Automação Industrial - CLP - Curso de Controladores Lógicos Programáveis - UERJ.zip

Curso de Controladores L gicos Program veis

Faculdade de Engenharia

Laborat rio de Engenharia El trica

Programa Prodenge / Sub-Programa Reenge Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Curso de Controladores L gicos Program veis

AGRADECIMENTOS

Esta apostila um produto do esfor o do Laborat rio de Engenharia El trica e da Faculdade de Engenharia da UERJ e mostra a tenacidade de alguns profissionais dedicados a causa da educa o tecnol gica e a cren a de que poss vel desenvolver um ambiente que estimule a criatividade e iniciativa dos alunos. Muitas pessoas contribu ram para o seu desenvolvimento. No Laborat rio, gostar amos de agradecer aos bolsistas de inicia o cient fica, Joana Figueiredo Konte, Jorge Lu s Pinheiro Teixeira, Pat Evie Alves; estagi rios, Luciana Faletti, H lio Justino Mattos Filho, Marcelo da Silveira Sobrinho, Robson Ramirez, C sar Cunha de Souza, Karla Karraz Walder , Fl via Delduque Lima ; funcion rios Andr Vallim, Jair Medeiros J nior, Marcos Augusto Mafra, Paulo Bulkool, Jos Em lio Gomes, Ant nio Marcos Medeiros, Alberto Avelar Santiago, Jo o Elias Souza, Luiz Roberto Fagundes, Sueli Ferreira, Carla Aparecida C. de Almeida. Gostar amos de agradecer a dire o da Faculdade de Engenharia e em especial ao diretor desta, Nival Nunes de Almeida, pelo incentivo dado a todas as atividades do LEE. Esta apostila parte do material did tico dos cursos de Controladores L gicos Program veis - CLPs que ser o ministrados no mbito do Laborat rio de Engenharia El trica. Agradecemos ao CNPq, que o rg o financiador do programa PRODENGE sub-programa REENGE, do qual faz parte este curso, pelo apoio financeiro recebido. Este trabalho constitui uma amplia o das notas sobre programa o do CLP S7-200 na vers o DOS do Step7, elaborada pelos funcion rios Jair Medeiros J nior e Marcos Augusto Mafra, que foram utilizadas em treinamento interno.

Bernardo Severo da Silva Filho Chefe do Lab. de Engenharia El trica Orientador

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SUM RIO

1. Introdu o Mercado Atual R pido e Flex vel Automa o Hist rico Vantagens 2. Princ pio de Funcionamento 3. Introdu o a Programa o L gica matem tica e bin ria 4. Acess rios e Novas Tecnologias 5. Siemens SIMATIC-S7-200 O que necess rio para instalar o software? Como a comunica o do software? Caracter sticas do software O que s o entradas e sa das? O que s o entradas e sa das anal gicas e digitais? O que s o contatos de mem ria? O que s o entradas e sa das imagin rias? Tela de Abertura 6. STEP-7 MicroWIN 2.0 Tela de abertura Uma vis o geral dos menus Os Menus Project e Edit O Menu View O Menu CPU O Menu Debug O Menu Setup O Menu Help O que a rede de l gica escalar? Exemplo Blocos de Sa das Espec ficas Sa da SET e RESET CTU Contador Crescente CTUD Contador Crescente e Decrescente TON Temporizador sem paradas TONR Temporizador com paradas END 1 1 1 3 3 4 5 5 8 11 11 11 11 12 13 13 13

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Guia de Programa o Como implementar o seu programa? CLEAR CLP Memory COMPILE UPLOAD from CLP DOWNLOAD to CLP RUN e STOP Monitorando o sistema ( Ladder Status) Como alterar o programa? 7. Exerc cios 24 24 25 25 25 25 25 26 27 29

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INTRODU O

Os Controladores L gicos Program veis ou CLPs, s o equipamentos eletr nicos utilizados em sistemas de automa o flex vel. S o ferramentas de trabalho muito teis e vers teis para aplica es em sistemas de acionamentos e controle, e por isso s o utilizados em grande escala no mercado industrial. Permitem desenvolver e alterar facilmente a l gica para acionamento das sa das em fun o das entradas. Desta forma, podemos associar diversos sinais de entrada para controlar diversos atuadores ligados nos pontos de sa da. 1. Mercado Atual R pido e Flex vel A roda viva da atualiza o, da qual fazemos parte, movimenta e impulsiona o mercado mundial atualmente. Os profissionais buscam conhecimentos para se tornarem mais vers teis, adequando-se s necessidades das empresas, que por sua vez, buscam maior variedade e rapidez de produ o para atender ao cliente, que se torna cada vez mais exigente. As empresas est o se reorganizando para atender as necessidades atuais de aumento de produtividade, flexibilidade e redu o de custos. Destas necessidades surgiram as necessidades de os equipamentos se adequarem rapidamente s altera es de configura es necess rias para produzirem diversos modelos de produtos, com pequenas altera es entre si. 2. Automa o Em princ pio, qualquer grandeza f sica pode ser controlada, isto , pode Ter seu valor intencionalmente alterado. Obviamente, h limita es pr ticas; uma das inevit veis a restri o da energia de que dispomos para afetar os fen menos: por exemplo, a maioria das vari veis climatol gicas poder ser medida mas n o controlada, por causa da ordem de grandeza da energia envolvida. O controle manual implica em se ter um operador presente ao processo criador de uma vari vel f sica e que, de acordo com alguma regra de seu conhecimento, opera um aparelho qualquer (v lvula, alavanca, chave, .), que por sua vez produz altera es naquela vari vel. No in cio da industrializa o, os processos industriais utilizavam o m ximo da for a da m o-de-obra. A produ o era composta por etapas ou est gios, nos quais as pessoas desenvolviam sempre as mesmas fun es, especializando-se em certa tarefa ou etapa da produ o. Assim temos o princ pio da produ o seriada. O mesmo ocorria com as m quinas de produ o, que eram espec ficas para uma aplica o, o que impedia seu uso em outras etapas da produ o, mesmo que tivesse caracter sticas muito parecidas. Com o passar do tempo e a valoriza o do trabalhador, foi preciso fazer algumas altera es nas m quinas e equipamentos, de forma a resguardar a m o-de-obra de algumas fun es inadequadas estrutura f sica do homem. A m quina passou a fazer o trabalho mais pesado e o homem, a supervision -la.

