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Controladores lógicos
programáveis
Fonte: SIAE
Definição
CLP
Aparelho microprocessado capaz controlar processos industriais a partir de
instruções (comandos) armazenadas em sua memória interna.
4
Características
• Hardware e/ou dispositivo de controle de fácil e rápida programação ou
reprogramação, com a mínima interrupção na produção;
• Capacidade de operação em ambiente industrial sem o apoio de equipamentos ou
hardware específicos;
• Sinalizadores de estado e módulos tipo plug-in de fácil manutenção e substituição;
• Hardware ocupando espaço reduzido e apresentando baixo consumo de energia;
• Possibilidade de monitoração do estado e operação do processo ou sistema, através
da comunicação com computadores;
• Hardware de controle que permite a expansão dos diversos tipos de módulos, de
acordo com a necessidade.
• Etc...
Estrutura de um CLP
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Estrutura de um CLP
REDE
ELÉTRICA FONTE DE
ALIMENTAÇÃO
MEMÓRIA DE
USUÁRIO
UNIDADE DE
PROCESSAMENTO
MEMÓRIA DO
PROGRAMA
MONITOR
CIRCUITOS
AUXILIARES BATERIA
MEMÓRIA
IMAGEM
DOS I/O
MEMÓRIA
DE DADOS
TERMINAL DE
PROGRAMAÇÃO
MÓDULOS DE
SAÍDAS
MÓDULOS DE
ENTRADAS
Estrutura de um CLP Fonte de Alimentação
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Estrutura de um CLP
Fonte de Alimentação
Converte o sinal da rede elétrica (127V/220VAC) em sinais DC regulados que
irão alimentar os circuitos eletrônicos internos: processador e circuitos auxiliares de I/O.
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Estrutura de um CLP
Bateria
Alimentar os circuitos de relógio (ou de RTC) e de memória RAM que são
utilizadas para armazenar o programa do usuário.
Interfaces •IHM;
•Panel View;
•PC;
•Impressoras;
Tempo de Processamento:tempo necessário para a CPU
executar uma instrução booleana(contato ou bobina);
Linguagem de Programação:Tipo de ferramenta utilizada
para desenvolver os programas.Ex: LADDER, C,
ASSEMBLY;
Recursos de Programação:indica os recursos que
possam ser utilizados, por exemplo: temporizadores,
contadores, PID, etc.;
Portas de comunicação:quantidade de portas existentes
na CPU, indicando tipo (RS-232, RS-422, etc.) e
protocolos suportados.
Algumas especificações técnicas de uma CPU
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Estrutura de um CLP
Memória do Programa Monitor
É responsável pelo gerenciamento de todas as atividades do CLP. Não pode
ser alterado pelo usuário e fica armazenado na memória EEPROM.
O programa monitor é o “sistema operacional” do CLP.
Normalmente, as CPUs contêm pelo
menos uma porta serial. De maneira geral,
as características que devem ser
consideradas durante a configuração do
CLP são:
Comunicação
O Padrão da porta serial:
RS-232: utiliza cabo “par trançado”em distâncias de
até15m. É o padrão existente nas portas dos PCs;
RS-422:Possui balanceamento de sinal (linhas de
transmissão e recepção tem comuns independentes),
proporcionando maior imunidade a ruídos, maior
velocidade de transmissão e distâncias mais longas
(até1.200m). A comunicação é full-duplex(pode enviar e
receber dados simultaneamente);
RS-485:Similar ao RS-422, porém a comunicação pode
ser half-duplex (pode apenas enviar ou receber dados
em um determinado instante) ou full duplex.
Hardware:
RS485 HALF-DUPLEX (2 FIOS)
RS485 FULL-DUPLEX
Software:
Protocolo de comunicação:Determina a forma de
transmissão de dados (formato dos dados,
temporização, sinais de controle utilizados, etc.);
Taxa de transmissão (BaudRate):Determina a
velocidade,expressa em bits por segundo (bps).
