CLP – Controladores Lógico Programáveis Alison Akio Paulo Miazaki Guilherme Almeida Nascimento Fré

Controlador Lógico Programável DEFINIÇÃO “A digitally operated electronic apparatus which uses a programmable memory for the internal storage of instructions for implementing specific functions such as logic, sequencing, timing, counting, and arithmetic to control, through digital or analog input/output modules, various types of machines or processes.” National Electrical Manufacturers Association (NEMA) – USA, 1978 “Um controlador programável é um aparelho eletrônico digital que contém uma memória programável para armazenamento de instruções que são utilizadas para implementar funções específicas, tais como lógica, seqüênciamento, temporização, contagem e aritmética, com o objetivo de controlar máquinas e processos.”

Controlador Lógico Programável CLP E A AUTOMAÇÃO CIRCUITOS INTEGRADOS No passado, o homem era a principal ferramenta para o controle de sistemas; Com o surgimento da energia elétrica, a engenharia de controle passou a se basear nos relés (Samuel Morse, 1837, Usado em seu telégrafo) e painéis de relés; Por fim, a invenção doss circuitos integrados e o consequente baratemento deles levou à invenção dos CLPs. ELETRICIDADE

Controlador Lógico Programável HISTÓRICO Criado em 1968 para General Motors pela Associação BedFord; Intuito: Substituir os painéis de relés; Desenvolvido inicialmente com componentes discretos; Posteriormente, microprocessadores passaram a ser usados; Atualmente é o mais popular dos controles de manufaturas. Criação para substituir os painéis de relés. Componentes discretos: transistores e circuitos integrados de baixa escala de integração. Microprocessadores baratearam e se popularizaram, tornando-se vantajosos para o uso em CLPs.

Controlador Lógico Programável PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO O funcionamento de um CLP comum é dividido em três estágios: Varredura das entradas: o sistema executa a leitura dos sinais nas entradas e guarda os valores em memória. Execução do programa: os valores obtidos no estágio anterior são processados conforme a programação anteriormente feita. Atualização das saídas: os resultados são salvos em memória (para o caso de realimentação) e as saídas são atualizadas. Este não é o único tipo de funcionamento, mas é o mais comum e é chamado cíclico. Cada ciclo é executado durante um período do clock e cada estágio é executado separadamente.

VARREDURA DAS ENTRADAS ATUALIZAÇÃO DAS SAÍDAS Controlador Lógico Programável PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO INÍCIO VARREDURA DAS ENTRADAS EXECUÇÃO DO PROGRAMA ATUALIZAÇÃO DAS SAÍDAS

Controlador Lógico Programável VANTAGENS Maior flexibilidade e possibilidade de reutilização; Maior escalabilidade; Menor espaço ocupado; Maior confiabilidade; Menor custo para circuitos complexos; Menor consumo de energia elétrica; Baixo nível de ruído e inexistência de faísca; Facilidade de interligação com outros sistemas; Facilidade de configuração e programação; Funções adicionais: contadores, temporizadores etc. Vantagens em relação aos painéis de relés.

Controlador Lógico Programável VANTAGENS - TAMANHO Painel de Relés CLP

Controlador Lógico Programável CLASSIFICAÇÃO Uma classificação possível é por capacidade: Nano e micro: 16 pontos de I/O; módulo único; 512 passos de memória. Médio porte: até 256 pontos de I/O, digitais e analógicos; módulo único; até 2048 passos de memória. Grande porte: quantidade de pontos de I/O escalável; construção modular ou em racks, apresentam uma ou mais CPUs; quantidade de memória escalável.

Controlador Lógico Programável CLASSIFICAÇÃO

Controlador Lógico Programável COMPONENTES Módulos de entrada/saída (I/O); Processador; Memória de programa supervisor; Memória de usuário; Memória de dados; Fonte de alimentação; Luzes indicadoras (dependendo do tipo do CLP); Terminal de programação. Observar que o terminal de programação não é exatamente um componente, mas um periférico essencial para o uso do CLP.

Controlador Lógico Programável PONTO DE ENTRADA É cada sinal recebido pelo CLP a partir de dispositivos ou componentes externos; Podem ser digitais (discretos) ou analógicos; Os pontos de entrada digitais reconhecem dois estados: ligado ou desligado; Os pontos de entrada analógicos reconhecem vários estados, dependendo do número de bits usado pelo conversor A/D da entrada. Pontos de entrada digitais: (sensores idutivos, botões, válvulas eletro-pneumáticas, termostatos etc.); Pontos de entrada analógicos: (termopares, sensores resistivos, sensores de pressão etc.); Normalmente o número de estados é uma potência de dois.

Controlador Lógico Programável PONTO DE SAÍDA É cada sinal produzido pelo CLP para acionar dispositivos ou componentes do sistema de controle (atuadores). Podem ser digitais (discretos) ou analógicos; Pontos de saída digitais são usadas no acionamento de lâmpadas, relés, transistores, contatores, entre outros; Pontos de saída analógicos são usados no acionamento e controle de lâmpadas (dimmers), motores, solenóides, válvulas, entre outros.

