Automação. 12. Controladores Lógicos Programáveis (CLPs)

Automação. 12. Controladores Lógicos Programáveis (CLPs)

12 AULA

Uma empresa fabrica clipes em trŒs tamanhos: grande, mØdio e pequeno. Seus clientes consomem os produtos dos trŒs tamanhos, mas a empresa nunca conseguiu determinar qual deles Ø consumido em maior quantidade, jÆ que mŒs a mŒs os pedidos variam.

A gerŒncia de produçªo sabe que suas mÆquinas sªo capazes de produzir apenas um tipo de clipe de cada vez e que as alteraçıes necessÆrias para produzir clipes nos trŒs tamanhos sªo demoradas. JÆ tomou algumas providŒncias, que nªo surtiram o efeito desejado atØ agora. Por exemplo:

•devido à dificuldade de alterar a produçªo dos clipes, adotou-se um sistema em que as trŒs mÆquinas sªo ajustadas para produzir, cada uma delas, um tamanho diferente de clipe;

•decidiu-se que as trŒs mÆquinas produziriam simultaneamente, por dez dias, clipes grandes; nos dez dias seguintes, clipes mØdios, e nos œltimos dez dias do mŒs, clipes pequenos.

Por que essas tentativas nªo tiveram Œxito?

Este Ø um problema típico de produçªo, que abrange vÆrios aspectos da automaçªo, conforme veremos nesta aula.

O mercado atual

Devido às necessidades atuais de aumentar a produtividade, reduzir custos e aumentar a flexibilidade, o mercado vem se organizando de forma a atender a estas exigŒncias.

Os profissionais buscam conhecimentos para se tornarem mais eclØticos, adequando-se a vÆrias ocupaçıes no mercado de trabalho; por sua vez, as empresas buscam maior variedade de produçªo para atender ao cliente, que se torna mais exigente.

Um problema

12 A U L A

Controladores Lógicos ProgramÆveis (CLPs)

AULA Automatizaçªo

No início, os processos produtivos utilizavam ao mÆximo a forçaforçaforçaforçaforça da mªo-deobra. A produçªo era composta por estÆgios nos quais as pessoas desenvolviam sempre as mesmas funçıes, especializando-se numa certa tarefa ou etapa da produçªo. É o princípio da produçªo seriada.

O mesmo ocorria com as mÆquinas, que eram específicas para uma dada aplicaçªo, o que impedia de utilizÆ-las em outras etapas da produçªo. Por exemplo, uma determinada mÆquina só fazia furos e de um só tipo.

Com o passar do tempo e a valorizaçªo do trabalhador, foi preciso fazer algumas alteraçıes nas mÆquinas e equipamentos, de forma a resguardar a mªode-obra de algumas funçıes que nªo se adequavam à estrutura física do homem. A mÆquina passou a fazer o trabalho mais pesadotrabalho mais pesadotrabalho mais pesadotrabalho mais pesadotrabalho mais pesado e o homem, a supervisionÆ-la.

A fim de conseguir uma boa integraçªo entre o operador e seu instrumento de trabalho, foram colocados sensores nas mÆquinas, para indicar a situaçªo da produçªo, e tambØm atuadores, para melhorar a relaçªo entre o homem e a mÆquina.

O processo da produçªo era controlado diretamente pelo operador, o que caracteriza um sistema automÆticosistema automÆticosistema automÆticosistema automÆticosistema automÆtico.

Automatizar um sistema tornou-se bastante viÆvel quando a eletrônica passou a dispor de circuitos eletrônicos capazes de realizar funçıes lógicas e aritmØticas com os sinais de entrada, e gerar sinais de saída.

Assim, o controlador uniu-se aos sensores e aos atuadores para transformar o processo num sistema automatizado.

Sistemas rígidos e flexíveis de automaçªo

Na automatizaçªo faz-se distinçªo entre sistemas rígidossistemas rígidossistemas rígidossistemas rígidossistemas rígidos e sistemassistemassistemassistemassistemas flexíveis.flexíveis.flexíveis.flexíveis.flexíveis.

Os primeiros sistemas de automaçªo operavam por meio de componentes eletromecânicos, como relØs e contatores.

Os sinais de sensores acoplados à mÆquina ou equipamento a ser automatizado acionam circuitos lógicos a relØs que disparam cargas e atuadores.

Sistema flexível de automação : permite fazer algumas alterações no sistema e em seus componentes, como incluir ou retirar entradas e saídas.

Sistema automático : sistema no qual o resultado é definido previamente e o sistema se encarrega de atingi-lo sem que haja interferência de um controlador externo (operador).

Sistema rígido de automação : o controle é automático, mas não permite alterações do processo depois da definição do sistema e de seus componentes.

