1315_Apresentação de Autómatos

Centro de Emprego e Formação Profissional de Coimbra

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Técnico/ade Refrigeração e Climatização

2013/ 2014

1Formador: António

Gamboa

1315 Eletricidade e eletrónica - programação

de autómatos

Introdução

Formador: António Gamboa

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• Automação, estudo dos métodos e procedimentos que permitem a substituição do operador humano por um operador artificial na concretização, execução de tarefas físicas ou mentais previamente programadas.


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Tipos de controlo


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• Duas formas de efetuar o controlo de um processo industrial

o Controlo em malha aberta

o Controlo em malha fechada

Tipos de controlo


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• Controlo em malha aberta

A informação que controla o processo só circula num sentido


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Tipos de controlo


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• Controlo em malha fechada

Realimentação da informação através de sensores

Automatismo


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• É um dispositivo elétrico, eletrónico, pneumático ou hidráulico capaz de por si só controlar o funcionamento de uma máquina ou processo

• Exemplos de automatismos:

• escadas rolantes

• elevadores

• portas automáticas

• semáforos

• linhas de montagem das fábricas, etc.


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Estrutura de um automatismo


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Parte Operativa

Rede de distribuição (ca trifásica, ca monofásica, cc) Engenho ou máquina (elevador, semáforo, escada rolante…) Atuadores (motores, lâmpadas, resistências…)

Parte Comando

Detetores (fins de curso, detetores de proximidade, células fotoelétricas…) Tratamento de dados (autómatos programáveis, contatores auxiliares…) Diálogo Homem – Máquina (botoneiras, sinalizadores, teclados…) Comando de potência ou pré-acionadores (contactores eletromagnéticos, relés…)

Constituição dos automatismos


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• Máquina ou instalação

• Sensores

• Atuadores

• Comando de potência ou pré-atuadores

• Sistemas de tratamento de dados

• Diálogo Homem-Máquina


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Co

nst

itu

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do

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tom

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mo

s


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Uma cisternaInstalação

Sensores Detetoresfotoelétricos

Atuadores Motor

Comando de potência

Contactor

Sistema de processamento

Autómatoprogramável

Visualização Consola HMI(Interface Homem – máquina)



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• Máquina ou instalação -----------------

• Sistema que deve ser automatizado

• Sistema complexo como uma cadeia de fabrico, uma unidade de produção ou uma fábrica

• Automatizar equipamentos mais simples como os semáforos, um portão de garagem, uma piscina ou um sistema de irrigação


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• Máquina ou instalação -----------------



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• Sensores -----------------

• Dispositivo que responde a um estímulo físico/químico de maneira específica e mensurável analogicamente

• Sensores de temperatura

• Sensores de passagem

• Sensores de nível

• Sensores de peso


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• Sensores -----------------



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• Atuadores -----------------

• Atuadores permitem efetuar as ações no sistema.São as bombas, os cilindros, os motores...


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• Comando de potência

ou pré-acionadores ---------------------

• Transmitem a energia necessária aos atuadores e servem de intermediário com o sistema de tratamento de dados

• São necessários equipamentos específicos, que são os sistemas de comando de potência: contactores, disjuntores, relés...



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• Comando de potência

ou pré-acionadores ---------------------


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• 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



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• Diálogo Homem/ Máquina ----------

• O sistema automatizado deve ser vigiado ou controlado pelo homem

• São necessários equipamentos como:

o Os botões

o Os terminais de diálogo

o Os ecrãs


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• Diálogo Homem/ Máquina ----------

Tecnologia cablada


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Características da tecnologia cablada

• Funcionamento da instalação definido pela cablagem entre os diferentes constituintes (relés, temporizadores, relógios...)

• Quanto mais complexa for a instalação, mais complexa é a cablagem


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Tecnologia cablada


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Características da tecnologia cablada

• Para cada modificação de funcionamento, é necessário modificar a cablagem o que acarreta a paragem do processo de fabrico

Tecnologia programada


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Características

• O funcionamento da instalação é definido por um programa executado de maneira cíclica por um autómato programável


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Características

• Para cada modificação de funcionamento, basta modificar o programa

• Não é necessário cablar uma nova temporização ou um novo relé auxiliar, é um programa que o substitui

• Desta forma, a flexibilidade é grande e o custo final é baixo



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Características

• Um só aparelho (PLC), sem cablagem entre os módulos, unicamente a ligação:

o aos sensores (entradas do autómato)

o aos atuadores (saídas do autómato)

o à alimentação


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Vantagens

• Menos constituintes:

o O autómato programável substitui todos os relés auxiliares, os temporizadores ou os relógios: importante ganho de volume e fiabilidade pois não há peças mecânicas no cérebro do automatismo

