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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.

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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.

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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.

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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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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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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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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.


Entrada Digital DC

Módulos de Entrada Discreta DC


Entrada Digital DC e AC

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Entrada Analógica


Entrada Analógica

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

44


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

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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


Software: RS-Logix

47


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

48



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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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

50



Exemplo 01:

Desenvolver um programa que execute a partida direta de um motor de

indução.

51


Partida Direta

K1

Fase S

K1

R

S

T

Circuito de Força Circuito de Comando

SA

F1

F4

B0

B1 K1

52


Partida Direta - Ladder

53



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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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

55


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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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 Especiais (SF)

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