CLP's (Controlador CLP Programável)

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CONTROLADOR LÓGICO 
PROGRAMÁVEL
Alberto Willian Mascarenhas, Abílio Muniz e Sérgio Leal
Primeira parte
2Alberto Willian Mascarenhas, Abílio Muniz e Sérgio Leal
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CLP – CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL 
1. Introdução e História do P.L.C.
2. Tipos de Programação
3. Arquitetura de CLPs
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Introdução e História do P.L.C.
O primeiro CLP foi desenvolvido no final de 1960.
Já em 1970, o CLP era equipado com uma CPU, com processador AMD 2901.
Em 1973 surgiu a primeira comunicação entre CLPs – Mod bus.
Em 1980, surge a primeira comunicação Standard – MAP 
(Manufacturing Automation Protocol).
Em 1990 chega a norma IEC 1131-3 que leva todas as
linguagens a um padrão internacional.
Hoje, dentro da nova IEC 61131-3, podemos programar 
o CLP de quatro modos: diagrama de blocos, lista de instruções, 
ladder e texto estruturado.
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Integração do P.L.C.
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Entradas do CLP
O que são entradas? 
São dispositivos que introduzem informações ao CLP,
tais dispositivos são como:
-Chaves;
-Botões;
-Sensores;
-Encoders;
-Termopares;
-PT100.
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Saídas do CLP
O que são Saídas? 
São dispositivos que recebem uma informação do CLP
para executar uma determinada ação, tais dispositivos são 
como:
-Motores;
-Bombas;
-Cilindros;
-Resistências.
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Vantagens do CLP
- Economia na mudança de função (facilidade de programação);
- Alta confiabilidade;
- Aumento da vida útil do controlador;
- Menor manutenção preventiva e corretiva;
- Envio de dados para processamentos centralizados;
- Expansão em módulos;
- Redução de dimensão em relação a painéis de Relês, para 
redução de custos.
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Funcionamento do P.L.C.
O funcionamento de um CLP corresponde a três etapas distintas, as 
quais são: 
entradas, 
processamento e 
saídas. 
Essas etapas são ilustradas na Figura 1.3.
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O Hardware do P.L.C.
O hardware de um CLP é formado por 3 unidades distintas, as quais 
são: fonte de alimentação, CPU (Unidade Central de Processamento) 
e interfaces de entrada e saídas ou I/O, a Figura 1.4 apresenta as 
unidades em um modelo de micro CLP.
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Questões
1. - Defina CLP.
2. - Quando foi construído e qual o nome do primeiro CLP?
3. - O que são entradas em um CLP? 
Dê alguns exemplos (mínimo 3).
4. - O que são saídas em um CLP? 
Dê alguns exemplos (mínimo 3).
5. - Quais são as principais vantagens do PLC?
6. - Quais são as etapas de funcionamento de um PLC?
7. - Do que é formado ,basicamente, o hardware de um CLP?
8. - O que são módulos em um CLP?
9. - Quais são os modos de programação de PLC 
(dentro da IEC 61131-3)?
10. - Cite alguns fabricantes de CLP que você conhece.
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Tipos de Programação
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Tipos de Programação
O que é linguagem de programação?
Uma linguagem de programação é um meio de indicar a um 
sistema de execução de tarefas uma série de operações a serem 
executadas.
Os tipos de linguagens de programação para CLPs são:
Texto Estruturado
É uma linguagem de alto nível, com uma sintaxe que lembra o 
Pascal, e é indicada para uma ampla faixa de aplicações. Figura 
2.1.
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Tipos de Programação
Ladder
É uma linguagem baseada na lógica de contatos, como se fosse 
um comando elétrico na horizontal. Figura 2.2.
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Tipos de Programação
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. Figura 2.3.
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Tipos de Programação
Diagrama de Blocos
É semelhante ao circuito digital. Temos portas lógicas e blocos 
montados em caixas selecionáveis. Figura 2.4.
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Tipos de Programação
SFC (Sequential Function Chart, conhecido como Grafecet) 
É uma linguage m indicada 
para processos seqüenciais e 
pode misturar lista de 
instruções, diagramas ladder
e blocos de funções. Figura 
2.5.
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Com relação ao endereçamento (baseado em LOGO! – SIEMENS).
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Funções Básicas (GF)
As funções são definidas como (baseadas em LOGO! – SIEMENS):
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Funções 
Especiais 
(SF)
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QUESTÕES
1 – Defina linguagem de programação.
2 – Quando e qual o órgão que introduziu a primeira linguagem 
de programação de CLP? Quais são os modos de programação 
de PLC?
3 – Defina linguagem de texto estruturado? Dê algum exemplo.
4 – Defina linguagem ladder? Dê algum exemplo.
5 – Defina linguagem de lista de instruções? Dê algum exemplo.
6 – Defina linguagem de diagrama de blocos? Dê algum exemplo.
7 – Defina linguagem SFC? Dê algum exemplo.
8 – Como funciona o endereçamento em programação de CLP 
(baseado em LOGO!) ?
9 – Cite algumas funções básicas e especiais, mínimo 3 
(baseadas em LOGO!).
10 – Qual a linguagem de programação do LOGO! (SIEMENS)?
