Se você busca uma forma de reduzir o espaço ocupado pelos relés no painel de automação, apresentamos aqui uma solução simples, funcional e de excelente custo-benefício. Veja o esquemático abaixo. Este dispositivo foi projetado para criar 8 saídas a relé isoladas para utilização com CLPs de saída a transistor em 24 VCC. A montagem vertical […]
Produtos Alfacomp
Você sabe como funcionam as entradas analógicas 4 a 20 mA do CLP e o motivo pelo qual as mesmas são tão sensíveis?
Este artigo trata disso e propõe uma solução simples para proteger as entradas analógicas de 4 a 20 mA do CLP.
Como funcionam a entradas analógicas 4 a 20 mA do CLP
A maioria das entrada 4 a 20 mA dos CLPs de mercado possuem um resistor de cerca de 150 a 200 ohms em sua entrada. Veja abaixo um circuito típico.
No exemplo da figura acima, mostramos um transmissor hidrostático de nível.
Esse tipo de sensor é muito utilizado para medir nível de água em reservatórios pertencentes ao sistema de abastecimento de água municipal.
O transmissor hidrostático de nível trabalha submerso e, por estar em contato direto com a água, é um caminho para surtos elétricos que normalmente entram pela rede e buscam a terra.
Quando um sensor hidrostático de nível queima por surto, com frequência deixa de funcionar como regulador de 4 a 20 mA e entrega na saída os 24 V sem limitação.
Seja um transmissor hidrostático de nível, um sensor de pressão, ou qualquer outro instrumento de campo que, ao invés de entregar uma corrente de 4 a 20 mA, entrega os 24 V da alimentação diretamente à entrada analógica, isso irá danifica a entrada analógico pelo excesso de tensão e corrente.
O que acontece quando o sensor entra em curto e fornece os 24 V, sem limite de corrente, à entrada analógica 4 a 20 mA?
Digamos que a entrada analógica é dotada de um resistor de 200 ohms. A corrente sobre o resistor será:
I = 24V / 200 ohms = 120 mA e a Potência sobre o resistor P = 24 V x 120 mA = 2,88 W
Os resistores utilizados nas entrada analógica dos CLP não são dimensionados para suportar essa potência e fatalmente queimam.
Solução para proteger a entrada analógica contra o excesso de corrente
A solução é simples; precisamos de um limitador de tensão e de um limitador de corrente trabalhando em conjunto.
Como limitador de tensão utilizamos o diodo TVS e como limitador de corrente utilizamos o termistor PTC.
Utilizando a solução apresentada, quando o sensor de campo entra em curto, e os 24 V da fonte passam direto, o diodo TVS irá conduzir, limitando em 6 V a tensão na entrada analógica.
A corrente sobre o termistor PTC ao tentar ultrapassar os 50 mA fará o PTC aquecer e alterar sua resistência original de cerca de 2 ohms para uma resistência que limita a corrente em 50 mA.
No caso do circuito apresentado, a resistência do PTC irá alterar para cerca de: R = (24 V – 6 V) / 50 mA = 360 ohms.
Sobre o resistor de 200 ohms da entrada analógica a tensão resultante será de 6 V, e a corrente de 30 mA, resultando em uma potência máxima de 180 mW, que não é suficiente para danificar o componente.
O Termistor funciona como um fusível rearmável, pois após a substituição do sensor danificado (em curto), e tendo cessada a corrente excessiva, o PTC irá esfriar e voltar a ter apenas 2 ohms de resistência.
O PTC selecionado é do tipo especialmente desenvolvido para proteção contra sobre corrente. A linha Resettable Fuses – Multifuse® PPTC da Bourns é um exemplo desses componentes.
O diodo TVS é um diodo rápido especialmente desenvolvido para absorver surtos de sobretensão e muito utilizado em circuitos DPS (Dispositivo de Proteção Contra Surtos).
Circuito protetor completo para entradas analógicas 4 a 20 mA de CLP
Apresentamos agora um circuito completo de um DPS para a proteção de entradas 4 a 20 mA.
O circuito apresentado protege não só canal analógico, mas também a alimentação 24 V que é fornecida ao sensor de campo.
