to Plc Cest

8/14/2019 to Plc Cest

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1 INTRODUO

Este trabalho sobre PLC e Suas Aplicaes, Busca relatar desde a sua idealizao

at os dias atuais e expor suas funcionalidades e versatilidades nos sistemas

automatizados em diversas reas que so utilizados, descrevendo suas inmeras

funes, principais caractersticas, diferentes marcas e modelos e sua alta

confiabilidade e competitividade no mercado de trabalho.

1.1 OBJETIVOS

- Relatar sobre sua histria

- Identificar suas diferentes marcas e modelos

- Explicar suas caractersticas e vantagens

- Demonstrar suas diversas aplicaes

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2 - DESENVOLVIMENTO

2.1 - Histria dos Controladores de Processos

Os primeiros sistemas de controle foram desenvolvidos durante a revoluoindustrial, no final do sculo 19. As funes de controle eram implementadasatravs de engenhosos dispositivos mecnicos, os quais automatizavam algumastarefas crticas e repetitivas das linhas de montagem da poca. Estes dispositivostinham de ser desenvolvidos para cada tarefa e devido natureza mecnica dosmesmos, estes tinham uma pequena vida til.Nos anos 20, os dispositivos mecnicos foram substitudos pelos rels econtatores. A lgica a rels viabilizou o desenvolvimento de funes de controlemais complexas e sofisticadas. Desde ento, os rels tm sido empregados em umgrande nmero de sistemas de controle em todo o mundo. Os rels se mostram

uma alternativa de custo vivel, especialmente para a automao de pequenasmquinas com um nmero limitados de transdutores e atuadores. Na indstriamoderna, a lgica a rels raramente adotada para o desenvolvimento de novossistemas de controle, mas ainda usada em um grande nmero de sistemasantigos . O circuito integrado, CI, proporcionou o desenvolvimento de uma novagerao de sistemas de controle. Em comparao aos rels, os CIs baseados nastecnologias TTL ou CMOS so muito menores, mais rpidos e possuem uma vidatil muito maior. Em muitos sistemas de controle, que utilizam rels e CIs, a lgicade controle, ou algoritmo, definida permanentemente pela interligao eltrica.Sistemas com lgica definida pela interligao eltrica so fceis de implementar,mas muito difcil e demorado para alterar o comportamento, ou a lgica dos

mesmos.No incio dos anos 70, os primeiros computadores comerciais comearam a serutilizados como controladores em sistemas de controle de grande porte. Devido aofato do computador ser programvel, este proporciona uma grande vantagem emcomparao com a lgica por interligao eltrica, utilizada em sistemas com relse CIs.Os primeiros computadores eram grandes, caros, difceis de programar e muitosensveis utilizao em ambientes hostis encontrados em muitas plantasindustriais. A partir de uma demanda existente na indstria automobilstica norte-americana, o Programmable Logic Controller (PLC), ou Controlador LgicoProgramvel (CLP), foi desenvolvido nos incio dos anos 70. O CLP umcomputador projetado para trabalhar no ambiente industrial. Os transdutores eatuadores so conectados a robustos cartes de interface. Comparado com umcomputador de escritrio, os primeiros CLPs tinham um conjunto de instruesreduzido, normalmente somente condies lgicas e no possuam entradasanalgicas, podendo manipular apenas aplicaes de controle digital (discreto).Atualmente, as plantas industriais normalmente precisam manipular tanto controledigital quanto malhas analgicas com o mesmo sistema de controle. Estessistemas so normalmente chamados de Programmable Controllers, ouControladores Programveis, por no serem limitados a operaes com condieslgicas.

As atuais funes de controle existentes em uma planta industrial so normalmentedistribudas entre um nmero de controladores programveis, os quais somontados prximos aos equipamentos a serem controlados. Os diferentes

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controladores so usualmente conectados via rede local (LAN) a um computadorsupervisrio central, o qual gerencia os alarmes, receitas e relatrios.Atualmente, o operador desempenha um papel importante na indstria moderna,sendo que a maioria das plantas industriais possui um sistema chamado Sistema

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Os sistemas SCADA temmonitores coloridos de alta resoluo, com os quais o operador pode selecionardiferentes programas e avaliar a situao do processo produtivo.A caracterstica da indstria moderna o aumento do lucro, fazendo com queoperador tenha que atuar freqentemente nas funes de controle. Figura 2 Evoluo dos sistemas de controle desde o final do sculo 19.Como o preo dos computadores caiu dramaticamente nos ltimos anos, o custode desenvolvimento e manuteno de software tem se tornado o fatorpredominante dos sistemas de automao.Com o objetivo de melhorar a qualidade e viabilizar a reutilizao de programas,existe cada vez mais pessoas trabalhando com sistemas orientados a objetos.Nestes sistemas, os elementos reais de processo como motores, vlvulas econtroladores PID so programados atravs de objetos de software armazenadosem bibliotecas. Estes objetos so devidamente testados e possuem interfaces dedados padronizadas.

