Automação da Manufatura

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Automação da Manufatura

Controlador Lógico Programável

(CLP)

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Roteiro

• Introdução;

• Componentes de um CLP;

• Clic-02;

• Linguagem Ladder;

• Lógicas E e OU;

• Clic02 Edit;

• Programando e testando.

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Introdução

• Controlador Lógico Programável (CLP) ou Programmable Logic Controller (PLC).

CLIC-02

SIMATIC S7-200

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Introdução

• Segundo a ABNT:

• É um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais.

• Segundo a NEMA (National Electrical Manufacturers Association):

• Aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para o armazenamento interno de instruções para implementações específicas, tais como lógica, sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, para controlar, através de módulos de entradas e

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Introdução

• Segundo a IEC (International Electrotechnical Commission):

• Sistema eletrônico operado digitalmente;

• Projetado para uso em ambiente industrial;

• Usa memória programável para a armazenagem interna de instruções orientadas para o usuário para implementar funções específicas, como:

• Lógica, sequenciamento, temporização,

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Introdução

• Segundo a IEC (International Electrotechnical Commission):

• O CLP e seus periféricos associados são projetados para serem facilmente integráveis em um sistema de controle industrial e facilmente usados em todas suas funções previstas.

• O CLP é projetado para operar em um ambiente de controle em tempo real.

• Sistema deve coletar dados ou executar uma tarefa de controle dentro de uma janela de tempo aceitável.

• A duração da janela de tempo depende do quão rápido o sistema deve responder, que é uma

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Introdução

• Resumindo:

• Equipamento projetado para comandar e monitorar máquinas ou processos, principalmente industriais.

• Desempenha funções de controle através programas desenvolvidos pelo usuário.

• Reduzem o espaço necessário e facilita significativamente as atividades de manutenção.

• Podem se interligar a um sistema central de coleta

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Entradas e saídas (E/S)

• Digital:

• Possuem dois estados: nível alto e nível baixo.

• Analógica:

• Possuem valores que variam dentro de uma determinada faixa (0 a 10 V, -10 a 10 V, 0 a 20 mA, 4 a 20 mA).

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Componentes de um CLP

• Entradas digitais/analógicas

• Saídas digitais/analógicas

• Módulos de comunicação (ETHERNET, PROFIBUS, MODBUS, entre outros)

• Módulos de expansão

• Módulos especiais (medição

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CPU

• Unidade de processamento;

• Cérebro do sistema;

• Composto por microcontroladores ou microprocessadores;

• Lê os sinais de entrada;

• Executa operações aritméticas e lógicas baseadas no programa escrito;

• Gera comandos apropriados visando controlar o estado das saídas.

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Memórias

• Memória Programa:

• Armazena as instruções do programa do usuário: programas que controlam a máquina ou a operação do processo.

• RAM (Random Access Memory), EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory), Flash.

• Memória Dados:

• Armazena temporariamente os estados de E/S,

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Memórias

• Também existe a Memória do Programa Principal:

• Ela armazena as informações de configuração do CLP;

• Além disso, também armazena o programa que gerencia as tarefas essenciais do CLP (detecção de falhas, execução do ciclo de varredura).

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Interface

• Comunica o CLP com o mundo externo (saída, S);

• Comunica o mundo com o CLP (entrada, E).

• Também chamados de módulos E/S.

• Na entrada, aceita tensões usuais de 12 V CC, 24 V CC ou 110-240 V CA (50/60 Hz).

• Na saída, chaves são comutadas para acionar os dispositivos conectados. Como exemplo, as saídas digitais são a relé (8 A) ou transistor (1 A).

• Por exemplo, existem unidades de CLPs com 10,

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CLP – WEG – Série CLIC-02

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CLP – WEG – Série CLIC-02

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Codificação

Qual a interpretação das codificações abaixo?

