1.
Controladores Lógicos Programáveis
CLP / PLC

2.
Controlador Lógico Programável
O controlador lógico programável ( CLP ) é um dispositivo
eletrônico que controla máquinas e processos . Utiliza uma memória
programável para armazenar instruções e executar funções especificas
que incluem controle de energização/desenergização , temporização ,
contagem , sequenciamento , operações matemáticas , e manipulação de
dados .
O desenvolvimento dos CLPs começou em 1968 em resposta a
uma requisição da Divisão Hidramática da General Motors. Naquela
época , a General Motors freqüentemente passava dias ou semanas
alterando sistemas de controle baseados em relés , sempre que mudava
um modelo de carro , ou introduzia modificações na linha de montagem.

3.
Controlador Lógico Programável
Para reduzir o alto custo de instalação decorrente das alterações a
especificação de controle da GM necessitava de um sistema de estado
sólido , com flexibilidade de um computador , mas que pudesse ser
programado e mantido pelos engenheiros e técnicos na fábrica.
Também era preciso que suportasse ar poluído , a vibração , o
ruído elétrico e os extremos de umidade e temperatura encontrados
normalmente num ambiente industrial.
Os primeiros CLPs foram instalados em 1969 , fazendo sucesso
quase imediato . Funcionando como substitutos de relés , até mesmo
estes primeiros CLPs eram mais confiáveis dos que os sistemas baseados
em relés , principalmente devido a robustez de seus componentes de
estado sólido quando comparados as peças móveis dos relés
eletromecânicos .

4.
Controlador Lógico Programável
Os CLPs permitiram reduzir os custos de materiais , mão de obra
, instalação e localização de falhas ao reduzir a necessidade de fiação e
os erros associados. Os CLPs ocupavam menos espaço do que os
contatores , temporizadores e outros componentes de controle
anteriormente utilizados . E a possibilidade de serem reprogramados
permitiu uma maior flexibilidade para trocar os esquemas de controle .
Talvez a razão principal da aceitação dos CLPs pela industria foi
que a linguagem inicial de programação era baseada nos diagramas de
LADDER e símbolos elétricos usados normalmente pelos eletricistas.
Na verdade a lógica LADDER ainda tem um papel importante na
programação e localização de falhas , mesmo com as linguagens mais
avançadas de programação desenvolvidas posteriormente.

5.
Estrutura de um CLP
Unidade Central de
Processamento
Dispositivos de Programação e
Comunicação
Memória
Programa / Dados
Fonte de Alimentação
Interface
de
Entrada
Interface
de
Saída
Acoplamento Ótico
Acoplamento Ótico
Botões
Chaves
Níveis
Bobinas
Lâmpadas
Alarmes

6.
Interfaces de Entrada
Os terminais de entrada conectados no CLP formam uma
interface pela qual os dispositivos de campo são conectados ao CLP.
As entradas incluem itens tal como botões , chaves , chaves limite
, chaves seletoras , sensores de proximidade e sensores fotoelétricos.
Todos estes são dispositivos discretos que fornecem um estado
energizado ou desenergizado ao CLP . Enquanto que os CLPs de maior
porte podem aceitar valores analógicos ( sinais analógicos de corrente e
tensão ) , tais como os fornecidos por sensores de pressão e temperatura ,
os micros CLPs geralmente não possuem este recurso.

7.
Interfaces de Entrada
Os sinais elétricos enviados pelos dispositivos de campo ao CLP
são normalmente de 120Vca ou 24Vcc . Os circuitos de entrada no CLP
recebem esta tensão vinda do campo e a “Condicionam”de forma que
possa ser utilizada pela CPU . Tal condicionamento é necessário já que
os componentes internos de uma CPU operam a 5Vcc e devem , portanto
estar protegidos de flutuação de tensão. Para que os componentes
internos fiquem eletricamente isolados dos terminais de entrada os CLPs
empregam um isolador óptico , que usa a luz para acoplar um dispositivo
elétrico a outro.
Os circuitos de entrada do CLP também filtram os sinais de
tensão vindos do campo para classifica-los como válidos ( os sinais de
um sensor por exemplo ) ou não válidos ( ruído elétrico de alta
freqüência ou estática ) .

