Introdução à Programação deAutómatos Industriais

em Linguagem FBD( incluí esquemas de ligação utilizando o LOGO! 230 RC)

Versão 022009/2010

António Henriques

Advertência

Este documento tem finalidade didáctica, pelo que, a instalação e aplicação a casos reais deve ter em conta as especificidades dos equipamentos/sistemas a instalar, nomeadamente no que respeita às protecções eléctricas.A consulta dos manuais dos fabricantes, poderá ser esclarecedora e permitirá um aprofundamento do tema.

Introdução

Norma IEC 1131-3

A IEC 1131-3 é uma norma internacional que tem como objectivo padronizar as linguagens

de programação de Controladores Lógicos Programáveis na área de automação industrial.

Foi desenvolvida para dar resposta a pressões da indústria para uma maior

compatibilidade entre os PLCs e a sua programação.

A norma define cinco linguagens, sendo duas gráficas, Ladder Diagram (LD) e Function

Block Diagram (FBD), duas textuais, Instruction List (IL) e Structured Text (ST), e uma

quinta , Sequential Function Chart (SFC - “GRAFCET”) muito utilizada em programação

sequencial de eventos através da definição de etapas e condições de transição entre elas.

Linguagem FBD

A linguagem FBD, Function Block Diagram, é uma linguagem gráfica que permite descrever

um processo através de um conjunto de blocos interligados de forma semelhante a um

circuito electrónico.

A norma IEC1131-3 inclui uma variedade de blocos de funções padrão para diferentes

operações: lógicas, temporização, contagem, etc.

LOGO!Soft Comfort

“LOGO!Soft Comfort” é uma aplicação que permite a programação dos Módulos Lógicos

(Relés) Programáveis “LOGO!” fabricados pela Siemens, que utiliza a linguagem FBD.

O método para a programação passa pela escrita das equações lógicas associadas às

saídas, isto é, determinar em que condições as saídas estão activas ou não. Podemos

partir de um esquema eléctrico e/ou da descrição do funcionamento do processo a

automatizar.

A interface da aplicação LOGO!Soft Comfort pode apresentar-se conforme mostra a figura.

Podemos distinguir três áreas diferentes: área da biblioteca de blocos, área de

programação e área de informação, para além de duas barras de ferramentas/comandos.

As eventuais dificuldades no uso deste software são facilmente ultrapassadas através da

consulta à ajuda (help) do programa, já que a mesma está escrita de forma bastante clara

e objectiva.

Biblioteca de Blocos

Área de programação

Mostrar/esconder biblioteca dos blocos

Apontador do rato

Linhas de ligação entre as saídas e entradas nos blocos

Mostrar/esconder grupo de blocos de funções lógicas básicasMostrar/esconder grupo de blocos de funções especiais

Mostrar/esconder grupo de blocos de constantes e bornes de entrada e saída

Caixa de textoInterrupção da ligação entre blocos com colocação de etiquetas (destino e origem)SimulaçãoTeste online (LOGO! ligado ao PC)

Biblioteca de BLOCOS Área de PROGRAMAÇÃO

Exemplo de programa editado.

Nov

o

Abr

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Aju

da

Exemplos de programação

1 - Programa para arranque e paragem de motor eléctrico.

Se levarmos em conta o esquema de comando de arranque directo de um motor eléctrico

com botão de marcha e paragem, podemos estabelecer a equação da saída considerando

as seguintes variáveis:

Entrada: S1 (paragem)

S2 (marcha)

Saída: KM1 (contactor motor)

Ficando o programa, conforme a figura abaixo:

Antes de fazermos a simulação, devemos parametrizar

o tipo de entrada associada a cada botão.

)( 1211 KMSSKM

Ao passarmos para a simulação, ficamos com os seguintes ecrãs:

Motor parado (ou após ordem de paragem)

Motor em funcionamento (após ordem de marcha)

Se quisermos substituir o botão de

paragem, normalmente fechado, por

um outro, normalmente aberto, temos

de negar a entrada respectiva. O

programa fica assim:

A função desempenhada por este pequeno programa pode ser resolvida de forma mais

simples, utilizando o bloco de função “Relé de auto-retenção” (Set/Reset).

