Após o temporizador 1 terminar a contagem, o contato referente a ele na linha 8 irá resetar o cilindro 2 e realizar um set do auxiliar 2 na linha 9. O reset do cilindro 2 também pode ser feito pelo botão stop.
Quando o sensor 4 detecta a presença da caixa, ele reseta o motor na linha 5 e ativa o temporizador 2 na linha 10, que conta 5 segundos e fecha seus contatos que dá set no motor e no auxiliar 3.
Após a caixa passar pelo sensor 5 irá realizar a contagem no contador da linha 12. Esse mesmo sensor será o responsável por realizar o reset dos auxiliares, do motor e dos cilindros assim podendo realizar novamente esse ciclo.
Passando 20 caixas pelo sensor 5, o contador vai ativar ligando a lâmpada na linha 14 e todos os contatos fechados referentes a ele são abertos em cada uma das linhas, assim encerando o ciclo.
O contador só será desativado e liberando um novo ciclo quando o botão stop for pressionado e realizando na linha 15 o reset do contador e da lâmpada.
A linha 16 tem a função de finalizar a programação, para que assim o ciclo possa ser retomado do começo após pressionar o botão start. 
 
2.2 Testando a programação ladder no software RS Logix 500
O próximo passo realizado foi à montagem da programação ladder desenvolvida, no software RS Logix 500 usado num sistema operacional Windows XP. Este software suporta a família Allen-Bradley Micrologix, marca usada de controlador programável para o experimento atual. De acordo com o site da Intereng, empresa especializada em equipamentos para a automação industrial, o RS Logix 500 é uma ferramenta de programação em ladder que interage com o CLP. Esta ferramenta indica qual parte da programação ladder é referente à qual elemento do circuito montado no CLP. Além dessa interação a montagem da programação nesse software ajuda a detectar erros no programa, pois ele é uma ferramenta de diagnóstico e pesquisa de defeitos. 
A figura 2.2 retiradas do site Primrosebank (2017), é um exemplo de layout do programa RS Logix 500. No canto esquerdo fica localizada a aba de configurações, onde se encontra o guia das legendas da programação ladder. Na parte superior da tela ficam disponíveis as figuras para a montagem do programa. E a parte central é o local onde toda programação deverá ser montada.
Figura 2.2. Layout programa RS Logix 500. Fonte: Primrosebank.
Após toda a montagem da programação ladder no software e a correção das falhas encontradas o próximo passo é a montagem do circuito no CLP.
2.3 A montagem do circuito no CLP
Para a montagem do circuito no CLP foi usado os seguintes equipamentos:
 - CLP:
O CLP utilizado foi da marca Allen-Bradley Micrologix modelo Micrologix 1200, constituído de 14 portas de entrada (I:0/0 a I:0/13) e 9 portas de saída (Ø:0/0 a Ø:0/8). O CLP está acoplado a um painel que possui vários módulos de entradas e saídas analógicas e digitais, além de contatos normais abertos e normais fechados. Possui também botões, leds e sirene.
Figura 2.3. CLP embutida numa placa de módulos. Fonte: Autor próprio.
- Cabos bananas:
São acessórios de conexão usados em multímetros ou fontes de alimentação analógicas ou digitais que possuem terminais de entrada tipo banana.
Figura 2.4. Cabos bananas. Fonte: Site Minipa.
Com base na programação ladder desenvolvida, foi feita a montagem e ligação dos cabos no painel do CLP. Foram usados os módulos de entrada e saídas digitais, além de 3 módulos de leds representando respectivamente a lâmpada, motor 1 e motor 2. O led aceso significa qual saída digital está funcionando naquele momento.
A figura 2.5 presentes no tópico apêndices representa o esquema elétrico da programação ladder feita em CLP.
3 Resultados
Após o desenvolvimento da linguagem ladder em papel do projeto que envolve o uso de temporizador e contador, foi feita a reprodução no software RSLogix™, algumas alterações foram necessárias após essa reprodução, vimos que o uso de um dos três auxiliares que faziam a comutação da bobina que ativa o motor precisava ser alterado de posição para a ativação simultânea do motor e cilindro. Esse mesmo auxiliar também foi inserido antes do contador para que o mesmo fizesse a contagem de modo que alternava, ou seja adicionava um na contagem, apenas com após o botão start ser pressionado novamente. Esses erros de funcionamento somente foram detectados após a reprodução no software.
Após o circuito montado conferimos o funcionamento do temporizador, esse não interrompe sua contagem mesmo que outros sensores que o influencie sejam ativados.
O funcionamento do contador foi corrigido com o uso do auxiliar 1, pois não estava atendendo o requisito do projeto que era de interromper a contagem caso o botão start não fosse pressionado. Após essa alteração o contador funcionou perfeitamente contando até 20 peças.
4 Conclusão
Mesmo depois do projeto desenvolvido em papel, alguns erros de funcionamento aparentemente são encontrados apenas no software. 
O uso do temporizador mostrou um aprimorado controle de toda a operação em relação ao tempo, assim como o uso do contador mostrou o controle de quantidade de produtos, que através dos sensores, componentes analógicos, transformam e controlam todo o processo pelo software. 
Referências Bibliográficas
RSLogix 500. Disponível em: <http://www.intereng.com.br/produtos/rockwell-software/design-e-configuracao/rslogix-500/>. Acesso em: 17 mar. 2017.
Cabos de Conexão: MTL-22. Disponível em: <http://www.minipa.com.br/acessorios/cabos-de-conexao/216-mtl-22#especifica_ccedil__otilde_es_t_eacute_cnicas>. Acesso em: 17 mar. 2017.
FRANCHI, Claiton Moro; CAMARGO, Valter L. A.. Controladores Lógicos Programáveis: Sistemas Discretos. São Paulo: Érica Ltda, 2008. 353 p.
SILVEIRA, Cristiano Bertulucci. Como Funciona a Linguagem LADDER. 2016. Disponível em: <https://www.citisystems.com.br/linguagem-ladder/>. Acesso em: 17 mar. 2017.
SILVEIRA, Cristiano. A Função dos Contadores na Lógica LADDER, 2016. Disponível em <https://www.citisystems.com.br/contadores-logica-ladder-clp/ />. Acesso em: 17 de maio 2017.
SILVEIRA, Cristiano. Os temporizadores e a Lógica LADDER, 2016. Disponível em <https://www.citisystems.com.br/temporizadores-logica-ladder/> Acesso em 17 de maio 2017.