2.2 - Sistemas de controle HbridosOs sistemas de controle hbrido, ou hibrid Control Systems (HCS), so sistemasdestinados automao e controle de processos onde pode existir umapredominncia tanto de sinal analgico quanto sinais discretos. O grupo da ARC

tem denominado os sistemas hbridos como PAS (Process Automations Systems ).Os sistemas hbridos surgiram como umas caractersticas dos sitemas SDCD eSCADA, buscando - se o melhor dos dois mundos e sendo destinados a qualquertipo dos dois mundos e sendo destinados a qualquer tipo de processo. Osurgimento dos sistemas hbridos conseqncia da evoluo tecnologia dehardware, software e redes de comunicao juntamente com o fortalecimento depadres internacional nas diversas reas e da competitividade do mercadoglobalizado. Esta evoluo proporcionou uma convergncia de funcionalidade econseqente sobreposio de capacidade e de aplicao industrial, para atenders necessidades de mercado. A grande maioria dos processos industriais reneaplicaes com sinais tanto discretos quanto analgicos. Os sistemas hbridos j

esto no mercado mundial desde 1995, sendo que os principais fabricantes desistema SDCD (Yokogawa, ABB, Honeywell, Emerson).

2.2.1 Arquitetura aberta

O termo Arquitetura aberta deve ser entendido no seu contexto amplo, o qualengloba todos os aspectos hardware, software, redes de comunicaes e padresde mercado. Neste sentido, podemos citar os principais aspectos a seremconsiderados:

Padronizao dos sinais de campo segundo normas internacionais. Utilizao de instrumentao de campo apoiada em normas e padres de

mercado.

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Utilizao de interface e redes de campo abertas atendendo a normasinternacionais.

2.2.2 - Principais Caractersticas dos sistemas Hbridos

O sistema deve possuir arquitetura modular, com facilidade de expanso eescalabilidade da soluo, sem a necessidade de migrao de plataforma dehardwares e software, preservando o custo total de propriedade, ou TCO (TotalCost of Ownership). Neste contexto, deve ser objetivada a preservao dosinvestimentos feitos em produtos, treinamentos, desenvolvimento das equipes deengenharia, manuteno, suporte tcnico e outros.

2.2.3 - Vantagens da utilizao de solues hbridas

As principais vantagens da utilizao de sistemas de controles hbridos totalmente

integrados so:

Utilizao de uma base de dados nica. Simplifica a engenharia dedesenvolvimento, teste, comissiona mento e manuteno do sistema comoum todo.

Utilizao de biblioteca de software e reutilizao de cdigo. Permite umaotimizao de engenharia de desenvolvimento, testes, comissionamento emanuteno do sistema.

Facilidade de configurao e manuteno. Os recursos de softwareincorporam mais funcionalidade nos controladores e estaes de operao.Isto permite obter muitos ganhos nas etapas de desenvolvimento, teste,comissionamento e manuteno do sistema como um todo.

Auto ocumentao. Possibilita um maior controle de ciclo de vida dosistema, com conseqente reduo do TCO e maior funcionalidade demanuteno.

Otimizao no nvel do controle. A utilizao de algoritmos especiais e decontrole avanados possibilita a obteno de ganhos de produo,

qualidade, reduo do consumo de matrias primas e energia, aumento davida til dos elementos de campo, dentre outros.

2.3 - Redes de controle

A rede de controle responsvel pela comunicao entre os controladores, e entreeste e as estaes de operao. Atualmente, a rede ethernet TCP/IP comvelocidade de 100 Mbits/s a rede mais utilizada. Entre tanto, diversos fabricantesutilizam outras redes para essa finalidade. Quando devidamente projetada, a redeethernet apresenta desempenho adequado para grande maioria das aplicaesindustriais. Entretanto, para as aplicaes que necessitam de comunicao rpidae determinismo entre os controladores, principalmente, devem ser avaliados outros

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padres de redes abertas tais como a rede ControlNet, WorldFlip, EthernetIndustrial. Hse, Profibus FMS, etc.A tendncia ara as redes de controle a utilizao da rede Ethernet Industrial.Ainda que no existam padres consolidados para a rede Ethernet Industrial,

Vrias solues de hardware e software j esto disponveis no mercado, taiscomo:

Cabos e conectores adequados para aplicao industrial: Segmentao do trafego de dados atravs de roteadores, switches e hubs: Utilizao de hardware Industrial Utilizao de esquemas de redundncia Gerenciamento de dispositivos de rede e priorizao de mensagens crticas

atravs do uso de protocolos SNMP e Qos (Quality of Service): Melhoria de desempenho atravs da comunicao Full Duplex: As estaes de operao utilizam arquitetura cliente - servidor para as

interfaces grficas com o processo. Dentro da arquitetura cliente - servidores existem dois tipos de servidores:

de dados e de aplicao.

