Autómatos Programáveis by Grupo Lidel

Índic e G e ral

Ag ra d e c ime nto s..................................................................................................................XIX So b re o Livro .........................................................................................................................XXI C a p ítulo 1 – O Autó ma to ....................................................................................................1 1.1 INTRO DUÇ ÃO ...............................................................................................................1 1.2 ARQ UITETURA DO AUTÓ MATO ....................................................................................3 1.2.1 C PU......................................................................................................................3 1.2.2 Me mó ria d o Autó ma to .....................................................................................3 1.2.3 Entra d a s/ Sa íd a s (E/ S) ........................................................................................4 1.2.4 Alime nta ç ã o .......................................................................................................4 1.2.5 Pe rifé ric o s............................................................................................................4 1.3 VANTAG ENS DO AUTÓ MATO PRO G RAMÁVEL.........................................................5 1.4 C LASSIFIC AÇ ÃO DO S AUTÓ MATO S...........................................................................5 1.5 FUNC IO NAMENTO DO AUTÓ MATO ............................................................................5 1.5.1 Fa se s d o Func io na me nto d o Autó ma to .........................................................6 1.5.1.1 Fa se 1: Le itura d o Esta d o d a s Va riá ve is d e Entra d a ................................ 7 1.5.1.2 Fa se 2: Exe c uç ã o d o Pro g ra ma ................................................................. 7 1.5.1.3 Fa se 3: Atua liza ç ã o d a s Va riá ve is d e Sa íd a ............................................. 7

1.5.2 Te mp o d e C ic lo ..................................................................................................7 1.6 PRO G RAMAÇ ÃO DE AUTÓ MATO S ............................................................................8 1.6.1 Ling ua g e ns d e Pro g ra ma ç ã o ..........................................................................9 1.6.1.1 Lista d e Instruç õ e s ( Instruc tio n List – IL)..................................................... 10 1.6.1.2 Dia g ra ma d e C o nta c to s ( La dde r Dia g ra m – LD) .................................12

1.6.2 No ta s so b re Pro g ra ma ç ã o .............................................................................14

C a p ítulo 2 – Autó ma to s Twid o ..................................................................................... 15 2.1 MEMÓ RIA DO S AUTÓ MATO S TWIDO .......................................................................18 2.1.1 Sa lva g ua rd a d a Me mó ria ...............................................................................19 2.1.2 End e re ç a me nto d a Me mó ria .........................................................................19 2.1.2.1 Ac e sso e m Fo rma to d e Bit ........................................................................ 19 2.1.2.2 Ac e sso e m Fo rma to d e Pa la vra (16 Bits) ................................................. 21

2.1.3 End e re ç o s d o s Bits............................................................................................22 2.1.3.1 Mo d e lo C o mp a c to .................................................................................... 22 2.1.3.2 Mo d e lo Mo d ula r......................................................................................... 23 (7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Autรณ ma to s Pro g ra mรก ve is

2.1.4 End e re รง o s d o s Princ ip a is Bits d o Siste ma ......................................................24 2.2 PRINC IPAIS ESPEC IFIC Aร ร ES DO S AUTร MATO S TWIDO .......................................25 2.3 PRINC IPAIS ESPEC IFIC Aร ร ES DAS E/ S .....................................................................27 2.3.1 Entra d a s Dig ita is ...............................................................................................27 2.3.2 Sa รญd a s Dig ita is a Re lรฉ .......................................................................................27 2.3.3 Lig a รง รต e s d a s E/ S ..............................................................................................28 2.4 INSTRUร ร ES Bร SIC AS ................................................................................................30 2.4.1 Sรญmb o lo s d a s Instruรง รต e s Bรก sic a s .....................................................................31 2.5 PRO G RAMAR O AUTร MATO ....................................................................................32 2.6 MO DO S DE O PERAร ร O DO AUTร MATO ................................................................33 2.6.1 Alte ra รง รฃ o d o Mo d o d e O p e ra รง รฃ o ...............................................................33 2.6.1.1 Alte ra รง รฃ o a tra vรฉ s d o PC c o m Twido So ft................................................ 33 2.6.1.2 Alte ra รง รฃ o a tra vรฉ s d e uma Entra d a d o Autรณ ma to ................................ 33

2.7 INIC IALIZAร ร O DO AUTร MATO ...............................................................................33 2.8 EXEMPLO S DE PRO G RAMAร ร O ..............................................................................34 2.8.1 Instruรง รต e s Lรณ g ic a s c o m Bits.............................................................................35 2.8.2 Instruรง รต e s Lรณ g ic a s c o m Pa rรช nte sis (Blo c o s Lรณ g ic o s) ...................................37 2.8.3 Instruรง รต e s MPS, MRD e MPP ............................................................................40 2.8.4 Instruรง รต e s Se t/ Re se t .........................................................................................41 2.8.5 Blo c o s Funรง รฃ o ..................................................................................................42 2.8.6 Te mp o riza d o re s ................................................................................................43 2.8.6.1 C a ra c te rรญstic a s............................................................................................ 43 2.8.6.2 Func io na me nto d o s Te mp o riza d o re s ...................................................... 44

&RQร JXUDomR GRV 7HPSRUL]DGRUHV FRP R So ftwa re Twido So ft ........... 46

2.8.7 C o nta d o re s .......................................................................................................49 2.8.7.1 C a ra c te rรญstic a s............................................................................................ 49 2.8.7.2 Entra d a s....................................................................................................... 50

&RQร JXUDomR GRV &RQWDGRUHV FRP R So ftwa re Twido So ft .................. 50 2.8.7.4 Func io na me nto d o s C o nta d o re s............................................................. 51

2.8.8 Instruรง รต e s d e C o mp a ra รง รฃ o ...........................................................................57 2.8.9 Re g ula รง รฃ o Ana lรณ g ic a .....................................................................................59 2.8.10 Pro g ra ma d o re s d e Ta mb o r...........................................................................62 2.8.11 Ho ro d a ta d o re s ...............................................................................................63

C a p รญtulo 3 โ Autรณ ma to s S7-200 .................................................................................... 65 3.1 MEMร RIA DO S AUTร MATO S S7-200 ........................................................................66 3.1.1 Sa lva g ua rd a d a Me mรณ ria ...............................................................................67 3.1.2 End e re รง a me nto d a Me mรณ ria .........................................................................68 3.1.2.1 Ac e sso e m Fo rma to d e Bit ........................................................................ 68 ย (7(3 ยฒ (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URร VVLRQDLV

Índic e G e ra l

VII

3.1.2.2 Ac e sso e m Fo rma to d e Byte ..................................................................... 69 3.1.2.3 Ac e sso e m Fo rma to d e Pa la vra ( Wo rd ) .................................................. 69 3.1.2.4 Ac e sso e m Fo rma to d e Pa la vra Dup la ( Do ub le Wo rd )......................... 70 3.1.2.5 Ac e sso a Te mp o riza d o re s e C o nta d o re s ................................................ 70

