Baixe Programação em ladder e outras Notas de estudo em PDF para Cultura, somente na Docsity! Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 13 Programação em Ladder Composição de um programa em Ladder Um programa escrito em Ladder é constituído por um conjunto de sequências (rungs) que são executados sequencialmente pelo autómato. Uma sequência é composta por um conjunto de elementos gráficos limitados à esquerda e à direita por linhas de energia (power rails). Os elementos gráficos representam: ? I/O do autómato (interruptores, sensores, indicadores, relés, etc.). ? Blocos funcionais (temporizadores, contadores, etc.). ? Operações aritméticas e lógicas. ? Variáveis internas do autómato. Cada sequência contém no máximo 7 linhas e 11 colunas que se encontram dividas em na zona de teste, onde se encontram as condições necessárias para a execução das acções, e na zona de actuação, onde se encontram as acções que são executadas dependendo do resultado da zona de teste. figura 9 – estrutura de uma sequência Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 14 Os objectos gráficos estão divididos em três categorias – básicos, blocos funcionais e blocos de operação – e encontram-se representados e descritos nas tabelas seguintes. figura 10 – elementos gráficos Uma sequência pode ainda conter uma etiqueta e comentários. Uma etiqueta (%L) é utilizada para identificar uma sequência no programa ou rotina mas não é obrigatória. As etiquetas são também utilizadas para permitir saltos entre sequências. Os comentários são integrados nas sequências e permitem uma melhor compreensão mas não são obrigatórios. Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 17 No caso do temporizador (%TM0) é necessário definir o valor da temporização, o modo de funcionamento (TP, TON ou TOF) e a base de tempo associada. Na janela Application Browser seleccione STATION/ Variables/ PredefinedFB: ? Seleccione a opção Parameters e o tipo TM. ? Defina o valor Preset para a temporização pretendida (5 segundos), seleccione o modo TP e escolha para base de tempo (TB) 1 sec. Na janela Application Browser seleccione STATION/ Animation Table/ Create : ? Adicione as variáveis de entrada e de saída à tabela de animação. ? Adicione as variáveis internas à tabela de animação. ? Adicione o valor actual (.V) do bloco pré-definido à tabela de animação. ? Confirme a alteração no botão . Edição do Programa Abra o editor em Station/ Program/ MAST Task/ Main. Seleccione a linguagem de programação LD. No editor, introduza o programa, dividido em diversas sequências, correspondente ao esquema de funcionamento do sistema. Para o exemplo actual, uma solução possível para o programa seria a apresentada na figura 6. figura 12 – programa em LD Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 18 Após terminar a introdução de uma sequência do programa deve validá-la no botão ou através do menu Edit/Confirm. Quando uma sequência é confirmada o seu aspecto altera-se passando o texto de vermelho para preto. Teste e experimentação do sistema de controlo Utilize o kit “Parque Automóvel” para simular o funcionamento do depósito. Considere que o botão BE representa o botão ARRANQUE e o botão BS representa o botão PARAGEM. Inclua dois botões exteriores para representar os sensores SUPERIOR e INFERIOR. Utilize o conjunto de leds CANCELA ABERTA para representar a bomba (BOMBA), o led SEMÁFORO VERDE para representar o sinal luminoso (LUZ). Depois de realizar as ligações indicadas entre o PLC e o kit de simulação estabeleça a ligação entre o computador e o PLC – menu PLC/ Connect (ou CTRL + K). Seleccione a opção de transferir do PC para o PLC. Uma vez efectuada a transferência (indicação ON LINE na barra de estados) dê ordem de arranque ao autómato – menu PLC/ Run (ou CTRL + SHIFT + R). Animação Quando o autómato se encontra em modo Run é possível visualizar no editor de LD a evolução do estado das diferentes variáveis. Em simultâneo pode utilizar a tabela de animação que definiu inicialmente para observar a evolução das variáveis de entrada e saída. Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 19 Programação em Grafcet Composição de um programa em Grafcet (GR7) O Grafcet é uma linguagem que permite descrever sistemas de controlo sequenciais de forma gráfica e estruturada. Esta descrição é efectuada utilizando objectos gráficos que representam: ? Etapas – às quais podem ser associadas acções3. ? Transições – às quais podem ser associadas condições de transição. ? Arcos direccionados – ligam uma etapa a uma transição ou uma transição a uma etapa. Editor gráfico O diagrama é construído utilizando o editor gráfico que se encontra na figura seguinte. figura 13 – Editor de GR7 do PL7 Junior 3 Indicam o que deve ser realizado quando a etapa associada está activa (em particular descrevem os comandos que devem ser enviados para o sistema físico ou para outros sistemas de controlo). Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 22 figura 19 - conectores figura 20 – comentários Objectos específicos do GR7 Existe um conjunto de objectos que são específicos da programação em GR7: ? Objectos (bits) associados às etapas - %Xi. ? Objectos (bits) do sistema associados ao GR7 - %S21, %S22, %S23 e %S26. ? Objectos (words) associados às etapas e que indicam o tempo de actividade das mesmas - %Xi.T. ? Objectos (words) do sistema associadas ao GR7 - %SW20 e %SW21. Os objectos associados às etapas - %Xi - tomam o valor 1 quando a respectiva etapa está activa. O seu valor pode ser testado em todas as tarefas de processamento mas apenas pode ser modificado no pré processamento da tarefa principal. Os objectos que indicam o tempo de actividade das etapas - %Xi.T - são incrementados de 100 em 100 ms e apresentam à quanto tempo a etapa está activa em (ms). Quando uma etapa é activada, o conteúdo deste objecto é colocado a zero e passa a ser incrementado enquanto esta se mantiver activa. Quando uma etapa é desactivada o seu conteúdo é mantido. Acções associadas com etapas Cada etapa pode ter acções associadas (programadas em LD, ST ou IL) que apenas são executadas enquanto a etapa a que se encontram associadas estiver activa. São admissíveis três tipos de acções que podem ser utilizadas em simultâneo numa mesma etapa: ? Acções na activação – executadas assim que a etapa a que estão associadas se torna activa (e apenas nessa altura). ? Acções contínuas – executas continuamente enquanto a etapa a que estão associadas se encontra activa. Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 23 ? Acções na desactivação – executadas quando a etapa a que estão associadas é desactivada (e apenas nessa altura). As regras de programação das etapas são as seguintes: ? Todas as acções são tratadas como acções memorizadas, consequentemente: ? Uma acção que é controlada pela duração de uma etapa Xn deve ser desactivada quando da desactivação da etapa Xn ou da activação da etapa Xn+1. ? Uma acção que afecta várias etapas é activada na activação da etapa Xn e desactivada na desactivação da etapa Xn+m. ? Todas as acções podem ser controladas por condições lógicas. ? As acções que são controladas por esquemas de segurança ou modos de funcionamento devem ser programadas no pós processamento. Condições de transição (receptividade) Cada transição tem associada condições de transição (programada em LD, ST ou IL) que apenas são avaliadas quando a transição a que estão associadas está validada (receptiva). No PL7 Junior uma condição de transição não programada é sempre avaliada como falsa. Quando as condições de transição são programadas em IL é necessário considerar algumas diferenças para a utilização normal da linguagem: ? Não é utilizada a etiqueta %L. ? Não podem ser utilizadas instruções de acção. ? Não são permitidos saltos nem chamadas a subrotinas. Estrutura de um programa em Grafcet (single task) O programa numa aplicação single task está associado a uma única tarefa principal: MAST. O programa associado com esta tarefa principal pode ser estruturado em diversos módulos. Dependendo ou não de se estar a utilizar GR7, existem duas alternativas. figura 21 Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 24 Sem Grafcet ? Processo principal (MAIN). ? Subrotina SRi (i=0 até 253): as subrotinas são módulos programados