Controlador Lógico Programável

Aline Cristina da Silva Ferreira Denilson Robson de Almeida

Marcelo Salladini

Wilson Eliar Nascimento

Curso de Engenharia de Produção da Faculdade Educacional de Araucária

Terceiro Período – Turma C

RESUMO: O presente trabalho tem como objetivo compreender o principio de funcionamento do Controlador

Lógico Programável, é um dispositivo físico eletrônico, baseado em um microprocessador, dotado de memória

programável capaz de armazenar programas implementados por um usuário com o objetivo de determinar seu processo

de funcionamento.

1– Introdução

O Controlador Lógico Programável é um equipamento de

controle industrial microprocessado, utilizado em

sistemas de automação flexível, criado inicialmente para

efetuar o controle lógico de variáveis discretas, e

atualmente usado para todos os tipos de controle. São

ferramentas de trabalho muito úteis e versáteis para

aplicações em sistemas de acionamentos e controle, e por

isso são utilizados em grande escala no mercado

industrial. [1] Instrumentação Industrial, Egídio Alberto

Bega (organizador). Rio de janeiro: Interciência:

IBP,2003.

2 – Definição Técnica

Segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas

Técnicas), é um equipamento eletrônico digital com

hardware e software compatíveis com aplicações

industriais.

[2](www.cefetsp.br/edu/davila/CLP/Clp_5_davila.pdf).

3 – O que é um Controlador Lógico Programável?

O CLP é um dispositivo microprocessado que foi

inventado para substituir circuitos lógicos de relés

necessários para controle de máquinas, executando

lógicas de intertravamento digitais com várias vantagens.

Em função disso, podemos salientar a compactação dos

painéis e a facilidade de alteração da lógica de

intertravamento, a reutilização de painéis e a redução do

tempo de remodelagem de linha de produção. Com a

evolução dos recursos eletrônicos, possibilitou a

capacidade de realizar tarefas simples como a lógica de

ligar e desligar um motor até as atividades mais

complexas que envolvem a implementação de funções

que utilizam outras linguagens de programação como C,

C++ e entre outras.

Este dispositivo nasceu dentro da General Motors em

1968, devido a grande dificuldade de mudar a lógica de

controle de painéis de comando a cada mudança na linha

de montagem. A sua grande vantagem era a

reprogramação sem necessidade de realizar modificações

de hardware, e com isso os tradicionais painéis de

controles e relês foram sendo substituídos. Os CLPs

permitiram transferir as modificações de hardware em

modificações no software.

De forma geral, os Controladores Lógicos Programáveis,

são equipamentos eletrônicos de última geração,

utilizados em sistemas de automação flexível. Estes

permitem desenvolver e alterar facilmente a lógica para

acionamento das saídas em função das entradas.

4 – Funcionamento

O principio fundamental de funcionamento de um CLP é

a execução por parte da CPU (Unidade Central de

Processamento) de um programa executivo, que realiza

ciclicamente as ações de leitura das entradas, execução

do programa do usuário e atualização das saídas.

Ao ser ligado, um CLP cumpre uma rotina de

inicialização gravada em um sistema operacional. Essa

rotina realiza as seguintes tarefas:

- Limpeza das memórias-imagem.

- Teste da memória RAM.

- Teste de executabilidade do programa.

Após este processo, a CPU passa a trabalhar

continuamente scaneando o programa. Esse scan consiste

em um ciclo executado várias vezes. São vários passos,

onde checam o sistema e atualiza o contador interno,

corrente e valores do timer. Os passos mais importantes

são:

Passo 1:

Verifica estados das entradas – O CLP olha em cada

entrada para determinar se está ligada ou desligada. Em

outros termos, o CLP identifica se o sensor conectado na

primeira entrada esta ligado? E a segunda entrada? Qual

o valor numérico de uma entrada analógica? E a terceira?

Após esse processo de confirmações, o CLP registra os

dados de cada canal de entrada, tanto digitais como

analógicos.

Passo 2:

Executa o programa – O CLP executa seu programa,

seguindo uma instrução de cada vez, que é programada

pelo usuário. Ou seja, o usuário programa a primeira

entrada, então deverá ligar a primeira saída.

Passo 3:

Atualizar estados das saídas – Aqui o CLP atualiza a

condição das saídas, baseando-se em estados encontrados

nas entradas durante o passo 1 e os resultados de

execução do seu programa durante o passo 2, depois de

concluído a análise em cada passo, o CLP executa a

sequência no processo.

4.1 – Entrada

Dispositivos que introduzem informações ao CLP.

Chave liga/desliga;

Botões;

Sensores.

4.2 – Processamento

Área onde é feito a leitura das informações.

4.3 – Saídas

Dispositivos que recebem a informação do CLP para

executar uma determinada ação.

Motores;

Bombas;

Cilindros;

Resistências.

Figura 1. Estrutura básica de funcionamento de um CLP.

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.

Fonte de Alimentação:

A alimentação de energia do CLP utiliza uma fonte

chaveada e uma única tensão de saída de 24 V.