Introdu o

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Com a finalidade de garantir o controle do sistema de produ o, foram colocados sensores nas m quinas para monitorar e indicar as condi es do processo. O controle s garantido com o acionamento de atuadores a partir do processamento das informa es coletadas pelos sensores. O controle diz-se autom tico quando uma parte, ou a totalidade, das fun es do operador realizada por um equipamento, freq ente mas n o necessariamente eletr nico. Controle autom tico por realimenta o o equipamento autom tico que age sobre o elemento de controle, baseando-se em informa es de medida da vari vel controlada. Como exemplo: o controle de temperatura de um refrigerador. O controle autom tico por programa envolve a exist ncia de um programa de a es, que se cumpre com base no decurso do tempo ou a partir de modifica es eventuais em vari veis externas ao sistema. No primeiro caso temos um programa temporal e no segundo um programa l gico. Automatizar um sistema, tornou-se muito mais vi vel medida que a Eletr nica avan ou e passou a dispor de circuitos capazes de realizar fun es l gicas e aritm ticas com os sinais de entrada e gerar respectivos sinais de sa da. Com este avan o, o controlador, os sensores e os atuadores passaram a funcionar em conjunto, transformando processo em um sistema automatizado, onde o pr prio controlador toma decis es em fun o da situa o dos sensores e aciona os atuadores. Os primeiros sistemas de automa o operavam por meio de sistemas eletromec nicos, com rel s e contatores. Neste caso, os sinais acoplados m quina ou equipamento a ser automatizado acionam circuitos l gicos a rel s que disparam as cargas e atuadores. As m quinas de tear s o bons exemplos da transi o de um sistema de automa o r gida para automa o flex vel. As primeiras m quinas de tear eram acionadas manualmente. Depois passaram a ser acionadas por comandos autom ticos, entretanto, estes comandos s produziam um modelo de tecido, de padronagem, de desenho ou estampa. A introdu o de um sistema autom tico flex vel no mecanismo de uma m quina de tear, tornou poss vel produzir diversos padr es de tecido em um mesmo equipamento. Com o avan o da eletr nica, as unidades de mem ria ganharam maior capacidade e com isso armazenam todas as informa es necess rias para controlar diversas etapas do processo. Os circuitos l gicos tornaramse mais r pidos, compactos e capazes de receber mais informa es de entrada, atuando sobre um n mero maior de dispositivos de sa da. Chegamos assim, aos microcontroladores respons veis por receber informa es das entradas, associ -las s informa es contidas na mem ria e a partir destas desenvolver um a l gica para acionar as sa das. Toda esta evolu o nos levou a sistemas compactos, com alta capacidade de controle, que permitem acionar diversas sa das em fun o de v rios sinais de entradas combinados logicamente. Um outra etapa importante desta evolu o que toda a l gica de acionamento pode ser desenvolvida atrav s de software, que determina ao controlador a seq ncia de acionamento a ser desenvolvida. Este tipo de altera o da l gica de controle caracteriza um sistema flex vel. Os CLPs s o equipamentos eletr nicos de controle que atuam a partir desta filosofia.

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Introdu o

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3. Hist rico O Controlador L gico Program vel CLP nasceu dentro da General Motors, em 1968, devido a grande dificuldade de mudar a l gica de controle dos pain is de comando a cada mudan a na linha de montagem. Tais mudan as implicavam em altos gastos de tempo e dinheiro. Sob a lideran a do engenheiro Richard Morley, foi preparada uma especifica o que refletia as necessidades de muitos usu rios de circuitos e rel s, n o s da ind stria automobil stica como de toda a ind stria manufatureira. Nascia assim um equipamento bastante vers til e de f cil utiliza o, que vem se aprimorando constantemente, diversificando cada vez mais os setores industriais e suas aplica es, o que justifica hoje um mercado mundial estimado em 4 bilh es de d lares anuais. 4. Vantagens menor espa o menor consumo de energia el trica reutiliz veis program veis maior confiabilidade maior flexibilidade maior rapidez na elabora o dos projetos interfaces de comunica o com outros CLPs e computadores

Introdu o

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PRINC PIO DE FUNCIONAMENTO

Podemos apresentar a estrutura de um CLP dividida em tr s partes: entrada, processamento e sa da.

E N T R A D A S

UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO

S A D A S

Estrutura b sica de um CLP

Os sinais de entrada e sa da dos CLPs podem ser digitais ou anal gicos. Existem diversos tipos de m dulos de entrada e sa da que se adequam as necessidades do sistema a ser controlado. Os m dulos de entrada e sa das s o compostos de grupos de bits, associados em conjunto de 8 bits (1 byte) ou conjunto de 16 bits, de acordo com o tipo da CPU. As entradas anal gicas s o m dulos conversores A/D, que convertem um sinal de entrada em um valor digital, normalmente de 12 bits (4096 combina es). As sa das anal gicas s o m dulos conversores D/A, ou seja, um valor bin rio transformado em um sinal anal gico. Os sinais dos sensores s o aplicados s entradas do controlador e a cada ciclo (varredura) todos esses sinais s o lidos e transferidos para a unidade de mem ria interna denominada mem ria imagem de entrada. Estes sinais s o associados entre si e aos sinais internos. Ao t rmino do ciclo de varredura, os resultados s o transferidos mem ria imagem de sa da e ent o aplicados aos terminais de sa da. Este ciclo esta representado na figura 2.