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Estrutura de um CLP
Memória do Usuário
Memória onde se armazena o programa desenvolvido pelo usuário para uma
determinada aplicação. Geralmente é armazenado numa memória RAM (mantida por
uma bateria).
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Circuitos Auxiliares
Power On Reset (POR)
Quando alimentamos um equipamento eletrônico, é impossível prever o
estado lógico dos circuitos internos. Para que não ocorra um acionamento indevido de
uma saída, existe um circuito encarregado de desligar as saídas no instante em que o
equipamento é ligado.
20
Circuitos Auxiliares
Power Down
Circuito responsável por monitorar a tensão de alimentação, e no caso desta
apresentar uma queda inferior a um limite pré-determinado, o Power Down provoca um
reset no processamento.
21
Circuitos Auxiliares
Watch Dog Timer
É conhecido como cão de guarda, serve exclusivamente para gerenciar
travamentos no programa principal.
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Princípio de Funcionamento
VARREDURA
DAS
ENTRADAS
INÍCIO
EXECUÇÃO
DO
PROGRAMA
ATUALIZAÇÃO
DAS
SAÍDAS
Dispositivos
de Entrada
Transdutores
Sensores
Chaves
Dispositivos
de Saída
Amplificador
Sinalizadores
Atuadores
CLP
Sistema
Automatizado
Ciclo de Operação do CLP
Ilustração do Ciclo de Varredura
Execução das Etapas
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Princípio de Funcionamento
Inicialização (Início)
No instante que o CLP é ligado, faz-se uma verificação eletrônica da CPU, ou
seja, atualiza todas as configurações de entrada e saída.
Verificação das Entradas (Varredura)
Neste estágio, o CLP lê as entradas iniciando um processo que é conhecido
no sub-mundo da automação como “Scan Time”, e esta varredura é da ordem de alguns
microssegundos (µs).
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Princípio de Funcionamento
Transferência para a Memória Imagem
Após a leitura o CLP transfere o estado das entradas para uma região de
memória denominada de memória imagem. Esta memória é frequentemente consultada
durante a execução programa de usuário.
Comparação com o Programa do Usuário
O processador, ao executar o programa do usuário e após consultar a
memória imagem das entradas, atualiza o estado da memória imagem das saídas, de
acordo com as instruções definidas pelo programa do usuário.
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Princípio de Funcionamento
Atualização do Estado das Saídas
O CLP escreve o valor contido na memória imagem das saídas, atualizando
os módulos ou interfaces de saída, após isto, inicia-se outra varredura.
Circuitos de Entrada
Entrada Digital AC
Módulos de Entrada Discreta AC
240 Vac, 120 Vac, 24 Vdc ou 5 Vdc.
Circuitos de Entrada
Entrada Digital DC
Módulos de Entrada Discreta DC
Circuitos de Entrada
Entrada Digital DC e AC
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Circuitos de Entrada
Entrada Analógica
Circuitos de Entrada
Entrada Analógica
Circuitos de Entrada
Cartão de entrada
Circuitos de Saída
Saída Digital a Relé
Saída Digital Isolada
Saída AC a TRIAC
Saída digital
Saída digital
Circuitos de Saída
Saída Analógica
Circuitos de Saída
Circuitos de Saída
Saída Analógica
Cartão de saída
O Sistema Completo
42
Porte do CLP
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Programação de CLPs
Corrente Lógica Fictícia
A varredura de um programa escrito em linguagem ladder é lido pelo
compilador linha a linha, sequencialmente e sempre da esquerda para a direita. Por
este motivo criou-se o conceito da corrente lógica fictícia, ou seja, a corrente sai sempre
da esquerda para a direita e de cima para baixo, como está representado na figura
abaixo.
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
1o Sentido
2o Sentido
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Programação de CLPs
Modos de Operação
• Programação: Controlador não varre/executa o programa e as saídas são desligadas;
• Run: O controlador varre/executa o ladder, monitora entradas e saídas, não é possível
editar programas;
• Remoto: É possível desenvolver a edição de programa on-line nessa posição, ou seja,
o modo do controlador pode ser alterado.
