3a.Ladder e FDB_LOGO_Automatismos II_Parte3A_INTRO.pptx

Apresentação de Ladder e LOGO sobre Automatismos

1. PROGRAMAÇÃO LOGO!8 Linguagem de Diagramas de Relés e FBD (Diagrama de Blocos) AUTOMATISMOS II MÓDULO 9 Parte III-A ( Intro ) 11ºJ- Curso profissional de Manutenção Industrial - Mecatrónica

2. Exemplo da evolução da automatização ao longo dos tempos

3. CONCEITOS AUTOMATISMOS Um sistema automático pode ser dividido em dois blocos principais: os elementos de comando e os atuadores. Os atuadores são os componentes do sistema automático que transformam a energia em trabalho. Os elementos de comando são os componentes que formam o comando propriamente dito. 3

4. Auto m aç ã o 4 Mec a nização Substi t uição do t r abalho manual ou animal por um m e canism o . E x e m p l o: m o inho de v ent o , r o d a d ’ água. Objeti v os Dim inu i ção do es f orço b r açal. Aumen t o da v e l ocid a de de rea l izaçã o da tarefa. R e a l i zação de tarefas i m p o ssí v e i s ao ser human o .

5. Auto m aç ã o 5 A ut o ma ç ão ou a ut o m a t i zaç ã o S ubs t i t uiç ã o do t r a b a l ho hu m ano o u an i m a l p o r uma m á qu i na. A uto r re gula ç ão: funci o na m e nto au to m á tico de um sist e ma com m í ni m a int e r v enção hu m an a .

6. Auto m aç ã o

7. Auto m aç ã o

8. Auto m aç ã o

9. E x emplo 7 Escolha de p r odu t o de f eituo s o numa linh a d e p r odução C i rcuito pneumát i co pu r o C i rcuito eletr ó nic o - p neum á t i co

10. E x emplo 8 Escolha de p r odu t o de f eituo s o numa linh a d e p r o d uç ã o C i rcuito eletr ó nic o - p neum á t i co e p r og r am a ção lógica para aci o nam e nto de um CLP (Controlador Lógico Programável), ou PLC ( Programmable Logic Controller )

11. Tipos de processos industriais Contínuos – As matérias primas estão a entrar permanentemente no processo (início do processo) e saem de forma contínua no outro extremo, com o aspeto de produto acabado - Indústrias de processo de manipulação (Ex: indústria química, farmacêutica, petroquímica). Descontínuos – Recebe na entrada uma determinada quantidade de peças, sobre as quais e realizam as operações necessárias para se produzir um produto final. Discretos – O processo pode ser decomposto numa série de operações realizadas sequencialmente de forma que para se realizar uma determinada operação seja necessário que se tenham realizado corretamente as anteriores - Indústrias manufatureiras de fabricação por lote (Ex: indústria automobilística) Exemplo : fabrico de uma peça 1º A partir de uma barra corte da peça com as dimensões estipuladas 2º Transporte da peça para a base da máquina de furar 3º Realização do 1º furo 4º Realização do 2º furo 5º Evacuação da peça 11 Processos industriais

12. Interdisci p linari d ade En g enha r i a mecânica: dispo s iti v os mecânicos En g enha r i a elét r ic a e elet r ônica: ha r d w a r e In f o r mática: so f t w a r e de cont r ole de todo o si s tema (in f o r mática indus t rial) Mecâni c a Elétrica In f o r mát i ca

13. Exemplo Motivador Para uma furação manual o operador usava os olhos, o tato e a contração de seus braços para avaliar a evolução do furo na madeira, decidindo a velocidade da broca e verificando a profundidade do furo. O conhecimento e a experiência do operador permitiam que ele calculasse a velocidade e a força que seus braços e mãos deveriam aplicar na furadeira para obter o furo desejado. 13

14. Exemplo E que isso tem a ver com os conceitos de sensor, atuador e controle, que são fundamentais à automação ? Podemos dizer que o operador de alguma forma "sabia" ou "sentia" o processo, seus sentidos funcionavam como sensores e o cérebro processava as informações recebidas pelos sentidos orientando o controle da força e velocidade que deveria ser aplicada pela ação dos braços e mãos. Sensores => órgãos dos sentidos, Atuadores => braços , mãos, Controlador => cérebro do operador . 14

15. Exemplo Os sensores e o controlador nem sempre são visíveis e podem estar dentro da estrutura da máquina. O importante é saber que a máquina possui um atuador (responsável pelo avanço da broca); de um ou mais sensor (responsável(eis) por verificar se a broca fez ou não o furo) e um controlador (responsável pelo avanço e recuo da furação). 15

16. Conclusão Os conjuntos de operações das máquinas são realizados através de três grandes grupos de elementos: sensores, atuadores e controladores . A informação " a peça chegou " é conseguida pela introdução de um elemento na máquina, o sensor que " sente " a presença da peça . Para a máquina furar a peça é necessários um atuador , e o controle de quando, onde e como furar é feito por um controlador . O controlador pode ser, por exemplo, um CLP , um computador, um CI ou um circuito lógico elétrico ou pneumático. 16

17. O que é um automatismo . Automatismo é todo o dispositivo elétrico, eletrónico, pneumático ou hidráulico capaz de por si só controlar o funcionamento de uma máquina ou processo. Exemplos de automatismos : escadas rolantes, elevadores, portas automáticas, semáforos, linhas de montagem das fábricas, etc. 17

18. Níveis de um automatismo . Nível 1 – Máquinas e dispositivos de comando; Nível 2 – Controlo dos dispositivos (computadores e autómatos programáveis); Nível 3 – Gestão da produção (recolha e tratamento de dados); Nível 4 – Gestão global (produção, armazéns, distribuição, etc.). 18

19. Dispositivos de comando e potência . Contatores e disjuntores; Relés; Temporizadores; Arrancadores; Variadores de velocidade; Programadores eletrónicos. 19

20. Elem e ntos Sistema Auto m atiz a do Sen s o r : medida do sinal At u ad o r : ação sob r e o sis t ema Co n trole: p r ocessamento / lógic a de decisão

21. S e nsor e s / T r ansdutores Elemento que p r oduz um sinal ( v ariação f ísica ) relacionado a uma g r andeza med i da (ou t r a v ariação f ís i ca) Exemplos de senso r es: P o t enci ó met r o Ex t ens ó me t r o Encoder T aco g e r ador Sensor fim de c u rso Pie zo e lé t rico Sistema de medição: t r ans f o r maçã o , am p l i ficaçã o , codificaçã o , filt r a g em, t r ansmissão de sinai s .

22. Atuadores El e me n to f i nal c o m ação sob r e má q ui n a ou eq u ipament o . Sistema a ci o namento Elementos re s ponsá v eis em t r ans f o r m a r a saí d a de um mic r op r oc e s s ador ou si s tema de co n t r ole em ação pa r a uma máqui n a ou dispos iti v o . Exemp l os: Si s temas pne u má t ic o s e h idrá uli c os Si s temas mecâni c os Si s temas elétr i cos

23. Acion a mento Pneum ático e Hidráulico Acionamento de car g as ele v a d as ( p otências ele v ad a s) Fluido: a r comprimido / óleo

24. Acionam e nto Mecânico Con v er s ão de m ovimento (line a r em r ot a tivo , linea r em uma direção pa r a out r a per p endicular)

25. Acionam e nto Elétrico Co m ut a ção : li g a/ d esli g a, c ha v e s , relés e c ha v es de est a do sólido Solenoide Mo t ores CC e CA Moto r es de passo

26. Sistemas Elet r omecâni c os Pr im eir o s siste mas aut o m a tizados Ope r ação por sis t emas eletr o m e cânic o s com rel é s . Lógica de fu n cionamento e o p e r ação implementados pelos c i rcuitos elet r omecân i co s . Mo d ificação na lóg i ca  mo d ificação nos circuito s . Sistemas a utomáticos mas não fac i lmente (re ) p r og r am á v ei s .

