Simulador de CLP em 3D

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Anais do XIX Congresso Brasileiro de Automática, CBA 2012.
ISBN: 978-85-8001-069-5
SIMULAÇÃO GRÁFICA DE UMA CÉLULA VIRTUAL USANDO UM C LP SIMULADO 
 
 
FELIPE NUNES, MARCELO DA S. HOUNSELL 
 
LAboratory for Research on Visual Applications (LARVA), Depto. De Ciência da Computação (DCC), 
Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC). 
Rua Paulo Malschitzki, S/N - Campus Universitário Prof. Avelino Marcante - Bairro Zona Industrial Norte - 
Joinville-SC - Brasil. CEP 89219-710. 
E-mails: fnunes14@hotmail.com, marcelo@joinville.udesc.br 
 
 
NAZARENO DE O. PACHECO 
 
Grupo de Integração da Manufatura (GRIMA), Depto De Engenharia Mecânica (DEM), Universidade Federal de 
Santa Catarina (UFSC). 
Caixa Postal 476 - Campus Universitário – Trindade, Florianópolis/ SC - 88040-900 
E-mail: nazareno.pacheco@gmail.com 
 
 
ANDRÉ B. LEAL 
 
Grupo de Automação, Robótica e Sistemas (GARS), Depto. De Engenharia Elétrica (DEE), Universidade do 
Estado de Santa Catarina (UDESC). 
E-mail: leal@joinville.udesc.br 
 
Abstract - A Flexible Manufacturing System (FMS) would be difficult to automate without a Programmable Logic Controller 
(PLC). This work performed a literature review and found some PLC simulators and their features. A few simulators allow 
viewing a manufacturing cell in 3D in order to help analyze the control logic. This study developed an open source freeware 
simulator, called PLC4u, implemented in Java, used to interpret "Instructions List" which is the standardized text version of the 
well-known Ladder language (visual interface programming). PLC4u can control a separate but compatible module, called Plant, 
which implements a 3D manufacturing cell comprised of two robots, a conveyor, a rotary table and two sensors. This 
manufacturing cell produces/receives discrete events that are mapped to the inputs/outputs of the PLC simulator, through which 
the whole dynamics and functioning of the manufacturing cell can be visualized. 
Keywords - Programmable Logic Controller, Flexible Manufacturing System, 3D Simulator. 
Resumo - Um Sistema Flexível de Manufatura (FMS) seria difícil de automatizar sem um Controlador Lógico Programável 
(CLP). Este trabalho realizou uma revisão da literatura e encontrou alguns simuladores de CLPs e suas características. Só alguns 
poucos simuladores permitem a visualização de um modelo de célula de manufatura em 3D para auxiliar na análise da lógica de 
controle. Este trabalho desenvolveu um simulador de código aberto freeware, chamado PLC4u, implementado na linguagem Java, 
usado para interpretar a “Instructions List” que é a versão textual normatizada da popular linguagem Ladder (programação via 
interface visual). PLC4u pode controlar um módulo separado mas compatível, denominado Módulo Planta, que implementa uma 
célula de manufatura 3D composta por dois robôs, uma esteira, uma mesa giratória e dois sensores. Esta célula de manufatura 
produz/recebe eventos discretos que são mapeados às entradas/saídas do CLP simulado, através do qual pode ser observada toda a 
dinâmica de funcionamento da célula. 
Palavras-chave - Controlador Lógico Programável, Sistema Flexível de Manufatura, Simulador 3D.
1 Introdução 
 
