Explicação dos princípios básicos do controlador lógico programável

[Aplausos] [Música] quase todos os edifícios comerciais ou instalações industriais dependem da automatização dos seus sistemas mecânicos e elétricos essa tendência é cada vez maior sobretudo Porque estão sendo constantemente construídos sistemas e edifícios maiores mais inteligentes e mais complexos assim como é que controlamos estes sistemas e que dispositivos são utilizados para isso é isso que vamos Neste vídeo que é patrocinado pela telec controls a telec controls é um dos Fabricantes líderes na indústria de automação desde 1963 sua tecnologia é compatível com todos os CLP hmi e controladores existentes no mercado o que permite reduzir o tempo

de programação do CLP e poupar espaço de armazenamento valioso ao lidar diretamente com tarefas de automação mais pequenas clique no link na descrição do vídeo para saber como os produtos da Tele podem tirar o melhor partido da nossa aplicação CLP entre em contato através do endereço Salis @teto controls.com ou através do LinkedIn CLP significa controlador lógico programável as suas variações são muitas mas o seu aspecto típico é mais ou menos este um controlador Lógico programável é essencialmente um pequeno computador que pode efetuar saídas pré-programadas com base em entradas e num conjunto de regras específicas utilizam-se

em aplicações como e industriais para controlar sistemas com uma intervenção manual mínima e às vezes mesmo nula a operação pode ser um simples controle de ligar desligar baseado no estado da entrada ou uma resposta mais sofisticada baseada em cálculos sequência e lógica antigamente antes dos clps o controle era realizado através de bancos de relés cada relê controlava entradas e saídas dedicadas com base na cabl física os relés controlavam outros relés para formar controladores lógicos por exemplo com uma simples porta a só quando duas entradas são ativadas esta e esta é que a saída do relê

é ativada essas entradas podem ser sensores ou saídas de outros relés de modo a alterar o funcionamento a cablagem física tinha de ser alterada pelo que as ligações físicas tinham de ser alteradas caso fosse uma resposta diferente esses antigos bancos de relés eram enormes e muito complexos Este é um exemplo de um banco de relés de elevador já este é o banco de relés de uma antiga subestação elétrica é fácil de imaginar que estes bancos não são fáceis de mudar e que encontrar falhas pode ser difícil e muito Moroso com a invenção da eletrônica de

estado sólido e dos microchips a parte lógica de comando dos bancos de relés pode ser substituí ída por uma lógica de software e Por conseguinte os clps rapidamente assumiram o controle os clps tem aplicações muito variadas mas todos eles monitoram as suas entradas tomam uma decisão com base num conjunto de regras memorizadas e a partir delas emitem comandos para automatizar um processo é comum encontrarmos relés usados em combinação com clps os relés podem trabalhar diretamente com a tarefa de automação e comunicar com o CLP este procedimento reduz a quantidade de programação necessária no CLP e

também libera espaço de armazenamento os clps são amplamente utilizados por exemplo quando se faz o checkin de uma mala num aeroporto a mala recebe um código de barras e entra no tapete rolante um CLP lê o código de barras e de acordo com um conjunto de regras decide se a mala é desviada para a rota nacional ou internacional o CLP subsequente lê o código de barras e decide para que cidade a mala deve ser desviada o CLP seguinte decide para que porta deve ser desviada e se tudo isso correr como planejado a mala chegará à

porta de embarque correta em primeiro lugar temos os módulos de entrada ou sensores de Campo Estas são as ligações físicas entre o mundo exterior e o CLP podem ser entradas digitais tais como interruptores simples de ligar e desligar tiras térmicas bimetálicas sensores de presença ou de movimento ou até mesmo um interruptor de boia essas entradas digitais só podem fornecer informações sobre se algo está ligado ou desligado não havendo espaço para mais nada para tal iríamos precisar de uma entrada analógica por exemplo um simples botão de controle que varia de 0% a 100% este passará por

um transformador de tensão para dar 0 v a 0% e 10 v a 100% o CLP pode escalar a entrada para corresponder à sensibilidade necessária para um controle de saída muito preciso pode também converter a tensão em Corrente utilizando uma resistência e a Lei de Ohm a quantidade de corrente normalmente medida em mil indica a CLP se algo está sendo executado entre ligado e desligado essas entradas podem por exemplo ser num termopar ou num detector de temperatura de resistência pode ser um sensor de pressão ou talvez um extensômetro essas tensões ou correntes são convertidas num

