UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY
Minicurso Clp Micrologix 1400 e programação ladder
Autores:
Daniel dos Santos Matos
Marciel Dervanoski
Thiago de Oliveira
Joinville
Santa Catarina - Brasil
Julho
2012
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MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY
Sumário
1. INTRODUÇÃO.......................................................................................................................3
2. LINGUAGEM GERAL DE HARDWARE E SOFTWARE...............................................................4
2.1 Histórico CLPs...............................................................................................................4
2.2 Visão geral....................................................................................................................5
2.3 Sistemas de Controle microprocessados......................................................................7
2.4 Componentes básicos de um CLP.................................................................................7
2.5 Arquitetura do CLP.....................................................................................................10
3. CONHECENDO O MICROLOGIX 1400..................................................................................14
3.1 Características e benefícios........................................................................................14
3.2 Estrutura física do Micrologix 1400............................................................................14
4. TIPOS DE DADOS................................................................................................................17
4.1 Dados Boleanos..........................................................................................................17
4.2 Dados Inteiros............................................................................................................17
4.3 Conversão de SINT ou INT para REAL.........................................................................18
4.4 Conversão de REAL para Inteiro.................................................................................19
5. CRIANDO PROJETOS...........................................................................................................20
6. INTRODUÇÃO A LINGUAGEM LADDER...............................................................................22
6.1 Programação em ladder.............................................................................................23
6.2 Familiarizando com o programa.................................................................................25
7. DOWNLOAD PARA CLP.......................................................................................................28
8. INSTRUÇÕES DE PROGRAMAÇÃO.......................................................................................32
8.1 Examinar se energizado (XIC).....................................................................................32
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8.2 Examinar se desenergizado (XIO)...............................................................................32
8.3 Energizar saída (OTE)..................................................................................................32
8.4 Temporizadores..........................................................................................................33
8.4.1 Temporizador na energização (TON)......................................................................33
8.4.2 Temporizador na desenergização (TOF).................................................................34
8.4.3 Temporizador retentivo (RTO)................................................................................34
8.4.4 Configurações e variáveis.......................................................................................34
8.5 Contadores.................................................................................................................35
8.5.1 Variáveis de controle e supervisão do contador.....................................................36
8.6 Reset...........................................................................................................................36
9. EXERCÍCIOS.........................................................................................................................38
9.1 Módulo de exercícios 1...............................................................................................38
9.2 Módulo exercícios 2...................................................................................................39
10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................................42
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1. INTRODUÇÃO
Esta apostila foi desenvolvida por discentes do curso de Engenharia Elétrica do
CCT- UDESC- Joinville para o minicurso do CLP Micrologix 1400 da Allen Bradley.
Seu conteúdo considera os equipamentos e softwares a disposição no LAI (Laboratório
de Automação Industrial) que se encontra na sala E-35 da presente instituição.
O principal objetivo é introduzir as características do CLP Micrologix 1400 e uma
introdução sobrea linguagem ladder usada na programação de CLPs.
Primeiramente será realizada a familiarização de CLPs. Tal passo será focado no
estudo das portas de entradas e saídas e posteriormente na utilização do software
específico para a programação do Micrologix 1400.
Em seguida serão detalhadas algumas funções que o software disponibiliza, e
juntamente será discutido o uso da linguagem ladder para a programação de CLPs.
Finalmente...........
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2. LINGUAGEM GERAL DE HARDWARE E SOFTWARE
2.1 Histórico CLPs
O controlador lógico programável é um dispositivo eletrônico dotado de um
microprocessador e periféricos que formam um conjunto capaz de controlar e gerenciar
máquinas, sistemas e processos industriais. Utiliza em sua memória um programa capaz
de executar tarefas específicas, operações lógicas, operações matemáticas, energização e
desenergização de relés, temporização, contagem e manipulação de variáveis de oito,
dez, dezesseis bits, dentre outros.
O termo CLP surgiu em meados da década de 60 nos Estados Unidos em razão da
dificuldade de se atualizar******** sistemas elétricos convencionais baseados em relés.
Foi inicialmente desenvolvido para aplicação em unidades fabris da General Motors,
uma empresa montadora de automóveis que tinha grande dificuldade de atualizar seus
sistemas automáticos de montagem. Sempre que mudava ou alterava um modelo de
automóvel ou método de produção, seus técnicos passavam horas ou até mesmo
semanas fazendo alterações em painéis de controle, mudando fiações, relés,
temporizadores dentre outros, o que causava à empresa grande ociosidade e baixa
produtividade. De tal necessidade surgiu então o CLP, um dispositivo com flexibilidade
comparado à computadores, que poderia ser programado em pouco tempo e operado
pelos técnicos e engenheiros da fábrica. O CLP pode suportar extremos de temperatura,
poeira, vibração, umidade, além de *********vantagem, a tecnologia de estado sólido,
na qual os transistores substituíam os relés e suas partes móveis, que comumente
apresentavam desgaste e problemas de funcionamento.