independentemente, podendo ser chamadas do processo principal ou de outras subrotinas (é possível ter até 8 níveis encadeados de subrotinas). Com Grafcet ? Pré processamento (PRL): executado antes do Grafcef, utilizado para processar a lógica de entrada e inicializar o Grafcet. ? Grafcet (CHART): condições de transição associadas às transições e acções associadas às etapas são programadas nas páginas do Grafcet. ? Pós processamento (POST): executado depois do Grafcet, utilizado para processar a lógica de saída, monitorizar e definir esquemas de segurança. ? Subrotina SRi (i=0 até 253): as subrotinas são módulos programados independentemente, podendo ser chamadas do processo principal ou de outras subrotinas (é possível ter até 8 níveis encadeados de subrotinas). figura 22 Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 27 figura 24 – diagrama do exemplo Para efectuar a programação das acções e das condições de transição o diagrama deve estar validado. Sempre que efectuar uma alteração no diagrama deve voltar a validá-lo. figura 25 – programação de condições de transição A programação das transições é acessível seleccionando a transição com o botão do lado direito do rato. Abra a transição e seleccione a linguagem para a programação (LD, ST ou IL). Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 28 figura 26 – escolha da linguagem de programação Neste caso vamos seleccionar a linguagem IL e programar a condição de transição para a transição entre as etapas 0 e 1 (figura 27). Após programar a condição deve validá-la através do botão . As condições para as restantes transições são programadas de modo semelhante. figura 27 – definição da condição de transição 0/1 A tabela seguinte apresenta as condições de transição para as restantes transições no GR7. 0/1 1/2 1/4 2/3 4/3 3/0 3/5 5/1 ! LDR %I1.5 ! LDR %I1.1 ! LDR %I1.5 ! LDR %I1.5 ! LDR %I1.5 ! LDR %I1.2 ! LDR %I1.5 ! LDR %I1.5 tabela 4 – condições de transição A programação das acções é efectua seleccionando a etapa pretendida com o botão direito do rato (ou com o botão esquerdo e de seguida premindo Shift+F10). Comece por seleccionar o tipo de acção associado com a etapa (acção na activação, acção contínua ou acção na desactivação) e de seguida a linguagem em que pretende programar a acção (LD, ST ou IL). Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 29 figura 28 – programação das acções Para este caso vão ser utilizadas acções na activação e acções na desactivação, isto é, que são executadas enquanto a etapa a que estão associadas é activada e quando é desactivada, programadas em IL. A figura seguinte apresenta a programação da acção na activação associada à etapa 1. Após programar a acção deve validá-la através do botão .As restantes acções são programadas de modo semelhante. figura 29 – acção na activação da etapa 1 A tabela seguinte apresenta as acções a programar no GR7. Apenas é necessário associar acções às etapas 1 (a abrir) e 3 (a fechar). 1 3 activação desactivação activação desactivação ! LD TRUE S %Q2.1 ! LD TRUE R %Q2.1 ! LD TRUE S %Q2.2 ! LD TRUE R %Q2.2 tabela 5 – acções Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 32 Célula fotoeléctrica Considere agora que o sistema, retomando o modo de funcionamento inicial, dispõe de um outro sensor. Existe uma célula fotoeléctrica5 (CELULA), um sensor do tipo normalmente aberto, que detecta objectos atravessados no portão. Considere dois modos de funcionamento distintos. Paragem Considere que se, quando o portão está a fechar, a célula detecta um objecto atravessado no portão este pára imediatamente e mantém-se imóvel, sem responder ao botão COMANDO, enquanto se mantiver um objecto atravessado o portão. Quando o objecto deixa de ser detectado retoma o fecho do portão. Este requisito é implementado através de acções condicionais. Para isso acrescente uma acção contínua associado à etapa 3 (A fechar) incluindo um teste ao valor da célula. Também é necessário alterar as condições de transição das transições 3/0 e 3/5 pelas apresentadas na tabela seguinte. 