UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CURSO: CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO Automação e controle Aula 02 Controle e Programação na Automação Profª Danielle Casillo
AUTOMAÇÃO Tecnologia Integradora: Eletrônica: Hardware Mecânica: Atuadores Inteligência: Software(Informática) Aula 01 - Introdução à Automação 2
Sensores AUTOMAÇÃO fornecem informações sobre o sistema entradas do controlador indicam variáveis como temperatura, pressão,... Atuadores agem a partir do processamento das informações coletadas pelos sensores tipos: magnéticos, hidráulicos, pneumáticos, elétricos Controlador aciona os atuadores levando em conta o estado das entradas(sensores) instruções do programa inserido em sua memória Aula 01 - Introdução à Automação 3
AUTOMAÇÃO Automatizar um sistema, tornou-se muito mais viável à medida que a Eletrônica avançou. Com este avanço, o controlador, os sensores e os atuadores passaram a funcionar em conjunto, transformando processo em um sistema automatizado, onde o próprio controlador toma decisões em função da situação dos sensores e aciona os atuadores. Aula 01 - Introdução à Automação 4
AUTOMAÇÃO Com o avanço da eletrônica... memórias ganharam maior capacidade de armazenamento os circuitos lógicos tornaram-se mais rápidos microcontroladores a lógica de acionamento pode ser desenvolvida através de software, que determina ao controlador a sequência de acionamento a ser desenvolvida. Este tipo de alteração da lógica de controle caracteriza um sistema flexível. Aula 01 - Introdução à Automação 5
OBJETIVOS DA AUTOMAÇÃO Qualidade controle de qualidade eficiente. compensação automática de deficiências do processo. Flexibilidade facilidade e rapidez nas alterações nos parâmetros dos processos. Produtividade uso eficiente da matéria prima, energia, equipamentos e instalações. Viabilidade técnica execução de operações impossíveis de se realizar por métodos convencionais (processamento imediato de informações, limitações o homem, condições desumanas de trabalho). Aula 01 - Introdução à Automação 6
NOSSO CURSO DE AUTOMAÇÃO Estudar sistemas automatizados nos níveis dos elementos controlador e supervisão. Devido a esta grande variedade de conhecimentos, como já dito anteriormente, o foco deste curso será na programação dos Controladores Lógico Programáveis (CLPs) que são o cérebro de todo o processo. A Automação Industrial compreende um campo de atuação amplo e vasto. Aula 01 - Introdução à Automação 7
NOSSO CURSO DE AUTOMAÇÃO A disciplina de Instrumentação: tem o objetivo de estudar cada elemento sensor ou atuador, seus funcionamentos. Para os atuadores, só para os motores de indução, existe uma grande quantidade de bibliografia disponível, e ainda tem-se os Motores de Passo e os Servomotores. A cadeia de automação ainda consiste na comunicação de dados entre os elementos, o que leva um estudo a parte das Redes Industrias. Aula 01 - Introdução à Automação 8
IMPACTOS PARA A SOCIEDADE Benefícios Redução de custos Aumento da produtividade Reduz a exposição de trabalho monótonos, repetitivos e até mesmo perigosos Mais tempo livre Aumento de salários Aula 01 - Introdução à Automação 9
IMPACTOS PARA A SOCIEDADE Benefícios Na regularidade da qualidade de um produto Na economia de energia Flexibilidade Segurança de funcionamento Aula 01 - Introdução à Automação 10
IMPACTOS PARA A SOCIEDADE Problemas Experiência de um empregado tem vida curta Fim de alguns tipos de emprego(ex. telefonista) Problemas sociais e psicológicos em decorrência da submissão ao ritmos das máquinas Aula 01 - Introdução à Automação 11
IMPACTOS PARA A SOCIEDADE AUTOMAÇÃO GERA DESEMPREGO? Aula 01 - Introdução à Automação 12
Controle O Controle utiliza teorias para calcular parâmetros de um controlador que faça o sistema evoluir da forma desejada e adaptativa às mudanças dos principais elementos sob controle.
