Controlador L´ogico Program´avel (PLC)

Um Controlador L´ogico Program´avel permite o controlo de m´aquinas e de processos. Estes usam uma mem´oria program´avel que cont´em instru¸c˜oes e fun¸c˜oes espec´ıficas de controlo, tais como ligar/desligar, temporiza¸c˜ao, contadores, sequˆencias, aritm´eticas e manipula¸c˜ao de dados. A sua constitui¸c˜ao base est´a representada na figura 3.14. O PLC recebe os sinais do seu m´odulo de entrada e a unidade central de proces- samento (CPU) processa os dados em fun¸c˜ao do programa residente em mem´oria que o utilizador implementou. Seguidamente, o PLC vai actuar sobre as sa´ıdas que est˜ao ligadas aos dispositivos que se pretendem actuar (Petzurella, 2004).

O PLC utilizado para a automatiza¸c˜ao da ETAR-Sortegel ´e da marca Allen Bradley, modelo Micrologix 1500 LRP Series B, representado na figura 3.15.

Este aut´omato ´e composto por uma unidade base, que cont´em uma fonte de al- imenta¸c˜ao, circuitos de entrada e de sa´ıda, e um processador. A alimenta¸c˜ao ´e de 120/240V AC, com entradas digitais a 24V DC, e sa´ıdas a rel´es de 24V DC, havendo a possibilidade de utilizar m´odulos de expans˜ao. A figura 3.16 representa a sua composi¸c˜ao geral, e a tabela 3.6 a respectiva legenda.

Figura 3.14 – Diagrama de blocos de um PLC.

qual a sua interven¸c˜ao no sistema.

Uma vez que ser´a necess´aria uma comunica¸c˜ao entre o PLC e a consola de interface gr´afica (CIF), ter´a de usar-se outra porta de comunica¸c˜ao. A porta na caracter´ıs- tica 5, figura 3.16, destina-se apenas para transferˆencia de dados, monitoriza¸c˜ao, e controlo remoto a partir do PC. Assim, para esta liga¸c˜ao usa-se outra porta do tipo RS232, de comunica¸c˜ao com a CIF. Essa porta est´a ilustrada na figura 3.17 (Automation, 2009).

Este PLC possui, na sua configura¸c˜ao base, 12 entradas e 12 sa´ıdas que s˜ao in- suficientes para se realizar a automatiza¸c˜ao de todos os processos que ocorrem na ETAR. Assim,torna-se necess´ario aumentar o n´umero de entradas e de sa´ıdas ligadas ao aut´omato.

Figura 3.15 – PLC Allen Bradley, Micrologix 1500 LRP Series B.

Figura 3.16 – Composi¸c˜ao do PLC Micrologix 1500 (Automation, 2009).

das ao PLC, ligando-as `a interface de expans˜ao descrita na tabela 3.6. Este PLC pode ter at´e 16 m´odulos de expans˜ao de entradas e/ou sa´ıdas, tendo que se colocar no final da expans˜ao um elemento terminador. A figura 3.18 ilustra como se coloca uma expans˜ao no PLC e a figura 3.19 representa o acoplamento do terminador no final da expans˜ao (Automation, 2009).

Tabela 3.6– Legenda da figura 3.16.

Caracter´ıstica Descri¸c˜ao Caracter´ıstica Descri¸c˜ao

1 Blocos de termi- nais remov´ıveis 7 M´odulo de mem´oria/RTC opcional 2 Interface para expans˜ao de E/S, Barreira de DES remov´ıvel 8 Bateria de sub- stitui¸c˜ao 3 LED’s de sinal- iza¸c˜ao de en- tradas 9 Bateria 4 LED’s de sinal- iza¸c˜ao de sa´ıdas

10 Portas dos ter-

minais e etique- tas 5 Porta de comu- nica¸c˜ao 11 Ferramenta de acesso a dados (opcional)

6 LED de status 12 Modo de fun-

cionamento

Figura 3.17 – Porta de comunica¸c˜ao RS232 para liga¸c˜ao com a CIF.