Servidor de dados

O servidor de dados para as aplicaes de controle de processo normalmente denominado servidor de Dados de Tempo Real, ou Real Time Data Server (RTDS).Este servidor basicamente tem a funo de fazer a leitura dos fados do controladore disponibilizado para diversos clientes, entre eles as estaes de operao. Para

aumentar a confiabilidade do sistema como um todo essencial que os servidoresde dados operem no modo redundante.A utilizao do padro OPC para a comunicao dos RTDS com controladorespermite que seja possvel a integrao entre produtos de diversos fabricantes.

Servidor de Aplicao

O servidor de aplicao responsvel pela disponibilizao dos servios de dadoshistricos, alarmes e eventos, de tela grfica e de funes adicionais (relatrios,SPC, etc.) para diversos clientes. Para aumentar a confiabilidade do sistema como

um todo essencial que os servidores de aplicao tambm operem no modoredundante.Os servidores de aplicao podem ser executados, mas mesma maquinas dosservidores de dados, ou serem executados em maquinas separadas, para melhoriade desempenho, em funo do porte da aplicao.As estaes clientes devem utilizar uma outra rede, a rede de comunicaes dedados, para evita problemas de desempenho na rede de controle entrecontroladores e o RTDS.A tendncia atual que para o servidor de dados histricos e servidor de alarmes e

eventos sejam utilizados padres OPC HDA e OPC AE, respectivamente.

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Arquitetura de um SDCD

Uma das arquiteturas mais praticadas a que define duas hierarquias de redes:

uma rede de informao e uma rede de controle.

Rede de informao

O nvel mais alto dentro de uma arquitetura representado pela rede deinformao. Em grandes corporaes natural a escolha de um backbone degrande capacidade para interligao dos sistemas de ERP (Enterprise ResourcePlanning), Supply Chain (gerenciamento da cadeia de suprimentos), e EPS(Enterprise Production Systems). Este backbone pode ser representado pela redeATM ou GigaEthernet ou mesmo por uma Ethernet 100-BaseT, utilizando comomeio de transmisso cabo par tranado nvel 5. Esta ltima rede vem assegurandouma conquista de espao crescente no segmento industrial, devido suasimplicidade e baixo custo.

Rede de controle

Interliga os sistemas industriais de nvel 2 ou sistemas SCADA aos sistemas denvel 1 representados por CLPs e remotas de aquisio de dados. Tambm algunsequipamentos de nvel 3 como sistemas PIMS e MES podem estar ligados a estebarramento. At dois anos atrs o padro mais utilizado era o Ethernet 10Base-T.Hoje o padro mais recomendado o Ethernet 100Base-T. Quase todos os

grandes fabricantes de equipamentos de automao j possuem este padroimplementado.

Arquitetura de uma rede de duas camadas

As estaes clientes se comunicam com seus servidores atravs da rede deinformao. As estaes Servidores se comunicam com os CLPs atravs da redede controle.Do ponto de vista de segurana, interessante isolar o trfego de controle dotrfego de informao atravs de equipamentos de rede. Hoje o equipamento maisutilizado para este fim o switch Ethernet e o padro mais utilizado o 100Base T.

Alm de evitar os problemas de diviso de banda, tpico da arquitetura barramento,o switch segmenta a rede. O switch assegura a criao de uma rede ServidorEthernet livre de colises. Esta nova concepo de rede denominada de redeEthernet Industrial.

Equipamentos de integrao de redes.

Repetidor (Repeater): Dispositivo no inteligente que simplesmente copia dadosde uma rede para outra, fazendo que as duas redes se comportem logicamentecomo uma rede nica. So usados para satisfazer restries quanto aocomprimento do cabo, por exemplo.

Distribuidores de conexo (Hubs): Servem para conectar os equipamentos quecompem uma LAN. Os equipamentos interligados a um hub pertencem a ummesmo segmento de rede, isto os usurios do hub dividem a largura da banda.

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Se tivermos 10 usurios em um segmento de 100Mbps, cada usurio usufruir emmdia de 10Mbps de banda de passagem. Cada hub possui de 4 a 24 portas10Base-T com conectores RJ-45. Ponte (Bridge): Segmenta uma rede local em sub-redes com o objetivo de reduzir

trfego ou converter diferentes padres de camadas de enlace (Ethernet paraToken Ring por exemplo) Roteador (Router) Usado para interligar duas redes que possuem a mesmacamada de transporte, mas camadas de rede diferentes. Os roteadores decidemsobre qual caminho o trfego de informaes (controle e dados) deve seguir.

Comporta (Gateway) Usado para dar acesso rede a um dispositivo no OSI. Switch. So os dispositivos de mais amplo espectro de utilizao, parasegmentar a rede a baixo custo, sem necessidade de roteamento. Sua maiorlimitao est em no permitirbroadcastingentre segmentos.

