www.spei.br Sociedade Paranaense de Ensino e Informática Parte V Linguagem de Programação 2 1
Linguagens de Programação de CLPs As linguagens de programação permitem aos usuários se comunicar com o CLP por meio de um dispositivo de programação e definir as tarefas que o CLP deve executar. 3 Principais linguagens de Programação Para a programação do CLP, ou seja criação da inteligência do CLP, é preciso ter como ferramenta uma linguagem que seja inteligível para o programador e lógica para o equipamento. 4 2
Norma IEC 61131-3 As linguagens de programação não limitam apenas na linguagem Ladder, a norma IEC 61131-3 (International Electro-technical Comission ), define cinco linguagens de programação, que são: Lista de Instruções (Instruction List IL) Texto Estruturado (Structured Text ST) Diagrama de Blocos de Funções (Function Block Diagram FBD) Diagrama Funcional Sequencial (Sequential Function Chart SFC) Linguagem Ladder (Ladder Diagram LD) 5 Lista de Instruções (IL) 6 3
Lista de Instruções (IL) É uma linguagem textual, próxima do código de máquina, é ideal para resolver problemas simples onde existem poucas quebras no fluxo de execução. Na verdade é apenas uma linguagem adicional, menos amigável e flexível e que deve ser usada para produzir código otimizado para trechos de performance crítica em um programa. Principais características: Linguagem de Baixo Nível; Semelhante ao Assembler; Ideal para pequenas aplicações ou otimização de códigos; Linguagem básica para exportação de programas (Portabilidade). 7 Exemplo (IL): Função OU-Exclusivo Implementar uma função OU exclusivo, ou seja, fornece 1 (um) à saída quando as variáveis de entrada forem diferentes entre si. 8 4
Texto Estruturado (ST) 9 Texto Estruturado (ST) Também é uma linguagem textual, porém de alto nível, que permite a programação estruturada. A vantagem do texto estruturado esta na utilização de sub-rotinas para executar diferentes partes de uma função de controle. Principais características: Linguagem de alto nível; Semelhante ao Pascal; Ideal para: Tomada de decisões; Declarações (Variáveis, Configurações, etc.); Cálculos; Implementação de algoritmos; Definição de ações (SFC); Utilização de literais; Criação de blocos, etc. 10 5
Exemplo (ST): Liga/Desliga Motor O motor (M) ficará energizado se, e somente se, o botão liga (I1) for acionado e o botão desliga (I0) não for acionado. Quando o motor (M) estiver energizado, o indicador luminoso (L) também estará energizado. (M) e (L) ficarão desenergizadas caso o botão desliga (I0) seja acionado. 11 Diagrama de Blocos Funcionais (FBD) 12 6
Diagrama de Blocos Funcionais (FBD) É uma linguagem gráfica, e por isso é muito mais amigável que as textuais é baseada nos circuitos lógicos, muito semelhante as portas lógicas estudadas em eletrônica digital. Também pode ser usada para modelar sistema em termos do fluxo de sinais entre elementos de processamento. Principais características: Adequada para controle discreto, sequencial, regulatório, etc; Representação de fácil interpretação; Blocos expansíveis em função do nó de parâmetros de entrada; São disparados por parâmetros externos, enquanto os algoritmos internos permanecem escondidos; Blocos encapsulam o algoritmo, destacando o fluxo de informações e o processamento de sinais. 13 Exemplo (FBD): Segurança em Prensas Duas chaves devem comandar uma prensa simultaneamente de modo que acionada a primeira chave, não podem transcorrer mais do que 0,5s até que a segunda chave seja acionada. Se o operador retirar a mão das chaves, a prensa deverá parar, por razões de segurança. 14 7
Sequenciamento Gráfico de Funções (SFC) São gráficos de função sequencial, e descreve o comportamento do programa, seja ele, sequencial paralelo ou misto, além de organizar a sua estrutura interna, ajudando a decompor um problema de controle em partes gerenciáveis, enquanto mantém uma visão global da solução do problema. 15 Sequenciamento Gráfico de Funções (SFC) Principais características: É usada na estruturação do programa, não importando a linguagem utilizada; Fácil representação e interpretação; Facilidade de diagnóstico (localização de falhas); Permite gerar divergências e convergências de sequências; Descreve o comportamento do sistema por meio de passo transições e ações. Sendo: Passo: estado do programa onde as ações são executadas; Transição: condição pela qual o programa muda de estado, passando de um ou mais passos antecessores para um ou mais passos sucessores; Ação: atividade de controle executada num determinado passo. 16 8