Os avanços tecnológicos nos últimos anos 
resultaram no desenvolvimento da programação 
lógica e um consequente desenvolvimento dos 
Controladores Lógicos Programáveis (CLPs), 
empregados nas indústrias. O uso de simuladores 
possui um custo menor se comparado à aquisição de 
todos os equipamentos físicos para reproduzir um 
ambiente fabril. Outras vantagens de um simulador 
incluem: não possui custo operacional e de 
manutenção, tem maior disponibilidade, não requer 
muito espaço físico e ainda possui boa 
interatividade, se pode fazer incontáveis teste, sem 
se preocupar com os erros, como exemplo um robô 
colidir com outro, danificando os equipamentos. 
Assim um simulador é uma alternativa viável, visto 
que se pode simular todo um ambiente físico e o 
próprio CLP. 
Alguns simuladores disponíveis, não possuem 
ambiente de visualização. Dos que possuem, a 
maioria é 2D e/ou limitados e/ou inflexíveis, e 
normalmente são simuladores pagos e proprietários. 
Por isso, foi desenvolvido um simulador de CLP, 
denominado PLC4u (Programmable Logic 
Controller for yoU), onde o usuário pode verificar 
sua execução em um ambiente gráfico 3D, bem 
como a própria simulação do CLP. Junto ao PLC4u, 
o usuário pode integrar uma célula de manufatura 
virtual 3D, para que ao iniciar o processo de 
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simulação, o usuário verifique as ações em 3D que o 
CLP provocou nos equipamentos (como 
movimentos, ligar e desligar, dentre outros). 
Este artigo está dividido da seguinte forma: O 
Capítulo 2 apresenta algumas definições sobre CLP. 
No Capítulo 3 são realizadas análises de simuladores 
de CLP. No capítulo 4 é descrito o simulador 
PLC4u, e a sua divisão em módulos. O capítulo 5 
traz a discussão com os testes realizados. E por fim, 
o capítulo 6 traz as conclusões acerca deste trabalho. 
 
2 Controladores Lógicos Programáveis 
 
O Controlador Lógico Programável (CLP) 
surgiu em meados do século XX, por volta da 
década de 70, na indústria automobilística, criado 
por Richard Morley (OLIVEIRA, 1993). Desde 
então, passou a ser utilizado no controle dos 
processos industriais, devido às vantagens como sua 
facilidade de configuração/programação, 
flexibilidade, confiabilidade e ainda, a sua 
escalabilidade em agregar novos equipamentos, 
dentre outros (opus citatum). 
O CLP é semelhante a um microcomputador, tendo 
em vista que possui hardware e software, que são 
necessários para a execução. O CLP possui um 
micro controlador/processador que utiliza uma 
memória programável onde são armazenadas as 
instruções para que, em seguida, sejam processadas 
as funções lógicas e aritméticas, a fim de controlar 
as máquinas e processos em um sistema de 
automação. O CLP possui ainda sistemas de entrada 
e saída que fazem a conexão física com os 
equipamentos do chão de fábrica (BOLTON, 2006). 
Um exemplo prático do ciclo de execução do CLP 
pode ser visto na Figura 1, onde o CLP recebe os 
sinais de entrada (chaves B0 e B1) que são 
conectadas às entradas do CLP. 
 
 
Figura 1: Exemplo de implementação da lógica de programação 
em um CLP (SILVEIRA, 1999). 
 
De acordo com a lógica de programação, o CLP gera 
os sinais de saída para o dispositivo, que neste caso é 
uma lâmpada (L0), concluindo o ciclo de 
processamento. Na Figura 1, ainda pode ser vista a 
maneira como é feita a conexão das entradas e saídas 
do CLP com o equipamento a ser controlado. 
Qualquer alteração desejada nesta lógica é realizada 
por meio de alterações no programa, permanecendo 
as mesmas conexões de entrada e saída com o CLP. 
2.1 Linguagens de Programação do CLP 
 
A norma IEC 61131-3 especifica cinco 
linguagens de programação para CLP (GEORGINI, 
2007). Essas linguagens variam do nível mais alto 
para o nível mais baixo e são disponibilizadas para 
serem utilizadas de acordo com cada aplicação. 
Essas linguagens são (IEC, 2003): 
• LD - Ladder Diagram ou Diagrama Ladder; 
• FBD - Function Block Diagram ou 
Diagrama de Blocos de Funções; 
• IL - Instructions List ou Lista de Instruções; 
• ST - Structured Text ou Texto Estruturado; 
• SFC - Sequential Function Chart ou 
Diagramas de Funções Sequenciais. 
 