3.1.3 End e re ç o s d o s Bits............................................................................................71 3.1.4 End e re ç o s d a s Princ ip a is Ma rc a s Esp e c ia is ..................................................72 3.2 PRINC IPAIS ESPEC IFIC AÇ Õ ES DO S AUTÓ MATO S S7-200 ........................................72 3.3 PRINC IPAIS ESPEC IFIC AÇ Õ ES DAS E/ S .....................................................................73 3.3.1 Entra d a s Dig ita is ...............................................................................................73 3.3.2 Sa íd a s Dig ita is a Re lé .......................................................................................74 3.3.3 Lig a ç õ e s d a s E/ S ..............................................................................................74 3.4 INSTRUÇ Õ ES BÁSIC AS ................................................................................................77 3.4.1 Símb o lo s d a s Instruç õ e s Bá sic a s .....................................................................78 3.5 PRO G RAMAR O AUTÓ MATO ....................................................................................79 3.6 MO DO S DE O PERAÇ ÃO DO AUTÓ MATO ................................................................80 3.6.1 Alte ra ç ã o d o Mo d o d e O p e ra ç ã o ...............................................................81 3.6.1.1 Alte ra ç ã o a tra vé s d e Se le to r.................................................................... 81 3.6.1.2 Alte ra ç ã o a tra vé s d o PC c o m Ste p 7-Mic ro /Win .................................. 81 3.6.1.3 Alte ra ç ã o a tra vé s d o Pro g ra ma .............................................................. 81

3.7 INIC IALIZAÇ ÃO DO AUTÓ MATO ...............................................................................81 3.8 EXEMPLO S DE PRO G RAMAÇ ÃO ..............................................................................82 3.8.1 Instruç õ e s Ló g ic a s c o m Bits.............................................................................83 3.8.2 Blo c o s Ló g ic o s ..................................................................................................86 3.8.3 Instruç õ e s LPS, LRD e LPP .................................................................................89 3.8.4 Instruç õ e s Se t/Re se t .........................................................................................90 3.8.5 Te mp o riza d o re s ................................................................................................92 3.8.5.1 C a ra c te rístic a s............................................................................................ 92 3.8.5.2 Func io na me nto d o s Te mp o riza d o re s ...................................................... 94

3.8.6 C o nta d o re s .......................................................................................................98 3.8.6.1 C a ra c te rístic a s............................................................................................ 99 3.8.6.2 Func io na me nto d o s C o nta d o re s (No rma IEC ) ..................................... 100

3.8.7 Instruç ã o d e Tra nsfe rê nc ia ............................................................................104 3.8.8 Instruç õ e s d e C o mp a ra ç ã o .........................................................................105 3.8.9 Re g ula ç ã o Ana ló g ic a ...................................................................................107

C a p ítulo 4 – Autó ma to s C PM1A/ 2A .......................................................................... 111 4.1 MEMÓ RIA DO S AUTÓ MATO S C PM1A/ 2A ..............................................................112 4.1.1 Sa lva g ua rd a d a Me mó ria .............................................................................114 4.1.2 End e re ç a me nto d a Me mó ria .......................................................................114 (7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

VIII

Autó ma to s Pro g ra má ve is

4.1.3 End e re ç o s d o s Bits..........................................................................................115 4.1.3.1 Autó ma to s C PM1A ..............................................................................115 4.1.3.2 Autó ma to s C PM2A ..............................................................................116

4.1.4 End e re ç o s d o s Te rmina is d e E/ S ...................................................................117 4.1.5 End e re ç o s d o s Princ ip a is Bits/ Pa la vra s Esp e c ia is (Áre a SR) ......................118 4.2 PRINC IPAIS ESPEC IFIC AÇ Õ ES DO S AUTÓ MATO S C PM1A/ 2A ..............................118 4.3 PRINC IPAIS ESPEC IFIC AÇ Õ ES DAS E/ S ...................................................................119 4.3.1 Entra d a s Dig ita is .............................................................................................119 4.3.2 Sa íd a s Dig ita is a Re lé ......................................................................................120 4.3.3 Lig a ç õ e s d a s E/ S ............................................................................................120 4.3.3.1 Lig a ç ã o d a Alime nta ç ã o e d a s Entra d a s............................................. 120 4.3.3.2 Lig a ç õ e s d a s Sa íd a s a Re lé .................................................................... 121

4.4 INSTRUÇ Õ ES BÁSIC AS ..............................................................................................124 4.4.1 Símb o lo s d a s Instruç õ e s Bá sic a s ...................................................................125 4.5 C O NSO LA DE PRO G RAMAÇ ÃO C Q M1 ................................................................126 4.5.1 Mo d o s d e O p e ra ç ã o ....................................................................................126 4.5.2 Funç õ e s d a s Te c la s ........................................................................................127 4.6 PRO G RAMAR O AUTÓ MATO C O M A C O NSO LA .................................................128 4.6.1 C o lo c a r so b Te nsã o (Q ua lq ue r Mo d o ) ............................................................... 128 4.6.2 Pa sswo rd (Q ua lq ue r Mo d o ) ................................................................................. 128 4.6.3 Ap ito (Q ua lq ue r Mo d o ) ........................................................................................ 128 4.6.4 Limp a r a Me mó ria (Mo d o PRO G RAM) ............................................................... 128 4.6.5 Esc re ve r o Pro g ra ma (Mo d o PRO G RAM) .......................................................... 129 4.6.6 Ir p a ra uma Linha d o Pro g ra ma (Q ua lq ue r Mo d o ) .......................................... 129 4.6.7 Inse rir Instruç õ e s (Mo d o PRO G RAM) ................................................................... 129 4.6.8 Ap a g a r Instruç õ e s (Mo d o PRO G RAM) ............................................................... 129 4.6.9 Pro c ura r Instruç õ e s (Q ua lq ue r Mo d o ) ................................................................ 129 4.6.10 Visua liza r Esta d o s o u Va lo re s d e Va riá ve is (Q ua lq ue r Mo d o ) ....................... 130

9HULÀFDU R 3URJUDPD 0RGR 352*5$0 ......................................................... 130 4.6.12 Le r/ Ap a g a r Me nsa g e ns d e Erro (Q ua lq ue r Mo d o ) ......................................... 130

7HVWDU H $ÀQDU R 3URJUDPD 0RGR 021,725 ................................................. 131

4.7 PRO G RAMAR O AUTÓ MATO C O M O C O MPUTADO R ........................................131 4.7.1 So ftwa re C X-O ne ...........................................................................................131 4.7.1.1 C X-Pro g ra mme r ...................................................................................131 4.7.1.2 C X-Simula to r.........................................................................................132 4.7.1.3 C X-De sig ne r .........................................................................................132

4.8 INIC IALIZAÇ ÃO DO AUTÓ MATO .............................................................................133 4.9 EXEMPLO S DE PRO G RAMAÇ ÃO ............................................................................133 4.9.1 Instruç õ e s Ló g ic a s c o m Bits...........................................................................134 (7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Ă?ndic e G e ra l

4.9.2 Blo c o s LĂł g ic o s ................................................................................................136 4.9.3 Bits Te mp o rĂĄ rio s (TR) .......................................................................................139 4.9.4 InstruĂ§ Ăľ e s Se t/Re se t e Ke e p .........................................................................140 4.9.5 Te mp o riza d o re s â&#x20AC;&#x201C; TIM e TIMH (Fun 15) .........................................................142 4.9.6 C o nta d o re s â&#x20AC;&#x201C; C NT e C NTR (Fun 12) ..............................................................146 4.9.7 InstruĂ§ ĂŁ o d e Tra nsfe rĂŞ nc ia â&#x20AC;&#x201C; MO V (Fun 21) ................................................150 4.9.8 InstruĂ§ Ăľ e s d e C o mp a ra Ă§ ĂŁ o â&#x20AC;&#x201C; C MP (Fun 20) ..............................................151 4.9.9 Re g ula Ă§ ĂŁ o Ana lĂł g ic a ...................................................................................154 4.10 C O RRESPO NDĂ&#x160;NC IA DE ENDEREĂ&#x2021; O S ENTRE O S AUTĂ&#x201C; MATO S C PM1A/ 2A E C P1L.........................................................................................................................155