A proteção se dá em três estágios, por meio dos três tipos de supressores de sobretensão:
- Centelhador a gás;
- Varistor de óxido metálico;
- Diodo TVS.
Os indutores que separam cada etapa da proteção ajudam a retardar e amortecer o surto.
Circuito impresso do DPS para entradas analógicas 4 a 20 mA
QTD DESCRIÇÃO
- 4 CN1, CN2 – AKZ-700 – 2
- 1 D1 – P6KE30A (TVS)
- 1 D2 – P6KE6A (TVS)
- 1 F1 – Fusível rearmável (PTC) 50 mA
- 1 F2 – Fusível rearmável (PTC) 50 mA
- 4 L1, L2, L3, L4 – Indutor 100uH
- 2 RV1, RV2 – S10K30 (Varistor)
- 2 SA1, SA2 – 75V (centelhador a gás)
- 1 Espaçador 15 mm
- 1 Pé Fêmea RS75
- 1 Pé Macho RS75
- 1 PCI SS2701
Solicite informações adicionais ou uma cotação do protetor de entradas analógicas
O módulo SS2702 constitui um protetor de canais analógicos contra surtos elétricos causados por sobre tensões na fiação de campo. Montado em circuito impresso e alojado em suporte plástico para fixação em trilho DIN, o módulo incorpora cinco circuitos de proteção contra surtos, sendo um para evitar que surtos danifiquem o circuito de alimentação em 24V e os outros quatro para proteção de canais analógicos. Cada circuito é dotado de fusível, centelhador a gás, varistor de óxido metálico, diodo supressor e indutores. O módulo substitui com vantagens de custo, espaço e tempo de montagem, um arranjo de quatro protetores, cinco fusíveis e dezesseis bornes. Um dos diferenciais do produto é o fato de ser o único do mercado dotado de fusíveis rearmáveis (PTC).
O kit rádio enlace 60 km permite comunicar equipamentos em RS232 e RS485 em até 60 km quando há visada direta entre os pontos. O kit reúne os equipamento e materiais necessários para estabelecer a comunicação serial entre dois pontos. O padrão de comunicação pode ser em RS232 ou RS485. A velocidade serial admitida é de 1.200 a 230.400 bps. O alcance do enlace é de até 60 km com visada. Exemplo de aplicação: comunicação entre CLPs.
Veja abaixo a composição do kit rádio enlace 60 km.
Composição do kit rádio enlace 60 km
Exemplo de aplicação do kit de rádio enlace 60 km
A figura a seguir apresenta um exemplo de aplicação do kit. No exemplo, um computador rodando um software supervisório supervisiona e controle um CLP distante até 60 km com visada direta.
Descrição do rádio modem P900
O rádio modem P900 com tecnologia spread spectrum possui conectores e LEDs que facilitam a instalação e utilização.
O gabinete robusto, a larga faixa de temperatura de operação e o baixo custo tornam o rádio modem P900 a solução ideal para o controle e monitoração de estações remotas de telemetria e para todo o tipo de aplicação industrial onde a comunicação serial é necessária.
O P900 incorpora ainda a capacidade de compor redes Mesh de última geração com a capacidade de restabelecimento automático de rotas de comunicação (Self Healing).
Características do rádio modem P900
- Permite até 276 kbps
- Baixo custo
- Ponto a ponto, Ponto Multiponto e Mesh
- Rede Mesh com reencaminhamento automático
- Store & Forward – o rádio funciona como repetidora
- Configuração em Mesh como mestre, repetidor ou unidade terminal
- Temperatura de operação (-55 C a +85 C)
- Potência de saída ajustável: 100mW-1W
- Dimensões reduzidas
- Baixo consumo em modo adormecido
- Filtro de quatro estágios proporciona alta rejeição a ruido e interferência
- Correção de erro (FEC), 32 bits de CRC, e 128-bit AES
Aplicações do rádio modem P900
- Medição de utilities
- Telemetria de unidades remotas
- Sensoriamento de eletricidade, óleo e gás
- Comunicação com painéis digitais de sinalização
- Comunicação serial em ambiente industrial
Certificação
O rádio modem P900 possui certificação Anatel.
