METODOLOGIA PARA PROGRAMAR SFC NO CLP

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1 METODOLOGIA PARA PROGRAMAR SFC NO CLP Na estrutura de um SFC, observa-se claramente a existência de três elementos básicos: as transições, as etapas e as ações. Assim, se cada um desses elementos for corretamente especificado na programação do PLC, obter-se-á como resultado uma implementação isenta de erros (desde que o SFC esteja corretamente modelado). Ou seja, as dificuldades inerentes à formação da sequência lógica na programação tornam-se transparentes, obtendo-se rapidamente uma implementação prática e funcional. Alguns equipamentos dispõem de recursos para a programação de estruturas sequenciais por meio de SFC. Não obstante, apesar de o SFC ser uma ferramenta gráfica destinada ao modelamento de processos industriais, muitos fabricantes, a exemplo da Siemens, Telemechanique e Klocner Moeller, dentre outros, já possuem o SFC como linguagem de programação (além das quatro formas tradicionais citadas no capítulo anterior). Nesses equipamentos, assim como na metodologia descrita em seguida, há o consenso a respeito de uma ordem hierárquica na qual as ações são realizadas a partir das etapas, e estas, por sua vez, têm origem nas transições. De fato, num diagrama de relés, deve-se encarar uma implementação SFC como sendo subdivida em três partes distintas: uma responsável pela ocorrência das transições (responsáveis em maior grau pelo fluxo do processo), outra responsável pela sequencialização das etapas (interconectadas rigidamente a fim de formarem a correta sequencialização do processo) e, finalmente, outra que realizará as ações operativas (consequência da etapa correntemente ativa). figura 1 - Diagrama de contatos implementados a partir de um SFC. SFC no CLP

2 Devido à característica sequencial da solução das saídas no circuito de controle de um SFC, ocorre que a disposição dos ramos, no programa PLC, pode afetar sobremaneira o comportamento final obtido. Casos críticos dessa natureza ocorrem principalmente com intertravamentos oriundos de sinais com natureza impulsional. Por isso, essas partes do programa devem, necessariamente, estar dispostas conforme o seguinte critério: primeiro as transições, depois as etapas e por último as ações, conforme ilustra a figura 1. E, cada uma dessas partes pode ser facilmente obtida a partir do SFC. Tomando como exemplo o caso de um carro que se desloca sobre trilhos entre as estações A e B, toda vez que uma ordem de marcha M for enviada, o qual tem o seguinte esquema funcional e SFC: figura 2 - Esquema funcional de um carro sobre trilhos. figura 3 - SFC para o carro sobre trilhos (conceitual). Define-se uma tabela que relacione as sensibilidades e ações do processo com as entradas e saídas do PLC. Sensibilidade Entrada PLC Ação Saída PLC Ordem de marcha M I0 Carro vai p/ Direita Q0 Fim-de-curso "a" I1 Carro vai p/ Esquerda Q1 Fim-de-curso "b" I2 Prof. Dr. Winderson E dos Santos

3 Igualmente, definem-se tabelas para memorização interna do PLC de cada uma das Etapas, bem como cada uma das Transições: Transição Memória PLC Etapa Memória PLC Entre etapas 0 e 1 F10 Etapa 0 F0 Entre etapas 1 e 2 F11 Etapa 1 F1 Entre etapas 2 e 3 F12 Etapa 2 F2 PLC: E, assim desenha-se um novo SFC orientado para o esquema tecnológico do figura 4 - SFC tecnológico para o carro sobre trilhos (tecnológico). Observa-se que seu aspecto é idêntico ao do SFC apresentado na figura 3, entretanto aqui seus elementos de controle estão diretamente relacionados com o elemento tecnológico utilizado para implementação, ou seja, o PLC. É a partir desse SFC que, então, especifica-se o Diagrama de Contatos. Primeiramente, para as transições tem-se: figura 5 - Diagrama de Contatos referente às transições. Verifica-se que cada uma das flags vai para nível alto quando forem satisfeitas duas condições: 1 - que ela esteja válida, ou seja, que a etapa anterior esteja ativa, e 2 - que a receptividade associada seja verdadeira. Por exemplo, para a transição F11, SFC no CLP

