CLP ESTRUTURA E FUNCIONAMENTO ROGER NABEYAMA MICHELS

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1 CLP ESTRUTURA E FUNCIONAMENTO ROGER NABEYAMA MICHELS

2 DISPOSITIVO CAPAZ DE Permitir fácil diagnóstico de funcionamento ainda na fase de projeto do sistema e/ou reparos em falhas que venham a ocorrer durante a sua operação; Ser instalado em cabines reduzidas devido ao pequeno espaço físico exigido; Operar com reduzido grau de proteção, pelo fato de não serem gerados faíscas.

3 DISPOSITIVO CAPAZ DE Ser facilmente reprogramado; Possibilitar a criação de um banco de armazenamento de programas que podem ser reutilizados a qualquer momento; Apresentar baixo consumo de energia; Manter o funcionamento da planta de produção com uma reduzida equipe de manutenção;

4 DISPOSITIVO CAPAZ DE Garantir maior confiabilidade pela menor incidência de defeitos; Emitir menores níveis de ruídos; Ter a flexibilidade de expansão do número de entradas e saídas; Ter a capacidade de se comunicar com diversos outros equipamentos.

5 DEFINIÇÕES IMPORTANTES O equipamento deve executar uma rotina cíclica de operação enquanto em funcionamento; A forma básica de programação deve ser realizada a partir de uma linguagem oriunda dos diagramas elétricos de relés; O produto deve ser projetado para operação em ambiente industrial sujeito a condições ambientais adversas.

6 CLP CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMAVEL Norma IEC : O CLP é um sistema eletrônico digital, desenvolvido para uso em ambiente industrial, que usa uma memória programável para armazenamento interno de instruções do usuário, que realiza funções específicas, tais como lógica, sequenciamento, temporização, contagem e aritmética para controlar, através de entradas e saídas, vários tipos de máquinas e processos.

7 CLP CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMAVEL É um computador para aplicações industriais com três módulos básicos: Unidade central de processamento; Bloco de memória; Módulo de entrada e saída.

8 CLP CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMAVEL Adicionalmente, o CLP possui os blocos: Fonte de alimentação; Terminal de programação; Bloco de comunicação; Interface homem-máuina IHM.

9 UCP UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO Controla e supervisiona todas as operações realizadas nos circuitos eletrônicos do CLP, por meio de instruções que são armazenadas na memória. A comunicação interna entre a UCP, o bloco de memória e os módulos de entrada e saída (E/S) é feita por um barramento interno sob o controle da UCP. Atualmente, todos os CLPs funcionam por meio de microprocessadores e contém diversos conectores para interliga-los a outros equipamentos via cabos.

10 BLOCO DE MEMÓRIA A memória armazena os programas desenvolvidos pelo usuário e pelo fabricante e é organizada de maneira hierárquica: Nível superior que fica junto ao processador, é constituído dos registradores do processador; Memória cache; Memória principal.

11 E/S MÓDULOS DE ENTRADA E SAÍDA OS E/S conectam a interface com o sistema externo. Existem diversos tipos de módulos (analógicos e digitais), com número variável de entradas e saídas. Os módulos de entradas recebem os sinais dos sensores e botoeiras e os módulos de saída comunicam os atuadores que será a ação de controle ou sinalização. Estes módulos também tem a função de proteção do CLP contra surtos de tensão.

12 E/S DIGITAIS Operam com sinais de dois estados, ligado ou desligado e são capazes de detectar e converter sinais de entrada em níveis lógicos de tensão usados no CLP, os de saída convertem os sinais lógicos de saída usados no CLP em sinais próprios capazes de energizar os atuadores. Para uso em CC, o valor de tensão padrão adotado é de 24 Vcc, pois permite uma relação sinal/ruído adequada para ambientes industriais. Já para os módulos de CA, o padrão é de 127 V ou 220 V.

13 E/S DIGITAIS Transdutores e atuadores que podem ser ligados às entradas digitais: Chaves; Push-button; Chave fim de curso; Sensores de proximidade Portas lógicas Contatos de relés; Pressostatos; Termostatos; Sensor de presença; Contatos de statrers de motores.

14 E/S DIGITAIS Como dispositivos de saídas digitais, podem-se citar: Anunciadores; Relés de controle; Lâmpadas; Porta lógicas Buzinas Solenoides; Starters de motores; Válvulas elétricas; Disjuntores; Pequenos motores.

15 MODULO DE ENTRADA DIGITAL EM CC Diagrama de blocos de uma entrada digital

16 MODULO DE ENTRADA DIGITAL EM CC Com a chave na posição aberta, a tensão de entrada é nula. Com a chave fechada, a tensão passa a 24 Vcc. A função do filtro C 1, R 3 e R 4 é amenizar a interferência de ruídos existentes na alimentação, próprios de redes elétricas industriais, de maneira que não causem acionamento indevido no CLP.

17 MÓDULOS DE ENTRADA DIGITAL EM CA As entradas digitais de corrente alternada obtém, como sinais do processo, tensões de 110 ou 220 V. A vantagem está relacionado ao ruído, pois sensores com distancia superior a 50 metros do controlador é necessário trabalhar com entradas CA. O circuito de entrada é composto de duas partes principais, a de alta tensão e a lógica.