RUN PROG
REM
45
Programação de CLPs
Endereçamento no Micro Logix 1500
Entradas: De I:0/0 até I:0/15
Saídas: De O:0/0 a O:0/15
Auxiliares: B3:0
Temporizador: T4:1.ACC
Contadores: C5:0
46
Programação de CLPs
Software: RS-Logix
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Programação de CLPs
Linguagem Ladder no RS-Logix – Instruções de BIT
Examine se Energizado (XIO)
Esta instrução representa um contato normalmente aberto de um relé (NA),
ou seja, na ausência de tensão o contato permanece aberto, e a chave só fecha se o
endereço de entrada ao qual está associado for energizado.
I:0/bit Estado do BIT XIC
0 Aberta
1 Fechada
Tabela da Verdade
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Programação de CLPs
Linguagem Ladder no RS-Logix – Instruções de BIT
Examine se Desenergizado (XIC)
Esta instrução representa um contato normalmente fechado de um relé (NF),
ou seja, na ausência de tensão o contato permanece fechado, e a chave só abre se o
endereço de entrada ao qual está associado for energizado.
I:0/bit Estado do BIT XIC
0 Fechada
1 Aberta
Tabela da Verdade
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Programação de CLPs
Linguagem Ladder no RS-Logix – Instruções de BIT
Energizar Saída (OTE)
Esta instrução representa um endereço virtual da saída associada ao
endereço da instrução, ou seja, se esta instrução for energizada, a saída
correspondente apresentará nível lógico alto.
O:0/bit
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Programação de CLPs
Linguagem Ladder no RS-Logix – Instruções de BIT
Exemplo 01:
Desenvolver um programa que execute a partida direta de um motor de
indução.
51
Programação de CLPs
Partida Direta
K1
Fase S
K1
R
S
T
Circuito de Força Circuito de Comando
SA
F1
F4
B0
B1 K1
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Programação de CLPs
Partida Direta - Ladder
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Programação de CLPs
Linguagem Ladder no RS-Logix – Instruções de BIT
Energizar e Desenergizar a Saída com Retenção (OTL e OTU)
Geralmente estas instruções são usadas aos pares. Sempre que o endereço
da OTL é energizado, a saída referente a este endereço permanece energizada até que
a OTU com mesmo endereço da OTL seja energizado.
L U
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Programação de CLPs
Linguagem Ladder no RS-Logix – Instruções de BIT
Monoestável sensível à Borda de Subida (OSR)
Esta instrução torna a linha verdadeira durante uma transição de falso para
verdadeiro da condição da linha. A linha permanece verdadeira até o fim do ciclo de
varredura do programa.
OSR
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Programação de CLPs
Linguagem Ladder no RS-Logix – Instruções de Tempo
Temporizador na Energização (TON)
Conta intervalos de tempo quando a linha é verdadeira, e após o valor pré-
determinado, ativa o flag “DN”.
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Programação de CLPs
Linguagem Ladder no RS-Logix – Instruções de Tempo
Temporizador na Desenergização (TOF)
Conta intervalos de tempo quando ocorre uma transição de verdadeiro para
falso, e após o valor pré-determinado, ativa o flag “DN”.
Tipos de Programação
Texto Estruturado
É uma linguagem de alto nível, com uma sintaxe
que lembra o Pascal, e é indicada para uma ampla
faixa de aplicações.
Q1<= (I1 OR I2) AND I3
Ladder
É uma linguagem baseada na lógica de contatos, como
se fosse um comando elétrico na horizontal.
Lista de Instruções
É uma linguagem de baixo nível, define-se
textualmente os componentes e as instruções
que o CLP deverá realizar passo a passo.
Diagrama de Blocos
É semelhante ao circuito digital. Temos portas
lógicas e blocos montados em caixas
selecionáveis.
SFC (Sequential Function Chart) ou Grafecet
É uma linguagem indicada para processos seqüenciais
e pode misturar lista de instruções, diagramas ladder e
blocos de funções.
Funções Básicas (GF)
Funções Básicas (GF)
Funções Especiais (SF)