SUPERVIS

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SUPERVISÃO E CONTROLE OPERACIONAL DE SISTEMAS

• Prof. André Laurindo Maitelli
• DCA-UFRN

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Controladores Lógicos Programáveis (CLPs)
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(No Transcript)
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CLP em um sistema SCADA
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Definição

• É um equipamento digital que usa memória
  programável para armazenar instruções que
  implementam funções como lógica, sequenciamento,
  temporização, contagem e operações aritméticas,
  para controlar através de módulos de entrada e
  saída (digital e analógica) diversos tipos de
  máquinas e processos.

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Histórico

• Sistemas eletromecânicos baixa confiabilidade,
  pouca flexibilidade e grande consumo de energia
• 1968 divisão de hidramáticos da GM
• Década 70 microprocessadores deram impulso ao
  CLP
• Década de 80 uso no Brasil
• Década de 90 grande evolução

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Características do CLP

• Fácil diagnóstico de funcionamento ainda em fase
  de projeto do sistema e/ou reparos que venham a
  ocorrer em sua operação
• Pode ser instalado em cabines reduzidas devido ao
  pequeno espaço físico exigido
• Operam com reduzido grau de proteção, pelo fato
  de não serem geradores de faiscamentos
• Facilmente reprogramado sem a necessidade de
  interromper o processo produtivo (programação
  on-line)

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Características do CLP

• Possibilitam a criação de um banco de
  armazenamento de programas que podem ser
  reutilizados a qualquer momento
• Baixo consumo de energia
• Maior confiabilidade pela menor incidência de
  defeitos
• Flexibilidade da expansão do número de entradas e
  saídas a serem controladas
• Capacidade de se comunicar com diversos outros
  equipamentos

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Aplicações na Indústria

• Painéis seqüenciais de intertravamento
• Controle de malhas
• Sistemas SCADA
• Sistemas de controle de estações
• Sistemas de controle de células da manufatura
• Processos de empacotamento, engarrafamento,
  enlatamento, transporte e manuseio de materiais,
  usinagem, geração de energia em sistemas de
  controle predial de ar condicionado, sistemas de
  segurança, montagem automatizada, linhas de
  pintura e sistemas de tratamento de água,
  existentes em indústrias de alimentos, bebidas,
  automotiva, química, têxtil, plásticos, papel e
  celulose, farmacêutica e siderúrgica/metalúrgica

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Exemplo Comando de um motor antes do CLP
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Exemplo Comando de um motor depois do CLP
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Diagrama de Blocos de um CLP
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Componentes de um CLP

• Fonte de alimentação
• CPU
• Memória
• Módulos de entrada e saída
• Linguagens de programação
• Dispositivos de programação
• Módulos de comunicação
• Racks

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Módulos de um CLP
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Componentes - Fonte

• Alimenta a CPU e demais dispositivos
• Converte AC em DC
• O CLP possui uma bateria interna

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Componentes - CPU

• Princípio de funcionamento
• Execução, por parte da CPU, de um programa que
  realiza continuamente um ciclo de varredura, com
  os seguintes passos
• a) Obtenção dos dados dos vários módulos de
  entrada
• b) Execução das instruções do programa
• c) Atualização das saídas, transferindo os dados
  ao equipamento controlável através dos módulos de
  saída

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Componentes - CPU
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Componentes - Memórias

• Do Programa Executivo não-volátil
• Do usuário
• De dados controle do programa do usuário
• Imagem das entradas e saídas interligação entre
  o CLP e os equipamentos

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Memória do Programa Executivo

• O gerenciamento de todo o sistema composto pelo
  CLP é efetuada através da execução de um programa
  inserido nesta parte da memória e, denominado de
  programa executivo.
• Não-volátil
• Responsabilidade do fabricante do equipamento

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Memória do Usuário

• Armazena o programa do usuário
• Contém alguns Kbytes de palavras-livres que serão
  processadas pela CPU
• A cada ciclo, a CPU processa este programa,
  atualiza a memória de dados internos e as imagens
  das entradas e saídas

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Memória de Dados

• Nesta área se encontram dados referentes ao
  processamento do programa do usuário

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Memória Imagem das Entradas e Saídas

• Área de memória reservada para a interligação
  entre Controladores Lógicos Programáveis e os
  equipamentos
• Esta memória é a imagem real das entradas e
  saídas do CLP

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Componentes Módulos de Entradas e Saídas

• Realizam a conexão física entre a CPU e o mundo
  externo, através de circuitos de interfaceamento

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Módulos de Entrada

• Os módulos de entradas tem que ser seguros contra
  destruição das entradas por excesso ou
  alimentação de tensão indevida e devem possuir
  filtros de supressão para impulsos parasitórios

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Módulos de Saída

• Os módulos de saída devem ser amplificados e
  possuir proteção contra curto-circuito

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• Os módulos de entradas e saídas podem ser
  subdivididos em dois grupos distintos digitais
  (discretos) e analógicos (numéricos).

