SUPORTE DE CURSO

IEC 1131-3 LadderLivro Texto: Programming industrial control systems using IEC 1131-3 R.W. Lewis

UFMG Informtica Industrial Prof. Constantino Seixas Filho

IEC1131-3 - Ladder

1

IEC 1131-3 LadderStructured Text (ST) Instruction List (IL) Function Block Diagram (FBD) Ladder Diagram (LD) Sequential Function Charts (SFC) Textuais

Grficas

SFC ST IL LD FBD GRFICAS

TEXTUAIS

usada para descrever o comportamento de :Funes Blocos de funes Programas Em SFC para expressar o comportamento de passos, aes e transies.

Princpios bsicosA lgica ladder uma tcnica utilizada para desenhar lgica usando rels. Estes diagramas j eram utilizados para documentar antigos armrios de rels, antes da existncias dos CLPs. Sua notao bastante simples: Uma linha vertical esquerda representa um barramento energizado. Uma outra linha paralela direita representa uma barra de terra. Os elementos constitudos por contatos normalmente abertos de rels, contatos normalmente fechados e bobinas de rels, so dispostos na horizontal formando malhas seriais ou paralelas. A corrente eltrica (ou de potncia) sempre flui da esquerda para a direita. O diagrama final se parece com uma escada em que as laterais so as linhas de alimentao e os degraus representam a lgica. Cada contato est associado ao estado de uma varivel lgica. Se a varivel associada a um contato normalmente aberto (NA) est em TRUE ento o contato estar ativo e se fechar deixando fluir a energia. Se a varivel

IEC1131-3 - Ladder

2

associada a um contato normalmente aberto (NA) est em FALSE, ento o contato estar aberto e o circuito ser interrompido. Se a varivel associada a um contato normalmente fechado (NF) est em TRUE ento o contato estar ativo e se abrir interrompendo o circuito. Caso contrrio o contato ficar fechado e a energia fluir. Quando todos os contatos de uma linha horizontal esto fechados, ento a corrente fluir at a bobina que o ltimo elemento da linha ou degrau. A bobina ser energizada e os contatos a ela associados, passaro para os seus estados ativos, aberto ou fechado dependendo da natureza destes contatos (NF ou NA).

Exemplo:

Trilho de alimentao esquerdo DrenoFechado PortaFechada BombaDesligada Trilho de alimentao direito (opcional)

Manual

Bobina Fluxo de alimentao Contato

Este diagrama equivalente ao seguinte trecho de programa em Texto estruturado: BombaDesligada := (DrenoFechado AND PortaFechada) OR Manual; Cada lgica associada a uma bobina denominada ladder rung ou degrau.Tabela: Funcionamento de contatos da lgica ladder

Contatos Varivel associada TRUE / 1 / ATIVA FALSE / 0 / PASSIVA NA FECHADO ABERTO NF ABERTO FECHADO

IEC1131-3 - Ladder

3

SimbologiaElemento Grfico Linha horizontal (fluxo de potncia) Forma semi-grfica Forma Grfica

---------------------------

Interconexo entre linhas horizontais e verticais

| | ------------------+------------------------+ | | | +--------------------------|

Conexo com a barra de alimentao esquerda

Conexo com a barra de alimentao direita

| | --------------------------+ |

Conectores -------- LOAD_JOB>LOAD_JOB>

>LOAD_JOB>---------- > LOAD_JOB >

IEC1131-3 - Ladder

4

Contatos:Elemento Grfico Representao semi grfica Representao Grfica

Contato NA

--------| |-------

Contato NF

--------| / |-------

Contato sensvel borda de subida

--------| P |-------

P

Contato sensvel borda de descida

--------| N |-------

N

Equivale a:

IEC1131-3 - Ladder

5

Bobinas:Elemento Grfico Bobina Representao semi grfica Representao Grfica

--------( )------Bobina Negada setada para o oposto do estado da linha de potncia. Bobina SET setada quando alimentada e resetada pela instruo RESET. Bobina RESET A bobina passa para o estado OFF e permanece neste estado at ser setada pela instruo SET. Bobina Retentiva (com memria). Estado mantido em caso de falha de alimentao do CLP Bobina Set Retentiva (com memria).. Bobina Reset (com memria) Retentiva

--------( / )-------

--------( S )-------

S

--------( R )-------

R

--------( M)-------

M

-------( SM )------------( RM )------

SM

RM

Bobina sensvel borda de subida. Vai para 1 durante um scan, se o fluxo de potncia vai de 0 para 1. Bobina sensvel borda de descida. Vai para 1 durante um scan, se o fluxo de potncia vai de 1 para 0.

-------( P )------

P

-------( N )------

N

IEC1131-3 - Ladder

6

As bobinas com reteno so utilizadas para salvar o estado de variveis que precisam ser recuperadas aps o retorno de falha de alimentao. Por exemplo, o CLP precisa se lembrar dos modos de operao correntes, e quaisquer outras variveis que denotem estado. Use VAR_RETAIN para definir variveis associadas com bobinas retentivas.Exemplo:

Switch

Trigger

P

Switch

t Trigger t Scan

Basicamente a lgica de rels ideal para representar circutos combinacionais, onde as duas operaes bsicas so as operaes AND e OR.

