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Copyright © 2013 da Editora Érica Ltda. Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por qualquer meio ou forma sem prévia autorização da Editora Érica. A violação dos direitos autorais é crime estabelecido na Lei nº 9.610/98 e punido pelo Artigo 184 do Código Penal. Os Autores e a Editora acreditam que todas as informações aqui apresentadas estão corretas e podem ser utilizadas para qualquer fim legal. Entretanto, não existe qualquer garantia, explícita ou implícita, de que o uso de tais informações con- duzirá sempre ao resultado desejado. Os nomes de sites e empresas, porventura mencionados, foram utilizados apenas para ilustrar os exemplos, não tendo vínculo nenhum com o livro, não garantindo a sua existência nem divulgação. Even- tuais erratas estarão disponíveis para download no site da Editora Érica. Conteúdo adaptado ao Novo Acordo Ortográfico da Língua Portuguesa, em execução desde 1º de janeiro de 2009. A Ilustração de capa e algumas imagens de miolo foram retiradas de <www.shutterstock.com>, empresa com a qual se mantém contrato ativo na data de publicação do livro. Outras foram obtidas da Coleção MasterClips/MasterPhotos© da IMSI, 100 Rowland Way, 3rd floor Novato, CA 94945, USA, e do CorelDRAW X5 e X6, Corel Gallery e Corel Corporation Samples. Copyright© 2013 Editora Érica, Corel Corporation e seus licenciadores. Todos os direitos reservados. Todos os esforços foram feitos para creditar devidamente os detentores dos direitos das imagens utilizadas neste livro. Eventuais omissões de crédito e copyright não são intencionais e serão devidamente solucionadas nas próximas edições, bastando que seus proprietários contatem os editores. Coordenação Editorial: Rosana Arruda da Silva Capa: Maurício S. de França Editoração e Finalização: Rosana Ap. Alves dos Santos Marlene Teresa S. Alves Graziele Karina Liborni Orientação Pedagógica: Nilbo Ribeiro Nogueira Prof. Dr. Nilbo Ribeiro Nogueira é conferencista, doutor em Educação pela PUC-SP, mestre em Educação pela USP, pós-graduado em Psicopedagogia, pedagogo, licenciado em Ciências, bacharel em Química e Practitioner em PNL, além de atuar como coordenador da Espectrum Assessoria e Capacitação, professor de EAD e coordenador de TE (Tecnologia Educacional) do CETEC Educacional S/A (Faculdades ETEP, Bilac e Faatesp) e autor de diversos livros na área de edu- cação. Ano 2013 Editora Érica Ltda. | Uma Empresa do Grupo Saraiva Rua São Gil, 159 - Tatuapé CEP: 03401-030 - São Paulo - SP Fone: (11) 2295-3066 - Fax: (11) 2097-4060 www.editoraerica.com.br Ao Professor Sobre os Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) A automatização surgiu devido à necessidade de aumentar a produtividade e diminuir o uso do es- forço humano. Assim, foram implementados os sistemas automáticos, em que o resultado de uma operação ou processo é definido e o sistema tem como objetivo atingi-lo sem a interferência de um operador. A tarefa de automatizar um determinado sistema tornou-se muito mais simples à medida que a ele- trônica avançou, fornecendo circuitos capazes de realizar funções lógicas e aritméticas de acordo com os sinais de entrada, gerando sinais de saída para acionar equipamentos. Com esses avanços, o controlador (responsável pela execução das tarefas), os sensores (responsáveis por captar sinais do processo) e os atuadores (responsáveis por acionar os equipamentos) passaram a funcionar de forma integrada, transformando o processo em um sistema automatizado. Uma etapa importante dessa evolução é que toda a lógica de controle do processo pode ser desen- volvida e alterada por meio de um software, que determina ao controlador as tarefas a serem execu- tadas. A característica de permitir alteração da lógica de controle caracteriza um sistema flexível. Para executar as tarefas de controle de forma flexível, foram desenvolvidos sistemas microproces- sados de controle denominados controladores lógicos programáveis (CLPs), que têm como finalida- de executar as tarefas de controle. Apesar de o controle de processos poder ser realizado com outros sistemas, como relés, sistemas digitais lógicos e computadores, o emprego do CLP justifica-se devido às seguintes características: Facilidade e flexibilidade para alterar os programas. O CLP pode ser reprogramado e operar com uma lógica distinta. Ocupam um pequeno espaço. Baixo consumo de energia elétrica. Emprego de interfaces de comunicação padronizadas, permitindo troca de dados com outros CLPs e computadores. O programa pode ser armazenado em memória para replicação em outro sistema ou ser guardado como sistema reserva (backup). No caso de defeito, sinalizadores visuais no CLP informam ao operador a parte do sistema que está defeituosa. As primeiras aplicações de CLPs foram na Hydronic Division da General Motors, em 1968. Atual- mente, existem milhares de aplicações em todo o mundo, tanto na indústria (automobilística, petro- química, química, entre outros) quanto em setores comerciais, prediais e telecomunicações. Fonte: MCMILLAN, G. K.; CONSIDINE, D. M. Process/Industrial Instruments and Controls Handbo- ok. 5rd Ed. Mcgraw-HILL; 1999. Sobre o Livro Os autores elaboraram este livro para ser usada por estudantes, e também para fazer parte da vida profissional dos leitores como material de consulta. Destina-se a técnicos e outros profissionais que atuam nas áreas de automação, mecatrônica e eletrotécnica, além de profissionais que desejam manter-se atualizados. A ideia central é fornecer ferramentas que auxiliem na utilização dos controladores por meio de mé- todos de descrição e implementação de problemas práticos. O objetivo não é utilizar controladores de apenas um fabricante, e sim passar conceitos fundamentais para a aplicação dos controladores, possibilitando que o leitor trabalhe com qualquer marca de controlador existente no mercado. O livro apresenta os controladores lógicos programáveis, sua perspectiva histórica, arquitetura, princípio de funcionamento, tipos de memória e capacidade, interfaces de entradas e saídas. Tam- bém são apresentados os sensores de proximidade indutivos, capacitivos, ópticos, ultrassônicos, re- lés e chaves fim de curso. São abordadas as linguagens de programação segundo o padrão IEC 6113-3, juntamente com os circuitos combinacionais, elementos de linguagem Ladder e texto estru- turado, como contadores e temporizadores. Atenção especial é dada à linguagem (GRAFCET) para descrição de sistemas sequenciais, por meio de conceitos básicos, regras de evolução, sintaxe, etapas, ações, estruturas básicas, sequência única, seleção de sequências, salto de etapas, repeti- ção de sequências e paralelismo, bem como a conversão de GRAFCET em linguagem Ladder. Des- taca-se a implementação dos temas desenvolvidos com o software Zelio Logic. Sobre o Manual do Professor Este manual foi elaborado para auxiliar o professor, com descrição e orientação para cada um dos 11 capítulos do livro e dois apêndices. Para cada capítulo você encontra: - O sumário; - O resumo; - Os objetivos; - As sugestões metodológicas; - Respostas dos exercícios propostos. Todas as orientações metodológicas foram elaboradas com o princípio de que os conteúdos devem ser trabalhados de forma conceitual, procedimental e atitudinal, portanto sempre sugerimos ativida- des práticas, significativas e contextualizadas para garantir melhor aprendizagem. Objetivos Gerais Fornecer os conhecimentos teóricos e práticos necessários para implementação de sistemas auto- matizados empregando controladores lógicos programáveis (CLPs). Esses conhecimentos são transmitidos por meio de conceitos teóricos, exemplos resolvidose, principalmente, consolidados pela elaboração de exercícios, sempre buscando implementar as atividades em um software espe- cífico, o que auxilia na compreensão do funcionamento de controladores lógicos programáveis, for- necendo subsídios para uma correta especificação. Objetivos Específicos - Fornecer conceitos básicos sobre CLPs, sua arquitetura, características e interfaces de entrada e de saída. - Apresentar os principais tipos de sensores e atuadores empregados em sistemas automatizados. - Apresentar e conceituar as linguagens de programação padronizadas pela norma IEC 61131-3 (Ladder, lista de instruções, texto estruturado, diagrama de blocos de funções e sequenciamento gráfico de funções). - Apresentar conceitos de lógica booleana para implementação de circuitos combinacionais, conta- dores e temporizadores para circuitos sequenciais. - Mostrar a técnica de redução de circuitos combinacionais chamada mapa de Veitch-Karnaugh. - Apresentar uma metodologia padronizada para a conversão da ferramenta de descrição de pro- cessos sequenciais (GRAFCET) na linguagem de programação Ladder. Capítulo 1 - Introdução Sumário do Capítulo 1 1.1 Perspectiva histórica 1.2 Controladores lógicos programáveis 1.3 Controladores programáveis 1.4 Utilização dos CLPs 1.5 Comparação do CLP com outros sistemas de controle 1.6 Lógica com relés 1.7 Aplicações dos controladores lógicos programáveis 1.8 Arquitetura dos CLPs e princípio de funcionamento 1.8.1 Tipos de memória 1.9 Estrutura de memória e capacidade 1.9.1 Definições importantes 1.10 Modos de operação de um CLP 1.10.1 Modo de programação 1.10.2 Modo de execução 1.11 Tipos de CLP 1.11.1 CLPs compactos 1.11.2 CLPs modulares 1.12 Exercícios propostos Resumo do Capítulo 1 Este capítulo apresenta os controladores lógicos programáveis, sua perspectiva histórica, arquitetu- ra, princípio de funcionamento, tipos de memória e capacidade. Objetivos do Capítulo 1 Situar o aluno no contexto histórico em que surgiram os CLPs e que tipos de problemas pre- tendia-se resolver inicialmente com a sua utilização. Demonstrar que a denominação “controlador lógico” surgiu porque, na época, buscava-se um substituto para um sistema de comando de controle que era composto basicamente de bobi- nas e contatos elétricos. Ou seja, inicialmente pretendia-se resolver problemas de sistemas discretos que utilizam a lógica binária. Apresentar a arquitetura básica dos CLPs e seus principais componentes. Introduzir os conceitos de ciclo e tempo de varredura e a forma como ocorrem. Apresentar os conceitos de download e upload utilizados em CLPs. Demonstrar os principais tipos de memória utilizados nos CLPs e suas diferenças, introduzin- do os conceitos de memória volátil, não volátil e permanente. Diferenciar CLPs compactos e modulares e as características principais de cada tipo. Sugestões Metodológicas do Capítulo 1 Este capítulo, de conteúdo mais conceitual, pode ser utilizado para motivar o aluno sobre o tema. É neste capítulo que se apresentam as maiores questões básicas, porém fundamentais, sobre a im- portância da utilização dos CLPs na automação de sistemas. Sugere-se que, se possível, sejam apresentados fotos, ilustrações e vídeos de linhas de produção automatizada. Como atividade para os alunos, o professor pode solicitar que eles realizem uma pesquisa, em equipe, e construam uma “linha do tempo” com imagens e pequenos textos explicativos da evolução dos CLPs. Essa linha do tempo pode ser apresentada pelas equipes para a turma e, ao final, o pro- fessor faz as comparações e amarrações necessárias sobre o processo histórico-evolutivo. Solicitar aos alunos a realização dos exercícios propostos no final do capítulo. Respostas dos Exercícios do Capítulo 1 1. O Programmable Logic Controller (PLC) ou Controlador Lógico Programável (CLP) foi desenvol- vido a partir de uma demanda existente na indústria automobilística norte-americana. Suas primeiras aplicações foram na Hydronic Division da General Motors, em 1968, devido à gran- de dificuldade de mudar a lógica de controle de painéis de comando a cada mudança na linha de montagem. Tais mudanças implicavam altos gastos de tempo e de dinheiro. 