Automatismos e Autmatos

O que um automatismo.Estrutura geral de um automatismo.Constituintes de um automatismo.Tecnologia cablada ou programada.

O autmato.Estrutura de um autmato programvel.Funcionamento de um autmato.O que um ciclo de programa.O que um programa.O que a linguagem de programao.A linguagem lista de instrues.A linguagem de contactos. Programar o autmato.

O que um automatismo.Automatismo todo o dispositivo elctrico, electrnico, pneumtico ou hidrulico capaz de por si s controlar o funcionamento de uma mquina ou processo.

Exemplos de automatismos: escadas rolantes, elevadores, portas automticas, semforos, linhas de montagem das fbricas, etc.

Estrutura geral de um automatismo.

Parte OperativaRede de distribuio (ac trifsica, ac monofsica, dc)Engenho ou mquina (elevador, semforo, escada rolante)Accionadores (motores, lmpadas, resistncias)

Parte ComandoDetectores (fins de curso, detectores de proximidade, clulas fotoelctricas)Tratamento de dados (autmatos programveis, contactores auxiliares)Dilogo Homem Mquina (botoneiras, sinalizadores, teclados)Comando de potncia ou pr-accionadores (contactores electromagnticos, rels)

Estrutura geral de um automatismo.Analogia com um veculo automvel.Comparemos um automatismo com um automvel.

AutomvelAutomatismoVeculoMquina ou instalaoOlho do condutorDetector, captador de informaesPedal aceleradorComando de potncia, contactorMotorAccionadorCombustvelEnergia, alimentaoCrebro do condutorSistema de tratamento, clculo, decisoPainel de instrumentosDilogo Homem mquina, visualizao

Exemplos de constituintes de automatismos Uma cisternaInstalaoSensoresDetectoresfotoelctricosActuadorMotorComando de potnciaContactorSistema de processamentoAutmatoprogramvelVisualizaoConsola HMI (Interface Homem mquina)

Constituintes de automatismos A mquina ou a instalao

o sistema que deve ser automatizado. Este sistema pode ser muito complexo como uma cadeia de fabrico, uma unidade de produo ou uma fbrica. igualmente possvel automatizar os equipamentos mais simples como os semforos, um porto de garagem, uma piscina ou um sistema de irrigao.

Os sensores

Como o olho de um automobilista, um sistema automatizado deve possuir equipamentos que daro as informaes sobre o seu ambiente. So os sensores:Sensores de nvelSensores de temperaturaSensores de passagemPor exemplo, para a deteco de um automvel numa portagem de auto-estrada, utilizaremos um sensor fotoelctrico.

Constituintes de automatismos Os accionadores

Os accionadores permitem efectuar as aces no sistema. So as bombas, os cilindros, os motores...O comando de potncia ou pr-accionadores

Para transmitir a energia necessria aos accionadores e servir de intermedirio com o sistema de tratamento de dados, so necessrios equipamentos especficos, que so os sistemas de comando de potncia: contactores, disjuntores, rels...

Constituintes de automatismos Os sistemas de tratamento de dados

O crebro da instalao o sistema de tratamento de dados.Depois de realizado com a ajuda de rels e de contactores auxiliares, ele agora composto de autmatos programveis.

O dilogo Homem/Mquina

Todo o sistema automatizado deve ser vigiado ou controlado pelo homem. Para isso so necessrios equipamentos tais como:Os botesOs terminais de dilogoOs ecrs

Tecnologia cablada ou programada Caractersticas da tecnologia cablada

O funcionamento da instalao definido pela cablagem entre os diferentes constituintes (rels, temporizadores, relgios...). Quanto mais complexa for a instalao, mais complexa a cablagem.Para cada modificao de funcionamento, necessrio modificar a cablagem o que acarreta a paragem do processo de fabrico.

Tecnologia cablada ou programada Caractersticas da tecnologia programada

O funcionamento da instalao definido por um programa executado de maneira cclica por um autmato programvel. Para cada modificao de funcionamento, basta modificar o programa. No necessrio cablar uma nova temporizao ou um novo rel auxiliar, um programa que o substitui. Desta forma, a flexibilidade grande e o custo final baixo.Um s aparelho (PLC), sem cablagem entre os mdulos, unicamente a ligao aos sensores (entradas do autmato), aos accionadores (sadas do autmato) e alimentao.

