Esse projeto consiste em desenvolver um programa para CLP que controle o semáfro em um cruzamento de duas vias de mão única.
Para isso, usaremos 3 linguagens diferentes:
- Ladder
- FBD
- SFC
O objetivo de utilizar essas linguagens é comparar a facilidade de resolver o problema em cada uma delas.
Além disso, usaremos 2 softwares e programação para CLP:
- CodeSys
- ZelioSoft
Figura 1: Semáforo cruzamento
Os requisitos são:
- A duração de H3 é igual a de H6, 20 segundos.
- H2 e H5 têm duração de 3 segundos.
- No horário 23:30-5:30, H2 e H5 devem piscar de forma intermitente com período de 2 segundos. H1, H3, H4 e H6 não devem funcionar nesse horário.
- Incluir uma entrada para controlar o início/reset do sistema.
A linguagem CLP (Control Logic Programming) Ladder é uma linguagem de programação gráfica usada para programar controladores lógicos programáveis em sistemas de automação industrial.
Em Ladder usei as seguintes variáveis:
PROGRAM PLC_PRG
VAR
start: BOOL;
yellow: BOOL;
red: BOOL;
green: BOOL;
yellow2: BOOL;
green2: BOOL;
red2: BOOL;
overnight: BOOL;
ton_0: TON;
ton_1: TON;
ton_2: TON;
ton_3: TON;
ton_4: TON;
ton_5: TON;
ton_6: TON;
blink: BOOL;
controller: BOOL;
END_VAR
Na primeira linha a variável start está numa ligação fechada pois ela é utilizada para dar um RESET nas variáveis que controla as luzes do semáforo.
A segunda linha, contém a variável como normalmente aberta, para quando o start for pressionado enquanto não estiver yellow nem green, dar um SET na variável red.
Da linha 3 à linha 8, utilizamos o temporizador TON que recebe como parâmetros de entrada um sinal que dá inicio a contagem e um valor de referência T#23S. Possui o sinal vermelho ficará ativo por 20 segundos (green) mais 3 segundos (yellow). Quando o tempo for atingindo, definido um RESET no red e um SET no green .
A partir da linha 9 começamos o controle do período nortuno. Onde deve ser desligado as luzes verdes e vermelhas equanto as amarelas piscam continuamente com um intervalo de 2 segundos.
Criamos um ambiente visual utilizando as ferramentas do codeSys para ter uma simulação visual do projeto.
Figura 2: Objeto Visual 2 semáforos
Outro objetivo do projeto era criação de um programa de semáforo para três vias (3 pontos) sem restrição horária, isto é, com outro sinal (H7, H8 e H9). Para isso, criei mais 3 variáveis para o controle:
yellow3: BOOL;
green3: BOOL;
red3: BOOL;
Figura 3: Código Ladder para 3 semáforos
Com as novas variaveis, utilizeo os TON para controlar o tempo, a diferença é que agora eu defini um tempo maior em que cada sinal fica ativo em vermelho, totalizando 46 segundos.
Figura 4: Objeto visual 3 semáforos
A linguagem FBD (Function Block Diagram) é uma linguagem de programação gráfica usada para representar funções e operações em blocos interconectados.
Agora iremos resolver o mesmo problema utilizando a linguagem de blocos FBD. Para isso, optamos por usar a ferramenta ZelioSoft pois ela representa as entradas e saídas do controlador tornando mais fácil esse tipo de programação:
Figura 5: FBD 2 Pontos
Para o problema de dois pontos, eu utilizei:
- Blocos BOOLEAN
- Portas OR
- Bloco TIMER AC
A lógica é, a resposta do bloco SET inicia a contagem de um temporizador e é ligado direto no boolen (1000) o boolen foi configurado para retornar 1 se (1000) e 0 se diferente. Logo, quando o temporizador atingir seu delay on de 20 segundos, será desligado a luz verde.
O meu botão configurado no I3 serve para ativar o modo noturno, ou seja, desligar as luzes verdes e vermelhas enquanto a luz amarela pisca. Para isso utilizei um temporizador com on delay de 2 segundos.
Para o problema com 3 semafóros eu usei exatamente a mesma lógica, agora com uma quantidade maior de blocos de função para controlar mais um semáforo em conjunto.
Figura 6: FBD 3 Pontos
Figura 7: Inputs
Figura 8: Outputs
A linguagem SFC (Sequential Function Chart) é uma linguagem gráfica de programação utilizada para representar o comportamento sequencial de um sistema, permitindo a modelagem de estados e transições.
Com a linguagem SFC foi muito mais fácil pensar na lógica, isso porque, os blocos de STEP facilitam o trabalho nesse projeto de semafóros onde cada cor representa um step.
Figura 9: SFC 2 Pontos
Nesse caso, utilizei o bloco de passo inicial que recebe o sinal do SET. Em seguida utilizei um bloco de step OR. Onde o programa toma uma decisão:
- Se o botão overnight estiver pressionado então iniciar modo noturno.
- Se o botão overnight não estiver pressionado segue para o funcionamento normal.
Figura 10: SFC 3 Pontos
Durante esse período, adquirimos uma valiosa experiência prática no desenvolvimento, utilizando ferramentas como o CODESYS e o ZelioSoft. Nossa principal tarefa envolveu a criação de um programa para controlar um semáforo com 2 ou 3 pontos, incluindo a função de operação noturna. No decorrer desse projeto, chegamos à conclusão de que é possível alcançar o mesmo resultado utilizando diferentes linguagens de programação. No entanto, notamos que a linguagem SFC se destacou como a opção mais intuitiva para criar a lógica necessária.