2. O CLP foi elaborado inicialmente com uma especificação que refletia as necessidades de muitos usuários de circuitos a relés, não só da indústria automobilística, como de toda a indústria manufatureira. Para a aplicação industrial era necessário um controlador com as seguintes caracte- rísticas: Facilidade de programação e reprogramação, preferivelmente na planta, para ser possí- vel alterar a sequência de operações na linha de montagem; Possibilidade de manutenção e reparo, com blocos de entrada e saída modulares; Confiabilidade, para ser utilizado em um ambiente industrial; Redução de tamanho em comparação com o sistema tradicional que utilizava relés; Ser competitivo em custo com relação a painéis de relés e eletrônicos equivalentes; Possibilitar entradas em 115 V e saídas com 115 V e com capacidade mínima de 2 A para operar com válvulas solenoides e contatores; Possibilitar expansões sem grandes alterações no sistema; Memória programável com no mínimo 4 kBytes e possibilidade de expansão; Estações de operação com interface mais amigável; Possibilidade de integração dos dados de processo do CLP em bancos de dados ge- renciais, para tornar disponíveis informações sobre o chão de fábrica para os departa- mentos envolvidos com o planejamento da produção. 3. Sensores/transdutores: transdutor é um dispositivo que converte uma condição física do elemento sensor em um sinal elétrico para ser utilizado pelo CLP através da conexão às entradas do CLP. Um exemplo típico é um botão de pressão momentânea, em que um sinal elétrico é envia- do do botão de pressão para o CLP, indicando sua condição atual (pressionado OU liberado). Controladores: de acordo com os estados das suas entradas, o controlador utiliza um pro- grama de controle para calcular os estados das suas saídas. Os sinais elétricos das saídas são convertidos no processo através dos atuadores. Muitos atuadores geram movimentos, tais como válvulas, motores, bombas, e outros utilizam energia elétrica ou pneumática. O operador pode inte- ragir com o controlador através dos parâmetros de controle. Alguns controladores podem mostrar o estado do processo através de uma tela ou de um display. Atuadores: a função dos atuadores é converter o sinal elétrico oriundo do CLP em uma con- dição física, normalmente ligando ou desligando algum elemento. Os atuadores são conectados às saídas do CLP. Um exemplo típico é fazer o controle do acionamento de um motor através do CLP. Neste caso a saída do CLP vai ligar ou desligar a bobina do contator que o comanda. 4. Vantagens Facilidade e flexibilidade para alterar os programas. O CLP pode ser reprogramado e operar com uma lógica distinta. O programa pode ser armazenado em memória para replicação em outro sistema ou ser guardado como sistema reserva (backup). No caso de defeito, sinalizadores visuais no CLP informam ao operador a parte do sis- tema que está defeituosa. Desvantagens Custo mais elevado. Uso de algum tipo de programação ou álgebra booleana no projeto, técnicas que são desconhecidas por uma boa parte dos eletricistas. Sensibilidade à interferência e ruídos elétricos, comuns em instalações industriais. Necessidade de maior qualificação da equipe de manutenção. 5. O controlador lógico programável pode ser dividido em duas partes essenciais: Uma unidade central de processamento; Sistemas de interface de entrada/saída.6. A Unidade Central de Processamento (UCP), mais conhecida pela sua sigla originária da língua inglesa CPU (Central Processing Unit), comanda todas as atividades do CLP, sendo formada pelos três elementos: Processador. Sistema de memórias: são divididas em duas partes: instruções do programa executi- vo que controla as atividades da CPU e instruções do programa de aplicação do usuá- rio. Normalmente a última memória pode ser expandida pelo usuário. - Memória de programa: responsável pelo armazenamento do programa aplicati- vo, desenvolvido pelo usuário para desempenhar determinadas tarefas. - Memória de dados: local utilizado pela CPU para armazenamento temporário de dados. Fonte de alimentação: responsável pelo fornecimento da energia necessária para a alimentação da CPU e dos módulos de entrada e de saída. Fornece todos os níveis de tensão exigidos para as operações internas do CLP. 7. Memória EPROM (Erasable PROM): é uma memória PROM que pode ser reprogramada depois de ser inteiramente apagada por uma fonte de luz ultravioleta. O apagamento completo do conteúdo do chip necessita que a janela do chip seja exposta a uma fonte de luz ultravioleta por aproximadamente 20 minutos. Memória EEPROM (Electrically Erasable PROM): é não volátil e oferece a mesma flexibili- dade de programação que a RAM. A grande maioria dos controladores de médio e pequeno porte usa EEPROM como a única memória do sistema. Ela fornece armazenamento permanente para o programa e pode ser facil- mente alterada com o uso de um dispositivo de programação (por exemplo, PC) ou uma unidade de programação manual. Estas duas características ajudam a reduzir o tempo para a alteração de pro- gramas. Uma das desvantagens da EEPROM é que um byte de memória só pode ser escrito depois que o conteúdo anterior tiver sido apagado, causando um atraso. Esse período de atraso é conside- rável quando mudanças on-line de programação forem feitas. Outra desvantagem da EEPROM é a limitação do número de vezes que pode ser executada a operação de escrever/apagar um único byte de memória (de 10.000 a 100.000 vezes). 8. Memórias voláteis: perdem seu conteúdo programado quando sua alimentação elétrica é removida. Memórias voláteis são facilmente alteradas e é recomendado para a grande maioria das aplicações que utilizem uma bateria que mantenha sua alimentação, mesmo na ausência de alimen- tação externa. As baterias são chamadas de bateria de backup. 9. Memória PROM e EPROM. 10. O funcionamento do CLP é baseado num sistema microprocessado em que há uma estru- tura de software que realiza continuamente ciclos de leitura, chamados de scan. O scan é constituí- do de três processos: 1. Efetua a leitura dos dados através dos dispositivos via interface de entrada. 2. Executa o programa de controle armazenado na memória. 3. Escreve ou atualiza os dispositivos de saída via interface de saída. 11. Chama-se tempo de varredura (scan time) o tempo gasto para a execução de um ciclo completo. Esse valor muda conforme o controlador e depende de muitos fatores (tamanho da pala- vra, clock, arquitetura do processador etc.). 12. Modo de programação: no modo de programação (Prog) o CLP não executa nenhum programa, isto é, fica aguardando para ser configurado ou receber novos programas ou até receber modificações de programas já instalados. Esse tipo de programação é chamado de off-line (fora de operação). Modo de execução: no modo de execução (Run), o CLP passa a executar o programa do usuário. CLPs de maior porte podem sofrer alterações de programa mesmo durante a execução. Esse tipo de programação é chamado de on-line (em operação). 13. A operação de transferência de programas do microcomputador (ou terminal de progra- mação) para o CLP denomina-se download. 14. A operação para fazer a coleta de um programa armazenado no CLP para o PC é chama- da de upload. 15. Durante o processo de leitura dos pontos de entrada, a CPU endereça o sistema de E/S, coleta os estados atuais dos dispositivos que estão conectados e armazena as informações em forma de bits "1" ou "0". Uma entrada energizada equivale ao valor binário "1" e a entrada desener- gizada equivale ao valor binário "0". Essas informações são armazenadas em uma região da memó- ria chamada Tabela Imagem das Entradas (TIE). No processo de execução da lógica programada, a TIE é utilizada para obter os estados dos dispositivos. Os resultados das lógicas programadas que atuam em determinadas saídas são arma- zenados em uma área de memória que se chama Tabela Imagem das Saídas (TIS). As lógicas que possuem saídas internas (memórias internas) são armazenadas na área correspondente. No momento da execução da lógica programada, sendo necessária a referência a uma saída qualquer, dentro do mesmo ciclo de varredura, essa tabela é consultada. É importante verificar que durante esse processo não é feita nenhuma referência a pontos externos de entrada ou saída. A CPU trabalha somente com informações obtidas da memória. Na etapa de atualização de saídas, a CPU executa uma varredura na tabela TIS e atualiza as saídas externas através do endereçamento do sistema de E/S para atualizar o estado dos dispositi- vos de saída de acordo com o programa. Também é feita atualização de valores de outros operan- dos, como resultados aritméticos, contagens, temporizadores, entre outros. Ao final da atualização da tabela imagem, é feita a transferência dos valores da tabela ima- gem das saídas para os cartões de saída, encerrando o ciclo de varredura. A partir daí é iniciado um novo scan e a operação continua enquanto se mantém o controlador no modo de execução. 16. Para verificação de erros, é estipulado um tempo de processamento, ficando a cargo de um circuito chamado Watch Dog Timer supervisioná-lo. Se esse tempo máximo for ultrapassado, a execução do programa pela CPU será interrompida, sendo assumido um estado de falha (fault). 