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C.L.P CONTROLADOR LÓGICO

PROGRAMÁVEL

Alberto Willian Mascarenhas, Abílio Muniz e Sérgio Leal

Primeira parte

2Alberto Willian Mascarenhas, Abílio Muniz e Sérgio Leal

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CLP – CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL

1. Introdução e História do P.L.C.2. Tipos de Programação3. Arquitetura de CLPs


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Introdução e História do P.L.C.

O primeiro CLP foi desenvolvido no final de 1960.Já em 1970, o CLP era equipado com uma CPU, com processador AMD 2901.Em 1973 surgiu a primeira comunicação entre CLPs – Mod bus.Em 1980, surge a primeira comunicação Standard – MAP (Manufacturing Automation Protocol).Em 1990 chega a norma IEC 1131-3 que leva todas aslinguagens a um padrão internacional.Hoje, dentro da nova IEC 61131-3, podemos programar o CLP de quatro modos: diagrama de blocos, lista de instruções, ladder e texto estruturado.


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Integração do P.L.C.


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Entradas do CLP

O que são entradas? São dispositivos que introduzem informações ao CLP,tais dispositivos são como:

-Chaves;-Botões;-Sensores;-Encoders;-Termopares;-PT100.


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Saídas do CLP

O que são Saídas? São dispositivos que recebem uma informação do CLPpara executar uma determinada ação, tais dispositivos são como:

-Motores;-Bombas;-Cilindros;-Resistências.


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Vantagens do CLP

- Economia na mudança de função (facilidade de programação);- Alta confiabilidade;- Aumento da vida útil do controlador;- Menor manutenção preventiva e corretiva;- Envio de dados para processamentos centralizados;- Expansão em módulos;- Redução de dimensão em relação a painéis de Relês, para

redução de custos.


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Funcionamento do P.L.C.

O funcionamento de um CLP corresponde a três etapas distintas, as quais são:

entradas, processamento e saídas.

Essas etapas são ilustradas na Figura 1.3.


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O Hardware do P.L.C.

O hardware de um CLP é formado por 3 unidades distintas, as quais são: fonte de alimentação, CPU (Unidade Central de Processamento) e interfaces de entrada e saídas ou I/O, a Figura 1.4 apresenta as unidades em um modelo de micro CLP.


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Questões

1. - Defina CLP.2. - Quando foi construído e qual o nome do primeiro CLP?3. - O que são entradas em um CLP?

Dê alguns exemplos (mínimo 3).4. - O que são saídas em um CLP?

Dê alguns exemplos (mínimo 3).5. - Quais são as principais vantagens do PLC?6. - Quais são as etapas de funcionamento de um PLC?7. - Do que é formado ,basicamente, o hardware de um CLP?8. - O que são módulos em um CLP?9. - Quais são os modos de programação de PLC

(dentro da IEC 61131-3)?10. - Cite alguns fabricantes de CLP que você conhece.


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Tipos de Programação


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O que é linguagem de programação?Uma linguagem de programação é um meio de indicar a um sistema de execução de tarefas uma série de operações a serem executadas.

Os tipos de linguagens de programação para CLPs são:

Texto EstruturadoÉ uma linguagem de alto nível, com uma sintaxe que lembra o Pascal, e é indicada para uma ampla faixa de aplicações. Figura 2.1.


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LadderÉ uma linguagem baseada na lógica de contatos, como se fosse um comando elétrico na horizontal. Figura 2.2.


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Lista de InstruçõesÉ uma linguagem de baixo nível, define-se textualmenteos componentes e as instruções que o CLP deverá realizar passo a passo. Figura 2.3.


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Diagrama de BlocosÉ semelhante ao circuito digital. Temos portas lógicas e blocos montados em caixas selecionáveis. Figura 2.4.


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SFC (Sequential Function Chart, conhecido como Grafecet)

É uma linguage m indicada para processos seqüenciais e pode misturar lista de instruções, diagramas laddere blocos de funções. Figura 2.5.


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Com relação ao endereçamento (baseado em LOGO! – SIEMENS).


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Funções Básicas (GF)As funções são definidas como (baseadas em LOGO! – SIEMENS):


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Funções Especiais (SF)


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QUESTÕES

1 – Defina linguagem de programação.2 – Quando e qual o órgão que introduziu a primeira linguagem

de programação de CLP? Quais são os modos de programação de PLC?

3 – Defina linguagem de texto estruturado? Dê algum exemplo.4 – Defina linguagem ladder? Dê algum exemplo.5 – Defina linguagem de lista de instruções? Dê algum exemplo.6 – Defina linguagem de diagrama de blocos? Dê algum exemplo.7 – Defina linguagem SFC? Dê algum exemplo.8 – Como funciona o endereçamento em programação de CLP

(baseado em LOGO!) ?9 – Cite algumas funções básicas e especiais, mínimo 3

(baseadas em LOGO!).10 – Qual a linguagem de programação do LOGO! (SIEMENS)?


