Sistemas Digitais de Controle I Professor: Elton Sales.

Sistemas Digitais de Controle I

Professor: Elton Sales

Elaborado por Elton Sales (Coordenador de Projetos de Automação Industrial)

2

CONTROLADORES DIGITAIS

SINGLE E MULTI LOOP


3

Funções do controlador


4

Dinâmica do Processo

CONTROLADOR

Variável Manipulada

Set-point

Variável Controlada

Saída de ProdutoEntrada de ProdutoPerturbações


5

Controle de Variáveis Contínuas – Estratégia PID

PID Válvula Processo

SensormA

mAmA Vazão

Ref

Controlador

+

-erro

variável controlada


6

Ação de Controle Proporcional Foi visto anteriormente, que na ação liga-

desliga, quando a variável controlada se desvia do valor ajustado, o elemento final de controle realiza um movimento brusco de ON (liga) para Off (desliga), provocando uma oscilação no resultado de controle. Para evitar tal tipo de movimento foi desenvolvido um tipo de ação no qual a ação corretiva produzida por este mecanismo é proporcional ao valor do desvio. Tal ação denominou-se ação proporcional.

A figura ao lado indica o movimento do elemento final de controle sujeito apenas à ação de controle proporcional em uma malha aberta, quando é aplicado um desvio em degrau num controlador ajustado para funcionar na ação direta.


7

Ação de Controle Proporcional


8

Banda ProporcionalConsidera-se que a válvula esteja aberta em 50% e que o nível do líquido deva ser mantido em

50cm de altura. E ainda, a válvula tem seu curso total conforme indicado na figura. Neste caso, o ponto suporte da alavanca deve estar no ponto b para que a relação ab : bc = 1:100 seja mantida. Então, se o nível do líquido descer 1 cm, o movimento da válvula será 1/10, abrindo-se 0,1 cm a mais. Deste modo, se o nível do líquido descer 5cm a válvula ficará completamente aberta. Ou seja, a válvula se abrirá totalmente quando o nível do líquido atingir 45cm. Inversamente, quando o nível atingir 55cm, a válvula se fechará totalmente. Pode-se portanto concluir que a faixa na qual a válvula vai da situação totalmente aberta para totalmente fechada, isto é, a faixa em que se realiza a ação proporcional será 10cm.

A seguir, se o ponto de apoio for transportado para a situação b’ e a relação passar a ser a.b' : b' .c = 1 : 20 , o movimento da válvula será 1/20 do nível do líquido se este descer 1cm.

Neste caso, a válvula estará totalmente aberta na graduação 40cm e totalmente fechada em 60cm e então, a faixa em que a válvula passa de totalmente aberta para totalmente fechada será igual a 20cm.

Assim, não é difícil concluir que a relação entre a variação máxima da grandeza a ser controlada e o curso total da válvula depende neste caso, do ponto de apoio escolhido. Este ponto de apoio vai determinar uma relação de proporcionalidade.

E como existe uma faixa na qual a proporcionalidade é mantida, esta recebe o nome de faixa proporcional (também chamada de Banda Proporcional).


9

Banda Proporcional É definida como sendo a porcentagem de

variação da variável controlada capaz de produzir a abertura ou fechamento total da válvula. Assim, por exemplo, se a faixa proporcional é 20%, significa que uma variação de 20% no desvio produzirá uma variação de 100% na saída, ou seja, a válvula se moverá de totalmente aberta par totalmente fechada quando o erro variar 20% da faixa de medição.


10

Ação de Controle Proporcional Verificamos até aqui que ao

introduzirmos os mecanismos da ação proporcional, eliminamos as oscilações no processo provocados pelo controle liga-desliga, porém o controle proporcional não consegue eliminar o erro de off-set, visto que quando houver um distúrbio qualquer no processo, a ação proporcional não consegue eliminar totalmente a diferença entre o valor desejado e o valor medido (variável controlada), conforme pode ser visto na figura a seguir.


11

Erro de Off-set Para melhor esclarecer como aparece este erro.