INICIALIZA O

LEITURA DAS ENTRADA E ATUALIZA O DAS IMAGENS

PROGRAMA

ATUALIZA O DAS SA DAS REFERIDAS IMAGEM

Ciclo de processamento dos CLPs

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Princ pio de Funcionamento

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INTRODU O A PROGRAMA O

1. L gica matem tica e bin ria A l gica matem tica ou simb lica visa superar as dificuldades e ambig idades de qualquer l ngua, devido a sua natureza vaga e equ voca das palavras usadas e do estilo metaf rico e, portanto, confuso que poderia atrapalhar o rigor l gico do racioc nio. Para evitar essas dificuldades, criou-se uma linguagem l gica artificial. A l gica bin ria possui apenas dois valores que s o representados por : 0 e 1. A partir desses dois s mbolos constru mos ent o uma base num rica bin ria. A partir desses conceitos foram criadas as portas l gicas, que s o circuitos utilizados para combinar n veis l gicos digitais de formas espec ficas. Neste curso aprenderemos apenas as portas l gicas b sicas: AND, OR e NOT. Portas L gicas NOT AND S mbolo Express o S=A S = A B Ladder

OR

S = A+B

Os CLPs vieram a substituir elementos e componentes eletro-eletr nicos de acionamento e a linguagem utilizada na sua programa o similar linguagem de diagramas l gicos de acionamento desenvolvidos por eletrot cnicos e profissionais da rea de controle, esta linguagem denominada linguagem de contatos ou simplesmente LADDER. A linguagem Ladder permite que se desenvolvam l gicas combinacionais, seq enciais e circuitos que envolvam ambas, utilizando como operadores para estas l gicas: entradas, sa das, estados auxiliares e registros num ricos. A Tabela 1 nos mostra os 3 principais s mbolos de programa o. Tipo Contato aberto Contato fechado Sa da S mbolo Equipamento el trico

Introdu o Programa o

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Para entendermos a estrutura da linguagem vamos adotar um exemplo bem simples: o acionamento de uma l mpada L a partir de um bot o liga/desliga Na figura 3 temos o esquema el trico tradicional, o programa e as liga es no CLP. Para entendermos o circuito com o CLP, vamos observar o programa desenvolvido para acender a l mpada L quando acionamos o bot o B1.

Acionamento de uma l mpada

O bot o B1, normalmente aberto, est ligado a entrada I0.0 e a l mpada est ligada sa da Q0.0. Ao acionarmos B1, I0.0 acionado e a sa da Q0.0 energizada. Caso quis ssemos que a l mpada apagasse quando acion ssemos B1 bastaria trocar o contato normal aberto por um contato normal fechado, o que representa a fun o NOT. Podemos desenvolver programas para CLPs que correspondam a opera es l gicas combinacionais b sicas da lgebra de Boole, como a opera o AND. Na rea el trica a opera o AND corresponde a associa o em s rie de contatos, como indicado na figura 4.

Fun o AND

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Introdu o Programa o

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Outra opera o l gica b sica a fun o OR, que corresponde a associa o em paralelo de contatos, como indicado na figura 5.

Fun o OR

Assim podemos afirmar que todas as fun es l gicas combinacionais podem ser desenvolvidas em programa o e executadas por CLPs, uma vez que todas derivam dos b sicos: NOT, AND e OR. A flexibilidade dos CLPs percebida neste momento pois as altera es l gicas podem ocorrer com grande facilidade, sem que sejam necess rias altera es do hardware ou inclus o de componentes eletr nicos ou el tricos. Esta a principal caracter stica dos sistemas de automa o flex veis e o que faz dos CLPs ferramentas de grande aplica o nas estruturas de automa o. Al m da linguagem de contatos, existem outras formas de programa o caracter sticas de cada fabricante. Conclu mos ent o que os projetos de automa o e controle envolvendo CLPs reduzem o trabalho de desenvolvimento de hardware dos circuitos l gicos do acionamento, bem como os dispositivos e pot ncia para acionamento de cargas e dos atuadores, uma vez que podemos escolher m dulos de sa da j prontos, adequados ao tipo de carga que desejamos acionar. A utiliza o desses controladores contemplam, por conseguinte alguns passos gen ricos: defini o da fun o l gica a ser programada transforma o desta fun o em programa assimil vel pelo CLP implementa o f sica do controlador e de suas interfaces com o processo

Neste curso introdut rio estaremos tratando da programa o b sica do CLP S7-200 atrav s do programa STEP 7 para Windows. Ser o consideradas apenas os recursos b sicos, que s o: contato normal aberto, contato normal fechado, contadores e temporizadores.

Introdu o Programa o

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ACESS RIOS E NOVAS TECNOLOGIAS

Os m dulos de sa da podem ser encontrados com drivers a transistor para carga DC, a rel para cargas AC e DC e a tiristores para cargas AC de pot ncia. As configura es de CLPs variam de fabricante a fabricante, e os m dulos de entradas e sa das, sejam elas digitais ou anal gicas, podem ser encontrados em grupos separados ou associados. Existem tamb m cart es de comunica o entre CLPs ou entre computadores, sejam eles industriais ou PCs. Estes cart es s o muito utilizados e de extrema import ncia na automa o de processos e m quinas, pois permitem que um sinal recebido por um PLC, possa acionar um contato de outro PLC ou de uma placa conversora A/D instalada em um computador, que estejam distantes. Outro acess rio importante a IHM - Interface Homem-M quina, que uma painel de controle program vel, que apresenta para o usu rio mensagens de acordo com as condi es dos sinais de entrada e sa da, permitindo que um operador normal tome ci ncia da condi o do sistema ou equipamento que est sendo controlado. Este acess rio utilizado como sistema supervis rio e apresenta mensagens de emerg ncia ou de parada por problemas t cnicos. Atualmente estes pain is est o sendo substitu dos por telas de computador, onde poss vel reproduzir com grande perfei o o processo industrial, o que torna a interface com o operador muito mais amig vel e segura. Dentre os softwares mais conhecidos no mercado est o o FIX e LookOut.