A adoção da norma IEC 61131-3 pela indústria é 
influenciada pela crescente complexidade do 
software de controle e, pelas exigências de 
automatização industrial com maquinários de alta 
tecnologia. O tempo de criação e o custo de mão de 
obra e manutenção têm impacto em projetos de 
controle que podem ser melhorados usando a IEC 
61131-3, que especifica a sintaxe e semântica 
utilizada nas linguagens de programação do CLP. 
 
2.2 X3D 
 
O X3D é um padrão aberto para conteúdos 3D 
que utiliza sintaxe no padrão XML (Extensible 
Markup Language)(WEB3D, 2011). É uma 
linguagem simples e flexível, que pode ser integrada 
a outras linguagens, como a linguagem Java que foi 
utilizada na implementação do PLC4u e também 
para extensão de funcionalidades que o X3D não 
possui. O X3D pode ser considerado como a terceira 
geração do VRML (Virtual Reality Modeling 
Language), sendo a migração da tecnologia VRML 
para X3D menos trabalhosa com vantagens de ter 
mais funcionalidades que VRML e ter novos 
recursos gráficos (BRUTZMAN, 2007). 
O X3D tem uma única API (Application 
Programming Interface) robusta e o mecanismo de 
componentes do X3D permite a desenvolvedores 
implementar suas próprias extensões de acordo com 
um rigoroso conjunto de regras. 
 
3 Análise de Simuladores de CLP Existentes 
 
Existem disponíveis vários simuladores de CLP, mas 
poucos são os que permitem visualizar a célula 
como os apresentados a seguir: 
 
O ITS PLC (www.realgames.pt) tem foco na 
apresentação gráfica e na simulação de plantas fabris 
e oferece versão gratuita mas, a versão profissional é 
paga, requer um CLP físico para permitir uma 
simulação, requer um hardware conversor especial 
(vendido pela própria empresa), as plantas fabris são 
pré-determinadas e é de código fechado. 
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O PLCStudio (PARK et al. 2008) oferece uma 
simulação gráfica 3D de plantas fabris (ver Figura 2) 
juntamente com o funcionamento do CLP para a 
validação visual do programa CLP mas este é 
derivado de um modelo a Eventos Discretos que 
representa todo o processo e que modela também os 
equipamentos da célula. 
O trabalho entretanto não descreve como o programa 
CLP é gerado, processo este que é passível de vários 
problemas como descrito em (LEAL, CRUZ e 
HOUNSELL, 2012). 
 
Figura 2: Célula de Soldagem (PARK et al., 2008). 
 
Kuehn (2006) apresentou um trabalho com foco na 
simulação de ambiente fabril que inclui várias 
células de manufatura automáticas e robotizadas 
com todo um estudo de produção e layout. 
A simulação como um todo é baseada em modelos a 
Eventos Discretos e, a nível de célula, tem-se um 
gerador automático de programa CLP mas, para 
chegar neste estágio, é necessário todo o 
modelamento da célula também em Eventos 
Discretos e da especificação de todo um conjunto 
extra de informações de planejamento de processos e 
parâmetros para que o programa CLP seja gerado. 
Isto torna esta abordagem bastante laboriosa apesar 
de poder levar a possíveis otimizações globais. 
 
O SimuPLC (Simulador de Controlador Lógico 
Programável) (BARBOSA, 2011) é um software 
desenvolvido na linguagem C++, que reproduz os 
conceitos fundamentais dos CLPs. 
O SimuPLC é um software gratuito e está disponível 
na web, foi construído com finalidade didática para 
ajudar no estudo de CLP e seu ambiente é ilustrado 
para facilitar o aprendizado. Este simulador conta 
ainda com auxílio de plantas virtuais prontas, dentre 
elas, a planta que simula robôs cooperativos, como 
mostrado na Figura 3. 
 Porém, as plantas virtuais não possuem uma 
sincronia com suas respectivas entradas, dificultando 
a simulação, e as planta virtual são em 2D e não 
possuem seu código aberto. 
 
 
 
Figura 3: Robô manipulador do SimuPLC (BARBOSA, 2011). 
 
