Micrologix 1400 c1n6g

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

ville Santa Catarina - Brasil Julho 2012


Sumário 1. INTRODUÇÃO..............................................................................................2 2. LINGUAGEM GERAL DE HARDWARE E SOFTWARE........................................3 3. CONHECENDO O MICROLOGIX 1400..........................................................12 4. TIPOS DE DADOS.......................................................................................15 5. CRIANDO PROJETOS..................................................................................18 6. INTRODUÇÃO A LINGUAGEM LADDER........................................................20 7. PARA CLP..............................................................................26 8. INSTRUÇÕES DE PROGRAMAÇÃO..............................................................30 9. EXERCÍCIOS...............................................................................................36 10. REFERÊNCIAS..........................................................................................40

1. INTRODUÇÃO

Esta apostila foi desenvolvida por discentes do curso de Engenharia Elétrica do CCTUDESC- ville para o minicurso do CLP Micrologix 1400 da Allen Bradley. Seu 2

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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 o 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...........

2. LINGUAGEM GERAL DE HARDWARE E SOFTWARE

2.1 Histórico CLPs

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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 avam 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 ar 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. 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 4

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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 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). 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. 5

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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. 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

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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.

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. 7

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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.

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 8

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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 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 9

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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 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:  U: A estrutura interna da U 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 U e de levar resultados dessas operações.

 Barramento de dados: esse barramento é responsável por trazer dados da memória

para serem processados na U 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 U o endereço do

dado que será ado 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 U 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 de 10

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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 o 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 ar 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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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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 ar 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 a a conduzir.

3. CONHECENDO O MICROLOGIX 1400

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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 e 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

conector RS-232C Entrada para módulo de memória Usuário 24 V (para 1766-1766-BWA e BWAA apenas) Bloco de terminais de entrada LCD Display Keypad (ESC, OK, Up, Down, Left, Right) compartimento da bateria Conector de barramento de expansão (1762) Conector de bateria Bloco de terminais de saída Display LCD indicador de led Conector RJ-45 (Ethernet) 14

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Conector RS-232C/RS-485

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 IEC1131-3 (Tabela 1).

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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 5. CRIANDO PROJETOS

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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 filenew e então escolhemos o CLP que iremos estudar que é o Micrologix 1400. Agora então podemos seguir os os apartir das figuras seguintes:

Figura 5 - Abertura de um novo projeto

Figura 6 - Escolha do CLP Micrologix 1400

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Figura 7- Tela para programação

6. INTRODUÇÃO A LINGUAGEM LADDER 20


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

(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. 21


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;

•

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. 22


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.

•

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

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY apresenta alguma semelhança para programar. Temos então, mostrado na figura 11, uma breve explicação das funções do software:

Figura 11 - Visão geral do software 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:

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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

Figura 15 - Função saída

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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.

Figura 17- Barra de ferramentas de configuração de funções 7. PARA CLP Para fazermos 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: 26


Figura 18 - Esquema de configurações IHM do Micrologix 1400 Para configurar então o CLP devemos seguir os seguintes os: •

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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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY •

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 DH, talvez esteja no modo BOOTP ou STATIC, mude então para DH 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 DH. Resumindo, ele encontra sozinho o endereço de IP. •

Com o CLP configurado para 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 os: parte superior da tela Comms System CommsSelecione o IP aceito (“aquele que não tem X”)clique em  pressione várias vezes enter. Abaixo seguem figuras demonstrativas:

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY Figura 19 - Seleção para

Figura 20 - Seleção de IP para

•

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.

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 8.2 Examinar se desenergizado (XIO)

Figura 22- Contato normalmente fechado Examina o bit da tabela de dados I:0/1(). Se este bit da tabela de dados estiver desenergizado (0), a instrução é verdadeira.

8.3 Energizar saída (OTE)

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. 31

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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 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)

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Figura 26- Temporizador RTO Idem ao temporizador de Energização (TON), porém neste se a lógica da linha a 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: •

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

33


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.

•

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. 34

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY •

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

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.

35


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 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 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’ 36

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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)

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. 37

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY 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. 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


I:0/4

Botão interno chamada térreo

I:0/5

Botão interno chamada 1º andar

I:0/6


I:0/7


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


I:1/14


I:1/16


SAÍDAS Endereços de

Função 38

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MINICURSO CLP MICROLOGIX 1400 – ALLEN BRADLEY saída O:0/8

DI 1- inversor - habilita geral

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


O:0/7


O:0/0

Lâmpada indicadora – térreo externo

O:0/1

Lâmpada indicadora – 1º andar externo

O:0/2


O:0/3


OV:0/0

Lâmpada externa indicadora de elevador subindo

OV:0/1

Lâmpada externa indicadora de elevador descendo

39


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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