Apostila plc - siemens step 7

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Apostila plc - siemens step 7

  1. 1. ACIONAMENTO DEMÁQUINAS ELÉTRICASUSANDO CLP SIEMENS S7-212 Laboratório de Eletrotécnica
  2. 2. PRÁTICAS DE ACIONAMENTOS ELÉTRICOS DE MOTORES COM O USO DE CLP (Controlador Lógico Programável)TÓPICOS APRESENTAÇÃO DO CLP HISTÓRICO DEFINIÇÕES TÉCNICAS FUNCIONALIDADES PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO COMPONENTES BÁSICOS SOFTWARE CONCEITOS BÁSICOS DA LINGUAGEM LADDER APLICAÇÕES (PRÁTICAS DE LABORATÓRIO) CHAVE DE PARTIDA DIRETA CHAVE DE PARTIDA REVERSORA CHAVE DE PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO CONCLUSÃO.APRESENTAÇÃO DO CLP Esta apostila tem como intuito trazer conhecimentos básicos do uso do CLP SIMATIC STEP 7, da SIEMENS, aplicados às práticas de acionamento elétrico de motores de indução. Abordaremos uma breve descrição do equipamento, desde seu histórico até os seus componentes e o software de programação, bem como três práticas de laboratório. Por fim serão apresentadas as suas possibilidades de aplicação.HISTÓRICO O controlador lógico programável nasceu na indústria automobilística americana,devida grande dificuldade que havia para mudar a lógica de controle de painéis decomando ao se alterar a linha da montagem. Essa mudança exigia muito tempo edinheiro. Para resolver essa dificuldade, foi preparada uma especificação dasnecessidades de muitos usuários de circuitos e relés, tanto da indústria automobilísticacomo de toda a indústria manufatureira. Nascia assim um equipamento bastante versátile de fácil utilização, que vem se aprimorando constantemente. Desde seu aparecimentoaté hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lógicos. Esta evolução está ligadadiretamente ao desenvolvimento tecnológico da informática, principalmente em termosde software e de hardware.DEFINIÇÕES TÉCNICAS Segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas técnicas), é um equipamentoeletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais.Segundo a NEMA (National Electrical Manufactures Association), È um aparelhoeletrônico digital que utiliza uma memória programável para armazena internamente
  3. 3. instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica, sequenciamento,temporizarão, contagem e aritmética, controlando, por meio de módulos de entradas esaídas, vários tipos de máquinas ou processos.FUNCIONALIDADES Os Controladores Lógicos Programáveis (CLP’’s) são equipamentos eletrônicosde última geração, utilizados em sistemas de automação flexível. Permitem desenvolvere alterar facilmente a lógica para acionamento das saídas em função das entradas.Desta forma, pode-se utilizar inúmeros pontos de entrada de sinal, para controlarpontos de saída de sinal (cargas). As vantagens dos controladores lógicosprogramáveis em relação aos sistemas convencionais são: !"Ocupam menos espaço; !"Requerem menor potência elétrica; !"Podem ser reutilizados; !"São programáveis, permitindo alterar os parâmetros de controle; com maior confiabilidade; !"Sua manutenção é mais fácil; !"Oferece maior flexibilidade; !"Permitem interface de comunicação com outros CLPs e computadores de controle; !"Permite maior rapidez na elaboração do projeto do sistema.PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO Podemos dizer que o CLP é um “microcomputador” aplicado ao controle de umsistema ou de um processo. É composto de módulos de entradas e saídas digitais ou analógicas e uma UCP(Unidade Central de Processamento). De acordo com a lógica interna de programação, definida pelo usuário através desoftware específico, o CLP reage aos sinais de entrada, impondo respostas às suassaídas. ESQUEMA BÁSICO FUNCIONAL
  4. 4. CICLO DE VARREDURA DAS INSTRUÇÒES LÓGICAS COMPONENTES BÁSICOS LED’s de Status de LED’s de Status de Funcionamento das Funcionamento SaídasSaídasUCP Entradas LED’s de Status de Funcionamento das Entradas
  5. 5. Entradas: São compostas de contatos tipo seco NA, dispostas em bornes de conexãona parte inferior do corpo do CLP. São numeradas de I0.0 a I0.7, perfazendo 8 entradasanalógicas.Saídas: São compostas de contatos tipo seco NA, dispostas em bornes de conexão naparte superior do corpo do CLP. São numeradas de Q0.0 a Q0.5, perfazendo 6 saídasanalógicas.UCP: É composta essencialmente por circuitos eletrônicos, memórias e driversinstalados internamente do corpo do CLP.LED’s de Status de Funcionamento: São leds indicativos de funcionamento do CLP.No modo RUN, o equipamento está executando o programa lógico, antes programado eenviado pelo cabo serial de um microcomputador. No modo STOP, o CLP encontra-sedesativado.LED’s de Status de Funcionamento das Entradas: São leds indicativos defuncionamento das entradas de sinal do CLP. Caso alguma acenda, indica que o sinaldesta entrada está em um nível lógico ALTO ou 1 (Ex: Sinal de Tensão de 24 V). Já seo led estiver apagado, o mesmo indica um nível lógico de entrada BAIXO ou 0 (Ex:Sinal de Tensão 0 V)LED’s de Status de Funcionamento das Saídas: São leds indicativos defuncionamento das saídas de sinal do CLP. Caso alguma acenda, indica que o sinaldesta saída está em um nível lógico ALTO ou 1 (Ex: Sinal de Tensão de 220 V). Já se oled estiver apagado, o mesmo indica um nível lógico de saída BAIXO ou 0 (Ex: Sinal deTensão 0 V)SOFTWARE O software de programação utilizado pelo CLP Siemens Simatic S7 – Série 200(CPU 212) é o Step7. É composto por uma área de trabalho onde são executadas asprogramações utilizando blocos de funções pré-determinadas, como contatos secosabertos NA, contatos secos NF, Blocos Temporizadores, Blocos Contadores, entreoutros. TELA DO SOFTWARE STEP 7
