Controladores Lógicos Programáveis. Automação e Controlo Industrial. Escola Superior de Tecnologia. Ricardo Antunes, António Afonso

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1 Escola Superior de Tecnologia Instituto Politécnico de Castelo Branco Departamento de Informática Curso de Engenharia Informática Automação e Controlo Industrial Ano Lectivo de 2004/2005 Controladores Lógicos Programáveis Ricardo Antunes, António Afonso Janeiro, 2005 i

2 Data de Recepção Responsável Avaliação Observações Controladores Lógicos Programáveis Professor Eduardo Valente Ricardo Antunes 160/01 2/3 António Afonso 177/01 2/3 Janeiro, 2005 ii

3 Índice Índice iii Índice de Figuras iv 1. Introdução Apresentação do Caso de Estudo Recursos Utilizados Estrutura do Relatório 1 2. Descrição do Trabalho Esquema da Colocação dos Semáforos Esquema do Funcionamento dos Semáforos Fluxogramas Pequena Abordagem ao Diagrama de Estados Diagrama de Estados e a sua Explicação 6 3. Conclusões e Trabalho Futuro 9 Bibliografia 10 Referências WWW 11 Anexos 12 I. Listagem do Diagrama de Estados 13 II. Listagem da Lista de Instruções 16 iii

4 Índice de Figuras Figura 1 - Esquema da Colocação dos Semáforos 2 Figura 2 Representação das saídas do Sistema 3 Figura 3 Fluxograma Aplicável aos Semáforos 1 e 2 4 Figura 4 Fluxograma Aplicável aos Semáforos 3 e 4 5 iv

5 1. Introdução 1.1. Apresentação do Caso de Estudo Este trabalho consiste na concepção de um controlador para um sistema de semáforos de controlo de tráfego. No nosso trabalho criamos um cruzamento com 4 semáforos, com 3 luzes cada um (verde, amarelo e vermelho) Recursos Utilizados Para a realização deste trabalho, utilizamos um PLC (Programable Logical Controler) do Tipo CPM1, com 6 entradas e 4 saídas presentes no controlador, da OMROM e o respectivo software de programação, o SYSWIN. O PLC comunica com o computador através da porta série, por onde é enviado o programa que pretendemos inserir na memória do controlador. Programa este que foi criado no SYSWIN por meio de um diagrama de estados, que ao ser enviado para o PLC, pode depois ser monitorizado para uma melhor compreensão ou para facilitar a procura de erros. Para este trabalho foi-nos permitido usar 6 entradas para o controlador e um número ilimitado de saídas de controlo. Como apenas estão presentes 4 saídas no PLC, as outras terão que ser virtuais, ou seja, só serão visualizadas no monitor do computador Estrutura do Relatório Seguidamente no relatório apresentamos um esquema da colocação dos semáforos, um esquema do seu funcionamento, o diagrama de fluxos e o diagrama de estados, assim como a sua respectiva explicação. 1

6 2. Descrição do Trabalho 2.1. Esquema da Colocação dos Semáforos Para este trabalho implementamos um sistema de controlo de semáforos para controlo de tráfego numa situação habitualmente encontrada nas estradas: um cruzamento. Figura 1 Esquema da colocação dos semáforos 2

7 2.2. Esquema do Funcionamento dos Semáforos Contando o número de luzes nos semáforos, reparamos que necessitamos de controlar 12 luzes. Por isso iremos utilizar 12 saídas de controlo. Como o PLC utilizado apenas possui 4 luzes de saída, apenas um semáforo (3 luzes) será representado nas saídas do PLC, sendo as outras representadas virtualmente no programa. Assim as saídas usadas ficam representadas da seguinte maneira: Figura 2 Representação das Saídas do Sistema Para que o sistema não inicie automaticamente apenas por descarregarmos o programa para o PLC e para que possamos terminar o programa, usamos duas entradas de controlo, a entrada para iniciar o programa e a entrada para terminar o programa. Quando o programa é iniciado, são ligadas as luzes vermelhas e e as luzes verdes e Para este trabalho a coordenação dos semáforos é muito importante. Os semáforos 1 e 2 não podem ter a luz verde acesa ao mesmo tempo que os semáforos 3 e 4 assim como no caso da luz vermelha, para que não ocorram problemas de tráfego. Assim, quando a luz verde está acesa nos semáforos 1 e 2, a luz vermelha terá que estar acesa nos semáforos 3 e 3