• As únicas ligações são: a alimentação do autómato, os sensores e os acionadores



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Vantagens

• Mais flexibilidade:

o O programa é uma sucessão de instruções que se pode escrever e modificar facilmente com a ajuda de um terminal de programação

o Pode mesmo duplicar o programa facilmente se precisar de realizar automatismos idênticos


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Vantagens

• Mais fácil de testar e de reparar:

o Na face frontal do autómato geralmente encontram-se sinalizadores luminosos que sinalizam:

• o estado de funcionamento dos sensores (abertos ou fechados)

• o estado dos atuadores (em serviço ou parados)

• o estado de funcionamento do autómato

Autómato


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• Autómato Programável (AP) ou Controlador Lógico Programável (Programmable Logic Controller – PLC) utiliza-se no comando de circuitos de automatismos

• Equipamento eletrónico, programado pelo utilizador, com funcionamento cíclico


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Autómato


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• Autómatos compactos• integram no mesmo bloco todos os

elementos necessários ao seu funcionamento

• Autómatos modulares• constituídos por diversos módulos que se

associam de forma a obter a configuração ideal para cada aplicação

Estrutura de um autómato programável


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Dados dos sensores

Dados para os atuadores

Programação



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• O bus serve para fazer a comunicação entre todas as partes no seu conjunto

• É a ferramenta de diálogo interno do autómato


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• Unidade central de processamento (CPU)

• Memória de programa e de dados

• Entradas e saídas

• Alimentação

• Porta de periféricos



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A unidade central ou processador

• A unidade central chamada também de processador constitui o cérebro do autómato.

• O CPU

• Lê os valores dos sensores.

• Executa o programa com os dados contidos na memória.

• Escreve as saídas ligadas aos atuadores.



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A unidade central ou processador


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A memória

• A memória do autómato contém o programa a executar mas também os dados utilizados por esse programa (valores de temporizadores, contadores...)

• Local onde são armazenadas todas as informações contidas no autómato

• Sem memória, um autómato não pode funcionar



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A memória


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A interface entrada/saída

• A interface entrada/saída permite:

o transferir para o autómato o estado dos sensores

o enviar as ordens para os atuadores, por exemplo os relés, os contactores...



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A interface entradas


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A interface saídas



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A interface entradas analógicas


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A interface saídas analógicas



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A alimentação

• Os autómatos podem ser alimentados a 24Vdc ou 230Vac

• Alimentados a 24Vdc a fonte de alimentação é externa

• Alimentados a 230Vac são ligados diretamente à rede elétrica e a fonte de alimentação é interna


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A alimentação



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O módulo de comunicação

• O autómato constitui o cérebro do automatismo, contém um programa que descreve as ações a efetuar.

• O programa realizado no computador, é transferido para o autómato, através deste módulo.

• Nalguns autómatos o módulo de comunicação é interno


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O módulo de comunicação

Bits e Words


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• Bit é a zona em memória que pode ter dois valores: 0 ou 1

• Word zona da memória que contêm um valor numérico

o Utilizada para reter uma duração de temporização, um valor de contagem...


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Bits e Words


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• A memória do autómato pode conter dados ou um programa

• A memória pode ser de dois tipos:

o RAM pode ser escrita ou lida

o ROM só pode ser lida

Bits e Words


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• As entradas e saídas constituem as ligações físicas do autómato com o exterior

• São simples terminais de ligação mas para o autómato, é um sistema que:

o Transforma um sinal elétrico num estado lógico (0 ou 1) para as entradas

o Transforma um estado lógico (0 ou 1) num sinal elétrico para as saídas.


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Códigos numéricos


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Binário ( 0 e 1)Exemplo: %MW100 = 11000001011 ou seja %MW100 = 1547 em decimal

Lógicas: variáveis digitais : ON - OFF Verdadeiro - Falso

IHM : temperatura, pressão

Decimal ( 0 a 9)Exemplo: %MW100 = 1547

Hexadecimal ( 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 8 ; 9 ; A ; B ; C ; D ; E ; F)

Exemplo %MW100 = 60B ou seja %MW100= 1547 em decimal

Máscara, operação lógica com octetos, words ou duplas words

Funcionamento do autómato


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PROCESSOSENSORES ACTUADORES

AUTÓMATO

PROGRAMÁVEL

Variáveis internasVariáveis externas

de entrada(digitais ou analógicas)

Variáveis externasde saída(digitais ou analógicas)


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• Os sinais que o autómato recebe dos sensores, chamam-se variáveis externas de entrada

• Os sinais que o autómato fornece aos atuadores, denominam-se variáveis externas de saída

• Os sinais que o autómato utiliza como resultado das operações aritméticas e lógicas efetuadas pelo programa, chamam-se variáveis internas



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Digitaistudo ou nada

(1 ou 0, ligado ou desligado)

Analógicas

(a variação é contínua)

Variáveis externas de entrada

Parte de comandopor exemplo um interruptor de fim de curso.