27. P r inci p ais Si s tema s P r og r amá v eis (em aut o maçã o ) CLP: cont r ola d or lógic o p r og r a m á v el (autómato) CNC: comando numé r ic o comput a d o ri z ado R ob ô s mani p ul a d o r e s in d u s t r iais

28. V anta g ens da Auto m aç ã o Aumento d a p r odu t ivid a de Aumen t o d a r e p e ti b ilida d e ( q u a lid a d e ) R e d uç ã o de cu s tos Diminuição d o tempo de p r oduç ã o Mi n imizaç ã o de fal h as e er r os Aumen t o d a s e g u r a n ça

29. Dificu l dad e s Impla n tação Automaç ã o Cus t o inicia l ele v a d o Má q ui n as e l e t r o mecân i cas cont r o l a d a s p o r m i c r o cont r o ladore s / m i c r o p r o cessad o r e s Ca p acitação técnica C o nh e cim e ntos de e n g e nh a ria e in f o r m á tica Inte r con e xão de p a d r ões C o n e x ão de sin a i s e l é tric o s e m e cânicos e ntre se n sor e s / at u a do res / cont r o l a dores ( m a l ha de cont r o l e )

30. 30 Automação no âmbito industrial Existem duas formas básicas de realizar o CONTROLO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS Finalidade : substituição do operador humano por um operador artificial. Controlo em malha aberta Controlo em malha fechada

31. 31 Automação no âmbito industrial

32. 32 Sistemas de controle em malha fechada: Num sistema de controle em malha fechada o sinal de erro atuante , que é a diferença entre o sinal de entrada e o sinal realimentado (saída) , é introduzido no controlador de modo a reduzir o erro e trazer a saída do sistema a um valor desejado. 0 termo controle de malha fechada sempre implica o uso de ação de controle realimentado a fim de reduzir o erro do sistema. Conceitos utilizados em controle

33. Conceitos utilizados em controle Sistemas de controle em malha aberta: Aqueles sistemas em que a saída não tem nenhum efeito sobre a ação de controle são chamados sistemas de controle em malha aberta. Em outras palavras, em um sistema de controle em malha aberta a saída não é medida nem realimentada para comparação com a entrada. Ex : Máquina de Lavar Roupa 33

34. Sistemas em Malha Fechada No Sistema em Malha Fechada, há um fluxo de informação no sentido direto, da entrada para a saída, e outro fluxo de informações que compara a saída com um valor de referência. A comparação é feita através da realimentação da saída. Os sistemas de malha fechada são controlados através de circuitos lógicos eletrônicos tornando-se mais rápidos, compactos e capazes de receber mais informações de entrada e atuando sobre um maior número de dispositivos de saída. 34

35. 35 Controlo em malha fechada Operador (ordens) Sistema de controlo Actuadores Processo Produto de entrada Produto de saída Sensores O controlo em malha fechada é o que se utiliza na maioria dos processos existentes na indústria. Através dos sensores o sistema de controlo recebe a confirmação das ações desenvolvidas sobre o processo pelos atuadores

36. Malha Fechada x Malha Aberta Nos sistemas em malha fechada o uso da realimentação torna a resposta do sistema relativamente insensível a distúrbios externos ; Deve ser enfatizado que, para sistemas nos quais as entradas são conhecidas antecipadamente e nas quais não há distúrbios, é aconselhável usar controle em malha aberta Os sistemas de controle em malha fechada possuem vantagens somente quando estão presentes distúrbios imprevisíveis e/ou variações imprevisíveis nos componentes do sistema. 36

37. Malha Fechada x Malha Aberta O número de componentes usados num sistema de controle em malha fechada é maior do que o número de componentes usados num correspondente sistema de controle em malha aberta O sistema de controle em malha fechada é geralmente de custo e potência mais altos 37

38. NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Controle de Nível MALHA ABERTA MALHA FECHADA 38

39. NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Ações Básicas de Controle Controladores de duas Posições ou Liga-Desliga (ON-OFF) 39

40. NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO Ações Básicas de Controle Controladores Proporcionais : Controladores Proporcional, Integral e Derivativo: Utilizam o valor de erro e tentam compensar este valor com um valor proporcional ao mesmo; Ação Integral : A ação integral resumidamente atua no sistema de forma a anular o erro em regime permanente . Ação Derivativa : A ação derivativa atua no sistema de forma a obter um controlador com alta sensibilidade. Este controle antecipa o erro atuante e inicia uma ação corretiva . 40

41. Tipos de sinais 41

42. Tipos de sinais Sinal analógico . A velocidade de deslocamento de um automóvel é transmitida por um sinal contínuo, analógico e pode ser medida por um velocímetro, um instrumento de medição do sinal contínuo, analógico. O sinal analógico é um sinal contínuo, que representa a evolução de uma grandeza, de uma variável . Um sinal analógico apresenta infinitos valores mesmo que seja numa faixa determinada. 42

43. Características e tipos de sinais Sinal digital : O sinal digital captura em amostragens o comportamento de uma variável. Assim, nem toda variação é capturada por ele mas uma amostragem do seu valor ao longo do tempo. É importante que as amostragens expressem bem as oscilações relevantes da grandeza observada. 43

44. Características e tipos de sinais Sinal binário . O sinal binário ("bi"= dois), é um caso particular do sinal digital, só pode assumir dois valores. A presença ou falta de peça; botão acionado ou não-acionado são alguns dos exemplos de sinais binários. 44

45. Entrada de sinais : A entrada de uma informação ou sinal no sistema é feita através de: interruptores de fim de curso; emissores/receptores de sinais sem contato (por exemplo, infravermelho); barreiras fotoelétricas; botões e pedais manuais; um programa de computador (que fornece os valores de referência, por exemplo). 45

46. Processamento de sinais : As informações da entrada são processadas pelos seguintes elementos: válvulas pneumáticas; módulos eletrônicos; microprocessadores; CLP´s. 46

47. Conversão de sinais : A conversão de sinais é feita pelos seguintes elementos: amplificadores; placas AD/DA (analógico-digital/digital-analógico); válvulas pneumáticas, hidráulicas e eletromagnéticas. 47

48. Saída : A saída das informações é feita pelos atuadores ou elementos de trabalho: válvulas e cilindros hidráulicos e pneumáticos; contatores de potência; transistores de potência. 48

49. Organização de um automatismo 49

50. ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO COMANDO - Tecnologia cablada ou programada Características da tecnologia cablada O funcionamento da instalação é definido pela cablagem entre os diferentes constituintes (relés, temporizadores, relógios...), ou seja, realiza-se pela ligação adequada com cabos de relés monoestáveis e/ou biestáveis. Quanto mais complexa for a instalação, mais complexa é a cablagem. Para cada modificação de funcionamento, é necessário modificar a cablagem , isto é, um novo conjunto de ligações, o que acarreta a paragem do processo de fabrico. É demorada e pouco flexível. 50

51. Tipos de tecnologias de automação: Tecnologia cablada 51 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO COMANDO - Tecnologia cablada ou programada

52. Características da tecnologia programada O funcionamento da instalação é definido por um programa , conjunto de operações lógicas que pode ser guardado numa memória, em linguagem adequada, para ser depois executado de maneira cíclica por um autómato programável . Para cada modificação de funcionamento, basta modificar o programa. Não é necessário cablar uma nova temporização ou um novo relé auxiliar, é um programa que o substitui . Desta forma, a flexibilidade é grande e o custo final é baixo. Um só aparelho (Autómato), sem cablagem entre os módulos, unicamente a ligação aos sensores (entradas do autómato), aos acionadores (saídas do autómato) e à alimentação. 52 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO COMANDO - Tecnologia cablada ou programada

53. Tipos de tecnologias de automação: tecnologia programada 53 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO COMANDO - Tecnologia cablada ou programada

