Controlador Lógico Programavel (CLP)

O Controlador Lógico Programável, ou simplesmente PLC

(Programmable Logic Controller), pode ser definido como um dispositivo de

estado sólido - um Computador Industrial, capaz de armazenar instruções para

implementação de funções de controle (seqüência lógica, temporização e

contagem, por exemplo), além de realizar operações lógicas e aritméticas,

manipulação de dados e comunicação em rede, sendo utilizado no controle de

Sistemas Automatizados

Os principais blocos que compõem um PLC são:

· CPU (Central Processing Unit - Unidade Central de Processamento):

compreende o processador ( microprocessador, microcontrolador ou processador

dedicado), o sistema de memória (ROM e RAM) e os circuitos auxiliares de

controle;

· Circuitos/Módulos de I/O ( lnputlOutput — Entrada/Saída): podem

ser discretos (sinais digitais: 12VDC, 127 VAC, contatos normalmente abertos,

contatos normalmente fechados) ou analógicos (sinais analógicos: 4-20mA, 0-

10VDC, termopar);

· Fonte de Alimentação: responsável pela tensão de alimentação

fornecida à CPU e aos Circuitos/Módulos de I/O. Em alguns casos, proporciona

saída auxiliar (baixa corrente).

· Base ou Rack: proporciona conexão mecânica e elétrica entre a

CPU, os Módulos de I/O e a Fonte de Alimentação. Contém o barramento de

comunicação entre eles, no qual os sinais de dados, endereço, controle e tensão

de alimentação estão presentes.

Pode ainda ser composto por Circuitos/Módulos Especiais: contador

rápido (5kHz, 10kHz, 100kHz, ou mais), interrupção por hardware, controlador de

temperatura, controlador PID, co-processadores (transmissão via rádio,

posicionamento de eixos, programação BASIC, sintetizador de voz, entre outros)

e comunicação em rede, por exemplo.

A figura a seguir mostra um PLC comercial.

1.1 - Operação Básica do CLP

A CPU executa a leitura dos status (condições, estados) dos

dispositivos de entrada meio dos Circuitos/Módulos de I/O. Esses status são

armazenados na memória (RAM) para serem processados pelo Programa de

Aplicação (desenvolvido pelo usuário e armazenado em memória RAM, EPROM

ou EEPROM no PLC). Após a execução do Programa de Aplicação, o

processador atualiza os status dos dispositivos de saída por meio dos

Circuitos/Módulos de I/O, realizando a lógica de controle.

A programação do PLC é feita por meio de uma Ferramenta de

Programação que pode ser um Programador Manual (Terminal de Programação,

Handheld Programmer), ou um PC com Software de Programação específico

(ambiente DOS® ou Windows® ). A Linguagem Ladder (RLL - Relay Ladder

Logic, Lógica de Contatos de Relê), muito popular entre os usuários dos antigos

sistemas de controle a relês, é a mais utilizada. Esta linguagem é a representação

lógica da seqüência elétrica de operação, como ilustrado nas figuras a seguir.

A lógica implementada pelo PLC é muito similar à convencional, sendo

que os dispositivos de entrada (elementos B0 e B1) são conectados ao

Circuito/Módulo de Entrada e o dispositivo de saída (elemento L0), ao

Circuito/Módulo de Saída. O Programa de Aplicação determina o acionamento da

saída em função das entradas (B0 . B1 = L0). Qualquer alteração desejada nesta

lógica é realizada por meio de alterações no programa, permanecendo as

mesmas ligações (conexões) nos Circuitos/Módulos de I/O.

1.2 - Histórico

Na década de 60, o aumento da competitividade fez com que a

indústria automotiva melhorasse o desempenho de suas linhas de produção,

aumentando tanto a qualidade como a produtividade. Fazia-se necessário

encontrar uma alternativa para os sistemas de controle a relês. Uma saída

possível, imaginada pela General Motors, seria um sistema baseado no

computador.

Assim, em 1968 , a Divisão Hydramatic da GM determinou os critérios

para projeto do PLC, sendo que o primeiro dispositivo a atender às especificações

foi desenvolvido pela Gould Modicon em 1969.

As principais características desejadas nos novos equipamentos de

estado sólido, com a flexibilidade dos computadores, eram:

· Preço competitivo com os sistemas a relês;

· Dispositivos de entrada e de saída facilmente substituíveis;

· Funcionamento em ambiente industrial (vibração, calor, poeira,

ruídos);

· Facilidade de programação e manutenção por técnicos e

engenheiros;

· Repetibilidade de operação e uso.

Inicialmente, os CLPs, ouPLCs eram chamados PCs - Programmable

Controllers, mas com o advento dos Computadores Pessoais (PCs - Personal

Computers), convencionou-se PLCs para evitar conflitos de nomenclatura.

Originalmente os PLCs foram usados em aplicações de controle discreto (onloff -

liga/desliga), como os sistemas a relês, porém eram facilmente instalados,

economizando espaço e energia, além de possuírem indicadores de diagnósticos

que facilitavam a manutenção. Uma eventual necessidade de alteração na lógica

de controle da máquina era realizada em pouco tempo, apenas com ‘mudanças’

no programa, sem necessidade de alteração nas ligações elétricas.

A década de 70 marca uma fase de grande aprimoramento dos PLCs.

Com as inovações tecnológicas dos microprocessadores, maior flexibilidade e um

grau também maior de inteligência, os Controladores Lógicos Programáveis

incorporaram:

1972 - Funções de temporização e contagem;

1973 - Operações aritméticas, manipulação de dados e comunicação

com computadores;

1974 - Comunicação com lnterfaces Homem-Máquina;

1975 - Maior capacidade de memória, controles analógicos e

controle PID;

1979/80 - Módulos de I/O remotos, módulos inteligentes e

controle de posicionamento.

Nos anos 80, aperfeiçoamentos foram atingidos, fazendo do PLC um

dos equipamentos mais atraentes na Automação Industrial. A possibilidade de

comunicação em rede (1981) é hoje uma característica indispensável na indústria.

Além dessa evolução tecnológica, foi atingido um alto grau de integração, tanto no

número de pontos como no tamanho físico, que possibilitou o fornecimento de

minis e micros PLCs (a partir de 1982).

Atualmente, os PLCs apresentam as seguintes características:

· Módulos de I/O de alta densidade (grande número de Pontos de I/O

por módulo);

· Módulos remotos controlados por uma mesma CPU;

· Módulos inteligentes (coprocessadores que permitem realização de

tarefas complexas: controle PID, posicionamento de eixos, transmissão via rádio

ou modem, leitura de código de barras);

· Software de programação em ambiente Windows® (facilidade de

programação);

· Integração de Aplicativos Windows® (Access, Excel, Visual Basic)

para comunicação com PLCs;

· Recursos de monitoramento da execução do programa, diagnósticos

e detecção de falhas;

· Instruções avançadas que permitem operações complexas (ponto

flutuante, funções trigonométricas );

· Scan Time (tempo de varredura) reduzido (maior velocidade de

processamento) devido à utilização de processadores dedicados;