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Arquitetura de CLPs
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A Figura 3.1 ilustraa arquitetura básica de um CLP genérico composto de:
• CPU;
• Memória
• Dispositivos de Entrada e de
Saída (módulos de I/Os);
• Interface Homem/Máquina;
• Fonte de Alimentação.
Arquitetura de CLPs
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Arquitetura de CLP - CPU
A CPU (Central Processing Unit) - Unidade Central de Processamento é a
inteligência do sistema. Ela recebe os sinais digitais e os sinais analógicos dos
sensores conectados aos módulos de entradas e também recebem comandos e 
os dados via comunicação em rede (quando usada). Em seguida executa as 
operações previamente inseridas na memória de programa pelo usuário e 
atualiza as saídas digitais e analógicas. A Figura 3.2 apresenta alguns modelos 
de CPUs
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Arquitetura de CLP - Memória
A memória é o local onde são armazenados os dados referentes ao
funcionamento do sistema e armazenamento de informações necessárias ao
usuário
É dividida em duas partes:
- Instruções de programa executivo que controla as atividades da CPU
(Firmware e rascunho do sistema);
- Instruções de programa de aplicação do usuário (Programa de aplicação 
e Tabela de dados). 
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Arquitetura de CLP – Entrada e Saída
Os módulos de I/Os possibilitam a interface entre os dispositivos do usuário
com a CPU. Existe uma grande variedade de módulos de entrada e saída: 
24Vdc, 220Vac entrada analógica (tensão ou corrente), saída analógica 
(tensão ou corrente), módulos para controle de malha, módulos de 
comunicação, etc.
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Arquitetura de CLP – Fonte de Alimentação
A fonte de alimentação fornece todos os níveis de tensão exigidos para as
operações internas do CLP. Existem casos que uma segunda fonte é
necessária devido ao aumento de consumo com a expansão dos módulos de 
saída. Certos modelos de CLPs são projetados para operarem com uma 
tensão de alimentação de 220Vac, outros trabalham com 24Vdc.
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Arquitetura de CLP – Interfaces
As interfaces são os dispositivos que realizam a interface Homem/Máquina
conectados aos CLPs. Servem para programação local e também para 
monitorar o andamento do programa, as variáveis internas e os dispositivos 
de campo. Podem ser portáteis ou não. Alguns exemplos são:
IHM;
Panel View;
PC;
Impressoras;
Módulos de programação;
Etc.
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Arquitetura de CLP – Classificação
Os CLPs classificam-se de acordo com os pontos de I/Os e a quantidade de
memória de programação disponível. A Tabela 3.1 apresenta a classificação.
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Arquitetura de CLP – Classificação
Entre os Micros e Pequenos CLPs, ainda é possível encontrar outra 
divisão:
-Compactos: que têm quantidade fixa de pontos de I/O;
- Modulares: que permitem a configuração, por parte do usuário, da
quantidade e combinação dos pontos de I/O.
Em alguns CLPs Compactos, é possível a adição de pontos de I/O por 
meio de módulos de expansão, com limite determinado pelo 
fabricante, porém apresentam poucas opções de configuração.
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Arquitetura de CLP – SCAN
O SCAN do CLP em modo de execução pode ser descrito resumidamente
pelo fluxograma apresentado na Figura 3.8.
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Arquitetura de CLP – SCAN
SCAN TIME (Tempo de Varredura) é a quantidade de tempo 
consumida para realizar as tarefas específicas do SCAN. Tipicamente 
medido em ms.
Os fatores que tem influência direta sobre o Scan Time são:
Quantidade de módulos e pontos de entrada;
Conexão de dispositivos periféricos;
Tamanho do programa de aplicação e tipo de instruções utilizadas;
Quantidade de módulos e pontos de saída.
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Arquitetura de CLP – SCAN
SCAN RATE (Taxa de SCAN) 
é a quantidade de tempo consumida para realizar as tarefas em 
relação à quantidade de memória. Tipicamente medido em ms/K. Se 
um CLP tem um SCAN RATE de 8ms/K e o programa possui 6K de 
memória, então o CLP leva 48 ms para completar um SCAN de 
programa.
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QUESTÕES
1. Quais são os componentes básicos da arquitetura de um 
C.L.P.?
2. Defina CPU.
3. Defina Memória. Quais são os tipos presentes em um CLP?
4. Defina cartões/módulos de I/Os. Quais são os principais tipos?
5. Defina fonte de alimentação. Quais são os principais tipos?
6. Defina interface. Quais são os principais tipos?
7. Quais são os tipos de CLPs? Como são qualificados?
8. Defina SCAN.
9. Defina SCAN TIME?
10. Se um programa de CLP tem 7,5K e o SCAN RATE é de 7,5 
ms/K, qual será o tempo de atualização de I/Os?
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QUESTÕES
Determinar a equação booleana, simplificada, para executar a 
seguinte lógica para ligar o motor de
um ventilador :
1. Forno ligado e motor da esteira ligado, ou
2. Forno desligado e temperatura acima de 50 °C, ou
3. Forno desligado, relé X operado e motor da esteira ligado, ou
4. Motor da esteira ligado e temperatura acima de 50 °C, ou
5. Motor da esteira ligado, forno desligado e relé X inoperado, ou
6. Forno ligado, relé X inoperado e trem estacionado no local.
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