54. 54 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO COMANDO - Tecnologia cablada ou programada

55. Tecnologia cablada ou programada Vantagens da tecnologia programada Menos constituintes : O autómato programável substitui todos os relés auxiliares, os temporizadores ou os relógios contribuindo para um importante ganho de volume mas também maior fiabilidade pois não há peças mecânicas no cérebro do automatismo. As únicas ligações são a alimentação do autómato , os sensores e os acionadores. Mais flexibilidade : O programa é uma sucessão de instruções que se pode escrever e modificar facilmente com a ajuda de um terminal de programação. Pode mesmo duplicar o programa facilmente se precisar de realizar automatismos idênticos. Mais fácil de testar e de reparar : Na face frontal do autómato geralmente encontram-se sinalizadores luminosos que sinalizam - o estado de funcionamento dos sensores (abertos ou fechados), o estado dos acionadores (em serviço ou parados), o estado de funcionamento do autómato. 55

56. Comando por Lógica Cablada Características de um Automatismo A estrutura de comando recorre a componentes elétricos , para atingir o fim a que se propõe. Exemplo : Relés / Contactores / Temporizadores Todos os componentes estão interligados fisicamente . Qualquer alteração ao funcionamento do comando, implica a alteração da cablagem.

57. Circuito de COMANDO Circuito de POTÊNCIA Características de um Automatismo: Arranque Estrela / Triângulo Comando por Lógica Cablada

58. Circuito de COMANDO Circuito de POTÊNCIA AUTÓMATO Características de um Automatismo: Comando por Autómato Programável Comando por Autómato Programável +24 V +24 V +24 V +24 V GND

59. Vantagens Ocupa um espaço reduzido. Menos dispendioso. Manutenção muito reduzida. Alterações ao funcionamento do comando, implica apenas a alteração do programa. Comando por Autómato Programável Desvantagens Necessita de técnicos especializados para a manutenção e execução de programas.

60. Características de um Automatismo Etapas da execução : leitura das entradas, processamento dos dados e atualização das saídas.

61. Constituintes de automatismos Esquema simplificado de funcionamento de um sistema de comando 61

62. 62 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO

63. 63 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO ACIONAMENTO : inclui aparelhos que transformam uma forma de energia noutra forma de energia . A forma inicial (primária) pode ser elétrica, mas também pode ser a de um fluido comprimido como o ar ou um óleo. A forma de energia final é normalmente a mecânica. No caso dos automatismos elétricos o motor é o acionador mais frequente ( c.c ., a.c. monofásico, a.c. trifásico, de passo). Outros: eletroímanes, eletroválvulas , … DIÁLOGO COMANDO CONTROLO DE POTÊNCIA ACIONAMENTO DETEÇÃO PARTE OPERATIVA PARTE COMANDO

64. 64 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO DETEÇÃO : para que o comando possa elaborar as ordens necessárias à execução das tarefas/ações é indispensável que lhe sejam fornecidas informações do estado em que se encontra a parte operativa . Estas informações são fornecidas por dispositivos incluídos no bloco “deteção”: dispositivos que detetam a presença, a passagem de objetos, ou a variação de uma grandeza física (temperatura , pressão…). Podem ser: células fotoelétricas, interruptores de posição ou fim de curso, de controlo de nível, detetores de proximidade indutivos ou capacitivos, pressostatos ou vacuóstatos , termostatos .

65. 65 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO CONTROLO DE POTÊNCIA : fazem parte aparelhos de corte, proteção, comando e regulação. Um dos aparelhos mais frequentemente utilizados é o contator . A ele também são associados outros aparelhos, como os seccionadores, os fusíveis, e os relés de proteção. O contator apenas permite estabelecer ou interromper o fornecimento de energia elétrica, o que em certos casos não é suficiente para ligar ou desligar um acionador: por exemplo, num motor pode ser necessário variar a velocidade pelo que deve ser incluído no conjunto de dos dispositivos do controlo de potência

66. 66 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO COMANDO : é a parte que elabora as ordens necessárias à execução das tarefas, em função das indicações fornecidas pela parte operativa , como o posicionamento das partes móveis e do seu estado de funcionamento ou de repouso. O comando baseia-se na realização de operações lógicas , que irão ser desenvolvidas mais tarde

67. 67 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO DIÁLOGO : estão incluídos os dispositivos que permitem ao homem fornecer e/ou receber informações do automatismo : botoneiras com ou sem chave, sinalizadores luminosos (com várias formas e cores) ou sonoros, “displays”, monitores, manipuladores e pedais (permitem ações idênticas às obtidas com as botoneiras ),…

68. Estrutura de um autómato programável 68 Exemplo - Automatismo de porta. Numa porta automática, o motor que aciona a abertura e fecho da mesma, constitui a parte operativa . O sensor de proximidade, os fins-de-curso, a chave de permissão e toda a lógica de exploração, constituem a parte de controlo OU comando.

69. Estrutura geral de um automatismo . Analogia com um veículo automóvel. Comparação entre um automatismo e um automóvel. Automóvel Automatismo Veículo Máquina ou instalação Olho do condutor Detetor, captador de informações Pedal acelerador Comando de potência, contator Motor Acionador Combustível Energia, alimentação Cérebro do condutor Sistema de tratamento, cálculo, decisão Painel de instrumentos Diálogo Homem – máquina, visualização 69

70. Aplicações de Autómatos na Indústria

71. Constituintes de automatismos A máquina ou a instalação É o sistema que deve ser automatizado. Este sistema pode ser muito complexo como uma cadeia de fabrico, uma unidade de produção ou uma fábrica. É igualmente possível automatizar os equipamentos mais simples como os semáforos, um portão de garagem, uma piscina ou um sistema de irrigação. Os sensores Como o olho de um automobilista, um sistema automatizado deve possuir equipamentos que darão as informações sobre o seu ambiente. São os sensores, que têm como missão captar informações da parte operativa: Sensores de temperatura, pressão, nível de líquido, etc Sensores de passagem, deteção da presença ou ausência de peça Sensores de fim de curso dos cilindros pneumáticos Por exemplo , para a deteção de um automóvel numa portagem de auto-estrada , utiliza-se um sensor fotoelétrico . 71

72. Constituintes de automatismos Os acionadores Os acionadores permitem efetuar as ações no sistema. São as bombas, os cilindros, os motores...   O comando de potência ou pré- accionadores Para transmitir a energia necessária aos acionadores e servir de intermediário com o sistema de tratamento de dados, são necessários equipamentos específicos, que são os sistemas de comando de potência: contatores , disjuntores, relés... 72

73. Constituintes de automatismos Os sistemas de tratamento de dados O cérebro da instalação é o sistema de tratamento de dados. Depois de realizado com a ajuda de relés e de contatores auxiliares, ele é agora composto de autómatos programáveis. O diálogo Homem/Máquina Todo o sistema automatizado deve ser vigiado ou controlado pelo homem. Para isso são necessários equipamentos tais como: Os botões Os terminais de diálogo Os ecrãs 73

74. CONCEITOS Tanto o aparelho de comando como o de regulação são considerados aparelhos de controlo . Tanto o comando como a regulação podem ser efetuados manualmente ou automaticamente. Controlo Manual – o operador altera diretamente a ligação do recetor, através de interruptores ou outros dispositivos (botão de pressão, comutador mecânico, pedal,…) – é efetuado por intervenção humana direta no sistema Comando automático – é aquele em que há uma atuação programada (ou predeterminada) do mecanismo respetivo, sem necessidade de intervenção do homem - a alteração é feita por intermédio de um contator (termostatos, interruptores de bóia , interruptores de fim de curso,… 74