• 1 expans˜ao de 32 entradas digitais a rel´es de 24V DC, de referˆencia 1769-IQ32; • 1 expans˜ao de 16 entradas digitais a rel´es de 10/30V DC, de referˆencia 1769IQ16;

Figura 3.18 – Coloca¸c˜ao da expans˜ao no PLC (Automation, 2009).

Figura 3.19 – Coloca¸c˜ao do terminador no final da expans˜ao (Automation, 2009).

• 2 expans˜oes de 4 entradas anal´ogicas de corrente de 4mA a 20mA; • 2 expans˜oes de 16 sa´ıdas digitais a rel´es de 24V DC;

Nas expans˜oes de entradas anal´ogicas ligaram-se os sensores anal´ogicos de corrente de medi¸c˜ao dos reservat´orios e lagoas. Nas restantes entradas digitais foram ligados v´arios actuadores, como b´oias de n´ıvel, contactores, rel´es, filtros. As sa´ıdas anal´og- icas de corrente foram ligadas a variadores de velocidade, de modo a controlar a rota¸c˜ao de motores. As sa´ıdas digitais foram ligadas a actuadores como contactores, rel´es que posteriormente actuam em bombas, electrovalvulas, e. o.

Todas as expans˜oes colocadas tˆem a op¸c˜ao de a sua alimenta¸c˜ao ser a partir do barramento de alimenta¸c˜ao do PLC, ou atrav´es de fonte externa. Isto existe porque

ao colocar demasiadas expans˜oes, a alimenta¸c˜ao pelo PLC pode n˜ao ser o suficiente para alimentar todas as cargas. No presente caso utilizou-se uma fonte externa para as cartas de expans˜ao de entradas e sa´ıdas digitais.

A configura¸c˜ao das entradas e sa´ıdas do PLC ´e realizada por software de acordo a combina¸c˜ao de bits correspondentes `as mesmas. Por exemplo, no caso das entradas e sa´ıdas digitais inclu´ıdas no PLC, as palavras correspondentes `as suas entradas e sa´ı- das s˜ao de 12 bits, respectivamente, como mostram as tabelas 3.7 e 3.8 (Automation, 2009).

Tabela 3.7– Configura¸c˜ao das palavras digitais das entradas digitais do PLC.

Posi¸c˜ao dos Bits

Palavra Digital 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0 x x x x r r r r r r r r r r r r

1 x x x x x x x x x x x x x x x x

2 x x x x x x x x x x x x x x x x

3 x x x x x x x x x x x x x x x x

Na tabela 3.8, os elementos da palavra assinalados como ”r”, s˜ao aqueles que est˜ao referenciados como as sa´ıdas reais do PLC, pela sua ordem crescente. Ou seja, a posi¸c˜ao do bit 0, na palavra 0, corresponde `a primeira entrada do PLC; a posi¸c˜ao do bit 1, na palavra 0, corresponde `a segunda entrada do PLC, e assim sucessivamente. Os restantes elementos referenciados como ”x”na tabela 3.8, correspondem a bits internos do PLC que podem ser utilizados como auxiliares na sua programa¸c˜ao. As sa´ıdas digitais do PLC tˆem exactamente a mesma l´ogica que as suas entradas, logo a sua configura¸c˜ao ´e exactamente igual.

Nas expans˜oes colocadas, de entradas e sa´ıdas digitais, a sua configura¸c˜ao ´e feita de modo an´alogo, com a excep¸c˜ao de que n˜ao existem bits internos como foi visto anteriormente. Assim, todos os bits correspondentes na sua configura¸c˜ao correspon- dem, obrigatoriamente, a uma entrada ou a uma sa´ıda. A configura¸c˜ao da expans˜ao

Tabela 3.8– Configura¸c˜ao das palavras digitais das sa´ıdas digitais do PLC.

