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Figura 4.9 – Programa para segurança em prensas
4.6) Segurança em prensas – Estratégia alternativa
Uma outra estratégia para segurança em prensas é fazer com que o operador acione as botoeiras de forma seqüencial. Dessa forma ele deve pressionar na seqüência I1, I2, caso contrário a prensa não liga. Este programa é interessante pois usa da forma seqüencial de operação do CLP.
Figura 4.10 – Programa para segurança em prensas co seqüência de acionamento
4.7) Aplicação em tanques para controle de nível
Nesta parte procura-se introduzir as funções de Set e Reset através do controle de nível em um tanque. O problema apresentado é o seguinte: fazer um programa de controle PLC para um sistema reservatório composto de uma válvula de entrada P, duas bombas (acionadas por M1 e M2), um alarme AL e quatro sensores de nível (a, b, c, d), conforme ilustrado abaixo. As condições de funcionamento são as seguintes: se o nível for “a”, então o fecha-se a válvula P. Se o nível for inferior a “b”, então abre-se a válvula P. Acima de “b”, M e M2 bombeiam. Abaixo de “b”, somente M1 bombeia. Abaixo de “c”, soa o alarme AL. Em “d”, nenhuma das bombas deverá funcionar. O motor M1 deve funcionar com partida Estrela-Triângulo, enquanto o motor M2 funciona com partida direta. A figura 4.11 mostra um diagrama esquemático do problema.
Figura 4.11 – Esquema do tanque onde deve ser controlado o nível
Para resolução do problema faz-se as seguintes associações:
i. I0 Æ Sensor “a”, I1 Æ Sensor “b”, I2 Æ Sensor “c”, I3 Æ Sensor “d” ii. O0 Æ Válvula “P”, O1 Æ Alarme, 02 Æ Contator do Motor M iii. 03, 04 e 05 Æ Contatores do Motor M
O programa para tal automação é apresentado na figura 4.12. Deve-se notar que além da lógica necessária a este programa, foi adicionada a rotina de partida Estrela-Triângulo, já demonstrada no item 4.2.
Exercícios do Capítulo 4
E4.1) Faça um programa para acionar dois motores em partida direta, de modo que os mesmos não possam funcionar simultaneamente.
E4.2) Um motor elétrico de indução, em partida direta, deve ser comandado através de dois pontos de modo independente. Faça um programa em Ladder para respeitar esta condição.
E4.3) Faça um programa para comandar um motor elétrico trifásico com reversão de modo que: para acionar no sentido horário, o operador deve pressionar duas botoeiras simultaneamente. Para acionar no sentido anti-horário basta pressionar apenas uma botoeira. No sentido horário basta o operador retirar as duas mãos para que o motor pare. No sentido anti-horário o operador deve pressionar uma botoeira S0 para interromper o funcionamento do motor.
E4.4) Deve-se comandar um cilindro pneumático de dupla ação de modo que o retorno seja automático. Especifique os elementos pneumáticos necessários, desenhe o diagrama pneumático e faça o programa em Ladder para comandar este sistema.
E4.5) Incremente o programa do exercício E4.4 de modo que ao pressionar a botoeira de avanço o sistema funcione ininterruptamente, até que uma botoeira de desligamento seja pressionada.
E4.6) Elaborar um programa PLC para controlar dois relés (R1 e R2) de tal maneira que R pode atuar de forma independente e R2 só pode atuar se R1 estiver ligado, mas pode continuar ligado após o desligamento de R1. Os relés são ligados pelas botoeiras L1 e L2, e são desligados pelas botoeiras D1 e D2.
E4.7) Uma prensa deve ter um comando, de forma que o estampo baixe se forem satisfeitas as condições a seguir:
a) A grade de proteção está fechada B6=B7=1; b) Se estiver nas condições iniciais, B8=1; c) Ambos os botões manuais acionados, B1=B2=1; d) Se a grade de proteção for aberta ou um dos botões manuais soltos, o estampo deve parar; e) Se o estampo estiver sobre B3, posição de fim-de-curso inferior, deve-se iniciar o movimento para cima; f) No movimento para cima, a grade de proteção pode ser aberta.
O estampo na posição superior dá o ciclo por completo. A prensa é acionada por um motor de indução trifásico.
E4.8) Desafio : Elaborar um programa CLP capaz de efetuar o controle de uma prensa que é manejada por dois operários. Cada um deles utiliza um atuador que exige o emprego de ambas as mãos. A operação de prensagem realiza-se quando se põe em marcha um motor que está comandado pelo contactor R. Por razões de segurança dos operários, foi decidida a seguinte seqüência de funcionamento:
a) Com somente um operador, a prensa não é ativada; b) Com os dois operários atuando nos comandos A e B, a prensa abaixa. c) Se atua um operário, mas o outro tarda mais do que 3 segundos, a prensa não deve operar e, é necessário repetir a manobra; d) Se uma vez ativado o contactor R e um qualquer dos operários retirar as mãos do comando, R desativa e não volta a se ativar se o operário demorar mais do que três segundos para recolocar suas mãos no comando, caso em que deverá repetir-se a manobra.
