Introdução a sensores e automação

Introdução a sensores e automação

(Parte 7 de 9)

Desenvolvimento dos MICROPROCESSADORES, com possibilidades de aplicação a todos os equipamentos, tanto de Automação de Manufatura, como de Controle de Processo:

¾ Desenvolvimento dos Microcomputadores, mais rápidos, menores, mais confiáveis e mais baratos.

¾ O mesmo aconteceu com os CLP’s e Controladores de Processo (“Single-Loop’s” e

“Multi-Loop’s”) Simultaneamente, duas outras áreas apresentaram progressos surpreendentes:

¾ Comunicação: Com o desenvolvimento de REDES que permitiam a comunicação entre elementos “inteligentes”, com velocidade de transmissão e segurança cada vez maior.

¾ Software: com o desenvolvimento de “Linguagens” específicas para os profissionais da área da automação, como é o caso da Linguagem “LADDER”, usada em praticamente todos os CLP’s.

Automação e Controle

Com a constante redução do tamanho físico, aliada ao aumento da capacidade computacional e a redução dos preços, os equipamentos de automação puderam ser distribuídos ao longo das áreas de processo, interligados por redes a Estações de Supervisão. A tal estrutura, destinada a área de Controle de Processo, deu-se o nome de SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído).

Os CLP’s, que a princípio foram desenvolvidos para substituir painéis de relés em automação de máquinas, incorporaram elementos de controle de processo, como entradas e saídas analógicas, entradas para termopares, instruções PID, etc..., tornando-se capazes de atuar tanto em Automação de Manufatura como em Controle de Processo.

Anos 90

Com o contínuo avanço dos “Micro-Chip’s” e a conseqüente redução no tamanho e preço dos equipamentos, bem como aumento da velocidade de tratamento, surgem os MICROCLP’s.

No que se refere a conectividade, duas grandes linhas estão em desenvolvimento, com possibilidades surpreendentes :

¾ Redes de altíssima velocidade para ligação entre CLP’s e CLP’s e Micros corporativos permitindo um grande tráfego de informações “ON-LINE”.

elementos de campo ( sensores, inversores, interfaces, eletroválvulas, etc), com um

¾ Redes de Campo (“Field-Bus”), permitindo a ligação entre os CLP’s e os diversos simples “par de fios”, o que representa uma enorme redução nos custos de projeto e instalação.

Conceitos Básicos

Definição dos Níveis de Automação De uma forma geral, podemos dividir um sistema de Automação em 4 níveis, a saber :

Nível 0 - Representa o “Chão – de - fábrica”, quer dizer, os equipamentos instalados direta- mente nas máquinas ou planta de processo. Exemplos: Motores, Sensores, Acionadores, Painéis de Comando, Sinalizações.

Nível1 - Representa a parte lógica, ligada diretamente a animação e controle das máquinas ou planta de processo. Exemplos: CLPs e sua programação, Interfaces- Homem-Máquina, Sistemas eletrônicos específicos de controle.

Nível 2 - É o nível de supervisão, ou gestão, de um processo. Normalmente não participa diretamente na animação e controle, embora algumas vezes isto aconteça. Sua função

Automação e Controle principal é trabalhar na gestão dos dados envidados ou gerados pelo processo. Fisicamente, este nível é constituído por Microcomputadores ou Computadores de maior porte.

Exemplos de funcionalidades N2:

¾ Gestão de receitas (parâmetros do processo) e envio destas ao N1 ¾ Geração de relatórios de produção, através de dados recebidos do N1

¾ Geração de gráficos históricos ou de tendências de variáveis do processo.

¾ Gestão de eventos, mensagens de defeitos ou alarmes do processo.

Nível 3 - É a interface entre o(s) processo(s) e os Sistemas Corporativos. Exemplos de funcionalidades N3:

¾ Gestão de estoque ¾ Gestão de produção

¾ Traçabilidade

¾ Controle estatístico do processo

Desenho dos Níveis de Automação

Os Controladores Lógicos Programáveis ( CLP’s )

Os CLP’s são os principais equipamentos dos atuais sistema de automação, tanto industrial como predial. O CLP é um dispositivo de controle lógico, de estado sólido, funcionalmente semelhante a um microcomputador, para aplicações bem definidas. Conforme indica o termo “programável”, sua memória pode ser facilmente alterada para atender as evoluções das diversas exigências de controle de um processo.

Automação e Controle

Princípio de funcionamento de um CLP

Conceitos básicos associados aos CLP`s

As variáveis de estado de um processo são transmitidas à “CPU” do CLP através dos Pontos de Entrada, que após submetê-las à seqüência do programa, atualiza os Pontos de Saída, controlando desta forma os dispositivos a eles conectados.

Ponto de Entrada - Todo sinal recebidos pelo CLP, a partir de dispositivos ou componentes externos:

¾ Sensores ¾ Botões

¾ Fins-de-curso

¾ Fotocélulas

¾ Chave de Comando

¾ Termopares, etc

Ponto de Saída - Todo sinal produzido pelo CLP para acionar dispositivos ou componentes externos:

¾ Lâmpadas ¾ Solenóides

¾ Relés ou Contatores, etc

¾ Start e Stop de Inversores.

Programa - É a lógica que define como serão atuados os pontos de saída, em função do estado dos diversos pontos de entrada.

Ciclo de Varredura

Um CLP realiza continuamente um “Ciclo de Varredura” que consiste em: 1 - Leitura das entradas 2 - Execução do programa, que consiste em determinar os novos estados das saídas, em função das entradas e de acordo com a seqüência de instruções. 3 - Atualização dos estados das saídas

Automação e Controle

Linguagens de Programação dos CLP`s

Os primeiros CLP’s eram programados em linguagens de baixo nível (Assembler, por exemplo), o que gerava o inconveniente de ter-se que recorrer a profissionais de informática para programá-los. Com o avanço da tecnologia de Software, surgiram linguagens específicas visando permitir a programação e compreensão dos programas aos profissionais de Automação.

Linguagem de Relés (LADDER)

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