número digital equivalente que pode ser compreendido pelo CPU veremos isso um pouco mais adiante Neste vídeo os módulos de entrada executam quatro tarefas básicas detectam quando um sinal é recebido convertem o sinal de tensão no sinal correto para a CPU isolam o PLC das flutuações da tensão de entrada ou do sinal de corrente envi um sinal corrigido para CPU a CPU ou unidade central de processamento é o cérebro da operação contém o programa ou software que decide Quais as saídas necessárias aplicando regras aos sinais de entrada a CPU é normalmente constituída por um microprocessador que

executa o trabalho com base no valor de entrada e na lógica do programa um chip de memória para armazenar o programa que também armazenará o histórico de saída quaisquer falhas ou alarmes etc Depois temos também outros circuitos integrados que podem ser para coisas como modbus e ligações Lan nos permitem comunicar remotamente com o dispositivo reprogramável ao dispositivo que estamos controlando por exemplo uma simples luz indicadora uma válvula solenoide um motor de arranque um variador de frequência etc existem outras peças tais como uma bateria para manter o CLP em funcionamento em caso de falha de energia

poderá existir uma pequena tela para a interface de utilizador para permitir alguma configuração será necessário existir um relógio e um calendário para que o dispositivo funcione a hora correta e será também necessária uma fonte de alimentação para fornecer a baixa tensão utilizada pela CPU bem como pelos módulos de entrada e saída já abordamos em detalhes os variadores de frequência os motores de arranque e as válvulas solenoides nos nossos vídeos anteriores assista os links estão abaixo na descrição do vídeo a operação básica de um CLP é executar uma saída pré-programada dependendo do sinal de entrada seguindo

um conjunto de regras no seu funcionamento básico o CLP realiza as seguintes etapas primeiro ao Scan de entrada que detecta o estado das entradas depois o Scan do programa para determinar o que tem de ser feito em seguida executa a lógica do programa para implementar efetivamente O que as regras determinam depois deve executar as saídas para operar os dispositivos de saída com base nos requisitos do programa por último a gestão interna para autodiagnóstico comunicações atualizações e relatórios o tempo de varrimento que é o tempo necessário para completar todas as fases depende da sensibilidade da resiliência

e do tempo de processamento dos sistemas as entradas analógicas tendem a demorar mais tempo processando do que as entradas digitais mais simples do tipo ligar desligar a título de exemplo um dispositivo de água pode ter um tempo de varrimento rápido de 2 msos O que prevenirá o enchimento excessivo mas um controle de temperatura ambiente pode ser muito mais lento talvez 100 msos vejamos um exemplo de uma resposta simples temos um sensor de temperatura de tira bimetálica um CLP e uma caldeira a tira bimetálica se Dobra a medida que aquece e arrefece nos permitindo assim detectar

se a divisão está à temperatura desejada e a partir daí controlar a Caldeira quando a divisão se encontra à temperatura correta o circuito está completo e o CLP recebe um sinal portanto a Caldeira é desligada quando a temperatura ambiente baixa o circuito já não está completo e o CLP detecta esta alteração na entrada este reage emitindo um sinal de saída para ligar a Caldeira isso é muito simples e também poderíamos utilizar um simples relê para o conseguir no entanto um CLP é melhor Porque tem uma função de tempo pelo que pode verificar a hora antes

de ligar a Caldeira por exemplo o edifício pode estar vazio à noite e aos fins de semana logo não queremos que a Caldeira se ligue neste horário o CLP é informado de que a divisão está muito fria Verifica a hora e a data para determinar Se é permitido ligar a Caldeira e com base nisso decide se deve ligar a Caldeira ou deixá-la desligada é possível adicionar funções e entradas suplementares por exemplo um de movimento na entrada o termostato informa o CLP que a divisão está muito fria o CLP Verifica a hora para garantir que pode