4 ela ocorrerá quando estiver válida (etapa F1 ativa) e sua receptividade verdadeira (I2 em nível alto). Em seguida, escreve-se o Diagrama de Contatos para as etapas que, pelo fato de terem características biestáveis, terão, cada uma delas, condição de ligamento pelo comando SET e condição de desligamento pelo comando RESET, tal ilustra a figura 6. figura 6 - Diagrama de Contatos referente às etapas. Cabe observar que a etapa inicial é aquela que deverá se tornar ativa quando se acionar o processo pela primeira vez, ou seja, quando nenhuma das demais etapas estiverem ativas. Esta condição é apresentada no diagrama pela associação série dos contatos NF de todas as bobinas de etapas. Porém, uma forma alternativa para ativar a(s) etapa(s) inicial(is) pode ser pela detecção de partida do PLC (quando ele entra no estado energizado e operante conforme descrito na seção 4.3.1). Tal estratagema, mostrado na figura 7, será válido quando não houver a necessidade de reiniciar o processo na última etapa em que ele foi interrompido (PLC inoperante ou desenergizado), quando então o diagrama da figura 6 seria mais apropriado. Neste caso, ainda as flags de etapas deveriam ser do tipo protegidas contra falta de energia. figura 7 - Programa detector de partida do PLC. Prof. Dr. Winderson E dos Santos

5 Observa-se que a flag F20 emite um único pulso durante o primeiro ciclo de varredura autorizado por F21. A partir do segundo ciclo de varredura, F20 é inibida pelo fato de F21 ficar permanentemente ligada. E, finalmente, o diagrama referente às ações no controle do carro sobre trilhos terá o seguinte aspecto: figura 8 - Diagrama de Contatos referente às ações. No diagrama das ações, percebe-se que como elas são do tipo ordem contínua (descrito na seção 4.2.4), cada uma das saídas do PLC é diretamente acionada pela etapa correspondente. EXEMPLO COM SELEÇÃO ENTRE SEQUÊNCIAS A implementação de um modelo SFC com seleção de sequências apresenta peculiaridade em relação à estrutura de convergência e divergência em OU, conforme pode-se observar pelo exemplo descrito em seguida: Um sistema de carro para transporte de peças deve servir dois grupos de operários em diferentes posições (B e C), conforme ilustrado na figura 9. Se um operário localizado em B pressionar a botoeira P1, o carro deve efetuar o trajeto ABA. Se um operário localizado em C pressionar a botoeira P2, o carro deve efetuar o trajeto ACA. Os comandos só serão aceitos se o carro estiver na posição de repouso (A). O acionamento do carro é feito por M1 para a esquerda e M2 para a direita. O atuador V1 controla o destino do carro, sendo que quando V1=0, implica que o carro vai para C, e V1=1 implica que o carro vai para B. figura 9 - Carro com seleção de trajeto. SFC no CLP

6 O SFC conceitual que modela o funcionamento desse processo é apresentado na figura 10. figura 10 - SFC de controle do carro com seleção de trajeto. Definindo uma tabela que relacione as sensibilidades e ações do processo com as entradas e saídas do PLC, tem-se: Sensibilidade Entrada PLC Ação Saída PLC Ordem P1 I0 Acionar M1 Q0 Ordem P2 I1 Acionar M2 Q1 Fim-de-curso A I2 Acionar V1 Q2 Fim-de-curso B Fim-de-curso C I3 I4 E, tabelas para memorização interna do PLC de cada uma das Etapas, bem como cada uma das Transições: Transição Memória PLC Etapa Memória PLC Entre etapas 10 e 11 F20 Etapa 10 F10 Entre etapas 11 e 12 F21 Etapa 11 F11 Entre etapas 12 e 10 F22 Etapa 12 F12 Entre etapas 10 e 13 F23 Etapa 13 F13 Entre etapas 13 e 14 F24 Etapa 14 F14 Entre etapas 14 e 10 F25 Prof. Dr. Winderson E dos Santos

7 PLC: E, assim, desenha-se um novo SFC orientado para o esquema tecnológico do figura 11 - SFC tecnológico para controle de carro com seleção de trajeto. O Diagrama de Contatos referente às transições fica como na figura 12. figura 12 - Diagrama das transições no controle de carro com seleção de trajeto. Cabe observar que a especificação das transições segue a mesma regra geral, em que se deve identificar a etapa que a torna válida e a sensibilidade que a faz ocorrer. Especial atenção cabe à etapa F10, a qual serve como condição de validade para duas transições: a transição F20 e a transição F23, o que caracteriza a seleção do processo. Como neste caso há uma condição de correlatividade (ver seção 4.2.5) entre as transições F20 e F23, determinada pela possibilidade de P1 e P2 serem acionados no mesmo instante, há a necessidade de tratamento mútuo exclusivo entre tais SFC no CLP