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Arquitetura de CLPs


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A Figura 3.1 ilustra a arquitetura básica de um CLP genérico composto de:

• CPU;• Memória• Dispositivos de Entrada e de

Saída (módulos de I/Os);• Interface Homem/Máquina;• Fonte de Alimentação.

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Arquitetura de CLP - CPU

A CPU (Central Processing Unit) - Unidade Central de Processamento é ainteligência do sistema. Ela recebe os sinais digitais e os sinais analógicos dossensores conectados aos módulos de entradas e também recebem comandos e os dados via comunicação em rede (quando usada). Em seguida executa as operações previamente inseridas na memória de programa pelo usuário e atualiza as saídas digitais e analógicas. A Figura 3.2 apresenta alguns modelos de CPUs


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Arquitetura de CLP - Memória

A memória é o local onde são armazenados os dados referentes aofuncionamento do sistema e armazenamento de informações necessárias aousuário

É dividida em duas partes:- Instruções de programa executivo que controla as atividades da CPU(Firmware e rascunho do sistema);- Instruções de programa de aplicação do usuário (Programa de aplicação e Tabela de dados).


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Arquitetura de CLP – Entrada e Saída

Os módulos de I/Os possibilitam a interface entre os dispositivos do usuáriocom a CPU. Existe uma grande variedade de módulos de entrada e saída: 24Vdc, 220Vac entrada analógica (tensão ou corrente), saída analógica (tensão ou corrente), módulos para controle de malha, módulos de comunicação, etc.


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Arquitetura de CLP – Fonte de Alimentação

A fonte de alimentação fornece todos os níveis de tensão exigidos para asoperações internas do CLP. Existem casos que uma segunda fonte énecessária devido ao aumento de consumo com a expansão dos módulos de saída. Certos modelos de CLPs são projetados para operarem com uma tensão de alimentação de 220Vac, outros trabalham com 24Vdc.


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Arquitetura de CLP – Interfaces

As interfaces são os dispositivos que realizam a interface Homem/Máquinaconectados aos CLPs. Servem para programação local e também para monitorar o andamento do programa, as variáveis internas e os dispositivos de campo. Podem ser portáteis ou não. Alguns exemplos são:

IHM;Panel View;PC;Impressoras;Módulos de programação;Etc.


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Arquitetura de CLP – Classificação

Os CLPs classificam-se de acordo com os pontos de I/Os e a quantidade dememória de programação disponível. A Tabela 3.1 apresenta a classificação.


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Arquitetura de CLP – Classificação

Entre os Micros e Pequenos CLPs, ainda é possível encontrar outra divisão:

-Compactos: que têm quantidade fixa de pontos de I/O;

- Modulares: que permitem a configuração, por parte do usuário, daquantidade e combinação dos pontos de I/O.

Em alguns CLPs Compactos, é possível a adição de pontos de I/O por meio de módulos de expansão, com limite determinado pelo fabricante, porém apresentam poucas opções de configuração.


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Arquitetura de CLP – SCAN

O SCAN do CLP em modo de execução pode ser descrito resumidamentepelo fluxograma apresentado na Figura 3.8.


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SCAN TIME (Tempo de Varredura) é a quantidade de tempo consumida para realizar as tarefas específicas do SCAN. Tipicamente medido em ms.Os fatores que tem influência direta sobre o Scan Time são:

Quantidade de módulos e pontos de entrada;Conexão de dispositivos periféricos;Tamanho do programa de aplicação e tipo de instruções utilizadas;Quantidade de módulos e pontos de saída.


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SCAN RATE (Taxa de SCAN)

é a quantidade de tempo consumida para realizar as tarefas em relação à quantidade de memória. Tipicamente medido em ms/K. Se um CLP tem um SCAN RATE de 8ms/K e o programa possui 6K de memória, então o CLP leva 48 ms para completar um SCAN de programa.


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QUESTÕES

1. Quais são os componentes básicos da arquitetura de um C.L.P.?

2. Defina CPU.3. Defina Memória. Quais são os tipos presentes em um CLP?4. Defina cartões/módulos de I/Os. Quais são os principais tipos?5. Defina fonte de alimentação. Quais são os principais tipos?6. Defina interface. Quais são os principais tipos?7. Quais são os tipos de CLPs? Como são qualificados?8. Defina SCAN.9. Defina SCAN TIME?10. Se um programa de CLP tem 7,5K e o SCAN RATE é de 7,5

ms/K, qual será o tempo de atualização de I/Os?


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QUESTÕES

Determinar a equação booleana, simplificada, para executar a seguinte lógica para ligar o motor deum ventilador :

1. Forno ligado e motor da esteira ligado, ou2. Forno desligado e temperatura acima de 50 °C, ou3. Forno desligado, relé X operado e motor da esteira ligado, ou4. Motor da esteira ligado e temperatura acima de 50 °C, ou5. Motor da esteira ligado, forno desligado e relé X inoperado, ou6. Forno ligado, relé X inoperado e trem estacionado no local.

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