8.
Interfaces de Entrada
Os filtros de entrada determinam a validade de um sinal pela
sua duração ; eles esperam para poder confirmar se um sinal é uma
referência de um dispositivo de entrada ou ruído elétrico . O tempo
de filtragem é normalmente de 8 ms, mas alguns CLPs permitem
ajustar o tempo de resposta dos filtros de entrada , um maior tempo
de resposta permite uma melhor filtragem do ruído elétrico . Os
menores tempos de resposta ajudam em aplicações que exigem
operação de alta velocidade ( ex. interrupção e contagem ) .

9.
Interfaces de Saída
Os dispositivos tais como solenóides , relés , contatores ,
partidas de motores , luzes indicadoras , válvulas e alarmes estão
conectados aos terminais de saída do CLP . Os circuitos de saída
funcionam de maneira similar aos circuitos de entrada : os sinais
emitidos pela CPU passam por uma barreira de isolamento antes de
energizar os circuitos de saída .
Os CLPs utilizam vários circuitos de saída para energizar seus
terminais de saída : relés , transistores e triacs.
- Os relés podem ser usados com alimentação alternada ou
contínua os relés eletromagnéticos de CLPs tradicionais aceitam
correntes de até alguns amperes .

10.
Interfaces de Saída
Os relés suportam de forma melhor os picos de tensão porque
contém uma camada de ar entre seus contatos que elimina a
possibilidade de ocorrência de corrente de fuga . No entanto são
comparativamente lentos e sujeitos a desgaste com o tempo.
- Os transistores chaveiam corrente contínua , são silenciosos
e não tem peças móveis sujeitas a desgaste , Os transistores são
rápidos e podem reduzir o tempo de resposta , mas suportam cargas
de , no máximo , 0,5A . Certos tipos de especiais de transistores , os
FETs ( transistores de efeito de campo ) podem aceitar cargas
maiores , normalmente até 1A.

11.
Interfaces de Saída
Os triacs chaveiam exclusivamente corrente alternada . Como
os transistores , as saídas triac são silenciosas , não tem peças móveis
sujeitas a desgaste , são rápidas e transportam cargas de até 0,5A.
OBS.: As saídas de estado sólido ( triacs e transistores )
podem ser danificadas e destruídas em caso de sobretensão e
sobrecarga.

12.
Ciclo de Operação
Todos os componentes do sistema CLP são utilizados durante
o ciclo de operação , que consiste de uma série de operações
realizadas de uma forma seqüencial e repetida.
Os elementos principais de um ciclo de operação são :
- Varredura das Entradas : Durante a varredura das entradas , o CLP
examina os dispositivos externos de entrada quanto a presença ou
ausência de tensão , isto é , um estado energizado ou desenergizado .
O estado das entradas é armazenado temporariamente em uma região
da memória denominada “ Tabela de imagem de entrada “.

13.
Ciclo de Operação
- Varredura do Programa : Durante a varredura do programa
o CLP examina as instruções no programa LADDER , usa os dados
de entrada armazenados na tabela de imagem de entrada e determina
se será ou não energizada . O estado resultante das saídas é
armazenada em uma região da memória denominada “ Tabela de
Imagem de Saída “.
- Varredura das Saídas : Baseado nos dados da tabela de
imagem de saída , o CLP energiza ou desenergiza seus circuitos de
saída que exercem controle sobre dispositivos externos.

14.
Linguagem de Programação
Um programa é uma série de instruções ou comandos que o
usuário desenvolve para fazer com que o CLP execute determinadas
ações . Uma linguagem de programação estabelece regras para
combinar as instruções de forma que gerem ações desejadas .
A linguajem mais usada freqüentemente para programação
dos CLPs é a LADDER . Na verdade , existem mais programas de
CLP escritos em linguagem de programação LADDER do que em
qualquer outra linguagem . A linguagem de programação LADDER é
uma adaptação de um diagrama elétrico funcional , como a
linguagem de programação LADDER é um sistema gráfico de
símbolos e termos , mesmo aqueles que não estão totalmente
familiarizados com os diagramas elétricos podem aprende-los
facilmente.

