Aula 05 - Introdução ao CLP

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMISEMI-ÁRIDO
CURSO: CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
Automação e Controle
Aula 05 – Introdução ao CLP
Profª Danielle Casillo
CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMÁVEL - CLP
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Programável - CLP
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CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMÁVEL - CLP
• Podemos considerar o CLP um computador
projetado para trabalhar no ambiente industrial.
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CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMÁVEL - CLP
• DEFINIÇÃO:
– Sistema eletrônico operando digitalmente, projetado para
uso em um ambiente industrial, que usa uma memória
programável para a armazenagem interna de instruções
orientadas para o usuário para implementar funções
específicas, tais como lógica, sequencial, temporização,
contagem e aritmética, para controlar, através de entradas e
saídas digitais ou analógicas, vários tipos de máquinas ou
processos. O Controlador programável e seus periféricos
associados são projetados para serem facilmente integráveis
em um sistema de controle industrial e facilmente usados
em todas suas funções previstas.
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CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMÁVEL - CLP
• Os CLPs podem ser definidos, segundo a norma
ABNT, como um equipamento eletrônico-digital
compatível com aplicações industriais. O termo em
inglês é PLC, que significa Programmable Logic
Controller.
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HISTÓRICO DA EVOLUÇÃO DO CLP
• O Controlador Lógico Programável – CLP – nasceu dentro
da General Motors, em 1968, devido a grande dificuldade
de mudar a lógica de controle dos painéis de comando a
cada mudança na linha de montagem. Tais mudanças
implicavam em altos gastos de tempo e dinheiro.
• Nascia assim um equipamento bastante versátil e de fácil
utilização, que vem se aprimorando constantemente,
diversificando cada vez mais os setores industriais e suas
aplicações, o que justifica hoje um mercado mundial
estimado em 8 bilhões de dólares anuais.
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HISTÓRICO DA EVOLUÇÃO DO CLP
• Historicamente os CLPs podem ser classificados nas
seguintes categorias:
– 1ª geração: Programação em Assembly. Era necessário
conhecer o hardware do equipamento, ou seja, a
eletrônica do projeto do CLP.
– 2ª geração: Apareceram as linguagens de programação
de nível médio. Foi desenvolvido o “Programa monitor”
que transformava para linguagem de máquina o
programa inserido pelo usuário.
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HISTÓRICO DA EVOLUÇÃO DO CLP
– 3ª geração: Os CLPs passam a ter uma entrada de
programação que era feita através de um teclado, ou
programador portátil, conectado ao mesmo.
– 4ª geração: É introduzida uma entrada para
comunicação serial, e a programação passa a ser feita
através de micro-computadores. Com este advento
surgiu a possibilidade de testar o programa antes do
mesmo ser transferido ao módulo do CLP, propriamente
dito.
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HISTÓRICO DA EVOLUÇÃO DO CLP
– 5ª geração: Os CLPs de quinta geração vem com padrões
de protocolo de comunicação para facilitar a interface
com equipamentos de outros fabricantes, e também
com Sistemas Supervisórios e Redes Internas de
comunicação.
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CONTROLADOR LÓGICO
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• São sistemas modulares compostos basicamente de:
–
–
–
–
–
–
–
–
Fonte de alimentação;
CPU;
Memória;
Módulos de entradas e saídas;
Linguagens de programação;
Dispositivos de programação;
Módulos de comunicação;
Módulos especiais (opcionais).
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TECNOLOGIA DOS CLPs
• Só foi possível com o advento dos chamados
Circuitos Integrados e da evolução da Lógica Digital.
• Vantagens:
– economia de espaço devido ao seu tamanho reduzido;
– não produzem faíscas;
– podem ser programados sem interromper o processo
produtivo;
– possibilidade de criar um banco de armazenamento de
programas;
– baixo consumo de energia;
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VANTAGENS
– necessita de uma reduzida equipe de manutenção;
– tem a flexibilidade para expansão do número de
entradas e saídas;
–
–
–
–
–
reutilizáveis;
maior confiabilidade;
maior flexibilidade;
maior rapidez na elaboração dos projetos;
interfaces de comunicação com outros CLPs e
computadores.