Arquitetura de rede nica

As redes de controle e informao tambm podem estar fundidas em uma redenica. Esta topologia apresenta os seguintes inconvenientes: O trfego na rede decontrole de natureza diversa do trfego na rede de informao, caracterizando-sepor mensagens curtas e muito freqentes. Otrfego da rede de informao em geral representado por arquivos maiorestransmitidos com baixa freqncia. Os requisitos de performance e segurana dasduas redes tambm so diferentes. Embora este tipo de topologia seja muitoutilizado, a topologia anterior mais recomendada por segmentar cada tipo de

trfego.

Barramento nico

Apesar da rede Ethernet ser hoje a preferida da rea industrial muitas redesproprietrias de concepo mais antigas so ainda muito usadas. Por exemplo arede DH+ (Data Highway plus) da Rockwell.

Requisitos desejados para a arquitetura

Ao se fazer um projeto de automao, estamos interessados em requisitos de

desempenho tais como:Redes de sensores e comandos:1. Baixo tempo de varredura para leitura cclica de todos os dispositivos em rede.2. Determinismo no tempo.3. Exigncia para algumas aplicaes de uma rede com topologia em anel comself-healing ou outro tipo de redundncia, de tal forma que um cabo partido nointerrompa todo o circuito.4. Capacidade de comandar vrios dispositivos sincronamente (multicasting,broadcasting).5. Capacidade de expanso futura.6. Obedincia a padres internacionais (padro aberto).

7. Facilidade de aquisio de instrumentos de mltiplas fontes.

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8. Possibilidade de utilizao de meio ptico para uso externo, fora das salaseltricas.9. Disponibilidade de sensores/atuadores do tipo desejado na aplicao dentro datenso desejada (mdia tenso/ baixa tenso).

No caso de uma aplicao de CCM inteligente, o nmero mximo de nssuportados e o tempo mximo de resposta so quesitos de mxima importncia.Redes de dados (informao e controle):1. Padro internacional e de fato (Ethernet 100Base-T a melhor referncia).2. Alto desempenho medido pela velocidade de transmisso.3. Capacidade de expanso futura4. Possibilidade de uso de fibra tica5. Possibilidade de adio de redundncia.

Diferena do SDCD e do PLC

SDCDs: O Sistema digital de controle distribudo ou SDCD um equipamento da rea deautomao industrial que tem como funo primordial o controle de processos de forma a permitiruma otimizao da produtividade industrial, estruturada na diminuio de custos de produo,melhoria na qualidade dos produtos, preciso das operaes, segurana operacional, entre outros.Ele composto basicamente por um conjunto integrado de dispositivos que se completam nocumprimento das suas diversas funes - o sistema controla e supervisiona o processo produtivo daunidade. Utilizam-se tcnicas de processamento digitais (discreto) em oposio ao analgico(contnuo), com o objetivo de proporcionar uma manuteno no comportamento de um referidoprocesso na planta da indstria, dentro de parmetros j estabelecidos. O sistema dotado deprocessadores e redes redundantes e permite uma descentralizao

do processamento de dados e decises, atravs do uso de unidades remotas na planta. Alm disso,o sistema oferece uma interface homem-mquina (IHM) que permite o interfaceamento com

controladores lgicos programveis (CLP), controladores PID, equipamentos de comunicao digitale sistemas em rede. atravs das Unidades de Processamento, distribudas nas reas, que ossinais dos equipamentos de campo so processados de acordo com a estratgia programada.Estes sinais, transformados em informao de processo, so atualizados em tempo real nas telasde operao das Salas de Controle.

PLC: Um Controlador Lgico Programvel ou Controlador Programvel, conhecido tambm porsuas siglas CLP ou CP e pela sigla de expresso inglesa PLC (Programmable Logic Controller), um computador especializado, baseado num microprocessador que desempenha funes decontrolePB - controloPE de diversos tipos e nveis de complexidade. Geralmente as famlias deControladores Lgicos Programveis so definidas pela capacidade de processamento de umdeterminado numero de pontos de Entradas e/ou Sadas (E/S).Controlador Lgico Programvel Segundo a ABNT (Associao Brasileira de Normas Tcnicas),

um equipamento eletrnico digital com hardware e software compatveis com aplicaes industriais.Segundo a NEMA (National Electrical Manufacturers Association), um aparelho eletrnico digitalque utiliza uma memria programvel para armazenar internamente instrues e para implementarfunes especficas, tais como lgica, seqenciamento, temporizao, contagem e aritmtica,controlando, por meio de mdulos de entradas e sadas, vrios tipos de mquinas ou processos.Um CLP o controlador indicado para lidar com sistemas caracterizados por eventos discretos(SEDs), ou seja, com processos em que as variveis assumem valores zero ou um (ou variveisditas digitais, ou seja, que s assumem valores dentro de um conjunto finito). Podem ainda lidarcom variveis analgicas definidas por intervalos de valores de corrente ou tenso eltrica. Asentradas e/ou sadas digitais so os elementos discretos, as entradas e/ou sadas analgicas soos elementos variveis entre valores conhecidos de tenso ou corrente.Os CLP's esto muito difundidos nas reas de controle de processos ou de automao industrial.No primeiro caso a aplicao se d nas industrias do tipo contnuo, produtoras de lquidos, materiais

gasosos e outros produtos, no outro caso a aplicao se d nas reas relacionadas com a produoem linhas de montagem, por exemplo na indstria do automvel.