Especificações técnicas
- Faixa de operação: 902-928 MHz
- Método de espalhamento: Saltos em frequência
- Algoritmos de detecção de erro: Hamming, BCH, Golay, Reed-Solomon
- Detecção de erro: CRC 32 bits, ARQ
- Encriptação: Opcional (veja –AES option)
- Alcance: 60 km
- Sensibilidade:
- -114 dBm em 57.6 kbps
- -112 dBm em 115.2 kbps
- -109 dBm em 172.8 kbps
- -107 dBm em 230.4 kbps
- Potência de saída: 100 mW a 1 W (20 a 30 dBm)
- Interface serial: RS232/485 (Selecionável)
- Velocidade serial: até 230.4 kbps assíncrono
- Velocidade na comunicação RF: 57.6 a 276 kbps
- Modos de operação: Mesh, Auto Routing, Store and For-ward, Self Healing, Packet Routing Modes
- Interface: RxD1, TxD1, RTS, CTS DCD, DSR, DTR, RxD2, TxD2, RSSI LEDs, Tx/Rx LEDs, Reset, Config, Wake-up, RSmode, 4 entradas/saídas digitais, 1 entrada analógica, 1 saída analógica
- Diagnóstico remoto: tensão da bateria, temperatura, RSSI, estatística de pacotes
- Alimentação: 9 a 30 VCC
- Consumo:
- Rx: 45 mA a 98 mA
- Tx : 1000 mA ta 1400 mA
- Conectores:
- Antena: SMA fêmea
- Dados: DB-9F
- Temperatura de operação: -55 C – +85 C
- Peso: 120 g
- Dimensões: 46 mm x 66 mm x 25 mm
Solicite mais informações ou uma cotação
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Quando iniciei minha jornada na automação industrial há 28 anos, alguns modelos de CLP ainda utilizavam memórias EPROM. Ou seja, era necessário escrever o programa, compilar, gravar a EPROM, inserir a EPROM no soquete e testar a alteração. Eu costumava ter meia dúzia de EPROMs no apagador para ir alterando o programa, gravando e testando.
De lá para cá muita coisa mudou e o CLP passou a ser um produto de prateleira, uma “commodity”. Qualidade não é mais uma opção, todos têm ou estão fora do mercado. Nesses 28 anos desenvolvendo sistemas de controle e automação, grandes marcas se consagraram e novas marcas estão surgindo, é necessário critério para escolher.
Hoje quem manda é o mercado, o consumidor, e ele está cada dia mais criterioso. Reuni neste artigo alguns aspectos que considero importantes de serem considerados na hora de escolher o CLP para o próximo projeto, e quem sabe para os próximos anos.
10 fatores determinantes na escolha do CLP
- Suporte técnico
- Custo-benefício
- Custo da ferramenta de programação
- Desempenho do processador
- Relógio de tempo real
- Capacidade de simulação do programa sem necessidade de conectar ao CLP
- Portas de comunicação
- Protocolos de comunicação
- Capacidade de programação remota
- Facilidade de manutenção
Como a Alfacomp e a Haiwell abordam os 10 fatores
1 – Suporte técnico
Pense no CLP que você está utilizando hoje, certamente é um produto de qualidade. A pergunta é: quando surge uma dúvida, você tem para quem ligar? Quando você liga, o suporte técnico ajuda você a pensar e solucionar o problema?
Pensando nisso, a Alfacomp disponibiliza os seguintes canais de comunicação:
Documentação:
Manual de hardware e software contendo a descrição técnica completa da linha de CLPs da Haiwell.
Treinamento on-line:
- O curso de automação industrial utilizando o CLP Haiwell não tem custo. São aulas semanais divulgadas em nosso website. Para acompanhar, basta baixar os arquivos em PDF disponibilizados na página do curso
- https://alfacomp.net/2020/12/14/curso-de-automacao-com-clp-haiwell-2/
- Esperamos estar colaborando para o crescimento pessoal dos interessados. Em caso de dúvida, não deixe de nos contatar.
2 – Custo-benefício
A linha de CLPs Haiwell é composta de 4 famílias de CPUs e uma extensa gama de módulos de expansão, cobrindo desde aplicações de simples inter-travamentos até a composição de redes de CPUs de alto desempenho em sistemas distribuídos de controle.
3 – Custo da ferramenta de programação
A ferramenta HaiwellHappy é gratuita e sempre será, este é um compromisso da Haiwell e da Alfacomp.