C a p Ătulo 5 â&#x20AC;&#x201C; MĂŠ to d o G RAFC ET.................................................................................. 157 5.1 INTRO DUĂ&#x2021; Ă&#x192;O ...........................................................................................................157 5.2 ELEMENTO S DO G RAFC ET.......................................................................................158 5.2.1 Eta p a s ..............................................................................................................159 5.2.1.1 Eta p a s Inic ia is.......................................................................................161 5.2.2 Tra nsiĂ§ Ăľ e s ........................................................................................................162 5.2.2.1 Re c e tivid a d e s ......................................................................................163 5.2.3 Lig a Ă§ Ăľ e s O rie nta d a s......................................................................................164 5.3 REG RAS DE EVO LUĂ&#x2021; Ă&#x192;O DO G RAFC ET..................................................................165 5.4 TIPO S DE LIG AĂ&#x2021; Ă&#x2022; ES ENTRE ETAPAS ........................................................................165 5.4.1 Se q uĂŞ nc ia Ă&#x161;nic a ............................................................................................165 5.4.2 Se q uĂŞ nc ia s Alte rna tiva s ................................................................................166 5.4.2.1 Dive rg ĂŞ nc ia O U........................................................................................ 166 5.4.2.2 C o nve rg ĂŞ nc ia O U.................................................................................... 167

5.4.3 Se q uĂŞ nc ia s SimultĂ˘ ne a s................................................................................168 5.4.3.1 Dive rg ĂŞ nc ia E............................................................................................ 168 5.4.3.2 C o nve rg ĂŞ nc ia E....................................................................................... 169

5.4.4 Sa lto d e Eta p a s...............................................................................................170 5.4.5 Re p e tiĂ§ ĂŁ o d e Eta p a s.....................................................................................170 5.4.6 O utra s Estrutura s .............................................................................................171 5.4.6.1 Dia g ra ma s Lig a d o s ..............................................................................171 5.4.6.2 Sub -ro tina s............................................................................................173 5.4.6.3 Ma c ro e ta p a s .......................................................................................175

5.4.7 SĂnte se d a s Lig a Ă§ Ăľ e s......................................................................................176

6LPSOLĂ&#x20AC;FDomR GH 6HTXrQFLDV .......................................................................177 5.5 TIPO S DE REC ETIVIDADES.........................................................................................178 5.5.1 Re c e tivid a d e s Prio ritĂĄ ria s ..............................................................................178 5.5.1.1 Se q uĂŞ nc ia Ă&#x161;nic a ...................................................................................... 178 Â&#x2039; (7(3 Â˛ (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URĂ&#x20AC;VVLRQDLV

Autó ma to s Pro g ra má ve is

5.5.1.2 Se q uê nc ia s Alte rna tiva s .......................................................................... 179

5.5.2 Re c e tivid a d e s Exc lusiva s ...............................................................................180 5.5.3 Re c e tivid a d e s Simultâ ne a s ...........................................................................181 5.5.4 Re c e tivid a d e s De p e nd e nte s d e Fla nc o s....................................................182 5.5.4.1 Re c e tivid a d e s Tip o Fla nc o Asc e nd e nte ............................................... 183 5.5.4.2 Re c e tivid a d e s Tip o Fla nc o De sc e nd e nte ............................................. 183

5.6 TIPO S DE AÇ Õ ES.......................................................................................................184 5.6.1 Aç õ e s Nã o Me mo riza d a s..............................................................................185 5.6.2 Aç õ e s Me mo riza d a s ......................................................................................185 5.6.2.1 O utra s Fo rma s d e Me mo riza ç ã o .........................................................186

5.6.3 Aç õ e s De p e nd e nte s d o Te mp o ...................................................................188 5.6.4 Aç õ e s C o nd ic io na d a s...................................................................................189 5.6.5 Aç õ e s Imp ulso ................................................................................................190 5.7 NÍVEIS DE G RAFC ET..................................................................................................191

C a p ítulo 6 – Pro g ra ma r o G RAFC ET........................................................................... 193 6.1 INTRO DUÇ ÃO ...........................................................................................................193 6.2 MÉTO DO DE PRO G RAMAÇ ÃO DO G RAFC ET.......................................................193 6.2.1 Ap lic a ç ã o d o Mé to d o d e Pro g ra ma ç ã o ...................................................195 6.2.1.1 Pro g ra ma r Se q uê nc ia s Únic a s ............................................................195 6.2.1.2 Pro g ra ma r Se q uê nc ia s Alte rna tiva s....................................................196 6.2.1.3 Pro g ra ma r Se q uê nc ia s Simultâ ne a s ...................................................197 6.2.1.4 Pro g ra ma r a Eta p a Inic ia l....................................................................198 6.3 PRO G RAMAR AS AÇ Õ ES.........................................................................................199 6.3.1 Situa ç õ e s Esp e c ia is ........................................................................................199 6.4 EXEMPLO DE APLIC AÇ ÃO .......................................................................................200 6.4.1 De sc riç ã o d a Ap lic a ç ã o ...............................................................................201 6.4.2 Dia g ra ma Func io na l d a Ap lic a ç ã o .............................................................201 6.4.2.1 Func io na me nto ........................................................................................ 202

6.4.3 Re so luç ã o d o Exe mp lo c o m o Autó ma to Twid o .......................................203 6.4.3.1 Bits Utiliza d o s.........................................................................................203 6.4.3.2 Eq ua ç õ e s p a ra Pro g ra ma r o Autó ma to .............................................204 6.4.3.3 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s .............................................205 6.4.3.4 Pro g ra ma e m Lista d e Instruç õ e s ........................................................206

6.4.4 Re so luç ã o d o Exe mp lo c o m o Autó ma to S7-200 ......................................207 6.4.4.1 Bits Utiliza d o s.........................................................................................207 6.4.4.2 Eq ua ç õ e s p a ra Pro g ra ma r o Autó ma to .............................................208 6.4.4.3 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s .............................................209 6.4.4.4 Pro g ra ma e m Lista d e Instruç õ e s ........................................................211 (7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Índic e G e ra l

6.4.5 Re so luç ã o d o Exe mp lo c o m o Autó ma to C PM1A/ 2A ..............................211 6.4.5.1 Bits Utiliza d o s.........................................................................................211 6.4.5.2 Eq ua ç õ e s p a ra Pro g ra ma r o Autó ma to .............................................212 6.4.5.3 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s .............................................213 6.4.5.4 Pro g ra ma e m Lista d e Instruç õ e s ........................................................214

6.4.6 Esq ue ma d e Lig a ç ã o d o Autó ma to ............................................................215 6.4.7 Ensa io d a Mo nta g e m ....................................................................................217