Tecnologia cablada ou programada Vantagens da tecnologia programada

Menos constituintes: O autmato programvel substitui todos os rels auxiliares, os temporizadores ou os relgios: importante ganho de volume mas tambm mais fiabilidade pois no h peas mecnicas no crebro do automatismo.As nicas ligaes so: a alimentao do autmato, os sensores e os accionadores.

Mais flexibilidade: O programa uma sucesso de instrues que se pode escrever e modificar facilmente com a ajuda de um terminal de programao. Pode mesmo duplicar o programa facilmente se precisar de realizar automatismos idnticos.Mais fcil de testar e de reparar: Na face frontal do autmato geralmente encontram-se sinalizadores luminosos que sinalizam: o estado de funcionamento dos sensores (abertos ou fechados), o estado dos accionadores (em servio ou parados), o estado de funcionamentodo autmato.

O autmato programvel (AP) ou Controlador Lgico Programvel (Programmable Logic Controller PLC) utiliza-se no comando de circuitos de automatismos. um equipamento electrnico, programado pelo utilizador, com funcionamento cclico.

H autmatos compactos (integram no mesmo bloco todos os elementos necessrios ao seu funcionamento) e autmatos modulares (so constitudos por diversos mdulos que se associam de forma a obter a configurao ideal para cada aplicao).O Autmato

Estrutura de um autmato programvelO bus serve para fazer a comunicao entre todas as partes no seu conjunto. a ferramenta de dilogo interno do autmato.

Estrutura de um autmato programvelA unidade central ou processador

A unidade central chamada tambm de processador constitui o crebro do autmato. ela que:L os valores dos sensores.Executa o programa com os dados contidos na memria.Escreve as sadas ligadas aos accionadores.

A memria

A memria do autmato contm o programa a executar mas tambm os dados utilizados por esse programa (valores de temporizadores, monoestveis, contadores...). o local onde so armazenadas todas as informaes contidas no autmato. Sem memria, um autmato no pode funcionar.

Estrutura de um autmato programvelA interface entrada/sada

A interface entrada/sada permite no s transferir para o autmato o estado dos sensores, mas tambm enviar as ordens para os accionadores, por exemplo os rels, os contactores...

A alimentao

Os autmatos podem ser alimentados a 24Vdc ou 230Vac. Quando so alimentados a 24Vdc a fonte e alimentao externa. Quando a alimentao de 230Vac so ligados directamente rede elctrica e tm uma fonte de alimentao interna

O mdulo de comunicao

O autmato constitui o crebro do automatismo, ele contm um programa que descreve as aces a efectuar. Esse programa realizado no computador, deve ser transferido para o autmato, o trabalho deste mdulo.Nalguns autmatos o mdulo de comunicao interno, ele s visvel pelo seu ligador.

Bits e WordsUm bit a zona em memria que pode ter dois valores: 0 ou 1.Uma word a zona em memria que contm um valor numrico. Ela utilizada para reter uma durao de temporizao, um valor de contagem...A memria do autmato pode conter dados ou um programa.Ela pode ser de dois tipos: RAM ou ROM. A memria RAM pode ser escrita ou lida, a memria ROM s pode ser lida.

As entradas e sadas constituem as ligaes fsicas do autmato com o exterior. Para ns, so simples terminais de ligao mas para o autmato, um sistema que:Transforma um sinal elctrico num estado lgico (0 ou 1) para as entradas.Transforma um estado lgico (0 ou 1) num sinal elctrico para as sadas.

Funcionamento do autmatoOs sinais que o autmato recebe dos sensores, que fornecem as informaes ao programa chamam-se variveis externas de entrada.Os sinais que o autmato fornece aos actuadores, que actuam sobre a parte operativa da instalao denominam-se variveis externas de sada.Os sinais que o autmato utiliza como resultado das operaes aritmticas e lgicas efectuadas pelo programa, chamam-se variveis internas.