O simulador Logix Pro é a combinação do simulador 
ProSim com um editor/emulador de CLP que emula 
o CLP Allen Bradley (SIMPSON, 2011). É um 
software proprietário e fechado, construído para fins 
didáticos, disponível pelo preço de US$ 30,00. 
Utiliza fundamentos da linguagem de programação 
Ladder, que após sua programação, simula o 
processo com o auxílio do simulador ProSim, como 
mostra a Figura 4. 
 
 
Figura 4: Exemplo de Planta virtual 2D (SIMPSON, 2011). 
 
O LogixPro possui ainda oito plantas virtuais 2D 
pré-definidas, que simulam processos industriais, 
onde é possível visualizar o CLP atuando sobre 
elementos de chão de fábrica. 
 
3.1 Limitações dos Ambientes Analisados 
 
Analisando os simuladores apresentados, pode-
se perceber que são poucos os que apresentam a 
visualização de uma célula ou processo de 
manufatura, muitos dos que o fazem utilizam apenas 
plantas virtuais 2D em sua simulação, raros são os 
que mostram a célula em 3D. Estes, são de código 
fechado e não possuem mapeamento para relacionar 
as entradas e saídas com os equipamentos (uma 
etapa delicada e trabalhosa numa instalação real). 
Além disso, as plantas apresentadas são prontas e 
não é dito como alterá-las ou construir outras. 
Outros trabalhos requerem um modelamento amplo 
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de todo o conjunto fabril sem detalhar como a 
programação de CLP se integra neste processo. 
Portanto, um simulador aberto, gratuito e que possuí 
uma planta virtual 3D flexível e que permite melhor 
interação com programas CLP é um avanço em 
relação aos simuladores apresentados. 
 
4 Descrição do Simulador PLC4u 
 
O processo a ser controlado pelo simulador 
PLC4u consiste de uma célula de manufatura virtual 
3D, onde uma possível configuração utilizada da 
célula é mostrada na Figura 5, composta por dois 
robôs, de uma estação teste, um sensor de presença, 
uma esteira transportadora e uma área de depósito 
para peças rejeitadas e outra área de depósito de 
peças prontas. 
 
 
Figura 5: Inicializando a célula. 
 
Se comparado ao trabalho de (SILVA, 2008), o 
PLC4u representa uma atualização tecnológica (da 
linguagem VRML para a nova X3D), alteração de 
forma de descrição da lógica de controle (de 
sistemas a Eventos Discretos com autômatos para a 
linguagem textual Instructions List aderente à norma 
61131-3 e assemelhada ao popular Diagrama 
LADDER), uma reestruturação (de código 
monolítico para modular) e nova arquitetura (de 
ambiente web para stand-alone). 
Os equipamentos da célula serão ligados 
virtualmente às interfaces de entrada e saída do 
PLC4u, onde também são ligados os sensores e 
atuadores utilizados no controle da célula. As 
execuções das tarefas dos robôs serão também 
controladas pelo simulador PLC4u, que comanda 
todos os elementos que compõe a célula de 
manufatura virtual 3D. 
O PLC4u utiliza apenas sinais digitais, pois a célula 
de manufatura utiliza apenas sinais booleanos 
(ligado/desligado), em seu controle. O simulador 
PLC4u possibilita ao usuário simular os principais 
conceitos fundamentais do CLP, visto que executar 
operações lógicas e manipulação de dados. Esse 
simulador disponibilizará ao usuário a programação 
de uma lógica análoga ao chão de fábrica a ser 
controlado, possibilitando ainda a interação com 
uma célula de manufatura virtual 3D. 
 
4.1 Módulo Lógico 
 
O módulo Lógico trata o programa utilizado no 
controle da célula virtual, conforme mostrado na 
Figura 6. Nesse módulo as instruções booleanas, 
passarão pelo processo de tratamento léxico e 
sintático. Caso as instruções não possuam nenhum 
erro, inicia-se o ciclo de processamento, onde são 
lidas as entradas, que são processadas juntas com as 
instruções, e por fim resultando nas saídas. 
 
 
Figura 6: Módulo Lógico. 
 