C a p ítulo 7 – Exe mp lo s d e Ap lic a ç ã o ........................................................................ 219

PARTE I – APLICAÇÕES EM AUTÓMATOS TWIDO ....................................................................... 220 7.1 EXEMPLO 1: INVERSÃO DE MARC HA DE MO TO R TRIFÁSIC O ...............................220 7.1.1 De sc riç ã o d o Pro c e sso ..................................................................................220 7.1.2 G ra fc e t Níve l 1 ................................................................................................221 7.1.3 G ra fc e t Níve l 2 ................................................................................................222 7.1.3.1 Func io na me nto ........................................................................................ 222

7.1.4 Bits Utiliza d o s ...................................................................................................223 7.1.4.1 Eta p a s ........................................................................................................ 223 7.1.4.2 Re c e tivid a d e s ........................................................................................... 223 7.1.4.3 Aç õ e s......................................................................................................... 223

7.1.5 Eq ua ç õ e s d a s Eta p a s ....................................................................................224 7.1.5.1 Pro g ra ma r o Autó ma to ........................................................................... 224

7.1.6 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s......................................................225 7.1.7 Pro g ra ma e m Lista d e Instruç õ e s .................................................................226 7.1.8 Lig a ç ã o d o Autó ma to ...................................................................................227 7.2 EXEMPLO 2: REG A AUTO MÁTIC A ...........................................................................228 7.2.1 De sc riç ã o d o Pro c e sso ..................................................................................228 7.2.2 G ra fc e t Níve l 2 ................................................................................................229 7.2.3 Func io na me nto ..............................................................................................230

*UiÀFR GH )XQFLRQDPHQWR GR $XWRPDWLVPR ............................................231 7.2.5 Bits Utiliza d o s ...................................................................................................232 7.2.5.1 Eta p a s ........................................................................................................ 232 7.2.5.2 Re c e tivid a d e s ........................................................................................... 232 7.2.5.3 Aç õ e s......................................................................................................... 233

7.2.6 Eq ua ç õ e s d a s Eta p a s ....................................................................................234 7.2.6.1 Pro g ra ma r o Autó ma to ........................................................................... 234

7.2.7 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s......................................................235 7.2.8 Pro g ra ma e m Lista d e Instruç õ e s .................................................................238 7.2.9 Lig a ç ã o d o Autó ma to ...................................................................................239 7.2.10 G ra fc e t Níve l 2 ..............................................................................................240 (7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

XII

Autó ma to s Pro g ra má ve is

7.2.10.1 Func io na me nto ...................................................................................... 240

7.2.11 Bits Utiliza d o s .................................................................................................241 7.2.11.1 Eta p a s ...................................................................................................... 241 7.2.11.2 Re c e tivid a d e s ......................................................................................... 241 7.2.11.3 Aç õ e s....................................................................................................... 242

7.2.12 Eq ua ç õ e s d a s Eta p a s ..................................................................................242 7.2.12.1 C o nta d o r................................................................................................. 243 7.2.12.2 Pro g ra ma r o Autó ma to ......................................................................... 243

7.2.13 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s....................................................243 7.2.14 Pro g ra ma e m Lista d e Instruç õ e s ...............................................................244 7.2.15 Lig a ç ã o d o Autó ma to .................................................................................245 7.3 EXEMPLO 3: SEMÁFO RO S ........................................................................................246 7.3.1 De sc riç ã o d o Pro c e sso ..................................................................................246 7.3.2 G ra fc e t Níve l 1 ................................................................................................247 7.3.3 G ra fc e t Níve l 2 ................................................................................................248 7.3.3.1 Func io na me nto ........................................................................................ 249

7.3.4 Bits Utiliza d o s ...................................................................................................250 7.3.4.1 Eta p a s ........................................................................................................ 250 7.3.4.2 Re c e tivid a d e s ........................................................................................... 250 7.3.4.3 Aç õ e s......................................................................................................... 251

7.3.5 Eq ua ç õ e s d a s Eta p a s ....................................................................................252 7.3.5.1 Pro g ra ma r o Autó ma to ........................................................................... 253

7.3.6 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s......................................................254 7.3.7 Pro g ra ma e m Lista d e Instruç õ e s .................................................................257 7.3.8 Lig a ç ã o d o Autó ma to ...................................................................................258 7.4 EXEMPLO 4: PARQ UE DE ESTAC IO NAMENTO ........................................................258 7.4.1 De sc riç ã o d o Pro c e sso ..................................................................................258 7.4.2 Ba rre ira 1 (Entra d a ) ........................................................................................260 7.4.2.1 G ra fc e t Níve l 1 .......................................................................................... 260 7.4.2.2 G ra fc e t Níve l 2 .......................................................................................... 261

7.4.3 Ba rre ira 2 (Sa íd a ) ............................................................................................262 7.4.3.1 G ra fc e t Níve l 1 .......................................................................................... 262 7.4.3.2 G ra fc e t Níve l 2 .......................................................................................... 263

7.4.4 Bits Utiliza d o s ...................................................................................................264 7.4.4.1 Eta p a s ........................................................................................................ 264 7.4.4.2 Re c e tivid a d e s ........................................................................................... 264 7.4.4.3 Aç õ e s......................................................................................................... 265

7.4.5 Eq ua ç õ e s d a s Eta p a s ....................................................................................265 7.4.5.1 Pro g ra ma r o Autó ma to ........................................................................... 266

(7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Índic e G e ra l

XIII

7.4.6 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s......................................................267 7.4.7 Pro g ra ma e m Lista d e Instruç õ e s .................................................................269 7.4.8 Lig a ç ã o d o Autó ma to ...................................................................................270

PARTE II – APLICAÇÕES EM AUTÓMATOS S7-200 .................................................................... 271 7.5 EXEMPLO 5: ARRANQ UE DIRETO DE MO TO R TRIFÁSIC O ......................................271 7.5.1 De sc riç ã o d o Pro c e sso ..................................................................................271 7.5.2 G ra fc e t Níve l 1 ................................................................................................272 7.5.3 G ra fc e t Níve l 2 ................................................................................................272 7.5.3.1 Func io na me nto ........................................................................................ 273

7.5.4 Bits Utiliza d o s ...................................................................................................274 7.5.4.1 Eta p a s ........................................................................................................ 274 7.5.4.2 Re c e tivid a d e s ........................................................................................... 274 7.5.4.3 Aç õ e s......................................................................................................... 275

7.5.5 Eq ua ç õ e s d a s Eta p a s ....................................................................................275 7.5.5.1 Te mp o riza d o r ............................................................................................ 276 7.5.5.2 Pro g ra ma r o Autó ma to ........................................................................... 276

7.5.6 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s......................................................276 7.5.7 Lig a ç ã o d o Autó ma to ...................................................................................278 7.6 EXEMPLO 6: PO RTÃO AUTO MÁTIC O ......................................................................278 7.6.1 De sc riç ã o d o Pro c e sso ..................................................................................278 7.6.2 G ra fc e t Níve l 1 ................................................................................................279 7.6.3 G ra fc e t Níve l 2 ................................................................................................280 7.6.3.1 Func io na me nto ........................................................................................ 280

7.6.4 Bits Utiliza d o s ...................................................................................................281 7.6.4.1 Eta p a s ........................................................................................................ 281 7.6.4.2 Re c e tivid a d e s ........................................................................................... 282 7.6.4.3 Aç õ e s......................................................................................................... 282

