Aprenda os fundamentos dos algoritmos de programação de PLC, com foco no processamento de sinais de chaveamento, sinais analógicos e sinais de pulso. Este guia foi desenvolvido especialmente para profissionais de automação industrial que buscam aprofundar seus conhecimentos e melhorar a eficiência dos sistemas de controle PLC.
No contexto da programação de PLC, entender os três tipos principais de sinais — sinais de chaveamento, sinais analógicos e sinais de pulso — é essencial. Ao compreender as interações entre esses sinais, você desbloqueia todo o potencial dos sistemas PLC para otimizar a automação industrial.
Fundamentos Essenciais
Sinais de Chaveamento: A Base do Controle de PLC
Conhecidos também como sinais lógicos, os sinais de chaveamento são fundamentais no controle de PLC. Eles representam estados binários: 0 ou 1, LIGADO ou DESLIGADO. Este tipo de controle é o mais básico e amplamente utilizado.
- Objetivo: O objetivo principal do controle de sinais de chaveamento é gerar saídas baseadas na combinação das entradas atuais e suas sequências históricas, o que permite que o sistema funcione de maneira sequencial. Esse conceito é chamado de controle sequencial.
- Tipos de Controle: O controle sequencial pode ser classificado em manual, semi-automático e automático, com diferentes princípios de controle que variam de sistemas distribuídos a centralizados e híbridos.
Sinais Analógicos: Controlando Dados Contínuos e Precisos
Os sinais analógicos representam grandezas físicas que estão sempre em mudança, como voltagem, corrente, pressão, velocidade e fluxo.
- Conversão: Os sinais analógicos precisam ser convertidos para sinais digitais, utilizando sensores e transdutores. Por exemplo, uma faixa de temperatura entre 0–100°C pode ser convertida para um valor digital que varia de 0 a 32767, com uma resolução de 1/32767 em um PLC.
- Sinais Padrão: Sinais como 4–20mA, 1–5V e 0–10V são comumente utilizados, e módulos de entrada/saída analógicos (A/D e D/A) fazem a conversão entre esses sinais e os valores digitais.
- Tipos de Controle: O controle de sinais analógicos pode incluir diversas abordagens, como controle de feedback, controle de antecipação, controle proporcional e controle fuzzy.
Sinais de Pulso: Controle de Precisão para Movimentos e Posições
Os sinais de pulso alternam entre 0 (baixo) e 1 (alto) em frequências específicas. Isso os torna ideais para controle de posição, movimento e trajetórias precisas.
- Aplicações Práticas: Um exemplo clássico é o controle de um motor de passo. Para calcular o número necessário de pulsos, considere que o motor requer 10.000 pulsos para uma rotação completa. Se o motor precisar girar 90 graus, a fórmula será: Contagem de Pulsos = Pulsos por Revolução × (Ângulo Desejado ÷ 360°). Nesse caso, seriam 2500 pulsos.
Cálculo de Sinais Analógicos e Conversão de Dados
Entender a resolução dos sinais analógicos e como ocorre a conversão de dados é fundamental para processar esses sinais com precisão.
Faixas Comuns de Sinais Analógicos e suas Resoluções:
- -10 a 10V: Com uma resolução de 6000, o sinal é convertido para -3000 a 3000 (Hex: F448 a 0BB8).
- 0 a 10V: Com resolução de 12000, o sinal é convertido para 0 a 12000 (Hex: 0 a 2EE0).
- 4 a 20mA: Similarmente, com resolução de 12000, a faixa varia de 0 a 12000.
Dicas de Fiação para Entradas Analógicas:
- Use cabos de par trançado blindado, evitando a conexão da blindagem.
- Faça o curto-circuito das entradas não utilizadas entre os terminais VIN e COM.
- Isolar as linhas de sinal analógico das linhas de alimentação ajuda a reduzir interferências.
- Use filtros quando as linhas de alimentação estiverem sujeitas a ruídos.
- Sempre alimente a CPU antes da carga, e inverta a sequência ao desligar.
Cálculo de Sinais de Pulso para Controle de Precisão
Os sinais de pulso são fundamentais no controle de motores de passo, motores servos e outros dispositivos de precisão. A seguir, mostramos os métodos mais comuns de controle de motores de passo:
Controle de Ângulo para Motores de Passo:
- Determine o número total de pulsos por rotação.
- Calcule a porcentagem do ângulo desejado: Contagem de Pulsos = Total de Pulsos por Revolução × (Ângulo Definido ÷ 360°).
Controle de Distância para Motores de Passo:
- Calcule a circunferência do rolo: Circunferência = Diâmetro × π.
- Determine a contagem de pulsos necessária para a distância especificada: Contagem de Pulsos = Distância Definida ÷ (Circunferência ÷ Pulsos por Revolução).
Controle de Posição:
Esse controle combina ângulo e distância para um movimento preciso.
Considerações Importantes sobre Motores Servos
Motores servos exigem cálculos adicionais para considerar a razão das engrenagens eletrônicas e as reduções de taxa, garantindo um controle ainda mais preciso.
Técnicas Avançadas para Programação de PLC
Configuração do Control Expert
- Configuração de Modos Redundantes: Ative o modo Hot Standby para sistemas críticos, garantindo alta disponibilidade.
- Sincronização de Dados: Defina dados críticos para sincronização eficiente, ajudando a reduzir a carga de rede e melhorar o desempenho.
- Teste de Tempos de Comutação: Utilize ferramentas de simulação para testar e otimizar os tempos de resposta, garantindo maior performance.
Por que os Algoritmos de Programação de PLC São Cruciais
Compreender os algoritmos de PLC é fundamental para desbloquear o máximo potencial dos sistemas de controle PLC, melhorando a eficiência, a precisão e a reliabilidade na automação industrial. Dominar esses algoritmos assegura o controle contínuo de sistemas complexos, como a gestão de sinais analógicos e controles de pulso, permitindo operações mais ágeis e bem-sucedidas.