Posi¸c˜ao dos Bits

Palavra Digital 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0 x x x x r r r r r r r r r r r r

1 x x x x x x x x x x x x x x x x

2 x x x x x x x x x x x x x x x x

3 x x x x x x x x x x x x x x x x

colocada de 32 entradas digitais, est´a representada na tabela 3.9 (Automation, 1999).

Tabela 3.9 – Configura¸c˜ao da expans˜ao de 32 entradas digitais (Automation, 1999).

Posi¸c˜ao dos Bits

Palavra Digital 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0 r r r r r r r r r r r r r r r r

1 r r r r r r r r r r r r r r r r

Este tipo de configura¸c˜ao ´e o mesmo para todas as expans˜oes de entradas e sa´ıdas digitais, com a excep¸c˜ao do caso das expans˜oes de 16 entradas digitais e 16 sa´ıdas digitais. Neste caso, em vez de existirem duas palavras de 16 bits, existe apenas uma. Como exemplo, a tabela 3.10 representa a configura¸c˜ao da expans˜ao de 16 sa´ıdas digitais (Automation, 1999).

Tabela 3.10– Configura¸c˜ao da expans˜ao de 16 entradas digitais (Automation, 1999).

Posi¸c˜ao dos Bits

Palavra Digital 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0 r r r r r r r r r r r r r r r r

ligeiramente diferente. Tal como nas expans˜oes digitais, as palavras nas configu- ra¸c˜oes s˜ao na mesma de 16 bits. No entanto, a diferen¸ca est´a em como o valor, neste caso de corrente DC, ´e lido. Como exemplo, a tabela 3.11 mostra a configura¸c˜ao dos bits para a expans˜ao utilizada neste sistema.

Tabela 3.11– Configura¸c˜ao da expans˜ao de entradas anal´ogicas de corrente (Automation, 2005).

Posi¸c˜ao dos bits Palavra

Digital

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0 Sinal Valor anal´ogico de corrente na entrada 0

1 Sinal Valor anal´ogico de corrente na entrada 1

2 Sinal Valor anal´ogico de corrente na entrada 2

3 Sinal Valor anal´ogico de corrente na entrada 3

4 N˜ao utilizado (Bits com valor l´ogico 0) S3 S2 S1 S0

5 U0 O0 U1 O1 U2 O2 U3 O3

Como se pode ver na tabela 3.11, os bits de 0 a 14 correspondem ao valor lido pela sua respectiva entrada. O bit 15 ´e o seu sinal, onde o valor l´ogico 0 corresponde a um valor positivo e o bit 1 corresponde a negativo. Os parˆametros de S3 at´e S0, se estiverem a n´ıvel l´ogico 1, correspondem a um erro associado `a respectiva entrada. Os parˆametros de U3 a U0 d˜ao a indica¸c˜ao que a respectiva entrada est´a a operar abaixo do seu n´ıvel de opera¸c˜ao normal. Enquanto os parˆametros de O3 a O0, indicam que a entrada est´a a operar acima do n´ıvel normal de opera¸c˜ao. Este tipo de configura¸c˜ao ´e v´alido tanto para as entradas anal´ogicas de corrente como para as anal´ogicas de tens˜ao (Automation, 2005).

O modo de aquisi¸c˜ao de dados pode, para este tipo de entradas ser feito atrav´es de dados de percentagem de corrente. Ou seja, os valores apresentados na configura¸c˜ao das entradas s˜ao em percentagem dentro do intervalo entre 4mA e 20mA. Os valores, em decimal v˜ao de 0 at´e 10000, correspondendo este ´ultimo a 100%. Este tipo de aquisi¸c˜ao foi usado uma vez que com este tipo de dados torna-se mais acess´ıvel a sua

manipula¸c˜ao e o seu relacionamento com os valores reais de medi¸c˜ao (Automation, 2005).