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Barramento de entrada e saída de clp
 

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    Barramento de entrada e saída de clp Barramento de entrada e saída de clp Document Transcript

    • Um Controlador Lógico Programável, conhecido também por suas siglas CLP(Programmable Logic Controller), é um computador especializado, baseado nummicroprocessador que desempenha funções de controle, de diversos tipos e níveis decomplexidade. Geralmente as famílias de Controladores Lógicos Programáveis sãodefinidas pela capacidade de processamento de um determinado numero de pontos deEntradas e/ou Saídas (E/S).Barramento de entrada e saída de CLPO Barramento de Entrada e Saída (I/O) é um conjunto de circuitos e linhas decomunicação que se ligam ao resto do PC com a finalidade de possibilitar a expansão deperiféricos e a instalação de novas placas no PC.Através deste barramento o processador faz a comunicação com o seu exterior. Neletrafegam os dados lidos da memória, escritos na memória, enviados para interfaces erecebidos de interfaces computacionais.Estrutura de I/OSensores/EncodersUtilizado em automação industrial para fornecer informações a um PLC, ossensores enviam sinais necessários sobre as posições, níveis e outros. Detectamsólidos e líquidos, tais como metais, vidro, madeira, plástico, etc.O Sistema de Input/OutputO sistema input/output (I/O) é a seção de um PLC para o qual todos os dispositivos estãoconectados. Se a CPU pode ser considerado como o cérebro de um PLC, então o sistema de I/Opode ser considerado de como os braços e as pernas. O sistema de I/O é o que real e fisicamenteleva a cabo os comandos de controle do programa armazenado na memória do PLC. O sistema deI/O consiste em duas partes principais:- A prateleira- E os módulos de I/OA prateleira é um documento anexo com aberturas onde isso é conectado ao CPU. Módulos de I/Osão dispositivos com terminais de conexão para os quais os dispositivos internos são telegrafados.Junto a prateleira e os módulos de I/O formam a interface entre os dispositivos de campo e o PLC.Quando montado corretamente, cada módulo de I/O são ambos telegrafados a seus dispositivos decampo correspondentes e instalados em uma abertura na prateleira. Isto cria a conexão física entreo equipamento de campo e o PLC. Em alguns PLCs pequenos, a prateleira e os módulos de I/Osão pre-empacotados como uma única unidade.Um pouco mais sobre "output/Input"Todos os dispositivos de campo conectados a um PLC podem ser classificados em um de duascategorias:- Entrada.- Saída.
    • De entrada são os dispositivos que provêem um sinal/dados a um PLC. Exemplos típicos deentradas são botões de apertar, interruptores, etc.Basicamente, um dispositivo de entrada diz ao PLC, "Hei, algo está acontecendo fora daqui… vocêprecisa conferir isto, veja como afeta o programa de controle".De saídas são os dispositivos que esperam um sinal/dados do PLC para executar as funções decontrole deles. Luzes, sinalizadores, motores, e válvulas são todos bons exemplos de dispositivosde saída. Estes dispositivos até então só estavam prestando atenção ao próprio funcionamentodeles, até que o PLC diz, "Você precisa virar agora" ou "Seria melhor abrir um pouco mais suaválvula", etc.Há dois tipos básicos de dispositivos de entrada e de saída:- Discretos- AnalógicoDispositivos discretos são entradas e saídas de dados que têm apenas dois estados: de tempo emtempo. Como resultado, eles enviam e recebem sinais simples para/de um PLC. Estes sinaisconsistem em só Uns ou Zeros. Os "uns" solicitam ligar algum dispositivo é os "zeros" mandamdesligar os dispositivos.Dispositivos analógicos são entradas e saídas que podem ter um número infinito de estados. Estesdispositivos não só podem ser de tempo em tempo, mas eles também podem identificar algo paradiminuir de intensidade ou aumentar, etc.Este envia/recebe de dispositivos complexos sinaliza para/de um PLC.As comunicações deles consistem em uma variedade de