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Num sistema tpico, toda a informao dos sensores concentrada no controlador (CLP) que deacordo com o programa em memria define o estado dos pontos de sada conectados a atuadores.Os CLPs tem capacidade de comunicao de dados via canais seriais. Com isto podem sersupervisionados por computadores formando sistemas de controle integrados. Softwares desuperviso controlam redes de Controladores Lgicos Programveis.Os canais de comunicao nos CLPs permitem conectar interface de operao (IHM),computadores, outros CLPs e at mesmo com unidades de entradas e sadas remotas. Cadafabricante estabelece um protocolo para fazer com seus equipamentos troquem informaes entresi. Os protocolos mais comuns so Modbus (Modicon - Schneider Eletric), Profibus (Siemens),Unitelway (Telemecanique - Schneider Eletric) e DeviceNet (Allen Bradley), entre muitos outros.Redes de campo abertas como PROFIBUS-DP so de uso muito comum com CLPs permitindoaplicaes complexas na indstria automobilstica, siderurgica, de papel e celulose, e outras.

Sistema Digital de Controle Distribudo (SDCD)

O primeiro sistema digital de controle distribudo (SDCD) foi lanado no mercado em 1974, pelaHoneywell, modelo TDC 2000. Desde ento, ele percorre um longo caminho, sempre evoluindo eusufruindo as vantagens inerentes ao avano tecnolgico da eletrnica e da informtica. Assim, jh vrias geraes de SDCD,com diferenas significativas nos elementos chave de seu sistema, incluindo filosofia de operao,microprocessadores e esquemas de comunicao. Por convenincia, o SDCD deve ser ligado ainstrumentao de campo (transmissores e vlvulas) inteligente ou microprocessada.Os benefcios se referem a facilidade de interfaceamento, reduo de fiao, melhor desempenhometrolgico global, facilidade de rearranjo remoto, possibilidade de diagnstico e reduo de custosde compra e calibrao dos instrumentos. A alta densidade de dos mdulos de entrada e sada (I/O)pode economizar painis e espao em grandes sistemas de SDCD. Tambm h economia na fiaoentre os equipamentos de campo e o SDCD, mesmo quando se tem redundncias de comunicao,pois uma linha de comunicao redundante atravs de toda a planta custa muito menos do quecentenas ou at milhares de fios individuais entre o campo e a sala de controle central.

Atualmente, no Brasil, os SDCDs mais usados so da Emerson, Foxboro (Invensys) e Yokogawa.Alguns sistemas antigos foram construdos por fabricantes que agora pertencem a uma destas trsgrandes empresas.Por exemplo, o SDCD da Fisher Controls, Provox, agora fabricado pela Emerson, que tambmfabrica o DeltaV. Outros sistemas menos usados so da Bailey (Infi90), Taylor (Mod300), Fischer &Porter (DCI F&P), Measurex (Vision) e Honeywell (TDC 3000). Atualmente, todos os sistemasdigitais apresentam aproximadamente as mesmas caractersticas e capacidades e esto sempreevoluindo, para tirar as vantagens da eletrnica, comunicao digital e informtica. Os detalhes eespecificaes de cada sistema podem ser obtidos facilmente dos fabricantes, inclusive pelainternet.

Controlador Lgico Programvel (CLP)

O controlador lgico programvel (CLP) um equipamento eletrnico, digital, baseado emmicroprocessador, que pode

1. Controlar um processo ou uma mquina2. Ser programado e reprogramado rapidamente3. Ter memria para guardar o programa.

O programa do usurio (diagrama ladder ou lista de instrues) inserido no CLP atravs de

microcomputador, teclado numrico porttil ou programador dedicado. Depois de carregado oprograma, o programador desconectado do CLP. Como o CLP fcil de projetar e instalar erelativamente barato, quando comparado a um SDCD, ele o sistema digital padro para coletar

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dados de processo. O CLP foi projetado para uso em automao de fbrica, quando a operaorequeria tarefas muito rpidas, repetitivas, como em linhas de montagem. Estas exigncias no sotpicas de uma planta de processo, mas h algumas operaes que podem usar as capacidadespoderosas de um CLP, principalmente as de alarme e intertravamento. O CLP de hoje pode sermuito mais eficiente para executar sequenciamento, operaes de alarme e de intertravamento.

