Sensores - Universidade Federal de Minas Gerais
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1. o dos mesmos por t cnicos e engenheiros eletricistas de uma forma bem similar l gica de rel s empregada at ent o Num diagrama adder elementos de entrada combinam se de forma a produzir um resultado l gico booleano que ent o atribu do a uma sa da representa o destes elementos feita da seguinte forma O Entradas S o na maioria das vezes representadas por contatos normalmente abertos NA representados pelo s mbolo e pelos contatos normalmente fechados NF cujo s mbolo Estes elementos refletem logicamente o comportamento real do contato el trico de um rel no programa aplicativo O Sa das S o usualmente representadas pela bobina simples cujo s mbolo As bobinas modificam o estado l gico do operando na mem ria imagem do Controlador Program vel conforme o estado da linha de acionamento das mesmas Por lidarem com objetos booleanos todo diagrama ladder pode ser traduzido para uma diagrama l gico e vice versa Contudo a nota o gr fica e mais compacta dos diagramas l gicos faz com que os mesmos sejam essenciais na documenta o de projetos de automa o e controle Como um primeiro exemplo de um programa em adder imaginemos um motor que controlado por dois bot es independentes um de LIGA e outro de DESLIGA Considerando que ambos bot es sejam do tipo pushbutton a figura 2 apresenta uma l gica simples para o acionamento do motor com ba2. a sa da dos mesmos a alguma das entradas dos sinalizadores por meio de um cabo Sirene A sirene acionada atrav s de qualquer sa da digital de 24V Disco servo motor Trata se de motor de corrente cont nua com alimenta o de 6V e com engrenagens para redu o de velocidade O acionamento do servomotor feito com sinais de sa das digitais a transistor de 24V Contator C1 O contator C1 utilizado para a alimenta o do circuito de acionamento 24Vcc chave seletora de modo e a utiliza o dos push buttons de Liga e Desliga em modo local Refer ncias Braga AR 1994 Implementa o de Estrat gias de Controle Multimalha e Multivari vel Disserta o de Mestrado PPGEE UFMG Doebelin E O 1985 Control Systems Principles and Design Wiley New York Braga A R Braga C P M Giacul Jr C 2007 M dulo de Instrumenta o Controle e Instrumenta o Manual de Utiliza o Departamento de Engenharia Eletr nica UFMG Lab Inform tica Industrial Profs Luiz T S Mendes e Michelle M Santos DELT UFMG 2008
3. Universidade Federal de Minas Gerais Escola de Engenharia Departamento de Engenharia Eletr nica Laborat rio de Inform tica Industrial 2 AULA Controlador L gico Program vel Caracter sticas de software Princ pios de programa o em Ladder Introdu o ao m dulo MICA Objetivos Apresentar o funcionamento interno de um Controlador L gico Program vel CLP quanto aos aspectos de software Introduzir os conceitos b sicos da programa o de CLPs em linguagem ladder Apresentar o M dulo de Instrumenta o Controle e Automa o MICA ATIVIDADES PR VIAS Leia atenciosamente em casa o texto desta pr tica de forma a agilizar os procedimentos a serem executados no laborat rio CARACTER STICAS DE SOFTWARE DE UM CLP Inicialmente importante distinguir Controle L gico de Controle Digital Entende se por Controle L gico ou ainda Controle Discreto a opera o com sinais de processo de natureza bin ria Liga Desliga On Of etc como por exemplo os provenientes de chaves botoeiras e rel s como sinais de entrada e comandos de liga desliga motores abre fecha v lvulas etc como sinais de sa da Quanto ao Controle Digital opera com sinais anal gicos de varia o cont nua e suave ap s serem digitalizados por um conversor A D Doebelin 1985 Os CLPs foram inicialmente criados para substituir pain is de rel s e consequentemente para a solu o de problemas de contro