LOOKOUT

Conforme a tecnologia avan a novos equipamentos e estruturas v o sendo inventados. Uma nova estrutura est sendo difundida e implantada que a Field Bus, ou barramento de campo. Nesta nova estrutura os sensores e atuadores s o interligados por um par tran ado de fios o que torna a instala o mais barata. Para adicionar novos sensores e atuadores basta plug -los neste barramento e reconfigurar o sistema, sem ter que gastar tempo e dinheiro para passar novos fios at a sala de controle, o que muito complicado em instala es industriais. Essa estrutura similar a de um computador onde existem v rios slots e podemos conectar ou substituir diversos tipos de placas como: placas de v deo, fax, controladoras de drivers, conversores A/D ou D/A, etc. Essa estrutura est sendo regulamentada e padronizada por associa es internacionais como a Fieldbus Foundation

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Acess rios e Novas Tecnologias

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Um sistema similar o Field Point. Esse sistema possui um computador central e o barramento com os m dulos espalhados pelo ch o de f brica. Esses m dulos possuem entradas e sa das anal gicas e digitais. Possui vantagens similares ao Fiedbus, como a f cil instala o de m dulos auxiliares e f cil modifica o da estrutura de controle. Tudo controlado via software instalado no computador central. Uma outra rea avan a com grande for a que a instrumenta o virtual, onde os sensores e atuadores s o conectados a um computador e um software processa as informa es, enviando posteriormente as respostas. As grandes vantagens desses softwares s o: linguagem de programa o gr fica, ferramenta de simula o interativa, aquisi o de dados e controle, monitoramento e processamento de imagens. Dentre os softwares mais utilizados est o o LabView e o BridgeView.

Programa o Gr fica

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Acess rios e Novas Tecnologias

Curso de Controladores L gicos Program veis SIEMENS SIMATIC S7-200

A fam lia de controladores program veis S7-200 foi desenvolvida para o controle de uma ampla gama de aplica es de controle e automa o . H varias op es de programa o e a possibilidade de escolha dos equipamentos e da linguagem de programa o .

O que necess rio para instalar o software ? O software da SIEMENS S7-200 for Windows pode ser instalado em qualquer PC IBM ou compat vel com , no m nimo , um processador Intel 386/33MHz ,08 MB RAM , display VGA color, HD com espa o livre de 35 MB e Windows 3.1, 3.11 ou 95.

Como a comunica o do software ? O Software da SIEMENS S7-200 comunica-se com a CPU S7-200 atrav s da porta do programador na parte inferior da CPU . Voc pode usar um cabo PC/PPI para conectar o seu programador nas comunica es online. O computador necessitar de uma porta serial RS-232-C de 09 pinos para fazer a comunica o. Caso o micro tenha uma porta serial DB-25 ser necess rio um adaptador para DB-09 .

Caracter sticas do S7-200 - CPU 214 Dimens es : 197 x 80 x 62 mm Fonte : 24 Volts ( Faixa de Tens o: 20,4 28,8 Vcc ) Corrente T pica de Alimenta o : 60 mA ( Max. 500mA ) Entradas : 14 Portas Estado ON ( Faixa ) : de 15 35 Vcc Estado OFF ( Faixa ) : de 0 5,0 Vcc I 0.0 I 0.3 : 0,2 ms. I 0.4 I 1.5 : 1,2 ms. I 0.6 I 1.5 (usando HSC1 e HSC2 ): 30 s Corrente M xima por Sa da : 400 mA

Tempo de Resposta :

Sa das : 10 Portas Mem ria :

2 K Words / RAM autonomia 190 Hs 2 K Words / EEPROM (mem ria extra)

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NOTA : Existe um cabo de comunica o especial da SIMENS que utilizado para conectar mais de um CLP em um computador.

S7-200

S7-200

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MICRO

Cabo d Interliga o

O que s o Entradas e Sa das ? I x.x - Designa uma entrada. um elemento usado para monitorar uma a o ou um evento, como um interruptor, pressostato, termostato, etc. Na CPU 214 n s temos 14 entradas digitais reais. S o elas: I 0.0, I 0.1, I 0.2, I 0.3, I 0.4, I 0.5, I 0.6, I 0.7, I 1.0, I 1.1, I 1.2, I 1.3, I 1.4, I 1.5. Q x.x - Designa uma Sa da. usada para controlar um equipamento como um motor, uma v lvula ou um LED. Na CPU 214 n s temos 10 sa das digitais reais. S o elas: Q 0.0, Q 0.1, Q 0.2, Q 0.3, Q 0.4, Q 0.5, Q 0.6, Q 0.7, Q 1.0, Q 1.1.