75. CONCEITOS Exemplos (manual ou automático): Comando manual – ligação ou interrupção de um motor através de uma botoneira . Comando automático – funcionamento do motor de uma máquina-ferramenta em que o “carro” da máquina se desloca sucessivamente da direita para a esquerda e vice-versa. Regulação manual – manter constante um valor predeterminado da intensidade (ou outra grandeza) através da atuação manual sobre um reóstato, potenciómetro , autotransformador, etc. Regulação automática – quando se pretende manter constante a velocidade de um motor, através de dispositivos eletrónicos que detetam a variação de velocidade e a ajustam para um valor predeterminado . É também o caso da utilização de termostatos no aquecimento de uma casa em que se pretende manter uma determinada temperatura. 75

76. 76 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO Diálogo Homem / Máquina

77. 77 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO Elementos de diálogo Homem / Máquina Elementos que permitem a intervenção direta do operador humano: Teclados, botoneiras , pedal, “joysticks”, consola HDMI… Estes sistemas permitem ao operador comunicar com o sistema de comando da máquina, e por outro lado receber informações através de sinalizadores sonoros, luminosos ou monitores e registadores

78. 78 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO Dispositivos de comando manual Botoneiras ( Comandos por intervenção humana – manual) São comutadores elétricos acionados manualmente, que podem ter um contato aberto (NA) ou contato fechado (NF) ou os dois. Quando o seu botão é pressionado, invertem-se os contatos, e quando este é solto, devido à ação de uma mola, os contatos voltam à posição inicial.

79. 79 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO Dispositivos de comando manual

80. 80 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO Dispositivos de comando automático

81. 81 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO Dispositivos de comando automático

82. 82 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO Dispositivos de comando automático

83. 83 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO Dispositivos de comando automático Regulação da pressão de gás: Pressóstato , manóstato, vacuóstato

84. 84 ORGANIZAÇÃO GERAL DE UM AUTOMATISMO Dispositivos de comando automático

85. CONTROLE AUTOMÁTICO X MANUAL (HUMANO) VANTAGENS Maior número de aquisições para processamento; Maior velocidade de processamento e decisão; Maior confiabilidade. DESVANTAGEM Somente realizam as tarefas para os quais foram programados; (Exemplo: Sistema de Empacotamento) 85

86. CONCEITOS Sensores No comando e regulação assumem especial importância os sensores – dispositivos destinados à deteção de alterações de comportamento de grandezas variáveis ( detetores ) ou à transformação de grandezas não elétricas em grandezas (sinais) elétricas ( transdutores ). Detetores : bóias de nível, microinterruptores , células fotoelétricas, etc. Transdutores : par termoelétrico. Na maioria dos casos os sensores têm as duas funções: detetar e transmutar. A atuação dos sensores é realizada pela grandeza física a captar . Se a grandeza a captar for uma posição extrema (posição), designa-se por sensor fim-de-curso. 86

87. CONCEITOS

88. SENSORES NO NOSSO DIA-A-DIA

89. CONCEITOS Exemplos de s ensores de posição 89

90. CONCEITOS Atuação dos s ensores de posição 90

91. CONCEITOS De acordo com a tabela a seguir, é possível ter uma visão geral dos sensores a serem abordados: Visão geral das famílias de sensores e seus principais tipos : 91 Sensores Família Tipo Princípio de funcionamento Indutivos Proximidade Geração de campo eletro-magnético em alta freqüência Capacitivos Proximidade Geração de campo magnético desenvolvido por oscilador Óticos Difusão Transmissão e recepção de luz infravermelha que pode ser refletida ou interrompida por um objeto a ser detectado Retroreflexivo Barreira Ultrassónicos Difusão Transmissão ou recepção de onda sonora que pode ser refletida ou interrompida por um objeto a ser detectado Reflexivo Barreira

92. Sensores: Com Contato x Sem Contato Sensores com contato são dispositivos eletromecânicos que detetam mudança através de contato físico direto com o objeto alvo . • Características : – geralmente não requerem alimentação; – podem manusear correntes maiores; – são geralmente mais fáceis de entender e diagnosticar. • Exemplos : Encoders , chaves fim de curso e chaves de segurança. • Os encoders convertem o movimento da máquina em sinais e dados. • As chaves fim de curso são usadas quando o objeto alvo pode ter contato físico. • As chaves de segurança incorporam atuação resistente a adulteração e contatos de ação de abertura direta para uso como proteções de máquina e paradas de emergência. 92

93. Sensores: Com Contato x de Proximidade Sensores sem contato (de proximidade) são dispositivos eletrónicos de estado sólido que criam um campo ou feixe de energia e reagem a distúrbios nesse campo . • Características : – nenhum contato físico é requerido; – ausência de partes móveis que podem obstruir, desgastar ou quebrar – geralmente podem operar com maior rapidez; – maior flexibilidade de aplicação. • Exemplos : Sensores fotoelétricos, indutivos, capacitivos e ultrasónicos são tecnologias sem contato. • Os sensores sem contato podem também estar suscetíveis à energia irradiada por outros dispositivos ou processos . 93

94. Sensores Um Exemplo Prático - Linha de Pintura Um sensor com contato pode ser utilizado para contar cada porta assim que esta entre na área de pintura, para determinar quantas portas foram enviadas para essa zona. Conforme as portas são enviadas para a área de secagem, um sensor sem contato (de proximidade) conta quantas portas deixaram a área de pintura e quantas se moveram para a área de secagem. A mudança para um sensor sem contato é feita para que não haja nenhuma possibilidade de afetar as superfícies recém pintadas. 94

95. Sensores Mecânicos ou Fotoelétricos /Óticos Os sensores mecânicos têm por principal desvantagem o fato de terem peças móveis sujeitas a quebra e desgaste, além da inércia natural que limita sua velocidade de ação. Outro problema está no repique que pode falsear o sinal enviado quando são acionados. Por outro lado, sensores que trabalham com a luz são muito mais rápidos , não apresentando praticamente inércia e não têm peças móveis que quebrem ou se desgastem . Os sensores fotoelétricos podem ser de diversos tipos, sendo utilizados numa infinidade de aplicações na indústria e em outros campos. 95

96. Sensores Fim de Curso Aplicações Típicas • Sistemas transportadores • Máquinas de transferência • Tornos automáticos • Máquinas de fresa e perfuração • Equipamento de produção de alta velocidade 96

97. Sensores Fim de Curso 97

98. Pressostatos Os pressostatos, também conhecidos como sensores de pressão , são comutadores elétricos acionados por um piloto hidráulico ou pneumático. Os pressostatos são montados em linhas de pressão hidráulica e ou pneumática e registam tanto o acréscimo como a queda de pressão nessas linhas, invertendo os seus contatos sempre que a pressão do óleo ou do ar comprimido ultrapassar o valor ajustado na mola de reposição.

99. Sensores de grandezas analógicas (ex.: sensor de pressão) 99

100. Sensores tipo Reed-Switch Esses sensores podem ser usados para detectar a posição de uma peça ou de uma parte de um mecanismo pela posição de um pequeno ímã que é preso a ela . Poderíamos classificar esses sensores também como sensores magnéticos , uma vez que eles atuam com a ação de um campo mas como são interruptores acionados por campos, será melhor separá-los numa outra categoria, dentro de uma classificação de atuação mais simples. 100

101. Na  figura temos o princípio de atuação desse tipo de sensor que tanto pode ser usado para detectar a simples aproximação de uma peça quanto gerar pulsos de controle a cada passagem de uma peça móvel. Sensores tipo Reed-Switch 101

102. Os sensores de proximidade são dispositivos construídos para detectar a presença ou passagem de materiais por proximidade ou aproximação, sem contato físico . Esta deteção é feita pela face sensora do sensor, que ao serem acionados ativam as entradas dos equipamentos de controle.   Sensores Indutivos Sensores óticos Sensores Capacitivo     Sensores de Proximidade 102

103. São equipamentos eletrônicos capazes de detectar a presença ou passagem de materiais metálicos , por proximidade ou aproximação, sem contato físico. Esta detecção é feita pela face sensora do sensor, que ao serem acionados ativam as entradas dos equipamentos de controle. Sensor Indutivo 103