E4.9) Desafio : Desenhar o diagrama pneumático e fazer o programa Ladder para um sistema com um cilindro de dupla ação, que deve avançar através do comando do operador, e retornar automaticamente, mesmo que o operador mantenha o dedo pressionado na botoeira. Para isso utiliza-se de um rolete de fim de curso e uma válvula eletro-pneumática.
5) Programação em Blocos Lógicos
Para este tipo de linguagem a programação será realizada com um CLP comercial específico, que é o LOGO 24RL da Siemens, mostrado na figura 5.1. Embora se use um determinado equipamento, a linguagem é padronizada, assim o aluno fica habilitado a programar em diferentes outros modelos de controladores.
Figura 5.1 – CLP Logo da Siemens
No CLP utilizado, para facilitar a programação, os blocos de funções foram divididos em 4 principais listas, descritas a seguir:
A) ↓ Co: Lista “Co” (Connector)
- Entradas: I1, I2, I3,…
- Saídas: Q1, Q2, Q3,...
- Níveis: lo Æ baixo; hi Æ alto
- Não conectado, ou inutilizado: “X”
B) ↓ GF: Funções Gerais (General Functions)
- Porta AND
- Porta OR
- Porta NAND
- Etc...
C) ↓ SF: Funções Especiais (Special Functions)
- Relê de Retardo na Ativação
- Relê de Retardo na Desativação
- Relê de Impulsos
- Saída de Impulsos Simétricos
- Etc...
D) ↓ BN: Números de Blocos (Block Number)
- Contém uma lista com os Blocos já utilizados no circuito, e que podem ser utilizados posteriormente, como entradas em blocos novos, por exemplo.
5.1) Funções Gerais
As funções gerais consistem em funções lógicas, normalmente estudadas nos cursos de Técnicas Digitais. Abaixo encontra-se uma descrição mais detalhada de cada uma delas. Deve-se lembrar que em programação lógica, a representação que melhor se aplica ao entendimento das funções é a Tabela Verdade. A Tabela Verdade consiste na representação de todas as combinações lógicas possíveis entre as entradas e saídas. Para 2 entradas a tabela tem 4 linhas. Para 3 entradas a tabela tem 8 linhas, seguindo sempre uma relação de 2 n, onde “n” é o número de entradas.
A) Função “AND”
Nesta função a saída é ativada somente se todas as entradas estiverem ativadas. Ao lado se encontra a simbologia no logo.
Tabela Verdade para 3 entradas
I1 I2 I3 Q 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1
Tabela verdade para 2 entradas I1 I2 Q 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
D) Função NOR
Nesta função, a saída é ativada, somente quando todas as entradas forem zero, ou seja, a saída é nula sempre uma das entradas for ativada.
5.2) Funções Especiais
Nas funções especiais deve-se observar a seguinte nomeclatura:
¾ Trg = Trigger Æ Disparo em Português. Refere-se a entrada que deve ser acionada para que o bloco tenha atuação. ¾ Par = Parameter Æ Parâmetro em Portugês. Refere-se a entrada onde é ajustado o parâmetro do bloco, como tempo, por exemplo.
A) Retardo de Ativação
Trg = 1 : Inicia a contagem do tempo ajustado Par = tempo ajustado em segundos, minutos ou horas
OBS: Se a entrada “Trg” for de 1 para 0 antes de transcorrido o tempo “T”, a saída não será ativada. Deve-se começar uma nova contagem de tempo.
Tabela verdade para 3 entradas I1 I2 I3 Q 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0
Tabela verdade para 2 entradas I1 I2 Q 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0
B) Retardo na Desativação
Trg = 1: A saída é ativada Trg = 0: Incia a contagem de tempo até a desativação da saída R = Reset : Volta a saída e a contagem de tempo no estado inicial
OBS: Se a entrada “Trg” for acionada e desacionada, inicia-se uma nova contagem. A entrada “R” tem prioridade sobre “Trg”.
C) Relé de Impulsos
Trg = 1: Ativa ou desativa a saída , dependendo do estado anterior. R = 1 : Desativa a saída (Q = 0) Par: Ativa ou não a Remanência.
A saída “Q” troca de estado a cada mudança em pulso dado na entrada “Trg”.
D) Relé de impulsos simétricos
En Æ Enable Æ Habilita En = 1 : Aciona o gerador de impulsos T = Tempo entre o qual a saída será acionada e desacionada
A saída “Q” aciona e desaciona em intervalos de tempos iguais a “T” segundos.