A linguagem de programação de CLP utilizada no 
PLC4u, foi a IL (Instructions List) por ser a versão 
textual da linguagem largamente difundida do 
Diagrama Ladder, o que permite que se realize 
análises léxica e sintática, por ser textual. 
Ao iniciar o processo de simulação, deve-se entrar 
com uma programação utilizando IL no editor de 
texto, e em seguida deverá ser acionado o botão play 
na interface do CLP. 
Ao acionar o botão play, a programação contida no 
editor é enviada ao interpretador para serem feitos os 
tratamentos léxicos e sintáticos e o tratamento dos 
arquivos de entrada e saída que contém os sinais 
digitais. Esse tratamento se faz necessário, para 
padronizar os arquivos utilizados na simulação. 
Após o tratamento, e se não houver nenhum erro 
inicia-se o ciclo de processamento do CLP, os sinais, 
contidos nos arquivos de entrada, simulamos sinais 
aplicados às entradas de um CLP físico e a cada 
ciclo (varredura) todos esses sinais são lidos. Ao 
término do ciclo de varredura, os resultados são 
transferidos para um arquivo de saída, simulando 
desta maneira, a atribuição dos sinais aos terminais 
de saída de um CLP físico. 
 
4.2 Módulo Planta 
 
O módulo Planta é responsável pela simulação de 
uma célula de manufatura 3D, que consiste numa 
configuração onde as máquinas são dispostas de 
modo a simular as etapas do processo em um chão 
de fábrica, com o intuito de contemplar um ciclo de 
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produção de uma peça ou produto dentro de uma 
restrita área de trabalho. Todos os modelos 3D foram 
desenvolvidos em X3D e o encadeamento de ações e 
Java. 
A célula de manufatura fica responsável por executar 
os eventos na cena de acordo com a saída do CLP e 
por fornecer os sinais de entrada ao CLP. Esses 
eventos podem ser controláveis ou não controláveis 
(CURZEL, 2008). Um evento controlável é aquele 
relacionado às saídas do CLP. Já os eventos não 
controláveis, são aqueles relacionados às entradas do 
CLP, uma vez que dependem do estado dos 
equipamentos da célula o qual o programa não tem 
controle. 
Ao iniciar o processo de simulação da célula, o 
primeiro passo é abrir efetuar o mapeamento, que 
relaciona entradas e saídas do CLP aos eventos não 
controláveis e controláveis respectivamente (ver tela 
de pop-up em destaque no lado direito da Figura 6). 
Este mapeamento será detalhado adiante. O segundo 
passo é abrir a tela de configurações e entrar com o 
número de peças a ser inserida na cena gráfica 
(como mostrado na Figura 6), e acionar o botão 
RUN, inicializando a célula. Como não existe 
nenhuma peça em frente ao sensor de presença, a 
planta manda a primeira entrada a ser processada 
pelo CLP, vindo do evento não controlável que 
indica que o sensor está desligado. Quanto mais 
peças forem inseridas na cena, maior é o tempo de 
execução devido à necessidade de atuação dos 
equipamentos manipuladores sobre todas as peças. 
Após a inicialização, a planta fica aguardando o 
sinal de saída do CLP onde, após receber os sinais de 
saída, executa sua ação na cena gráfica realizando 
um evento, como por exemplo, ligar a esteira. A 
visualização dos eventos na cena pode ser vista de 
qualquer ângulo, uma vez que a navegação pela cena 
3D é completamente livre. Entretanto posições 
padronizadas de visualização podem ser alcançadas, 
pois na parte inferior da Figura 9 existe um menu, 
componente do Player Xj3D, que permitirá a escolha 
de vistas pré-definidas e a forma de interação com o 
ambiente 3D e, abaixo deste, uma barra de status, 
responsável por dar um feedback ao usuário. 
A célula é controlada pelo CLP, que envia os sinais 
de saída, habilitando o controle dos eventos na cena, 
exercendo controle sobre equipamentos da cena 
gráfica. O módulo Planta realiza a verificação do 
arquivo de saída do CLP que contém os sinais 
digitais. Quando o arquivo de saída for alterado, a 
planta executará uma ação, onde ao iniciar o 
processo de simulação, será a planta quem fornecerá 
o primeiro arquivo de entrada a ser trato junto com a 
lógica de programação. Isso foi arbitrado, pois o 
CLP necessita dessas entradas. 
O módulo Planta realiza a leitura do arquivo de saída 
(OUT.TXT) e efetua o relacionamento com os 
eventos controláveis para que estes sejam 
executados na cena, sendo que esses eventos 
pertencem a uma determinada classe, que é 
responsável pela sua execução na cena gráfica. Já os 
eventos não controláveis gerados na cena geram o 
arquivo de entrada (IN.TXT) para o CLP. 
Como padrão de eventos (controláveis e não 
controláveis) adotado pela Planta, utilizou-se os 
eventos apresentados na Tabela 1, ou seja, mesma 
descrição de eventos utilizada na lógica de controle 
discreto da célula de manufatura real (CURZEL, 
2008). 
 