4. cia que d seguran a na montagem dos circuitos cortando a alimenta o destes at que tudo esteja conectado e conferido ou no caso de uma emerg ncia durante sua opera o A figura 5 apresenta uma foto do MICA indicando seus principais componentes Lab Inform tica Industrial Profs Luiz T S Mendes e Michelle M Santos DELT UFMG 2008 Botoeira de emerg ncia TEENGI ea mT S 5 E gie E E l Oss Des PLANTA Anal gica eterna ME A CLP Botoeira liga desliga e Sensores e Servo Motor l mpadas de de sinaliza o Figura 5 Principais componentes do MICA Configura o do CLP o 1 porta Ethernet er 1769 106XOW4 Slots 1 e 2 Sa das Digitais 1769 106XOW4 Slots 1 e 2 16 sa das 24Vcc a transistor 1769 0B16 Slot 3 DOS 4 entradas de 4 20mA ou 0 10Vcc Entradas Anal gicas 1769 IF4XOF2 Slot 4 RB06 Sa das Anal gicas 2 sa das de 4 20mA ou 0 10Vcc RBO7 Se 1769 IF4XOF2 Slot 4 19 pinos de 24Vcc RB24 Fonte Sa da 24V ce 1 5A 19 pinos de OV RBOO Lab Inform tica Industrial Profs Luiz T S Mendes e Michelle M Santos DELT UFMG 2008 Sensores Digitais Os sensores indutivo capacitivo e fotoel trico t m ampla utiliza o em processos industriais e em algumas aplica es em dom tica O sensor digital eletr nico substitui chaves mec nicas apresentando ganhos em robustez e vida til mais elevada Alimenta o 24Vcc Sensor Capacitivo Conta
5. le l gico e sequencial Atualmente contudo s o capazes de executar tanto o controle l gico quanto o controle digital malhas PID usualmente Dentre as opera es l gicas vitais para um determinado processo pode se citar os procedimentos de partida e parada do sistema equipamentos e sequenciamento de eventos alguns passos da opera o de um processo podem ocorrer em s rie e outros em paralelo A execu o dos programas carregados no CLP c clica como demonstrado na Fig 1 O tempo total decorrido em cada ciclo denominado de ciclo de varredura ou ainda per odo de scan ou simplesmente scam e depende do tamanho e complexidade do programa adder carregado pelo usu rio E entradas fisicas E a mem ria ee o ee Rc as saidas Rc Realiza e k de dados Figura 1 Ciclo de varredura do CLP Lab Inform tica Industrial Profs Luiz T S Mendes e Michelle M Santos DELT UFMG 2008 ELEMENTOS B SICOS DA LINGUAGEM LADDER DIAGRAMAS DE REL S Rel s s o pequenos dispositivos eletromec nicos que quando energizados fecham no caso dos rel s normalmente abertos ou abrem no caso dos normalmente fechados um contato el trico A passagem ou n o de corrente el trica pelo contato pode ser associada aos estados l gicos verdadeiro e falso respectivamente Com o advento dos CLPs em meados da d cada de 1960 a chamada linguagem adder surgiu para possibilitar a programa
6. ndustrial Profs Luiz T S Mendes e Michelle M Santos DELT UFMG 2008 6 No caso do sensor indutivo os fios marrom e azul para alimenta o s o conectados respectivamente aos bornes de 24V e OV e o fio preto corresponde sa da NF normalmente fechada marron R11 gt lt 4k7 1W Sensor i i preto NF indutivo E azul OV CD N A lt di DE AD Figura 8 Diagrama de conex es do sensor indutivo Atuadores Tipo Caracter sticas LEDs nas cores Vermelho Amarelo e Verde Alimenta o 24Vcc Vm Am e Vd 0V comum a todos Alimenta o 24Vcc ServoMotor Sinalizadores Luminosos Alimenta o do circuito de acionamento 24Vcc Chave Seletora de Modo Local Remoto Contator C1 LEDs indicadores de Modo Local Remoto Sa da Digital para Indicador de Modo IM Entrada Digital para Acionamento Remoto AR Contatos L1 T1 12 12 13 T3 Bornes laterais Sinalizadores Luminosos O MICA disp e em seu painel frontal de um simulador de sem foro constru do com tr s LEDs de 10mm de di metro nas cores verde amarelo e vermelho acionados com tens o de 24V respectivamente pelos bornes Vm Am e Vd Os LEDs podem ser acionados por um programa do CLP por meio dos cart es rel quando estes forem alimentados com 24Vcc ou a rel de estado s lido SSR Podem ainda ser acionados diretamente pelos sensores conectando se