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Por volta de 1969 os CLPs já estavam difundidos por todo o país, com uma incrível
aceitação pelas indústrias devido a sua facilidade de instalação e confiabilidade. Já os
primeiros CLPs da época eram considerados mais confiáveis do que os sistemas
baseados em relés e temporizadores mecânicos. Os CLPs apresentavam-se em
tamanhos reduzidos e podiam ser substituídos de forma mais rápida e eficiente devido
sua estrutura modular. Porém o fato que mais alavancou o desenvolvimento dos CLPs
foi a linguagem utilizada para programação que era idêntica aos símbolos utilizados
pelos eletricistas no chão de fábrica para as montagens elétricas. Os diagramas com
símbolos conhecidos como chaves, bobinas de relés, contatos elétricos, facilitou em
muito a aceitação das pessoas envolvidas com a instalação dos novos equipamentos.
Essa linguagem chamada de Ladder (Escada) teve aceitação quase que imediata.
Hoje em dia, mesmo com a evolução natural dos sistemas e ferramentas de
programação, a lógica Ladder ainda é utilizada por praticamente todos os fabricantes de
CLPs, embora existam outras formas de programação desses equipamentos, como a
linguagem de instruções, que se baseia em texto. A linguagem Ladder ainda é a
preferida da maioria dos programadores de CLPs por trazer a facilidade de se programar
da mesma forma que se produz um diagrama elétrico convencional.
2.2 Visão Geral
Um controlador lógico programável ou controlador programável, conhecido também
por suas siglas CLP ou CP e pela sigla de expressão inglesa PLC (Programmable logic
controller), é um computador especializado, baseado num microprocessador e seus
periféricos que desempenham funções de controle através de softwares (cada CLP tem
seu próprio software) desenvolvidos pelo usuário. Geralmente as famílias de CLPs são
definidas pela capacidade de processamento de um determinado número de pontos de
entradas e/ou saídas (E/S).
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Um CLP é o controlador indicado para lidar com sistemas caracterizados por
eventos discretos (SED’s), ou seja, com processos em que as variáveis assumem valores
zero ou um (variáveis ditas digitais, ou seja, que só assumem valores dentro de um
conjunto finito). Podem ainda lidar com variáveis analógicas definidas por intervalos de
valores de corrente ou tensão elétrica. As entradas e/ou saídas digitais são os elementos
discretos, as entradas e/ou saídas analógicas são os elementos variáveis entre valores
conhecidos de tensão ou corrente.
Os CLP's estão muito difundidos nas áreas de controle de processos ou de
automação industrial. No primeiro caso a aplicação se dá nas indústrias do tipo
contínuo, produtoras de líquidos, materiais gasosos e outros produtos, no outro caso a
aplicação se dá nas áreas relacionadas com a produção em linhas de montagem, por
exemplo, na indústria do automóvel.
Num sistema típico, toda a informação dos sensores é concentrada no controlador
que de acordo com o programa em memória define o estado dos pontos de saída
conectados a atuadores.
Os CLP’s têm capacidade de comunicação de dados via canais seriais. Com isto
podem ser supervisionados por computadores, formando sistemas de controle
integrados. Softwares de supervisão controlam redes de Controladores Lógicos
Programáveis.
Os canais de comunicação nos CLP´s permitem o conectar a interface de operação
(IHM), computadores, outros CLP´s e até mesmo com unidades de entradas e saídas
remotas. Cada fabricante estabelece um protocolo para fazer com seus equipamentos
troquem informações entre si. Os protocolos mais comuns são Modbus (Modicon -
Schneider Eletric), EtherCAT (Beckhoff), Profibus (Siemens), Unitelway
(Telemecanique - Schneider Eletric) e DeviceNet (Allen Bradley), entre muitos outros.
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Redes de campo abertas como PROFIBUS-DP são de uso muito comum com CLP’s
permitindo aplicações complexas na indústria automobilística, siderúrgica, de papel e
celulose, e outras.
Geralmente a programação de CLP é feita em Ladder, uma linguagem fácil, do
ponto de vista, e bem intuitiva.
2.3 Sistemas de controle Microprocessados
Quando temos um sistema que controla um processo qualquer podemos, sem muita
dificuldade, utilizar esse sistema para controlar uma grande variedade de processos.
Para isso devemos apenas mudar o programa que será executado no
microprocessador. Essa é a grande vantagem em relação a programas baseados em
relação a sistemas baseados apenas em Hardware, nos quais se torna muito difícil a
tarefa de modificação do processo, já que qualquer mudança na lógica resulta em mudar
parte no hardware, ou seja, incluir novos componentes eletrônicos entre os componentes
já existentes.
Resumindo, a estrutura do CLP é extremamente vantajosa por conseguirmos mudar
a lógica no software sem precisarmos adicionar ou remover componentes no hardware.
2.4 Componentes básicos de um CLP
Um CLP basicamente é composto pelas seguintes partes: processador, memória,
interfaces de entradas e saídas, dispositivos de comunicação, rack e outros adicionais.