10 SAIDAS DIGITAIS

14 ENTRADAS DIGITAIS

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O que s o Entradas e Sa das L gicas e Anal gicas ? Entradas e sa das l gicas s o aquelas que possuem apenas dois resultados, 0 e 1. Sendo o resultado 0 = 0V e o resultado 1 = 24V. As Entradas e Sa das Anal gicas podem variar passo a passo dentro de seu gradiente de varia o. Por exemplo: digamos que o Laborat rio tenha um modulo adicional de 02 entradas +02 sa das anal gicas 220Vca; Ent o estas entradas e sa das poder o variar suas tens es entre 0Vca e 220Vca assumindo valores tais como: 40V, 87V 152Vca. O que s o contatos de mem ria ? Contatos de mem ria s o entidades virtuais que s o utilizados apenas para ajudar o desenvolvimento da l gica de programa o escalar interna. Usam uma simbologia de entrada e de sa da . No caso da CPU mod. 214 , eles s o 56 endere os variando do endere o M 0.0 ao endere o M 7.7 . O que s o entradas e sa das imagin rias? Entradas e Sa das Imagin rias s o aquelas que s podem ser usadas dentro do programa. Mas ent o elas deixam de ser Entradas e Sa das? Sim, elas ser o utilizadas para contatos internos do programa , a n o ser que se instale um m dulo adicional e ent o estas entradas e/ou sa das ( depende do modulo ) deixar o de ser imagin rias e se transformar o em reais. No caso da CPU mod. 214, s o elas : Entradas: I 1.6 I 7.7 Sa das: Q 1.2 Q 7.7 Nota: Os n meros que vem depois desses designadores identificam a entrada ou a sa da espec fica que est sendo conectada ou controlada. Esses n meros v o de 0 a 7. Um grupo de oito pontos chamado um BYTE. As Entradas e Sa das (I e Q), tem sua rea de mem ria espec fica, assim uma entrada e uma sa da podem ter o mesmo n mero de endere o, I 0.0 e Q 0.0. Por exemplo, se voc deseja conectar um interruptor "liga/desliga" terceira entrada preciso liga-lo entrada I 0.2.

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Tela de Abertura

Depois de clicar no cone, aparecer em seu micro a tela de abertura . A partir deste ponto, voc pode efetuar novos projetos, abrir projetos, alterar as configura es, etc.

Como em outros programas para Windows, os menus s o alterados dependendo da tarefa que voc esteja executando. Esta tela possui uma barra de comandos e ferramentas com os comandos caracter sticos do Windows como: novo arquivo, abrir arquivo, salvar, imprimir, recortar, copiar e colar. Nesta barra tamb m temos outros cones espec ficos que s o os seguintes:

Compile - Compilar o programa Upload - Ler o programa do CLP Download - Carregar o programa no CLP Run - Executar o programa Stop - Parar a execu o do programa Help - Ajuda

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Uma Vis o Geral dos Menus

Na barra de comandos temos os menus: Project, Edit, View, CPU, Debug, Tools, Setup, Window e Help. Os Menus Project e Edit Em Project e Edit est o comandos similares ao do Windows e que estamos habituados a utilizar. Os comandos b sicos s o: new, open, close, save all, save as, import, export, page setup, print preview, print, print setup, exit, cut, copy , paste, find, replace, insert e delete. Nestes menus tamb m existem alguns comandos espec ficos como o download e o upload, que s o para carregar e baixar programas do CLP; o cut network e o copy network, que s o respectivamente para cortar e copiar uma linha de programa o; e o program title que para inserir o t tulo do programa.

O Menu View Neste menu est o as configura es de visualiza o das telas de programa o. Em View est o os comandos de sele o das barras de ferramenta: Toolbar e Status Bar. Nesta tela escolhemos o tipo de programa o que se deseja utilizar. Pode-se escolher entre a linguagem Ladder e a STL, que uma linguagem escrita. Esta apostila adotar como linguagem padr o a Ladder, que utilizada por todos os fabricantes de CLPs. Al m disso, uma linguagem gr fica, que mais amig vel e mais f cil.

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O Menu CPU

Neste menu est o os mesmos comandos do Toolbar que foram abordados anteriormente e mais alguns, que s o: Clear, Information, Configure e Program Memory Cartridge. O Clear para se apagar a mem ria e os outros comandos s o para configurar e visualizar alguns par metros do CLP.

O Menu Debug Em Debug, est o alguns comandos muito importantes e muito utilizados. O Execute Scans faz uma varredura em busca de um programa. O Ladder Status nos permite supervisionar o estado das entradas e sa das do CLP pela tela do micro. Com este comando ativado o operador pode monitorar todo o andamento do processo. O Menu Setup Em Setup est o as configura es de comunica o e de programa o.

Em Communications configuramos a porta onde est conectado o cabo de comunica o do CLP e o endere o da CPU. CPU Address Seleciona a esta o que executar a fun o de controladora. Exemplo: 001 Esta esta o o pr prio micro. 002 Esta esta o o primeiro CLP. 003 Esta esta o o segundo CLP. Obs.: O LEE n o possui o cabo que interliga mais de uma CLP. Ent o ser sempre utilizado a esta o 002.

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Em preferences est o as configura es de programa o. Podemos selecionar entre a programa o STL e Ladder, padr o internacional ou Simatic Podemos alterar o idioma do software e selecionar o estado inicial das telas de programa o quando se inicia o software. Alteramos tamb m o formato e o tamanho para transfer ncia de dados.

O Menu Help Este menu de Ajuda oferece 3 caminhos diferentes para se obter o aux lio. No primeiro ele nos mostra todo o conte do. No segundo selecionamos a instru o que necessitamos de ajuda. O terceiro dirigido aos usu rios que utilizavam ou utilizam a vers o DOS.

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O que a REDE de l gica escalar? A figura abaixo mostra que a REDE da l gica escalar uma fileira de elementos conectados que formam um circuito completo entre o trilho de for a esquerda e o elemento de sa da direita. I 0.0 linha quente Q 1.0 I 1.1 Q 1.0 sa da

contato

Nota: Observar que a energia flui da esquerda para direita.

Vamos agora fazer o exemplo acima passo a passo.

Primeiramente vamos clicar em New Project,

na barra de ferramentas.

