automatos programaveis

automatos programaveis

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Introdução

O Autómato Programável, denominado também por Controlador Lógico Programável comummente com sigla CLP ou PLC do Inglês, é destinado ao controle de processos industriais tendo como função básica a de substituir a lógica feita por relés, módulos temporizadores, controladores, pirómetros, monitores de velocidade, etc., atreves de uma lógica armazenada em memória de programa. O PLC é o equipamento indispensável onde haja a necessidade de automatização de máquinas e controle de processos industriais. É um sistema de controlo de estado sólido, com memória programável para armazenamento de instruções para controlo lógico. É ideal para aplicações em sistemas de controlo de relés e contatores, os quais se utilizam principalmente de fiação, dificultando, desta forma, o acesso, possíveis modificações e ampliações do circuito de controle existente. O PLC é dotado de capacidades de monitorar o estado das entradas e saídas, em resposta às instruções programadas na memória do usuário, e “energiza” ou “desenergiza” as saídas, dependendo do resultado lógico conseguido através das instruções de programa (sequência lógica de instruções a serem executadas pelo PLC para executar um processo) já que a sua tarefa é ler, de forma cíclica, as instruções contidas neste programa, interpreta-las e processar as operações correspondentes. Os PLCs encontram sua inevitável aplicação em máquinas operatrizes, máquinas têxteis, máquinas para fundição, máquinas para indústria de alimentos, industria de mineração, industrias siderúrgicas, laminadoras, etc. Na automação industrial, as máquinas estão substituindo com sucesso tarefas tipicamente de mente humana, tais como memorizações, cálculos e supervisões garças a implementação de PLCs.

Objectivos

Este módulo tem como principal objectivo transmitir aos estudantes (leitores) conhecimentos necessários para entrar-se no mundo de uso e aplicação do Autómato Programável nos diversos campos da tecnologia moderna dando maior enfoque no conceito, características, operação, programação e aplicabilidade destes de forma geral, embora esta brochura faça o estudo mais detalhada á autómatos fabricados pela empresa OMROM (CPM1A e CPM2A), S7-200 da empresa SIEMNS e o autómato TWIDO da SCHNEIDER ELETRIC, os mais concorridos actualmente no mercado. Sabe-se no entanto, que o principio de operação e programação é basicamente igual e/ou semelhante, não obstante ligeiras diferenças que se possam considerar variando de fabricante para fabricante e de uma marca para outra, facto este que leva hoje os especialistas de electrónica a preocupar-se em trabalhar arduamente para encontrar um mecanismo que permita uma Técnica de Programação Padrão para qualquer autómato independentemente do fabricante e marca. Quanto ao estudo de linguagens de programação serão estudadas as que estão sujeitas a maior aplicação na tecnologia de Autómatos: Linguagem em lista de instruções - (Instruction List – IL), linguagem em diagrama de contactos - (Ladder Diagram – LD) e linguagem de Gráfico Sequencial de Funções (Grafcet) - ( Sequential Function Chart – SFC).

Automatismo

Automatismo é todo o dispositivo eléctrico, electrónico, pneumático ou hidráulico capaz de por si só controlar o funcionamento de uma máquina ou processo. São exemplos de automatismos os seguintes: escadas rolantes, elevadores, portas automáticas, semáforos, linhas de montagem das fábricas, e vários outros sitemas modernizados.

Com objectivo de faciltar a compreensao no estudo vamos dividir o automatismo em três blocos:

•Entradas - Neste bloco encontram-se todos os dispositivos que recebem informações do sistema a controlar. São em geral sensores, botoneiras, comutadores, fins de curso, etc.

•Saídas - Neste bloco temos todos os dispositivos actuadores e sinalizadores. Podem ser motores, válvulas, lâmpadas, displays, etc..

•Lógica - Neste bloco encontra-se toda a lógica que vai permitir actuar o bloco de saídas em função dos dados recebidos pelo bloco de entradas. É este bloco que define as características de funcionamento do automatismo. Pode ser constituído por relés, temporizadores, contadores, módulos electrónicos, lógica pneumática, electrónica programada, etc..

Define como parte de controlo, o conjunto dos blocos de entradas e de lógica. O bloco de saídas será a parte operativa.

Vejamos a titulo de exemplo o processo de automatismo numa porta: Numa porta automática, o motor que acciona a abertura e fecho da mesma, constitui a parte operativa. O sensor de proximidade, os fins-de-curso, a chave de permissão e toda a lógica de exploração, constituem a parte de controlo.