Tabela 1: Eventos dos Dispositivos da Célula 
 
Fonte: (CURZEL, 2008). 
 
4.2.1 Mapeamento 
 
O módulo da Planta como mostrado no 
destaque ‘C’ da Figura 7, é composto por dois robôs, 
uma esteira, uma mesa giratória e por sensores de 
presença e fotoelétrico. Antes de começar um 
processo de simulação, é necessário fazer o 
mapeamento das entradas e saídas do CLP, ligando 
os eventos da célula de manufatura a uma 
determinada entrada ou saída. Isto é feito através do 
processo de mapeamento, como esquematizado no 
destaque ‘B’ da Figura 7. 
 
Figura 7: Mapeamento das entradas e saídas do CLP. 
 
Os eventos não controláveis são ligados às entradas 
do CLP, pois quando eles forem realizados pela 
Planta, irão gerar uma nova entrada, em uma 
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determinada porta a qual esse evento foi 
relacionado. Os eventos controláveis são ligados à 
saída do CLP, pois são eles que mandam uma ordem 
de ação à Planta (ver destaque ‘B’ da Figura 7), 
lembrando que esses sinais de entrada e saídas estão 
relacionados aos eventos internos realizados na cena. 
Esse processo de mapeamento simula uma conexão 
física de um CLP a um determinado equipamento 
comandado por ele, como se uma saída fosse ligada 
a um equipamento de planta por um fio elétrico. 
Os eventos disponíveis no mapeamento estão 
descritos na Tabela 1, onde os eventos disponíveis 
para as entradas são: S_liga, S_desl, F_giro, F_rb1, 
T_OK, T_NOK, F_rb2. Já os eventos disponíveis 
para as saídas são: E_liga, E_desl, I_giro, I_teste, 
T_M, T_R, T_S. Esses mapeamentos devem ser 
feitos na tela de mapeamento (destaque ‘B’ da 
Figura 7) onde esses eventos mapeados é que são 
responsáveis pela atribuição de uma ação a um 
determinado elemento da planta, como por exemplo, 
ligar e desligar a esteira. 
Ao mapear um evento a uma determinada entrada do 
CLP, este evento fica responsável por gerar o sinal 
de entrada para o CLP, como por exemplo, ao 
relacionar a porta de entrada I0 ao evento F_rb1 (fim 
da operação do robô 1), quando ocorrer esse evento, 
será escrito um novo arquivo de entrada para o CLP, 
onde será atribuído o sinal lógico 1 à entrada I0. 
Vale lembrar que o mapeamento das entradas não é 
fixo, podendo ser alterado a qualquer momento para 
representar diferentes ligações. 
Esse mapeamento também é realizado na saída do 
CLP, como por exemplo, relacionando a porta de 
saída Q0 ao evento T_M (início de operação do robô 
1), onde a planta ao realizar a leitura do arquivo de 
saída e verificar que o sinal lógico de QO for 1, a 
planta irá executar o evento que inicia a rotina do 
robô. 
O uso do mapeamento além de determinar qual 
evento está relacionado com uma determinada 
entrada ou saída, tem também a função de evitar 
duplicação de envio de sinais em uma mesma porta 
de entrada por dois ou mais eventos, ou que duas ou 
mais saídas gerem o mesmo evento. Como exemplo 
de duplicação a ser evitada, seriam os eventos F_rb1 
e F_rb2 relacionados ao robô 1 e robô 2, gerem 
sinais a porta I0. Com o mapeamento isso é 
controlado para não ocorrer. 
 
