Exemplo de Programa - Parte 3

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Dando sequência aos exemplos de programas que estão sendo postados neste blog, finalizaremos com um exemplo mais complexo de programação de um PLC.

É importante deixar claro que, embora o exemplo seja complexo,
o mesmo foi bastante simplificado para servir como um exemplo rápido, mas com um grau de complexidade maior do que os anteriormente mostrados.

Quero que o processo de concepção do sistema fique bem claro, pois, automatizar um processo não é simplesmente chegar e programar um PLC. Vai muito mais além... é preciso descrever o processo; é preciso que todos os sensores e atuadores sejam dimensionados adequadamente. A equipe de projeto precisa discutir todos os processos operacionais para, a partir de um descritivo funcional detalhado, seja feita a programação de todos os dispositivos envolvidos. Um descritivo bem elaborado faz com que qualquer pessoa em qualquer linguagem, consiga efetuar a programação de um PLC ou IHM, por exemplo. Vamos lá:

Misturador de compostos

Em uma determinada empresa, um composto utilizado em um processo é obtido a partir da mistura de dois compostos primários. Para realizar esta mistura, foi dimensionado um sistema misturador, composto de três tanques:

• Tanque do composto primário "A" (TPA)
• Tanque do composto primmário "B" (TPB)
• Tanque de mistura (TM)

Os tanques dos compostos primários, TPA e TPB, possuem um medidor de nível e uma válvula acionada eletricamente (Válvula Solenóide), para liberar ou não a saída dos compostos dos respectivos tanques. Os medidores de nível para os tanques TPA e TPB serão designados de LT-A e LT-B e as válvulas FV-A e FV-B, respectivamente.

O tanque de mistura possui um medidor de nível, LT-M, uma válvula de saída, FV-M, e um motor que gira uma espécie de hélice que homogeiniza a mistura, chamado de AGM.

O processo de mistura é iniciado por um operador através de um botão denominado START, que é um botão do tipo NA (Normalmente Aberto).

Uma representação do sistema é mostrada na Figura 1.

Figura 1 - Representação esquemática do Misturador de Compostos

Funcionamento

O sistema Misturador de Compostos funcionará obedecendo a seguinte sequência, após o comando de início do processo, dado manualmente por um operador:

1. Abastecer o tanque de mistura com o composto A
2. Abastecer o tanque de mistura com o composto B
3. Acionar o misturador durante 1 minuto
4. Retirar a mistura do tanque misturador

A seguir, cada item da sequência será explanado.

1 - Abastecer o tanque de mistura com o composto A

Para que seja possível iniciar o processo de mistura, é necessário primeiro saber se haverá quantidade suficiente dos compostos A e B para tal finalidade. O nível mínimo estabelecido para ser possível realizar essa operação é de 10% para o composto A e de 20% para o composto B.

Havendo quantidade suficiente dos compostos, a dosagem poderá ser iniciada. A dosagem do composto A para o tanque de mistura será feita pelo tempo em que a válvula FV-A ficará aberta. O tempo estabelecido para dosagem é de 5 segundos.

Para evitar novo acionamento de FV-A no meio do processo, para acionar FV-A, as válvulas FV-B, FV-M e o agitador AGM não podem estar acionados, garantindo assim que o processo só poderá reiniciado após sua finalização.

Portanto a lógica de acionamento de FV-A será:

Se START=1, e
FV-B=0, e
FV-M=0, e
AGM=0, e
LT-A >= 10%, e
LT-B >= 20%
Então
Ligar FV-A

A lógica para temporização será:

Se FV-A=1
Então
Ligar TEMP-FV-A

O elemento TEMP-FV-A é um temporizador do tipo TON, também conhecido como "retardado para ligar", ou seja, quando ativado, acionará a sua saída após o tempo programado, que no caso de TEMP-FV-A é de 5 segundos.

A lógica de desligamento de FV-A será:

Se TEMP-FV-A=1
Então
Desligar TEMP-FV-A
Desligar FV-A Ligar FV-B*

* Veja explicações a seguir.

2 - Abastecer o tanque de mistura com o composto B

O início da dosagem do composto B ocorre automaticamente após o término da dosagem do composto A. Note que não é necessário verificar o nível do tanque B, pois o mesmo é verificado antes do início do processo de dosagem, pois, se fosse verificado aqui, poderia ocorrer a situação em que se o composto B não estivesse em quantidade suficiente fazendo com que o tanque de mistura ficasse apenas com o produto A, invalidando o processo e desperdiçando aquele produto.

A dosagem do composto também ocorrerá baseando-se no tempo de abertura da válvula FV-B, que no caso é de 10 segundos.