3/0 3/5 ! LDR %I1.2 ANDN %I1.3 ! LDR %I1.5 ANDN %I1.3 tabela 8 – condições de transição para paragem condicionada Abertura Considere que se, quando o portão está a fechar, a célula detecta um objecto atravessado no portão este pára imediatamente e após 5 segundos move-se no sentido contrário até estar completamente aberto. Enquanto se mantiver um objecto atravessado o portão mantém-se imóvel sem responder ao botão COMANDO. Este requisito é implementado recorrendo a macro acções. Para tal deve construir um novo diagrama que representa o funcionamento sequencial do esquema de segurança baseado na célula fotoeléctrica. Os diagramas resultantes são apresentados na figura 33. As condições de transição para o novo GR7 são apresentadas na tabela 9. 5 Inclua uma nova variável de entrada – CELULA (%I1.3). 3 ! LD %X3 ANDN %I1.3 ST %Q2.2 Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 33 figura 33 – GR7 com macro acções O GR7 que representa o funcionamento do esquema de segurança da célula define dois estados de funcionamento para o portão: o estado de funcionamento normal (sem obstáculos - etapa 6) e bloqueio (com obstáculos – etapas 7, 8 e 9). A transição do estado normal para bloqueio só é possível se o portão estiver a fechar. 6/7 7/8 8/9 8/7 9/6 ! LDR %I1.3 AND %X3 ! LDN %I1.3 ! LD [%X8.T>50] ! LDR %I1.3 ! LD TRUE tabela 9 – condições de transição para o GR7 da CELULA O pré processamento (programado em LD, ST ou IL) é utilizado para alterar o estado actual do GR7 (ou seja “forçar” determinados estados no GR7) quando ocorre uma alteração no modo de operação (por exemplo quando ocorre uma falha que provoca uma degradação do desempenho). As macro acções são programadas no pré processamento, pois é aqui que podem ser alterados os bits associados às etapas do GR7 (%Xi: instruções de Set e Reset6). Para esta situação a macro acção estaria localizada na etapa 9 que alteraria o GR7 do portão, desactivando a etapa 3 e activando a etapa 1. Esta macro acção é 6 Quando se efectua o Reset de uma etapa, as acções associadas à sua desactivação não são executadas. 3 ! LD %X3 ANDN %X7 ANDN %X8 ANDN %X9 ST %Q2.2 Automação Industrial Ramo de APEL Anexo B – Introdução ao ambiente de desenvolvimento do TSX 37-21/22 34 utilizada em conjunto com a acção condicionada que vimos no caso anterior que neste caso teria que ser alterada de modo ficar relacionada com o estado do sistema. Para programar a macro acção abra o editor no módulo de pré processamento – (Application Browser) Station/ Program/ MAST Task/ Prl – e introduza a sequência da tabela seguinte. Também é necessário voltar a alterar as condições de transição das transições 3/0 e 3/5 pelas apresentadas na tabela seguinte, de modo a relacionar o disparo da transição com o estado em que o sistema se encontra. 3/0 3/5 ! LDR %I1.2 ANDN %X7 ANDN %X8 ANDN %X9 ! LDR %I1.5 ANDN %X7 ANDN %X8 ANDN %X9 tabela 12 – condições de transição para temporização de paragem Sistema de iluminação Considere agora um requisito adicional para o modo de funcionamento inicial. Existe um sistema de iluminação (LUZ) que também deve ser controlado pelo autómato. Pretende-se que, assim que o portão seja accionado (seja para abrir ou fechar) a luz se acenda e, após a imobilização do portão, se mantenha acesa por um período de 5 minutos. A iluminação da garagem pode também ser controlada por um interruptor (INTERRUPTOR) de pressão, do tipo normalmente aberto. Quando o INTERRUPTOR é accionado, e caso esteja apagada, a iluminação deve acender imediatamente e manter-se acesa por 5 minutos. Se entretanto o portão for accionado o sistema de iluminação passa ao primeiro modo de funcionamento (apaga passados 5 minutos da imobilização do portão). Sistema de iluminação com sensor de luminosidade Uma vez que a garagem tem iluminação natural é desnecessário que o sistema de iluminação funcione durante o dia. Para isso foi colocado um sensor luminosidade (LUMINOSIDADE). Considere que o sensor tem toda a lógica associada que permite ter à entrada do autómato um sinal digital (0 / 1). Assim um 0 significa que existe luz natural suficiente (isto é, não é necessário accionar o sistema de iluminação) e um 1 significa luz natural insuficiente. Pré Processamento (IL) ! LD %X9 R %X3 S %X1