  6. 6. Este software permite utilizar cerca de 3 tipos diferentes linguagens deprogramação, como Linguagem Ladder, Diagrama de Blocos e Listas de Instruções. Ao decorrer desta apostila, as práticas desenvolvidas estão baseadas nalinguagem Ladder por ser esta de fácil compreensão e extremamente prática e simples.CONCEITOS BÁSICOS DA LINGUAGEM LADDER: Os CLP vieram a substituir elementos e componentes eletro-eletrônicos deacionamento e a linguagem utilizada na sua programação é similar à linguagem dediagramas lógicos de acionamento desenvolvidos por eletrotécnicos e profissionais daárea de controle, esta linguagem é denominada linguagem de contatos ousimplesmente LADDER. A linguagem Ladder permite que se desenvolvam lógicas combinacionais,seqüenciais e circuitos que envolvam ambas, utilizando como operadores para estaslógicas: entradas, saídas, estados auxiliares e registros numéricos. A Tabela abaixoexemplifica 3 dos principais símbolos de programação. ANALOGIA ENTRE A LÓGICA DE BOOLE E A LINGUAGEM LADDER
  7. 7. Para entendermos a estrutura da linguagem vamos exemplificar o acionamentode uma lâmpada L a partir de um botão liga/desliga. Abaixo, o esquema elétrico tradicional, o programa e as ligações no CLP. O botão B1, normalmente aberto, está ligado a entrada I0.0 e a lâmpada estáligada à saída Q0.0. Ao acionarmos B1, I0.0 é acionado e a saída Q0.0 é energizada.Caso quiséssemos que a lâmpada apagasse quando acionássemos B1 bastaria trocaro contato normal aberto por um contato normal fechado, o que representa a funçãoNOT (NÃO). Também poderemos utilizar estes conceitos para desenvolver outras lógicas,como por exemplo a lógica AND (E), abaixo representada: Ou ainda a lógica OR (OU), abaixo representada:
  8. 8. APLICAÇÕES (PRÁTICAS DE LABORATÓRIO)CHAVE DE PARTIDA DIRETA: Para esta prática, serão utilizados apenas um contactor e um botão LIGA e outroDESLIGA. Ao acionar o LIGA, o CLP acionará uma entrada para o mesmo fazer atuaruma de suas saídas com um nível lógico de tensão alto a fim de acionar a bobina docontactor principal. Quando se desejar desligar o motor, será necessário apenasacionar o botão DESLIGA. DIAGRAMA UNIFILAR DE COMANDO E FORÇA
  9. 9. CIRCUITO DE COMANDO CIRCUITO DE FORÇA R S T FASE FUSÍVEL FUSÍVEIS DE COMANDO DE FORÇA CONTATOS DA CONTATO DO CONTACTORA C1 RELÉ DE SOBRECARGA C1 BOTOEIRA DE B0 DESLIGAMENTO ELEMENTOS DO RELÉ DE SOBRECARGA CONTATO AUXILIAR DE AUTO-RETENÇÃO B1 C1 BOBINA DA CONTACTORA C1 ATERRAMENTO MOTORNEUTRO DIAGRAMA LADDER DA CHAVE DE PARTIDA DIRETA ESQUEMA DE MONTAGEM FÍSICA NO PAINEL DO CLP
  10. 10. CHAVE DE REVERSORA: Para esta prática, serão utilizados apenas um contactor e um botão LIGA e outroDESLIGA. Ao acionar o LIGA, o CLP acionará uma entrada para o mesmo fazer atuaruma de suas saídas com um nível lógico de tensão alto a fim de acionar a bobina docontator principal. Quando se desejar desligar o motor, será necessário apenas acionaro botão DESLIGA.DIAGRAMAS DE FORÇA E DE COMANDO
  11. 11. DIAGRAMA LADDERESQUEMA DE MONTAGEM FÍSICA NO PAINEL DO CLP
  12. 12. CHAVE ESTRELA – TRIÂNGULONeste caso, partimos o motor na configuração estrela, de forma a minimizar a correntede partida e, depois de determinado tempo especificado no relé temporizado, comuta-se o motor para a configuração triângulo.Ao pressionar B1, energiza-se o contactor C3, que por sua vez energiza o contactor C1.Isso liga o motor a rede trifásica na configuração estrela. Após o tempo especificado norelé temporizado RT, o contactor C3 é desenergizada e o contactor C2 energizada. C1continua energizada, pois existe um contato auxiliar de C1 para efetuar sua auto-retenção. Com isso, o motor é conectado a rede trifásica na configuração triângulo.A botoeira B0, quando pressionada, desliga o motor. DIAGRAMAS DE FORÇA E COMANDO
  13. 13. DIAGRAMA LADDER
  14. 14. ESQUEMA DE MONTAGEM FÍSICA NO PAINEL DO CLPEsta apostila é parte do II Exercício Escolar da Disciplina Acionamentos de MáquinasElétricas, ministrada pelo Professor José Bione Neto e confeccionada pelos alunosabaixo: • Antônio Elias Nogueira • Thiago Aquino • Gustavo Marinho. • Local: Laboratório de Eletrotécnica/POLI/UPERecife, junho de 2003.

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