7. role de um circuito de alarme contra inc ndio baseado em quatro sensores independentes O lado direito mostra a vers o fail safe LIGA LOCA DESLIGA LOCAL MODO LOCAL LIGA MOTOR HA LIGA MOTOR LIGA REMOTO MODO REMOTO Figura 4 Programa adder para o acionamento de um equipamento industrial que pode operar nos modos local ou ce gt gt remoto M DULO DE INSTRUMENTA O CONTROLE E AUTOMA O MICA O m dulo MICA destinado ao aprendizado do funcionamento dos principais itens presentes nos processos de automa o industrial predial e residencial que s o os sensores atuadores indicadores e o CLP Vis o Geral O MICA um m dulo reconfigur vel que aloja os componentes b sicos de automa o CLP sensores e atuadores indicadores possibilitando conex es variadas via soquete pinos e cabos baseados no padr o mini banana Os cabos possuem cores diferentes sendo cada uma utilizada de acordo com cada borne facilitando a montagem e a verifica o dos circuitos Seu painel composto por sensores sensor fotoel trico indutivo e capacitivo e atuadores sinalizadores luminosos a LED sirene servomotor contator instalados permanentemente em um trilho DIN que possibilita a conex o de v rios outros dispositivos com conex o mec nica DIN como o CLP e respectivos m dulos de expans o fonte de 24Vcc rel s etc O MICA tamb m possu um bot o soco ou botoeira de emerg n
8. se nos estados dos bot es LIGA DESLIGA LIGA MOTOR I1 LIGA MOTOR LIGA MOTOR DESLIGA Es Figura 2 Diagrama l gico esquerda e programa adder direita para o acionamento de um motor Projeto e Programa o Fail Safe Um conceito muito importante no desenvolvimento de aplica es industriais de controle o de projeto fail safe Este conceito traduz se na necessidade de desenvolvermos projetos e programas que levem em conta a possibilidade de falhas nos elementos f sicos de processo e tamb m tanto quanto poss vel de falhas nos procedimentos operacionais humanos de forma a garantir a m xima seguran a poss vel Um exemplo deste tipo de programa o referente a um circuito de alarme de inc ndio apresentado na Figura 3 Apesar de ambos os programas funcionarem aquele exibido no lado direito da figura obviamente mais seguro pois leva em conta a possibilidade de falha em um dos rel s Como exerc cio final a Figura 4 apresenta um programa adder para o acionamento de um equipamento industrial que pode funcionar sob os modos de opera o local ou remoto Analise o programa atentamente e execute as altera es necess rias para torn lo fazl safe Lab Inform tica Industrial Profs Luiz T S Mendes e Michelle M Santos DELT UFMG 2008 E L switch 1 siren switch 2 switch 1 switch 3 switch 2 switch 4 switch 4 Figura 3 Programas em adder para o cont
9. tos NA e NF Dist ncia Sensora 8mm Alimenta o 24Vcc Sensor Fotoel trico Contatos NA e NF Distancia Sensora 100mm Alimenta o 24V cc Sensor Indutivo Contatos NF Dist ncia Sensora 2mm Princ pio de funcionamento Objeto Sensores Met lico Objeto Objeto Reflexivo f I s pe Sensor Sensor Sensor Indutivo Capacitivo Fotoel trico Difuso Figura 6 Princ pio de funcionamento dos sensores digitais do MICA Conex es eletricas Dos sensores capacitivo e fotoel trico saem quatro fios marrom e azul para alimenta o conectados respectivamente nos bornes de 24V e OV e fios preto e branco referentes s sa das e conectados respectivamente nos bornes NF sa da normalmente fechada e NA sa da normalmente aberta A l gica utilizada para definir uma sa da NA de um sensor que ela deve estar com n vel baixo OV quando o sensor n o est acionado e em n vel alto 24V quando acionado O oposto ocorre para a sa da NF As conex es est o representadas na figura 7 N A z AN 7 L R7 R8 4k7 1W 4k7 1W R9 R10 marrom Z S Sensor e capacitivo ou fotoel trico blanco Z gt DIO sz a lt an DV azul Figura 7 Diagrama de conex es dos sensores capacitivo e fotoel trico Lab Inform tica I
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