Equacionamento de Sistemas

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1 35 Equacionamento de istemas Programação Por Estágios Comumente, a descrição referente à implementação do sistema automatizado utilizando métodos convencionais para o desenvolvimento do programa de aplicação também representa uma dificuldade quanto a implementação da lógica de controle, a qual acaba se tornando uma seqüência quase infindável de tentativas / erros / correções, por falta ou ineficiência de descrição adequada. A programação por estágios proporciona o desenvolvimento de programas de aplicação estruturados. Ela descreve funções de controle relativas a determinado sistema de controle seqüencial, seguindo de certo modo um modelo derivado de máquinas de estado. Ele permite, com relativa facilidade, a conversão da descrição do sistema automatizado para a linguagem Ladder. Este método é utilizado para estruturar a organização interna de um programa de forma fácil, além de auxiliar a decomposição do problema de controle em partes menores. A programação por estágios tem por finalidade suplantar as desvantagens apresentadas por programas de aplicação desenvolvidos em linguagem Ladder utilizando métodos convencionais de programação. As principais desvantagens dos métodos convencionais, são:. Necessidade de criação de múltiplos intertravamentos para verificação constante de condições; 2. Dificuldade de localização do problema durante a depuração /manutenção, pois toda a lógica de controle deve ser verificada; 3. Dificuldade de alterações posteriores nos programas, devido à complexidade da lógica de controle implementada; 4. Dificuldade no gerenciamento de programas extensos, devido a falta de estruturação.

2 36 O método que ora passaremos a descrever é tido como um método avançado e customizado particularmente para sistemas de manufatura, contudo suas instruções não são consideradas padrões. Vantagens da Programação por Estágios Qualquer sistema automatizado pode ser descrito por uma combinação de estágios seqüenciais, independentemente de sua complexidade. O programa de aplicação pode até ser complexo, mas cada estágio pode e deve ser simples. Normalmente quanto maior o número de estágios em que o programa de aplicação puder ser dividido, maior a simplicidade de cada estágio. Como a programação por estágios possibilita a conversão, de forma simples e direta, da descrição do sistema automatizado para a linguagem Ladder, conclui-se que se tal descrição atender as necessidades de automação por certo a lógica de controle implementada também atenderá. Este método proporciona:. Facilidade de gerenciamento do programa de aplicação, independente do tamanho ou da complexidade do mesmo (isto devido a sua estruturação); 2. Facilidade de alterações posteriores, devido à clareza da documentação utilizada para implementação da lógica de controle; 3. edução do tempo de depuração / manutenção, devido à facilidade de localização e entendimento do problema. Os conceitos apresentados em seguida devem ser observados durante o desenvolvimento de nosso programa o qual utiliza o conceito de programação por estágios. Exercício para Fixação Utilizaremos, novamente, o exemplo de uma furadeira industrial constante da página 39 da apostila de prática.

3 37 Motor sentido horário Q0.0 = Motor sentido anti-horário Q0.0 = e Q0. = Posição Inicial I0.4 Alimentador Q0.2 2 Liga I0. Desliga I0.0 Proteção I0.5 Limite de profundidade I0.3 Introdução ao istema a ser Automatizado O motor da furadeira é acionado no sentido horário pela pressão na botoeira. Após 3 segundos o alimentador é ativado. Quando o limite de profundidade é atingido, o alimentador é desativado, o motor gira no sentido anti-horário (Q0.0 e Q0. são iguais a ) e por ação de uma mola a furadeira retorna para a posição inicial. Quando a posição inicial (I0.4 = ) é alcançada, o motor continua operando por mais segundo até a furadeira parar completamente. empre que necessário a furadeira pode ser desligado por meio da botoeira de desliga, 2. olução egundo o Método Proposto a Etapa: Apresentação e análise (proposição) empre que for premida a botoeira de liga ( = I0. = ), a furadeira industrial poderá começar a funcionar, isto é, seu motor girará no sentido horário (Q0.0 = ), desde que a chave (NA) de posição inicial esteja acionada (I0.4 = ) e o contato (NF) de proteção esteja não acionado (I0.5 = ). Confirmado o funcionamento do motor (Q0.0 = ) um relé de tempo na energização (com o tempo de 3 segundos) é alimentado. Transcorridos 3