Para tal, suponha que a válvula esteja aberta em 50% e que a variável controlada (nível) esteja igual ao valor desejado (50cm, por exemplo). Agora, suponha que ocorra uma variação de carga fazendo com que a vazão de saída aumente. O nível neste caso descerá e, portanto, a bóia também, abrindo mais a válvula de controle e assim aumentando a vazão de entrada até que o sistema entre em equilíbrio.


12

Ação de Controle Proporcional

Basicamente todo controlador do tipo proporcional apresenta as seguintes características:a) Correção proporcional ao desviob) Existência de uma realimentação negativac) Deixa erro de off-set após uma variação de

carga


13

Ação de Controle Integral Ao utilizar o controle proporcional, conseguimos eliminar o

problema das oscilações provocadas pela ação ON-OFF e este seria o controle aceitável na maioria das aplicações se não houvesse o inconveniente da não eliminação do erro de off-set sem a intervenção do operador. Esta intervenção em pequenos processos é aceitável, porém em grandes plantas industriais, isto se torna impraticável. Para resolver este problema e eliminar este erro de off-set, desenvolveu-se uma nova unidade denominada ação integral.

A ação integral vai atuar no processo ao longo do tempo enquanto existir diferença entre o valor desejado e o valor medido. Assim, o sinal de correção é integrado no tempo e por isto enquanto a ação proporcional atua de forma instantânea quando acontece um distúrbio em degrau, a ação integral vai atuar de forma lenta até eliminar por completo o erro.


14

Ação de Controle Integral

Observe que a resposta da ação integral foi aumentando enquanto o desvio esteve presente, até atingir o valor máximo do sinal de saída (até entrar em saturação). Assim, quanto mais tempo o desvio perdurar, maior será a saída do controlador e ainda se o desvio fosse maior, sua resposta seria mais rápida, ou seja, a reta da figura 4.10 seria mais inclinada.


15

Ação de Controle Integral As principais características do controle integral

são: a) Correção depende não só do erro mas

também do tempo em que ele perdurar. b) Ausência do erro de off-set. c) Quanto maior o erro maior será velocidade de

correção. d) No controle integral, o movimento da válvula

não muda de sentido enquanto o sinal de desvio não se inverter.


16

Ação de Controle Proporcional + Integral Esta é a ação de controle resultante da

combinação da ação proporcional e a ação integral. Esta combinação tem por objetivos principais, corrigir os desvios instantâneos (proporcional) e eliminar ao longo do tempo qualquer desvio que permaneça (integral).


17


18

Ação de Controle Derivativa Vimos até agora que o controlador proporcional tem sua ação

proporcional ao desvio e que o controlador integral tem sua ação proporcional ao desvio versus tempo. Em resumo, eles só atuam em presença do desvio. O controlador ideal seria aquele que impedisse o aparecimento de desvios, o que na prática seria difícil. No entanto, pode ser obtida a ação de controle que reaja em função da velocidade do desvio, ou seja, não importa a amplitude do desvio, mas sim a velocidade com que ele aparece.

Este tipo de ação é comumente chamado de ação derivativa. Ela atua, fornecendo uma correção antecipada do desvio, isto é, no instante em que o desvio tende a acontecer ela fornece uma correção de forma a prevenir o sistema quanto ao aumento do desvio, diminuindo assim o tempo de resposta.


19

Ação de Controle Derivativa

O tempo derivativo, também chamado de ganho derivativo, significa o tempo gasto para se obter a mesma quantidade operacional da ação proporcional somente pela ação derivativa, quando o desvio varia numa velocidade constante.


20


Neste caso houve uma variação em degrau, isto é, a velocidade de variação foi infinita. Nestecaso a ação derivativa que é proporcional à velocidade desvio causou uma mudança bruscaconsiderável na variável manipulada.


21


Já neste caso, está sendo mostrada a resposta da ação derivativa para a situação na qual o valormedido é mudado numa razão constante (rampa). A saída derivativa é proporcional à razão demudança deste desvio.


22

Ação de Controle Derivativo

As principais características do controle derivativo são:

a) A correção é proporcional à velocidade de desvio.

b) Não atua caso o desvio for constante. c) Quanto mais rápida a razão de mudança do

desvio, maior será a correção.