104. Sensor Indutivo Aplicações: 104

105. Aplicações Típicas sensor indutivo Deteção de ausência de um elemento (bucha) 105

106. Aplicações Típicas sensor indutivo Classificação de peças Mau 106

107. Aplicações Típicas sensor indutivo 107

108. Sensor Capacitivo Equipamentos eletrônicos capazes de detectar aproximação de materiais orgânicos, plásticos, pós, Iíquidos, madeiras, papéis, metais , etc. 108

109. Sensor Capacitivo Aplicações 109

110. Sensores Fotoelétrico Também conhecidos por sensores ópticos , manipulam a luz de forma a detectar a presença de objetos. Baseiam-se na transmissão e recepção de luz infravermelha que pode ser refletida ou interrompida por um objeto a ser detectado. 110

111. Sensores Fotoelétrico Principais t ipos de sensores fotoelétricos : 111

112. Sensores Fotoelétrico Aplicações : 112 Deteção de altura Lavagem de carros Contagem de garrafas Verificação de objetos em vidro

113. Tipos Sensores Fotoelétrico Cor   113

114. Tipos Sensores Fotoelétrico Condutores de fibra ótica   114

115. Sensores ópticos industriais; Vantagens : Capacidade de detecção em áreas restritas; Operação em ambientes hostis; Alta precisão na detecção; Feitos com fibras plásticas ou vidro . SENSORES DE FIBRA ÓPTICA 115

116. SENSORES DE FIBRA ÓPTICA - EXEMPLOS de aplicação: Detector de peças. 116

117. Sensores UltraSónicos Utilizam ondas sonoras de alta frequência para detectar objetos. 117

118. Sensores UltraSónicos Aplicações : 118

119. Sensores UltraSónicos aplicações 119

120. Sensores UltraSónicos Vantagens   • Para deteção de objetos a distâncias determinada • Deteção de objetos de diferentes materiais, formas e cores • Deteção de objetos pequenos em longa distância • Pode ser usado: - como sensor de proximidade com supressão de fundo - como barreira de reflexão - para saída da distância de objeto de forma digital ou analógica • Funcionamento constante sem manutenção 120

121. Comparação entre Sensores de proximidade UltraSónicos e Óticos 121 Ultrasónico Ótico Características típicas Ponto de operação independente da superfície de materiais, cor, intensidade de luz e contrastes óticos Ponto de operação dependente da superfície de materiais, cor, intensidade de luz e contrastes óticos Insensível a poluição, por isso não necessita manutenção Sensível a poluição, por isso necessita manutenção Exatidão > 1 mm Exatidão > 0,25 mm Freqüência 8 Hz Freqüência 1000 Hz Sensível a turbulências atmosféricas e temperatura Insensível a turbulências atmosféricas e temperatura

122. Como especificar um sensor 122 1. Distância sensora SN 2. Tensão de alimentação : VCA / VCC Tipos de saída : CA CC PNP ou NPN Saídas: NA, NF ou NANF 4. Material a ser detectado : - Metal (ferroso, não-ferroso, opaco, translúcido, transparente) - Não metal 5. Dimensões do alvo : - Diâmetro - Final alvo: brilhante / escuro 6. Conexão elétrica : cabo, conector 7. Temperatura de operação ambiente : …ºC 8. Ambiente: poeira, óleo, umidade/névoa 9. Detecção cores: - Proteção contra água - Tipo de Excitação: LO e DO

123. Classes de saídas dos sensores:   Os sensores de proximidade possuem diferentes classes de saída, o que chamamos de configuração elétrica do sensor. A configuração elétrica em corrente contínua é muito usual na área de automação de processos, e sempre deve ser a primeira opção durante o projeto.   Normalmente Aberto - NA :   Onde o transistor de saída está normalmente cortado, ou seja: com o sensor desatuado (sem o acionador na região de sensibilidade), a carga está desenergizada, pois o transistor de saída está aberto (cortado). A carga só será energizada quando o acionador entrar na região de sensibilidade do sensor.   Classes de saídas dos sensores: 123

124. Classes de saídas dos sensores:   Normalmente Fechado - NF :   Onde o transistor de saída está normalmente saturado, ou seja: com o sensor desatuado (sem o acionador na região de sensibilidade), a carga está energizada, pois o transistor de saída está fechado (saturado). A carga só será desenergizada quando o acionador entrar na região de sensibilidade do sensor.   Saída Reversora:   Num mesmo sensor, podemos ter uma saída normalmente aberta e outra normalmente fechada, que permutam quando o sensor é acionado. 124 Classes de saídas dos sensores:

125. 125 Classes de saída dos Sensores Os sensores de proximidade possuem diferentes classes de saída, o que chamamos de configuração elétrica do sensor.

126. 126 Configuração de saída do tipo PNP e NPN com 3 condutores Os sensores de proximidade de corrente contínua são alimentados por uma fonte em CC. Possuem no estágio de saída um transistor que tem como função comutar (ligar e desligar) a carga conectada ao sensor. Existem dois tipos de transistor de saída: PNP - tipo que comuta o terminal positivo da fonte de alimentação; NPN - tipo que comuta o negativo da fonte.

127. Ligação de sensores a um Autómato 127

128. ATUADORES - CONCEITO Os atuadores provocam a mudança de estado da máquina (parte operativa), o que corresponde a colocar em funcionamento determinados dispositivos. Se, por exemplo, o objetivo for posicionar uma peça, então o atuador poderá ser um motor (posicionamento angular) ou um cilindro pneumático ou hidráulico (posicionamento linear) 128

129. ATUADORES - CONCEITO O que é um atuador ? • Um atuador é um dispositivo destinado a executar uma ação: – Ligação um motor; – Movimentação de uma esteira; – Abertura/fechamento de uma válvula; – Dosagem de material . • Esta ação é o resultado do controle de um processo de produção, normalmente feito por um autómato. 129

130. ATUADORES - CONCEITO Os atuadores são responsáveis pela variação de parâmetros do processo a ser controlado . Praticamente todas as ações físicas realizáveis por um operador humano sobre um processo podem ser realizadas (com maior precisão) por um atuador controlado eletrónicamente 130

131. Principais Atuadores Motores elétricos - Controle de movimentos de rotação e deslocamentos; Cilindros Hidráulicos e Pneumáticos - Controle de deslocamentos; Eletroválvulas - Controle de fluxo; Bombas - Controle de fluxo e de nível; Resistências elétricas - Controle de aquecimento; Compressores - Controle de refrigeração/climatização 131

132. ATUADORES - CONCEITO Os elementos comandados são os atuadores . Neste grupo, est ã o : • atuadores com acionamento linear : – cilindros: pneumáticos ou hidráulicos ; – motores lineares • atuadores com acionamento rotativo : – motores: pneumáticos ; hidráulicos; elétricos – cilindros giratórios 132

133. ATUADORES ELÉTRICOS 133

134. ATUADORES PNEUMÁTICOS 134

135. ATUADORES HIDRÁULICOS 135

136. ATUADORES - PMEUMÁTICOS Também conhecidos como atuadores pneumáticos ou hidráulicos , podem ser do tipo linear, rotativo ou oscilante . Os mais comuns são os do tipo linear, que transformam a pressão do ar comprimido ou do óleo , em movimento linear e força. Os tipos de cilindros lineares mais utilizados são o de simples ação e o de dupla-ação . O cilindro de simples ação , possui um único orifício pelo qual o ar ou óleo entra e sai. Ao colocarmos pressão neste cilindro ele é movimentado e ao retirarmos pressão, uma mola faz retornar a haste do cilindro para a posição original. Já os cilindros de dupla-ação , possuem dois orifícios pelos quais podem entrar e sair o ar ou óleo , dependendo do movimento desejado, portanto, um orifício serve para o avanço do cilindro e outro para o seu retorno. O fluxo de ar ou óleo que o cilindro recebe, é transmitido por válvulas direcionais. Cilindros 136