Exemplo (SFC): Tanque Agitador Ao pressionar o botão de liga (BL) a válvula de entrada (VE) é acionada e o tanque começa a encher. Quando o sensor de nível alto (SNA) for atingido, a válvula de entrada (VE) é fechada ligando o motor de agito (MA) que permanece ligado por 10 segundos. Em seguida a válvula de saída (VS) é ligada, quando o sensor de nível baixo (SNB) for acionado o ciclo recomeça. Se o botão de desliga (BD) não for pressionado o ciclo recomeça. 17 Diagrama Ladder (LD) 18 9
Diagrama Ladder (LD) É uma linguagem gráfica, muito amigável, foi baseada na lógica de contatos o que a torna de fácil compreensão no meio elétrico. Principais características: Baseada no diagrama elétrico de contatos; Adequada para controle discreto, combinacional e sequencial; Utilizam blocos de função para controle regulatório e funções especiais. 19 Exemplo (LD): Partida de Motor Implementar uma partida direta reversa de motores trifásicos, que consiste em mudar o sentido de rotação de um motor trifásico. Sua sequência operacional é bastante simples: Pressionando (S1) energiza-se o contator (K1), fechando o seu selo (13,14) e abrindo o intertravamento (21,22) mesmo pressionando (S2) o contator (K2) não será energizado, devido ao intertravamento, sendo necessário seu desligamento para religar (S2) novamente e a rotação será contrário. 20 10
Exemplo (LD): Partida de Motor 21 Linguagens de Programação de CLPs (mais usadas) As linguagens mais usadas são: - Diagrama de Contatos (Ladder Diagram) e - Lista de Instruções (Statement List) 22 11
Atividade #3 Estudo de Caso: Ambientes de desenvolvimento/programação 23 Parte VI Linguagem Ladder 24 12
Origem da Linguagem Ladder A linguagem Ladder foi a primeira que surgiu na programação dos CLP s, pois sua funcionalidade procurava imitar os antigos diagramas elétricos, utilizados pelos Técnicos e Engenheiros da época. O objetivo era o de evitar uma quebra de paradigmas muito grande, permitindo assim a melhor aceitação do produto no mercado. 25 Diagrama de Contatos Também conhecida como: Diagrama de relés; Diagrama escada; Diagrama ladder. 26 13
Vantagens da Ladder Linguagem gráfica e simbólica; Simples interpretação; Familiarização com engenheiros de controle; A equipe de manutenção consegue entendê-la; É rapidamente executada; É produtiva no projeto e depuração; Vasto suporte de fornecedores e terceiros; Permite programação on-line com compilação em tempo real; Permite extensões do usuário. 27 Elementos básicos de uma programação Ladder O diagrama de contatos (Ladder) consiste em um desenho formado por duas linhas verticais, que representam os pólos positivo e negativo de uma bateria, ou fonte de alimentação genérica. Entre as duas linhas verticais são desenhados ramais horizontais que possuem chaves. Estas podem ser normalmente abertas, ou fechadas e representam os estados das entradas do CLP. 28 14
Para que um relê seja energizado, necessita de uma continuidade elétrica, estabelecida por uma corrente elétrica. 29 Esta forma gráfica de apresentação está muito próxima a normalmente usada em diagrama elétricos. 30 15
Características Ladder Linguagem Gráfica; Conjunto de instruções completo; Regras gerais: Linhas Verticais: linhas-mãe ou linhas de alimentação; As saídas estão sempre na direita; O fluxo de execução ocorre de cima para baixo e da esquerda para a direita. 31 Exemplo Ladder 32 16
Símbolos Ladder É um diagrama de relés cujos símbolos representam: - contatos normalmente abertos - - - contatos normalmente fechados - / - - saída, representando a bobina -( )- 33 Exemplo #1 Básico S1 S2 Y1 -------[ ]------[ / ]-------------------( )-------- Se a entrada S1 for verdadeira e a entrada S2 for falsa, a saída Y1 será ativada Y1 = (S1+S2`) 34 17
Exemplo #2 : Comando de um Motor R1 = (CN1+R1).CN2 35 Exemplo #3 Partida K1 = S0.(S1+K1) 36 18
Elementos Básicos em Ladder 37 Funções Lógicas em Ladder As funções lógicas são estudadas em todos e quaisquer elementos. A combinação entre os contatos NA e NF servem de importante orientação para o projetista e programador de circuitos lógicos. Função E Função OU Função NÃO E Função NÃO OU Função INVERSORA 38 19
Função E (AND) Q1 = I1.I2 39 Função OU (OR) Q1 = I1+I2 40 20
Função NÃO E (NAND) O1 = I1 +I2`= (I1.I2)` 41 Função NÃO OU (NOR) O1 = I1.I2`= (I1+I2)` 42 21
Função Inversora O1 = I1 43 Circuitos de Selo Os selos são as combinações mais básicas entre elementos, destinados a manter uma saída ligada, quando se utilizam botoeiras. Com as duas chaves pressionadas o circuito sempre estará desligado. É o mais utilizado por questões de segurança. O1 = I0`+I1 44 22
Exemplo 45 Parte VII Programação 46 23
Dispositivos de Programação A programação de CLPs é realizada por meio de dispositivos de programação separados que são compartilhados por vários CLPs de uma instalação; Pode ser: off-line ou on-line; O uso de PCs como ferramenta de programação tem grande aceitação. 47 Ambientes de Programação 48 24
Sequencia de Programação 49 Atividade #4 Estudo de Caso: Linguagens de Programação 50 25