Automação. Industrial. Prof. Alexandre Landim

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1 Automação Industrial Prof. Alexandre Landim

2 Automação Industrial Controladores Lógicos Programáveis Parte 1 1. Introdução O Controlador Lógico Programável, ou simplesmente CLP, tem revolucionado os comandos e controles industriais desde seu surgimento na década de 70. Antes do surgimento dos CLPs as tarefas de comando e controle de máquinas e processos industrias eram feitas por relés eletromagnéticos, especialmente projetados para este fim. 2. Informações Gerais 2.1. Descrição O primeiro CLP surgiu na indústria automobilística, até então um usuário em potencial dos relés eletromagnéticos utilizados para controlar operações seqüenciadas e repetitivas numa linha de montagem. A primeira geração de CLPs utilizou componentes discretos como transistores e CIs com baixa escala de integração. Este equipamento foi batizado nos Estados Unidos como PLC ( Programable Logic Control ), em português CLP ( Controlador Lógico Programável ) e este termo é registrado pela Allen Bradley ( fabricante de CLPs). Definição segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) É um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais. Definição 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, seqüenciamento, temporização, contagem e aritmética, para controlar, através de módulos de entradas e saídas, vários tipos de máquinas ou processos.

3 2.2. Características Basicamente, um controlador programável apresenta as seguintes características: Hardware e/ou dispositivo de controle de fácil e rápida programação ou reprogramação, com a mínima interrupção da produção. Permitir fácil diagnóstico de funcionamento ainda na fase de projeto do sistema e/ou de reparos em falhas que venham a ocorrer durante a sua operação. Operar com reduzido grau de proteção, pelo fato de não serem gerados faiscamentos. Possibilitar a criação de um banco de armazenamento de programas que podem ser reutilizados a qualquer momento. Manter uma documentação sempre atualizada com o processo em execução. Manter o funcionamento da planta de produção com uma reduzida equipe de manutenção. Garantir maior confiabilidade pela menor incidência de defeitos. Capacidade de operação em ambiente industrial. Hardware ocupando espaço reduzido e apresentando baixo consumo de energia. Possibilidade de monitoração do estado e operação do processo ou sistema, através da comunicação com computadores. Compatibilidade com diferentes tipos de sinais de entrada e saída. Capacidade de alimentar, de forma contínua ou chaveada, cargas que consomem correntes de até 2 A. Hardware de controle que permite a expansão dos diversos tipos de módulos, de acordo com a necessidade. Custo de compra e instalação competitivo em relação aos sistemas de controle convencionais. Possibilidade de expansão da capacidade de memória. Conexão com outros CLPs através de rede de comunicação.

4 2.3. Histórico O controlador programável nasceu praticamente dentro da indústria automobilística americana, especificamente na Hydromic Division da General Motors, em 1968, devido a grande dificuldade de se mudar a lógica de controle de painéis de comando a cada mudança na linha de montagem. Estas mudanças implicavam em altos gastos de tempo e dinheiro. Sob a liderança do engenheiro Richard Morley, foi preparada uma especificação que refletia os sentimentos de muitos usuários de relés, não só da indústria automobilística como de toda a indústria manufatureira Evolução Desenvolvimento tecnológico da informática em suas características de software e hardware. Utilização de microprocessadores, redes de comunicação, inteligência artificial, etc. Tendência de padronização, pelo menos no que diz respeito à programação. Atualmente oferecem um considerável número de benefícios para as aplicações industriais. Acesso a um maior número de pessoas tanto no projeto de aplicação de controladores programáveis, quanto na sua programação. 2.5 Definições Importantes Como identificar: 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 a relé. O produto deve ser projetado para operação em ambiente industrial sujeito a condições ambientais adversas.

5 Siglas: CLP : Tradução para o português da sigla Programmable Logic Controller, ou seja, Controlador Lógico Programável. PLC : Abreviatura do termo em inglês sigla Programmable Logic Controller. CP : Tradução da abreviatura do termo em inglês Programmable Controller, a qual se refere a um equipamento capaz de efetuar controles diversos além do de lógica. Mais amplo, portanto, do que um PLC, como é o caso, por exemplo, do controle de variáveis analógicas. 2.6 Princípio de Funcionamento Conceitos: Variáveis de entrada: são sinais externos recebidos pelo PLC, os quais podem ser provenientes de fontes pertencentes ao processo controlado ou de comandos gerados pelo operador. Tais sinais são gerados por dispositivos como sensores diversos, chaves ou botoeiras. Variáveis de saída: são os dispositivos controlados por cada ponto de saída do PLC. Tais pontos poderão servir para intervenção direta no processo controlado por acionamento próprio, ou também para sinalização de estado em painel. Programa: seqüência específica de instruções selecionadas de um conjunto de opções oferecidas pelo PLC em uso e, que irão efetuar as ações de controle desejadas. PLC Variáveis de Entrada Variáveis de Saída Sistema Automatizado

6 3. Estrutura Básica TERMINAL DE PROGRAMAÇÃO FONTE DE ALIMENTAÇÃO PROCESSADOR Unidade Central de MEMÓRIA Processamento (UCP) INTERFACE DE E/S CARTÕES DE ENTRADA CARTÕES DE SAÍDA Dentre as partes integrantes desta estrutura temos: UCP (CPU) Memória (Memory) E/S (Entradas e Saídas) (I/O Input and Output) Terminal de Programação (Workstation) A CPU recebe instruções da memória e juntamente com a realimentação da situação ( status ) dos dispositivos de entrada gera comandos para os módulos de saída. Os comandos enviados controlam dispositivos como: relés, contatores, solenóides, etc. O CLP simula a ação de relés de um circuito de intertravamento, alem de poder incorporar funções avançadas como, controles estatísticos, controle de malha em processos contínuos, funções de contagem e temporização, funções aritméticas, comunicação via rede de dados, etc. A principal vantagem do CLP é que a lógica, as constantes de temporização e seqüências de execução podem ser alteradas na programação sem precisar realizar alterações no esquema elétrico da planta automatizada.

7 4. Ciclo de Varredura O programa do PLC é executado de forma cíclica, conforme apresentado: Início Leitura das Entradas Execução do Programa Atualização das Saídas O CLP varre (scan), ou seja, executa a leitura de todas as variáveis e dados de entrada no scan de entrada, em seguida, inicia a seqüência do programa resolvendo de acordo com a lógica implementada no scan de programa, para depois atualizar os módulos de saída no scan de saída. Existe hoje no mercado de trabalho uma grande variedade de linguagens de programação de CLPs, porém, a linguagem mais utilizada é a linguagem Ladder. Os CLPs apresentam basicamente três tipos de linguagem de programação, Ladder Logic, Statement List e Block Diagram.

8 5. Aplicações O controlador programável existe para automatizar processos industriais, sejam de sequênciamento, intertravamento, controle de processos, etc. Este equipamento tem seu uso tanto na área de automação da manufatura, de processos contínuos, elétrica, predial, entre outras. Praticamente não existem ramos de aplicações industriais onde não se possa aplicar os CLPs, entre elas tem-se: Máquinas industriais (injetoras de plástico, têxteis, calçados); Equipamentos industriais para processos ( siderurgia, papel e celulose, petroquímica, química, alimentação, mineração, etc ); Equipamentos para controle de energia (demanda, fator de carga); Controle de processos com realização de sinalização, intertravamento e controle PID; Aquisição de dados de supervisão em: fábricas, prédios inteligentes, etc; Bancadas de teste automático de componentes industriais;