137. ATUADORES - CONCEITO 137 Cilindro de duplo efeito com amortecimento Cilindro de duplo efeito com amortecimento e posição magnética

138. 138

139. 139

140. 140

141. 141

142. ATUADORES - CONCEITO Para os cilindros pneumáticos e hidráulicos trabalharem, efetuarem o seu avanço e recuo, é necessária a utilização de válvulas que permitam direcionar o fluxo de ar comprimido ou óleo para dentro ou para fora do cilindro . As válvulas direcionais são descritas pelo número de vias e posições que ele possui . As vias , são conexões de entrada, saída e escape de ar ou óleo , e as posições são a quantidade de manobras que a válvula permite realizar , como por exemplo uma válvula de 2 vias e 2 posições, permite ora a passagem de ar, ora o bloqueio de ar da entrada para a saída. As válvulas podem ser acionadas por comando manual, elétrico, pneumático ou mecânico. Normalmente são utilizados solenóides (bobinas eletromagnéticas) para a mudança de posição da válvula , pois tem a vantagem de ser acionada a distância e com bastante segurança e precisão. Válvulas direcionais 142

143. As válvulas eletropneumáticas são os componentes do sistema eletropneumático automatizado que recebem comandos do circuito elétrico de controle, acionando com isso, os elementos de trabalho pneumáticos , conforme demonstra o seguinte diagrama : Simbologia 143

144. EXEMPLOS Simbologia 144

145. Eletroválvulas Numa eletroválvula, hidráulica ou pneumática, a bobina do solenóide é enrolada em torno de um magneto fixo, preso à carcaça da válvula, enquanto que o magneto móvel é fixado diretamente na extremidade do carretel da válvula. Quando uma corrente elétrica percorre a bobina, um campo magnético é gerado e atrai os magnetos, o que empurra o carretel da válvula na direção oposta à do solenóide que foi energizado. Dessa forma, é possível mudar a posição do carretel no interior da válvula, por meio de um pulso elétrico .

146. Eletroválvulas

147. Eletroválvulas

148. ATUADORES - CONCEITO São equipamentos que, quando energizados, realizam movimentos giratórios de seu eixo , que podem ser medidos em rotações por minuto (rpm ). Existem motores de diversos tipos e finalidades, variando de acordo com sua forma construtiva e tipo de alimentação (tensão contínua ou alternada), consumo de corrente, etc. São utilizados para inúmeras aplicações: movimentar e acionar esteiras, elevadores, bombas , compressores , partes móveis de máquinas, extrusoras, robôs, misturadores, ventiladores, furadeiras , bem como sua utilização já bastante difundida na área de eletrodomésticos, automóveis, aviões, etc. Motores elétricos 148

149. ATUADORES - CONCEITO MOTOR DE PASSO O Motor de Passo é construído para receber pulsos elétricos. A cada pulso o motor realiza uma rotação angular , um passo . Dessa forma, para avançar um determinado ângulo são necessários diversos pulsos até que chegue à posição desejada . Tipicamente, o motor de passo possui 48, 100 ou 200 passos para completar uma volta, o que significa passos angulares de 7,50; 3,60 ou 1,80 respetivamente. Dessa forma é possível realizar movimentos precisos com esse tipo de motor. O motor de passo não é adequado para aplicações que exigem velocidade de rotação alta , pois, por inércia, é possível que passos sejam perdidos e ele não pare na posição certa, perdendo precisão. As aplicações mais típicas para esses motores são em máquinas-ferramenta e robôs industriais. 149

150. Servomotor Motores com realimentação para auto-posicionamento. ATUADORES - CONCEITO

151. Ligação de pré-acionadores a um Autómato 151

152. 152 Conversão de sinais (Sensores e atuadores)

153. Autómato 153 O Autómato Botoneira Sensor fim-de-curso Autómato

154. O Autómato 154

155. 155 O Autómato

156. 156 Estrutura externa Estrutura externa do Autómato Estrutura compacta O autómato apresenta num só bloco todos os seus elementos (fonte de alimentação, CPU, memórias, entradas/saídas, etc.) Estrutura modular O autómato divide-se em módulos que realizam funções específicas (fonte de alimentação, CPU, entradas/saídas, etc .), que se associam de forma a obter a configuração ideal para cada aplicação

157. 157 Vantagens e desvantagens dos Autómato Vantagens do Autómato : Reduzidas dimensões Grande fiabilidade Facilidade de montagem Possibilidade de se introduzirem modificações sem se mudar a cablagem ou juntar outros aparelhos. Desvantagens do Autómato : O seu custo inicial Necessidade de um técnico programador

158. 158 Vantagens e desvantagens dos Autómato Número Ilimitado de Contatos. N um programa de autómato o endereçamento de um botão pode ser associado as quantas instruções forem necessárias, basta um único contato do mesmo (aberto ou fechado) conectado a uma entrada do autómato.

159. 159 Vantagens e desvantagens dos Autómato Bobinas Auxiliares. O Autómato disponibiliza ao utilizador bobinas internas auxiliares para elaboração da lógica do programa, estas funcionam como os relés auxiliares nos comandos elétricos, porém estes estão internos no Autómato, não precisam de fiação nem ocupam espaço físico no painel elétrico.

160. 160 Vantagens e desvantagens dos Autómato Instruções Especiais . O autómato possui instruções especiais como: temporizadores, contadores, sequenciadores; também possui funções matemáticas e funções avançadas para controle de processos ( Bloco para Controle PID ), bem como funções com registradores. Facilidade para expandir ou alterar o processo Como toda lógica de funcionamento e encravamentos do processo é desenvolvido através de um software em um micro-computador , torna-se mais fácil qualquer alteração que se faça necessária. Monitoração do Processo Através do micro-computador podemos monitorar o que está acontecendo com o nosso processo, quais dispositivos de campo estão enviando sinal na entrada do Autómato, e quais saídas estão sendo atuadas por ele. Este recurso facilita muito na manutenção.

161. É um equipamento eletrónico , programado pelo utilizador, com funcionamento cíclico . Há autómatos compactos (integram no mesmo bloco todos os elementos necessários ao seu funcionamento) e autómatos modulares (são constituídos por diversos módulos que se associam de forma a obter a configuração ideal para cada aplicação). O Autómato 161

162. O Autómato (LOGO!) 162

163. O Autómato 163

164. O Autómato 164

165. O Autómato 165

166. Estrutura de um autómato programável ENTRADAS - Neste bloco encontram-se todos os dispositivos que recebem informações do sistema a controlar. São em geral sensores, botoneiras , comutadores, fins de curso, etc. SAÍDAS - Neste bloco temos todos os dispositivos atuadores e sinalizadores. Podem ser motores, válvulas, lâmpadas, displays, etc.. 166 Podemos dividir um automatismo em três blocos

167. Estrutura de um autómato programável LÓGICA - Neste bloco encontra-se toda a lógica que vai permitir atuar o bloco de saídas em função dos dados recebidos pelo bloco de entradas. É este bloco que define as características de funcionamento do automatismo. Pode ser constituído por relés, temporizadores, contadores, módulos eletrónicos, lógica pneumática, eletrónica programada, etc.. 167 Podemos dividir um automatismo em três blocos

168. Estrutura de um autómato programável 168 Podemos ainda definir como parte de controlo, o conjunto dos blocos de entradas e de lógica. O bloco de saídas será a parte operativa SINALIZADORES ATUADORES OPERADOR SENSORES

169. Estrutura de um autómato programável O bus serve para fazer a comunicação entre todas as partes no seu conjunto. É a ferramenta de diálogo interno do autómato. Dados dos sensores Dados para os actuadores Programação 169