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Figura 1- Módulos do CLP
Cada módulo possui a explicação abaixo:
Processador: É responsável por ler e interpretar as instruções do programa gravado na
memória. O processador também é o dispositivo que coordena processos de
comunicação externa realizadas pelos módulos de comunicação, bem como
comunicação entre os módulos presos no RACK.
Basicamente, o processador lê os dados contidos nas entradas (informações a
respeito dos dispositivos de campo: sensores, chaves....) do CLP, através da interface de
entrada, executa o programa gravado em sua memória destinada a armazenar o
programa, altera as memórias de dados em função do processamento do programa e só
então escreve nas saídas o resultado desse processamento. Em função dos valores das
saídas se define o acionamento dos dispositivos atuadores. Este processo de leitura das
entradas, processamento e escrita nas saídas é chamado de ciclo de scan.
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Fonte de alimentação: o CLP usado possui entrada para 24 Vcc, neste caso podemos
usar uma fonte externa que forneça, pela rede elétrica, uma tensão de 24 Vcc na entrada
do CLP.
Memória: local onde são gravados os programas e as variáveis de execução. A
memória possui duas áreas reservadas para entradas e saídas, chamadas de matrizes de
entradas e matrizes de saída que são lidas a cada ciclo de execução e são atualizadas se
necessário.
Entradas e saídas: são as portas onde o CLP se comunica com o meio exterior. Através
das entradas o controlador lê os estados do processo que é controlado; e através das
saídas acontece a atuação por meio de atuadores que o processo define.
Os CLP’s possuem entradas e saídas já acopladas a interfaces isoladas, de forma
que podemos ligar dispositivos às entradas sem a necessidade de interfaces de proteção,
ou seja, dispositivos de potência podem ser ligados diretamente as saídas e sensores
podem ser ligados diretamente as entradas.
As entradas e saídas do CLP podem ser analógicas ou digitais (Micrologix 1400
possui entradas e saídas digitais e analógicas).
Módulos de comunicação: Um CLP pode se comunicar com outros CLP’s formando
uma rede complexa de controle, essa rede pode conter vários dispositivos (não apenas
CLP’s). Estes dispositivos podem se comunicar utilizando diferentes protocolos. Para
isto em muitas vezes são utilizados conversores de protocolos. Estes módulos de
comunicação dos CLP’s permitem conectá-los a interfaces de operação (IHM’s), a
computadores, a outros CLP’s e até mesmo a unidades de entradas e saídas remotas.
Cada fabricante estabelece um protocolo para fazer com seus equipamentos troquem
informações entre si. Os protocolos mais comuns são Modbus (Modicon- Schneider
Eletric), Profibus (Siemens), Unitelway (Telemecanique – Schneider Eletric) e
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DeviceNet (Allen Bradley). Além de outros protocolos conhecidos comuns que são:
Profinet, Ethernet e ASI.
Redes de campo abertas como PROFIBUS-DP (Decentralized Peripherals) são de
uso muito comum com CLP’s, permitindo aplicações complexas na indústria
automobilística, siderúrgica, de papel e celulose, e outras onde há um grande volume de
informações e há a necessidade de uma alta velocidade de comunicação para que os
eventos sejam tratados num tempo adequado.
Rack: É um apoio onde são encaixados todos os módulos. Ao se encaixar os módulos
eles se conectam eletronicamente entre si.
Figura 3 – Arquitetura do CLP
2.5 Arquitetura do CLP
A arquitetura de um CLP é esquematizada na figura 3. Note que existem três tipos
de barramento distintos: um para endereços, um para controle e outro para dados. A 10
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memória também é dividida em memória de dados e RAM. A memória de programa é
alimentada por uma bateria, evitando dessa forma que ocorra a perda do programa por
falta de alimentação. Logo abaixo é apresentada a arquitetura de cada módulo do CLP:
CPU: A estrutura interna da CPU depende do microprocessador que a mesma
possui, em geral é construída de:
Uma unidade lógica aritmética (ULA), responsável por operações aritméticas
(soma, divisão, subtração, multiplicação) e operações lógicas (and, or, xor, not).
Registradores próximos a ULA para guardar resultados parciais, aumentando a
velocidade de operações.
Unidade de controle, a qual é responsável por trazer dados da memória para
serem processados na CPU e de levar resultados dessas operações.
Barramento de dados: esse barramento é responsável por trazer dados da memória
para serem processados na CPU e de levar resultados dessas operações de volta para
a memória, o barramento de dados funciona de forma paralela, ou seja, para
trabalhar com dados de 8 bits é necessário um barramento que possua 8 vias e assim
por diante, um barramento de dados pode ser serial, no entanto ele apresenta
algumas desvantagens em relação ao paralelo; perde-se velocidade e aumenta a
possibilidade de erros. Entretanto possui as seguintes vantagens: fácil
implementação e menos custo.
Barramento de endereços: barramento responsável por levar a CPU o endereço do
dado que será acessado ou gravado na memória, esse barramento deve ter o número
de vias de acordo com o tamanho da memória, por exemplo, para uma memória de
256 locações, devemos ter um barramento de 8 vias.