4 38 segundos o alimentador é acionado (Q0.2 = ) e a furadeira começa a descer e ir de encontro a peça a ser furada. Neste instante a chave (NA) de posição inicial retorna a sua posição de repouso (I0.4 = 0 ). A broca da furadeira após transpassar a peça encontra com a chave (NA) de fim de curso, acionando-a (I0.3 = ). O acionamento desta chave faz o motor girar no sentido anti-horário (Q0. = e continua Q0.0 = ) e desliga o alimentador (Q0.2 = 0 ), o que faz a furadeira retornar para a posição inicial. Assim que a furadeira começa a retroceder a chave (NA) de fim de curso é, então, desacionada (I0.3 = 0 ). A furadeira, ao retornar, alcança a posição inicial e neste instante ela aciona a chave (NA) de posição inicial (I0.4 = ) e também um relé de tempo na energização, com o tempo de segundo, é alimentado. Transcorrido segundo a furadeira é desligada de forma automática. Estando o motor da furadeira em funcionamento, a qualquer instante ele poderá ser desligado ou pela pressão na chave desliga (2 = I0.0 = ) ou então pelo acionamento do contato (NF) de proteção (I0.5 = 0 ). Uma vez que o motor da furadeira pare por interveniência de 2 (I0.0) ou do contato de proteção (I0.5) a furadeira retornará a posição inicial somente por meio manual.

5 39 Considerações Iniciais para a olução Primeiro ciclo M0. / Proteção I0.5 / Desliga I0.0 I0. Depois de 3s (T37) Passo 0 M0.0 Passo M0. Passo 2 M0.2 eseta os passos dos marcadores M0. até M0.5 Furadeira gira sentido horário Q0.0 = Energiza o temporizador (T37) de 3 segundos Liga alimentador Q0.2 = Furadeira continua girar sentido horário Q0.0 = I0.3 Passo 3 Quando limite profundidade é atingido, a furadeira gira em sentido anti-horário Q0.0 = e Q0. =. Alimentador é desligado Q0.2 = 0 I0.4 Passo 4 Quando posição inicial é alcançada, I0.4 =, a furadeira continua a girar por s (T38). Q0.0 = e Q0. =. Depois de s (T38) Passo 5 M0.5 Furadeira pára. Q0.0 = 0 e Q0. = 0 Passo 0 é setado etorna para o passo 0

6 40 O Que é o Nosso Programa de Controle? É um método no qual as tarefas são divididas em outras partes menores, comumente seqüenciais, denominadas de funções (por exemplo: Motor ligado, Alimentador ligado, Alimentador desligado). As funções são chamadas de passos. Comumente um passo tem que estar terminado antes de próximo passo ser acionado. Um novo passo será ativado somente quando a transição pertinente está ativa. Um passo será ativado, quando o marcador associado o for (por exemplo: M0. = ).

7 4 O Que é uma Condição de Transição? Uma condição é freqüentemente derivada de um estado da máquina. Estes estados podem incluir chaves fim de curso, chaves atuadoras, valor (determinado) de temperatura ou valor (determinado) de temporizadores. O procedimento para ativação de um passo é quase sempre parte de uma condição. Cada passo é ativado por uma condição. e um novo passo, e seu respectivo marcador, é setado, o marcador do passo anterior é resetado. Lembre que somente é ativado um passo por vez I0.3 Profundidade Limite Passo 3 A condição para ativação do passo4 é: I0.4 = e = Marcador vindo do passo 3 Posição Inicial e esta condição é alcançada (isto é I0.4=) um novo passo é setado. I0.4 Passo 4 Considerações Quando fazemos uma transição no seqüenciador nós ainda não estamos preocupados com a ativação de saídas. Isto será tratado em uma sessão posterior do programa. Um controle realizado em um seqüenciador consiste de duas seções de programa: () as transições que passo a passo se efetivam, desde que satisfeitas as condições necessárias; (2) a ativação das saídas.