Como o acionamento da válvula FV-B ocorre após a dosagem do produto A, a mesma já foi iniciada no fim da etapa anterior (ver item com um * acima).

A lógica para temporização de FB-B será:

Se FV-B=1
Então
Ligar TEMP-FV-B

Da mesma maneira, o elemento TEMP-FV-B também é um temporizador do tipo TON, e, quando ativado, acionará a sua saída após o tempo programado, que no caso é de 10 segundos.

A lógica de desligamento de FV-B será:

Se TEMP-FV-B=1
Então
Desligar TEMP-FV-B
Desligar FV-B Ligar AGM**

** Veja explicações a seguir.

3 - Acionar misturador por 1 minuto

O acionamento do agitador (AGM) ocorre automaticamente após o término da dosagem do produto B, conforme visto no item marcado com ** acima.

A lógica de temporização do funcionamento de AGM será:

Se AGM=1
Então
Ligar TEMP-AGM

Da mesma maneira que os demais temporizadores, o elemento TEMP-AGM é um temporizador do tipo TON, e, quando ativado, acionará a sua saída após o tempo programado, que no caso é de 60 segundos.

E a lógica de desligamento de AGM será:

Se TEMP-AGM=1
Então
Desligar TEMP-AGM
Desligar AGM Ligar FV-M***

*** Ver explicações a seguir.

4 - Retirar a mistura do tanque misturador
A retirada da mistura inicia automaticamente após o término da mistura, conforme já definido no item marcado com *** acima.

Para fechar a válvula FV-M, o nível do tanque de mistura LT-M, deverá atingir o valor zero (0). Então, a lógica será:

Se LT-M=0
Então
Desligar FV-M

Assim, o processo de dosagem e mistura está finalizado.

Programa do PLC

Utilizando o CoDeSys para fazer a programação e simulação do sistema, é necessário declarar todas as variáveis que serão utilizadas no sistema. Essa declaração das variáveis é mostrada na Figura 2.

Figura 2 - Declaração de variáveis do sistema

As figuras a seguir mostram todas as linhas do programa do PLC, com os respectivos comentários. Observe que, mesmo trabalhando com a linguagem Ladder, aparecem blocos que, obviamente são impossíveis de se representar em contatos, como Temporizadores e Comparadores.

Linhas 1 e 2

As linhas 1 e 2 fazem as verificações dos níveis dos tanques TPA e TPB, comparando os mesmos com os valores de nível mínimo pré definido e ativando variáveis auxiliares que indicarão se estas condições estão satisfeitas ou não. A figura 3 mostra as linhas 1 e 2.

Figura 3 - Linhas 1 e 2 do programa do PLC

Os blocos GE, são blocos de comparação "Greater or Equal" ou "maior ou igual", ou seja, comparam se os níveis LT-A e LT-B são maiores ou iguais aos seus valores mínimos (10% e 20%, respectivamente).

Linha 3

A linha 3 reune todas as condições indicadas no descritivo do processo para o início do processo de mistura, ou seja, o botão START deve ser pressionado, os níveis devem estar iguais ou maiores seus valores mínimos e nenhuma das outras válvulas ou o agitador podem estar ligados (o que indicaria um ciclo em andamento). Cumpridas essas condições, a válvula FV-A é acionada.

Figura 4 - Linha 3 do programa do PLC

Linha 4

A linha 4 reune as condições para desligamento da válvula FV-A e o acionamento da válvula FV-B. Para isso, aparece um bloco indicado como TON, que é o temporizador.

Figura 5 - Linha 4 do programa do PLC

Linha 5

A linha 5, similar à linha 4, reune as condições para desligamento da válvula FV-B e acionamento do agitador AGM. Também é utilizado um bloco TON (Temporizador), parametrizado agora com o tempo estipulado, de 10 segundos (T#10s).

Figura 6 - Linha 5 do programa do PLC

Linha 6

A linha 6, também similar à linha 5, reune as condições para desligamento do agitador AGM, 60 segundos após o seu acionamento, conforme previsto no descritivo, e ligamento da válvula FV-M, para saída da mistura do tanque.

Figura 7 - Linha 6 do programa do PLC

Linha 7

A linha 7 e última, reune as condições para desligamento da válvula FV-M, que é o fim do processo e que ocorre quando o nível do tanque TM atinge o valor zero. Para isso, existe um comparador tipo LE (Less or equal - Menor ou igual a) que verifica se o nível é igual ou menor do que zero.

Figura 8 - Linha 7 do programa do PLC

Assim, chegamos ao fim de mais um post. A simulação deste programa será mostrada posteriormente em forma de vídeo, que estamos preparando.

Obrigado pelos comentários e votos em nossa enquete!

Um grande abraço e até o próximo post!