Aparecer na tela uma janela onde devemos selecionar a CPU, que estamos utilizando, e as configura es de comunica o. O comando Read CPU Type detecta automaticamente o tipo de CPU. Em Comunications configuramos os par metros de comunica o, como foi abordado anteriormente.

Ap s terminar as configura es clique em OK. Nota: Observe que o cursor est parado na primeira coluna da primeira NETWORK; para moviment -lo use as setas , ou o mouse.

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1o Passo: Inserir um contato normal aberto I 0.0. Coloque o cursor na NETWORK 1 e selecione o contato normal aberto na barra de ferramentas. Para inserir o contato tecle ENTER ou d um clique duplo. Acima do contato aparecer um espa o para o endere amento do contato.

2o Passo: Digite o endere o do contato. Neste caso, como este contato tem o endere o 0.0, apenas tecle ENTER. 3o Passo: Vamos inserir agora o contato normal fechado I 1.1. Coloque o cursor direita e selecione o contato normal fechado na barra de ferramentas. Para inserir o contato tecle ENTER ou d um clique duplo. Acima do contato aparecer um espa o para o endere amento do contato. Desta vez necess rio digitar o endere o I1.1 e teclar ENTER.

4o Passo: Vamos agora inserir uma sa da Q 1.0. Coloque o cursor direita. Selecione a sa da na barra de ferramentas e tecle ENTER ou d um clique duplo. Acima da sa da aparecer um espa o para o endere amento da mesma.

5o Passo Vamos inserir agora o contato normal aberto Q 1.0, conhecido industrialmente como contato de selo. Para isto posicione o cursor no come o da network, selecione o comando Vert na barra de ferramentas e tecle ENTER ou d um duplo clique. Cuidado porque para inserir esta linha vertical, o cursor deve estar posicionado corretamente, como no exemplo abaixo.

Para inserir o ltimo contato, basta levar o cursor para baixo, selecionar o contato na barra de ferramentas e endere ar o mesmo como Q 1.0. Siemens SIMATIC S7-200 19

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Blocos de Sa das Espec ficas (BOXs).

Vamos aprender agora outros tipos de blocos muito teis para os programadores. Existe uma quantidade grande de blocos e sa das espec ficas. Para visualiz -las, basta abrir as janelas F2 e F3 na barra de ferramentas. Para saber a fun o de cada box indicado acima, basta consultar o Help. Sa da SET e RESET A sa da SET nos permite acionar v rias sa das simultaneamente. Procedimento: 1o Na Network2 insira um contato normal aberto I0.1 2o Vamos levar o cursor at o fim da Network. Na janela F2 selecionar Output Coils e depois na janela F3 selecionar a sa da SET. Indique o n mero da sa da. Tecle Enter e embaixo da sa da aparecer um novo campo, onde selecionaremos as sa das a serem setadas. Voc pode selecionar o numero de sa das que voc quiser. No nosso exemplo, escolhemos K=3, a partir da sa da Q 0.0. Ent o quando acionarmos a chave I 0.1, ser o acionadas as sa das Q 0.0, Q 0.1 e Q 0.2.

Nota: As sa das continuar o em ON mesmo que a chave 0.1 seja desligada. Para voltar as sa das setadas pelo comando SET para OFF, ser necess rio fazer uma outra NETWORK usando o comando RESET. Vamos agora construir a 3o NETWORK, repetindo os passos da anterior, sendo que no 1o passo, o endere o do contato aberto I 0.2. Ao inv s de SET, usaremos o RESET com K=3 a partir da sa da Q 0.0.

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C T U - Contador Crescente Para selecion -lo clique na Janela F2 em Timers e Counters e na Janela F3 em Count Up. Ele composto de uma entrada "CU", um reset "R" e a constante a ser escolhida "PV". Esta constante define o n mero de vez que ele dever contar para acionar a sa da CXX. CXX

CU CTU R

Constante +10

PV

Nota: O CLP 214 pode endere ar v rios contadores, isto , podemos endere ar desde o contador C0 C14 e do C80 ao C127. A cada altera o de valor da entrada CU(0e1) o contador contar uma vez. Por exemplo: Vamos agora voltar ao nosso arquivo e editar mais uma NETWORK. Desta vez voc tentar fazer exatamente como mostra a figura anexa, sem ajuda. Ao acionarmos cinco vezes a chave I 0.1, o contador ser ativado e acionar o endere o C 23 que por sua vez na NETWORK 05 acionar a sa da Q 0.4 .

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CTUD - Contador Crescente e Decrescente Para selecion -lo clique na Janela F2 em Timers e Counters e na Janela F3 em Count Up/Down. Este contador composto de uma entrada "CU", uma entrada "CD," um reset "R" e a constante a ser escolhida "PV". CXX

CU CTUD CD R PV

Constante K10

Nota: O CLP214 pode endere ar v rios contadores, isto , podemos endere ar desde os contadores C48 ao C79. OBS: A capacidade dos contadores vai de -32767 32767 eventos.

TON - Temporizador sem Paradas. Para selecion -lo clique na Janela F2 em Timers e Counters e na Janela F3 em Timer-On Delay. Quando sua entrada "IN" acionada, ele contar at que a mesma entrada seja desligada e se for re-ligada, ele voltar a contar do zero novamente.

TONR - Temporizador com Paradas. Para selecion -lo clique na Janela F2 em Timers e Counters e na Janela F3 em Timer-On Retentive Delay. Quando sua entrada "IN" acionada, ele contar at que a mesma seja desligada e se for religada , o temporizador continuar a contar do mesmo ponto de onde parou.