17. CLPs compactos: possuem incorporados em uma única unidade: a fonte de alimentação, a CPU e os módulos de E/S, ficando o usuário com acesso somente aos conectores do sistema E/S. Esse tipo de estrutura normalmente é empregado para CLPs de pequeno porte. Atualmente suportam uma grande variedade de módulos especiais (normalmente vendidos como opcionais), tais como entradas e saídas analógicas, contadores rápidos, módulos de comunicação, Interfaces Homem/Máquina (IHM) e expansões de I/O. CLPs modulares: são compostos por uma estrutura modular, em que cada módulo executa uma determinada função. Podemos ter processador e memória em um único módulo com fonte se- parada ou então as três partes juntas em um único gabinete. O sistema de entrada/saída é decom- posto em módulos de acordo com suas características. Eles são colocados em posições predefini- das (racks), formando uma configuração de médio e grande porte. Desta forma temos os seguintes elementos colocados para formar o CLP: rack, fonte de alimentação, CPU e módulos de E/S. Capítulo 2 - Interfaces de Entradas e de Saídas Sumário do Capítulo 2 2.1 Introdução 2.2 Conceitos básicos 2.2.1 Características das entradas e saídas - E/S 2.3 Módulos de entrada 2.4 Interfaces de entrada de dados 2.4.1 Regra geral 2.5 Módulos de saída 2.5.1 Saídas analógicas 2.6 Exercícios propostos Resumo do Capítulo 2 Neste capítulo são descritos os cartões de entrada e de saída (analógicos e digitais), que têm por finalidade fazer a interface entre o CLP e o mundo externo. São apresentados conceitos, como re- solução, características elétricas e de aplicação, fornecendo subsídios para a escolha do controla- dor correto para uma determinada aplicação. Objetivos do Capítulo 2 - Apresentar os conceitos básicos dos cartões de entradae de saída. - Conceituar e apresentar as diferenças entre entradas analógicas e digitais. - Descrever as características elétricas dos cartões de entrada (PNP e NPN) e de saída (relé, tran- sistor e triac). Sugestões Metodológicas para o Capítulo 2 No final deste capítulo são sugeridos alguns exercícios, que devem ser realizados pelos alunos co- mo forma de avaliar o entendimento dos conceitos apresentados. Além dos exercícios propostos, também sugerimos que o professor proponha o seguinte: - Que os alunos busquem na Internet manuais de grandes fabricantes de CLP e analisem os dife- rentes tipos de interface de entrada e de saída que esses fabricantes oferecem. - Caso a escola possua um laboratório com CLPs, propor uma atividade em que alunos analisem o tipo de interface que existe no laboratório. Após essa análise teórica, o professor apresenta as ca- racterísticas nos controladores do laboratório. - Desenvolver, em conjunto com os alunos, um software para o controle de um processo, como, por exemplo, nível, ilustrando as diferenças de utilizar um sensor digital e um sensor analógico, como mostram as Figuras 2.4 e 2.5. Respostas dos Exercícios do Capítulo 2 1. Porque nas ligações do CLP não há conexão física entre os dispositivos de entrada e os de saída como em um painel elétrico convencional. A única conexão é através do programa que pode ser fa- cilmente alterado. 2. Os módulos de entrada fazem a interface entre os elementos de sinais de entrada e o CLP. Co- mo exemplos de elementos que fornecem sinais de entrada temos: microchaves, botões, chaves fim de curso, contato de relés, sensores de proximidade etc. 3. As interfaces de entrada analógica permitem que o CLP manipule grandezas analógicas que são normalmente enviadas por sensores eletrônicos. As grandezas analógicas tratadas por esses módulos são normalmente tensão e corrente elétrica. No caso de tensão as faixas de utilização são: 0 a 10 Vcc, 0 Vcc a 5 Vcc, 1 Vcc a 5 Vcc, –5 Vcc a +5 Vcc, –10 Vcc a +10 Vcc (no caso, as interfaces que permitem entradas positivas e negativas são chamadas de entradas diferenciais), e no caso de corrente, as faixas utilizadas são 0 mA a 20 mA, 4 mA a 20 mA. Um sinal analógico é a representação de uma grandeza contínua que pode assumir, em um deter- minado instante, qualquer valor entre dois limites definidos. 4. A resolução é a divisão da variação da variável medida por um determinado número de bits. Uma entrada analógica com maior número de bits permite melhor representação da grandeza analógica. Por exemplo, uma placa de entrada analógica de 0 a 10 Vcc com uma resolução de 8 bits permite uma resolução de 39,1 mV. 5. A seguir encontra-se um diagrama de blocos para uma interface típica de entrada CA/CC. Os cir- cuitos de entrada variam de acordo com o fabricante, mas em geral as interfaces CA/CC operam da mesma forma que o diagrama. Um circuito de entrada CA/CC tem duas partes principais: - Parte de força; - Parte lógica. Uma isolação elétrica é feita geralmente através de optoacopladores. Quando um pulso digital pas- sa através do LED, um pulso de infravermelho é produzido. Esse pulso é detectado por um fototran- sistor que gera um pulso de tensão no circuito. O espaço entre o LED e o fototransistor garante a isolação elétrica. 6. Uma saída digital pode estar na condição ligada ou desligada. Válvulas, solenoides, contatores, alarmes, relés, sirenes e lâmpadas são exemplos de atuadores conectados em saídas digitais. 7. Na saída de um sensor PNP ou fonte, o nível da sua saída lógica vai comutar entre o fornecimen- to de uma tensão equivalente à da alimentação das saídas e um circuito aberto. No caso de um sensor NPN, quando o sensor de proximidade detectar algum objeto, vai enviar um sinal para o transistor NPN comutar, que envia um sinal Gnd (negativo) para a entrada do CLP. 8. 9. Os módulos ou interfaces de saída analógica convertem valores numéricos em sinais de saída em tensão ou corrente. No caso de tensão normalmente de 0 a 10 Vcc ou 0 a 5 Vcc, e no caso de corrente de 0 a 20 mA ou 4 a 20 mA. Por exemplo: se o cartão de saída analógica enviar 0 Vcc, es- se valor vai corresponder a 0%, e se o cartão enviar 10 Vcc, vai corresponder a 100%, se utilizar- mos uma saída em tensão. As saídas analógicas são utilizadas para controlar dispositivos atuado- res como válvulas proporcionais, motores, inversores de frequência, resistências elétricas, entre ou- tros. 10. Saída digital a relé: aciona cargas alimentadas por tensão tanto contínua quanto alternada. Uma grande vantagem de utilizar essa configuração de saída é o fato de se ter uma saída pratica- mente imune a qualquer tipo de transiente da rede. Entretanto, esse tipo de saída possui uma pe- quena vida útil dos contatos se comparado com os outros tipos, e permite um número total de acio- namentos aproximado de 150.000 a 300.000. Saída a transistor: para esse tipo de módulo, o elemento que efetua o acionamento pode ser um transistor típico ou um transistor de efeito de campo (FET), o que promove comutações com alta ve- locidade. O módulo com saída a transistor é recomendado quando são utilizadas fontes de corrente contínua. Essa saída tem uma capacidade de 10 106 acionamentos ao longo de sua vida útil e pode suportar uma corrente de aproximadamente 1,0 A. Para a saída a transistor, optoisoladores são usados para isolar a carga a ser acionada do cartão do CLP. Saída a TRIAC: tem maior vida útil do que a saída a relé. Nesse tipo de saída o elemento acionador é um dispositivo de estado sólido (TRIAC), sendo recomendado seu uso para corrente alternada. Tem uma vida útil de 10 106 e pode suportar uma corrente de até, aproximadamente, 1,0 A. Capítulo 3 - Sensores e Atuadores Sumário do Capítulo 3 3.1 Introdução 3.2 Chaves 3.2.1 Chave botoeira 3.2.2 Chaves fim de curso 3.2.2.1 Principais vantagens e desvantagens das chaves fim de curso 3.2.2.2 Aplicações típicas 3.2.3 Critérios de seleção 3.2.4 Chaves automáticas 3.3 Relés 3.3.1 Aplicações 3.3.2 Seleção de relés 3.4 Sensores de proximidade 3.4.1 Classificação dos sensores com relação ao tipo de saída 3.4.1.1 Sensores de proximidade indutivos 3.4.1.2 Sensores capacitivos 3.4.1.3 Sensores de proximidade ópticos 3.4.1.4 Sensor difuso-refletido 3.4.1.5 Sensor de proximidade ultrassônico 3.5 Exercícios propostos Resumo do Capítulo 3 Este capítulo fornece um estudo dos sensores de proximidade indutivos, capacitivos, ópticos, ul- trassônicos, bem como relés e chaves fim de curso com suas características, aspectos construtivos e aplicações. Objetivos Específicos do Capítulo 3 - Apresentar ao aluno os principais tipos de sensores e atuadores utilizados na automação. - Demonstrar os conceitos básicos e os princípios de funcionamento dos principais tipos de senso- res e atuadores. - Fazer uma análise comparativa dos tipos mais indicados para cada aplicação. Sugestões Metodológicas para o Capítulo 3 Se for possível o trabalho em laboratório, aconselha-se que sejam apresentados os diversos senso- res e atuadores e características que permitam identificar visualmente os vários tipos e os elemen- tos que os diferenciam. Caso não seja possível, o professor pode levar alguns desses sensores à sala de aula para de- monstração, ou ainda solicitar que a sala se divida em equipes para pesquisar imagens (na Internet) de um tipo de sensor a ser designado pelo professor. Essas imagens serão expostas posteriormen- te pelas equipes com os devidos comentáriosdo professor. Solicitar aos alunos a realização dos exercícios propostos no final do capítulo. Respostas dos Exercícios do Capítulo 3 1. Chave botoeira e chave fim de curso. 2. As chaves fim de curso têm basicamente as seguintes finalidades: Controle: sinaliza os pontos de início ou de parada de um determinado processo. Segurança: desliga equipamentos quando há abertura de porta ou equipamento e alarme. Quanto ao número de contatos, as chaves fim de curso podem ter a seguinte configuração: SPDT (Single Pole Double Throw): um conjunto de contatos NA e NF. Nessa configuração, quando um contato é aberto o outro se fecha. SPST (Single Pole Single Throw): relé com um único contato que pode ser normal- mente aberto ou normalmente fechado. DPDT relay (Double-Pole Double-Throw): relé com dois conjuntos de contatos NA e NF que operam simultaneamente por uma simples ação. 3. Na seleção da chave, é preciso levar em conta muitos fatores, como os relacionados em seguida: O número de polos e terminais; A tensão a ser chaveada e o tipo de corrente (CA ou CC); O valor da corrente a ser chaveada e a corrente a ser percorrida após o chaveamento; A frequência de atuações; As condições ambientes, como vibração, temperatura, umidade, agressividade do am- biente; O tamanho físico; A velocidade de atuação; Além dos opcionais, como lâmpada piloto embutida, chave de trava, entre outros. 4. As chaves manuais atuam quando um operador pressiona a chave, fazendo com que os seus contatos mudem de estado. Em muitos pontos de um processo industrial não é possível a colocação de um operador, de- vido aos fatores técnico, econômico e de periculosidade. Para resolver este problema, existem cha- ves automáticas, cuja operação é determinada pela posição de algum dispositivo ou pelo valor de alguma grandeza física. 5. O relé é definido como uma chave comandada por uma bobina. É considerado uma chave porque ele liga-desliga um circuito elétrico, permitindo a passagem da corrente elétrica como resul- tado do fechamento de contato ou impedindo a passagem da corrente elétrica durante o estado de contato aberto. 