8 42 ( T37 ) I0.3 I0.4 M0. M0.2 a eção do programa. Início eqüenciador ) As condições para ativação dos passos (funções) são combinadas logicamente com os marcadores individuais de cada passo chave Liga =I0.; temporizador de 3s, chave limite de profundidade I0.3; chave posição inicial I0.4 e os procedimentos necessários a cada passo. Q0.0= e os marcadores M0.... estão ativados na seqüência, o seqüenciador completo é processado marcadores de passo M0., M0.2,,. Passo 2 M0.2 Q0.= 0 Q0.2= Tudo isto define a seqüência total das tarefas. Passo 3 Passo 4 Q0.0= Q0.= 0 Q0.2= Q0.0= Q0.= 0 Q0.2= 2 a eção do programa. Ativando aídas 2) A memória de bit (marcador) quando ativa transfere para as saídas do CLP esta informação, com a qual controla, por exemplo, contactores. Q0.0; Q0.; e Q0.2. Esta é a interface para a máquina ( planta). Controlando o eqüenciador/ealizando Transições no eqüenciador

9 43 As transições são realizadas no seqüenciador pelo setamento e resetamento dos marcadores do passo, conforme observa-se abaixo.

10 44 O setamento das saídas são realizados via marcadores do passo, conforme ilustração abaixo. Q0.0= Network 0 Passo 2 Q0.= 0 M0. Q0.0 M0.2 Q0.2= M0.2 e uma saída de um dos passos I0.3 Passo 3 Q0.0= Q0.= Q0.2= 0 está em ZEO, ela não será setada Q0.0= I0.4 Passo 4 Q0.= Q0.2= 0 Network Q0. As saídas são acionadas somente pelos marcadores do passo. Atribuindo-se as saídas uma bobina normal. garante-se que a saída é ativada somente em um dado passo. e uma saída tem que ser em vários passos, os marcadores de passo são paralelados, para acionarem a saída. Network 2 M0.2 Q0.2

11 45 Trabalhando com eqüenciadores Uma memória de bit (marcador de passo) é atribuída a cada passo, e será igual a se o passo está ativo. Por uma questão de clareza do programa somente um passo na seqüência será ativo a qualquer tempo. Isto significa que somente um marcador de passo estará em. e uma tarefa é mais complexa é aconselhável utilizar uma seqüência adicional. Caso dois ou mais processos necessitem ser controlados simultaneamente e independentemente, seqüenciadores separados são utilizados. Istoé ilustrado no diagrama abaixo. eqüenciador A eqüenciador B I0.3 Passo 2 M0.2 Passo 3 e =, os dois seqüenciadores B e C inicializam. As memórias de bits de e M. são setadas por. é, então, resetado e os seqüenciadores B e C continuam a operar. eqüenciador C Passo 4 Passo M. M. Network 4 Passo 5 M0.5 Passo 6 M0.6 Passo 2 M.2 Passo 3 M.3 I0.4 M.

12 46 A condição de transição na prática também pode ser realizada por vários contatos. Como exemplo podemos fazer com que a partida somente ocorra se a furadeira estiver na posição inicial. O seqüenciador inicia-se, então, como mostrado abaixo: I0.3 I0.4 Liga Posição Inicial Passo M0. Vantagens do Trabalho com eqüenciadores )A seção para o controle do seqüenciador e a seção para a ativação das saídas são mantidas separadas. e por exemplo, agora, uma saída está para ser ativada no passo 7, em adição ao passo 2 e 3, o programa necessita somente ser modificado neste ponto. Antes Depois M0.2 Q0.3 M0.2 Q0.3 M0.7 As modificações na seção de controle do seqüenciador não afetam a ativação das saídas. 2)O programa é fácil de ser testado: cada passo pode ser seguido facilmente no dispositivo de programação; se transições não funcionam, é fácil detectar qual condição está faltando. 3)e a máquina deixa de operar isto é facilmente detectado através da condição de transição que está faltando, condição esta, oriunda de uma posição mecânica da máquina e mais o marcador do passo que está ativo.