170. Estrutura de um autómato programável A unidade central ou processador (CPU) A unidade central chamada também de processador constitui o cérebro do autómato. É ela que: Lê os valores dos sensores. Executa o programa com os dados contidos na memória. Escreve as saídas ligadas aos acionadores . A memória A memória do autómato contém o programa a executar mas também os dados utilizados por esse programa (valores de temporizadores, monoestáveis , contadores...). É o local onde são armazenadas todas as informações contidas no autómato. Sem memória, um autómato não pode funcionar. 170

171. Dentr o d o Autómato CR B ar r e i ra isolament o Unidade Central Processador (CPU) MEMÓRIA programa dados Alta Tensão Alta Tensão L o w Volt a g e s a í d a s C i r c u i t o s Al i m entaçã o D C ou C o municações Portas Entr a d a s C i r c u i t o s B ar r e i ra isolamen t o Al i m entaçã o A C 171

172. Estrutura de um autómato programável A interface entrada/saída A interface entrada/saída permite não só transferir para o autómato o estado dos sensores, mas também enviar as ordens para os acionadores , por exemplo os relés, os contatores ... A alimentação Os autómatos podem ser alimentados a 24Vdc ou 230Vac. Quando são alimentados a 24Vdc a fonte e alimentação é externa. Quando a alimentação é de 230Vac são ligados diretamente à rede elétrica e têm uma fonte de alimentação interna O módulo de comunicação O autómato constitui o cérebro do automatismo, ele contém um programa que descreve as ações a efetuar . Esse programa realizado no computador, deve ser transferido para o autómato, é o trabalho deste módulo . Nalguns autómatos o módulo de comunicação é interno, ele só é visível pelo seu ligador. 172

173. CPU É este o bloco que tem a função de ler os valores lógicos presentes nas entradas, executar as instruções que constituem o programa e transferir para as saídas as ordens provenientes dessas instruções . Tem ainda a seu cargo gerir todos os periféricos e diagnosticar defeitos que possam ocorrer internamente. Na base de tudo isto, está um ou mais microprocessadores que de uma forma sequencial vão executando instruções a velocidades extremamente elevadas. A sequência descrita no primeiro parágrafo, é continuamente realizada. O tempo gasto para a realizar é designado como tempo de ciclo (ou tempo de scan ) e é da ordem dos milissegundos. 173 Estrutura de um autómato programável

174. MEMÓR IA O sistema de memória é uma parte de vital importância no processador de um CLP, pois armazena todas as instruções assim como o os dados necessários para executá-las . Salvaguarda todas as instruções mesmo quando o autómato não está a ser alimentado. O tamanho da palavra de memória dependerá de características como: • Tipo de processador utilizado; • Projeto dos circuitos internos CLP. 174 Estrutura de um autómato programável

175. MEMÓR IA RAM ( Random Access Memory ) Estas memórias têm a vantagem de poderem ser escritas e alteradas facilmente . São as mais usadas quando se está na fase de desenvolvimento do programa ou quando o sistema a controlar sofre frequentes alterações. Estas memórias perdem a informação quando a alimentação elétrica das mesmas falha ; por isso, obrigam ao uso de uma pilha de recurso que assegura a sua alimentação no caso de uma falha de energia. EPROM ( Erasable Programable Read Only Memory ) Esta memória não perde a informação nela gravada no caso de falhar a tensão . Têm como desvantagem o facto de ser muito morosa qualquer alteração , mesmo sendo de um só bit. Antes de ser programada por um equipamento próprio, tem de ser apagada por exposição aos raios ultravioletas. 175 Estrutura de um autómato programável

176. MEMÓR IA EEPROM ( Electricaly Erasable Programable Read Only Memory ) Esta memória não perde informação por falta de tensão de alimentação e pode ser apagada e escrita pelo autómato . Tem vantagens sobre os modelos anteriores, mas os inconvenientes de ter um número limitado de ciclos de escrita e do seu custo ser mais elevado que o de uma RAM . FLASHRAM Esta memória de tecnologia muito recente, tem características semelhantes às EEPROM, permitindo também escrita e leitura no próprio circuito onde é usada . Limitada também pelo número de ciclos de escrita , apresenta vantagens sobre a EEPROM (uma delas, a velocidade de escrita ). 176 Estrutura de um autómato programável

177. A memória do autómato pode conter dados ou um programa . Ela pode ser de dois tipos: RAM ou ROM . A memória RAM pode ser escrita ou lida, a memória ROM só pode ser lida. As entradas e saídas constituem as ligações físicas do autómato com o exterior. Para nós, são simples terminais de ligação mas para o autómato, é um sistema que: Transforma um sinal elétrico num estado lógico (0 ou 1) para as entradas. Transforma um estado lógico (0 ou 1) num sinal elétrico para as saídas. 177 MEMÓRIA

178. Bits e Words Um bit é a zona em memória que pode ter dois valores : ou 1 . Ao conjunto de 8 bits chama-se Byte (valor mínimo para representar um carcter ). Uma word é a zona em memória que contêm um valor numérico . Ela é utilizada para reter uma duração de temporização, um valor de contagem . Num bit, podemos ter apenas dois estados: ON ou OFF. Num conjunto de 16 bits, vai ser possível codificar mais informação: o valor de uma temperatura, por exemplo . Internamente e implementados pelo CPU existem bits, que não são mais do que posições de memória nas quais é possível reter uma informação lógica (ligado/desligado, verdadeiro/falso, ON/OFF ou 1/0). Estes elementos (aos quais também chamam relés por analogia com os circuitos eletromagnéticos) estão normalmente associados em grupos de 16. Ao conjunto de 16 bits chama-se WORD . Dentro de cada Word os bits estão numerados de 00 a 15 ou de 0 a F (0,1,..,9,A,B,..,F) conforme a notação usada pelo fabricante. 178

179. Autómato LOGO | Memória

180. F ON TE D E ALI MEN T A Ç Ã O A fonte de alimentação tem por função fornecer as tensões adequadas ao funcionamento do CPU. Para esse efeito, é geralmente ligada aos 220v da rede, mas também existem modelos que aceitam tensões contínuas standard (ex.:24VDC). Converte a tensão da rede de 110 ou 220 VCA em +5VCC, +12VCC ou +24VCC para alimentar os circuitos eletrónicos, as entradas e as saídas. O Autómato p o s s u i u m a b at er i a i n t er n a q u e m a n t ém as i n f or m a ç õ es g r a v a d as d u r a n t e a l g um t e m p o , em c a s o d e f a l t a d e e n e r g i a . 180 Estrutura de um autómato programável

181. Estrutura de um autómato programável 181 A interface entrada/saída

182. 182 Estrutura interna Entradas do Autómato quanto à tensão: Isentas de tensão (interruptores, fins de curso, contactos de relé); A corrente continua ou a corrente alternada. ( Detetores de proximidade, células fotoelétricas ) Entradas do Autómato quanto ao sinal que recebem: analógicas; digitais. Entradas Saídas CPU Processador Memória Saídas do Autómato: a relé ( ac / dc ) (para comutações não muito rápidas) a triac ( ac / dc ) (para comutações muito rápidas) a transístor ( dc ) (para cargas de baixo consumo, comutação rápida e elevado número de operações) Saídas do Autómato quanto ao sinal que enviam : analógicas; digitais . Autómato Estrutura de um autómato programável

183. Funcionamento do autómato 183

184. As entradas e saídas constituem as ligações físicas do autómato com o exterior. Para nós, são simples terminais de ligação mas para o autómato é um sistema que: Transforma um sinal elétrico num estado lógico (0 ou 1) para as entradas . Transforma um estado lógico (0 ou 1) num sinal elétrico para as saídas . 184 ENTRADAS E SAÍDAS