• CLW-02/10HR-A

• CLW-02/20HR-A

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Especificações

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Fluxo de operação do CLIC-02 após a energização

Transfere programa da EEPROM para a

RAM

Inicializa a memória de dados

Tempo de varredura

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Fluxo de operação do CLIC-02 após a energização

• Após a energização, o CLIC-02 segue a seguinte sequência de tarefas:

1. Transfere programas da EEPROM para a

•RAM:O programa armazenado na EEPROM é

transferido para a RAM.

2. Inicialização da memória de dados:

• Toda a memória de dados é inicializada com zero (contadores, temporizadores, relés).

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Fluxo de operação do CLIC-02 após a energização

• Após a energização, o CLIC-02 segue a seguinte sequência de tarefas (cont.):

3. Tempo de varredura ou ciclo de varredura:

• O tempo de varredura = tempo para processar os dados de entrada e saída + tempo de execução do programa do usuário.

• O tempo de varredura está relacionado com a linguagem de programação.

• Programas em Ladder:

• Tempo de varredura entre 5 e 20 ms.

• Programas em FBD (diagrama de blocos):

• Tempo de varredura entre 2 e 10 ms.

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Como o CLP executa as tarefas que queremos?

• Através da programação;

• Esta programação é feita para que o CLP execute as tarefas necessárias (ler entradas, processar lógica e acionar saídas, por exemplo);

• Existem linguagens de programação:

• LADDER (diagrama de contatos);

• Diagrama de Blocos Funcionais (FBD);

• Texto Estruturado (SF);

• Entre outras.

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Linguagens de programação

LADDER FBD

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Softwares de programação

• Os CLPs são programados através de softwares de programação.

• Exemplo: CLIC02 Edit (download:

https://goo.gl/zqPi4N).

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Linguagem Ladder

• Diagrama de contatos;

• Se assemelha com os esquemas elétricos usados;

• Controla o acionamento de saídas dependendo da combinação lógica dos contatos de entrada;

• A linguagem Ladder utiliza contatos e relés para descrever a lógica;

• A notação da linguagem Ladder é bem simples e feita através de diagrama de contatos:

• Duas barras verticais representam os trilhos de alimentação.

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Linguagem Ladder

• Duas barras verticais representam os trilhos de alimentação (polo positivo e polo negativo).

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Linguagem Ladder

• Nestes trilhos, a eletricidade flui da esquerda para a direita, ou seja, do polo positivo para o polo negativo.

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Instruções em linguagem Ladder

• Basicamente, são três instruções principais que usamos para programar em linguagem Ladder:

Contato NA Contato NF

ou

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Instruções em linguagem

Ladder

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Linguagem Ladder

• Os dispositivos de entrada do

“mundo real”

irão ser

representados pelos contatos na linguagem Ladder.

CLW-02

I1 I2 I3 I4

Q1 Q2 Q3 Q4

L N R

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Linguagem Ladder

• Os dispositivos de entrada do

“mundo real”

irão ser

representados pelos contatos na linguagem Ladder.

• Os dispositivos

de saída

também.

CLW-02

I1 I2 I3 I4

Q1 Q2 Q3 Q4

L N R

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Exemplo

• Vamos supor que queremos que uma lâmpada fique ligada quando acionamos um interruptor.

Interruptor Lâmpada

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Lógicas E e OU

• Seguindo esta lógica, podemos implementar duas lógicas conhecidas: E (AND) e OU (OR).

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Lógica E

I01 I02 Q01

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Tabela verdade

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Lógica OU

A B _I01 _I02 _Q01

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Tabela verdade

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Lógica OU

Idêntico à maneira anterior.

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Vamos ligar uma lâmpada no CLP?

• Antes...

• Precisamos saber lidar com o software de programação e configuração do CLP.

• Iremos utilizar o software de programação Clic02 Edit.

• É nele que programaremos a lógica de funcionamento do CLP, testaremos e gravaremos no CLP.