4 – Desempenho do processador
Os CLPs Haiwell são dotados de processadores ARM de última geração. ARM é um acrônimo de Advanced RISC Machine, ou seja Máquina Avançad
a RISC, sendo RISC uma arquitetura baseada em um conjunto de instruções reduzidas e de alta velocidade de processamento. Os processadores ARM são relativamente recentes na história da tecnologia digital e são utilizados, entre outras aplicações, nos Smartphones e Tablets de última geração.
Porque os CLPs Haiwell foram desenvolvidos recentemente, utilizam processadores de última geração, resultando em equipamentos de alto desempenho e baixo consumo. Um exemplo desse desempenho é a capacidade de ler até 8 Encoders e controlar até 8 motores de passo com velocidades de I/O de 200 mil pulsos por segundo.
Por serem CLPs de alto desempenho, os CLPs Haiwell são ideais para tarefas de movimentação e posicionamento de precisão, como por exemplo no controle CNC.
5 – Relógio de tempo real
Todos os CLPs Haiwell são dotados de relógio de tempo real. Isto significa que existe dentro de cada CLP um circuito eletrônico alimentado por bateria de lítio e baseado na precisão de uma base de tempo com a precisão garantida por um oscilador a cristal. Dessa forma, mesmo que falte energia, o CLP estará contando o tempos em Horas, Minutos, Segundos, Dias, Meses e Anos, capacidade necessária em muitos processos de automação.
6 – Capacidade de simulação do programa sem necessidade de conectar ao CLP
Imagine poder aprender a programar um CLP antes mesmo de ter adquirido o primeiro exemplar. Pois bem, isso é possível com o CLPs Haiwell pois a ferramenta de programação HaiwellHappy permite simular 100% do funcionamento do programa sem precisar conectar o CLP ao PC.
7 – Portas de comunicação
Consideramos fundamental que o CLP possua portas de comunicação em quantidade suficiente e por um custo baixo. Igualmente importante é que o CLP possa utilizar os protocolos MODBUS e TCP/IP por serem os mais difundidos do mercado.
Os CLPs Haiwell são dotados de três portas de comunicação independentes básicas:
- RS232 – protocolo MODBUS mestre e escravo
- RS485 – protocolo MODBUS mestre e escravo
- Ethernet (opcional) – Diversos protocolos, incluindo MODBUS TCP
Além das portas básicas, é possível adicionar até 3 portas RS232 ou RS485 independentes utilizando módulos de expansão.
8 – Protocolos de comunicação
Comunicar utilizando os protocolos comuns de mercado, utilizando protocolos de alto desempenho e utilizando procolos configuráveis são características nem sempre encontradas nos CLPs de mercado. Veja as opções de comunicação disponíveis no Haiwell:
- MODBUS (RTU e ASCII)
- MODBUS TCP
- Protocolo de alto desempenho “Haiwell High Speed Protocol”
- Protocolo configurável “Free Communication Protocol”
9 – Capacidade de programação remota
Uma facilidade de alguns CLPs dotados de porta Ethernet é a capacidade de programação remota. Este recurso se mostra como vantagem competitiva importante pois permite alterações de sistemas de automação remotos, minimizando custos com deslocamento. Outra vantagem da programação remota é a facilidade de construir e comissionar sistemas distribuídos de controle em plantas industriais de grande porte. A Haiwell permite a construção de redes de controle distribuído de alto desempenho e baixo custo.
10 – Facilidade de manutenção
O último fator de decisão na hora de escolher o CLP, mas não menos importante, é a facilidade de manutenção em campo. A substituição rápida de módulos somente é possível se os conectores forem do tipo extraível (de engate rápido), nem todos os CLPs possuem essa facilidade.
Kit de treinamento – Conector extraível instalado
OBS: Dois parafusos liberam cada barra de conexão dos CLPs Haiwell.
Considerações finais
O CLP deve ser avaliado sempre pelo conjunto de fatores que determinam sua escolha. Seja criteriosos pois você vai investir o seu tempo no aprendizado e treinamento necessário para utilizá-lo. Faça valer a pena esta escolha pois ela vai impactar não apenas o próximo projeto mas, provavelmente, os projetos dos próximos anos.
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