AULAAs mÆquinas de tear sªo bons exemplos da transiçªo de um sistema de automaçªo para outro.

As primeiras mÆquinas de tear eram acionadas manualmente. Depois passaram a ser acionadas por algum tipo de comando automÆtico. Entretanto, esse comando só produzia um modelo de tecido, de padronagem, de desenho ou estampo.

A introduçªo de um sistema automÆtico flexível no mecanismo de uma mÆquina de tear tornou possível produzir diversos padrıes de tecidos num mesmo equipamento.

Uma mÆquina de tear com esta característica Ø composta de: •um sistema de entrada para informaçıes sobre o tipo de tecido;

•um sistema de acionamento;

•bobinas ou solenóides que se movimentam para obedecer à seqüŒncia definida no sistema de entrada.

A fita perfurada continha a combinaçªo referente ao padrªo de tecido desejado. A perfuraçªo permitia que alguns receptores de luz fossem sensibilizados e atuassem sobre os solenóides. Os solenóides entrelaçam os fios para gerar o modelo desejado.

A fita perfurada corresponde à unidade de memória que armazena o modelo de tecido a ser produzido; os sensores e receptores de luz sªo as entradas; os solenóides, as saídas.

Com o avanço da eletrônica, as unidades de memória ganharam maior capacidade, permitindo armazenar mais informaçıes.

Os circuitos lógicos tornaram-se mais rÆpidos, compactos e capazes de receber mais informaçıes de entrada, atuando sobre um maior nœmero de dispositivos de saída. Chegamos, assim, aos microprocessadores (UCPs), responsÆveis por receber informaçıes da memória, dos dispositivos de entrada, e a partir dessas informaçıes desenvolver uma lógica para acionar saídas.

Controladores lógicos programÆveis

Os controladores lógicos programÆveis (CLPs ) sªo equipamentos eletrônicos de œltima geraçªo, utilizados em sistemas de automaçªo flexível. Permitem desenvolver e alterar facilmente a lógica para acionamento das saídas em funçªo das entradas. Desta forma, pode-se utilizar inœmeros pontos de entrada de sinal para controlar pontos de saída de sinal (cargas).

AULAAs vantagens dos controladores lógicos programÆveis em relaçªo aos sistemas convencionais sªo:

•ocupam menos espaço;

•requerem menor potŒncia elØtrica;

•podem ser reutilizados;

•sªo programÆveis, permitindo alterar os parâmetros de controle;

•tŒm maior confiabilidade;

•sua manutençªo Ø mais fÆcil;

•oferecem maior flexibilidade;

•permitem interface de comunicaçªo com outros CLPs e computadores de controle; •permitem maior rapidez na elaboraçªo do projeto do sistema.

O controlador lógico programÆvel nasceu na indœstria automobilística americana, devido à grande dificuldade que havia para mudar a lógica de controle de painØis de comando ao se alterar a linha da montagem. Essa mudança exigia muito tempo e dinheiro.

Para resolver essa dificuldade, foi preparada uma especificaçªo das necessidades de muitos usuÆrios de circuitos e relØs, tanto da indœstria automobilística como de toda a indœstria manufatureira. Nascia assim um equipamento bastante versÆtil e de fÆcil utilizaçªo, que vem se aprimorando constantemente.

Desde seu aparecimento atØ hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lógicos. Esta evoluçªo estÆ ligada diretamente ao desenvolvimento tecnológico da informÆtica, principalmente em termos de software e de hardware.

Controlador Lógico ProgramÆvelControlador Lógico ProgramÆvelControlador Lógico ProgramÆvelControlador Lógico ProgramÆvelControlador Lógico ProgramÆvel

Segundo a ABNT (Associaçªo Brasileira de Normas TØcnicas),

Ø um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicaçıes industriais.

Segundo a NEMA (National Electrical Manufactures Association), Ø um aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programÆvel para armazenar internamente instruçıes e para implementar funçıes específicas, tais como lógica, seqüenciamento, temporizaçªo, contagem e aritmØtica, controlando, por meio de módulos de entradas e saídas, vÆrios tipos de mÆquinas ou processos.

AULAPrincípio de funcionamento

Podemos dizer que o CLP Ø um “microcomputador” aplicado ao controle de um sistema ou de um processo.

O CLP Ø composto de módulos de entradas digitais ou analógicas. As entradas digitais sªo agrupadas em conjuntos de 8 ou 16 (cada uma delas Ø um bit), de forma que a unidade central de processamento possa tratar as informaçıes como bytes ou words.

Recordar Ø aprender!Recordar Ø aprender!Recordar Ø aprender!Recordar Ø aprender!Recordar Ø aprender!