Barramento de controle: responsável por levar sinais da CPU para sincronizar as
operações dos demais módulos, por exemplo, se for necessário mostrar os dados
contidos em um módulo de memória no barramento, deve ser enviada uma palavra
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de controle que determine que apenas esse tipo de módulo de memória esteja usando
o barramento. Os sinais de controle também determinam se os dispositivos de
memória vão receber dados das entradas ou das saídas.
Memória: os vários tipos de memória existentes no CLP são listados e explicados
abaixo:
ROM (memória somente de leitura): essa memória é não volátil e deve ser
programada antes do CLP entrar em execução.
RAM (memória de acesso randômico): o CLP possui dois blocos dessa
memória, um para dados e outro para programas. Essa memória deve ser
alimentada por uma bateria, visto que a mesma é volátil, ou seja, perde
informações armazenadas nela no caso de falta de energia.
A memória RAM de dados é dividida em vários blocos: um destinado a
guardar uma imagem do estado das entradas do CLP, outro guarda o estado das
saídas do CLP, e outro guarda contadores, temporizadores, etc.
EPROM: Essa memória é uma memória apenas de leitura, mas que pode ser
apagada eletronicamente. No entanto, ainda assim sua regravação não é feita
enquanto a mesma é utilizada pelo CLP.
A capacidade de uma memória é informada da seguinte forma, para uma
memória de 256 alocações, de 8 bits, temos uma memória 258x8 ou ainda podem
ser, especificadas assim, uma memória de 1Kx8. Observe que para endereçar uma
memória de 1Kx8 seria necessário um barramento de endereço de 10 vias e para
acessar seus dados em paralelo seria necessário um barramento de 8 vias.
Unidades de entrada e saída: constituem o elo de comunicação entre o CLP e o
ambiente ao seu redor, é por meio das unidades de entrada que o CLP pode ler
grandezas físicas, através de sensores, tais como temperatura, pressão e umidade. É
por meio das unidades de saída que pode responder as condições lidas através de
atuadores, como motores, válvulas, luzes, etc.
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As unidades de entrada possuem várias portas e cada porta possui um endereço
único, esse endereço é utilizado quanto está programando o CLP e se deseja acessar
uma determinada porta.
As portas de entrada e saída possuem interfaces dotadas de sistemas isoladores,
tais como reles e óptico-isoladores, dessa forma torna-se desnecessário a utilização
de outros circuitos ao conectar dispositivos a essas portas. As unidades de entrada
podem receber sinais digitais compatíveis (5 Vcc, por exemplo) de outros
dispositivos, mas podem receber outros sinais como 24Vcc.
As unidades de saída recebem uma entrada digital de 24 V, e a saída pode ser
digital ou analógica. As unidades de saída são especificadas como sendo, do tipo
Rele e Transistores.
RELES: são os mais simples, no entanto são relativamente lentos e não devem
ser usados para controlar processos que necessitam de uma resposta muito
rápida.
TRANSISTORES: são mais rápidas que os reles, mas enquanto podemos usar
reles para controlar sistemas AC e DC, os transistores devem ser usados apenas
para controlar cargas DC, e são muito sensíveis a corrente, queimando
facilmente com um pico de corrente.
Existem fototransistores que são utilizados em óptico- isoladores, nesse caso
um LED quando percorrido por corrente libera radiação que ativa e o gate do
fototransistor do mesmo passa a conduzir.
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3. CONHECENDO O MICROLOGIX 1400
O CLP MicroLogix 1400 da Rockwell Automação complementa a família existente
de controladores lógico programáveis de pequeno porte. Combina algumas
características como: EtherNet, IP online, LCD e uma boa funcionalidade.
3.1 Características e benefícios
Possui capacidade para até 7 módulos de expansão, o que totaliza 256 I/O;
Até 6 contadores 100KHz de alto velocidade (em controladores com entradas
CC);
2 portas seriais com DF1/DH485/ Modbus RTU/ DNP3/ ASCII suporte
protocolo;
Feito em LCD que permite visualizar no controlador o estado das entradas e
saídas. E fornece uma interface simples para mensagens, bit/ monitoramento
inteiro e manipulação.
3.2 Estrutura física do Micrologix 1400
Na figura 4 temos uma figura detalhada mostrando a parte física do CLP e suas
funcionalidades.
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Figura 4 - Detalhes da parte física do CLP
1 conector RS-232C
2 Entrada para módulo de memória
3 Usuário 24 V (para 1766-1766-BWA e BWAA apenas)
4 Bloco de terminais de entrada
5
LCD Display Keypad (ESC, OK, Up, Down, Left,
Right)
6 compartimento da bateria
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7 Conector de barramento de expansão (1762)
8 Conector de bateria
9 Bloco de terminais de saída
10 Display LCD
11 Painel indicador de led
12 Conector RJ-45 (Ethernet)
13 Conector RS-232C/RS-485
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4. TIPOS DE DADOS
Como em qualquer linguagem de programação, o Ladder oferece vários tipos de
dados para serem usados em suas instruções e TAG’s. Utilizam-se vários tipos de dados
e para definir estes dados é sinalizado também o número de bits que serão alocados para
o mesmo dados. Os tipos de dados do controlador seguem o padrão internacional IEC-
1131-3 (Tabela 1).