7.6.5 Eq ua ç õ e s d a s Eta p a s ....................................................................................283 7.6.5.1 Te mp o riza d o re s ........................................................................................ 283 7.6.5.2 Pro g ra ma r o Autó ma to ........................................................................... 283

7.6.6 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s......................................................284 7.6.7 Lig a ç ã o d o Autó ma to ...................................................................................286 7.7 EXEMPLO 7: SELEÇ ÃO DE C AIXAS ..........................................................................286 7.7.1 De sc riç ã o d o Pro c e sso ..................................................................................286 7.7.2 Me mo riza ç ã o d a Altura d a s C a ixa s ............................................................288 7.7.3 Pa ra g e m no Fina l d o C ic lo ...........................................................................288 7.7.4 Pa ra g e m d e Eme rg ê nc ia .............................................................................288 7.7.5 G ra fc e t Níve l 1 ................................................................................................289 (7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

XIV

Autó ma to s Pro g ra má ve is

7.7.6 G ra fc e t Níve l 2 ................................................................................................290 7.7.6.1 Func io na me nto ........................................................................................ 291

7.7.7 Bits Utiliza d o s ...................................................................................................292 7.7.7.1 Eta p a s ........................................................................................................ 292 7.7.7.2 Re c e tivid a d e s ........................................................................................... 292 7.7.7.3 Aç õ e s......................................................................................................... 293

7.7.8 Eq ua ç õ e s d a s Eta p a s ....................................................................................294 7.7.8.1 Pro g ra ma r o Autó ma to ........................................................................... 294

7.7.9 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s......................................................295 7.7.10 Lig a ç ã o d o Autó ma to .................................................................................298 7.8 EXEMPLO 8: BRITAG EM DE PEDRA ..........................................................................299 7.8.1 De sc riç ã o d o Pro c e sso ..................................................................................299 7.8.2 G ra fc e t Níve l 1 ................................................................................................301 7.8.3 G ra fc e t Níve l 2 ................................................................................................302 7.8.3.1 Func io na me nto ........................................................................................ 302 7.8.3.2 Pa ra g e m d e Eme rg ê nc ia ........................................................................ 303

7.8.4 Bits Utiliza d o s ...................................................................................................304 7.8.4.1 Eta p a s ........................................................................................................ 304 7.8.4.2 Re c e tivid a d e s ........................................................................................... 304 7.8.4.3 Aç õ e s......................................................................................................... 305

7.8.5 Eq ua ç õ e s d a s Eta p a s ....................................................................................306 7.8.5.1 Pro g ra ma r o Autó ma to ........................................................................... 306

7.8.6 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s......................................................307 7.8.7 Lig a ç ã o d o Autó ma to ...................................................................................310

PARTE III – APLICAÇÕES EM AUTÓMATOS CPM1A/2A ........................................................... 311 7.9 EXEMPLO 9: MO NTA-C ARG AS ................................................................................311 7.9.1 De sc riç ã o d o Pro c e sso ..................................................................................311 7.9.2 G ra fc e t Níve l 1 ................................................................................................312 7.9.3 G ra fc e t Níve l 2 ................................................................................................312 7.9.3.1 Func io na me nto ........................................................................................ 313

7.9.4 Bits Utiliza d o s ...................................................................................................314 7.9.4.1 Eta p a s ........................................................................................................ 314 7.9.4.2 Re c e tivid a d e s ........................................................................................... 314 7.9.4.3 Aç õ e s......................................................................................................... 314

7.9.5 Eq ua ç õ e s d a s Eta p a s ....................................................................................315 7.9.5.1 Pro g ra ma r o Autó ma to ........................................................................... 315

7.9.6 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s......................................................316 7.9.7 Pro g ra ma e m Lista d e Instruç õ e s .................................................................318

(7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Índic e G e ra l

7.9.8 Lig a ç ã o d o Autó ma to ...................................................................................319 7.10 EXEMPLO 10: ARRANQ UE ESTRELA-TRIÂNG ULO ..................................................319 7.10.1 De sc riç ã o d o Pro c e sso ................................................................................319 7.10.2 G ra fc e t Níve l 1 ..............................................................................................320 7.10.3 G ra fc e t Níve l 2 ..............................................................................................321 7.10.3.1 Func io na me nto ...................................................................................... 323

7.10.4 Bits Utiliza d o s .................................................................................................324 7.10.4.1 Eta p a s ...................................................................................................... 324 7.10.4.2 Re c e tivid a d e s ......................................................................................... 325 7.10.4.3 Aç õ e s....................................................................................................... 325

7.10.5 Eq ua ç õ e s d a s Eta p a s ..................................................................................326 7.10.5.1 Te mp o riza d o r .......................................................................................... 327 7.10.5.2 Pro g ra ma r o Autó ma to ......................................................................... 327

7.10.6 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s....................................................328 7.10.7 Pro g ra ma e m Lista d e Instruç õ e s ...............................................................330 7.10.8 Lig a ç ã o d o Autó ma to .................................................................................331 7.11 EXEMPLO 11: G UILHO TINA .....................................................................................332 7.11.1 De sc riç ã o d o Pro c e sso ................................................................................332 7.11.2 G ra fc e t Níve l 1 ..............................................................................................333 7.11.3 G ra fc e t Níve l 2 ..............................................................................................334 7.11.3.1 Func io na me nto ...................................................................................... 334

7.11.4 Bits Utiliza d o s .................................................................................................335 7.11.4.1 Eta p a s ...................................................................................................... 335 7.11.4.2 Re c e tivid a d e s ......................................................................................... 335 7.11.4.3 Aç õ e s....................................................................................................... 336

7.11.5 Eq ua ç õ e s d a s Eta p a s ..................................................................................336 7.11.5.1 Pro g ra ma r o Autó ma to ......................................................................... 337

7.11.6 Pro g ra ma e m Dia g ra ma d e C o nta c to s....................................................338 7.11.7 Pro g ra ma e m Lista d e Instruç õ e s ...............................................................340 7.11.8 Lig a ç ã o d o Autó ma to .................................................................................341 7.12 EXEMPLO 12: ELEVADO R .......................................................................................341 7.12.1 De sc riç ã o d o Pro c e sso ................................................................................341 7.12.2 G ra fc e t Níve l 1 ..............................................................................................344 7.12.2.1 G ra fc e t d a Sub id a ................................................................................. 345 7.12.2.2 G ra fc e t d a De sc id a ............................................................................... 346

7.12.3 G ra fc e t Níve l 2 ..............................................................................................347 7.12.3.1 G ra fc e t d a Sub id a ................................................................................. 348 7.12.3.2 G ra fc e t d a De sc id a ............................................................................... 349

7.12.4 Bits Utiliza d o s .................................................................................................350 (7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

XVI

Autó ma to s Pro g ra má ve is

7.12.4.1 Eta p a s ...................................................................................................... 350 7.12.4.2 Re c e tivid a d e s ......................................................................................... 351 7.12.4.3 Aç õ e s....................................................................................................... 352