CONTROLE NA AUTOMAÇÃO Existem, basicamente, dois segmentos da automação industrial, segundo a manipulação das variáveis a serem controladas. Controle de Processo do tipo contínuo (Controle de Processos, Controle Regulatório) Controle do tipo discreto(controle Discreto). Aula 01 - Introdução à Automação 14
CONTROLE NA AUTOMAÇÃO Processos discretos Indústrias manufatureiras de fabricação por lote Ex: indústria automobilística Processos contínuos Indústrias de processo de manipulação Ex: indústria química, farmacêutica, petroquímica Aula 01 - Introdução à Automação 15
CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL -CLP A forma básica de programação é oriunda da lógica de programação dos diagramas elétricos a relés. Próprio para ambientes industriais, os controladores realizam uma rotina cíclica de operação, o que caracteriza seu princípio de funcionamento, e operam apenas variáveis digitais, efetuando controle discreto. Aula 01 - Introdução à Automação 16
CONTROLADOR PROGRAMÁVEL Quando os equipamentos manipulam variáveis analógicas. Efetuam técnicas de ação de controle dos mais diversos tipos: Proporcional Integral Derivativo (PID) Adaptativo (não linear) Lógica Fuzzy(lógica nebulosa) Controle Preditivo entre outros... Aula 01 - Introdução à Automação 17
CONTROLE DISTRIBUÍDO Avanço das técnicas de transmissão; Salas de controle distribuídas geograficamente foram interligadas e conectadas a uma única central de supervisão; Controle Hierárquico- > Distribuído; Surge então o Sistema Digital de Controle Distribuído SDCD; Padronização dos equipamentos (sensores, controle e atuação nos mais diferentes níveis). Aula 01 - Introdução à Automação 18
HIERARQUIA DA AUTOMAÇÃO Aula 01 - Introdução à Automação 19
ARQUITETURA DE REDE SIMPLIFICADA Aula 01 - Introdução à Automação 20
LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO o É um meio de transmissão de informações entre dois ou mais elementos com capacidade de se comunicarem. o Instrução: comando que permite a um sistema com capacidade computacional realizar determinada operação. o Linguagem de programação: conjunto padronizado de instruções que o sistema operacional é capaz de reconhecer. Aula 02 - Programação na Automação 21
LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO o Programar: fornecer uma série de instruções a um sistema com capacidade computacional, de maneira que ele seja capaz de comportar-se deterministicamente. o Programador: é responsável por prever as situações possíveis do sistema, planejar uma estratégia de controle e codificar as instruções em uma linguagem de programação padronizada. Aula 02 - Programação na Automação 22
LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO o Um controlador lógico programável, tem seu funcionamento baseado num sistema de microcomputador onde se tem uma estrutura de software que realiza continuamente ciclos de varredura. o É importante observar que quando cada etapa do ciclo é executada, as outras etapas ficam inativas. O tempo total para realizar o ciclo é denominado CLOCK. Isso justifica a exigência de processadores com velocidades cada vez mais altas. Aula 02 - Programação na Automação 23
LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO Aula 02 - Programação na Automação 24
NORMA IEC 1131 o AIEC1131éoúnicopadrãoglobalparaprogramação de controle industrial. o Houve a necessidade de estabelecer um padrão aberto para CLPs visando a uniformização de procedimentos por diversos fabricantes. o Foi criado um grupo de trabalho no IEC(International Electrotechnical Commission) para estabelecer as normasatodo o ciclo de desenvolvimento dosclps - Controladores Lógicos Programáveis. Aula 02 - Programação na Automação 25
NORMA IEC 1131 o No início da década de 1990, o IEC publicou váriaspartesdanormaiec1131quecobreociclo de vida completo dos CLPs. o Alguns anos depois essa norma foi revisada e recebeu o número IEC 61131-3 cuja terceira parte trata das linguagens de programação. Aula 02 - Programação na Automação 26
LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO o Visando atender aos diversos segmentos da indústria, incluindo seus usuários, e uniformizar várias metodologias de programação dos controladores industriais, a norma IEC 61131-3 definiu semanticamente cinco linguagens de programação: - Diagrama de Blocos de Funções (FBD Function Block Diagram) - Linguagem Ladder(LD Ladder Diagram) - Sequenciamento Gráfico de Funções (SFC System Function Chart) ou Grafcet - Lista de Instruções(IL Instruction List) - Texto Estruturado(ST Structured Text) Aula 02 - Programação na Automação 27
DIAGRAMA DE BLOCOS DE FUNÇÕES o É uma das linguagens gráficas de programação, muito popular na Europa, cujos elementos são expressos por blocos interligados, semelhantes aos utilizados em eletrônica digital. o Essa linguagem permite um desenvolvimento hierárquico e modular do software, uma vez que podem ser construídos blocos de funções mais complexos a partir de outros menores e mais simples. Aula 02 - Programação na Automação 28
LINGUAGEM LADDER o É uma linguagemgráfica baseada na lógica de relése contatos elétricos para a realização de circuitos de comandos de acionamentos. o Por ser a primeira linguagem utilizada pelos fabricantes, é a mais difundida e encontrada em quase todos os CLPs da atual geração. o Bobinas e contatos são os símbolos utilizados nessa linguagem. - - - / - -( )- Aula 02 - Programação na Automação 29
SEQUENCIAMENTO GRÁFICO DE FUNÇÕES (SFC) OU GRAFCET o É uma linguagem gráfica que permite a descrição de ações sequenciais, paralelas e alternativas existentes numa aplicação de controle. o Fornece os meios para estruturar uma unidade de organização de um programa num conjunto de etapas separadas por transições. Aula 02 - Programação na Automação 30
LISTA DE INSTRUÇÕES o Inspirada na linguagem assembly e puramente sequencial, é caracterizada por instruções que possuem um operador e, dependendo do tipo de operação, podem incluir um ou mais operandos, separados por vírgulas. o É indicada para pequenos CLPs ou para controle de processos simples. Aula 02 - Programação na Automação 31
TEXTO ESTRUTURADO o É uma linguagem textual de alto nível, inspirada na linguagem Pascal, contém os elementos essenciais de uma linguagem de programação moderna. o É a mais recomendada para aplicações complexas que envolvam a descrição de comportamento sequencial. Aula 02 - Programação na Automação 32
APLICAÇÃO DE LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO AOS CLPs o A seleção da linguagem a ser utilizada depende de diversos fatores: - Disponibilidade da linguagem no CLP; - Grau de conhecimento do programador; - Solução a ser implementada; - Nível de descrição do sistema; - Estrutura do sistema de controle. Aula 02 - Programação na Automação 33
EXEMPLO DE PROGRAMAÇÃO o Implementação da equação lógica L = A. B em quatro linguagens diferentes Lista de instruções LDN A AND B ST L Diagrama de blocos funcionais Texto estruturado L := Not(A) AND B; Linguagem Ladder A B & L A B L Aula 02 - Programação na Automação 34