ligar a Caldeira e agora pode também verificar se a divisão está ocupada por exemplo pode haver um feriado que não conste no calendário o edifício está vazio logo a Caldeira não precisa ser ligada neste próximo exemplo mais sofisticado temos um termistor o CLP mas também uma válvula atuadora o termistor pode fornecer uma escala de temperatura em vez de uma simples entrada de ligar desligar como a tira bimetálica a válvula atuadora pode abrir entre 0 e 100% para controlar a quantidade de água quente que é fornecida para aquecer a divisão para isso utilizaríamos um circuito de

controle pid ou seja controle proporcional integral e derivativo não vamos entrar em muitos detalhes sobre os pids mas no essencial isso irá controlar a posição da válvula para garantir que abra apenas o necessário para se adequar a diferença entre a temperatura desejada e a temperatura real da divisão por exemplo se a temperatura da divisão tiver baixado muito ligeiramente não queremos que a válvula de aquecimento abra instantaneamente a 100% uma vez que a divisão irá aquecer muito depressa e ultrapassará a temperatura desejada Nessa altura a válvula se desliga instantaneamente e repete o ciclo querendo antes que

a válvula se abra gradualmente proporcionalmente à necessidade assim se houver uma pequena diferença de temperatura a válvula abre lentamente uma pequena quantidade Se houver uma grande diferença de temperatura a válvula abre-se mais e mais rapidamente seguidamente diminui a medida que se aproxima da temperatura desejada até a válvula encontrar a posição perfeita para manter a temperatura ambiente desejada vejamos um exemplo mais complexo em muitos edifícios comerciais o sistema de aquecimento ou arrefecimento utiliza uma estratégia de controle conhecida como otimizador este vai aprendendo ao longo do tempo a rapidez com que o edifício Aquece e arrefece em

seguida inicia o sistema de aquecimento ou arrefecimento na altura ideal antes do edifício estar ocupado por exemplo se os funcionários começam a trabalhar às 9 horas o sistema de aquecimento sabe que tem de ser ligado às 7 horas para garantir que todas as divisões estão à temperatura correta vamos supor que este sistema tem um CLP com software otimizador instalado este controla uma válvula atuadora para o sistema de aquecimento este sistema também tem duas bombas que estão configuradas em modo de serviço e de espera de modo que apenas uma bomba funcione de cada vez o CLP

irá decidir qual a bomba a ligar baseando-se na que tiver o menor número de Horas de funcionamento anteriores o CLP monitoriza um sensor de aal para detectar se a bomba se liga quando lhe é dito para o fazer se não se ligar o CLP recebe um alarme e corta a energia em seguida diz a outra bomba para arrancar no entanto antes de o sistema de aquecimento e as bombas arrancarem o CP verifica com os relógios se o aquecimento deve ser ligado hoje e em caso afirmativo A que horas o edifício será ocupado o relógio confirma

a hora de ocupação prevista é às 9 horas o CLP verifica Então até temperatura atual da divisão e calcula a diferença entre esta e a temperatura desejada em seguida Verifica a temperatura exterior para calcular quanto tempo será necessário para aquecer o edifício porque num dia muito frio haverá uma maior perda de calor por isso levará mais tempo a partir daí o CLP calcula o tempo necessário para ligar o sistema de aquecimento de modo que o edifício esteja à temperatura desejada pronto para as 9 horas já falamos sobre Bomba e relê de serviço e de reserva

no nosso vídeo anterior Não deixe de assistir os links podem ser encontrados na descrição abaixo as vantagens dos clps são muitas Mas algumas das principais são as seguintes o software de controle é armazenado localmente pelo que em caso de falha do sistema de gestão de energia do edifício o CLP pode continuar a funcionar as ligações entre as entradas e saídas do CLP são realizadas pelo software e não por muitos fios físicos as instalações de CLP são mais pequenas do que os bancos de relés com fios Mas podem continuar a utilizar relés quando necessário os clps

são muito mais fáceis de reprogramar a detecção de falhas é mais fácil e rápida pode carregar o mesmo programa em várias unidades de CLP Para poupar tempo também é possível expandir as entradas e saídas com mais cartões muito bem Ficamos por aqui neste vídeo mas para continuar aprender controles e engenharia elétrica veja um dos vídeos na tela agora e no nos vemos na próxima lição não se esqueça de nos seguir no Facebook Twitter e Instagram LinkedIn bem como em The Engineering mindset.com