6. Eles têm as seguintes aplicações: Ligar e desligar correntes ou tensões em ambientes agressivos, como, por exemplo, processos industriais em que a temperatura pode ser extremamente alta ou baixa e no- civa à saúde humana. Operar simultaneamente vários circuitos ou equipamentos em altas velocidades de co- mutação. Ligar e desligar equipamentos em sistemas lógicos de intertravamento, pela operação de um equipamento quando algum evento tiver ocorrido. Proteger equipamentos de sobrecarga ou subcarga quando tensão, corrente, tempera- tura, pressão, vazão, nível ou qualquer outra variável do processo varie além dos limites máximos e mínimos estabelecidos, sendo a interligação com os relés feita por meio de chaves automáticas. 7. Para a seleção dos relés devem ser definidos os seguintes aspectos: A carga a ser controlada; O tipo de sinal de controle disponível; A quantidade de contatos necessários; As condições do ambiente em que será instalado; O espaço disponível no painel para o relé. 8. Sensores digitais fornecem um simples sinal lógico de saída (zero ou um). Por exemplo, um termostato que controla o ar-condicionado de uma casa é um sensor digital. Quando a temperatura dentro de um quarto está abaixo do setpoint (valor desejado de temperatura) do termostato, sua sa- ída é zero; quando está acima o termostato comuta e fornece um valor lógico 1 em sua saída. Os sensores analógicos fornecem um sinal analógico de saída que pode ser tensão corrente, resistência, entre outros. Quando sensores são usados com Controladores Lógicos Programáveis (CLP), geralmente são conectados a entradas analógicas do CLP. 9. Bobinas: a bobina e a montagem em núcleo de ferrite geram um campo eletromagnético a partir da energia do oscilador. Oscilador: fornece a energia necessária para a geração do campo magnético nas bobinas. Circuito de disparo: detecta mudanças na amplitude de oscilação. As mudanças ocorrem quando um alvo de metal se aproxima do campo magnético irradiado pelo sensor. Circuito de saída: quando uma mudança suficiente no campo magnético é detectada, a saí- da em estado sólido fornece um sinal a uma interface para um CLP ou máquina. O sinal indica a presença ou ausência de um alvo de metal na distância do sensor. 10. O alvo padrão é uma plaqueta quadrada de aço doce, com 1 mm de espessura e compri- mentos dos lados iguais ao diâmetro da face ativa. Fator de redução: é preciso considerar ainda que metais distintos têm valores diferentes de resistividade (que limita as correntes parasitas); assim o tipo de metal afeta a distância sensora. De acordo com o tipo de material a ser utilizado, é necessário um fator de correção da distância senso- ra, como para o aço doce 1,0, aço inoxidável 0,9, alumínio 0,45, bronze 0,50 e cobre 0,40. 11. Para os sensores blindados há um campo magnético mais direcionado, o que contribui pa- ra o aumento da precisão, da direcionalidade e da distância de operação do sensor. 12. Vantagens Não é afetado por poeira ou ambientes que contenham sujeira; Não é prejudicado pela umidade; Não possui partes móveis nem contatos mecânicos; Não é dependente da cor do objeto alvo. Desvantagens Somente detecta objetos metálicos; A distância sensora é menor que em outras tecnologias de sensores de proximidade; Pode ser afetado por fortes campos eletromagnéticos. 13. O princípio de funcionamento baseia-se em dois circuitos eletrônicos: um emissor do feixe de luz e outro receptor dele. O emissor envia um feixe de luz de forma pulsada através de um LED de modo a evitar que o receptor o confunda com a luz ambiente. O receptor possui um fototransistor sensível à luz e um circuito que reconhece somente a luz vinda do emissor. 14. Os LEDs são largamente utilizados em sensores ópticos, pois são componentes resisten- tes e confiáveis. Operam em uma larga faixa de temperatura e são muito resistentes a danos decor- rentes de vibração e choques mecânicos. 15. Os LEDs geralmente emitem luz e os fotodetectores são sensíveis à luz em uma grande área. Lentes são usadas para os fotodetectores e LEDs para estreitar e dar forma a essa área. À medida que a área é estreitada, o alcance aumenta. Como resultado, as lentes ampliam a distância sensora dos sensores fotoelétricos. 16. Faz-se uma comutação em uma frequência elevada na ordem de 5 kHz para evitar o aquecimento excessivo do LED. 17. Tem-se uma unidade, o emissor, que é a fonte luminosa que produz um feixe de luz foca- do. Considerando que, quando o receptor não recebe sinal do sensor comuta a sua saída, se um objeto passar entre o emissor e o receptor, o feixe de luz é bloqueado e o receptor comuta a sua sa- ída. 18. Vantagens Podem detectar pequenos objetos a longas distâncias; Os objetos podem ser opacos ou pouco translúcidos; Devido à sua habilidade de detectar através de ambientes sujos, com pó, óleo, entre ou- tros, esses sensores fornecem grande confiabilidade e necessitam de pouca manuten- ção. Desvantagens Mais caro, devido à exigência de emissor e receptor em separado; Necessita de duas conexões elétricas separadas; O alinhamento do feixe de luz emissor-receptor torna-se muito importante; Não detecta objetos completamente transparentes. 19. O sensor opera similarmente ao sensor de barreira, no qual um objeto passa em frente a ele e bloqueia o feixe de luz enviado. Entretanto, neste caso a luz que está sendo bloqueada é a mesma que retorna de um refletor. Desta forma, esse sensor não necessita de cabeamento adicio- nal, pois o emissor e o receptor estão alocados no mesmo sensor. 20.Vantagens Maior facilidade de instalação que o do tipo barreira, pois tem corpo único e é de fácil alinhamento; Mais barato que o feixe transmitido, porque a fiação é mais simples (corpo único); Possibilidade de detecção de objetos transparentes, para os quais sempre há uma ate- nuação, permitindo ajustes no potenciômetro de sensibilidade do sensor de forma a de- tectar esse objeto; Os objetos podem ser opacos, translúcidos e até transparentes. Desvantagens Uma possível falha no emissor é avaliada como detecção de um objeto; O espelho prismático ou fitas refletoras podem se sujar, provocando falhas no funcio- namento; Possui alcance mais curto que o feixe transmitido; Pode não detectar objetos brilhantes (usar a polarização); Possui menor margem de detecção que o sensor de feixe transmitido. 21. Tem o emissor e o receptor de luz alocados na mesma unidade. Desta forma, a luz do emissor do objeto alvo reflete no próprio objeto a ser detectado, sendo espalhada pela superfície do alvo em todos os ângulos possíveis. Uma parte é refletida e captada pelo receptor, o que ocasiona a comutação da saída do sensor. Quando não existe objeto presente, nenhuma luz é refletida para o receptor e a saída do sensor não é comutada. 22. Vantagens Não é necessário um refletor (fita refletora) ou espelho; Dependendo do ajuste, diferentes objetos podem ser detectados; Os objetos podem ser translúcidos, transparentes ou opacos e mesmo assim uma por- centagem da luz é refletida. Desvantagens Para menores distâncias é requerida menor reflexão das superfícies dos materiais; Para maiores distâncias, maiores taxas de reflexão são necessárias. 23. O sensor de proximidade ultrassônico opera de acordo com o mesmo princípio do sonar, em que um sinal de ultrassom é enviado da face do sensor. Se um alvo é colocado na frente do sensor e está dentro de sua escala, o sinal é refletido pelo alvo e retorna ao sensor. O retorno desse sinal chama-se eco e, quando acontece, o sensor detecta se um alvo está presente pela medida do tempo de atraso entre o sinal transmitido e o eco. O sensor pode calcular a distância entre o sensor e o alvo pela medição do tempo transcorrido entre a emissão do sinal e o retorno do eco. 24. Ruído, pressão atmosférica, temperatura do ar, turbulência do ar e proteção do sensor. 25. Vantagens Podem detectar objetos a distâncias até 15 metros; Um sensor de proximidade ultrassônico tem uma resposta que independe da cor da su- perfície ou reflexibilidade óptica do objeto. Desvantagens Devem ser colocados perpendicularmente ao objeto a ser detectado para que a distân- cia sensora seja a especificada; Têm mínima distância sensora; Mudanças no ambiente como temperatura, pressão, umidade e turbulência no ar podem afetar a performance do sensor; Objetos com pouca densidade, como espumas e roupas, tendem a absorver energia e podem causar dificuldades para detecção a longas distâncias. Capítulo 4 - Linguagens de Programação Sumário do Capítulo 4 4.1 Definições básicas 4.1.1 Norma IEC-61131-3 4.2 Elementos comuns 4.2.1 Comentários 4.2.2 Unidades organizacionais de programas 4.2.3 Entradas, saídas e memória 4.2.4 Acesso direto a variáveis 4.2.5 Tipo de dado 4.2.6 Strings 4.2.7 Tempos e datas 4.2.7.1 Outros tipos 4.2.8 Endereçamento simbólico 4.2.9 Declaração de variáveis 4.2.9.1 Variáveis internas 4.2.9.2 Variáveis de entrada 4.2.9.3 Variáveis de saída 4.2.9.4 Variáveis de entrada e de saída 4.2.10 Inicialização 4.2.11 Atributos de variáveis 4.3 Linguagens de programação 4.3.1 Linguagem Ladder - Ladder Diagram (LD) 4.3.2 Lista de instruções - Instruction List (IL) 4.3.3 Texto estruturado - Structured Text (ST) 4.3.4 Diagrama de blocos de funções - Function Block Diagram (FBD) 4.3.5 Sequenciamento Gráfico de Funções - Sequential Function Chart (SFC) 4.3.6 Aplicação de linguagens de programação aos CLPs 4.4 Exercícios propostos Resumo do Capítulo 4 Neste capítulo são apresentados conceitos básicos de linguagens de programação. A norma IEC 61131-3 é descrita, conceituando os seus elementos comuns, comentários, unidades organizacio- nais de programas, entradas, saídas e memórias, tipos de dados e variáveis. Também são descritas as cinco linguagens padronizadas pela norma: Ladder (LD), Lista de Instruções (IL), Texto Estrutu- rado (ST), Diagrama de Blocos de Funções (FBD) e Sequenciamento Gráfico de Funções (SFC). Objetivos do Capítulo 4 - Definir linguagem de programação por meio de seus conceitos e características. - Apresentar a norma IEC 61131-3, seu conceito, elementos e características. - Apresentar as cinco linguagens padronizadas pela norma IEC 61131-3 (LD, IL, ST, FBD e SFC). Sugestões Metodológicas para o Capítulo 4 No final deste capítulo são sugeridos alguns exercícios a serem feitos pelos alunos como forma de avaliar o entendimento dos conceitos apresentados. Além dos exercícios propostos, também sugerimos o seguinte: - Que os alunos busquem catálogos de grandes fabricantes de CLP, analisem se os controladores atendem à norma IEC 61131-3 e informem quais linguagens esses controladores apresentam em seu software de configuração. - Que o professor resolva um determinado exercício utilizando os cinco tipos de linguagem e, se possível, implemente-os em um software específico de um CLP. Esta atividade fará o aluno visuali- zar e fixar as diferenças entre as linguagens de programação e as suas particularidades. Respostas dos Exercícios do Capítulo 4 1. Define-se instrução como um comando que permite a um sistema com capacidade computacional realizar determinada operação. Linguagem de programação é um conjunto padronizado de instruções que o sistema computacio- nal é capaz de reconhecer. 