Tópicos:
• Descrição do controle do processo usando diagramas de estado
• Conversão de diagramas de estado para lógica ladder
• Blocos MCR
Objetivos:
• Preparar para construção de diagramas de estados do processo
• Conversão de diagramas de estados para lógica ladder
• Converter diagramas de estado para lógica ladder com o uso de equações lógicas
INTRODUÇÃO
O estado do sistema é um modo de operação. Considere um caixa eletrônico que passará por uma sequencia de estados bem definidos. A sequencia geral pode ser espera, ler o cartão, pedir a senha, escolher o tipo de transação, ler a quantia pedida, contar as cédulas, entregar as cédulas, liberar o cartão e voltar a espera.
Um sistema com base em estados pode ser descrito pelos seus estados e as transições entre eles. Um diagrama de estados é exibido em fig. 1. O diagrama tem dois estados, Estado 1 e Estado 2. Se o sistema se encontra em Estado 1 e ocorre A o sistema transita para Estado 2, senão permanece em Estado 1. Do mesmo modo, o sistema estando em Estado 2 e ocorrendo B, o sistema retorna ao Estado 1. O sistema da figura poderia ser usado para um controle de iluminação automático. Ao ser energizado o sistema parte no estado desligado. Se ocorrer uma deteção de movimento ou um botão for pressionado o sistema passa para o estado de luzes acesas. Se o sistema está no estado aceso e se passou uma hora, ou uma botoeira for pressionada o sistema retorna para o estado desligado. As instruções de espera foram omitidas no segundo diagrama pois são implícitas.
O diagrama acima poderia descrever um sistema de iluminação economizando energia operado por duas botoeiras. Estado 1 pode ser luzes apagadas e estado 2 luzes acesas. As setas entre estados se chamam transições e são seguidas quando as condições se tornam verdadeiras. Neste caso, se estivesse em Estado 1 e ocorre A moveria para Estado 2. Os laços de espera indicam que o estado permanece enquanto não ocorre uma transição. É comum omitir dos diagramas, por óbvios.
A parte essencial na criação de um diagrama de estados é identificar cada estado. Algumas questões são:
1. Considerar o sistema,
- O que o sistema faz normalmente?
- O comportamento do sistema muda?
- O que pode modificar o comportamento do sistema?
- Existe uma sequencia de ações?
2. Listar os modos de operação onde o sistema executa uma ação identificável com início e fim. Lembrando que algumas ações (estados) podem simplesmente esperar uma ocorrência.
Considere o projeto de uma máquina de café. A primeira etapa é identificar os estados da máquina como na fig. 3. O estado principal é o de espera. Tem um estado de inserção de moedas onde o total inserido deve ser exibido. Quando o total for suficiente o usuário pode escolher sua bebida. Após isso entra no estado de preparar a bebida. Se ocorrer um erro entra no estado de “manutenção requerida”.
ESTADOS
Espera – a máquina espera a inserção de moedas, de resto está ociosa.
Inserção de moedas – A máquina totaliza as moedas.
Escolha do usuário – O total necessário foi inserido e o usuário pode fazer sua escolha.
Preparar a bebida – O tipo de bebida escolhido está sendo feito.
Manutenção requerida – Faltou café, copos ou outro erro ocorreu.
Notas:
Os estados podem ser bastante subjetivos e cada projetista pode fazer de um modo diferente.
Os estados são específicos para a máquina.
Estados anterior/seguinte não fazem parte dos estados.
Os estados são bem diferenciados.
Os estados são desenhados num diagrama de estados como indicado na fig. 3. Também se acrescenta as transições necessárias. Podemos ver que ao ser energizada a máquina inicia no estado de espera. As transições dependem das entradas e dos sensores da máquina. O diagrama de estados é bastante subjetivo e varia de um desenho a outro. Os diagramas também explicam o comportamento da máquina. Se, por exemplo, a máquina está pedindo manutenção e for desenergizada. Ao ser novamente energizada o estado não seria reativado antes de um usuário pedir e não receber sua bebida. Num projeto completo esta omissão seria retificada.
Considere o semáforo da fig. 4. A sequencia normal é sinal verde em uma direção por um tempo prolongado, tipicamente 10 ou mais segundos. Após segue um intervalo breve de sinal amarelo, geralmente 3 a 4 segundos. A isso então segue um sinal semelhante na outra direção. Entende-se que sinal verde ou amarelo numa direção implica em sinal vermelho na outra. Os botões para uso dos pedestres pode acender a luz de atravessar e prolongar o intervalo do sinal verde.
O primeiro passo no desenvolvimento do controlador é definir as entradas e as saídas do sistema conforme fig. 5. Primeiro devemos descrever as variáveis do sistema. Essas variam de valor conforme o sistema muda de estado. Note que algumas delas em conjunto podem definir um estado (por si só não são estados). As entradas servem para definir as transições. As saídas definem o estado do sistema.
Do mesmo modo que os diagramas de estado definem o sistema, criamos uma tabela de estados conforme fig. 6. Nessa as sequencias estão numa lista ordenada. Cada estado recebe um nome para facilitar a interpretação, e as saídas correspondentes indicadas. O estado do sistema é definido pela sequencia de bits das 6 lâmpadas. Vale observar que são apenas 4 sequencias, mas 6 bits binários poderiam definir até 64.
Etapa 1: definir os estados do system e ordenar
As transições são acrescentadas à tabela de transições para clarificar a operação, conforme fig. 6. Aqui a transição Verde L/O para Amarelo L/O é S1. Significa que um botão de pedestre deve ser pressionado para terminar a o sinal verde. Isso não é normal, os sinais deviam usar uma temporização. A transição de Amarelo L/O para Verde N/S ocorre na temporização de 4 segundos, isso é normal. A transição seguinte também é anormal, precisando premir a botoeira de pedestre para terminar o estado Verde N/S. O último estado tem uma temporização de 4 segundos antes de retornar para o estado inicial da tabela. Nesta tabela de estados a sequencia é sempre a mesma mas as temporizações variam para os sinais verdes.
A seguir: Passando a tabela de estados para programação ladder.
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O autor é técnico em eletrônica, tendo trabalhado com instrumentação
industrial, automação e controle de processo, programação de computador e supervisão
de equipe de montagem. Fora o português tem fluência total em inglês e sueco.
Informações de contato se localizam em
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