O controlador usará preferencialmente valores como tipos de dados DINT. O tipo de
dado REAL também armazena +/- infity e +/-NAN (indeterminação), mas o software
apresenta estes conteúdos de maneiras diferentes dependendo do formado de
representação. Se você misturar tipos de dados para operandos dentro de uma instrução,
algumas instruções automaticamente convertem a informação para um tipo de dado
otimizado para esta instrução. Em alguns casos, o controlador converte dados para
ajustar um novo tipo de dados; em alguns casos, o controlador apenas ajusta os dados da
melhor maneira possível.
4.1 Dados BOOL
O BOOL é uma estrutura de dado que carrega informação em um único bit. É usado
em instruções que envolvem operações que envolvem operações lógicas como AND,
OR, NAND, NOR, NOT, XOR. Eles proporcionam uma resposta de saída TRUE ou
FALSE. Não é possível converter dados do tipo BOOL para outro formato ou converter
dados de qualquer formato para o tipo BOOL.
4.2 Dados Inteiros
A conversão de um inteiro maior para um inteiro menor resulta no truncamento da
porção mais superior do inteiro maior, a parte dos valores mais significativos, e gera um
overflow na conversão. Observe a conversão da tabela 2 (4 bytes) 65.665 para estruturas
INT (2 bytes) e SINT (1byte).
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Tabela 1 - Tipos de dados predefinidos
4.3 Conversão de SINT ou INT para REAL
Na conversão de SINT ou INT para REAL nenhuma precisão é perdida. No caso da
conversão de DINT para REAL pode ocorrer perda de precisão no dado convertido.
Ambos os tipos possuem 32 bits, mas o tipo REAL usa alguns destes bits para
armazenar o expoente do valor. Se houver perda de precisão, o controlador anulará a
parte menos significativa do dado DINT.
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Tabela 2 - Conversão de um inteiro representado por um número de bits maior que o dado gerado na conversão
4.4 Conversão de REAL para Inteiro
O controlador arredonda a parte fracionaria e trunca a parte mais significativa da
parte não fracionária do valor. Se alguma informação é perdida, o controlador seta o
FLAG de status de overflow. A aproximação da parte fracionária funciona da seguinte
maneira:
Quando a parte aproximada é menor que 0,5 o controlador arredonda para baixo;
Quando a parte aproximada é maior que 0,5 o controlador arredonda para cima;
Quando a parte aproximada é igual a 0,5 o controlador arredonda o valor para o
valor par mais próximo deste valor.
Observe alguns exemplos desta aproximação na tabela 3.
Tabela 3 - Conversão com aproximação de um valor do tipo REAL para o tipo DINT
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5. CRIANDO PROJETOS
O programa se encontra em iniciar programas Rockwell Software RSLogix
Micro English.
A opção para abertura de novo projeto é encontrada na página inicial do RSLogix
Micro Starter. Na parte superior esquerda clicamos em filenew e então escolhemos
o CLP que iremos estudar que é o Micrologix 1400.
Agora então podemos seguir os passos apartir das figuras seguintes:
Figura 5 - Abertura de um novo projeto
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Figura 6 - Escolha do CLP Micrologix 1400
Figura 7- Tela para programação
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6. INTRODUÇÃO A LINGUAGEM LADDER
Para o uso de CLP’s geralmente usamos a linguagem Ladder Diagram (LD), conhecida usualmente apenas como Ladder. Existem outros tipos de linguagem (figura 8) que são utilizadas em CLP’s: IL(Instruction List), SFC, ST (Structured Text) e FBD (Function Block Diagram).
Dentre as linguagens citadas apenas LD, IL, ST e FBD são conhecidas pelo padrão
internacional IEC 61131-3 (criado em 1993 e atualizado até hoje), que define
parâmetros para os sistemas de programação para CLP’s.
Figura 8 - Linguagens de programação para CLP’s.
Nossa apostila tem como objetivo um curso básico de programação do CLP
Micrologix 1400, sendo assim será voltada apenas a linguagem Ladder e suas
instruções. A linguagem Ladder é simbólica, visual e de fácil compreensão. Podemos
associar a conjuntos de chaves e cargas ligadas a um barramento energizado
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(associação da aparência da linguagem Ladder a diagramas elétricos da figura 9). A
programação em Ladder não exige muito conhecimento teórico de programação do
usuário, logo permite facilmente a criação de projetos de automação em CLP’s. Por
estes motivos a linguagem se tornou tão popular quando se fala em programação de
CLP’s.
Figura 9 - Semelhança entre linguagem Ladder e diagrama elétrico
6.1 Programação em Ladder
Para escrever um programa em Ladder usam-se símbolos que representam entradas
(representadas por chaves) e saídas (representados por cargas, bobinas) de um suposto
circuito citado anteriormente, bem como se usam funções matemáticas, contadores,
timers, entre outros elementos necessários para a realização da lógica desejado do seu
programa. Estes elementos ficam inseridos nas linhas horizontais (rungs) do programa
que são ligadas às duas barras verticais (representam barramentos de alimentação e são
chamadas de “Power rails”).