Essa tensão já é compatível para alimentar os módulos de

entrada e saída de dados e a CPU ao mesmo tempo.

CPU:

É responsável pela execução do programa do usuário,

atualização da memória de dados e memória-imagem das

entradas e saídas.

Interfaces de entradas e saídas:

As entradas e saídas de um CLP podem ser divididas em

duas categorias: As analógicas e digitais. Na

figura 2 são ilustrados estes dois modelos de interfaces.

Figura 2. Interfaces de entradas e saídas.

Os módulos de entrada e saídas são compostos de grupos

de bits, associados em conjunto de 8 bits ou conjunto de

16 bits, de acordo com o tipo da CPU.

As entradas analógicas são módulos conversores A/D,

que convertem um sinal de entrada em um valor digital,

normalmente de 12 bits. As saídas analógicas são

módulos conversores D/A, ou seja, um valor binário é

transformado em um sinal analógico. Os sinais dos

sensores são aplicados às entradas do controlador e a

cada ciclo todos esses sinais são lidos e transferidos para

a unidade de memória interna denominada memória

imagem de entrada. Estes sinais são associados entre si e

aos sinais internos. Ao término do ciclo de varredura, os

resultados são transferidos à memória imagem de saída e

então aplicados aos terminais de saída.

Figura 3. Ciclo de processamento de um CLP.

4.4 – Leituras das entradas e atualização das imagens

Lê cada uma das entradas, verificando se houve

acionamento. Esse processo é chamado de ciclo de

varredura.

4.5 – Programa

Através das instruções do usuário sobre qual ação tomar

em caso de acionamento das entradas o CLP atualiza a

memória imagem das saídas.

4.6 – Atualizações das saídas referidas à imagem

As saídas são acionadas ou desativadas conforme a

determinação da CPU. E assim um novo ciclo é iniciado.

O CLP é formado por uma fonte de alimentação, uma

CPU, e interfaces de entrada e saída, porém pode-se

considerar como uma pequena caixa contendo centenas

de relês separado, contadores, temporizadores e locais de

armazenamento de dados. Ver figura 4.

Figura 4. Funcionalidades de um CLP.

5 – Vantagens e Desvantagens dos CLPs

5.1- Vantagens:

Ocupam menor espaço;

São reprogramáveis, permitindo alterar os parâmetros

de controle sem necessidade de interromper o processo

produtivo;

Podem ser reutilizados;

Manter uma documentação sempre atualizada;

Apresentam interface de comunicação com outros

CLPs e computadores de controle;

Permitem maior rapidez na elaboração do projeto do

sistema.

Maior flexibilidade;

Baixo consumo de energia;

Maior confiabilidade.

Fácil funcionamento na fase de projeto do sistema ou

reparos em falha que venham ocorrer durante a sua

operação;

Operar com reduzido grau de proteção, pelo fato de

não serem gerados faiscamentos;

Baixa manutenção;

5.2 - Desvantagens:

Custo muito alto.

6 – Exemplos

Exemplos do dia a dia destes sistemas são as máquinas

de lavar louça, máquinas de lavar roupa, secadoras e

elevadores. Nestes sistemas, as saídas podem ser sinais

de 120 volts AC que alimentam motores, válvulas

solenóides e luzes de indicação; ou então podem ser

sinais DC ( por ex. : 24 volts) que também podem ser

utilizados para acionar válvulas, luzes de indicação, e

indiretamente, para acionar motores.

7– Conclusão

Abordaram-se aqui as principais definições e o princípio

de funcionamento de um CLP. O CLP é um dos

principais equipamentos responsáveis pela evolução da

automação industrial, com grande capacidade de

processamento de dados em tempo real.

Foi idealizado pela necessidade de poder se alterar uma

linha de montagem sem que tenha de fazer grandes

modificações mecânicas e elétricas a partir da

necessidade da indústria automobilística, com objetivo de

substituir os painéis de controle a relê, o controlador

lógico programável (CLP) se tornou um dos

equipamentos mais utilizados na implementação de

sistemas autonomizados.

8 – Referências

Página da internet acessada em 11/11/2010 – Autor:

Kayo Felipe Nunes Maia de Queiroga.

http://www.ebah.com.br/controlador-logico-

programavel-doc-a30900.html

Página da internet acessada em 11/11/2010 – Autor:

Desconhecido.

http://aco2000.sites.uol.com.br/fantas1.htm

Franchi, Claiton Moro, Acionamentos Elétricos / Claiton

Moro Franchi – 1. Ed. – São Paulo: Érica, 2007

[1] Instrumentação Industrial, Egídio Alberto Bega

(organizador). Rio de janeiro: Interciência: IBP,2003.

Estudo sobre Controle Automático Utilizando

Controador Lógico Programável – CLP – Anthony

Santana Junior.

Página da internet acessada em 22/11/2010 – Autor Prof.

Eng. M.Sc d`Avila.

[2] (www.cefetsp.br/edu/davila/CLP/Clp_5_davila.pdf).