Parte de comandopor exemplo o valor fornecido por um sensor de temperatura.

Variáveis externas de saída

Parte de potênciapor exemplo um motor eléctrico.

Parte de potênciapor exemplo a regulação da velocidade de um motor.


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O que é um ciclo de programa?


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• Logo que executamos um programa, o autómato vai efetuar ciclicamente três fases:

• Fase 1: Leitura do estado das entradas

• Fase 2: Execução do programa

• Fase 3: Ativação ou desativação das saídas

• Ao terminar a Fase 3, o autómato volta à Fase 1 e assim sucessivamente.



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Inicialização autómato

Leitura das entradas

Escrita das saídas

Programa

Instrução

Instrução

…

Instrução

RUN !!!

Tempo de ciclo = 20 ms

Vigiado por cão de guarda (watchdog)

O que é um programa?


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• Programa:

o sucessão ordenada de instruções (numa linguagem que o autómato entenda) que indicam ao processador as operações a efetuar

• Cada fabricante de autómatos utiliza as suas mnemónicas (abreviaturas das palavras que designam as instruções)


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O que é um programa?


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Esquema elétrico Exemplo de programa

Ler o estado de a

Ler o estado de b

Se a ou b fechar então acende s

Se não apagar s

s

b

a

Linguagem de programação


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• O programa que vimos anteriormente deve ser escrito numa linguagem compreensível para o processador, é a linguagem de programação

• A linguagem de programação é uma linguagem reconhecida pelo processador do autómato graças à qual são descritas as instruções a efetuar


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Linguagem de programação


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Linguagens de programação mais utilizadas:

• Linguagem em lista de instruções (Instruction List – IL).

• Linguagem em diagrama de contactos (Ladder Diagram – LD)

Linguagem - lista de instruções


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• Linguagem que consiste num conjunto de instruções representadas por mnemónicas (abreviaturas das palavras que designam as instruções), que indicam as operações que o programa deve executar.

Exemplo:

s = a + b b

sa


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• As variáveis de entrada “a”, “b” e de saída “s” serão substituídas pelos códigos referentes às entradas e saídas dos respetivos autómatos

Linha de programa

Programa Instrução Mnemónica Operando

Linha 0

Linha 1

Linha 2

LD a

OR b

ST s

Load

OU

Store

LD

OR

ST

a (variável de entrada)

b (variável de entrada)

s (variável de saída)



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Instruções de programaComentários


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Linguagem Grafcet


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EtapasTransições

Acções

Etapas

Linguagem de contactos


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• Antes da tecnologia programada, existia (e ainda existe) a tecnologia cablada. Para que a mudança entre estas duas tecnologias fosse o menos complicada possível, foi criada uma linguagem próxima da cablagem elétrica. Trata-se da linguagem de contactos

• A linguagem de contactos gráficos é composta de contactos, de bobines e de ligações entre esses elementos


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Circuito eléctrico Diagrama de contactos

Representam condiçõeslógicas de entrada

Contacto aberto

Contacto fechado

Representam condições

lógicas de saída

Bobina



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Exemplo


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• Duas entradas do autómato ligadas sobre o botão a e b comandam a lâmpada ligada sobre uma saída s do autómato

• A linguagem de programação, linguagem de contactos, é a imagem de um esquema elétrico

Exemplo


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Esquema elétrico

Programa Linguagem de

contactos

Ler o estado de a

Ler o estado de b

Se a ou b fechar então acende s

Se não apaga s


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Programar o autómato


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• O computador é atualmente a forma mais utilizada para programar o autómato

• Utilizando o computador, os autómatos podem ser programados em diagrama de contactos ou em lista de instruções

Programar o autómato


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• Para tal é necessário o software de programação e um cabo de comunicação para ligar o autómato ao computador

• O software encarrega-se de efetuar a conversão da linguagem de contacto para a linguagem lista de instruções e vice-versa.


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• Textos e imagens

• retirados do site da Schneider Electric

• http://www.schneiderelectric.pt

• Livro de apoio

• Autómatos Programáveis

• António Francisco

FIM


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Documents

1315_Apresentação de Autómatos