2. Norma que procura estabelecer um padrão aberto para os CLPs, visando a uniformização de procedimentos dos diversos fabricantes. Foi criado um grupo de trabalho no IEC (International Elec- trotechnical Commission) para estabelecer normas a todo o ciclo de desenvolvimento dos CLPs, in- cluindo o projeto de hardware, instalação, testes, documentação, programação e comunicação. É dividida usualmente em três seções: generalidades, elementos comuns e linguagens de programa- ção. 3. O programa de um CLP é dividido em unidades individuais, chamadas de Unidades Organizacionais de Programas (POU - Program Organization Units), que podem ser dos seguintes tipos: programas, blocos de funções (ou blocos funcionais) e funções. 4. De acordo com a norma IEC 61131-3, somente entradas, saídas e a memória interna do contro- lador podem ser acessadas diretamente pelo programa de controle. Endereçar diretamente significa escrever ou ler diretamente na entrada, saída ou memória sem utili- zar um identificador simbólico. A localização das suas posições físicas ou lógicas no sistema de controle é definida pelo respectivo fabricante do controlador. O endereçamento direto é reconhecido pela utilização do símbolo "%" precedendo sua designação. 5. Descreva os tipos de dados possíveis de implementar pela norma IEC 6113-3. BOOL (Boolean), SINT (Short Integer), INT (Integer), DINT (Double Integer), UINT (Unsigned Integer), REAL (Floating point), TIME (Tempo de duração), STRING (string), BYTE (8 bits), WORD (16 bits). 6. Variáveis internas: frequentemente é necessário armazenar resultados intermediários que não necessitam ser conhecidos externamente. Variáveis de entrada: são alimentadas externamente por uma unidade organizacional, por exem- plo, um bloco funcional. Variáveis de saída: são as variáveis de saída de uma Unidade Organizacionale fornecem valores que serão transferidos para um dispositivo externo. São utilizadas por programas e blocos de fun- ções. 7. Inspirada na linguagem assembly e de característica puramente sequencial, é caracterizada por instruções que possuem um operador e, dependendo do tipo de operação, podem incluir um ou mais operandos, separados por vírgulas. É indicada para pequenos CLPs ou para controle de pro- cessos simples. 8. É uma das linguagens gráficas de programação, muito popular na Europa, cujos elementos são expressos por blocos interligados, semelhantes aos utilizados em eletrônica digital. Essa linguagem permite um desenvolvimento hierárquico e modular do software, uma vez que podem ser construí- dos blocos de funções mais complexos a partir de outros menores e mais simples. Normalmente os blocos são construídos utilizando a linguagem de texto estruturado. 9. SFC é uma linguagem gráfica que permite a descrição de ações sequenciais, paralelas e alterna- tivas existentes numa aplicação de controle. Como é descendente direto do GRAFCET, o SFC for- nece os meios para estruturar uma unidade de organização de um programa num conjunto de eta- pas separadas por transições. A cada etapa está associado um conjunto de ações. A cada transição está associada uma receptividade que terá de ser satisfeita para que a transposição da transição ocorra, e assim o sistema evolua para a etapa seguinte. 10. É uma linguagem gráfica baseada na lógica de relés e contatos elétricos para a realização de circuitos de comandos de acionamentos. Por ser a primeira linguagem utilizada pelos fabricantes, é a mais difundida e encontrada em quase todos os CLPs da atual geração. Bobinas e contatos são símbolos utilizados nessa linguagem. Os símbolos de contatos programados em uma linha representam as condições que serão avaliadas de acordo com a lógica. Como resultado determinam o controle de uma saída, que normalmente é representado pelo símbo- lo de uma bobina. 11. É uma linguagem textual de alto nível e muito poderosa, inspirada na linguagem Pascal, que contém todos os elementos essenciais de uma linguagem de programação moderna, incluindo as instruções condicionais (IF-THEN-ELSE e CASE OF) e instruções de iterações (FOR, WHILE e REPEAT). Como o seu nome sugere, encoraja o desenvolvimento de programação estru- turada, sendo excelente para a definição de blocos funcionais complexos, os quais podem ser utili- zados em qualquer outra linguagem IEC. Das linguagens textuais é a mais potente, portanto a mais recomendada para aplicações complexas que envolvam a descrição de comportamento sequencial. Capítulo 5 - Linguagem Ladder Sumário do Capítulo 5 5.1 Lógica de contatos 5.1.1 Chave aberta 5.1.2 Chave fechada 5.2 Símbolos básicos 5.2.1 Relés 5.3 Diagrama de contatos em Ladder 5.3.1 Fluxo reverso 5.3.2 Repetição de contatos 5.3.3 Repetição de uma mesma bobina 5.3.4 Relés internos 5.3.5 Endereçamento 5.3.6 Siemens (S7-200) 5.3.7 Allen-Bradley (RSLogix500) 5.3.8 Schneider Electric (Zelio Logic) 5.3.9 Conversão de diagramas elétricos em diagrama Ladder 5.3.10 Contatos na vertical 5.3.11 Avaliação de leitura dos degraus do diagrama Ladder 5.4 Circuitos de autorretenção 5.4.1 Contatos "selo" 5.4.2 Instruções set e reset 5.4.3 Detecção de eventos 5.4.4 Allen-Bradley 5.4.4.1 ONS - borda de subida 5.5 Leitura das entradas 5.5.1 Princípio de funcionamento 5.5.2 Utilização de chaves externas do tipo NF 5.6 Exercícios propostos Resumo do Capítulo 5 A linguagem Ladder é detalhada a partir de conceitos básicos, incluindo bobinas, re- lés internos, endereçamento nos controladores IEC, Siemens, Schneider Electric e Allen-Bradley, conversão de diagramas elétricos em diagramas Ladder, instruções e detecção de eventos. Objetivos do Capítulo 5 Introduzir os conceitos básicos da linguagem Ladder. Diferenciar a representação por diagrama de contatos da linguagem Ladder. Apresentar as notações utilizadas pelos principais fabricantes. Descrever como os degraus são avaliados na linguagem Ladder. Apresentar uma metodologia para conversão de diagrama de contatos em lin- guagem Ladder. Sugestões Metodológicas para o Capítulo 5 Solicitar que os alunos resolvam problemas lógicos simples e utilizem a nota- ção da linguagem Ladder. Enfatizar como a utilização de contatos NF modifica a lógica da programação. No laboratório, introduzir uma ferramenta de edição de diagramas em Ladder e, se possível, a implementação dos programas desenvolvidos. Caso não exista um laboratório especifico, a sugestão é que se trabalhe no la- boratório de informática com o uso de simuladores específicos, como, por exemplo, o Zelio Soft, apresentado no livro. Respostas dos Exercícios do Capítulo 5 1. Vantagens Possibilidade de uma rápida adaptação do pessoal técnico (semelhança com diagramas elétricos convencionais com lógica a relés); Possibilidade de aproveitamento do raciocínio lógico na elaboração de um comando feito com relés; Fácil recomposição do diagrama original a partir do programa de aplicação; Fácil visualização dos estados das variáveis sobre o diagrama Ladder, permi- tindo uma rápida depuração e manutenção do software; Documentação fácil e clara; Símbolos padronizados e mundialmente aceitos pelos fabricantes e usuários; Técnica de programação mais difundida e aceita industrialmente. Desvantagens Sua utilização em programas extensos ou com lógicas mais complexas é bastante difícil; Programadores não familiarizados com a operação de relés tendem a ter dificuldades com essa linguagem; Edição mais lenta. 2. O relé é um comutador elétrico que pode ser operado magnética ou eletro- magneticamente. Os relés eletromagnéticos são os mais comuns, especialmente nas aplicações que requerem o controle de um circuito elétrico. 3. Sim. Um controlador programável permite o uso de múltiplos contatos de um dispositivo de entrada. Este procedimento é feito simplesmente inserindo contatos (abertos ou fechados) quantas vezes for necessário. 4. Embora alguns modelos de CLP permitam que uma mesma saída (bobina) seja repetida, é desaconselhável fazê-lo porque a repetição de uma saída em de- graus diferentes vai tornar muito confusa a lógica do programa e, por consequência, dificultar o entendimento de quem assumir a manutenção desse programa. Reco- menda-se, portanto, que uma bobina (saída) não seja repetida. 5. O uso de bobinas negadas é desaconselhado pelas seguintes razões: na maioria dos sistemas a posição de segurança é uma em que a saída do CLP está sem energia. Geralmente contatos (chamados de permissivos) são colocados em sé- rie com a bobina para que múltiplas condições sejam satisfeitas antes que a saída possa ser energizada. Utilizando bobinas negadas, a saída já inicia ligada e algumas condições devem ser satisfeitas para que a saída seja desligada, o que é exatamente o oposto do conceito de segurança normalmente utilizado. 6. Relés internos nos CLPs são elementos utilizados para armazenamento temporário de dados (bits). Seu efeito é comparável com o dos contatores auxiliares. O nome relé interno foi dado em função dessa característica. Para efeitos de progra- mação, suas bobinas podem ser energizadas e desativadas e seus contatos utiliza- dos para ligar ou desligar outras saídas. 7. As bobinas com autorretenção são ativadas e desativadas pelas instruções set e reset respectivamente. As bobinas retentivas são aquelas capazes de se "lembrar" do estado em que se encontravam quando ocorreu uma queda de energia elétrica. 8. Programas compostos de vários degraus são executados da esquerda paraa direita e de cima para baixo (exceto quando houver instruções de desvio), uma ló- gica após a outra, e repetidos ciclicamente. 9. A instrução set liga uma saída e a mantém ligada mesmo que o contato da entrada deixe de conduzir. Para desligar a saída é utilizada a instrução reset. 10. É um contato aberto usado em paralelo com uma chave momentânea, utili- zado em aplicações em que é necessário manter uma saída energizada, mesmo quando a entrada venha a ser desligada. 11. BORDA DE SUBIDA: marca o instante exato em que o nível lógico do sinal mudou de 0 para 1. BORDA DE DESCIDA: marca o instante exato em que o nível lógico do sinal mudou de 1 para 0. 