Controlador Lógico Programável MEMÓRIAS Memória do Programa Supervisor: armazena o programa supervisor do CLP, não podendo ser modificada pelo usuário. É do tipo PROM, EPROM, EEPROM; Memória do Usuário: armazena o programa do usuário com a lógica de operação do CLP, sendo do tipo RAM, EEPROM ou FLASH-EPROM; Memória de Dados: armazena valores do programa do usuário, tais como valores de temporizadores, contadores, códigos de erros e senhas, bem como a imagem das entradas e saídas do CLP.

Controlador Lógico Programável PROGRAMAÇÃO Linguagens de Baixo Nível: Linguagem de máquina; Assembley Linguagens de Alto Nível: BASIC; COBOL; Fortran; LADDER.

Controlador Lógico Programável LÓGICA LADDER Auxílio gráfico para a programação de CLPs; Baseada em esquemas elétricos de circuitos com relés; Funções lógicas são representadas por contatos e bobinas; Não foi criada para os CLPs; Fácil interpretação dos “programas”; Não exige grande quantidade de estudo e treinamento. Ás vezes é chamada de Linguagem Ladder, sendo os programas representados graficamente. As funções são representadas através de contatos e bobinas, de modo análogo a um esquema elétrico com os contatos dos transdutores e atuadores. Foi criada antes mesmo do advento do CLP, sendo utilizada para a representação de circuitos lógicos com relés.

Controlador Lógico Programável SIMBOLOGIA Contato Normalmente Aberto - NA Contato Normalmente Fechado - NF Bobina ou Saída

Controlador Lógico Programável EXEMPLO – CONTROLE DE NÍVEL D’ÁGUA Como gerenciar o funcionamento de uma bomba d’água de maneira a fazê-la encher o reservatório sempre que os nível de água ficar muito baixo?

Controlador Lógico Programável EXEMPLO – SOLUÇÃO

Aplicações Práticas AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL – APLICAÇÕES Máquinas industriais, tais como operatrizes; Controle de energia (demanda, fator de carga); Aquisição de dados de supervisão; Bancadas de testes automáticos; Controle de processos com realização de sinalização, intertravamento e controle PID.

Aplicações Práticas AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL – ÁREAS Automobilística; Siderúrgica; Química; Petroquímica; Papel e celulose; Têxtil e calçados; Mineração; Alimentícia; Indústrias de tipo contínuo em geral. Indústrias de tipo contínuo são indústrias onde a produção não pára. Ex.: Fábricas de vidro, refinarias de petróleo etc.

Aplicações Práticas AUTOMAÇÃO PREDIAL Controle de iluminação; Alarme contra intrusos; Ambiência – ventilação, temperatura e umidade; Controle de painéis solares para aquecimento de água; Acionamento remoto de equipamentos; Economia de energia elétrica.

Aplicações Práticas TENDÊNCIAS Aumento do poder de processamento; Barateamento; Massificação das aplicações; Descentralização na indústria; Utilização dos CLP em campos não industriais; Aplicação não só em processos, mas também em produtos. Descentralização: pequenos CLPs, controlando processos locais e comunicando-se com outros controladores e com sistemas supervisórios. Campos não industriais: automação predial (controle de iluminação, alarme, ambiência – ventilação, temperatura e umidade, etc). Produtos: eletrodomésticos, carros, máquinas, residências etc.

Bibliografia [1] Hugh, J. Automating Manufacturing Systems, with PLCs. Disponível em: <http://www.eod.gvsu.edu/~jackh/books/plcs/chapters/plc_intro.pdf> Acesso em: 24 jan. 2010. [2] Silva Filho, B. S. da S. F. Material do Curso de Controladores Lógicos Programáveis da Faculdade de Engenharia da UERJ. Disponível em: <http://www.lee.eng.uerj.br/downloads/cursos/clp/clp.pdf> Acesso em: 24 jan. 2010. [3] Richter, C. Curso de Automação Industrial Dexter Ind. e Com. de Equip. Eletrônicos Ltda. Disponível em: <http://www.dexter.ind.br/download/curso_01.ZIP> Acesso em: 18 jan. 2010. [4] Material do Curso: Robotics And Automation - School of Engineering and Applied Science from the University of Pennsylvania. Disponível em: <http://www.seas.upenn.edu/~meam520/slides/PLC.pdf> Acesso em: 30 jan. 2010.

Bibliografia [5] Da Silva, M. E. Controladores Lógico Programáveis – Ladder. Disponível em: <http://pinga.eep.br/~mesilva/Apostila%20de%20CLPs%20-%20Ladder.pdf> Acesso em: 05 fev. 2010. [6] De Carvalho, P.C. Controlador Lógico Programável – Parte 4. Disponível em: <http://www.getec.cefetmt.br/~edilson/clp-parte4.pdf> Acesso em: 06 fev. 2010.

“Uma máquina pode fazer o trabalho de cinqüenta pessoas comuns     “Uma máquina pode fazer o trabalho de cinqüenta pessoas comuns. Máquina alguma pode fazer o trabalho de um homem incomum.”  Elbert Hubbard (1865-1915) Editor Americano