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Entradas e Saídas Digitais

• São os tipos de sinais mais comuns encontrados em
  sistemas automatizados com CLP. Nestes tipos de
  interface a informação consiste em um estado
  binário da variável de controle (ligado ou
  desligado)

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Exemplos

• Entradas digitais chaves seletoras, sensores
  fotoelétricos, chaves de fim de curso, sensores
  de proximidade, etc
• Saídas digitais alarmes, ventiladores, lâmpadas,
  solenóides, etc

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Interface típica para entrada de sinais em CA/CC
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Interface típica para saída de sinais em CA
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Entradas e Saídas Analógicas

• A diferença básica com relação às entradas e
  saídas discretas é que aqui mais de um Bit deverá
  ser manipulado, seja paralelamente (todos ao
  mesmo tempo) ou serialmente (um Bit de cada vez),
  a fim de se controlar a grandeza física do
  processo em questão.

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Exemplos

• Entradas Analógicas transdutor de temperatura,
  pressão, transdutores óticos, de umidade, de
  fluxo, conversor D/A, etc
• Saídas Analógicas válvula analógica, acionamento
  de um motor, atuador analógico, etc

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Interface típica para entrada/saída de sinais
analógicos
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Módulos de Comunicação

• São responsáveis principalmente pela ligação do
  CLP com os seus periféricos terminais de vídeo,
  impressoras, instrumentos digitais e quaisquer
  instrumentos que possam se comunicar através de
  portas seriais tipo RS-232.
• Podem ser ASCII, Adaptador de E/S Remotas,
  Serial e Interface de Redes.

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Módulos de Comunicação ASCII

• São usados para enviar e receber dados
  alfanuméricos de equipamentos periféricos para o
  controlador
• Geralmente este módulo possui processador e
  memória próprios que executam as tarefas de
  transferência de dados

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Módulos Adaptadores de E/S Remotas

• São usados em controladores geralmente de grande
  porte e permitem a instalação de sistemas de E/S
  localizados a distancias maiores da CPU principal
• Os subsistemas de E/S são geralmente conectados
  usando uma configuração serial ou estrela
• A comunicação pode ser feita através de par
  trançado, cabo coaxial ou fibra óptica.

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Elos de Comunicação em Rede

• Para executar estas tarefas de comunicação, os
  fabricantes de CLP implementaram módulos de
  comunicação que permitem a integração de um CLP a
  outros CLPs e a computadores corporativos
• Estes módulos geralmente adotam padrões de
  comunicação em rede como Ethernet ou
  proprietárias que permitem a troca de informações
  entre computadores e os controladores programáveis

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Elos de Comunicação em Rede

• Os módulos de rede hoje oferecidos pelos
  fabricantes permitem opções como a de execução de
  controle distribuído, onde vários controladores
  de pequeno porte controlam células de produção
• Estas células interligadas via rede podem ter sua
  operação supervisionadas por estações baseadas em
  microcomputadores ou computadores

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Rack do CLP

• A base ou rack é responsável pela sustentação
  mecânica dos elementos que compõem o CLP
• Contém o barramento que faz a conexão elétrica
  entre eles, no qual estão presentes os sinais de
  dados, endereço e controle necessários para que a
  CPU e os módulos de entrada/saída possam operar

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(No Transcript)
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Linguagens de Programação

• Introdução

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Linguagens de Programação de CLPs

• As linguagens de programação permitem aos
  usuários se comunicar com o CLP através de um
  dispositivo de programação e definir as tarefas
  que o CLP deve executar.
• As linguagens mais usadas são
• - Diagrama de Contatos (Ladder Diagram) e
• - Lista de Instruções (Statement List)

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LADDER

• É um diagrama de relés cujos símbolos
  representam
• - contatos normalmente abertos - -
• - contatos normalmente fechados - / -
• - saída, representando a bobina -( )-

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Exemplo

• S1 S2 Y1
• ------- ------ / -------------------(
  )--------
• Se a entrada S1 for verdadeira e a entrada S2 for
  falsa, a saída Y1 será ativada

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Exemplo Comando de um Motor
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(No Transcript)
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Exemplo de Aplicação - Estampador de Peças
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Entradas

• S1 sensor de final de curso do cilindro 1
• S2 sensor de final de curso do cilindro 2
• S3 sensor de final de curso do cilindro 3
• FS foto-sensor de peça
• PTD chave de partida

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Saídas

• EV1 eletroválvula de comando do cilindro 1
• EV2 eletroválvula de comando do cilindro 2
• EV3 eletroválvula de comando do cilindro 3
• EV4 eletroválvula para ar comprimido

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Dispositivos de Programação

• A programação de CLPs é realizada através de
  dispositivos de programação separados que são
  compartilhados por vários CLPs de uma instalação
• Pode ser off-line ou on-line
• O uso de PCs como ferramenta de programação tem
  grande aceitação

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Dispositivos de Programação