12. Para detecção de eventos, normalmente é utilizada uma técnica conhecida como detecção de borda, ou seja, detectar o instante em que houve uma transição de um estado para outro. Assim, se o estado inicial era desligado e passou para ligado, a detecção desse evento é chamada de "detecção de borda de subida". No caso con- trário, ou seja, a transição do estado ligado para o desligado, a detecção desse even- to é chamada de "detecção de borda de descida". Por exemplo, o comportamento de um portão eletrônico é comandado por um único botão que tem a função de abrir, fechar, parar, reverter etc. Portanto, para rea- lizar a ação necessária devemos saber duas coisas: em que estado está atualmente (fechado, fechando, abrindo, aberto etc.) e também se o botão foi pressionado ou não. Dependendo da combinação dessas duas informações, será tomada uma ação. Capítulo 6 - Circuitos Combinacionais Sumário do Capítulo 6 6.1 Tabela verdade 6.2 Fluxograma para o desenvolvimento de projetos combinacionais 6.2.1 Álgebra booleana 6.2.2 Estados lógicos 6.2.3 Funções lógicas 6.3 Função inversora (NOT) 6.3.1 Representação da porta inversora no diagrama elétrico 6.3.1.1 Teorema booleano 6.3.2 Exemplos resolvidos 6.4 Função E (AND) 6.4.1 Representação da porta E no diagrama elétrico 6.4.2 Representação da porta E em linguagem Ladder 6.4.3 Representação da porta E (AND) no diagrama de blocos de funções 6.4.4 Funções algébricas utilizando a função lógica E (AND) 6.4.5 Exemplos resolvidos 6.5 Função OU (OR) 6.5.1 Representação da porta OU no diagrama elétrico 6.5.2 Representação da porta OU em linguagem Ladder 6.5.3 Representação da porta OU em diagrama de blocos de funções 6.5.4 Álgebra booleana envolvendo funções OR 6.5.5 Exemplos resolvidos 6.6 Função NÃO-E (NAND) 6.6.1 Representação da função NÃO-E no diagrama elétrico 6.6.2 Primeiro teorema de Morgan 6.6.3 Segundo teorema de Morgan 6.6.4 Representação da função NÃO-E em diagrama de blocos de funções 6.6.5 Exemplo resolvido 6.7 Função NÃO-OU (NOR) 6.7.1 Representação da função NÃO-OU no diagrama elétrico 6.7.2 Representação da porta NÃO-OU em linguagem Ladder 6.7.3 Representação da função NÃO-OU em diagrama de blocos de funções 6.7.4 Exemplos resolvidos 6.8 Função OU-EXCLUSIVO (XOR) 6.8.1 Representação da função OU-EXCLUSIVO no diagrama elétrico 6.8.2 Representação da função NÃO-OU-EXCLUSIVO (XNOR) no diagrama elétrico 6.8.3 Resumo 6.8.4 Exemplos resolvidos 6.9 Exercícios propostos Resumo do Capítulo 6 Neste capítulo são apresentados os conceitos básicos da lógica booleana por meio de suas portas lógicas: E, OU, INVERSORA, NÃO-E, NÃO-OU, OU-EXCLUSIVO e NÃO-OU-EXCLUSIVO, e sua relação com diagramas elétricos. Também são apre- sentados problemas e exercícios para implementação de circuitos combinacionais com o uso das portas lógicas apresentadas. Objetivos do Capítulo 6 - Apresentar os conceitos básicos da lógica booleana por meio de portas lógicas. - Apresentar a relação entre tabela verdade, portas lógicas e diagramas elétricos. - Possibilitar ao aluno a descrição e a resolução de problemas utilizando circuitos combinacionais com controladores lógicos programáveis. Sugestões Metodológicas para o Capítulo 6 No final deste capítulo são sugeridos alguns exercícios que devem ser feitos pelos alunos como forma de avaliar o entendimento dos conceitos apresentados. Além dos exercícios propostos, também sugerimos que o professor proponha o se- guinte: - Que os alunos busquem implementar circuitos anteriormente implementados com diagramas elétricos agora por meio de lógica booleana. - Apresentar exemplos de lógica booleana, resolvê-los nas linguagens padronizadas (LD, IL, ST, FBD) e implementa-los em um software de programação de CLP, de pre- ferência conectado a um CLP ou em um simulador, para que os alunos visualizem o resultado da programação. Respostas dos Exercícios do Capítulo 6 Capítulo 7 - Mapa de Veitch-Karnaugh Sumário do Capítulo 7 7.1 Células adjacentes 7.2 Transcrição da tabela verdade para o mapa de Karnaugh 7.2.1 Utilização do mapa 7.2.2 Agrupamento de minitermos 7.2.3 Soma de produtos ou produto de somas 7.2.4 Funções incompletamente especificadas 7.2.5 Uso dos mapas de Karnaugh 7.2.5.1 Implicantes 7.2.5.2 Implicantes primos 7.2.5.3 Implicante primo essencial 7.2.5.4 Algoritmo 7.3 Exercícios propostos Resumo do Capítulo 7 Neste capítulo são apresentados os mapas de Veitch-Karnaugh, incluindo transcrição da tabela verdade para o mapa de Karnaugh, soma de produtos ou produtos de so- ma, funções incompletamente especificadas, algoritmo para implementação e sua uti- lização para solução de problemas práticos. Objetivos do Capítulo 7 Introduzir o conceito de mapas lógicos. Apresentar método para transcrição de tabela lógica para um mapa de Kar- naugh. Sugerir um método de identificação das células adjacentes, implicantes, impli- cantes primos e implicantes primos essenciais. Apresentar um método para simplificação e extração da equação lógica. Sugestões Metodológicas do Capítulo 7 Ao final do capítulo, espera-se que o aluno consiga traduzir situações do mundo real em tabelas verdades, transcrevê-las para um mapa de Karnaugh, extrair a equação lógica simplificada e, por fim, implementá-la em linguagem Ladder. Para tanto, sugere-se que se trabalhe com exercícios relacionados ao mundo real pa- ra que os alunos possam colocar em prática as aprendizagens adquiridas, como, por exemplo, a automação de algum processo que exista no ambiente da escola ou no local de trabalho de algum dos alunos, de forma que haja proximidade do que se está apresentando e a vivência diária dos alunos. Buscar na própria sala de aula, com os alunos, alguma situação de automação real que possa ser conhecida por eles, ficando desta forma uma situação mais significati- va. Respostas dos Exercícios do Capítulo 7 1. 1. a) BACA b) BACACBCBA c) BA d) DA e) DCBADCBADCBADCBA 2. 2. a) A 3. b) A . C + A . B + C . B 4. 3. C A C F S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 5. CFCACFCAS 6. 4. 7. a) 8. b) A B C S 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 A B S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 S = C + A . B S = A +B 9. 10. 5. A B C S 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 11. S = B . C + A . B + A . C 12. 13. 6. A B C D S 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 10 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 14. DS 15. 16. 17. 18. 19. 7. SJ SP CLD S 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 20. S = CLD . SP + CLD . SJ 21. 8. P TT TP SE S 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 22. S = P . TP + P . SE + P . TT + TT . TP . SE 23. 9. A B C I S 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 24. ICBAS 25. 10. Linha A B C D Saída 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 2 0 0 1 0 0 3 0 0 1 1 0 4 0 1 0 0 0 5 0 1 0 1 0 6 0 1 1 0 0 7 0 1 1 1 1 8 1 0 0 0 0 9 1 0 0 1 0 10 1 0 1 0 1 11 1 0 1 1 1 12 1 1 0 0 1 13 1 1 0 1 1 14 1 1 1 0 1 15 1 1 1 1 1 26. S = A . B + A . C + B . C . D 27. 11. Decimal A B C D Vermelha 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 2 0 0 1 0 1 3 0 0 1 1 0 4 0 1 0 0 0 5 0 1 0 1 0 6 0 1 1 0 0 7 0 1 1 1 0 8 1 0 0 0 0 9 1 0 0 1 0 10 1 0 1 0 X 11 1 0 1 1 X 12 1 1 0 0 X 13 1 1 0 1 X 14 1 1 1 0 X 15 1 1 1 1 X 28. CBADBAVermelha Linha A B C D Amarela 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 2 0 0 1 0 0 3 0 0 1 1 0 4 0 1 0 0 1 5 0 1 0 1 1 6 0 1 1 0 0 7 0 1 1 1 0 8 1 0 0 0 0 9 1 0 0 1 0 10 1 0 1 0 X 11 1 0 1 1 X 12 1 1 0 0 X 13 1 1 0 1 X 14 1 1 1 0 X 15 1 1 1 1 X 29. DBACBADCBAAmarela Decimal A B C D Verde 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 2 0 0 1 0 0 3 0 0 1 1 0 4 0 1 0 0 0 5 0 1 0 1 0 6 0 1 1 0 0 7 0 1 1 1 1 8 1 0 0 0 1 9 1 0 0 1 1 10 1 0 1 0 X 11 1 0 1 1 X 12 1 1 0 0 X 13 1 1 0 1 X 14 1 1 1 0 X 15 1 1 1 1 X Verde = A + B . C . D Capítulo 8 - Sistemas Sequenciais Sumário do Capítulo 8 8.1 Instrução contador 8.1.1 Contador crescente 8.1.2 Contador decrescente 8.1.3 Contador bidirecional 8.1.4 Exemplo resolvido 8.2 Temporizadores 8.2.1 TP - Temporizador de pulso (Pulse timer) 8.2.2 Temporizador com retardo para ligar (TON - Timer On Delay) 8.2.3 Temporizador TON - nos controladores Allen-Bradley 8.2.4 Temporizador de atraso para desligar (TOF - Timer Off Delay) 8.2.5 Temporizador TOF - RsLogix500 (Allen-Bradley) 8.2.6 Temporizador retentivo - RTO 8.3 Exercícios propostos Resumo do Capítulo 8 Neste capítulo são apresentados os conceitos básicos de temporizadores e contado- res, essenciais para modelagem e implementação de sistemas que evoluem em fun- ção do tempo ou de eventos externos. Também é fornecida descrição dos contadores e temporizadores para controladores Siemens, Allen-Bradley, Schneider Electric e um que segue a norma IEC 61131-3, sendo apresentados problemas resolvidos com es- ses controladores. Objetivos do Capítulo 8 - Apresentar os conceitos básicos de temporizadores e contadores. - Apresentar a aplicação dos temporizadores e contadores nos controladores dispo- níveis no mercado (Siemens, Rockwell, Allen-Bradley e padrão IEC 61131-3) por meio de exemplos resolvidos. Sugestões Metodológicas para o Capítulo 8 No final deste capítulo são sugeridos alguns exercícios que devem ser feitos pelos alunos como forma de avaliar o entendimento dos conceitos apresentados. Além dos exercícios propostos, também sugerimos o seguinte: - Que os alunos busquem implementar circuitos anteriormente implementados com diagramas elétricos agora por meio de lógica booleana, como, por exemplo, chaves de partida de motores. - Que se implementem os exercícios propostos nas linguagens LD e FBD em um sof- tware de programação de CLP, de preferência conectado a um CLP ou em um simu- lador para que os alunos visualizem o resultado da programação. Respostas dos Exercícios do Capítulo 8 Capítulo 9 - Linguagem de Lista de Instruções Sumário do Capítulo 9 9.1 Princípios básicos 9.2 Sintaxe 9.3 Rótulo (etiqueta) 9.4 Modificadores de instruções 9.4.1 Operador LD 9.4.2 Operador ST 9.4.3 Operador S 9.4.4 Operador R 9.5 Operações adiadas 9.6 Mnemônicos de alguns fabricantes 9.6.1 Operador JMP 9.6.2 Operador RET 9.7 Contadores 9.8 Temporizadores 9.9 Exercícios propostos Resumo do Capítulo 9 Abrange os princípios básicos, sintaxe, instruções da linguagem de programação de Lista de Instruções (IL), bem como exemplos resolvidos de conversão de Ladder em Lista de Instruções. Objetivos do Capítulo 9 - Introduzir a lógica da linguagem de Lista de Instruções. - Apresentar a sintaxe básica. - Mostrar a relação entre a linguagem Ladder e a linguagem de Lista de Instruções, e como converter uma em outra. - Apresentar o conceito de “operação adiada” e de registrador. Sugestões Metodológicas para o Capítulo 9 Existem softwares de edição que trabalham com ambas as linguagens (Ladder e LI). Caso seja possível a sua utilização em laboratório, haverá grande ganho de veloci- dade na compreensão dos conceitos. Solicitar aos alunos a realização dos exercícios propostos no final do capítulo. Respostas dos Exercícios do Capítulo 9 30. 1. C)BA(L 31. LD A OR B ANDN C ST L 32. 33. 2. )DC()BA(L 34. LDN A OR B AND( C OR D ) ST L 35. 36. 3. DBCBAL 37. LD A AND( LDN B OR C ) OR( B AND D ) ST L 38. 39. 