23

Ação de controle Proporcional + Integral + Derivativa O controle proporcional associado ao integral e ao

derivativo, é o mais sofisticado tipo de controle utilizado em sistemas de malha fechada.

A proporcional elimina as oscilações, a integral elimina o desvio de off-set, enquanto a derivativa fornece ao sistema uma ação antecipativa evitando previamente que o desvio se torne maior quando o processo se caracteriza por ter uma correção lenta comparada com a velocidade do desvio (por exemplo, alguns controles de temperatura).


24

Ação de controle Proporcional + Integral + Derivativa


25


26

Controlador convencional


27

Controlador digital


28

Multi loop SMAR CD600 O CD600 é um poderoso controlador digital de processos, capaz de controlar

simultaneamente até 4 malhas de controle, com até 8 blocos PID e mais de 120 blocos de controle avançado.

Projetado, desenvolvido e fabricado pela SMAR, pioneira e líder na fabricação de controladores digitais, o CD600 reúne toda a experiência e conhecimento adquiridos num equipamento poderoso, versátil, confiável e de fácil operação.

A programação é feita ou pela livre combinação de mais de 120 blocos de controle avançado, ou pela seleção de uma configuração, pré-programada dentre as várias disponívels.

Para programá-lo pode se utilizar o versátil terminal portátil ou o CONF600, um software que pode ser instalado em microcomputador PC ou compatível, proporcionando uma interface gráfica de fácil utilização.

O CD600 reúne características técnicas que o tornam um dos mais avançados e poderosos controladores multi-loop disponíveis no mercado mundial.

Uma única unidade é por exemplo, capaz de controlar sozinha toda uma caldeira incluindo controles de nível a três elementos, combustão com limites cruzados e tiragem.


29

Multi loop SMAR CD600


30

Multi loop SMAR CD600


31

CD600Operação O Controlador Digital SMAR modelo CD600 tem a sua forma de

programação baseada no conceito de blocos livres que podem ser interligados conforme a estratégia de controle definida pelo usuário.

Todos os blocos disponíveis estão pré-ordenados em uma área do programa, bastando interligá-los, ajustar seus parâmetros e caracterizá-los conforme sua utilização.

A troca de informações entre o algoritmo de controle utilizado e o processo, se dá através dos blocos de entrada e saída (analógicas e/ou digitais). Estes blocos estão "fisicamente" ligados à borneira do controlador. Por exemplo, o bloco de entrada analógica nº 001, pode ser utilizado para leitura e processamento do sinal que está entrando nos bornes referentes à entrada analógica nº 001 (terminal 18A).


32

CD600 DESCRIÇÃO TÍPICA DO BLOCO A maioria dos blocos têm uma Função de Controle, consistindo de

uma ou mais operações matemáticas e/ou lógicas. A função irá relacionar as saídas com as entradas do bloco.

As entradas são identificadas através de letras (A, B, C...), e as saídas são identificadas através de números. Com exceção dos blocos de entradas e saídas Analógicas e Digitais, para os quais as entradas e saídas, respectivamente, estão vinculadas fisicamente aos terminais da Borneira.

Os números relacionados às saídas dos blocos são de fato, endereços. Cada número se refere exclusivamente a uma certa saída de um certo bloco e vice-versa.


33

CD600


34

CD600Função 01 - Entrada Analógica (AI) Todas as entradas analógicas

(bornes do controlador) possuem um correspondente bloco de entrada analógica. A entrada analógica 2, por exemplo, a qual é conectada ao terminal 17A, corresponde ao bloco BLK002. A entrada do circuito é sempre um sinal de voltagem de 0-5 Vdc ou 1-5 Vdc. Para sinais em corrente de 0-20 mA ou 4-20 mA, um esistor "shunt" de 250Ω deve ser colocado no bloco terminal correspondente à entrada escolhida.


35

CD600


36

CD600

Função 10 - PID Simples (PID)

Este bloco oferece uma gama variada de algoritmos de controle tendo como base os modos Proporcional (P), Integral (I) e Derivativo (D).