18 MÓDULOS DE ENTRADA DIGITAL EM CA A seção de entrada converte a tensão de entrada de um dispositivo em um sinal de nível logico para ser usado no processador. O sinal senoidal é retificado e aplicado a um filtro RC, que o torna constante. O sinal passa pelo acoplador ótico e finalmente é aplicado ao UCP.

19 MÓDULOS DE ENTRADA DIGITAL EM CA A maioria dos módulos de entrada contem indicações visuais do estado logico de suas entrada em LED ou lâmpadas. Essa sinalização visual é muito útil no período de testes para detectar falhas no programa. Se o programa não esta funcionando é fácil saber se o sinal realmente está sendo aplicado à entrada digital.

20 MÓDULO DE SAÍDA DIGITAL EM CA Geralmente usados para acionar cargas ligadas em correntes alternadas com tensões de alimentação entre 90 e 240 Vca. Essas saídas convertem os sinais lógicos usados no CLP em sinais característicos capazes de energizar atuadores com capacidade de corrente de até 2A.

21 MÓDULO DE SAÍDA DIGITAL EM CA Os terminais L1 e L2 correspondem a rede de 110 ou 220 Vca destinada ao acionamento dos dispositivos de saída. Verifica-se a existência de um varistor (V1) que protege a saída contra surtos de tensão.

22 MODULO DE SAÍDA DIGITAL EM CC Seus circuitos de chaveamento da carga utilizam transistores bipolares. Essas saídas digitais em CC podem ser de dois tipos: Tipo P: fornece potencial positivo e a carga deve ser ligada entre o borne positivo da saída e o negativo da fonte de alimentação; Tipo N: a carga deve ser ligada entre o potencial positivo da fonte de alimentação e o borne de saída.

23 MÓDULO DE SAÍDA A RELÉ São utilizados por sua versatilidade em comutar sinais, podendo ser aplicados cargas de corrente alternada e de corrente continua. Esses módulos apresentam desgastes em seus contatos elétricos em razão da corrente elétrica em seus terminais e desgaste mecânico. Para aumentar a vida útil utiliza-se contatos auxiliares, ou seja, colocar outro relé de potencia maior.

24 MÓDULOS E/S ANALÓGICAS Permite controlar e monitorar correntes e tensões compatíveis com muitos sensores, válvulas, acionadores de motores e instrumentos de processo. Apresenta-se a seguir os dispositivos típicos que são interfaceados com os módulos de E/S analógicas.

25 E/S ANALÓGICAS Dispositivos com módulos de entrada analógica: Transdutores diversos; Transmissores eletrônicos; Instrumentos analíticos; Potênciômetros.

26 E/S ANALÓGICAS Dispositivos com módulos de saída analógica: Indicadores analógicos; Registradores; Drivers de motores; Transdutores; Válvulas elétricas.

27 MÓDULOS DE ENTRADA ANALÓGICA Os dispositivos de campo fornecem sinais de tensão ou corrente para os módulos de entrada analógica que, por meio de circuito conversor A/D, converte esses sinais analógicos em uma informação digital.

28 MÓDULOS DE SAÍDA ANALÓGICA Os módulos de saída possuem um conversor D/A que recebe os valores numéricos na forma binária alocados nos registros do CLP e os converte em grandezas analógicas de tensão ou corrente proporcionais à informação digital e as envia para a saída.

29 MÓDULO DE E/S INTELIGENTE Os fabricantes de CLPs oferecem grande variedade de módulos especiais. Os mais comuns são: Módulo de entrada de termopar; Módulo de entrada de PT100; Módulo de motor de passo; Módulo para medição de parâmetros elétricos.

30 FONTES DE ALIMENTAÇÃO As fontes de alimentação podem ser internas ou externas ao CLP. Algumas fornecem saída de 24 Vcc (2A) destinada a alimentação dos módulos de E/S, sensores e atuadores. Se a exigência de potência dos módulos for maior, o projetista deverá necessariamente incluir uma fonte externa.

31 FUNCIONAMENTO O funcionamento do CLP baseia-se em um conjunto de instruções conhecido como programa, desenvolvido para atender às rotinas do usuário. Os sinais dos sensores ou transdutores acoplados à máquina ou equipamento são aplicados às entradas do controlador. E em cada ciclo há três etapas: Entrada/Programa/Saída.

32 ETAPA ENTRADA Todos os sinais vindos do meio externo e aplicados às entradas são lidos e transferidos para uma área da unidade de memória interna do CLP, chamada tabela imagem da entrada.

33 ETAPA DE PROGRAMA O programa é executado, usando os sinais adquiridos durante a etapa de entrada e decidindo quais serão os valores dos sinais de saída digitais e analógicos. Esses valores são guardados em uma região de memória denominada imagem de saída.

34 ETAPA SAÍDA Todos os valores de saída estabelecidos pelo programa e armazenados na imagem de saída são aplicados aos módulos de saída.

35 CICLO DE VARREDURA Início Leitura das Entradas Execução do Programa Atualização das Saídas

36 DÚVIDAS?