13 47 4)Menos erros de programação e partidas mais rápidas: o uso de seqüenciadores força o programador a estruturar seu programa, minimizando os erros de programação. Pontos Importantes para egurança Motores, válvulas não devem estar ativos no primeiro marcador de passo (posição inicial). Em nosso exemplo no passo 0 ou no marcador de passo M0.0. Quando a botoeira de desliga é pressionada ou uma proteção do motor é ativada somente o primeiro marcador de passo (M0. em nosso exemplo) necessita ser ativado para todos os motores sejam desligados. Ao mesmo tempo, todos os outros marcadores de passo são resetados. M0. M0.0 I0.0 I0.5 M0. 5 M0.0 é setado e de M0. até M0.5 são resetados. No primeiro ciclo após a energia ser estabelecida através de M0., ou I0.0= 0 ou ainda I0.5= 0. O número 5 indica que M0., M0.2,, e M0.5 são resetados

14 48 Network M0.0 I0. M0. M0.0 Network 2 M0. T37 M0.2 M0. eção do Programa: Controlando o seqüenciador e fazendo transições. Network 3 M0. I0.0 I0.5 M0.0 M eção 2 do Programa: Inicialização e Parada. Network 0 M0. I0. Q0.0 3 M0.2 eção 3 do Programa: Ativando as aídas.

15 49 Antes de ativar a primeira saída em (3), a seção do programa para ativação da posição inicial deve estar em seu lugar (2). Isto garante que a ativação da posição inicial tem a prioridade maior. Modificação do Programa A Network 6 determina em qual passo o programa salta para o passo 5. No exemplo ele pula para o passo 0. Isto é conseguido setando M0.0 e resetando desde M0. até M0.5; conforme mostrado na figura abaixo. Network 6 M0.5 M0.0 M0. 5 e o programa é para saltar automaticamente para o passo logo depois do passo 5, a Network 6 deve ser como na figura abaixo. Network 6 M0.5 M0. M0.2 4 A modificação faz com que a furadeira funcione automaticamente até ser parada por I0.0 ou I0.5.

16 50 Descrição da olução eção do Programa: realizando transições no seqüenciador. Network M0.0 I0. M0. M0.0 Ativando o Passo : O marcador de passo M0. é setado quando o seqüenciador está na posição inicial (M0.0= ) e I0. é acionado. Ao mesmo tempo M0.0, marcador do passo da posição inicial é resetado. Network 2 M0. T37 M0.2 M0. Ativando o Passo 2: O marcador de passo M0.2 é setado se o seqüenciador está no passo (M0.= ) e se o tempo do temporizador T37 já foi atingido. Neste mesmo tempo, o marcador do passo M0. é resetado. Network 3 M0.2 I0.3 M0.2 Ativando o Passo 3: O marcador de passo é setado se o seqüenciador está no passo 2 (M0.2= ) e se a entrada I0.3, limite de profundidade, foi para. Neste mesmo tempo, o marcador do passo M0.2 é resetado.

17 5 Network 4 I0.4 Ativando o Passo 4: O marcador de passo é setado se o seqüenciador está no passo 3 (= ) e a entrada I0.4 (posição inicial) está em. No mesmo tempo, m0.3 é resetado. Network 5 T38 M0.5 Ativando o Passo 5: O marcador de passo M0.5 é setado se o seqüenciador está no passo 4 (= ) e se o tempo do temporizador T38 já foi atingido. Neste mesmo tempo, o marcador do passo é resetado. Network 6 M0.5 M0.0 M0. 5 Ativando o Passo 0: e o marcador de passo M0.5 está ativo (tempo do temporizador T38 já transcorreu), o passo 0 (passo de inicialização) é ativado vindo do seqüenciador. Este passo na Network 6 foi incluído deliberadamente de modo que mais adiante condições, tais como mudança de tarefa, possam ser examinadas neste ponto antes da reativação do passo 0. Esta condição terá que ser colocada em paralelo com o contato M0.5

18 52 Network 7 M0. T37 IN TON Ativando o temporizador T37: e o passo está ativo (M0.= ), o temporizador T37 é inicializado. +30 PT Network 8 T38 IN TON Ativando o temporizador T38: e o passo 4 está ativo (= ), o temporizador T38 é inicializado. +0 PT Network 9 M0. I0.0 I0.5 M0.0 M0. 5 Inicialização do equenciador: Marcador de passo M0.0 é setado quando: )no primeiro ciclo (M0. é pelo período de um ciclo). Ou 2)se a botoeira de desliga é ativada (I0.0= 0 ). Ou 3)se a proteção do motor é acionada (I0.5= 0 ). Ao mesmo tempo, os marcadores de passo M0. até M0.5 são resetados.