Basicamente constituem um sistema de automatismo comum os seguintes elementos chaves apresntados no quadro abaixo e que mereceram sua descricao logo a seguir.

Instalação Uma cisterna

Sensores Detectores fotoeléctricos

Actuador Motor

Comando de potênciaContactor

Sistema de processamentoAutómato programável

VisualizaçãoConsola HMI (Interface Homem – máquina

A máquina ou a instalação

É o sistema que deve ser automatizado. Este sistema pode ser muito complexo como uma cadeia de fabrico, uma unidade de produção ou uma fábrica. É igualmente possível automatizar os equipamentos mais simples como os semáforos, um portão de garagem, uma piscina ou um sistema de irrigação.

Os sensores

Como o olho de um automobilista, um sistema automatizado deve possuir equipamentos que darão as informações sobre o seu ambiente. São os sensores: Sensores de nível, sensores de temperatura, sensores de passagem. Por exemplo, para a detecção de um automóvel numa portagem de auto-estrada, utilizaremos um sensor fotoeléctrico.

Os accionadores Os accionadores permitem efectuar as acções no sistema como as bombas, os cilindros, os motores etc.

O comando de potência ou pré-accionadores

Para transmitir a energia necessária aos accionadores e servir de intermediário com o sistema de tratamento de dados, são necessários equipamentos específicos, que são os sistemas de comando de potência: contactores, disjuntores, relés etc.

Os sistemas de tratamento de dados

O cérebro da instalação é o sistema de tratamento de dados. Depois de realizado com a ajuda de relés e de contactores auxiliares, ele é agora composto de autómatos programáveis.

O diálogo Homem/Máquina

Todo o sistema automatizado deve ser vigiado ou controlado pelo homem. Para isso são necessários equipamentos tais como: Os botões, os terminais de diálogo e os ecrãs

Autómato Programável

O Autómato Programável ou Controladores Lógicos Programáveis (Programmable Logic Controller – PLC) são elementos fundamentais dos modernos sistemas de automação industrial. São utilizados no comando de circuitos de automatismos. Estes são equipamentos eléctricos, electrónicos, pneumáticos ou hidráulicos capazes de por si só controlar o funcionamento de uma maquina ou processo de forma cíclica, quando programados pelo utilizador.

Hoje em dia os PLCs podem desempenhar funções de controlo local de baixo nível de vários subsistemas, coordenação geral do sistema de automação industrial, aquisição e processamento de dados, gestão de comunicações, etc. No início entretanto, os PLCs pretendiam ser uma alternativa mais flexível à lógica eléctrica e baseada em temporizadores (timers), que era vulgar nos paneis de controlo. O PLC foi inicialmente concebido em 1968. O trabalho foi iniciado por um grupo de engenheiros pertencentes à divisão Hydramatic da General Motors (GM). Os seguintes critérios foram inicialmente estabelecidos pela GM para a primeira geração de PLCs:

•A máquina deveria ser facilmente programada.

•A aplicação de software deveria poder ser modificada facilmente, de preferência na fábrica.

•Deveria ser constituída por módulos, de fácil substituição, com o objectivo de aumentar a fiabilidade, a manutenção e a funcionalidade.

•O espaço ocupado por um destes aparelhos deveria ser reduzido. •O aparelho deveria poder ser capaz de comunicar com uma central remota.

•O custo final deveria ser competitivo com a tecnologia em uso na época (controlo por relé).

Os PLCs foram portanto originalmente concebidos para providenciarem uma maior flexibilidade no controlo baseado na execução de instruções lógicas. Além disso, maiores vantagens foram possíveis adoptando a linguagem de programação Ladder, simplificando a manutenção, reduzindo os custos de concretização, e simplificando a introdução de alterações.

Vantagens de uso do Autómatos Programáveis

Entre varias vantagens se didtinguem as seguintes:

•Ocupacao de menor espaço •Menor consumo de energia elétrica

• Possibilidade de reutilizacaoProgramáveis

•Maior confiabilidade e eficiencia nos resultados

•Maior flexibilidade e produtividade

•Maior rapidez e facilidade na elaboração dos projetos

•Interfaces de comunicação com outros CLPs e computadores

Classificação de Autómatos

Os autómatos actualmente podem ser classificados por gama baixa ou gama alta. No entanto quase todos os modelos de autómatos de gama baixa são compactos, ou seja, são autómatos que integram de raiz o CPU, entradas e saídas e mais do que uma interface de comunicação (Figura 7).

Autómato compacto Telemecanique Twido com alimentação 230V AC

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