37

CD600


38

CD600

Função 08 - Estação Auto/Manual (A/M)

Este bloco permite ao operador atuar diretamente na saída do controlador. Na utilização mais comum, a saída de um bloco PID é conectada a entrada A do bloco A/M e sua saída a um bloco de saída em corrente.


39

CD600Função 02 - Saída em Corrente (CO) A entrada do bloco em

porcentagem, é calibrada e convertida em sinal analógico de corrente. Uma realimentação desta saída é enviada a um comparador que recebe também o sinal calibrado da entrada. Se houver um desvio superior ao estipulado no parâmetro ADEV, será ativada uma saída discreta (0 ou 100%) avisando o operador de alguma falha ou uma interrupção no loop de corrente.


40

CD600Função 06 - Frontal do

Controlador (FV) Este bloco direciona as

entradas A, B e C respectivamente para as barras SP, PV e MV e associa a elas os mnemónicos SP, PV e MV, como default. Portanto, esse bloco é limitado a um por loop.


41

CD600Função 07 - Chave Local/Remoto (L/R) Este bloco permite selecionar Setpoint

Local/Remoto através da tecla <L/R>, e a atuação do Setpoint através das teclas <Δ> e < >, além de diversas funções relacionadas ∇com o Setpoint. A atuação local é possível de duas formas:

a) Pelo registro interno do bloco diretamente associado às teclas <Δ> ou < > no frontal do ∇painel, quando o Setpoint é selecionado no display. A saída desse bloco deve ser conectada a um bloco

da Função 06 - Frontal do Controlador ou Função 32 - Visualização Geral.

b) Através da entrada B, pode ser ligado um bloco gerador de sinal ou a saída de um outro bloco.

O uso dessa entrada cancela automaticamente o atuador de registro interno.


42

Blocos de configuração CD600Bornes


43

Blocos de configuração CD600Loop


44



45



46



47

Blocos de configuração CD600Frontal


48

Blocos de configuração CD600Geral


49

Programação CD600O CONF600 é um sistema baseado em microcomputador IBM PC ou compatível, que oferece recursos gráficos e interface homem máquina de fácil operação. Sua utilização possibilita armazenamento da configuração em disco rigído/ flexível, hardcopy e Iistagem dos parâmetras da configuração, comunicação com CD600 eTerminal Portátil.

A configuração da malha de controle é feita de modo gráfico na forma de um diagrama similar à norma ISA, permitindo ao usuário visualizar e implementar facilmente a estratégia de controle. O carregamento da configuração no CD600 é feito em menos de 2 segundos.


50

Programação CD600A alteração dos parâmetros é feita ON-LINE. As entradas e saídas de cada bloco podem ser monitoridas simultâneamente. A utilização do CONF600 torna praticamente dispensável a consulta ao manual, já que a maior parte das informações do bloco é mostrada na tela. A depuração da configuração fica muito mais rápida e fácil.


51

Single loop TRANSMITEL CP131

Malha


52

Single loop Yokogawa YS170


53

Single loop YS170

Painéis de operação


54

Controlador Lógico Programável


55

CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMAVEIS


56

O CLP Os Controladores Lógicos Programáveis ou CLPs, são

equipamentos eletrônicos utilizados em sistemas de automação flexível Permitindo desenvolver e alterar facilmente a lógica para acionamento das saídas em função das entradas. Desta forma, pode-se utilizar inúmeros pontos de entrada de sinal para controlar pontos de saída de sinal (cargas).

São ferramentas de trabalho muito úteis e versáteis para aplicações em sistemas de acionamentos e controle, e por isso são utilizados em grande escala no mercado industrial. Desta forma, podemos associar diversos sinais de entrada para controlar diversos atuadores ligados nos pontos de saída.


57

HISTÓRICOO surgimento do controlador programável data de 1968 desenvolvido pelo engenheiro Richard Morley na divisão de hidramáticos da General Motors. Surgiu como evolução aos antigos painéis elétricos, cuja lógica fixa tornava impraticável qualquer mudança extra do processo.