4. DCBAL 40. LD A ANDN B ANDN C OR D ST L 41. 42. 5. )EC(ADCBL 43. LDN B OR( C AND D ) OR( A AND( LDN C OR E ) ) ST L 44. 45. 6. LDN S1 AND S2 AND S3 OR( S1 ANDN S2 AND S3 ) OR( S1 AND S2 ANDN S3 ) ST H1 46. 7. 47. 8. 48. Capítulo 10 - GRAFCET/SFC Sumário do Capítulo 10 10.1 Conceitos básicos de GRAFCET 10.2 Regras de evolução do GRAFCET 10.2.1 Regras de sintaxe 10.3 Ações associadas às etapas 10.4 Estruturas básicas do GRAFCET 10.4.1 Sequência única 10.4.2 Seleção de sequências 10.4.3 Salto de etapas 10.4.4 Repetição de sequência 10.4.5 Paralelismo 10.5 Aplicação do GRAFCET para a resolução de problemas 10.6 Aplicação do GRAFCET para problemas que envolvem seleção de sequências 10.6.1 Exemplo da aplicação de GRAFCET para a resolução de problemas que contenham contadores e temporizadores 10.7 Aplicação do GRAFCET em processos em que ocorre paralelismo 10.7.1 Problemas que envolvem paralelismo 10.8 Aplicações de GRAFCET em chaves de partida 10.8.1 Chave de partida direta 10.8.2 Chave de partida reversora 10.8.3 Chave de partida estrela-triângulo 10.9 Exercícios propostos Resumo do Capítulo 10 Neste capítulo são apresentados os conceitos de modelagem de sistemas sequen- ciais por meio da linguagem de programação GRAFCET/SFC. São abordados os elementos básicos dessa linguagem, como regras de evolução, sintaxe, ações, além das estruturas básicas. São fornecidos exemplos práticos de projetos de sistemas sequenciais, bem como aplicação em chaves de partida no software de programação Zelio Logic da Schneider Electric. Objetivos do Capítulo10 - Apresentar os conceitos básicos da linguagem GRAFCET/SFC para a descrição de sistemas sequenciais. - Prover conhecimento para que o leitor possa descrever e implementar sistemas se- quenciais, como, por exemplo, chaves de partida, em controladores lógicos progra- máveis. - Indicar as formas de programar e simular os sistemas e programas desenvolvidos em um software comercial (Zelio Logic). Sugestões Metodológicas para o Capítulo 10 No final deste capítulo são sugeridos alguns exercícios que devem ser feitos pelos alunos como forma de avaliar o entendimento dos conceitos apresentados. Além dos exercícios propostos, sugerimos o seguinte: - Um trabalho em grupo no qual os alunos proponham um sistema sequencial e fa- çam um projeto que contemple desde a descrição do hardware do CLP, a descrição de entradas e saídas até a modelagem e o desenvolvimento do software em GRA- FCET (SFC), utilizando os modelos comportamental e tecnológico. Respostas dos Exercícios do Capítulo 10 Capítulo 11 - Conversão GRAFCET/Ladder Sumário do Capítulo 11 11.1 Implementação do algoritmo de controle a partir do GRAFCET 11.2 Método 11.2.1 Sequência de procedimentos para projeto 11.3 Etapas 11.3.1 Etapa inicial 11.3.2 Transições 11.3.3 Caso geral 11.3.4 Sequência simples 11.3.5 Divergência E (AND) simples 11.3.6 Divergência e convergência E (AND) 11.3.7 Divergência OU (OR) 11.3.8 Convergência OU (OR) 11.4 Ações 11.4.1 Ação normal 11.4.2 Ações condicionais 11.4.3 Ações memorizadas 11.4.4 Ações que envolvem temporizadores 11.4.5 Ações com retardo para iniciar 11.4.6 Ações limitadas no tempo 11.4.7 Ações impulsionais 11.5 Exemplos resolvidos 11.5.1 Exemplo 1 - sequência simples 11.5.2 Set(E0) 11.5.3 Exemplo 2 - sequências com convergência e divergência "OU" 11.5.4 Exemplo 3 - sequências com convergência e divergência "E" 11.6 Exercícios propostos Resumo do Capítulo 11 Este capítulo trata de um método para conversão de GRAFCET em linguagem La- dder. Sua necessidade decorre de que, embora o GRAFCET seja uma poderosa téc- nica de modelagem, nem todos os CLPs possuem a linguagem SFC que permite sua execução. Apresenta uma técnica que permite a modelagem em GRAFCET e a im- plementação da lógica em linguagem Ladder. Objetivos do Capítulo 11 - Apresentar uma técnica que permite converter diagrama GRAFCET em Ladder. - Consolidar o conceito por meio de exemplos. Sugestões Metodológicas para o Capítulo 11 A ideia é apresentar aos alunos uma metodologia que possa ser aplicada indepen- dentemente de fabricante, complexidade ou recursos disponíveis do CLP, concen- trando-se mais no problema a ser resolvido (modelado em GRAFCET) do que propri- amente na implementação em Ladder, que passa a ser um processo automático de conversão. Mostrar que a vantagem da utilização de uma metodologia está na possibilidade de trabalhar em grupo, distribuindo tarefas ou atividades, e facilitar a manutenção futura, já que o sistema pode ser documentado e integrado mais facilmente. Isso pode ser conseguido pela simulação de um projeto envolvendo um grupo de alunos, sendo ca- da um responsável por uma parte do desenvolvimento, e um dos membros responsá- vel por prover a integração das soluções desenvolvidas pelos demais. Respostas dos Exercícios do Capítulo 11 49. 1. 1o passo: criação do Grafcet nível 1 Figura do Grafcet nível 1 (descritivo ou funcional). 2o passo: criação das tabelas de associação Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição S1 I1 Sensor de nível alto S2 I2 Sensor de nível baixo Tabela de receptividades (entradas). Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição T01 M5 Transição entre as etapas 0 e 1 T10 M6 Transição entre as etapas 1 e 0 Tabela de transições. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição E0 M3 Etapa 0 E1 M4 Etapa 1 Tabela de etapas. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição Motobomba Q1 Motor do ventilador de ar Tabela de ações (saídas). 3o passo: criação do Grafcet nível 2 Figura do Grafcet nível 2 (tecnológico ou de implementação). 4o passo: criação do programa em Ladder Nível comportamental Nível tecnológico 2001 SET 235 IMM 1110 SET 146 IMM Tabela de equações das transições. Nível comportamental Nível tecnológico 100 TFSES 613 MMSM 010 TER 53 MRM 011 TES 54 MSM 101 TER 64 MRM Tabela de relacionamento entre nível comportamental e tecnológico para etapas. Nível comportamental Nível tecnológico Motobomba =E1 41 MQ Tabela de relacionamento entre nível comportamental e tecnológico para ações. Ladder 50. 2. 1o passo: criação do Grafcet nível 1 Figura do Grafcet nível 1 (descritivo ou funcional). 2o passo: criação das tabelas de associação Nível comportamen- tal Nível tecnológi- co Descrição PTD I1 Botão de partida h I2 Sensor de nível alto B1 I3 Chave fim de curso b1 B2 I4 Chave fim de curso b2 Tabela de receptividades (entradas). Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição T01 M7 Transição entre as etapas 0 e 1 T12 M8 Transição entre as etapas 1 e 2 T23 M9 Transição entre as etapas 2 e 3 T30 MA Transição entre as etapas 3 e 0 Tabela de transições. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição E0 M3 Etapa 0 E1 M4 Etapa 1 E2 M5 Etapa 2 E3 M6 Etapa 3 Tabela de etapas. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição Desce Q1 Desce Veloc. alta Q2 Velocidade alta Veloc. baixa Q3 Velocidade baixa Sobe Q4 Sobe Tabela de ações (saídas). 3o passo: criação do Grafcet nível 2 Figura do Grafcet nível 2 (tecnológico ou de implementação). 4o passo: criação do programa em Ladder Nível compor- tamental Nível tecnoló- gico H.PTDET 001 2137 IIMM 1112 BET 348 IMM 2223 BET 459 IMM HET 330 26 IMMA Tabela de equações das transições. Nível compor- tamental Nível tecnoló- gico 300 TFSE_S MAMSM 13 010 TE_R 73 MRM 011 TE_S 74 MSM 121 TE_R 84 MRM 122 TE_S 85 MSM 232 TE_R 95 MRM 233 TE_S 96 MSM 303 TE_R MARM6 Tabela de relacionamento entre nível comporta- mental e tecnológico para etapas. Nível comportamen- tal Nível tecnológico Desce = E1 + E2 541 MMQ Sobe = E3 44 MQ Veloc. baixa = E2 53 MQ Veloc. alta = E1+E3 642 MMQ Tabela de relacionamento entre nível comportamental e tecnológico para ações. 51. 3. 1o passo: criação do Grafcet nível 1 Figura do Grafcet nível 1 (descritivo ou funcional). 2o passo: criação das tabelas de associação Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição PTD I1 Botão de partida A I2 Sensor de peso A B I3 Sensor de peso B T1 T1 Temporizador TON - 3 s T2 T2 Temporizador TON - 20 s T3 T3 Temporizador TON - 10 s FS M1 First-Scan Tabela de receptividades (entradas). Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição T01 M9 Transição entre as etapas 0 e 1 T12 MA Transição entre as etapas 1 e 2 T23 MB Transição entre as etapas 2 e 3 T34 MC Transição entre as etapas 3 e 4 T45 MD Transição entre as etapas 4 e5 T50 ME Transição entre as etapas 5 e 0 Tabela de transições. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição E0 M3 Etapa 0 E1 M4 Etapa 1 E2 M5 Etapa 2 E3 M6 Etapa 3 E4 M7 Etapa 4 E5 M8 Etapa 5 Tabela de etapas. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição VA Q1 Válvula A VB Q2 Válvula B VBal Q3 Válvula balança M Q4 Motor do misturador VM Q5 Válvula misturador TT1 TT1 Temporizador TON - 3 s TT2 TT2 Temporizador TON - 20 s TT3 TT3 Temporizador TON - 10 s Tabela de ações (saídas). 3o passo: criação do Grafcet nível 2 Figura do Grafcet nível 2 (tecnológico ou de implementação). 4o passo: criação do programa em Ladder Nível comportamental Nível tecnológico PTD.ET 001 139 IMM AET 112 24 I.MMA BET 223 35 I.MMB 1334 TET 16 TMMC 2445 TET 27 TMMD 3550 TET 38 TMME Tabela de equações das transições. Nível compor- tamental Nível tecnoló- gico 500 TFSE_S MEMSM 13 010 TE_R 93 MRM 011 TE_S 94 MSM 121 TE_R MARM4 122 TE_S MASM5 232 TE_R MBRM5 233 TE_S MBSM6 343 TE_R MCRM6 344 TE_S MCSM7 454 TE_R MDRM7 455 TE_S MDSM8 505 TE_R MERM8 Tabela de relacionamento entre nível comporta- mental e tecnológico para etapas. Nível compor- tamental Nível tecno- lógico VA =E1 41 MQ VB = E2 52 MQ Vbal = E3 6M3Q M = E4 74 MQ VM = E5 85 MQ TT1 = E3 61 MTT TT2 = E4 72 MTT TT3 = E5 83 MTT Tabela de relacionamento entre nível comporta- mental e tecnológico para ações. 52. 4. 1o passo: criação do Grafcet nível 2 Figura do Grafcet nível 1 (descritivo ou funcional). 2o passo: criação das tabelas de associação Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição S1 I1 Sensor óptico SP1A I2 Sensor de cilindro 1 avançado SP1R I3 Sensor de cilindro 1 recuado SP2A I4 Sensor de cilindro 2 avançado SP2R I5 Sensor de cilindro 2 recuado FS M1 First-scan Tabela de receptividades (entradas). Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição T01 M8 Transição entre as etapas 0 e 1 T12 M9 Transição entre as etapas 1 e 2 T23 MA Transição entre as etapas 2 e 3 T34 MB Transição entre as etapas 3 e 4 T40 MC Transição entre as etapas 4 e 0 Tabela de transições. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição E0 M3 Etapa 0 E1 M4 Etapa 1 E2 M5 Etapa 2 E3 M6 Etapa 3 E4 M7 Etapa 4 Tabela de etapas. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição Posicionador1 Q1 Cilindro 1 Posicionador2 Q2 Cilindro 2 Tabela de ações (saídas). 3o passo: criação do Grafcet nível 2 Figura do Grafcet nível 2 (tecnológico ou de implementação). 