Motor parado (ou após ordem de paragem)

Motor em funcionamento (após ordem de marcha)

O seguinte esquema de comando para implementação do circuito tem em conta o

esquema de potência com protecção por disjuntor magnético publicado no documento

“Automatismos Eléctricos – Arranque de Motores Assíncronos Trifásicos”.

2 - Programa para arranque e paragem de motor eléctrico, com dois sentidos de marcha (inversão de marcha).

A condição para que um motor trifásico inverta o sentido de marcha é trocar duas fases no

seu circuito de alimentação (potência). Isto consegue-se através do uso de dois

contactores motor ligados como mostra a figura.

Daqui se conclui que são necessárias duas saídas. Isto é duas variáveis de saída.

Relativamente às variáveis de entrada é fácil estabelecê-las. Estão associadas aos botões

que dão as ordens de marcha para: rotação no sentido horário, no sentido anti-horário e

paragem. Isto é três variáveis de entrada.

Se estabelecermos as equações das saídas

a partir do esquema de comando da figura,

obtemos:

O programa fica assim (solução “a”):

2)12(11 KMKMSSKM

1)22(12 KMKMSSKM

Podemos em alternativa desenvolver um programa com recurso ao bloco (relé) de auto-

retenção. Para isso vamos definir as condições (equações) que permitem activar o “set” e o

“reset” de cada uma das saídas.

A saída Q1 (KM1) é activada quando se prime o botão de marcha S2 (coloca o valor lógico

a 1 na entrada I2) e simultâneamente a saída Q2 estiver inactiva. A saída Q2 (KM2) é

activada quando se prime o botão de marcha S3 e simultâneamente a saída Q1 estiver

inactiva. As saídas passam ao estado inactivo quando se prime o botão S1(o botão com

contactos normalmente fechados tem de ser substituído por outro com contactos

normalmente abertos).

(solução “b”)

Os programas descritos garantem que quando uma saída estiver activa, a outra não se

pode activar simultaneamente, isto é, proporciona um encravamento que evita que os

contactores ligados às saídas provoquem um curto-circuito por erro de operação.

121][

132][

221][

IQQreset

QIQset

QIQset

A implementação do circuito para a solução “a” pode ser feita de acordo com o esquema

seguinte.

(Se utilizarmos o programa da solução “b” temos de substituir o botão S1 por outro com

contactos normalmente abertos)

3 - Programa para arranque sequencial de dois motores eléctricos e paragem simultânea.

O esquema de comando mostra a solução em

lógica cablada. A análise do circuito permite-

nos identificar as seguintes variáveis:

Entrada: S1 e S2

Saída: KM1 e KM2

Interna: Temporizador ao trabalho que vamos

designar por TON

As equações são:

O programa fica assim (solução “a”):

OUTTONKM

KMTON

KMSSKM

2

1

)12(11

Utilizando o bloco (relé) de auto-retenção, e substituindo o botão S1 normalmente fechado,

por outro normalmente aberto, obtemos o seguinte programa.

(solução “b”)

Como exercício de consolidação, sugere-se que faça o programa para a presente situação

introduzindo sinalização de defeitos (sobrecarga para cada um dos motores) e

funcionamento (parado, motor 1 e motor 2 activos).

4 - Programa para arranque estrela/triângulo e paragem de motor eléctrico.

Partido do esquema do circuito de comando podemos identificar as seguintes variáveis:

Entrada: S1 e S2

Saída: KM1, KM2 e KM3

Interna: Temporizador ao trabalho que vamos designar por TON

As equações são:

O programa fica assim:

Se quisermos fazer o programa utilizando blocos (relé) de auto-retenção, temos que definir

as equações que provocam a activação (set) e a desactivação (reset) de cada saída.

Sabemos que KM1, KM2 e o Temporizador ao trabalho são activados simultâneamente e

que, decorrido o tempo parametrizado para o Temporizador, é desligado o contactor KM2 e

ligado o contactor KM3. Pelo que obtemos:

213

3]2)21[(12

1

]1)22[(11

KMKMKM

KMTONSKMKMSKM

KMTON

KMKMSSKM

OUT

1

12][

131][

3][

221][

QTON

ITONQreset

IQQreset

TONQset

IQQset

OUT

OUT