58

Vantagens Economia de espaço devido ao seu tamanho reduzido Reutilizáveis Programáveis Maior confiabilidade Maior flexibilidade Maior rapidez na elaboração dos projetos Interfaces de comunicação com outros CLPs e computadores Fácil diagnóstico durante o projeto Não produzem faíscas Podem ser programados sem interromper o processo produtivo Possibilidade de criar um banco de armazenamento de programas Baixo consumo de energia Necessita de uma reduzida equipe de manutenção Tem a flexibilidade para expansão do número de entradas e saídas Capacidade de comunicação com diversos outros equipamentos, entre outras


59

APLICAÇÕES

O controlador programável existe para automatizar processos industriais, sejam de sequênciamento, intertravamento, controle de processos, batelada, etc. Este equipamento tem seu uso tanto na área de automação da manufatura, de processos contínuos, elétrica, predial, entre outras.Praticamente não existem ramos de aplicações industriais onde não se possa aplicar os CLPs


60

Programação de um CLP A lógica desenvolvida pelo CLP com os sinais de entrada para

acionar as suas saídas é programável. É possível desenvolver lógicas combinatórias, lógicas seqüenciais e também uma composição das duas, o que ocorre na maioria das vezes.Como o CLP veio substituir elementos/componentes eletroeletrônicos de acionamento, a linguagem utilizada na sua programação é similar à linguagem de diagramas lógicos de acionamento, desenvolvidos por eletrotécnicos, técnicos eletricistas ou profissionais da área de controle.

Linguagem de programação é um conjunto de símbolos e regras que formam um código capaz de permitir a comunicação entre o usuário e um determinado equipamento ou sistema. Existem diversas linguagens de programação de CLP padronizadas. Porém, uma delas é utilizada em praticamente todos os CLPs, a Linguagem Ladder.


61

ESTRUTURA BÁSICAO controlador programável tem sua estrutura baseada no hardware

de um computador, tendo portanto uma unidade central de processamento (UCP / CPU), interfaces de entrada e saída e memórias. As principais diferenças em relação a um computador comum estão relacionadas a qualidade da fonte de alimentação, que possui características ótimas de filtragem e estabilização, interfaces de E/S imune a ruídos e um invólucro específico para aplicações industriais. Temos também um terminal usado para programação do CLP.

Unidade Central de

Processamento(UCP)

MEMÓRIA

INTERFACEDEE/S

PROCESSADORFONTE

DEALIMENTAÇÃO

CARTÕES DE

ENTRADA

CARTÕESDE

SAÍDA

TERMINAL DE PROGRAMAÇÃO


62

PLC na estrutura de automação

COM

COM

COM

COM

COM

COM

CPU

CPU

FONTE

FONTE

PSH

RE M

RE M

RE M

ESC ESC Manutenção

SDV

BOMBAMÓDULOS REMOTOS DO PLC

CPU’s DO PLCSALA DE CONTROLE

REDE ETHERNET

REDE PROPRIETÁRIA DO PLC

VASO SEPARADOR

CHAVE


63

ESTRUTURA BÁSICA

Fonte de alimentação: Converte a tensão da rede de 110 ou 220 VCA em +5VCC, +12VCC ou +24VCC para alimentar os circuitos eletrônicos, as entradas e as as saídas.

Unidade de processamento: Também conhecida por CPU, é composta por microcontroladores ou microprocessadores (Intel 80xx, motorola 68xx, PIC 16xx). Endereçamento de memória de até 1Mega Byte, velocidades de clock de 4 a 30 MHz, manipulação de dados decimais, octais e hexadecimais.

Bateria: Utilizada para manter o circuito do relógio em tempo real. Normalmente são utilizadas baterias recarregáveis do tipo Ni - Ca.

Memória do programa supervisor: O programa supervisor é responsável pelo gerenciamento de todas as atividades do CLP. Não pode ser modificado pelo usuário e fica normalmente em memórias do tipo PROM, EPROM, EEPROM.

Memória do usuário: Espaço reservado ao programa do usuário. Constituída por memórias do tipo RAM, EEPROM ou FLASH-EPROM. Também pode-se utilizar cartuchos de memória, para proporcionar agilidade e flexibilidade.

