Interfaces de entradas e saídas

Na aula anterior aprendemos a identificar os componentes de um CLP, ou seja, como podemos identificar o CLP de uma máquina que acabamos de adquirir, quais são suas características e, claro, o principal, como funciona a máquina. Nesse contexto, para entendermos como funciona a máquina, tenha sempre em mente que os CLP's “esperam respostas” dos sensores, chaves fim de curso, botoeiras, relés e interfaces homem máquina (IHM), bem como “enviam saídas” para os atuadores, através dos quais o CLP monitora e controla o processo de toda e qualquer máquina automatizada. Por exemplo: imaginemos uma máquina de lavar roupa, quando ao ligá-la você deve selecionar: qual tipo de roupa; qual modo de lavagem; qual tempo de molho; qual o nível de água... e por aí vai. Nesse processo é imprescindível esse “diálogo homem máquina”. Observe que estamos “ativando ou desativando entradas” que, combinadas, se tornam a configuração de lavagem; após isso, o CLP “compila” esses dados com o programa de usuário (LADDER, funções em diagrama de blocos, lista de instruções, etc.) e pronto! Basta “apertar o start” e a máquina entra em funcionamento. Todo esse processo é muito parecido com tantos outros equipamentos, certamente você consegue se recordar de algum.

Voltando à questão das conexões dos sensores, chaves, etc., o CLP recebe entradas e saídas tanto digitais quanto analógicas, as quais controlam e monitoram todo o processo. Esses módulos ou interfaces de entradas e saídas são a seção do CLP onde sensores e atuadores estarão conectados.

Todos os sinais provenientes do campo são informados à CPU logo ao serem detectadas pelos “sensores de entrada” e, por sua vez, as ordens geradas pela CPU são comunicadas aos elementos do processo por meio das interfaces de saída.

Após isso tenha em mente que os CLP's são capazes de manejar sinais de tensões e correntes a nível industrial, isto devido ao bloco de circuitos destas interfaces (são os conversores), ou seja, permitem se conectar diretamente com sensores e atuadores do processo, através de suas interfaces de entrada e saída.

Entrada Digital

Este tipo de interface tem a função de informar à CPU, da presença ou ausência de sinal de tensão ou corrente, em um circuito, abertura ou fechamento de um contato, que pode ser de uma botoeira, de um fim de curso, sensor, etc. Por exemplo, quando uma entrada digital está sendo alimentada por um sinal de 24V, a CPU interpreta como nível alto “1” e quando o sinal é desligado é interpretado como nível baixo “0”.

As entradas digitais contemplam uma gama muito grande de opções de operação. Um contato externo ao controlador pode estar conectado a vários níveis de tensão, que pode ir de 5V a 220V.

Sinais digitais ou discretos

É simplesmente um sinal de “1” ou “0”, verdadeiro ou falso, ver gráfico 1. Ou seja, as chaves são exemplos destes dispositivos que proporcionam um sinal discreto de tensão ou corrente em que um determinado “range” corresponde a “ON” (verdadeiro), em outro a “OFF” (falso). Por exemplo, um CLP opera com 24Vcc nas interfaces de entrada e saídas onde valores superiores à 22Vcc representam “ON”, e valores inferiores a 2Vcc representam “OFF”.

Parâmetros de um sinal digital:

• Altura do pulso (nível elétrico);
• Duração (tamanho do pulso);
• Frequência de repetição (velocidade de pulsos por segundo).

No gráfico 1 é possível identificar essas características:

Nos CLP's, as interfaces de entrada digital se encarregam de converter a tensão ou corrente que recebe dos sensores, fim de curso, pulsadores, etc., em níveis apropriados para operação da CPU, conforme diagramas 1 e 2.

Como exemplo de ligação de uma entrada digital veja uma interpretação do CLP que será estudado nesta aula. Trata-se de um CLP da Siemens (conforme figuras 1 e 2), cuja família é Simaitc S7-1200 e, portanto, observe a ligação nos terminais de entrada deste CLP:

Em primeiro lugar observe sempre a referência do CLP, neste caso, Simatic S7-1200, CPU 1214C DC/DC/DC:

Em seguida é importante saber o esquema de ligação para ativar uma entrada digital ($I_0$) através de uma botoeira:

Portanto, a ligação ilustrada serve para ativar a entrada digital (I0). Mais adiante, veremos que podemos usar essa configuração de entrada para “ligar uma lâmpada”, por exemplo.