19 53 eção2 do Programa Ativando as saídas Network 0 M0. Q0.0 M0.2 Ativando a aída Q0.0: (motor gira no sentido horário) aída Q0.0 é igual a nos passos, 2, 3, 4, isto é: se M0. ou M0.2 ou ou for igual a. Network Q0. Ativando a aída Q0.: (motor gira no sentido anti horário) aída Q0. é igual a nos passos 3 e 4, isto é: se ou for igual a. Network 2 M0.2 Q0.2 Ativando a saída Q0.2: (alimentador ligado) e a memória de bit M0.2= a saída Q0.2 irá para.

20 INTITUTO FEDEAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PENAMBUCO CAMPU ECIFE DEPATAMNETO ACADÊMICO DE ELETOELETÔNICA E ITEMA DA INFOMAÇÃO Disciplina Controlador Lógico Programável Prova 8 de junho de 2009 Professor Moacir Machado Equacionamento de istemas utilizando a Metodologia de Programação por Estágios para Programação de CLP ) Observe o diagrama em blocos da Figura..- Faça o diagrama de comando e força, de uma partida direta de motor trifásico, que atenda às entradas e saídas apresentadas. Considere que a lâmpada acionada por Q0., acenderá se e somente se o motor estiver acionado. Considere, também, que a lâmpada acionada por Q0.2, acenderá se e somente se o motor estiver desligado..2- Utilize a metodologia de programação por estágios e faça o fluxograma para a programação via CLP..3- De acordo com o fluxograma do item.2, e respeitando os preceitos da metodologia por estágios, faça a lógica LADDE para o programa usuário referente a automação do sistema. Q0.0 Motor 3~ I0. Q0. Q0. Motor Ligado I0.2 Programa LADDE deve ser desenvolvido aqui Q0.2 Motor Desligado Figura - Diagrama em blocos de uma automação com CLP, para um motor trifásico, com lâmpadas indicadoras de motor ligado e de motor desligado.

21 INTITUTO FEDEAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA CAMPU ECIFE PENAMBUCO DEPATAMNETO ACADÊMICO DE ELETOELETÔNICA E ITEMA DA INFOMAÇÃO Exercício Avaliativo 8 de junho de 2009 Disciplina Controladores Lógicos Programáveis Professor Moacir Machado Equacionamento de istemas utilizando a Metodologia de Programação por Estágios para Programação de CLP. Considere um motor trifásico cujo acionamento é realizado por intermédio de uma partida direta, manual e com reversão do sentido de rotação. A partir dessa premissa:. Construa uma tabela das entradas e saídas necessárias ao acionamento do motor. Discrimine nesta tabela a função de cada uma destas I/O..2 Construa a representação gráfica, através de um fluxograma por estágios, do algoritmo relativo ao acionamento do motor. Utilize nesta representação as entradas e saídas escolhidas no item...3 efaça a tabela do item. acrescentando novas designações de acordo com a disponibilidade apresentada no CLP da Figura. (Lembre-se: não retire as denominações anteriores, apenas acrescente as novas denominações)..4 efaça o fluxograma por estágios do item.2 segundo a nova tabela do item.3 (que utiliza as disponibilidade de I/O apresentada no CLP da Figura ) e, no que couber, utilize também os elementos disponíveis na linguagem ladder do software step 7 MicroWin..5 Na Figura, faça as ligações elétricas necessárias ao funcionamento do CLP. Acrescente os elementos físicos de Entrada/aída necessários ao acionamento do motor. Faça, também, as ligações elétricas referente à alimentação dos dispositivos de Entrada/aída..6 Construa o diagrama Ladder (no software step 7 Microwin) a partir do fluxograma por estágios do item.4..7 imule o acionamento do motor segundo o programa desenvolvido na linguagem Ladder do item.5. Figura Diagrama simplificado das entradas/ saídas e da alimentação do CLP da iemens.