185. 185 Dispositivos de E/S Entradas Saídas CPU Autómato Dispositivos de saída ( atuadores ) Contatores Electroválvulas Motores Lâmpadas Dispositivos de entrada (captadores/sensores) Interruptores Fins de curso Células fotoelétricas Detetores de proximidade Os sinais de entrada e saída dos Autómatos podem ser digitais ou analógicos . As entradas analógicas utilizam os módulos conversores A/D

186. Perm it e a ligaçã o do s captore s qu e lh e estã o associados Transformam o sinal eléctrico num sinal lógico 0 ou 1 Comutadore s e botões Sensores Sensores fotoeléctricos Sensores d e proximidade Pressostatos Detectore s d e nível Sondas d e Temperatura Vacuostatos Encoders (Codificadores incrementais ou absolutos) O qu e sã o e ntradas? 186

187. O qu e sã o e ntradas? Ponto de Entrada : Considera-se cada sinal recebido pelo Autómato, a partir de dispositivos ou componentes externos como um ponto de entrada. Ex : Botões, termopares, relés etc. Entradas Digitais : apenas possuem dois estados 187 Autómato Entrada 1 24 VDC Off Valor lógico 0

188. O qu e sã o e ntradas? Entradas Analógicas : Possuem um valor que varia dentro de uma determinada faixa. (0 a 10V, -10 a 10V, 0 a 20mA e 4 a 20mA) 188 Sensor de nível Entrada do Autómato

189. Ligação de sensores a um Autómato 189

190. Ligação de sensores a um Autómato 190

191. Perm it e agi r sobr e o s p ré-accionadore s q u e lh e sã o a ssociados. Transforma m o estad o lógic o ( o u 1 ) nu m sina l e létrico . Válvulas Motores Actuadores Relé s d e Controlo Alarmes Lâmpadas Contadores Bombas O qu e sã o s aídas? 191

192. O qu e sã o s aídas? 192 CARGA CARGA CARGA Saída do tipo Relé Saída do tipo Triac Saída do tipo Transístor Tipos de Saídas dos Autómatos :

193. O qu e sã o s aídas? Ponto de Saída : Considera-se cada sinal produzido pelo Autómato, para acionar dispositivos ou componentes do sistema de controle constitui um ponto de saída. Ex: Lâmpadas, Solenoides, Motores. Saídas Digitais : Apenas possuem dois estados 193 Saída do Autómato Lâmpada

194. O qu e sã o s aídas? Saídas Analógicas : Possuem um valor que varia dentro de uma determinada faixa. (0 a 10V, -10 a 10V, 0 a 20mA e 4 a 20mA) 194 Conversor Corrente para pneumático Manómetro Entrada de ar Electroválvula: controlo do fluxo de ar Saída do autómato

195. O qu e sã o s aídas? Saídas Analógicas : Possuem um valor que varia dentro de uma determinada faixa. (0 a 10V, -10 a 10V, 0 a 20mA e 4 a 20mA) 195

196. Funcionamento do autómato Digitais tudo ou nada (1 ou 0, ligado ou desligado) Analógicas (a variação é contínua) Variáveis externas de entrada Parte de comando por exemplo um interruptor de fim de curso. Parte de comando por exemplo o valor fornecido por um sensor de temperatura. Variáveis externas de saída Parte de potência por exemplo um motor eléctrico. Parte de potência por exemplo a regulação da velocidade de um motor. 196

197. Dentr o d o Autómato O CP U contém u m “Program a r esidente ” d e mod o a qu e o Autómato : Execut e o control o da s Instruções Utilizada s n o Programa Comuniqu e co m outro s equipamentos Outro s Autómato s , Programas distribuidos , I/ O distribuidos , etc. Desempenh e a s actividade s internas Diagnosticos , etc O programa pode ser armazenado numa m emória “não volátil ” . Sempr e qu e o program a t em qu e se r preservad o, mesm o no caso do Autómato ser desligado da alimentação, ou a memória for apagada 197

198. O qu e é o programa ? Programa : É a Lógica existente entre os pontos de entrada e saída e que executa as funções desejadas de acordo com o estado das mesmas. 198

199. Funcionamento do autómato 199 Ciclo de Scan de um Autómato Fluxo básico do sistema de operação de um autómato

200. O que é um ciclo de programa? Logo que executamos um programa, o autómato vai efetuar ciclicamente estas três fases : Fase 1 : Leitura do estado das entradas Fase 2 : Execução do programa Fase 3 : Ativação ou desativação das saídas Ao terminar a Fase 3 , o autómato volta à Fase 1 e assim sucessivamente. O tempo de ciclo ( scan ) de um autómato, com leitura cíclica, corresponde ao tempo decorrido entre a leitura das entradas e a atualização das saídas . 200

201. Autómato – cicl o d e funcionamento O Autómato - ETAPAS : Leitur a da s entradas Execução do Programa Atualização das saídas Controlo s i nternos : Esta etapa inclui as comunicações, d iagnósticos Internos , etc. Esta s e tapa s sã o c ontinuament e repetida s – processadas e m loop ( ciclo ) Actualização S a ídas INÍCIO Leitura entradas Execução Programa Housekeeping 201

202. Programar o autómato O computador é atualmente a forma mais utilizada para programar um autómato. Utilizando o computador, os autómatos podem ser geralmente programados em mais do que uma linguagem: diagrama de contactos ( ladder ) ou em lista de instruções ou diagrama de blocos lógicos (FDB). Para esse efeito é necessário o software de programação e um cabo de comunicação para ligar o autómato ao computador . O software encarrega-se de efetuar a conversão da linguagem de contacto para a linguagem lista de instruções e vice-versa . 202

203. Programação | LOGO Linguagens utilizadas no LOGO! 8: A linguagem Ladder ( LD) , ou diagrama de contatos , foi a primeira a surgir pois assemelhava-se muito aos diagramas elétricos , facilitando assim que fosse entendida pelos técnicos e engenheiros da época. Diagrama de blocos lógicos ( FBD ) correspondem a uma linguagem de nível intermédio e muito prática pois tráz consigo várias funções de temporização pré-definidas, facilitando assim a realização de programas. É semelhante a um circuito digital . Baseia-se em portas lógicas e blocos montados em caixas selecionáveis.

204. COMPUTADOR Programação em FDB (diagrama de blocos) ESQUEMA ELÉCTRICO Linguagens de Programação de um Autómato GND + 24 V

205. COMPUTADOR Programação em LAD ( Ladder ) ESQUEMA ELÉCTRICO Linguagens de Programação de um Autómato GND + 24 V

206. Programação | LOGO LOGO!Soft Comfort “ LOGO!Soft Comfort” é uma aplicação que permite a programação dos Módulos Lógicos (Relés) Programáveis “LOGO!” fabricados pela Siemens, que utiliza a linguagem FBD. O método para a programação passa pela escrita das equações lógicas associadas às saídas, isto é, determinar em que condições as saídas estão ativas ou não. Podemos partir de um esquema elétrico e/ou da descrição do funcionamento do processo a automatizar. Exemplo de um programa editado.

207. Autómatos : Siemens LOGO! Montagem

208. Autómatos : Siemens LOGO! As entradas são caracterizadas pela letra I e um número (I1, I2, …). Se observares a parte frente do autómato LOGO! Os bornes para as entradas estão em cima. Nos módulos analógicos LOGO! AM2 e AM2PT100 as entradas encontram-se em baixo. Conforme indicado na imagem, saídas são caracterizadas pela letra Q e por um número (Q1 , Q2 , …). Os bornes da saída podem ser encontrados na parte de baixo.

209. Autómato’s /Autómatos : Siemens LOGO! No LOGO! constrói-se uma conexão unindo blocos e bornes : Cablagem das saídas Programa de comutação no LOGO Cablagem das entradas S1 ... S3

210. Esquema de ligação de um autómato: 210 ARRANQUE DIRETO DE UM MOTOR

211. Esquema de ligação de um autómato: 211

212. Esquema de ligação de um autómato: 212 Ciclo único e contínuo