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APLICAÇÕES
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•
•
•
•
•
•
•
Indústria de Plástico;
Controle de malhas;
Indústria Petroquímica;
Sistemas SCADA (Supervisory Control and Data
Aquisition);
Sistemas de controle estatístico de processo;
Sistema de controle de estações;
Sistemas de controle de células de manufatura;
Montagem automatizada;
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APLICAÇÕES
• Processos de empacotamento, engarrafamento,
enlatamento, transporte e manuseio de materiais,
usinagem;
• Geração de energia;
• Sistemas de controle predial de ar condicionado;
• Sistemas de segurança;
• Sistemas de tratamento de água;
• Indústrias de alimentos, bebidas, automotiva,
química, têxtil, plásticos, papel e celulose,
farmacêutica e siderúrgica/metalúrgica, mineração,
ao Controlador Lógico
entre outras. Aula 05 - Introdução
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ESTRUTURA BÁSICA DE UM CLP
• O controlador programável tem sua estrutura
baseada no hardware de um computador, tendo
portanto uma unidade central de processamento
(UCP), interfaces de entrada e saída e memórias.
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ESTRUTURA BÁSICA DE UM CLP
• CLP x Computador
– A fonte de alimentação possui características ótimas de
filtragem e estabilização;
– Interfaces de E/S imune a ruídos e um invólucro
específico para aplicações industriais;
– Terminal de comunicação para programação do CLP
através de um computador.
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PARTES DE UM CLP
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ARQUITETURA BÁSICA DE UM CLP
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PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
• Os sinais de entrada e saída dos CLPs podem ser
digitais ou analógicos.
• As entradas analógicas utilizam os módulos
conversores A/D.
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PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
• O CLP funciona de forma sequencial, fazendo um
ciclo de varredura em algumas etapas.
• O tempo total para realizar o ciclo é denominado
CLOCK.
• A não simultaneidade das operações justifica a
exigência de processadores com velocidades cada
vez mais altas.
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PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Verifica o funcionamento da
CPU,
memórias,
circuitos
auxiliares, estado das chaves,
existência de um programa de
usuário, emite aviso de erro em
caso de falha. Desativa todas as
saídas.
Lê cada uma das entradas,
verificando
se
houve
acionamento. O processo é
chamado
de
ciclo
de
varredura.
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PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Através das instruções do
usuário sobre qual ação tomar
em caso de acionamento das
entradas o CLP atualiza a
memória imagem das saídas.
As saídas são acionadas ou
desativadas
conforme
a
determinação da CPU.
Um novo ciclo é iniciado.
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FONTE DE ALIMENTAÇÃO
• Converte a tensão da rede de 110 ou 220 VCA em
+5VCC, +12VCC ou +24VCC para alimentar os
circuitos eletrônicos, as entradas e as saídas.
• O CLP possui uma bateria interna que mantém as
informações gravadas durante algum tempo, em caso
de falta de energia.
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UNIDADE DE PROCESSAMENTO
• Pode ser interpretada como o “cérebro” de controle de
todas as operações de um CLP. Inclui todos os circuitos de
controle da interpretação e execução de um programa em
memória.
• É composta por:
• microcontroladores
ou
microprocessadores
(Intel
80xx, motorola 68xx, PIC 16xx).
• Endereçamento de memória
de até 1 Mega Byte;
• Velocidades de clock de 4 a 30
MHz;
• Manipulação
de
dados
decimais,
octais
e
hexadecimais. Aula 05 - Introdução ao Controlador Lógico
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MEMÓRIA
• O sistema de memória é uma parte de vital
importância no processador de um CLP, pois
armazena todas as instruções assim como o os dados
necessários para executá-las.
• O tamanho da palavra
de memória dependerá
de características como:
• Tipo de processador
utilizado;
• Projeto dos circuitos
internos CLP.
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Memórias
Módulos de entradas e saídas
Variáveis de controle
Processamento dos sinais
Tipos de CLPs
Interfaces de entrada e saída
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