5.3) Ligações Físicas no CLP Logo
Neste capítulo estudar-se-ão diversos programas utilizando a programação em Blocos Lógicos. Para montar visualizar o funcionamento do sistema deve-se fazer a ligação física externa dos componentes do Controlador. Esta ligação é simples pois basta imaginar que a alimentação das entradas do CLP é feita com 24 Vcc, enquanto o sistema físico de potência utiliza 220 Vca. Assim devem existir dois circuitos separados distintos. Não é necessário o uso de relés pois a saída do Logo já contem estes elementos incorporados. A ligação genérica é demonstrada na figura 5.2 e vale para todas as práticas no laboratório, com exceção de algumas práticas, onde utilizar-se-á menos entradas ou saídas.
Figura 5.2 – Esquema Elétrico para ligação do Logo
5.4) – Partida com Reversão
A solução para comandar uma partida com reversão em blocos lógicos se encontra na figura 5.3.
Figura 5.3 – Programa para comandar uma partida com reversão
I1 – Liga sentido Horário; I2 – Liga no sentido Anti-horário; Q1 – Contator do sentido Horário; Q2 – Contator do sentido Anit-Horário
5.5) Acionamento alternado de Motores
Problema : Dois motores em uma fábrica devem ser acionados alternadamente em um intervalo de tempo de 30 min. Como resolver este problema utilizando a programação em Blocos Lógicos. A solução para este problema se encontra na figura 5.4.
5.7) Segurança na Prensa com acionamento seqüencial
Problema : Duas chaves devem comandar um motor de prensa, de modo que: a) Acionadas na seqüência I1, I2 o motor não liga. b) Acionadas na seqüência I2, I1 o motor liga. c) Ao soltar uma das chaves, o motor desliga. Fazer um programa para resolver este problema.
Figura 5.6 – Programa em Blocos Lógicos para comando da prensa sequencial
5.8) Partida Estrela / Triângulo
Problema : Uma prática em ambientes industrias é a partida de motores em Estrela (Y) / Triângulo (∆), para reduzir a corrente inicial, evitando fiação com grandes bitolas e multas por baixo fator de potência. Para isso utilizam-se de 3 contatores, que devem respeitar as seguintes regras: A) O contator “K1” deve permanecer ligado; B) O contator “K3” deve ficar ligado 6s e o restante do tempo desligado; C) O contator “K2” deve ligar logo após o contator “K3” ter se desligado; D) Os contatores “K2” e “K3” nunca devem ficar ligados ao mesmo tempo. Fazer um programa em Blocos Lógicos para comandar este motor.
Figura 5.7 – Programa em Blocos Lógicos para partida Υ/∆
5.9) Acionamento alternado com contagem de pulsos
Problema : Deseja –se acionar duas saídas alternadamente em um intervalo de tempo de 1s. Cada saída deve acionar 2X antes de passar a próxima, o programa se encontra a seguir. Monte o programa no Logo explicando o seu funcionamento. Quais seriam os parâmetros adequados para acionar as saídas 3X, 4X, 5X, etc? Explique a sua resposta.
Figura 5.8 – Programa em Blocos Lógicos para acionamento alternado
Apostila de Automação – Prof. Marcelo Eurípedes – Revisão 27/07/2005 Página - 59 -
E5.3) Descreva o que acontece no circuito abaixo, com a saída, quando se aciona os botões I1 e I2.
E5.4) Programe a função com retardo na ativação, mostrada na figura abaixo.
Responda: O que acontece se ficar com o botão apertado mais de 5 segundos? O que acontece se ficar com o botão apertado menos de 5s?
E5.5) Programe a função com retardo na desativação, mostrada na figura abaixo.
Responda: O que acontece quando aperto o botão I1 e depois solto? O que acontece se apertar o botão I2 antes de 5s?
E5.6) Programe a função relé de impulsos.
Apostila de Automação – Prof. Marcelo Eurípedes – Revisão 27/07/2005 Página - 60 -
Responda: O que acontece quando aperto I1? E se apertar I1 novamente? O que acontece quando aperto I2?
E5.7) Programe a função relé de impusos simétricos.
Responda: O que acontece quando pressiono I1 e mantenho pressionado? O que acontece quando libero o botão I1.
E5.8) Programe a função Relé de Contato Passageiro.
Responda: O que acontece se ficar com o a botoeira I1 pressionada por mais de 5s? O que acontece se ficar com a botoeira pressionada por menos de 5s?
E5.9) Programe a Função Relé com Auto-Retenção, mostrada na figura abaixo.
Responda: O que acontece quanto pressiono I1 e depois solto? O que acontece quando pressiono a botoeira I2 e depois solto?