O controle em tempo real para intertravar motores e equipamentos relativos se tornou muito prticodentro do CLP usado no mundo do controle de processo. Um bom exemplo disto o controle deprocesso petroqumico com funes de gerenciamento do processo configurado atravs de umcomputador pessoal ou estao de trabalho de operao do tipo PC. O controlador lgicoprogramvel varia na complexidade da operao que ele pode controlar, mas ele pode ser integradoem redes de comunicao digital com outros CLPs, computadores pessoais, sistemas de anlise,sistemas de monitorao de mquinas rotativas e SDCDs, geralmente, mas nem sempre, estasredes so ponto a ponto, significando que um CLP pode falar com outro diretamente sem ir atravsde outroequipamento intermedirio. O CLP pode ser uma alternativa, econmica, do SDCD, onde no soenvolvidas estratgias de controle de malha de processo sofisticadas. As aplicaes tpicas de CLPso:

1. Parada e partida de equipamentos2. Alarme e intertravamento de segurana3. Movimentao de leo e gs4. Engarrafamento e empacotamento5. Processo de batelada simplesAs vantagens do CLP so:1. Excelente capacidade de manipular lgica, seqencial e intertravamento2. Programao ladder de fcil entendimento3. Custo baixo, permitindo a personalizao das funes do produto

4. Pode operar em ambiente hostil

5. Altssima confiabilidade, sendo um produto comprovadamente fcil de se manter

6. Possui tamanho compacto e requer pouco espao

As desvantagens do CLP no controle de processo so:

1. no determinstico, ou seja, sem habilidade de prever o tempo de resposta, que desastrosopara o controle PID. O CLP determinstico somente se a interrupo de tempo real for disponvel eusada para PID.

2. Limitado em sua capacidade de fazer controle PID contnuo, principalmente em controlemultivarivel.

3. No possui interface homem-mquina, requerendo uso de um computador pessoal, quando fornecessria estainterface.

4. Necessidade de configurar o CLP em separado da configurao do PC e do SDCD, em sistemascombinados.

2.1 Controlador lgico programvel

Um Controlador Lgico Programvel, ou Controlador Programvel

conhecido tambm por suas siglas CLP ou CP no Brasil e pela sigla de

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expresso inglesa Programmable Logic Controller - PLC - em Portugal, um

computador especializado, baseado num microprocessador que

desempenha funes de controle de diversos tipos e nveis de

complexidade. Geralmente as famlias de Controladores Lgicos

Programveis so definidas pela capacidade de processamento de um

determinado numero de pontos de Entradas e/ou Sadas (E/S).

(Figura 1 em Anexos)

Controlador Lgico Programvel Segundo a ABNT (Associao

Brasileira de Normas Tcnicas), um equipamento eletrnico digital com

hardware e software compatveis com aplicaes industriais. Segundo a

NEMA (National Electrical Manufactures Association), um aparelho

eletrnico digital que utiliza uma memria programvel para armazenar

internamente instrues e para implementar funes especficas, tais como

lgica, seqenciamento, temporizao, contagem e aritmtica, controlando,

por meio de mdulos de entradas e sadas, vrios tipos de mquinas ou

processos.

Um CLP o controlador indicado para lidar com sistemas

caracterizados por eventos discretos (SEDs), ou seja, com processos em

que as variveis assumem valores zero ou um (ou variveis ditas digitais, ou

seja, que s assumem valores dentro de um conjunto finito). Podem ainda

lidar com variveis analgicas definidas por intervalos de valores de corrente

ou tenso eltrica. As entradas e/ou sadas digitais so os elementos

discretos, as entradas e/ou sadas analgicas so os elementos variveis

entre valores conhecidos de tenso ou corrente.

Os CLP's esto muito difundidos nas reas de controle de processosou de automao industrial. No primeiro caso a aplicao se d nas

indstrias do tipo contnuo, produtoras de lquidos, materiais gasosos e

outros produtos, no outro caso a aplicao se d nas reas relacionadas

com a produo em linhas de montagem, por exemplo, na indstria do

automvel.

Num sistema tpico, toda a informao dos sensores concentrada

no controlador (CLP) que de acordo com o programa em memria define oestado dos pontos de sada conectados a atuadores.

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Os CLPs tm capacidade de comunicao de dados via canais

seriais. Com isto podem ser supervisionados por computadores formando

sistemas de controle integrados. Softwares de superviso controlam redes

de Controladores Lgicos Programveis.

Redes de campo abertas como PROFIBUS-DP so de uso muito

comum com CLPs permitindo aplicaes complexas na indstria

automobilstica, siderrgica, de papel e celulose, e outras.

2.2 Histria

O CLP foi idealizado pela necessidade de poder se alterar uma linha

de montagem sem que tenha de fazer grandes modificaes mecnicas e

eltricas.

O CLP nasceu praticamente dentro da indstria automobilstica,

especificamente na Hydronic Division da General Motors, em 1968. Sobre o

comando do Engenheiro Richard Morley e seguindo uma especificao que

refletia as necessidades de muitas indstrias manufatureiras.