Características de um programa escrito em Ladder:
Cada linha horizontal representa uma única operação do processo;
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Um diagrama Ladder é lido da esquerda para a direita, de cima para baixo.
Na execução do programa a primeira linha horizontal é lida da esquerda para direita,
depois a segunda e assim por diante até a última linha horizontal.
Depois de lida a última linha, a leitura do programa volta para a primeira linha e
todo este ciclo se repete. Este processo é chamado de ciclo de execução do
programa.
Figura 10 - Fluxo de execução de um programa feito em ladder.
Cada linha possui no seu início (lado esquerdo) uma ou mais entradas e no seu fim
(lado direito) uma ou mais saídas.
Uma única entrada pode ativar uma ou mais saídas. Várias entradas podem acionar
uma única saída.
Um mesmo elemento pode aparecer em várias linhas.
Entradas e saídas são todas identificadas por seu endereço, esse endereçamento é
particular do CLP, e cada fabricante tem seus próprios métodos.
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Existem entradas e saídas de dados que são associadas a memórias internas do CLP
e também existem as que são associadas a endereços de entrada e saída do CLP.
Estes últimos é que fazem a comunicação com o mundo externo.
6.2 Familiarizando com o programa
Para fazermos a programação em ladder precisamos estar familiarizados com o
software do micrologix 1400. A maioria dos softwares de programação em Ladder
apresenta alguma semelhança para programar. Temos então, mostrado na figura 11, uma
breve explicação das funções do software:
Figura 11 - Visão geral do software
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Na parte superior central temos a barra de ferramentas de funções. Nesta barra
encontramos contato normalmente aberto, contato normalmente fechado, saída, timers,
contadores, comparadores, etc. Temos então a figura com o esboço desta barra de
ferramentas:
Figura 12 - Barra de ferramentas de funções Ladder
Nesta barra ferramentas, encontramos algumas funções muito usadas na
programação do Micrologix 1400. Algumas funções encontram-se nas figuras abaixo:
Figura 13 - Contato normalmente aberto
Figura 14 - Contato normalmente fechado
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Figura 15 - Função saída
Figura 15 - Timer não retentivo
Figura 16 - Contador Up (progressivo) não retentivo
Para configurarmos essas funções temos que inserir as portas desejadas e
posteriormente configurá-las no lado superior esquerdo onde temos uma ampla barra de
ferramentas onde configuramos as portas e as funções. Na figura 17 temos essa barra de
ferramentas.
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Figura 17- Barra de ferramentas de configuração de funções
7. DOWNLOAD PARA CLP
Para fazermos download do programa feito no software RSlogix micro Starter para
o CLP Micrologix 1400 devemos primeiramente configurar ou conferir a configuração
do CLP no seu display. Abaixo temos um diagrama do menu LCD do CLP:
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Figura 18 - Esquema de configurações IHM do Micrologix 1400
Para configurar então o CLP devemos seguir os seguintes passos:
Conecte o CLP a rede de energia, lembrando a polaridade dos cabos (vermelho =
positivo, preto = negativo, para ligação com 24 Vdc), em caso de CLP’s com fonte
conecte direto na tomada.
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Ao ligar o CLP pressione ESC que aparecerá na IHM vários itens, vá com a seta
para baixo até Advanced Set e pressione enter.
Selecione ENET CONFIG, vá então apara a segunda opção IP Adress e novamente
pressione enter
Aparecerá na IHM ENET Setup, aperte enter novamente. Verifique se ENET Mode
está no DHCP, talvez esteja no modo BOOTP ou STATIC, mude então para DHCP
e pressione ok.
Obs: O BOOTP (acrónimo para Bootstrap Protocol) é um protocolo padronizado
pelo IAB, que permite a configuração automática de parâmetros de rede, porém sem a
capacidade de alocar dinamicamente estes parâmetros, como faz o DHCP. Resumindo,
ele encontra sozinho o endereço de IP.
Com o CLP configurado para download então podemos ir à tela inicial pressionando
ESC várias vezes e então selecionarmos Mode Switch (pressionar ok), Program e
pressionar ok novamente.
Agora voltamos no software e seguimos os seguintes passos: parte superior da tela
Comms System CommsSelecione o IP aceito (“aquele que não tem
X”)clique em Download pressione várias vezes enter. Abaixo seguem figuras
demonstrativas:
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Figura 19 - Seleção para download
Figura 20 - Seleção de IP para download
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Feito isso, agora voltamos para o CLP e selecionamos a opção Run que está abaixo
da opção Program. Para acompanhar as execuções feitas podemos voltar na tela
inicial pressionando ESC e selecionarmos I/O Status.
Pronto! Agora seu programa está sendo executado no Micrologix 1400 e você pode
acompanhar suas ações na IHM e no próprio software.
