l35 controle de parâmetros elétricos a partir de pulsos

LIO 35: CONTROLE DE PARMETROS ELTRICOS A PARTIR DE PULSOS

Nos exerccios anteriores trabalhamos com um sistema de controle de corrente utilizando um conversor com sada 0-10Vcc. Outro tipo de controle que muitas vezes utilizado na indstria e que interessante que todos os que programam CLPs conheam o controle por pulso. H muitos sensores que emitem sinal pulsado proporcional a uma determinada grandeza. A SIBRATEC possui na linha de produtos vrios medidores de consumo de energia eltrica com sada pulsada que pode ser utilizada para os mais diversos tipos de controle. Veja as duas pgina extradas do catlogo SIBRATEC:

Site: www.sibratec.ind.br Email: [email protected] Pgina: 1/13

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Veja nas especificaes tcnicas que o produto mostrado acima um medidor de consumo de energia eltrica monofsico. Ele emite 1000 pulsos/kWh ou seja, 1 pulso por watt-hora consumido. As especificaes tcnicas do pulso tambm aparecem nas pginas acima. Note que o sinal do medidor chaveia um transistor. A tenso de sada que voc ir obter depende da alimentao que for aplicada o pino 20 do medidor. O pulso recebido entre o pino 2q e o terra (comum). A tenso mxima que voc pode utilizar 60Vdc, mas voc deve escolher uma tenso que seja adequada aplicao e tambm adequada ao CLP. 24VCC uma tenso muito interessante porque ela uma tenso padro, ela aceita pelo CLP e permite uma ampla faixa de segurana, visto que voc poderia chegar at 60VCC. Agora est resolvida a parte do valor de tenso do pulso. Outro item que deve ser observado e que informado nas especificaes tcnicas a corrente mxima que o pulso pode fornecer: 27mA. Voc no pode fazer com que esse pulso alimente algo que tenha um consumo maior do que esse, por exemplo: alimentar um sinaleiro 22mm, alimentar uma lmpada com consumo maior do que 27mA, etc. Se fizer isso voc corre o risco de queimar o transistor que est dentro do medidor, danificando em definitivo o circuito gerador de pulsos. Para alimentar o CLP no h problema algum porque a impedncia de entrada do CLP muito elevada: praticamente no h consumo algum.

Finalmente chegamos a dois problemas tcnicos delicados. Veja a figura abaixo:

A est esquematizado um trem de pulsos emitido pela medidor de kWh. A primeira informao que temos a a largura do pulso: 90ms. Ou seja: cada pulso emitido dura apenas 90ms. O CLP precisa ter a capacidade de reconhecer que veio um pulso em um tempo menor do 90ms. A outra questo a ser resolvida a distncia d entre os pulsos. Essa distncia ser sempre proporcional ao consumo: quanto maior o consumo mais pulsos sero emitidos porque o medidor de kWh emite 1000 pulsos/kWh. Se voc tiver uma instalao consumindo 100 kWh teremos:

1000 pulsos 1kWh X 100kWh

X = 100000 pulsos/hora ou 100000/3600 = 27,7 pulsos/s

Para o nosso medidor em questo aqui, impossvel imaginar uma instalao cujo consumo seja maior do que 100 kWh, pois o medidor para 50A em 220V. Se admitirmos o consumo mximo teremos 50 x 220 = 11kWh, isso no extremo mximo, logo, 10kWh pode ser considerado um valor mximo que ser atingido pela medio. Tendo ento um nmero mximo de 2,7 pulsos/s.

Sempre que tivermos uma grandeza pulsada, temos que encontrar o nmero de pulsos por segundo, porque, o nmero de pulsos por segundo a frequncia.

Geralmente os informativos tcnicos de vrios produtos incluindo os CLPs trazem a informao frequncia mxima de resposta ou algo parecido. Essa frequncia mxima de resposta a mxima quantidade de pulsos por segundo que o produto pode receber e ainda funcionar corretamente. Acima disso ele comea a perder pulsos, mostrando indicaes erradas.