7.12.5 Eq ua ç õ e s d a s Eta p a s ..................................................................................353 7.12.5.1 Me mó ria s ................................................................................................. 356 7.12.5.2 Bo tõ e s d e C ha ma d a ............................................................................. 356 7.12.5.3 Te mp o riza d o re s ...................................................................................... 356 7.12.5.4 Pa ra g e m d e Eme rg ê nc ia ...................................................................... 356 7.12.5.5 Pro g ra ma r o Autó ma to ......................................................................... 357

7.12.6 Pro g ra ma e m Lista d e Instruç õ e s ...............................................................357 7.12.7 Lig a ç ã o d o Autó ma to .................................................................................358

Ane xo 1 – Mo nta g e m e C a b la g e m d e Autó ma to s ................................................ 361 A1.1 MO NTAG EM ...........................................................................................................361 A1.2 C ABLAG EM ............................................................................................................362 A1.2.1 Auxilia re s d e C a b la g e m .............................................................................362 A1.2.1.1 Te rmina is ................................................................................................. 362 A1.2.1.2 Lira s e C a lha s d e C a b la g e m ............................................................... 362

A1.2.2 Distrib uiç ã o d a Ap a re lha g e m ...................................................................363 A1.2.3 Distâ nc ia s Mínima s ......................................................................................364 A1.2.4 Re g ra s d e C a b la g e m .................................................................................365 A1.2.5 C o re s/ Se c ç õ e s d o s C o nd uto re s................................................................366 A1.3 C O RES.....................................................................................................................366 A1.3.1 Alime nta ç ã o d o Autó ma to ........................................................................366 A1.3.2 Entra d a s d o Autó ma to ( Inp uts) .................................................................366 A1.3.3 Sa íd a s d o Autó ma to ( O utp uts) ..................................................................367 A1.3.4 C irc uito s Trifá sic o s (400 VAC ) .....................................................................367 A1.3.5 C ó d ig o d a s C o re s .......................................................................................367

Ane xo 2 – Se nso re s e Atua d o re s ................................................................................ 368 A2.1 SENSO RES ...............................................................................................................368 A2.1.1 Se nso re s Pa ssivo s e Ativo s...........................................................................368 A2.1.1.1 C o nta c to s d o s Se nso re s........................................................................ 368

A2.2 ATUADO RES............................................................................................................369 A2.2.1 Mo to re s Elé tric o s ..........................................................................................369 A2.2.1.1 Símb o lo s ................................................................................................... 370

A2.2.2 C ilind ro s.........................................................................................................370 A2.2.2.1 Símb o lo s .................................................................................................. 370 A2.2.2.2 C ilind ro s d e Simp le s Efe ito .................................................................... 371

(7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Índic e G e ra l

XVII

A2.2.2.3 C ilind ro s d e Dup lo Efe ito ....................................................................... 371

A2.3 REFERENC IAÇ ÃO DE SENSO RES E ATUADO RES ..................................................372 A2.4 PRO TEÇ Õ ES............................................................................................................373 A2.4.1 Entra d a s d o Autó ma to ...............................................................................373 A2.4.2 Sa íd a s d o Autó ma to ...................................................................................373

G lo ssá rio ........................................................................................................................ 375 End e re ç o s Inte rne t....................................................................................................... 377

%LEOLRJUDÀD .................................................................................................................... 379 Índ ic e Re missivo ........................................................................................................... 381 G lo ssá rio d e Te rmo s – Po rtug uê s Euro p e u e Po rtug uê s d o Bra sil ........................... 385

(7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

So b re o Livro

Esta quinta edição da obra persegue os mesmos objetivos que as anteriores: preencher a lacuna existente na bibliogra a em língua portuguesa no que respeita a autómatos programáveis e sua programação. Esta nova edição atualizada inclui autómatos dos principais fabricantes, continuando os assuntos a serem tratados numa linguagem acessível, estruturados de forma pedagógica e tendo em conta as necessárias informações de caráter técnico. Tal como nas edições anteriores, o livro destina-se aos alunos dos cursos de engenharia, cursos tecnológicos, cursos pro ssionais, técnicos de automatismos e, de uma maneira geral, a todos aqueles que se interessam por automação. Espera-se que esta nova edição continue a ser um livro fundamental para a aprendizagem de autómatos, uma ferramenta necessária ao professor/formador no desempenho da sua pro ssão e que contribua para uma melhor formação numa das áreas mais relevantes e promissoras da atualidade. Esta edição consta de sete capítulos e de dois anexos. O Capítulo 1 analisa em traços gerais a constituição, funcionamento e linguagens de programação dos autómatos. Destina-se este capítulo a fornecer conhecimentos básicos sobre autómatos programáveis. Nos Capítulos 2, 3 e 4, estudam-se três autómatos com grande implantação no ensino e na indústria, terminando cada capítulo com exemplos de programação em que se utilizam as principais instruções desses autómatos. No Capítulo 5, descrevem-se as regras referentes a este método de acordo com as normas internacionais que o regulamentam:

x IEC 60848 (GRAFCET specification language for sequential function chart – SFC): linguagem de especificação Grafcet para diagramas funcionais sequenciais; x IEC 61131-3 (Programmable Controllers Part 3: Programming Languages): Autómatos Programáveis Parte 3: Linguagens de Programação.

O método Grafcet é abordado de forma ampla, apresentando-se vários exemplos para uma melhor compreensão. No Capítulo 6, estuda-se um método de programação que permite programar os automatismos descritos em Grafcet, através da linguagem em lista de instruções e em diagrama de contactos, linguagens simples e fáceis de utilizar em qualquer tipo de autómato. (7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

XXII

Autó ma to s Pro g ra má ve is

No Capítulo 7 são estudados e resolvidos vários exemplos de automatismos, de forma a possibilitar uma combinação harmoniosa entre teoria e prática. Finaliza-se o livro com dois anexos: um para abordar aspetos práticos da montagem e cablagem dos autómatos e outro com informações importantes relativas a sensores e a atuadores.

(7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

O Autó m ato

1.1 INTRO DUÇ ÃO

O Autómato Programável (AP) ou Controlador Lógico Programável (Programmable Logic Controller – PLC) utiliza-se, por excelência, no comando de circuitos de automatismos (Figura 1.1).

Fig ura 1.1 – Exe mp lo d e um a utó ma to p ro g ra má ve l.

Trata-se de um equipamento eletrónico, programado pelo utilizador, com funcionamento cíclico assegurado por um programa que, devido à facilidade de uso e preço cada vez mais atrativo, entrou de nitivamente na automatização dos pequenos e grandes sistemas. O autómato pode ser considerado como um computador cuja arquitetura, sistema operativo, linguagem de programação, entradas/saídas e forma construtiva estão especialmente adaptados para aplicações de controlo industrial. Está concebido para funcionar em ambientes industriais agressivos (temperatura, vibrações, microcortes na tensão, ruído elétrico, etc.), por isso, é também um equipamento muito robusto. Os automatismos, sistemas que permitem a realização automática de operações, podem ser implementados através de: (7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Autó m ato s Twido

Os autómatos Twido (Figuras 2.1 e 2.2), da empresa Schneider Electric, encontram-se disponíveis em modelo compacto e modular. Os dois modelos permitem a ligação de módulos de expansão de entradas, de saídas ou mistos de E/S, cartucho de memória EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), cartucho com relógio de tempo real (RTC), módulo de visualização do operador (HMI – interface homem-máquina), etc. A programação dos autómatos, através de computador, pode ser efetuada em diagrama de contactos ou em lista de instruções. Mo de lo C o m pa c to

5 1 6 9 7 10

1 8

13 12 11 Fig ura 2.1 – Autó ma to Twid o c o mp a c to .

