Introdução aos Controladores Lógicos Programáveis Prof. Vilmair E. Wirmond

História O primeiro CLP - indústria automobilística para controlar operações sequenciadas e repetitivas numa linha de montagem. Batizado nos Estados Unidos como PLC (Programable Logic Control), em português CLP (Controlador Lógico Programável) e este termo é registrado pela Allen Bradley ( fabricante de CLPs). Definição segundo a ABNT: É um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais. Definição segundo a Nema (National Electrical Manufacturers Association ) Aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para o armazenamento interno de instruções para implementações específicas, tais como lógica, sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, para controlar, através de módulos de entradas e saídas, vários tipos de máquinas ou processos.

História Em 1968, David Emmett e William Stone da General Motors Corporation solicitaram aos fabricantes de instrumentos de controle que desenvolvessem um novo tipo de controlador lógico que incorporasse as seguintes características: •Ser facilmente programado e reprogramado para permitir que a sequência de operação por ele executada pudesse ser alterada, mesmo depois de sua instalação; •Ser de fácil manutenção, preferencialmente constituído de módulos interconectáveis; •Ter condições de operarem ambientes industriais com maior confiabilidade que os painéis de relês; •Ser fisicamente menor que os sistemas de relês; •Ter condições de ser interligado a um sistema central de coleta de dados; •Ter um preço competitivo com os sistemas de relês e de estado-sólido usados até então.

Lógica de relés

Referências Comerciais A primeira empresa que o desenvolveu, iniciando sua comercialização foi a MODICON (Indústria Norte- Americana) ALGUNS FABRICANTES: Siemens Allen Bradley Schneider Eletric Eaton Phoenix Contact WEG Bosch

Vantagens CLP X LÓGICA DE RELÉS 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.

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.

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

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.

ENTRADAS Ponto de Entrada: Considera-se cada sinal recebido pelo CLP, a partir de dispositivos ou componentes externos como um ponto de entrada. Ex: Micro-Chaves, Botões, termopares, relés etc. •Entradas Digitais: Somente possuem dois estados

• Entradas Analógicas: Possuem um valor que varia dentro de uma determinada faixa. (0 à 10V, - 10 à 10V, 0 à 20mA e 4 a 20mA)

Ponto de Saída: Considera-se cada sinal produzido pelo CLP, para acionar dispositivos ou componentes do sistema de controle constitui um ponto de saída. Ex: Lâmpadas, Solenóides, Contactores. •Saídas Digitais: Somente possuem dois estados;

•Saídas Analógicas: Possuem um valor que varia dentro de uma determinada faixa. (0 à 10V, -10 à 10V, 0 à 20mA e 4 a 20mA)

Programa: É a Lógica existente entre os pontos de entrada e saída e que executa as funções desejadas de acordo com o estado das mesmas.

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.

BIT: é a unidade para o sistema de numeração binário BIT: é a unidade para o sistema de numeração binário. Um bit é a unidade básica de informação e pode assumir 0 ou 1; Byte: Byte é uma unidade constituída de 8 bits consecutivos. O estado das entradas de um módulo digital de 8 pontos pode ser armazenado em um Byte. Word: Uma word é constituída de dois Bytes. O valor das entradas e saídas analógicas podem ser indicados por words.

Linguagens de Programação As linguagens de programação permitem aos usuários se comunicarem com o CLP e definir as tarefas que o mesmo deverá executar. Pela normalização os CLP´s devem ter no mínimo três linguagens de programação: Ladder, Lista de Instruções e Diagrama de Funções. Ladder (diagrama de contatos – LAD) Lista de instruções (IL – instruction list) Bloco de funções (FBD – function block diagram) Texto estruturado (ST – structured text)

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.

LISTA DE INSTRUÇÕES

BLOCOS DE FUNÇÕES

APLICAÇÕES Indústria de Plástico; • Controle de malhas; • Indústria Petroquímica; • Sistemas Sistemas SCADA (Supervisory Supervisory Control Control and Data Aquisition); • Sistemas de controle estatístico de processo; • Sistema de controle de estações; • Sistemas de controle de células de manufatura; • Montagem automatizada; • Processos de empacotamento, engarrafamento, enlatamento, transporte e manuseio de materiais, Usinagem; • Geração de energia; • Sistemas de controle predial de ar condicionado ; • Sistemas de segurança; • Sistemas de tratamento de água; • Indústrias de alimentos, bebidas, automotiva, química, têxtil, plásticos, papel e celulose, farmacêutica e siderúrgica/metalúrgica, mineração, entre outras.

CLP x COMPUTADOR – A fonte de alimentação possui características ótimas de filtragem e estabilização; – Interfaces de E/S imune a ruídos e um invólucro específico para aplicações industriais; – Terminal de comunicação para programação do CLP através de um computador.