8 transições, conforme se percebe pelo contato NF de F20 no ramo de F23. Este fato nem sempre ocorre com estruturas de divergência em OU, mas quando assim o for, tal exclusividade deve ser prevista no Diagrama de Contatos, conforme orienta a seção O Diagrama de Contatos referente à parte destinada ao controle das etapas do SFC modelado para o processo de seleção de caixas é, então, ilustrado na figura 13. figura 13 - Diagrama das etapas no controle de carro com seleção de trajeto. Observa-se que a etapa F10 tem como condições de ligamento: a partida do PLC (pois ela é etapa inicial), bem como as transições F22 e F2 Além disto, a mesma etapa é desligada por duas possíveis transições, a saber: F20 e F23. Já as demais etapas são ativadas e desativadas, seguindo a mesma regra de ativação pelas transições anteriores, e desativação pelas transições posteriores. Finalmente, o Diagrama de Contatos pertinente às ações do controle de carro com seleção de trajeto tem o aspecto conforme ilustrado na figura 14. Prof. Dr. Winderson E dos Santos

9 figura 14 - Diagrama das ações no processo de seleção de caixas. 4 EXEMPLO COM PARALELISMO A implementação em Diagrama de Contatos de um modelo SFC com paralelismo apresenta peculiaridade em relação à estrutura de divergência e convergência em E, conforme pode-se observar pelo exemplo descrito em seguida: figura 15 - Esquema funcional de dois carros sobre trilhos. SFC no CLP

10 Dois carros se deslocam sobre trilhos em percursos distintos. Quando em repouso, ambos os carros encontram-se posicionados à esquerda. Os sensores fimde-curso A, B, C e D sinalizam a posição em que se encontram os carros. O comando M (ordem de marcha), dado pelo operador, põe em movimento ambos os carros que, ao finalizarem seu trajeto, retornam à posição de origem. Como os carros operam de forma independente, não há como determinar qual deles termina seu percurso antes (fato que vai depender da carga que transportam). O acionamento dos carros é feito pelos motores M1 e M2 que movem o carro 1 para direita e esquerda, bem como pelos motores M3 e M4 que movem o carro 2 para direita e esquerda. A figura 15 ilustra o sistema. O SFC que modela o funcionamento desses dois carros sobre trilhos é apresentado pela figura 16 (o uso de algarismos romanos serve para ilustrar a flexibilidade permitida num SFC). figura 16 - SFC para controle de dois carros sobre trilhos. Pela ilustração, percebe-se que as etapas IV e VII não possuem ações específicas. Neste caso, ambas são etapas de espera, ou de sincronização entre os dois ramos sequenciais. A transição que lhes sucede tem o particular de não possuir receptividade associada, autorizando a continuidade do fluxo tão logo ambas as etapas citadas estejam ativas. Nos modelos SFC com paralelismo, estes são casos bastante frequentes. Definindo uma tabela que relacione as sensibilidades e ações do processo com as entradas e saídas do PLC, tem-se: Prof. Dr. Winderson E dos Santos

11 Sensibilidade Entrada PLC Ação Saída PLC Ordem de marcha - M I0 Acionar M1 Q0 Fim-de-curso A I1 Acionar M2 Q1 Fim-de-curso B I2 Acionar M3 Q2 Fim-de-curso C I3 Acionar M4 Q3 Fim-de-curso D I4 E, tabelas para memorização interna do PLC de cada uma das Etapas, bem como cada uma das Transições: Transição Memória PLC Etapa Memória PLC Entre etapas I e II/V F20 Etapa I F10 Entre etapas II e III F21 Etapa II F11 Entre etapas III e IV F22 Etapa III F12 Entre etapas V e VI F23 Etapa IV F13 Entre etapas VI e VII F24 Etapa V F14 Entre etapas IV/VII e I F25 Etapa VI F15 Etapa VII E, assim desenha-se um novo SFC orientado para o esquema tecnológico do PLC, como ilustra a figura 17: F16 figura 17 - SFC tecnológico para controle de dois carros sobre trilhos. A partir desse SFC, especifica-se o Diagrama de Contatos para implementação do controle em PLC, conforme ilustra a figura 18. SFC no CLP

12 Nesta ilustração, percebe-se que a transição F20 é a responsável pela ativação das etapas F11 e F14 simultaneamente, bem como pela desativação da etapa F10. Da transição F25, pode-se perceber que pelo fato de não possuir receptividade, ela ocorre apenas pela ativação simultânea das etapas F13 e F16, sendo então a responsável pela desativação destas, possuindo resultado lógico sempre verdadeiro. figura 18 - Diagrama de Contatos para controle de dois carros sobre trilhos. Prof. Dr. Winderson E dos Santos