4o passo: criação do programa em Ladder Nível compor- tamental Nível tecnoló- gico 1S.ET 001 138 IMM A1SPET 112 249 IMM R1SPET 223 35 IMMA A2SPET 334 46 IMMB R2SPET 441 57 IMMC Tabela de equações das transições. Nível compor- tamental Nível tecnoló- gico 400 TFSSE MCMSM 13 010 TRE 83 MRM 011 TSE 84 MSM 121 TRE 94 MRM 122 TSE 95 MSM 232 TRE MARM5 233 TSE MASM6 343 TRE MBRM6 344 TSE MBSM7 404 TRE MCRM3 Tabela de relacionamento entre nível comporta- mental e tecnológico para etapas. Nível comportamental Nível tecnológico Posicionador 1 = E2 41 MQ Posicionador 2 = E3 62 MQ Tabela de relacionamento entre nível comportamental e tecnológico para ações. 53. 5. 1o passo: criação do Grafcet nível 1 Figura do Grafcet nível 1 (descritivo ou funcional). 2o passo: criação das tabelas de associação Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição LIGA I1 Botão de partida SNA I2 Sensor da posição alta SNB I3 Sensor da posição mais baixa FS M1 First-scan Tabela de receptividades (entradas). Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição T01 M8 Transição entre as etapas 0 e 1 T12 M9 Transição entre as etapas 1 e 2 T23 MA Transição entre as etapas 2 e 3 T34 MB Transição entre as etapas 3 e 4 T41 MC Transição entre as etapas 4 e 1 T40 MD Transição entre as etapas 4 e 0 Tabela de transições. Nível comportamental Nível tecnológi- Descrição co E0 M3 Etapa 0 E1 M4 Etapa 1 E2 M5 Etapa 2 E3 M6 Etapa 3 E4 M7 Etapa 4 Tabela de etapas. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição V1 Q1 Motor da broca MIST1 Q2 Motor de descida em alta velocidade V2 Q3 Motor de descida em baixa velocida- de TT1 TT1 Temporizador 1 CC1 CC1 Contador 1 Tabela de ações (saídas). 3o passo: criação do Grafcet nível 2 Figura do Grafcet nível 2 (tecnológico ou de implementação). 4o passo: criação do programa em Ladder Nível compor- tamental Nível tecnoló- gico LIGA.ET 001 138 IMM SNAET 112 249 IMM 1223 TET 15 T.MMA SNBET 334 36 I.MMB 1441 CET 17 C.MMC 1441 CET 17 C.MMD Tabela de equações das transições. Nível compor- tamental Nível tecnoló- gico 400 TFSSE MDMSM 13 010 TRE 83 MRM 011 TSE MCMSM 84 121 TRE 94 MRM 122 TSE 95 MSM 232 TRE MARM5 233 TSE MASM6 343 TRE MBRM6 344 TSE MBSM7 40414 TTRE MDMCRM7 Tabela de relacionamento entre nível comporta- mental e tecnológico para etapas. Nível comportamental Nível tecnológico V1 = E1 41 MQ MIST1 = E2 52 MQ 21 ETT 51 MTT 32 EV 63 MQ 31 ECC 61 MCC 01 ERCC 31 MRCC Tabela de relacionamento entre nível comportamental e tecnológico para ações. 54. 6. 1o passo: criação do Grafcet nível 1 Figura do Grafcet nível 1 (descritivo ou funcional). 2o passo: criação das tabelas de associação Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição LIGA (m) I1 Botão de partida Spa I2 Sensor da posição avançada b I3 Sensor da posição mais baixa a I4 Sensor da posição mais alta Spr I5 Sensor da posição recuada Tabela de receptividades (entradas). Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição T01 M8 Transição entre as etapas 0 e 1 T12 M9 Transição entre as etapas 1 e 2 T23 MA Transição entre as etapas 2 e 3 T34 MB Transição entre as etapas 3 e 4 T40 MC Transição entre as etapas 4 e 0 Tabela de transições. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição E0 M3 Etapa 0 E1 M4 Etapa 1 E2 M5 Etapa 2 E3 M6 Etapa 3 E4 M7 Etapa 4 Tabela de etapas. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição S_V SQ1 Avança cilindro R_V RQ1 Recua cilindro S_MB SQ2 Liga motor da broca R_MB RQ2 Desliga motor da bro- ca MAd Q3 Motor de descida Maa Q4 Motor de subida Tabela de ações (saídas). 3o passo: criação do Grafcet nível 2 Figura do Grafcet nível 2 (tecnológico ou de implementação). 4o passo: criação do programa em Ladder Nível compor- tamental Nível tecno- lógico m.ET 001 138 IMM SpaET 112 249 IMM bET 223 35 IMMA aET 334 46 IMMB SprET 440 57 IMMC Tabela de equações das transições. Nível compor- tamental Nível tecnoló- gico 400 TFSE_S MCMSM 13 010 TE_R 83 MRM 011 TE_S 84 MSM 121 TE_R 94 MRM 122 TE_S 95 MSM 232 TE_R MARM5 233 TE_S MASM6 343 TE_R MBRM6 344 TE_S MBSM7 404 TE_R MCRM3 Tabela de relacionamento entre nível comporta- mental e tecnológico para etapas. Nível comportamental Nível tecnológico 1EV_S 41 MSQ 4EV_R 71 MRQ 2EMB_S 52 MSQ 4EMB_R 72 MRQ 2EMAd 53 MQ 3EMAa 64 MQ Tabela de relacionamento entre nível comportamental e tecnológico para ações. 55. 7. 1o passo: criação do Grafcet nível 1 Figura do Grafcet nível 1 (descritivo ou funcional). 2o passo: criação das tabelas de associação Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição LIGA (m) I1 Botão de partida LS I2 Sensor de nível TSH I3 Termostato de temperatura alta DESLIGA I4 Botão desliga T1 T1 Temporizador T1 Tabela de receptividades (entradas). Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição T01 M7 Transição entre as etapas 0 e 1 T12 M8 Transição entre as etapas 1 e 2 T23 M9 Transição entre as etapas 2 e 3 T31 MA Transição entre as etapas 3 e 1 T30 MB Transição entre as etapas 3 e 0 Tabela de transições. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição E0 M3 Etapa 0 E1 M4 Etapa 1 E2 M5 Etapa 2 E3 M6 Etapa 3 Tabela de etapas. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição V1 Q1 Válvula V1 V2 Q2 Válvula V2 M Q3 Motor do mistura- dor V3 Q4 Válvula 3 TT1 TT1 Temporizador TT1 Tabela de ações (saídas). 3o passo: criação do Grafcet nível 2 Figura do Grafcet nível 2 (tecnológico ou de implementação). 4o passo: criação do programa em Ladder Nível comportamen- tal Nível tecnoló- gico LIGA.ET 001 137 IMM LSET 112 248 I.MM TSHET 223 359 I.MM 1331 TDESLIGAET 146 TI.MMA 1330 TDESLIGAET 146 TI.MMB Tabela de equações das transições. Nível compor- tamental Nível tecnoló- gico 300 TFSE_S MBMSM 13 010 TE_R 73 MRM 011 TE_S 74 MSM 121 TE_R 84 MRM 122 TE_S 85 MSM 232 TE_R 95 MRM 233 TE_S 96 MSM 30313 TTE_R MBMARM6 Tabela de relacionamento entre nível comporta- mental e tecnológico para etapas. Nível comportamental Nível tecnológico 11 EV 41 MQ 22 EV 52 MQ 2EM 53 MQ 33 EV 64 MQ 31 ETT 61 MTT Tabela de relacionamento entre nível comportamental e tecnológico para ações. 56. 8. 1o passo: criação do Grafcet nível 1 Figura do Grafcet nível 1 (descritivo ou funcional). 2o passo: criação das tabelas de associação Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição LIGA I1 Botão de partida SO I2 Sensor óptico FCGA I3 Fim de curso da garra avançada FCPI I4 Fim de curso da posição inferi- or FCPS I5 Fim de curso da posição supe- rior FCGR I6 Fim de curso garra recuada C1 C1 Contador 1 T1 T1 Temporizador TON - 5 s FS M1 First-scan Tabela de receptividades (entradas). Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição T01 MA Transição entre as etapas 0 e 1 T12 MB Transição entre as etapas 1 e 2 T23 MC Transição entre as etapas 2 e 3 T34 MD Transição entre as etapas 3 e 4 T45 ME Transição entre as etapas 4 e 5 T56 MF Transição entre as etapas 5 e 6 T60 MG Transição entre as etapas 6 e 0 T61 MH Transição entre as etapas 6 e 1 Tabela de transições. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição E0 M3 Etapa 0 E1 M4 Etapa 1 E2 M5 Etapa 2 E3 M6 Etapa 3 E4 M7 Etapa 4 E5 M8 Etapa 5 E6 M9 Etapa 6 Tabela de etapas. Nível comportamental Nível tecnológi- Descrição co Pistão desce Q1 Motor do ventilador de ar Pistão Garra Q2 Válvula piloto Esteira Q3 Ignitor TT1 TT1 Temporizador TON - 5 s CC1 CC1 Contador crescente 5 unid. Tabela de ações (saídas). 3o passo: criação do Grafcet nível 2 Figura do Grafcet nível 2 (tecnológico ou de implementação). 4o passo: criação do programa em Ladder Nível comporta- mental Nível tecnoló- gico LIGA.ET 001 13 IMMA SOET 112 24 I.MMB FCGAET 223 35 I.MMC FCPIET 334 46 IMMD 1445 TET 17 TMME FCPSET 556 58 IMMF FCGRCET 1660 619 ICMMG FCGRCET 1661 619 ICMMH Tabela de equações das transições. Nível compor- tamental Nível tecnoló- gico 600 TFSE_S MGMSM 13 010 TE_R MARM3 61011 TTE_S MASM4 121 TE_R MBRM4 122 TE_S MBSM5 232 TE_R MCRM5 233 TE_S MCSM6 343 TE_R MDRM6 344 TE_S MDSM7 454 TE_R MERM7 455 TE_S MESM8 565 TE_R MFRM8 566 TE_S MFSM9 61606 TTE_R MHMGRM9 Tabela de relacionamento entre nível comporta- mental e tecnológico para etapas. Nível comportamental Nível tecnológico Set Pistão descida =E3 61 MQ_S Reset Pistão de descida = E5 81 MQ_R Set Pistão Avança Garra = E3 52 MQ_S Reset Pistão Avança Garra = E6 92 MQ_R Esteira = E1 43 MQ CC1 = E2 51 MCC Reset CC1 = E0 51 MCC_R TT1 = E4 71 MTT Tabela de relacionamento entre nível comportamental e tecnológico para ações. 57. 9. 1o passo: criação do Grafcet nível 1 Figura do Grafcet nível 1 (descritivo ou funcional). 2o passo: criação das tabelas de associação Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição LIGA I1 Botão de partida CHAMA I2 Sensor de chama ace- sa FS1 I3 Sensor de fluxo de ar DESLIGA I4 Botão para desligar REINÍCIO I5 Botão de reinício T1 T1 Temporizador 1 T2 T2 Temporizador 2 T3 T3 Temporizador 3 Tabela de receptividades (entradas). Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição T01 MA Transição entre as etapas 0 e 1 T12 MB Transição entre as etapas 1 e 2 T23 MC Transição entre as etapas 2 e 3 T34 MD Transição entre as etapas 3 e 4 T35 ME Transição entre as etapas 3 e 5 T45 MF Transição entre as etapas 4 e 5 T46 MG Transição entre as etapas 4 e 6 T56 MH Transição entre as etapas 5 e 6 T60 MJ Transição entre as etapas 6 e 0 Tabela de transições. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição E0 M3 Etapa 0 E1 M4 Etapa 1 E2 M5 Etapa 2 E3 M6 Etapa 3 E4 M7 Etapa 4 E5 M8 Etapa 5 E6 M9 Etapa 6 Tabela de etapas. Nível comportamental Nível tecnológi- co Descrição Motor vent. Q1 Motor do ventilador de ar Válv. piloto Q2 Válvula piloto Ignitor Q3 Ignitor Alarme Q4 Alarme Válv. principal Q5 Válvula principal TT1 TT1 Temporizador TON - 20 s TT2 TT2 Temporizador TON - 2 s TT3 TT3 Temporizador TON - 30 s Tabela de Ações (saídas). 3o passo: criação do Grafcet nível 2 Figura do Grafcet nível 2 (tecnológico ou de implementação). 4o passo: criação do programa em Ladder Nível comportamen- tal Nível tecnoló- gico CHAMALIGA.ET 001 213 IIMMA 1FSET 112 34 I.MMB 1223 TET 15 T.MMC CHAMATET 2334 226 ITMMD CHAMATET 2335 226 IT.MME CHAMAET 445 27 IMMF DESLIGAET 446 47 IMMG REINICIOET 556 58 IMMH Nível compor- tamental Nível tecnoló- gico 600 TFSE_S MJMSM 13 010 TE_R MARM3 011 TE_S MASM4 121 TE_R MBRM4 122 TE_S MBSM5 232 TE_R MCRM5 233 TE_S MCSM6 35343 TTE_R MEMDRM6 344 TE_S MDSM7 3TET 660 39 TMME Tabela de equações das transições. 46454 TTE_R MGMFRM7 45355 TTE_S MFMESM8 565 TE_R MHRM8 56466 TTE_S MHMGSM9 606 TE_R MJRM9 Tabela de relacionamento entre nível comporta- mental e tecnológico para etapas. Nível comportamentalNível tecnológico Set motor vent =E1 41 MQ_S Reset motor vent = E0 31 MQ_R Válv. piloto = E3 62 MQ Válv. principal = E4 75 MQ Ignitor = E3 63 MQ Alarme = E5 84 MQ TT1 = E2 51 MTT TT2 = E3 62 MTT TT3 = E6 93 MTT Tabela de relacionamento entre nível comportamental e tecnológico para ações. 58.