5 Testes e Resultados 
 
Foram feitos testes do CLP junto com a Planta, 
de modo a contemplar todos os dois módulos do 
simulador, onde o CLP trata a lógica de 
programação e Planta executará os eventos seguindo 
as ordens do CLP. Os testes realizados estão 
descritos a seguir. 
A primeira rotina foi a da esteira, como mostrada na 
Figura 8, onde criou-se uma rotina onde o PLC4u lê 
o sinal entrada I0 e atribuiu esse sinal na saída Q0. 
Para relacionar essa saída à esteira, foi necessário 
fazer o mapeamento, relacionando a saída Q0 aos 
eventos E_liga e E_desl. Ao atribuir-se nível lógico 
1 a entrada I0, isso fez com que fosse atribuído nível 
lógico 1 à saída Q0, fazendo com que a esteira 
executasse sua rotina de movimentar a peça, e ao 
modificar esse sinal de entrada para nível lógico 0, a 
saída passou a ter também nível lógico 0, fazendo 
com que a esteira parasse de movimentar a peça . 
 
 
Figura 8:Rotina da esteira. 
 
A segunda rotina testada foi a do Robô 1, como 
mostrado na Figura 9, onde se criou uma rotina onde 
o PLC4u lê o sinal da entrada I1 e atribuiu esse 
sinal à saída Q1. 
 
 
Figura 9: Rotina do robô 1. 
 
Para relacionar essa saída ao robô 1, foi necessário 
fazer também o mapeamento, relacionando a saída 
Q1 ao evento T_M. Ao atribuir-se nível lógico 1 à 
entrada I1, isso fez com que fosse atribuído nível 
lógico 1 à saída Q1, fazendo com que o robô 1 
executasse a operação, como se tivesse pegando a 
peça sobre a esteira e a colocando sobre a mesa 
giratória. Como o fim de operação do robô 1 é um 
evento não controlável, o CLP envia o sinal para que 
o robô 1 inicie sua rotina, porém não consegue 
ordenar que ele pare. 
A última rotina testada foi a do robô 2, como 
mostrado na Figura 10, onde se criou uma rotina 
onde o PLC4u lê o sinal da entrada I3 e atribuiu esse 
sinal à saída Q3. O robô 2 pode executar duas 
operações, sendo a rotina de transporte de peça boa e 
o da peça ruim. Para relacionar uma rotina do robô 2 
a saída, foi necessário fazer também o mapeamento. 
O evento T_R é relacionado à saída Q3. Essa rotina 
faz com que o robô 2 faça o transporte de peça ruim. 
Como o fim de operação do robô 2 também é um 
evento não controlável, o CLP envia o sinal para que 
o robô 2 inicie uma determinada rotina, porém não 
consegue ordenar que ele pare. 
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Figura 10: Rotina do robô 2. 
 
Por fim foram feitos testes executando o controle 
dos eventos na cena, como mostra a Figura 11, que 
mostra uma parte da Lista de Instruções utilizada no 
controle da planta virtual 3D como um todo 
conforme descrito a seguir: No início da simulação 
foram inseridas peças na cena, que em seguida inicia 
a ligação do motor da esteira transportando as peças 
até o robô 1. Assim, quando uma peça é detectada 
pelo sensor de presença posicionado no final da 
esteira, esta deve ser desligada e o robô 1 deve levar 
a peça até a mesa giratória. 
O robô 1 coloca a peça na mesa giratória e volta à 
sua posição inicial, gerando então um sinal para o 
CLP informando o final de sua operação. A mesa dá 
um giro de 180º levando a peça até a posição onde 
será efetuado um teste pelo sensor fotoelétrico que 
indicará se a mesma está boa ou ruim. Ao final do 
teste o robô 2 fará o transporte para o local adequado 
das peças boas ou peças ruins (CURZEL, 2008). 
 