sinais, não apenas "uns ou zeros".Porque dispositivos de entradas e de saídas enviam tipos diferentes de sinais, eles às vezes têmtempo escasso para se comunicar com o PLC.Mesmo os PLCs sendo dispositivos poderosos, eles as vezes não podem falar o " idioma " detodos dispositivos conectados a eles. Isso é o motivo porque os módulos de I/O, o qual falamosprecisam estar ativos mais cedo. Os módulos agem como " tradutores " entre os dispositivos decampo e o PLC. Eles asseguram que o PLC e os dispositivos de campo adquiram as informaçõesdas que eles precisam em um idioma que eles podem entender.Modos de execuçãoOs CLP’s podem executar um programa que está em sua memória e não aceitar outroprograma ou alterações do programa em execução enquanto não se alterar o seuestado para o modo de programação.Esta forma de programação chama-se OFF- LINE. Quando o CLP aceita um novoprograma ou alterações no programa em execução, com o processo de varredura emandamento damos o nome de programação ON-LINE.É importante salientar que quando se programa ON-LINE, qualquer alteração ocorreráde forma imediata, sendo necessário ter absoluta certeza dos resultados das alterações que estão sendo implementadas.Os processadores recebem informação dos módulos de entrada e enviam para os módulosde saída. Os módulos de entrada recebem informação dos instrumentos de entrada, queestão no processo (também chamado de campo), enquanto os módulos de saída secomunicam com os atuadores do campo. Barramentos computacionais ou elétricos(busbar). Os barramentos também conectam os controladores distribuídos com um centrode controle, que finalmente é conectado a uma interface homem-máquina (IHM), quepermite visualizar as dados e informações do processo, em tempo real. Também é comum a
    • existência de estações de operação local, distribuídas pela planta, caso haja uma falha nacentral de controle, essas estações assumem suas funcionalidades e caso uma dessasestações falhe, outras assumem as funcionalidades desta, isto provê um grau maior deredundância e confiabilidade.Os elementos do SDCD pode estar conectado diretamente com equipamento físico, comointerruptores, bombas e válvulas, ou pode trabalhar através de um sistema intermediário,como por exemplo o sistema SCADA.Ao contrário do que se pode pensar a interface de entrada e saída não é só o conector físicoe sim também o responsável pela comunicação lógica entre o barramento e o dispositivo.Essa função de conexão foi basicamente desenvolvida para que seja possível acomunicação entre vários dispositivos, fazendo com que a velocidade do barramento sejamais bem aproveitada e ainda tanto os periféricos quanto os elementos essenciais tenhamprogramação/produção mais voltada ao seu desempenho, deixando a interconexão com asinterfaces de entrada e saída.Controlador monitora continuamente o estado dos dispositivos conectados às entradas, e baseando-se no programa de aplicação, controla os dispositivos conectados às saídas. Estes dispositivos deentrada e saída podem ser de diversos tipos, com mais variadas faixas e corrente, incluindo entreoutros • Chaves de nível, seletoras ou pressostatos • Botões de comando • Chaves digitais • Painéis de alarme, indicadores ou anunciadores • Solenóides • Motores ou contatores para motores • Transdutores • Vários dispositivos de estado sólido, incluindo instrumentação TTL e analógicaOs indicadores dos vários componentes do sistema CLP sinalizam o estado dos dispositivos de E/S,do controlador e das fontes de alimentação, permitindo obter o rápido diagnóstico de uma situaçãode falha e facilitando, assim, a sua manutenção Entradas: O CLP recebe todos os sinais provenientes de botões, sensores, chaves, entreoutros, para conhecimento do estado do processo.Saídas: Conectam-se todos os elementos passivos do processo, como porexemplo: Motores, lâmpadas, eletro-válvulas, sirenes, entre outros.Uma vez conectadas às entradas e saídas, utiliza-se um microcomputador paraprogramar o funcionamento desejado de um processo.