• Ícone do software:

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Clic02 Edit

• Tela inicial: Abrir arquivo

Ajuda

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Clic02 Edit

• Clicando no primeiro ícone Novo programa em Ladder:

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Clic02 Edit

• A seguinte tela aparece:

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Clic02 Edit

( 1 ) Menu Principal

( 2 ) Botões de acesso rápido (Barra de Ferramentas do Menu) ( 3 ) Tela de Edição

( 4 ) Instruções Ladder (Barra de Ferramentas Ladder) ( 5 ) Nome do Arquivo

( 6 ) Versão de Firmware

( 7 ) Estado do Clic02: Stop/Run

( 8 ) Estado do Link com Clic02: OFFLINE/ONLINE ( 9 ) Número do Modelo do Clic02.

( 10 ) Número do ID

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Clic02 Edit

• Clicar no primeiro ícone: Novo.

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Clic02 Edit

• Deve-se selecionar o modelo do CLIC:

Seleção do modelo Especificações

Módulos de expansão de entrada/saída

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Clic02 Edit

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Menu principal

Novo programa em Ladder.

Abrir programa em Ladder já existente.

Salvar programa.

Nome da empresa, autor, versão do programa.

Visualizar a impressão antes de imprimir.

Imprimir um programa em Ladder.

Arquivos recentes.

Finalizar sessão.

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Menu principal

Selecionar o modelo do Clic02 para programar ou editar.

Escolher o método de programação e edição.

Desfazer ou refazer a última ação.

Apaga todos os comentários do programa.

Procura um elemento ou instrução.

Substitui a instrução no programa com o novo endereço especificado.

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Menu principal

Inicia simulação: muito útil para testar o programa.

Adiciona regras para controle da simulação

Rodar simulação e ativar Clic02.

Parar simulação e parar execução do Clic02.

Simula uma desenergização na alimentação.

Pausa a simulação.

Finaliza os modos de

monitoramento/simulação.

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Menu principal

Lê o programa já gravado no Clic02.

Escreve o programa atual no Clic02.

Permite configurar o Real Time Clock: relógio em tempo real.

Ajusta as entradas analógicas: ganho e offset.

Senha ao conectar no Clic02.

Idioma do Clic02

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Menu principal

Mostra o estado das E/S.

Mostra o estado das funções.

Mostra a capacidade do programa.

Mostra a janela com estado das entradas.

Mostra uma janela com o estado do data link.

Mostra da janela com a simulação das analógicas.

Mostra a janela com a simulação do módulo de expansão da analógica.

Mostra a janela com a simulação de entrada de alta velocidade

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Menu principal

Arquivo de ajuda.

Mais informações sobre o software.

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Barra de ferramenta do menu

• Novo... Cria um novo arquivo.

• Abrir... Abre um arquivo salvo no computador.

• Salvar... Salva o arquivo atual no computador.

• Imprimir... Imprime um programa.

• Visualizar impressão... Imagem prévia do que será impresso.

• Desfazer... Desfaz a última ação.

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Barra de ferramenta do menu

• Teclado... Alterna para o método de programação/edição através do teclado do Clic02.

• Ladder... Alterna para o método de programação/edição através da tela de lógica ladder.

• IHM/Texto... Esta opção programa ou edita função de IHM.

• Símbolo... Edita os símbolos de instruções do modo ladder.

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Barra de ferramenta do menu

• Controle de simulação... Adiciona regras para controle da simulação.

• Run ! Faz o Clic02 entrar no Modo Run.

• Stop ! Faz o Clic02 entrar no Modo Stop.

• Quit... Encerra os modo de Monitoração/Simulação e habilita o modo de programação.

• Pausar... Pausar a simulação.

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Barra de ferramenta do menu

• Ler... Lê o programa do Clic02.

• Escrever... Escreve o programa no Clic02.

• Ajuda... Abre o arquivo de ajuda.

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Tela do modo Ladder

(1) Número da Linha.

(2) Capacidade do Programa.

(3) Modo do Software de edição: Modo Programação, Simulação, Monitoração.