I 0.0 TON TONR K1 k2 k3

T = K1+K2+K3=TONR 22 Siemens SIMATIC S7-200

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Estes temporizadores s o compostos de uma entrada(IN) e uma constante "PT". A constante "PT" dever ser "K=xxxx", sendo que deve ser respeitado a seguinte condi o: Tipo TONR TON TONR TON TONR TON Exemplos: TON T33 K=100 O TON tem constante de tempo igual a 10mS e se K=100, ent o teremos: 100 10mS=1S TONR T29 K=600 Teremos: 600 100mS=60S 100mS 3276,7S 10mS 327,67S Constante de tempo 01mS Tempo ma 32,76S Endere os T0 e T64 T32 e T96 T1 T4 e T65 T68 T33 T36 e T97 T100 T5 T31 e T69 T95 T37 T63 e T101 T127

TON T64 K=20000 Teremos: 20000 1mS=20S T33 endere o

TON

Entrada K100 constante

IN 0 PT

contagem

END Este comando avisa ao CLP o final da programa o, por isso de vital import ncia em qualquer programa. Este comando est na Janela F2 em Program Control. Vamos tentar implementar aquele nosso exerc cio de demonstra o sem o comando END no final da ltima linha. Ir aparecer uma mensagem de erro, lhe indicando que faltou o END.

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GUIA DE PROGRAMA O

Para se programar em um CLP importante seguir os seguintes passos: 1o Rascunhar sua programa o de contatos no papel para ajudar na implementa o com o micro . 2o Batizar o programa, para isto basta na tela de abertura salv -lo com um nome apropriado. 3o Digitar toda sua edi o e salv -la tamb m em diskette, para garantir um backup. 4o Gravar na mem ria do CLP o programa gravado no micro . 5o Simula o em tempo real do programa no CLP com monitora o do micro . 6o Efetuar as corre es necess rias.

Como implementar o seu programa? O primeiro passo deve ser o de apagar o programa residente na mem ria do CLP. Em seguida, deve-se compilar o seu programa e grav -lo no CLP.

Como fazer isto? Estas opera es s o muito simples e para isso basta no Menu CPU clicar em Clear. . Para compilar o programa basta clicar no cone Compile e para grav -lo no CLP basta clicar na barra de ferramentas, no cone DownLoad.

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Clear CLP Memory: utilizado para limpar da mem ria do CLP o programa residente. Este comando se encontra no menu CPU . Compile: utilizado para compilar o programa. Quando se faz a compila o o software faz uma varredura no programa em busca de erros, como por exemplo a falta do END no final do programa. Este comando se encontra na barra de ferramentas e no menu CPU .

UpLoad from CLP

utilizado para deslocar o que est na mem ria do CLP para o computador.

DownLoad to CLP

Este comando utilizado para baixar o programa que est no micro para a mem ria do CLP. Program Block - Transfere apenas o diagrama de contatos para o CLP. Data Block - Transfere apenas dados do programa tais como coment rios e t tulos. System Memory - Transfere apenas vari veis de mem ria. RUN e STOP Estes comandos citados acima s funcionam se o CLP estiver em modo de opera o STOP. O que vem a ser isto? O CLP pode se encontrar em dois estados: parado (STOP), sem processar o programa residente ou em processamento (RUN), processando os dados de entradas e sa das. Experimente implementar um programa j pronto do diret rio C: S7 Programs Estes programas mostrados na figura acima s o programas que j vieram no software de instala o S7200 da Siemens. Escolha algum arquivo para exemplo e depois implemente-o no CLP.

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Monitorando o Sistema

( Ladder Status )

Agora vamos monitorar o programa implementado no CLP pelo micro. Se o programa de demonstra o foi implementado com sucesso ficou da seguinte forma:

Com este programa implementado voc poder monitorar as mudan as de estados das entradas e sa das pelo micro utilizando o comando Ladder Status On, que se encontra no menu principal Debug. Vamos nos certificar que o CLP esta em modo RUN para podermos continuar. Voc observa que o contato normal fechado I 1.1 est grifado mostrando continuidade naquele trecho . Ao acionarmos a chave I 0.0 teremos continuidade no contato normal aberto I 0.0 assim energizando a sa da Q 1.0 e fechando seu contato Q 1.0 , como mostra a figura abaixo . Com este comando STATUS , voc agora j consegue monitorar qualquer programa sendo executado na mem ria do CLP .

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Como modificar o programa? Para fazer mudan as no seu programa , basta sair da fun o STATUS , pressionando no Menu Debug , Ladder Status OFF. No programa de demonstra o vamos fazer as seguintes altera es : Na Network 2 vamos renomear o endere o do contato normal aberto I 0.1 para Q 1.0 , inserir o contato normal fechado de endere o T 33 e trocar a sa da SET, por uma sa da normal Q 0.0. Inserir em paralelo com a sa da, um temporizador de endere o T 33, como nos mostra a figura: Observando a figura vamos ver que o temporizador est preparado para disparar em 5 segundos, como j foi visto na p gina 23.

Na Network 5 vamos apenas renomear a sa da Q 0.4 para Q 0.2 . Ent o o programa estar da seguinte forma :

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Voc pode n o ter percebido com essas mudan as, voc montou um pequeno circuito temporizado. Ao acionarmos I 0.0, acionaremos a sa da Q 1.0, assim energizaremos o seu contato normal fechado na network 02 e energizando a sa da Q 0.0 e o temporizador T33. Ap s o tempo de 5 seg., o pr prio contato T33 do temporizado o resetar , reiniciando do zero, isto , fazendo o temporizador se transformar em um oscilador de T = 5 seg. Na Network 04 o contador C 23 contar os pulsos gerados pelo contato normal aberto Q 0.0, quando o mesmo contar 5 pulsos acionar a sa da Q 0.2 . O que toda esta l gica de contatos significa? Imagine que voc um operador de uma refinaria, e este circuito ser um circuito de alarme de uma caldeira. Sendo os endere os abaixo as seguintes descri es.