BitBitBitBitBit – dígito binÆrio (código 0 ou 1). ByteByteByteByteByte – conjunto de 8 bits que compıe uma infomaçªo. WordWordWordWordWord – conjunto de 16 bits que compıe uma informaçªo.

As entradas analógicas tŒm seu valor convertido para binÆrio, para que a UCP possa considerÆ-las e tratÆ-las.

A lógica a que sªo submetidas as entradas para gerar as saídas Ø programada pelo usuÆrio do sistema.

As saídas tambØm podem ser digitais ou analógicas. A exemplo das entradas, as saídas digitais sªo tratadas em conjuntos de 8 ou 16; e as analógicas sªo resultado da conversªo de um valor digital gerado pela UCP.

Programaçªo de um CLP

A lógica desenvolvida pelo CLP com os sinais de entrada para acionar as suas saídas Ø programÆvel.

É possível desenvolver lógicas combinatórias, lógicas seqüenciais e tambØm uma composiçªo das duas, o que ocorre na maioria das vezes.

Como o CLP veio substituir elementos/componentes eletroeletrônicos de acionamento, a linguagem utilizada na sua programaçªo Ø similar à linguagem de diagramas lógicos de acionamento, desenvolvidos por eletrotØcnicos, tØcnicos eletricistas ou profissionais da Ærea de controle.

12 AULAPrincipais símbolos de programaçªo

Para acionar uma lâmpada a partir de um botªo liga/desliga, os sistemas seriam assim:

Lógicas combinacionais bÆsicas desenvolvidas pelo CLP

Exemplo 1Exemplo 1Exemplo 1Exemplo 1Exemplo 1: a lâmpada L1 deve ser acesa apenas se os dois interruptores B1 e B2 forem acionados. Corresponde à operaçªo lógica E, apresentada na Aula 9, sobre Circuitos digitais.

AULAExemplo 2Exemplo 2Exemplo 2Exemplo 2Exemplo 2: ligar a lâmpada L1 se os interruptores B1 ou B2 forem acionados. Corresponde à operaçªo lógica OU, apresentada na Aula 9, sobre Circuitos digitais.

Lógica seqüencial desenvolvida pelo CLP

A lógica seqüencial Ø desenvolvida a partir de elementos temporizadores, capazes de disparar uma saída ou acionar um interruptor após um tempo previamente determinado.

Exemplo 3:Exemplo 3:Exemplo 3:Exemplo 3:Exemplo 3: desejamos ligar uma lâmpada L1, 3 segundos após acionarmos o interruptor B1.

O CLP pode desenvolver qualquer composiçªo das lógicas seqüencial e combinacional. Basta fazer a programaçªo adequada.

Os circuitos elØtricos e eletrônicos nªo permitem alteraçıes com tanta facilidade.

Para adequar um Controlador Lógico ProgramÆvel (CLP) a um sistema ou a uma mÆquina Ø necessÆrio verificar o nœmero de pontos de entrada, o nœmero de pontos de saída, a velocidade de processamento e os tipos de entradas e saídas (sensores e atuadores).

AULAOs controladores lógicos programÆveis, como todas as ferramentas de automaçªo, vivem em constante desenvolvimento, no sentido da reduçªo

de custos e da dimensªo física, do aumento da velocidade e da facilidade de comunicaçªo e tambØm para que se possa aperfeiçoar interfaces mais amigÆveis.

Teste sua aprendizagem. Faça os exercícios e confira suas respostas com as do gabarito.

Marque com X a resposta correta.

Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1 A automaçªo rígida pode ser definida como sendo composta por:

a)a)a)a)a)()sistemas automÆticos que nªo permitem alteraçıes em sua lógica de funcionamento; b)b)b)b)b)()sistemas automÆticos versÆteis que permitem todas as alteraçıes na lógica de programaçªo; c)c)c)c)c)()sistemas automÆticos que exigem inclusªo de outros parâmetros para a sua alteraçªo.

Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2 Os CLPs sªo dispositivos eletrônicos que:

a)a)a)a)a)()executam lógicas exclusivamente combinacionais com os sinais de suas entradas; b)b)b)b)b)()executam lógicas combinacionais e seqüenciais com os sinais de suas entradas; c)c)c)c)c)()copiam os sinais em suas entradas e saídas, exclusivamente.

Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3 As lógicas executadas pelos CLPs podem ser alteradas do seguinte modo: a)a)a)a)a)()com alteraçªo física do circuito; b)b)b)b)b)()com alteraçªo dos dispositivos ligados ao CLP; c)c)c)c)c)()com alteraçªo do programa do CLP.

Exercícios

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