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8. INSTRUÇÕES DE PROGRAMAÇÃO
8.1 Examinar se energizado (XIC)
Figura 21 - Contato normalmente aberto
Examina o bit da tabela de dados I:1/0(ENTRADA), o qual corresponde ao
terminal 0 de um módulo de entrada localizado no cartão E/S 1. Se este bit da tabela de
dados estiver energizado (1), a instrução é verdadeira.
8.2 Examinar se desenergizado (XIO)
Figura 22- Contato normalmente fechado
Examina o bit da tabela de dados I:0/1(CONTACT). Se este bit da tabela de
dados estiver desenergizado (0), a instrução é verdadeira.
8.3 Energizar saída (OTE)
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Figura 23- Saída
Se a lógica de entradas na mesma linha é verdadeira, o bit 0:0/0 (SAIDA) é
energizado, o qual corresponde ao terminal 0 de um módulo de saída localizado no
cartão E/S 0.
8.4 Temporizadores
Os temporizadores têm diversas aplicações. Entre algumas aplicações podemos citar
o controle de semáforos, acionamento de motores, pisca-pisca, entre outras muitas
aplicações. Eles são classificados em retentivos e não retentivos:
Retentivos: Armazenam (retêm) o último valor da contagem do timer no momento
que são desativados. Quando ativados novamente retornam a contagem de onde
pararam na desativação.
Não Retentivos: Zeram a sua contagem do timer no momento em que são
desativados. Quando ativados novamente reiniciam a contagem de tempo do zero.
No Micrologix 1400 temos os temporizadores TON e TOF não retentivos e RTO
retentivo.
8.4.1 Temporizador na energização (TON)
Figura 24- Temporizador TON
Se a condição de entrada é verdadeira o temporizador começa a incrementar em
intervalos selecionados (Time Base). Quando o valor acumulado (Accum) é maior ou
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igual ao Preset o temporizador pára e energiza o bit DN. Se a condição de entrada
desaciona o temporizador antes de a contagem terminar, ele é zerado.
8.4.2 Temporizador na desenergização (TOF)
Figura 25- Temporizador TOF
Similar ao anterior, com a diferença de que ele só começa a incrementar se a
condição de entrada é falsa.
8.4.3 Temporizador retentivo (RTO)
Figura 26- Temporizador RTO
Idem ao temporizador de Energização (TON), porém neste se a lógica da linha
passa para falsa o temporizador não é zerado, retornando a contagem do ponto em que
parou quando as entradas o acionam novamente.
8.4.4 Configurações e variáveis
Para se utilizar um timer configure os seguintes campos:
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TIMER: Nome do timer. Inserir nome do timer em T4-timer que se encontra na
barra de ferramentas à esquerda.
PRESET (PRE): Módulo da contagem do time. É o valor limite da contagem do
timer.
ACCUM (ACC): Valor atual da contagem do timer. Geralmente é inserido o valor
zero neste campo.
DN (Timer Done Bit): Dado binário que indica o momento em que a variável
inteira ACC é maior ou igual à PRE.
TT (Timer Timing Bit): Dado binário que indica se a operação de contagem está
ocorrendo ou não.
8.5 Contadores
Figura 27- Contadores UP e DOWN
Conforme o próprio nome sugere os contadores contam a quantidade de vezes
que certo evento ocorre. Em Ladder existem duas instruções que desempenham este
papel: CTU (Count UP) e CTD (Count DOWN). Basicamente CTU faz um incremento
na variável inteira e CTD faz decrementos em variáveis inteiras. Para utilizar um
contador devemos configurar os seguintes campos de instrução:
COUNTER: Nome do Contador.
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PRESET(PRE): Módulo da contagem do contador em milissegundos. É o valor
limite da contagem.
ACCUM (ACC): Valor atual da contagem. Geralmente é inserido o valor zero
neste campo para o inicio da contagem.
8.5.1 Variáveis de controle e supervisão do contador
PRE: Dado do tipo inteiro DINT que armazena o valor do módulo da contagem do
contador.
ACC: Dado do tipo inteiro DINT que armazena o valor atual da contagem do
contador.
CD/CU: Dado binário que indica o estado do contador: Habilitado ou desabilitado.
Na verdade, este bit indica os momentos em que ocorrem incrementos e
decrementos. Podemos utilizar contadores de incrementos, CTU’s, e contadores de
decrementos, CTD’s, associados às mesmas variáveis. Quando ocorre um
incremento o bit CU (count up) vai do estado FALSE para TRUE, quando ocorre
um decremento o bit CD (count down) vai do estado FALSE para TRUE.
DN: Dado binário que indica o momento em que a variável ACC é maior ou igual a
PRE (ACC_PRE).
RES: Dado binário utilizado para limpar o valor acumulado no contador. Quando a
variável RES é setada, o valor armazenado no acumulador ACC vai para zero.
OV e UD: Dados binários utilizados para sinalizar overow e underow da variável
ACC.