Memória de dados: Armazena valores do programa do usuário, tais como valores de temporizadores, contadores, códigos de erros, senhas, etc. Nesta região se encontra também a memória imagem das entradas – a saídas. Esta funciona como uma tabela virtual onde a CPU busca informações para o processo decisório.


64

UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (CPU)

A CPU é responsável pelo processamento do programa, isto é, coleta os dados dos cartões de entrada, efetua o processamento segundo o programa do usuário, armazenado na memória, e envia o sinal para os cartões de saída como resposta ao processamento.


65


Algumas características da CPU são importantes para determinar a sua performance, a principal delas é o scan time (tempo de varredura), que é o período de tempo no qual o CLP executa uma seqüência de funções de forma repetitiva enquanto estiver em modo de operação.

Essa seqüência é chamada de ciclo de varredura (scan), o qual será representado pelo

Fluxograma a seguir


66

UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (CPU)Inicializar: o CLP executa testes no próprio hardware para verificar se sistema está funcionando corretamente e analisa os dados da última queda de energia para determinar o ponto de reinício.• Processar funções internas: o sistema monitora o controlador (atualiza os dados do sistema, os valores dos temporizadores, as lâmpadas de status, etc.) e processa requisições externas.• Verificar estados das entradas e transferir para a memória: o CLP examina os dispositivos externos de entrada e armazena as informações temporariamente em uma região da memória denominada de memória imagem das entradas.• Processar o programa do usuário: o CLP executa as instruções do programa, utilizando o estado das entradas armazenado na memória imagem de entrada, e determina os estados das saídas. Estes estados são armazenados em uma região da memória denominada de memória imagem das saídas.• Atualizar as saídas: baseado nos dados da memória imagem das saídas, o CLP aciona os dispositivos externos conforme lógica do programa.


67


O tamanho do programa, o número de pontos de entradas e saídas, o número de módulos especiais, a quantidades de informações comunicadas em rede com outros equipamentos e o tempo de processamento por instrução influenciam diretamente no scan time.


68

ESTRUTURA DE PROCESSAMENTO

Processamento cíclico; Processamento por interrupção; Processamento comandado por tempo; Processamento por evento.


69

Processamento CíclicoÉ a forma mais comum de execução que predomina em todas as UCPs/

CPUs conhecidas, e de onde vem o conceito de varredura, ou seja, as instruções de programa contidas na memória, são lidas uma após a outra seqüencialmente do início ao fim, daí retornando ao início ciclicamente.

Um dado importante de uma UCP /CPU é o seu tempo de ciclo, ou seja, o tempo gasto para a execução de uma varredura. Este tempo está relacionado com o tamanho do programa do usuário (em média 10 ms a cada 1.000 instruções).


70

Processamento por InterrupçãoCertas ocorrências no processo controlado não podem, algumas

vezes, aguardar o ciclo completo de execução do programa. Neste caso, ao reconhecer uma ocorrência deste tipo, a UCP/CPU interrompe o ciclo normal de programa e executa um outro programa chamado de rotina de interrupção. Esta interrupção pode ocorrer a qualquer instante da execução do ciclo de programa. Ao finalizar esta situação o programa voltará a ser executado do ponto onde ocorreu a interrupção. Uma interrupção pode ser necessária, por exemplo, numa situação de emergência onde procedimentos referentes a esta situação devem ser adotados.


71

Processamento por Evento

Este é processado em eventos específicos, tais como no retorno de energia, falha na bateria e estouro do tempo de supervisão do ciclo da UCP/CPU.Neste último, temos o chamado Watch Dog Time (WD), que normalmente ocorre como procedimento ao se detectar uma condição de estouro de tempo de ciclo da UCP/CPU, parando o processamento numa condição de falha e indicando ao operador através de sinal visual e as vezes sonoro.


72

Processamento Comandado por Tempo

Da mesma forma que determinadas execuções não podem ser dependentes do ciclo normal de programa, algumas devem ser executados a certos intervalos de tempo, as vezes muito curto, na ordem de 10 ms. Este tipo de processamento também pode ser incarado como um tipo de interrupção, porém ocorre a intervalos regulares de tempo dentro do ciclo normal de programa.