(4) Área para Instruções. ( I, i, X, x, Z, z, Q, q, Y, y, M, m, T, t, C, c, R, r, G, g, N, n, D, d, "-", " " ) (5) Linha de conexão de ramos de lógica.

(7) Símbolo da Instrução (limitado a 8 Caracteres).

(6) Área para Saídas/Blocos de função. ( Q, Y, M, T, C, R, G, N, H, P, L, AS, MD, PI, MX, AR, S, DR )

(55)

Tela do modo Ladder

(9) Exibição do Estado da Função.

(56)

Barra de ferramenta do Ladder

(57)

Barra de ferramenta

do Ladder

(58)

Barra de ferramenta do Ladder

(59)

Barra de ferramenta do Ladder

(60)

Resumindo as instruções

básicas

(61)

Instrução de saída normal (–[)

(62)

Instrução de saída SET ( )

(63)

Instrução de saída RESET ( )

(64)

Instrução de saída pulso ( P )

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Continuando com a lâmpada...

• Insira um contato clicando no ícone que está na barra Ladder.

• Após, clique na primeira célula da linha 001:

• Na aba que abrir, selecione o contato de número 01 (I01) e o tipo de contato NA.

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• Insira uma bobina clicando no ícone que está na barra Ladder.

• Após, clique na última célula da linha 001:

• Na aba que abrir, selecione o contato de número 01 (Q01) e o tipo de saída - [.

Continuando com a lâmpada...

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• Devemos agora, conectar a instrução de entrada (contato) à instrução de saída (bobina).

• Clique no ícone que está na barra Ladder.

• Após, clique na primeira célula em branco sem o contato:

• Em seguida, clique na próxima célula em branco.

Continuando com a lâmpada...

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Diagrama final

• O diagrama final ficará da seguinte forma:

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• Clique em Run da barra de ferramenta do menu.

• Na caixa de Ferramenta do Estado das Entradas:

• Clique em I01 para ativar o contato I01 que LIGARÁ a saída Q01.

Testando o programa

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Testando o programa

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• Perceba que o STATUS mudará para ON (*).

Testando o programa

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• Pode-se simular o programa no modo teclado:

• Alterne para o modo teclado clicando no ícone

• No Clic que aparecer, pode-se manusear as chaves de entrada I e observar o efeito nas saída Q.

Testando o programa

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Exercícios

• Monte o diagrama Ladder da função lógica AND e verifique a tabela verdade.

I01 I02 Q01

Tabela verdade

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Exercícios

• Monte o diagrama Ladder da função lógica OR e verifique a tabela verdade.

I01 I02 Q01

0 0 0

0 1 1

1 0 1

Tabela verdade

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Exercícios

• Monte os demais diagramas abaixo e teste seus funcionamentos.

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Testando a lâmpada na bancada

• Agora, vamos testar a lâmpada na bancada.

• Monte o diagrama de acionamento da lâmpada conforme já vimos:

• Tenha certeza de que o modelo escolhido do CLIC02 é condizente com o modelo que o computador está conectado. Confira isto em:

• Menu Editar >> Seleção do Modelo...

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Testando a lâmpada na bancada

• Após, conecte o sistema ao CLP:

• Menu Operação >> Conectar ao CLP...

• Na janela que abrir, selecione a porta COM que será utilizada para comunicar o computador com o

• CLP.Escreva o programa no CLIC02:

• Menu Operação >> Escrever.

• Clique em Run.

• Caso seja pedido para ler o programa gravado no

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Testando a lâmpada na bancada

• Na caixa de Ferramentas do Estado das Entradas, clique em I01 para ativar a saída.

• Perceba que a saída Q01 irá alterar para ativa.

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Testando a lâmpada na bancada

• Realize as conexões elétricas na bancada conforme o diagrama abaixo para o CLW-02/10HR-A:

+ -

Desconsiderar as entradas analógicas.

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Testando a lâmpada na bancada

• Realize as conexões elétricas na bancada conforme o diagrama abaixo para o CLW-02/20HR-A:

R S