Descrição dos elementos: 1. Tampa superior e inferior; acesso aos terminais. 2. Tampa frontal; acesso à cha RS-48 e potenciómetros.

(7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Autó m ato s S7- 200

Os autómatos S7-200, da empresa Siemens, são do tipo compacto, incorporam a CPU, a fonte de alimentação, as entradas e as saídas digitais. Estão disponíveis com diferentes CPU, às quais se podem ligar diferentes módulos de expansão. A programação dos autómatos, através de computador, pode ser efetuada em diagrama de contactos ou em lista de instruções. 1. Cartucho de memória ou pilha/RTC 2. Sinalizadores do estado do PLC 3. Terminais das saídas 4. Alimentação do PLC

5. Sinalizadores das saídas 6. Comutador Run/Term/Stop 7. Ficha para módulo de expansão 8. Regulação analógica 9. Sinalizadores das entradas

10. Saída 24 VDC para sensores 11. Terminais das entradas 12. Interface RS-485 Fig ura 3.1 – Autó ma to S7-200, C PU 222.

Descrição dos elementos: 1. Local para colocação do cartucho de memória EEPROM, colocação do cartucho

de pilha ou cartucho combinado de pilha e relógio (RTC). 2. Sinalizadores que informam sobre o modo de operação do autómato: SF/DIAG, RUN e STOP. (SF/DIAG = System Fault/Diagnostic – Falha no sistema/Diagnóstico). 3. Terminais das saídas digitais.

(7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Autó m ato s C PM1A/ 2A

Modelos de autómatos fabricados pela empresa Omron, que podem ser programados através de: x Consola em linguagem lista de instruções; x Computador em linguagem de contactos ou em linguagem lista de instruções.

Cada autómato base pode ser expandido por módulos de expansão, de forma a aumentar o número de E/S controladas. Esta gama de autómatos é do tipo compacto, com saídas a relé ou transístor, apresentando o modelo CPM1A, alimentado a 230 VAC com saídas a relé, o painel frontal representado na Figura 4.1. 1. Alimentação

2. Terminal para ligação à terra

4. Terminal das entradas

3. Terminal de massa (só modelo AC) 10. Regulação analógica 0 e 1

8. Sinalizadores das entradas

11. Porta de periféricos 9. Sinalizadores das saídas

7. Sinalizadores do estado do PLC

5. Terminais das saídas

6. Tensão de saída (só modelo AC)

Fig ura 4.1 – Autó ma to C PM1A – 20 E/ S.

Descrição dos elementos: 1. Terminais para ligação da alimentação do autómato; em AC tensão de 230 V (L1

e N) e em DC tensão de 24 V (+ e –).

(7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Mé to do G RAFC ET

5.1 INTRO DUÇ ÃO

Os primeiros métodos para o desenvolvimento de projetos de automatismos eram puramente intuitivos e elaborados por técnicos com uma larga experiência em automação. Na atualidade, com a complexidade que um sistema automatizado pode atingir, só a utilização de métodos dedicados e do computador torna possível o desenvolvimento de projetos complexos. Contudo, nem todos os métodos, apresentados ao longo dos anos, têm sido de aplicação simples em processos industriais. Por isso, para que este estudo se tornasse acessível, em França, em meados dos anos 70 do século XX, encetou-se uma colaboração entre fabricantes de autómatos e organismos o ciais, da qual resultou um método designado por GRAFCET (GRÁ co Funcional de Comando Etapa Transição), que mostrou ser o método que melhor se adapta à resolução de problemas de automação de processos sequenciais. À época, esse método foi homologado pela França e, posteriormente, pela Comissão Eletrotécnica Internacional, norma IEC 848 do ano de 1988, atual IEC 60848 [GRAFCET speci¿FDWLRQ ODQJXDJH IRU VHTXHQWLDO IXQFWLRQ FKDUWV – Linguagem de especi cação GRAFCET para diagramas funcionais sequenciais (SFC)]. Mais tarde, no ano de 1993, a norma IEC 1131-3, atual IEC 61131-3 (3URJUDPPDEOH &RQWUROOHUV 3DUW 3URJUDPPLQJ /DQJXDJHV – Autómatos Programáveis Parte 3: Linguagens de Programação), vem estabelecer as regras para as linguagens de programação de autómatos, de acordo com um padrão internacional. O GRAFCET é um método grá co que permite descrever, em forma de diagrama, as fases de funcionamento de um automatismo. Adapta-se perfeitamente aos autómatos programáveis e tem aplicação nas diferentes tecnologias utilizadas em automatismos: tecnologia eletromecânica, tecnologia pneumática, tecnologia hidráulica e tecnologia eletrónica. O Grafcet descreve, através de um diagrama funcional, o comportamento de um automatismo sequencial de uma forma clara, simples e de fácil compreensão, por isso, é uma ferramenta imprescindível para a resolução de problemas relativos a processos sequenciais. A utilização do Grafcet também facilita o diálogo entre pessoas com formação diferente, tanto no momento de análise do processo a automatizar, como, posteriormente, nas operações de manutenção e de reparação de avarias. A programação dos automatismos descritos em Grafcet pode ser feita em linguagem lista de instruções ou, de forma grá ca, através da linguagem de diagrama de contacto. Também (7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Pro g ram ar o G RAFC ET

6.1 INTRO DUÇ ÃO

A programação dos automatismos descritos em Grafcet, dependendo do fabricante e do tipo de autómato, pode ser feita através de instruções especí cas, diferentes nos vários fabricantes de autómatos, ou de software dedicado, que também depende do fabricante, através da programação direta, a partir do diagrama funcional do Grafcet. Neste capítulo, não vão ser seguidas estas possibilidades, mas, sim, um método de programação que permite programar, através das linguagens de programação mais utilizadas – lista de instruções e diagrama de contactos – os automatismos desenvolvidos em Grafcet. Aplicando-se este método, obtêm-se as equações lógicas que descrevem matematicamente o diagrama funcional do Grafcet. O método, para além de ser de aplicação simples, tem a vantagem de utilizar apenas instruções básicas. Como estas instruções possuem mnemónicas semelhantes nos diferentes fabricantes de autómatos, pode-se considerar este método de aplicação universal. Para converter o diagrama funcional do Grafcet num programa em diagrama de contactos ou em lista de instruções, é necessário, como veremos mais à frente, além de se estabelecerem as equações lógicas correspondentes a cada etapa do Grafcet, atribuir às etapas, recetividades e ações um bit do mapa de memória do autómato utilizado. De acordo com as regras do Grafcet, uma transição é transposta, quando a mesma é válida e a respetiva recetividade verdadeira, ou seja, para que o Grafcet evolua de uma etapa para a seguinte, é necessário que a etapa anterior esteja ativa e que a recetividade associada seja verdadeira. Ainda de acordo com as regras do Grafcet, a transposição de uma transição implica a ativação da(s) etapa(s), unidas à transição, que está(ão) imediatamente a seguir e a desativação simultânea das etapas, que estavam ativas, imediatamente anteriores à transição. Com o método que vai ser analisado neste capítulo, é possível, a partir do diagrama funcional do Grafcet, obterem-se as equações lógicas para as etapas, que permitem, depois, facilmente, escrever um programa em diagrama de contactos ou em lista de instruções. 6.2 MÉTO DO DE PRO G RAMAÇ ÃO DO G RAFC ET