Para saber se um CLP est preparado para essas operao necessrio ver qual mxima velocidade de contagem rpida que o CLP possui. Os CLPs Millenium 3, onde se inclui o cD12 do kit, pode chegar at


10kHz. O Millenium 3 um dos CLPs que tem a maior velocidade de contagem (dentro da sua faixa de CLPs. No se pode comparar com CLPs de grande porte que custam milhares de reais!!!). Neste ponto temos que tomar muito cuidado, onde o fabricante garante a leitura rpida de at 10kHz, porm a utilizao desta contagem nem sempre pode ser alcanada devido ao tamanho do programa e tempo necessrio para atualizar as sadas do CLP (tempo de ciclo de scan). Por exemplo, temos um programa e temos um ciclo de scan do CLP que precisa de 10ms a cada ciclo. Portanto, somente a cada 10ms ser atualizado as sadas. Se por acaso, nossa lgica de programa for ler um sinal de 10kHz (10.000 a cada segundo) e a cada 50 pulsos deve alterar o estado de uma sada. Isso no ser possvel realizar devido ao tempo necessrio para realizar o ciclo de scan. Se a cada 50 pulsos deve ser alterado a sada, temos que esses 50 pulsos ocorreram em 0,005 segundos (5ms), que menor que os 10ms necessrios para o CLP poder atualizar as sadas.

Continuando, fazendo uma conta rpida temos o seguinte:

10kHz = 10.000 Hz = 10.000 pulsos/s

No clculo feito com base nos parmetros do medidores havamos encontrado 2,7 pulsos/s. Vemos que a folga bastante grande, at para situaes de sobrecarga, logo: no teremos problemas com a questo da frequncia.

Agora vem a questo da largura de pulso:

10.000 pulsos/s = 10 pulsos/ms

O nosso CLP poderia contar, a grosso modo, 10 pulsos a cada milissegundo. Se a largura do pulso do medidor de kWh de 90ms, ento temos tempo mais do que suficiente para fazer a leitura, portanto, no teremos problemas com a questo da largura do pulso.

Assim conclumos que tudo por ser realizado.

A questo agora est no contador de pulsos que ter que ser utilizado. Os CLPs Millenium 3 possuem vrios tipos de contadores e praticamente qualquer um deles poderia ser utilizado aqui no nosso trabalho.

Vamos trabalhar com o PRESET UP/DOWN j visto na lio passada. Siga cuidadosamente os passos seguintes.


PASSO 1: INICIANDO A IMPLEMENTAO DO CONTROLADOR DE CONSUMO

Agora que conhecemos o bloco bsico que iremos utilizar neste trabalho podemos passar a uma implementao prtica. Veja o esquema abaixo. Ele mostra como as partes devem ser interligadas entre si:

Ns vamos utilizar a entra I1 do CLP porque nessa entrada que est instalado o sensor capacitivo, que ser utilizado para simular os pulsos do medidor: basta aproximar algum material no sensor capacitivo que este emite um pulso. Para ns esse ser o pulso de consumo.

PASSO 2: DEFININDO POTNCIA E CONSUMO

Potncia eltrica: o produto da tenso pela corrente disponvel para uso. A unidade de medida W (Watt), porm, nas indstrias, devido aos elevados valores de potncia envolvidos costuma-se utilizar o mltiplo kW (Quilo-Watt). 1 kW = 1000W. A frmula tcnica da potncia :

P = V x I

Ex: para alimentar um chuveiro de 7000W (7kW) em 220V voc precisa ter uma tomada de energia que possa fornecer esses 7000W. Portanto, se a tenso for 220V, ento a tomada dever ser capaz de fornecer 7000/220 = 31,8A de corrente.

Consumo de eletricidade: O consumo o tanto de potncia que consumida ao longo do tempo. Nas indstrias o consumo medido em kWh. kWh um dos itens cobrados nas faturas de energia eltrica.

Ex: um chuveiro de 7000W ligado durante 2 horas consome: 7000 x 2 = 14000Wh = 14kWh

PASSO 3: IMPLEMENTAR UM MEDIDOR DE KWh A PARTIR DOS PULSOS PARA CALCULO DE FATURA MENSAL

A partir das informaes fornecidas nesta lio, o aluno deve pensar em como implementar um medidor de Kwh a partir do contador de pulsos e efetuar o clculo do valor gasto at o momento em reais. Vamos adotar que a leitura sempre realizada no dia 10 de cada ms. A cada leitura, a medio do consumo deve zerar. Os valores de kWh e o valor em reais devem ser mostrados no display LCD do CLP.

O valor do kWh, podemos adotar o valor de R$ 0,47 para clculo do consumo em reais.