A idia inicial do CLP foi de um equipamento com as seguintescaractersticas resumidas:

1. Facilidade de programao;

2. Facilidade de manuteno com conceito plug-in;

3. Alta confiabilidade;

4. Dimenses menores que painis de Rels, para reduo de custos;

5. Envio de dados para processamento centralizado;

6. Preo competitivo;7. Expanso em mdulos;

8. Mnimo de 4000 palavras na memria.

Podemos didaticamente dividir os CLP's historicamente de acordo com o

sistema de programao por ele utilizado:

1a. Gerao

Os CLP's de primeira gerao se caracterizam pela programaointimamente ligada ao hardware do equipamento. A linguagem utilizada era

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o Assembly que variava de acordo com o processador utilizado no projeto do

CLP, ou seja, para poder programar era necessrio conhecer a eletrnica do

projeto do CLP. Assim a tarefa de programao era desenvolvida por uma

equipe tcnica altamente qualificada, gravando-se o programa em memria

EPROM, sendo realizada normalmente no laboratrio junto com a

construo do CLP.

2a. Gerao

Aparecem as primeiras Linguagens de Programao no to

dependentes do hardware do equipamento, possveis pela incluso de um

Programa Monitor no CLP, o qual converte (no jargo tcnico, compila),

as instrues do programa, verifica o estado das entradas, compara com as

instrues do programa do usurio e altera o estados das sadas. Os

Terminais de Programao (ou maletas, como eram conhecidas) eram na

verdade Programadores de Memria EPROM. As memrias depois de

programadas eram colocadas no CLP para que o programa do usurio fosse

executado.

3a. Gerao

Os CLP's passam a ter uma Entrada de Programao, onde um

Teclado ou Programador Porttil conectado, podendo alterar, apagar,

gravar o programa do usurio, alm de realizar testes (Debug) no

equipamento e no programa. A estrutura fsica tambm sofre alteraes

sendo a tendncia para os Sistemas Modulares com Bastidores ou Racks.

4a. Gerao

Com a popularizao e a diminuio dos preos dos

microcomputadores (normalmente clones do IBM PC), os CLP's passaram a

incluir uma entrada para a comunicao serial. Com o auxlio dos

microcomputadores a tarefa de programao passou a ser realizada nestes.

As vantagens eram as utilizaes de vrias representaes das linguagens,

possibilidade de simulaes e testes, treinamento e ajuda por parte do

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software de programao, possibilidade de armazenamento de vrios

programas no micro, etc.

5a. Gerao

Atualmente existe uma preocupao em padronizar protocolos de

comunicao para os CLP's, de modo a proporcionar que o equipamento de

um fabricante converse com o equipamento de outro fabricante, no s

CLP's, como Controladores de Processos, Sistemas Supervisrios, Redes

Internas de Comunicao e etc., proporcionando uma integrao a fim de

facilitar a automao, gerenciamento e desenvolvimento de plantas

industriais mais flexveis e normalizadas, fruto da chamada Globalizao.

Existem Fundaes Mundiais para o estabelecimento de normas e

protocolos de comunicao.

Com o avano da tecnologia e consolidao da aplicao dos CLPs

no controle de sistemas automatizados, freqente o desenvolvimento de

novos recursos dos mesmos.

Diferentes marcas e modelos

Altus Altus Srie Ponto - Srie Grano - Srie QUARK - Srie PX - AL-2000

Tlmecanique Modicon Premium - TSX 57

Modicon

Siemens SIMATIC S5 & S7, LOGO!

Allen Bradley (Rockwell Automation) ControlLogix, CompactLogix, RS LogixABB 07KT51 und 07KT97 , Advant

Beck IPC GmbH

WEG

Beckhoff

BoschRexroth

Festo FEC Compact, FEC Standart

GE Fanuc 90-70, 90-30, VersaMax, PacSystems Rx3i e Rx7iHIMA A1, H41, H51

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Honeywell FSC

KEBA Kemro K2

Mitsubishi MELSEC F1, F2, FX1N, FX2N, AxN, AxS, QnA, QnAS, System Q

Moeller PS4, PS416, X-System

Omron

AUTOMA, ATM250

2.3 Caractersticas/Vantagens

Basicamente, um controlador programvel apresenta as seguintes

caractersticas:

1. Hardware e/ou dispositivo de controle de fcil e rpida programao

ou reprogramao, com a mnima interrupo da produo.

2. Capacidade de operao em ambiente industrial.

3. Sinalizadores de estado e mdulos tipo plug-in de fcil manuteno e

substituio.

4. Hardware ocupando espao reduzido e apresentando baixo consumo

de energia.5. Possibilidade de monitorao do estado e operao do processo ou

sistema, atravs da comunicao com computadores.