73

MEMÓRIA O sistema de memória é uma parte de vital importância no processador de um controlador programável, pois armazena todas as instruções assim como os dados necessários para executá-las. Existem diferentes tipos de sistemas de memória. A escolha de um determinado tipo depende: do tipo de informação armazenada; da forma como a informação será processada pela UCP/CPU. As informações armazenadas num sistema de memória são chamadas palavras de memória, que são formadas sempre com o mesmo número de bits. A capacidade de memória de um CLP é definida em função do número de palavras de memória previstas para o sistema.


74

MEMÓRIA Os tipos de memórias utilizadas e as funções

executadas no CLP serão apresentados a seguir. RAM (Random Access Memory)

São memórias do tipo volátil, ou seja, perdem os dados com a falta de energia. Sua principal característica reside no fato de que os dados podem ser gravados e alterados rapidamente e facilmente. No CLP, os dados da RAM podem ser mantidos por uma bateria ou por um capacitor.


75

MEMÓRIAROM (Read Only Memory)

São memórias especialmente projetadas para manter armazenadas informações que não poderão ser alteradas. Desta forma, é uma memória somente para leitura, sendo que, seus dados não são perdidos caso ocorra falta de energia, ou seja, são memórias não voláteis.


76

MEMÓRIA EEPROM – (Erasable Electrical Programmable Read

Only Memory) São memórias que, apesar de não voláteis, oferecem a

mesma flexibilidade de regravação existente nas memórias RAM. Porém, a EEPROM apresenta duas limitações: o processo de regravação de seus dados só pode ser efetuado após a limpeza da célula, o que demanda tempo, e a vida útil de uma EEPROM é limitada pelo número de regravações (mínimo de 100.000/típico 1.000.000 de operações de limpeza/escrita).


77

MEMÓRIAFlash EEPROM

A memória Flash é uma memória do tipo EEPROM que permite que múltiplos endereços sejam apagados ou escritos numa só operação. Dessa forma, a gravação é mais rápida que a EEPROM. Apesar de possuir uma vida útil menor que a EEPROM (mínimo de 10.000 operações de limpeza/escrita), tem substituído gradualmente esta última.


78

MEMÓRIA Memória do programa monitor

O programa monitor (firmware) é o responsável pelo gerenciamento de todas as atividades do CLP e não pode ser alterado pelo usuário. Entre essas atividades, está a transferência de programas entre o microcomputador e o CLP, o gerenciamento do estado da bateria do sistema, o controle dos diversos módulos, a conversão do programa criado pelo usuário para a linguagem de máquina, etc. Na maior parte dos casos o programa monitor é gravado em memória do tipo ROM. Porém, os CLPs atuais permitem que o firmware seja atualizado e, nesse caso, a memória deve ser do tipo EEPROM, por ser regravável e não volátil.


79

MEMÓRIA Memória do usuário

O programa da aplicação desenvolvido pelo usuário é armazenado nessa memória, a qual pode ser alterada pelo mesmo. A capacidade e o tipo desta memória variam de acordo com a marca/modelo do CLP. Em relação ao tipo, podem ser EEPROM/Flash EEPROM ou RAM (mantida por bateria ou capacitor). Nesse último caso, é comum o CLP armazenar uma cópia de segurança do programa numa memória EEPROM adicional, que em caso de perda do programa devido a problemas na bateria, permite a restauração do programa da memória EEPROM para a memória RAM. Em alguns casos, esse processo é automático.


80

MEMÓRIA Memória de dados

É a região de memória destinada a armazenar temporariamente os dados gerados pelo programa do usuário, tais como, valores de temporizadores, valores de contadores, códigos de erro, senhas de acesso, etc. Esses valores podem ser consultados ou alterados durante a execução do programa do usuário e, devido a grande quantidade de regravações, essa memória só pode ser do tipo RAM. Em alguns CLPs, utiliza - se a bateria para reter os valores desta memória no caso de uma queda de energia.