PASSO 4: INICIAR UMA NOVA APLICAO

PASSO 5: POSICIONANDO A ENTRADA E ADICIONANDO 2 BLOCOS DE PRESET COUNT

Posicione uma entrada digital na entrada I1 (onde est o sensor capacitivo, podendo simular os pulsos). Coloque na rea de trabalho dois blocos PRESET COUNT e configure. O primeiro bloco deve ser configurado com PRESET de valor 10 e com ciclo repetitivo deixando o tempo de 1x100ms. Esse bloco ir contar 10 pulsos e dar um pulso na sua sada, isso deve ser feito para diminuir a chance de haver o estouro (overflow) da varivel. Na sada desse bloco teremos o valor em watt dividido por 10.

O segundo bloco pode ficar com as configuraes padro.


PASSO 6: LEITURA MENSAL DA FATURA

Para poder zerar a leitura a cada ms, temos que utilizar um relgio programado. Iremos conhecer este bloco agora para podermos utiliza-lo. O bloco se encontra na dcima quarta posio da aba CTRL, o bloco TIME PROG Daily, weekly and yearly programmer.

DescrioO programador TIME PROG dirio/semanal/anual usado para permitir a ao na faixa horria programas. Esta funo permite um mximo de 51 eventos a serem definidos, que so utilizados para controlar a sua sada.

Sadas

OUTPUT: esta a sada de validao do programador. Quando um dos ciclos que foi criado como um parmetro atingido, a sada est ativa (a sada permanece ativa em toda a durao deste ciclo.)

Parmetros

No software de ProgramaoUm ciclo definido por:

O tipo da ao : ON ou OFF O horrio em que ela ter efeito: Hora / Minuto O modo de ativao

O Ciclo pode ser ativado de diferentes formas:

Periodicamente : Disparo de um evento em determinadas semanas de cada ms (semanal) ou certos dias da semana (diria). Neste caso, voc ter acesso a um novo conjunto de escolhas: Semanal: Esta opo ativada por padro e todas as semanas so selecionadas, com a

possibilidade de seleo de apenas algumas semanas. Diria: Esta opo ativada por padro e todos os dias so selecionados, com a possibilidade

de selecionar apenas alguns dias (caso em que a opo Dirio no seja mais vlida). Data : Disparo de um nico evento em uma determinada data. Neste caso, o dia, o ms e o ano

devem ser configurados (se necessrio, clique no cone do calendrio). Mensal : Disparo de um evento, uma vez por ms. Neste caso, apenas o dia deve ser configurado

(se necessrio, clique no cone do calendrio). Anualmente : Disparo de um evento uma vez por ano. Neste caso, o ms e o dia devem ser

configurados (se necessrio, clique em cone do calendrio) .Nota: As semanas indicadas no modo Semanal no correspondem semana do calendrio (de segunda-feira a domingo), mas so definida emrelao ao nmero de dias desde o incio do ms (os sete primeiros dias do ms formam a primeira semana).

Modificao partir do painel frontal

Para modificar os parmetros atravs do painel frontal do controlador, verifique se a opo Modificao autorizada esteja selecionada najanela Parmetros. A partir do painel frontal, apenas os valores de parmetros podem ser modificados. No possvel:

Adicionar ou excluir um evento Modificar o tipo (peridico, anual, mensal, e data)

Criando um Ciclo


Procedimento para a criao de um novo ciclo, etapa:1. Crie um novo ciclo pressionando o boto Novo na guia Parmetros. Resultado: Um novo nmero de

evento aparece na caixa atual de ciclo.2. Configure o momento em que o evento deve ligar : Hora / minuto.3. Configure o tipo de ao: ON ou OFF.4. Configure o modo de ativao de acordo com seus critrios (por padro, o ciclo ser desencadeado

todos os dias na hora indicada).5. Confirme clicando em OK. Resultado: O novo ciclo guardado e a janela de parmetro fechada.

Modificando um CicloProcedimento para modificar um ciclo:

1. Selecione o ciclo que deseje modificar utilizando o menu Ciclo Atual na guia Parmetros. Resultado: A configurao do ciclo selecionado aberta.

2. Modifique os parmetros necessrios.3. Confirme clicando em OK. Resultado: O novo ciclo guardado e a janela de parmetro fechada.