Funcionamento do autmato

Digitaistudo ou nada(1 ou 0, ligado ou desligado)Analgicas

(a variao contnua)Variveis externas de entradaParte de comandopor exemplo um interruptor de fim de curso.Parte de comandopor exemplo o valor fornecido por um sensor de temperatura.Variveis externas de sadaParte de potnciapor exemplo um motor elctrico.Parte de potnciapor exemplo a regulao da velocidade de um motor.

O que um ciclo de programa?Logo que executamos um programa, o autmato vai efectuar ciclicamente estas trs fases:

Fase 1: Leitura do estado das entradasFase 2: Execuo do programaFase 3: Activao ou desactivao das sadas

Ao terminar a Fase 3, o autmato volta Fase 1 e assim sucessivamente.O tempo de ciclo (scan) de um autmato, com leitura cclica, corresponde ao tempo decorrido entre a leitura das entradas e a actualizao das sadas.

O que um programa?Um programa uma sucesso ordenada de instrues (numa linguagem que o autmato entenda) que indicam ao processador as operaes a efectuar.Cada fabricante de autmatos utiliza as suas mnemnicas (abreviaturas das palavras que designam as instrues).

Esquema elctricoExemplo de programaLer o estado de aLer o estado de bSe a ou b fechar ento acende sSe no apagar s

O que a linguagem de programao?O programa que vimos anteriormente deve ser escrito numa linguagem compreensvel para o processador, a linguagem de programao. A linguagem de programao uma linguagem reconhecida pelo processador do autmato graas qual so descritas as instrues a efectuar.

Linguagens de programao mais utilizadas:

Linguagem em lista de instrues (Instruction List IL).

Linguagem em diagrama de contactos (Ladder Diagram LD)

A linguagem lista de instruesLinguagem que consiste num conjunto de instrues representadas por mnemnicas (abreviaturas das palavras que designam as instrues), que indicam as operaes que o programa deve executar.

Exemplo:As variveis de entrada a, b e de sada s sero substitudas pelos cdigos referentes s entradas e sadas dos respectivos autmatos.s = a + b

Linha de programaProgramaInstruoMnemnicaOperandoLinha 0Linha 1Linha 2LD aOR bST sLoadOUStoreLDORSTa (varivel de entrada)b (varivel de entrada)s (varivel de sada)

A linguagem de contactosAntes da tecnologia programada, existia (e ainda existe) a tecnologia cablada. Para que a mudana entre estas duas tecnologias fosse o menos complicada possvel, foi criada uma linguagem prxima da cablagem elctrica. Trata-se da linguagem de contactos.A linguagem de contactos grficos composta de contactos, de bobines e de ligaes entre esses elementos.

Circuito elctricoDiagrama de contactosRepresentam condieslgicas de entradaContacto abertoContacto fechadoRepresentam condieslgicas de sadaBobina

Exemplo de linguagem de contactosEis um exemplo simples de linguagem de contactos. As duas entradas do autmato ligadas sobre o boto a e b comandam a lmpada ligada sobre uma sada s do autmato.A linguagem de programao, linguagem de contactos, a imagem de um esquema elctrico.

Esquema elctrico Programa Linguagem de contactos Ler o estado de aLer o estado de bSe a ou b fechar ento acende sSe no apaga s

Programar o autmatoO computador actualmente a forma mais utilizada para programar o autmato.

Utilizando o computador, os autmatos podem ser geralmente programados em diagrama de contactos ou em lista de instrues.Para esse efeito necessrio o software de programao e um cabo de comunicao para ligar o autmato ao computador. O software encarrega-se de efectuar a converso da linguagem de contacto para a linguagem lista de instrues e vice-versa.

Textos e imagensretirados do site da Schneider Electrichttp://www.schneiderelectric.ptLivro de apoioAutmatos ProgramveisAntnio Franciscohttp://www.amsfrancisco.planetaclix.ptMontagem tcnica e pedaggicaLucnio Preza de Arajohttp://www.prof2000.pt/users/lpa

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