 
Figura 11: Parte da Lista de Instruções utilizada no controle da 
planta virtual. 
 
6 Conclusões 
 
Os ambientes industriais estão cada vez mais 
repletos de máquinas variadas e em maior 
quantidade ao mesmo tempo em que é exigida uma 
maior coordenação e velocidade das operações. O 
Controlador Lógico Programável (CLP) é um dos 
equipamentos responsáveis por muito do controle do 
que ocorre na planta fabril. Entender a importância e 
a repercussão do que e programado no CLP no 
ambiente fabril pode ficar mais fácil se for usado um 
simulador de CLP associado a um chão de fábrica 
virtual 3D. 
Neste trabalho foi realizado um levantamento de 
simuladores de CLP, onde foi possível identificar 
algumas lacunas, como: 
• Ausência do uso de planta virtual 3D 
reconfigurável; 
• Falta de um simulador de CLP de código 
aberto e gratuito; 
• Carência de uso da versão textual do 
Diagrama Ladder, a Instructions List. 
 
O PLC4u pode ser utilizado como ferramenta de 
auxílio na aprendizagem (educação e/ou 
treinamento) sobre automação industrial. 
Foram criados programas para realizar o controle de 
uma célula de manufatura, dispostos de modo a 
simular as etapas do processo industrial. 
As principais características do PLC4u, são: 
• O desenvolvimento modular permite que 
outras formas de geração de controle da 
planta (arquivo IN.txt e OUT.txt), possam 
ser desenvolvidas sem alterar o módulo de 
visualização da planta virtual 3D; 
• A interface do PLC4u dispõe de vários 
controles que permitem a execução de 
programas de controle de forma a facilitar o 
desenvolvimento e aprendizagem; 
• O módulo Planta 3D é livre de associação 
de quantos e quaisquer sinais de eventos 
internos à célula, além da livre navegação 
pelo ambiente durante a execução do 
programa de controle; 
 
Com a utilização do PLC4u é possível visualizar um 
ambiente contendo equipamentos como por 
exemplos robôs, esteira, dentre outros, e com uso do 
simulador de CLP interagir com esses elementos 
sem se preocupar com os possíveis erros que possam 
ocorrer, e com os riscos de manuseio desses 
equipamentos em laboratório ou até mesmo em um 
chão de fábrica. Sendo assim, podem ser listadas 
algumas vantagens ao utilizar PLC4u, como por 
exemplo: 
• Reproduz virtualmente uma célula de 
manufatura, semelhante a uma real 
(CURZEL, 2008) e dessa forma permite 
“experimentar” os efeitos de uma 
determinada programação do simulador de 
978
Anais do XIX Congresso Brasileiro de Automática, CBA 2012.
ISBN: 978-85-8001-069-5
CLP, sem que a situação real esteja de fato 
ocorrendo; 
• Permite “errar ao aprender” sem sofrer as 
consequências danosas de um erro real, 
podendo ser utilizado não apenas para 
treinamento, mas também para o ensino 
regular. Lembrando ainda que leva a 
economia de tempo e dinheiro, pois não é 
preciso ter laboratórios. 
 
Ao final deste trabalho, foi desenvolvida uma 
estratégia de simulação de um CLP junto com uma 
célula de manufatura virtual 3D. Sua implementação 
usou como base a norma IEC 61131-3, de modo a 
simular algumas características e conceitos 
fundamentais dos CLPs, visto que o simulador 
executa operações lógicas para o controle de um 
sistema de automação. 
Trabalhos futuros incluem o desenvolvimento de um 
editor gráfico Ladder integrado, bem como um 
editor gráfico 3D para facilitar a criação de novos 
layouts fabris. 
Agradecimentos 
Os autores gostariam de agradecer ao professor 
Roberto Silvio Ubertino Rosso Jr., pelas sugestões 
ao longo do desenvolvimento deste trabalho. 
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https://www.researchgate.net/publication/236627129