Excluindo um Ciclo

Procedimento para excluir um ciclo:1. Selecione o ciclo que deseje excluir utilizando o menu Ciclo Atual na guia Parmetros. Resultado: A

configurao do ciclo selecionado aberto.2. Exclua o ciclo utilizando o boto Clear. Resultado: O ciclo de desaparece no menu suspenso.3. Confirme clicando em OK.

Resumo da configurao

Para fazer o balano de todos os ciclos criados e as condies que os desencadeiam, basta selecionar a guia Resumo e procure na lista dos ciclos configurados. O boto Clear permite apagar o ciclo designado, clicando na aba Resumo.O boto Number permite atribuir um novo nmero (ainda no utilizado), para um acontecimento designado, clicando na guia Resumo. Para modificar as caractersticas de um ciclo, simplesmente clique duas vezes sobre a linha desejada: a janela parmetro aberta sobre o ciclo selecionado.

Modos Simulao e Monitorao

Configurao do relgioNo modo de simulao, o relgio especfico do simulador que levado em conta. Este relgio inicializado durante a mudana para o modo simulao, com os valores de hora/data do relgio do computador em que o software de programao est sendo executado.Os parmetros do relgio podem ser alterados posteriormente:

Usando o comando Ler/Escrever Data e hora menu controlador Usando o comando CLOCK escolha MISCELLANEOUS, que pode ser acessada usando os botes

no painel frontal Usando a janela Salto de Evento Time Prog

Modificando os parmetros do TIME PROGEstes parmetros no podem ser modificados atravs da abertura do parmetro nos modos Simulao e Monitorao.


PASSO 7: ADICIONANDO O BLOCO TIME PROG

Vamos agora configurar o TIME PROG para a nossa aplicao. Queremos que a contagem de kWh seja iniciada a cada dia 10 de cada ms. Para isso iremos configurar dois ciclos, um ciclo que ligue no dia 10 de cada ms as 0 horas e 0 minutos e um segundo ciclo que desligue dia 10 de cada ms as 0 horas e 1 minuto. Essa configurao ir gerar um pulso de durao de 1 minuto todos os meses no dia 10, zerando o contador. Mas, para no ficar durante 1 minuto com o contador resetado, iremos adicionar um timer entre o TIME PROG e o contador para fazer o pulso no contador com uma durao menor, com 1x0,1ms configurado. As conexes devem ficar com o segue.


PASSO 7: AMOSTRANDO NO DISPLAY O VALOR EM kWh

Na sada CURRENT VALUE do segundo bloco contador, tem-se o valor de kWh x 100. Vamos adicionar um bloco de dispay (visto em lio anterior) e selecionar na configurao a relao 1/100, qual ir mostrar em kWh.

Neste ponto temos o valor de kWh consumido mostrado no valor, sendo ressetado a cada dia 10 de cada ms.


PASSO 8: CALCULO DO CONSUMO EM REAIS

A partir do valor de kWh obtido, iremos calcular o valor em reais desse consumo. A tela deve ficar como mostra abaixo.

Foram adicionados dois blocos NUM, um onde possui o valor cobrado por kWh (por exemplo R$0,47 por kWh) e o outro com uma constante de 100 que o fator de diviso. Esses blocos devem entrar no bloco de multiplicao e diviso juntamente com o valor de sada do segundo contador. A sada desse bloco contem ento o valor em reais gasto e ser apresentado no display.

O bloco para fazer a multiplicao est na aba CALC o bloco MUL/DIV. Ele possui as funes de multiplicao e diviso. As entradas analgicas (Input1, Input2 e Input3) so utilizados para efetuar o calculo, da seguinte forma: a multiplicao feita utilizando os valores de Input 1 e Input 2. A diviso feita com os valores Input 2 e Input 3 se o valor Input 1 no estiver conectado e caso esteja conectado, a diviso feita com o resultado da multiplicao e o valor Input 3. O resultado da operao dado na sada Calculation Output do bloco.

Para podermos entender melhor os valores mostrados no display e interessante colocar mais dois display com a identificao de cada grandeza (Consumo kWh e Consumo em reais). Deve ficar como mostrado abaixo.


PASSO 9: COMPILANDO E SIMULANDO EM TELA

Simulando: Para a simulao do display LCD do CLP, deve ir em Window Front Panel.


Simule e observe o comportamento do programa.


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