No Grafcet, para que ocorra a ativação de uma etapa (En), é necessário que a etapa anterior esteja ativa (En–1 = 1) e que a respetiva recetividade seja verdadeira (rn–1 = 1). Nestas con (7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Exe m plo s de Aplic aç ão

Neste capítulo, utilizando-se o Grafcet e o método de programação estudado no Capítulo 6, são apresentados exemplos de automatismos e respetivas soluções. As aplicações abordam situações comuns ou conhecidas, de forma a serem facilmente entendidas. O elemento de comando é o autómato programável e os dispositivos de potência, motores elétricos e/ou cilindros pneumáticos/hidráulicos. O estudo destes exemplos tem por nalidade aprofundar os conhecimentos adquiridos nos capítulos anteriores e, ao mesmo tempo, possibilitar a prática da experimentação com o autómato. Compreendidos os exemplos propostos, adquirem-se os conhecimentos necessários para se abordarem situações mais complexas; ou seja, a porta ca aberta para que se torne possível enfrentar a conceção, realização, manutenção e exploração de automatismos programáveis. Como se pretende que o livro alie o saber ao saber fazer, os exemplos analisados neste capítulo foram escritos para os autómatos estudados nos Capítulos 2, 3 e 4 – autómatos Twido, S7-200 e CPM1A/2A. O primeiro autómato é utilizado nos exemplos da Parte I do capítulo, o segundo nos exemplos da Parte II e o terceiro nos exemplos da Parte III. Os exemplos da Parte I também podem ser utilizados nos autómatos TSX 07 (Nano) e os exemplos da Parte III nos autómatos CPM1 e CPM2C. Todos os exemplos foram estruturados de modo a que possam facilmente ser aplicados noutras marcas/modelos de autómatos. No ta :

Para ligação dos automatismos constantes nos exemplos deste capítulo, deve ter-se também em conta o esquema apresentado na Figura 6.9, no Capítulo 6, secção 6.4.6. Ate nç ã o !

Os exemplos de programação que constam do livro foram escritos a título didático, por isso, podem não estar previstas todas as situações de funcionamento real. Deste modo, o seu uso em programas de aplicação industrial pode necessitar de adaptações que assegurem todas as possibilidades de utilização e o respeito pelas normas de segurança em vigor no setor de atividade onde vão ser utilizados. (7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Autó ma to s Pro g ra má ve is

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PARTE I: APLICAÇÕES EM AUTÓMATOS TWIDO

No ta s:

x A linguagem de programação utilizada nos autómatos Twido está de acordo com a norma internacional e, por isso, utiliza o símbolo “%” no código dos endereços. Contudo, para facilitar a escrita, a leitura e a interpretação, omitiu-se este símbolo no texto; x No ensaio dos exemplos, que se apresentam para o autómato Twido, utilizou-se o modelo compacto de 16 E/S.

7.1 EXEMPLO 1: INVERSÃO DE MARC HA DE MO TO R TRIFÁSIC O 7.1.1 De sc riç ã o do Pro c e sso

Automatismo que possibilita o arranque direto, com inversão do sentido de marcha, de um motor assíncrono trifásico. A marcha à direita ocorre quando se pressiona um botão s1, com deteção do anco ascendente, e a marcha à esquerda quando se pressiona um botão s2, também com deteção do anco ascendente. A paragem do motor veri ca-se quando se pressionar um botão s0 ou o contacto auxiliar f1 do relé de proteção térmica, que protege o motor contra sobrecargas, fechar. Os botões são do tipo pressão e o automatismo possui ainda dois sinalizadores luminosos – um para indicar marcha à direita e outro para indicar marcha à esquerda. No ta :

A inversão do sentido de rotação de um motor assíncrono trifásico é realizada através da troca de duas das fases que alimentam o motor. Para efetuar esta operação, são necessários dois contactores – um que liga o motor com as fases numa determinada sequência e outro que liga com uma sequência com duas fases trocadas relativamente à primeira sequência (Figura 7.1).

Os exemplos também podem ser aplicados nos autómatos TSX 07 (Nano).

(7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Exe mp lo s de Ap lic a ç ã o

271

PARTE II: APLICAÇÕES EM AUTÓMATOS S7-200 No ta s:

x A programação dos autómatos S7-200 pode ser efetuada de acordo com a norma internacional (IEC 61131-3) ou de acordo com norma Siemens (Simatic). De acordo com a norma internacional, utilizada nos exemplos seguintes, o símbolo “%” faz parte do código dos endereços. Contudo, para facilitar a escrita, a leitura e a interpretação, omitiu-se este símbolo no texto; x No ensaio dos exemplos que se seguem, utilizou-se a CPU 224.

7.5 EXEMPLO 5: ARRANQ UE DIRETO DE MO TO R TRIFÁSIC O 7.5.1 De sc riç ã o do Pro c e sso

Aplicação idêntica à estudada no Capítulo 6, mas, neste exemplo, além de se efetuar o arranque direto de um motor assíncrono trifásico com rotor em curto-circuito, o tempo de funcionamento do motor é determinado por um temporizador e o automatismo possui sinalização – L1 para indicar a marcha do motor e L2 intermitente para indicar a paragem provocada pela atuação do relé de proteção térmica. A colocação do motor em marcha é feita por um contacto s1, tipo botão de pressão, com deteção do anco ascendente, e a paragem manual por um contacto s0 do mesmo tipo. Caso a proteção térmica seja atuada, é ligado um contacto f1, que também provoca a paragem do motor.

(7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV

Exe mp lo s de Ap lic a ç ã o

311

PARTE III: APLICAÇÕES EM AUTÓMATOS CPM1A/2A43 7.9 EXEMPLO 9: MO NTA- C ARG AS 7.9.1 De sc riç ã o do Pro c e sso

Um cilindro hidráulico telescópico de duplo efeito, comandado por eletroválvula, aciona um monta-cargas (Figura 7.41) que faz o transporte de mercadorias entre dois pisos de uma fábrica.

L1 Monta-cargas

b1 p1 Piso 1 fc1 L0

fc0

b0 p0

Piso 0

Cilindro

Fig ura 7.41 – De se nho d a a p lic a ç ã o .

No piso inferior, está colocado um botão tipo pressão b0, através do qual se dá a ordem para o monta-cargas subir. No piso superior, um botão b1, do mesmo tipo, dá a ordem para o monta-cargas descer. Também existe em cada piso um interruptor – p0 no piso 0 e p1 no piso 1 –, que, ligado, provoca a paragem do monta-cargas. Em cada piso, existe ainda uma lâmpada sinalizadora – L0 no piso 0, que pisca quando o monta-cargas está a descer, e L1 no piso 1, que pisca quando o monta-cargas está a subir. A cabina do monta-cargas atua dois interruptores m de curso – fc0 e fc1, que correspondem, respetivamente, ao nal da descida e da subida.

Os exemplos também podem ser aplicados, diretamente, nos autómatos CPM1 e CPM2C. (7(3 ² (GLo}HV 7pFQLFDV H 3URÀVVLRQDLV