6. Compatibilidade com diferentes tipos de sinais de entrada e sada.

7. Capacidade de alimentar, de forma contnua ou chaveada, cargas

que consomem correntes de at 2 A.

8. Hardware de controle que permite a expanso dos diversos tipos de

mdulos, de acordo com a necessidade.9. Custo de compra e instalao competitivo em relao aos sistemas

de controle convencionais.

10.Possibilidade de expanso da capacidade de memria.

11.Conexo com outros CLPs atravs de rede de comunicao.

Figura 2 em Anexos.

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2.4 Aplicaes

O controlador programvel existe para automatizar processos

industriais, sejam de sequnciamento, intertravamento, controle deprocessos, batelada, etc.

Este equipamento tem seu uso tanto na rea de automao da

manufatura, de processos contnuos, eltrica, predial, entre outras.

Praticamente no existem ramos de aplicaes industriais onde no se

possa aplicar os CLPs, entre elas tem-se:

Mquinas industriais (operatrizes, injetoras de plstico, txteis,

calados); Equipamentos industriais para processos ( siderurgia, papel e

celulose, petroqumica, qumica, alimentao, minerao, etc );

Equipamentos para controle de energia (demanda, fator de carga);

Controle de processos com realizao de sinalizao,

intertravamento e controle PID;

Aquisio de dados de superviso em: fbricas, prdios

inteligentes, etc; Bancadas de teste automtico de componentes industriais, etc.

Com a tendncia dos CLPs terem baixo custo, muita inteligncia,

facilidade de uso e massificao das aplicaes, a utilizao deste

equipamento no ser apenas nos processos, mas tambm nos produtos.

Poderemos encontr-lo em produtos eletrodomsticos, eletrnicos,

residncias e veculos.

2.5 - Representao Esquemtica

Figura 3 em Anexos.

CPU (Unidade Central de Processamento)

o elemento responsvel pela execuo do programa lido nas

memrias.

Memria de sistema

Como a CPU um elemento hbrido. Por exemplo, o mesmo

componente pode ser encontrado dentro de uma calculadora ou de um

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vdeo cassete. Portanto, o que faz a CPU agir como um CLP o programa

encontrado na memria de sistema.

Memria de usurio

a memria que armazena o programa de usurio, ou seja, o

programa que ir controlar o processo.

Entradas e sadas

o meio de ligao fsica entre o CLP e o processo, onde:

Entradas: O CLP recebe todos os sinais provenientes de botes,

sensores, chaves, entre outros, para conhecimento do estado do

processo.

Sadas: Conectam-se todos os elementos passivos do processo,

como por exemplo: Motores, lmpadas, eletro-vlvulas, sirenes, entre

outros.

Uma vez conectadas s entradas e sadas, utiliza-se um

microcomputador para programar o funcionamento desejado de um

processo.

3 - CONCLUSO

Tendo em vista os aspectos apresentados, o PLC um computador

especializado, baseado num microprocessador que desempenha funes decontrole de diversos tipos e nveis de complexidade.

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um equipamento eletrnico digital com hardware e software compatveis

com aplicaes industriais de modo que se utiliza uma memria programvel

para armazenar internamente instrues e implementar funes especficas.

So equipamentos muito difundidos nas reas de controle de processos ou

de automao industrial, pois tem a capacidade de comunicao de dados e

com isto podem ser supervisionados por computadores formando sistemas

de controle integrados.

Devido a sua facilidade de programao, baixo custo de manuteno, alta

confiabilidade e preo competitivo uma vez que um investimento de custo

benefcio, vem ganhando cada vez mais espao no mercado de trabalho.

Desde a sua primeira gerao onde a programao era definida pelo projeto

do PLC e feita juntamente com a sua construo, houve muitas

implantaes atravs de Linguagem de Programao para no ser to

dependentes do hardware, passaram a ter uma Entrada de Programao

para utilizao de equipamentos portteis, logo em seguida veio as entradas

seriais para utilizao de microcomputadores, atualmente existe uma

preocupao em padronizar os equipamentos de todos os fabricantes de

modo que se comuniquem entre si, proporcionando uma integrao maior e

uma flexibilidade nos processos de automatizao.

4 - ANEXOS

Figura 1 Painel PLC

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Figura 2 Aspecto fsico PLC

Figura 3 Representao Esquemtica do PLC

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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2f/Paineldeclp.jpg


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Figura 4 Exemplo Lgica de Processo (LADDER)

Ao se acionar a entrada #E0 (Liga), a sada #S0 energizada, fechando um

contato de selo com a entrada #E0.

A sada #S0 s ser desenergizada ao se ativar a entrada #E1 (Desliga).

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5 - BIBLIOGRAFIA

Ampres Automation

http://www.amperesautomation.hpg.ig.com.br/clp.htm

Sistemas de Controle e Automao Industrial

http://www.eletronica24h.com.br/artigos/CLP/CLP01.htm

Wikipdia

http://pt.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_program%C3%A1vel

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