    • O CLP pode receber ou enviar informações para o processo, através de sinais,classificados como sinais digitais ou sinais analógicos.Os sinais digitais são os que possuem dois estados definidos: Ligado ou desligado. Comoexemplo de sinais digitais de entrada podem ser citados: Botões de controle; sensores depresença; chaves de fim-de-curso; entre outros. E, como exemplo de sinais digitais de saída,tem-se: Lâmpadas de controle; sirenes; displays; eletros-válvulas; chaves magnéticas; entreoutros.Muitas vezes, não basta apenas saber se um elemento foi acionado ou não, mas o quanto foiacionado; Para estas situações, utilizam-se sinais analógicos.Nestes casos, são sinais que indicam um valor de uma variável através de um sinal detensão (0 a 10Vcc; -5V a +5V; -10V a +10V) ou de corrente (0 a 20mA; 4 a 20mA).Como exemplo de sinais analógicos de entrada, tem-se: Sensores de temperatura; umidade;pressão; nível; entre outros. E, de sinais digitais de saída, tem-se: servos-mecanismos de ummodo geral (como o utilizado na movimentação e posicionamento de câmeras ou outroselementos móveis) como as servos-válvulas (válvulas que abrem e fecham completamenteou parcialmente, se desejado); entre outros.Os sinais analógicos de entradas ao serem recebidos pelo CLP, são convertidosem números binários e se diferenciam também com respeito a sua precisão; istopode ser indicado pelo número de bits* compostos pelo valor obtido.No mercado brasileiro encontram-se disponíveis CLP’s com entradas ou saídas analógicas com resolução de8, 10, 12 ou 16 bits. Cabe ressaltar que, quanto maior o número de bits de resolução, maior será a precisãoobtida e conseqüentemente, maior será o custo do aparelho.Por exemplo, qual seria a precisão de leitura de um forno industrial que possa seraquecido de 0ºC a 1000°C, se utilizasse um sensor, que mostrasse o valor destatemperatura na entrada analógica de um CLP, com um conversor para binário de8 bits? Com um valor binário que utilize 8 bits pode-se conseguir 256 combinaçõesdiferentes entre seus bits. Portanto, dividindo-se o valor da temperatura por 256,tem-se que, cada progressão binária representará uma variação deaproximadamente 3,9°C de temperatura no forno.Assim sendo, devido à capacidade de trabalhar com qualquer tipo de sinal, pode-se dizerque um CLP é o elemento ideal para se controlar um sistema, ou processo, seja ele,analógico ou digital.* Bits são algarismos de um sistema de contagem composto por "0" e "1" chamado de Sistema Binário .
    • Além da possibilidade de funcionamento autônomo, o CLP pode ser integrado com outrosCLP´s (não necessariamente do mesmo fabricante) através da implementação de placas deredes ProfBus, InterBus, ModBus,entre outras, que serão descritas mais adiante.Os CLPs, são freqüentemente definidos como miniaturas de computadores industriais quecontem um hardware e um software que são utilizados para realizar as funções de controles.Um CLP consiste em duas seções básicas: a unidade central de processamento (CPU –central processing unit) e a interface de entradas e saídas do sistema. A CPU, que controlatoda a atividade do CLP, pode ser dividida em processador e sistema de memória. Osistema de entradas e saídas são conectados fisicamente nos dispositivos de campo(interruptores, sensores, etc.) e provem também uma interface entre a CPU e o meioexterno.Operacionalmente, a CPU lê os dados de entradas dos dispositivos de campo através dainterface de entrada, e então executa, ou realiza os controles de programa que tinham sidoarmazenados na memória. Os programas são normalmente realizados na linguagem Ladder,a linguagem que mais se aproxima de um esquema elétrico baseado em relês, e sãocolocados na memória da CPU em forma de operações. Finalmente, baseado no programa,o CLP escreve ou atualiza as saídas atuando nos dispositivos de campo. Este processo,também conhecido como um ciclo, continua na mesma seqüência sem interrupções, oumudanças, apenas quando as mudanças são realizadas através de comandos de programa.CLP de hojeComo a tecnologia do CLP tem avançado, temos diferentes linguagens de programação ecapacidades de comunicação e muitas outras características. O CLP de hoje, oferece ciclode programa mais rápidos, sistema de entrada e saída mais compacto, interfaces especiaisque permitem que aparelhos sejam conectados diretamente no CLP. Além de comunicarcom outros sistemas de controles, eles também podem realizar funções que indiquem suaspróprias falhas, como também as falhas da máquina ou do processo.