PEquivale a :A AN A

A

AN

IEC1131-3 - Ladder

7

Ligao em srie = Operao AND

A1

A2

A3

X1

Ligao em paralelo = Operao OR

A1

A2

A3

X1

A3

C1

C2

X1 := (A1 OR B1 AND A2 AND A3) OR (C1 AND C2);

IEC1131-3 - Ladder

8

Uso de blocos de funo em diagramas ladder

Variveis Booleanas SW1 MOTOR_CONT START MOTOR INHIB_2 MTR_2

PSW1

P

STOP FORWARD

2300.0 BATCHCNT

MAX CYCLE

SPEED

SPD_2

O bloco de funo ser avaliado se as linhas de potncia que chegam ao bloco estiverem em OFF ?

O standard no define.

Controlando a avaliao dos blocos de funoCOMPLETE CHECK MAX EN ENO GT EN ENO

PTEMP1 TEMP2 TEMP2

PCOOL

1000.0

IEC1131-3 - Ladder

9

Toda vez que CHECK passar de 0 para 1, o bloco MAX ser executado uma nica vez. Qual o resultado produzido por este programa ? ____________________________________________________________

Realimentao em diagramas ladder

LIGA

PERMISSO

PARE

VENT

VENT

Funciona como selo, mantendo o motor ligado

Todas as entradas associadas a contatos ladder so avaliadas antes da execuo do rung.

JUMPS e LABELS

Transfere execuo de programa para Borbulha, somente aps todo o circuito ter sido avaliado.

LIGA BORBULHA OXIGNIO

BORBULHA: BORB_EN BORBULHADOR

Jumps no so recomendados.IEC1131-3 - Ladder 10

Regras de avaliao do ladder

Regras de consistncia: Regra Geral 1 Nenhum elemento de uma rede ser avaliado at que o estado de todas as entradas tenham sido avaliadas 2 A avaliao de um elemento de uma rede s ser completada, quando os estados de todas as suas sadas tiverem sido avaliados. Ladder Nenhum degrau de um diagrama ladder, funo ou bloco de funo, ser avaliado a menos que todas as entradas tenham sido avaliadas A sada de um bloco de funo s estar disponvel, quando todas as sadas tiverem sido avaliadas. Uma bobina s mudar de estado aps todos os caminhos do ladder terem sido avaliados. Todas as sadas de todas as funes, blocos de funes e bobinas ladder devem ser atualizados antes que uma rede LD seja considerada completa. .

3

A avaliao de uma rede s estar completa quando todas as sadas de seus elementos tiverem sido avaliadas. Quando dados so transferidos de uma rede para outra, todos os valores provenientes da primeira rede devem ter sido produzidos pela mesma avaliao da rede. A segunda rede no dever iniciar sua avaliao enquanto todos os valores provenientes da primeira rede no estiverem disponveis

4

IEC1131-3 - Ladder

11

Equivalncia entre ST, FBD e LD

Traduo de lgica booleana simples:A1 A2 A3 X1

A3

C1

C2

A2 A3 A1 B1 OR

AND OR X1

C1 C2

AND

IEC1131-3 - Ladder

12

Traduo de ladder com Blocos de funoCOMPLETE CHECK MAX EN ENO GT EN ENO

PTEMP1 TEMP2 TEMP2

PCOOL

1000.0

R TRIG CHECK CLK Q

MAX EN EN0

GT EN EN0 COMPLETE COOL

TEMP1 TEMP2 TEMP3

1000.0

Traduo entre ST em LD encontra dificuldades: Mapeamento de comandos IF..THEN CASE FOR WHILE REPEAT Referncia a elementos em vetores e estruturas.

IEC1131-3 - Ladder

13

Layout de diagramas ladderBons para: Representao de lgicas booleanas simples. No so indicados para: Clculos Controle em malha fechada Seqenciamento de operaes Limites tais como nmero de blocos de funo, nmero de contatos em um degrau, nmero de degraus, etc. dependem da implementao e no so tratados no standard.Exemplo: Sistema de monitorao de incndio:

Um sistema de deteco de incndio possui trs sensores: FD1, FD2 e FD3. O alarme s dispara se pelo menos dois sensores acusarem fogo (votao 2 em 3). Um boto manual tambm pode ser usado para disparar o alarme de incndio. Uma chave manual serve para desligar o alarme depois que os sensores voltam ao normal. Se for feita uma tentativa de desligar o sistema de alarme com os sensores ativados, o alarme continua. Um led indica que pelo menos um dos sensores est atuado. Isto pode significar um fogo localizado perto do detetor ou um detetor defeituoso.

MAN1 FD1 FD2 FD3 ALARME LimpaAlarme LED AlarmeIncndio

IEC1131-3 - Ladder

14

ALARME_SR FD1 FD2 S FD1 FD3 R SR Q1 Alarme

FD2

FD3

MAN1

LimpaAlarme P FD1 AlarmeIncndio

FD2

FD3

IEC1131-3 - Ladder

15

Leitura Complementar:q Bonfatti, Monari, Sampieri, IEC1131-3 Programming Methodology, CJInternational, 1997.

Exerccios:1. Escreva o ltimo exemplo do alarme de incndio em ST. 2. Faa um programa em linguagem ladder para comandar a partida de um motor. O motor deve ser desligado quando um boto de Desliga for acionado ou quando sua temperatura for maior ou igual 2000 C. Voc deve contar o nmero de partidas e paradas do motor, e o seu tempo de funcionamento (hormetro). 3. Desenhe o diagrama ladder equivalente :

N4. Desenhe o diagrama ladder para a funo ou exclusivo. 5. Determine a tabela verdade par ao circuito a seguir e determine sua funo:

& 1

IEC1131-3 - Ladder

16