I 0.0 I 0.2 I 1.1 Q 0.0 Q 0.2 Q 1.0 -

Sensor de v lvula de press o Reset da sa da Sensor de normaliza o da press o V lvula aliviadora de press o de emerg ncia Desligamento de emerg ncia Alarme

Quando a v lvula de press o for acionada o alarme acionado imediatamente e a v lvula aliviadora. Tamb m se ap s 25 segundos o circuito n o se normalizar o contador desliga todo o processo.

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EXERC CIOS

1) Dada a l gica de comando digital abaixo, escreva um programa equivalente para CLP em linguagem Ladder. (Quest o do Exame Nacional de Cursos 1998)

2) Desenvolver um projeto de controle para a seguinte instala o ( na linguagem LADDER ):

Atrav s do programa o utilizador deve ser capaz de selecionar o modo se funcionamento : Autom tico ou Manual . Em MANUAL , a Bomba poder ser ligada pressionando-se o bot o LIGA e desliga pressionandose o bot o desliga . Neste modo , as b ias de N vel n o tem nenhuma a o . Em AUTOM TICO, a bomba ser ligada 10 Seg. ap s a dete o de N VEL BAIXO e desligada 10 Seg. ap s a dete o de N VEL ALTO . Exerc cios 29

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ENTRADAS:

I0.0 = 1 se N VEL N VEL BAIXO - I0.0 = 0 se N VEL N VEL BAIXO. I0.1 = 1 se N VEL N VEL ALTO - I0.1 = 0 se N VEL N VEL ALTO. I0.2 = 1 se AUTOM TICO - I0.2 = 0 se MANUAL . I0.3 = 1 se BOT O LIGA pressionado . I0.4 = 0 se BOT O DESLIGA pressionado .

SA DA:

Q0.1 = 1 ent o BOMBA LIGADA .

3) Projete um controle capaz de inverter o sentido de rota o de um motor trif sico. OBS: Para mudarmos o sentido de rota o de um motor trif sico necess rio que mudemos duas das tr s fases , isto , que a fase A se torne B e que a fase B se torne A .

PS. Fazer : I0.0 = Bot o para ligar I0.1 = Bot o de emerg ncia I0.2 = Acionamento frente I0.3 = Acionamento r Q0.0 = Chave KM2 Q0.1 = Chave KM1

4) A figura abaixo mostra um misturador usado para fazer cores personalizadas de tinta. Possuem dois encanamentos entrando no topo do tanque , fornecendo dois ingredientes diferentes , e um nico encanamento no fundo do tanque para transportar a tinta misturada finalizada. Nessa aplica o voc vai controlar a opera o de preenchimento , monitorar o n vel do tanque , e controlar o misturador e o per odo de aquecimento . Seguir os passos 1 at o 8 listados abaixo . 30 Exerc cios

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1o passo Encha o tanque com o ingrediente 1. 2o passo Encha o tanque com o ingrediente 2. (a utiliza o do 1o ou do 2o ingrediente s o independentes) 3o passo Monitore o n vel do tanque para o acionamento da chave "High-Level", utilizando um sensor de n vel . 4o passo Manter o status da bomba se a chave "Start" est aberta , isto , a chave "start' deve ser independente ( tamb m perceba que o contato a ser utilizado deve ser normal fechado ) . 5o passo Comece a misturar os ingredientes e o per odo de aquecimento ( 10 Seg. por exemplo ). 6o passo Ligue o motor do misturador e a v lvula de vapor ( atrav s destes haver a mistura e aquecimento , respectivamente ) . 7o passo Drene o tanque da mistura atrav s da v lvula "Drain Valve"( v lvula de drenagem ) e do motor "Drain Pump"( bomba de drenagem ). 8o passo Crie um modo de contar quantas vezes este processo ( descrito do 1o ao 7o passo ) realizado por completo .

Exerc cios

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DESAFIO

5) Projete e implemente no CLP em linguagem LADDER o controle de sinaliza o de um cruzamento de duas ruas. O cruzamento possui em cada rua, um sinal para pedestres e um para o autom veis. PAR METROS

I0.0 Liga I0.1 Desliga Q0.0 Verde (1o rua ) Q0.1 Amarelo (1o rua) Q0.2 Vermelho (1o rua) Q0.3 Verde (2o rua) Q0.4 Amarelo (2o rua) Q0.5 Vermelho (2o rua) Q0.6 Verde ( Pedestre 1o rua ) Q0.7 Vermelho ( Pedestre 1o rua ) Q1.0 Verde ( Pedestre 2o rua ) Q1.1 Vermelho ( Pedestre 2o rua )

SINAL VERDE AMARELO VERMELHO

TEMPO (SEG.) 1 RUA 2o RUA 10 10 5 5 17 16

o

DICA : Se o sinal para carros estiver verde ou amarelo , o sinal de pedestres deve estar vermelho.

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Exerc cios

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BIBLIOGRAFIA

Bignell, J. W. e Donovan, R. L. Eletr nica Digital Editora Makron Books

Bolton, W. Engenharia de Controle Editora Makron Books

Castrucci, P. B. L. e Batista, L. Controle Linear Editora Edgar Blucher Ltda.

Medeiros J nior, Jair Mafra, Marcos Augusto Manual de utiliza o de Controladores L gicos Program veis SIMATIC S7-200

Ogata, Katsumi Engenharia de Controle Moderno Editora Prentice Hall do Brasil

Osborne, A Microprocessadores Editora Mc Graw-Hill

Revista Saber Eletr nica n 303 a 306 Editora Saber

Siemens S7-200 Programmable Controller Quick Start ( Primer )

Treinamento b sico em CLP's Mitsubishi Fami lia FX

Bibliografia

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