8 4, e vice-versa. Assim têm que estar coordenados entre si por grupos, pois os semáforos 1 e 2 podem funcionar ao mesmo tempo, assim como os semáforos 3 e 4. Mas isso não é suficiente, por ainda existe a luz amarela, mas esta é importante para ajudar a coordenar os tempos em que as luzes estão acesas. Nota: Este é um trabalho que poderia ser utilizado numa situação real mas para que melhor possa ser avaliada por nós e pelo docente, reduzimos os tempos em que cada luz está acesa Fluxogramas Com base nestas indicações podemos apresentar os seguintes fluxogramas: Figura 3 Fluxograma Aplicável aos Semáforos 1 e 2 4

9 Figura 4 Fluxograma Aplicável aos semáforos 3 e Pequena Abordagem ao Diagrama de Estados utilizados. Antes de abordarmos o programa propriamente dito, vamos falar sobre os comandos KEEP Esta instrução junta duas numa só, a instrução SET e a instrução RESET, sendo estas duas entradas da instrução. SET guarda uma entrada no acumulador RESET limpa a entrada colocada no acumulador TIM esta instrução funciona como um temporizador, que mede unidades de 0,1 segundos numa gama de valores que vai dos 0 segundos até aos 999,9 segundos. Esta instrução coloca a sua saída a 1 quando passa o tempo seleccionado. Quando a entrada do temporizador é desactivada (quando é 0), o temporizador é reiniciado e recomeça quando a entrada é activada outra vez (quando é 1). 5

10 2.5. Diagrama de Estados e a sua Explicação Esta parte do programa irá controlar os semáforos 1 e 2. Para iniciar o programa é necessário activar a entrada 0 e para que este termine activamos a entrada 2. Isto é conseguido por meio da instrução KEEP. Depois é activado o timer TIM 000. Como por defeito o TIM000 inicia a 0 a saída e a saída (luz vermelha) acendem imediatamente. Após 7 segundos, que foi o tempo colocado no timer, a saída do TIM000 passa a 1 o que activa imediatamente o timer TIM002, que, enquanto não termina a temporização, tem a saída a 0, o que faz com que as saídas e acendam (luz verde). Após 5 segundos a saída do TIM002 passa a 1, 6

11 que por sua vez inicia o timer TIM001 que, até terminar a contagem de 2 segundos, mantêm as saídas e acesas (luz amarela). E o ciclo é reiniciado novamente, até que a entrada 2 seja activada. Esta parte do programa irá controlar os semáforos 3 e 4. Esta parte começa simultaneamente com a parte anterior, com a diferença de começar por activar as saídas e (luz 7

12 verde). Isto acontece pois o timer TIM005 encontra-se a 0 e o TIM003 encontra-se a 1. Com a activação da entrada inicia-se também o timer TIM005 que, após 5 segundos, terá a saída a 1 e activará as saídas e (luz amarela) assim como o timer TIM004. Este irá activar o TIM003 e o ciclo começará de novo, até que a saída seja activada. 8

13 3. Conclusões e Trabalho Futuro Concluímos o trabalho com êxito. Gostávamos de ter incluído no trabalho mais semáforos, nomeadamente de dois a quatro semáforos para peões, com duas luzes cada. Mas o pouco tempo disponível e um pouco mal aproveitado não foi suficiente para terminar o trabalho idealizado. Mas achamos que os semáforos apresentados são suficientes para demonstrar que adquirimos um mínimo de conhecimentos para desenvolvermos o 2º trabalho prático. Durante a implementação do trabalho deparamo-nos com diversos problemas, como uma certa descoordenação dos semáforos, que variava de computador para computador e de PLC para PLC, mas como era um problema externo que não podíamos resolver, decidimos continuar com a implementação e no final o programa corre perfeitamente, como pretendíamos. 9

14 Bibliografia Sebenta Teórica de Automação e Controlo Industrial Apontamentos das Aulas Práticas de Automação e Controlo Industrial 10

15 Referências WWW [01] 11

16 Anexos 12

17 I. Listagem do Diagrama de Estados 13

18 14

19 15

20 II. Listagem da Lista de Instruções 16

21 17