81

MEMÓRIA Memória imagem das entradas/saídas

Sempre que a CPU executa o ciclo de leitura das entradas ou executa uma modificação nas saídas, ela armazena os estados da cada uma das entradas ou das saídas em uma região de memória denominada memória imagem das entradas/saídas. Nessa região de memória a CPU irá obter informações das entradas ou das saídas para tomar as decisões durante o processamento do programa do usuário, não necessitando acessar os módulos enquanto executa o programa do usuário. Devido a grande quantidade de regravações, essa memória só pode ser do tipo RAM.


82

CARACTERÍSTICAS DAS ENTRADAS E SAÍDAS - E/S


83

ENTRADA DIGITAL

fonte

ENTRADA 1

ENTRADA 2

COMUM

PSH

CAMPO


84

ENTRADA SINAIS ANALÓGICOS

• SINAIS: 4 a 20 mA 1 a 5 V 0 a 10 V 0 a 20 mA -20 a +20 mA • TRANSMISSORES (PRESSÃO, VAZÃO, TEMPERATURA, etc)

PRESSÃO = 0 a 30 Kg/cm² 4 a 20 mA ou1 a 5 V

8 bits = 0 a 25612 bits = 0 a 409516 bits = 0 a 65535

0 a 30

CONVERSOR

ANA/DIG

CPU

LADDERTRANSMISSOR

CARTÃO


85

SAÍDA DIGITAL

CARGA

CARGA

FONTE

Saída 1

Saída 2

SAÍDAS DIGITAIS COM PONTO COMUM

Comum

CAMPO


86

SAÍDA SINAIS ANALÓGICOS• SINAIS: 4 a 20 mA 1 a 5 V 0 a 10 V 0 a 20 mA -20 a +20 mA• INDICADORES ANALÓGICOS, CONTROLE DE MOTORES, REGISTRADORES, TRANSDUTORES I/P, VÁLVULAS ELÉTRICAS

4 a 20 mA10 bits = 0 a 102312 bits = 0 a 4095

0 a 100% 0 a 100%

CONVERSOR

DIG/ANA

CPU

LADDER

DISPOSITIVODE

SAÍDA

CARTÃO


87

STARTPARTIDA

- Limpeza de memória- Teste de RAM- Teste de Execução

OK

Tempode Varredura

OK

Atualização da Tabela Imagem das

Entradas

Execução do Programa do

Usuário

Atualização daTabela Imagem das

Saídas

STOPPARADA

Leitura dos Cartões de

Entrada

Transferência da Tabela para

a Saída

Não

Não

Sim

Sim

FUNCIONAMENTODE UM CLP


88

CICLO DE OPERAÇÃO DE UM CLP

o - 00 o - 01 o - 02 o - 03 o - 04 o - 05 o - 06 o - 07

OUT

1 0

1

MemóriaImagem

ENTRADAS SAÍDAS

I:0/0 I:0/2

O:1/3

Cartão de Saída

o - 00 o - 01 o - 02 o - 03 o - 04 o - 05 o - 06 o - 07

IN

Cartão de Entrada

XV-001

LSH-001 LSL-001

XV-001

Ambiente Para Programação de PLC


90

SISTEMA SUPERVISÓRIO


91


92


93


94


95


96


97


98


99


100


101


102


103


104


105


106


107


108

SDCDSISTEMA DIGITAL DE CONTROLE

DISTRIBUÍDO


109

ESQUEMA DO SDCD


110

ESTRURTURA HIERÁRQUICA


111

MODELO DE REFERÊNCIA


112

SDCD DE PEQUENO PORTE (MICRO XL)


113

ESTAÇÃO DE OPERAÇÃO


114

VISTA GERAL


115

GRUPO DE CONTROLE


116

SUMÁRIO DE ALARMES


117

SINTONIA


118

TENDÊNCIA


119

AUTO DIAGNÓSTICO DAS UNIDADES


120

GRÁFICA


121

MENSAGENS GUIAS AO OPERADOR


122

DEFINIÇÃO DE INSTRUMENTOS DDC


123

INTERFACES DE COMUNICAÇÃO

Sistemas Digitais de Controle I Professor: Elton Sales.

Documents

Transcript of Sistemas Digitais de Controle I Professor: Elton Sales.