15.
Linguagem de Programação
As instruções usadas para programar a maioria dos CLPs são
baseadas em uma combinação de linguagem booleana , lógica ladder
e expressões mnemônicas . Uma expressão mnemônica é um termo
simples e fácil de lembrar que representa uma instrução . Por
exemplo : “ TON “ – representa “ Timer ON “ ( temporizador na
energização ) . Cada CLP usa instruções ligeiramente diferentes , que
podem ser consultadas no manual do usuário do respectivo CLP .

16.
Diagramas Elétricos Ladder
Os programas em linguagem ladder evoluiram a partir dos
diagramas elétricos , que representam a maneira como a corrente
elétrica circula pelos dispositivos , de forma a completar um circuito
elétrico . Estes diagramas mostram as interconexão entre os
dispositivos elétricos em um formato gráfico de fácil leitura , que
orienta o técnico na instalação da fiação .

17.
Diagramas Elétricos Ladder
O diagrama elétrico consiste de duas linhas verticais ou barras
de alimentação sendo que a corrente circula da esquerda para direita
Cada circuito elétrico no
diagrama é considerado como
uma linha . Cada linha possui 2
componentes principais ,
contém no mínimo 1
componente que é controlado e
contém a condição ou
condições que controlam este
dispositivo .

18.
Programas em Linguagem Ladder
Um programa em linguagem Ladder do CLP se assemelha
bastante a um diagrama elétrico comum , em um diagrama elétrico os
símbolos representam os dispositivos reais e a maneira como estão
conectados . O programa do CLP utiliza símbolos semelhantes , só
que aqui eles representam instruções lógicas para a aplicação . Um
programa em linguagem Ladder existe apenas no software do CLP ,
ele não considera a barra de alimentação nem o fluxo de corrente
através dos circuitos . Uma outra diferença é que , em um diagrama
elétrico , descreve-se os dispositivos como aberto ou fechado . Em
um programa Ladder as instruções são verdadeiras ou falsas ( 0 e 1)

19.
Programas em Linguagem Ladder
I/1 I/2 O/1
O/1

20.
Mnemônicos da programação Ladder
O/X
I/X
EQU
Equal
Source A S:39
5 <
Source B 1
1 <
EQU
EN
DN
TON
Timer On Delay
Timer T4:10
Time Base 0.01
Preset 40
Accum 0
TON

21.
Mnemônicos da Programação Ladder
0003
B3:3/3
EN
DN
TON
Timer On Delay
Timer T4:6
Time Base 1.0
Preset 1 <
Accum 0 <
TON
0004
T4:6/DN
L
B3:1/6
O:0/1

22.
Endereçamento
Nas interfaces de entrada e saída dos CLP’s existem vários
bornes de entrada ou saída , cada um deve ter o seu endereço para
que a CPU possa identifica-lo , cada fabricante adota seu respectivo
endereço , veja exemplo abaixo:
Entrada Digital : Allen Bradley
I : X / X
Entrada
Delimitador
Slot
Borne

23.
Endereçamento
Saída Digital : Allen Bradley
O : X / X
Saída
Delimitador
Slot
Borne

24.
Endereçamento
I:1/4 I:2/1 O:3/8
O:3/8
Fonte
CPU
Entrada
Entrada
Saída
Saída
Saída
Saída
Slot
6
Slot
5
Slot
4
Slot
3
Slot
2
Slot
1
Slot
0

25.
Tabela de Dados
Out Put ............ 0 ........ O
Input .............. 1 ........ I
Status ............. 2 ........ S2
Bit .................3 ........ B3
Timer ............. 4 ........ T4
Counter ........... 5 ........ C5
Block .............. 6 ........ R6
Integer ............ 7 ........ N7
Float ............... 8 ........ F8

26.
Programação – Acionamento Direto
I:0/1 I:0/2 O:0/1
O:0/1

27.
Programação – Acionamento Indireto
O:0/1
B3:0/0 B3:0/1 O:0/1
I:0/1 B3:0/0
I:0/2 B3:0/1

28.
Programação – Temporização
I:0/0 TON
Timer On Delay
Timer T4:1
Time Base 1.0
Preset 5 <
Accum 0 <
TON
T4:1/DN O:0/0
( E N )
( D N )

29.
Programação – Latch / Unlatch
B3:0/5 O:0/1
I:0/1 B3:0/5
I:0/2 B3:0/5
L
U