8.6 Reset
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Figura 28- Reset
A instrução RES é utilizado para repor os temporizadores e contadores. Quando
as condições que a precederam no degrau são verdadeiras, o RES redefine os bits
acumulados de valor e de controle do temporizador ou contador. Para utilizá-lo
verifique se o temporizador ou contador está sendo controlado pela instrução de reset
tem o mesmo endereço que a instrução reset. Por exemplo, se o seu endereço de RTO é
T4: 1, o seu endereço de RES deve também ser T4: 1. Ao redefinir um contador, se a
instrução RES é habilitado e o degrau contador é ativado, o bit CU ou CD é reposto.
Se o valor do contador predefinida é negativo, a instrução RES define o valor
acumulado para zero. Isso faz com que o pouco feito para ser definido por uma
contagem regressiva ou conta-se a instrução.
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9. EXERCÍCIOS
Neste capítulo iremos apresentar alguns exercícios em Ladder para podermos
sintetizar melhor nossos conhecimentos no CLP. Depois de compilado os programas
estaremos fazendo o download do programa implementado para o CLP e verificar o que
acontece.
9.1 Módulo de exercícios 1
Neste módulo faremos exercícios básicos com alguma relação com a álgebra de
Boole.
1. A partir dos exercícios booleanos transforme para Ladder, faça download para o
CLP, conseqüentemente manipule as chaves de entrada e observe o que acontece na
saída.
a) Saída= (A*B) +C
b) Saída=(A+B)*(C+D)
c) Saída=(A*B)+Saída
d) Saída=(A’*B) + C’
e) Saída=(A+B’)*C’
2. Considere os componentes abaixo:
4 botões (B1, B2, B3 e B4)
3 lâmpadas (L1, L2 e L3)
3 motores (M1, M2 e M3)
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Faça um programa em lógica Ladder que permita:
2.1 L1 acender quando B1 e B2 são pressionados simultaneamente. (obs: esta é a função
lógica “E” ou “AND”)
2.2 L2 acender quando B1 OU B3 são pressionados. (obs: esta é a função lógica “OU”
ou “OR”)
2.3 L3 acender apenas quando B1 OU B2 são pressionados. Quando B1 e B2 forem
pressionados simultaneamente, L3 deve estar apagada. (obs: esta é a função lógica
“XOR” ou “ou exclusivo”)
2.4 M1 é acionado quando B1 é pressionado; quando B2 é pressionado, M1 desliga.
2.5 M2 é acionado quando B4 é pressionado. Quando B4 é pressionado novamente, M2
desliga.
9.2 Módulo exercícios 2
Aqui usaremos algumas ferramentas mais complexas como contadores e
temporizadores a fim de aumentar a gama de funções da linguagem Ladder.
1. Faça um esquema com uma chave para iniciar um contador UP e que ele conte até
12 segundos, faça reset e conte novamente 12 segundos, fazendo um ciclo de
bateladas.
2. Através do mapeamento das entradas e saídas do CLP do elevador (tabela 4), faça
um programa para acionar o elevador, considerando que o mesmo encontra-se
parado no primeiro andar e que houve um chamado no segundo andar.
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Obs: para acionar o inversor e conseqüentemente o motor do elevador, é necessário
habilitar o DI 1 ( habilita geral), DI 2 ( sentido de giro do motor) e o DI 4 (habilita
rampa).
Tabela 4 - Mapeamento de entradas e saídas do CLP.
ENTRADAS
Endereços de entrada
Função
I:0/0 Entrada Encoder – canal A
I:0/1 Entrada Encoder – canal B
I:0/2 Botão externo chamada 2º andar
I:0/3 Botão externo chamada 3º andar
I:0/4 Botão interno chamada térreo
I:0/5 Botão interno chamada 1º andar
I:0/6 Botão interno chamada 2º andar
I:0/7 Botão interno chamada 3º andar
I:0/10 Sensor indicação elevador no térreo
I:1/11 Botão externo chamada no térreo
I:1/12 Sensor indicação elevador no 1º andar
I:1/13 Botão externo chamada 1º andar
I:1/14 Sensor indicação elevador no 2º andar
I:1/16 Sensor indicação elevador no 3º andar
SAÍDAS
Endereços de saída
Função
O:0/8 DI 1- inversor - habilita geral 41
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O:0/9 DI 2 – inversor – sentido de giro motor
O:0/11 DI 3 – inversor – função JOG
O:0/10 DI 4 – inversor – habilita rampa
O:0/4 Lâmpada indicadora – térreo interno
O:0/5 Lâmpada indicadora – 1º andar interno
O:0/6 Lâmpada indicadora – 2º andar interno
O:0/7 Lâmpada indicadora – 3º andar interno
O:0/0 Lâmpada indicadora – térreo externo
O:0/1 Lâmpada indicadora – 1º andar externo
O:0/2 Lâmpada indicadora – 2º andar externo
O:0/3 Lâmpada indicadora – 3º andar externo
OV:0/0 Lâmpada externa indicadora de elevador subindo
OV:0/1 Lâmpada externa indicadora de elevador descendo
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10. REFERÊNCIAS
Marco Antônio Ribeiro. Aplicações de Automação (apostila).
Manuais e catálogos dos fabricantes (Rockwell)
Geraldo Stocler. Controlador lógico programável (SENAI MG).
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