Automação industrial - SENAI - Instrumentação - Automação Básica

nos painéis de relés, além de possibilitar a promoção da automação e
racionalização em níveis cada vez mais elevados.
Na tabela 4.1, indica-se a comparação entre o tradicional painel de relés e o PLC e verifica-se
que, em praticamente todos os aspectos, o PLC apresenta-se com maiores vantagens.
Dessa forma, com a introdução da tecnologia de computação, surgiu o controlador
programável, proporcionando uma evolução excepcional no controle sequencial.
 
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4.2.2 - Diferenças entre o PLC e o Computador
O PLC é um novo equipamento que surgiu com o advento da tecnologia do computador,
sendo sua utilização voltada à estação de trabalho. Assim, se o PLC for comparado ao
computador utilizado em escritórios, tanto o hardware quanto o software são significamente
diferentes.
a) Hardware
O computador é um equipamento destinado a efetuar cálculos de alto nível e processamento
de dados, de sorte que as entradas e saídas, como discos magnéticos e impressoras, são
projetadas para atender às necessidades do computador. Portanto, os dispositivos de
computação e de memória que correspondem ao cérebro, ocupam um grande espaço, e as
entradas e saídas, que correspondem aos braços e pernas, são relativamente pequenas. Dessa
forma, pode-se dizer que o computador é um superdotado de cabeça gigantesca com estrutura
frágil, que trabalha com baixa tensão, tendo que ser instalado em sala climatizada, ou seja, um
local de bom ambiente.
Em relação a isso, o PLC surgiu com o objetivo de substituir os painéis de relés. Assim, suas
entradas e saídas são constituídas pelas chaves fim de curso, válvulas solenóides e outros,
sendo, na maioria, equipamentos de alta tensão e corrente. Além disso, estão sujeitos aos
ruídos provenientes das máquinas e equipamentos existentes nas estações de trabalho, assim
como, severas condições de temperatura e partículas suspensas na atmosfera. Como as partes
que realizam a computação são constituídas de componentes eletrônicos de baixa tensão,
como no caso dos CIs, será necessário instalar nas portas de entrada e saída os circuitos para
transformação e amplificação de sinais e, ainda, conforme o caso, circuito para eliminação de
ruídos. Além disso, sua estrutura construtiva deverá ter uma proteção robusta para resistir às
severas condições do local de instalação.
b) Software
Nos programas de computador são utilizadas as linguagens como C, C++, Pascal e outras, e as
mesmas podem ser utilizadas apenas pelos especialistas que tiveram os cursos específicos
para esse fim.
Por outro lado, no caso do PLC, a linguagem é idealizada de tal forma que as pessoas ligadas
diretamente à operação de máquinas e equipamentos, ao planejamento de instalações elétricas
e à manutenção possam entendê-la, utilizando códigos e/ou linguagens mais próximos das
sequências dos circuitos tradicionais, ou seja, no que se refere à programação, foi idealizada
para que se possa programar utilizando códigos obtidos através do fluxograma e do diagrama
de tempo (time chart) do sistema a ser controlado, sendo essa programação realizável por
qualquer pessoa com um treinamento relativamente simples.
Dessa forma, embora o PLC seja tecnologicamente um computador, em termos de utilização é
um equipamento de controle local.
 
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4.2.3 - Evolução do Controle Sequencial
O controle sequencial evoluiu de painel de relés para o método de programa armazenado. No
período inicial, o método de programa armazenado partiu do método ‘discreto” com circuitos
transistorizados e, em termos de funções não passava de simples substituição dos painéis de
relés. Contudo, ultimamente, com o advento do microcomputador que surgiu da tecnologia do
LSI (Large Scale Integration - Integração de Grande Capacidade), foram adicionadas as
funções que não havia nos painéis de relés, como cálculo comparativo, computação e outros.
Além disso, esse método não se restringe apenas ao controle sequencial, sendo utilizado, por
exemplo, no controle digital a realimentação (feed-back) e, assim, tendo a sua utilização
ampliada para o controle de uma forma global.
O microprocessador é excelente para essas funções e pode-se dizer que o controle sequencial
está passando da fase do PLC de simples substituição de painéis de relés (primeira geração)
para o PLC de alto nível (segunda geração).
4.3- ARQUITETURA DO CONTROLADOR PROGRAMAVEL
4.3.1 - Constituição Geral, Princípio de funcionamento e Operação
a) Constituição geral
Como o controlador programável - PLC - será instalado na estação de trabalho da linha de
produção para operação e controle de equipamentos, dispositivos e máquinas, o mesmo é
constituído com robustez para resistir às condições desfavoráveis de um local de produção,
como vibração, ruídos, partículas em suspensão. etc., além da facilidade na sua manipulação.
 
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Outro aspecto e a sua composição, que é executada de tal forma que possibilite a utilização
através de combinações mais adequadas, selecionando a escala e funções segundo o objeto de
controle.
Indica-se na figura 4.1 a constituição de um PLC. Assim, tem-se a CPU (Central Processing
Unit) ou UCP (Unidade Central de Processamento), que corresponde ao cérebro humano, as
unidades de entradas e saídas para intercâmbio de sinais entre os equipamentos, dispositivos e
máquinas, a fonte para fornecimento de energia elétrica, além dos equipamentos periféricos
para incrementar a operacionalidade do PLC.
Figura 4.1 – Constituição fundamental de um PC
b) Princípio de Funcionamento - Diagrama em Blocos
Figura 4.2 – Diagrama em Blocos do Funcionamento de um PLC
 
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Inicialização
No momento em que é ligado o PLC executa uma série de operações pré – programadas,
gravadas em seu Programa Monitor :
- Verifica o funcionamento eletrônico da C.P.U. , memórias e circuitos auxiliares;
- Verifica a configuração interna e compara com os circuitos instalados;
- Verifica o estado das chaves principais ( RUN / STOP , PROG, etc. );
- Desativa todas as saídas;
- Verifica a existência de um programa de usuário;
- Emite um aviso de erro caso algum dos itens acima falhe.
Verificar Estado das Entradas
 O PLC lê o estados de cada uma das entradas, verificando se alguma foi acionada. O
processo de leitura recebe o nome de Ciclo de Varredura ( Scan ) e normalmente é de alguns
micro – segundos ( scan time ).
Transferir para a Memória
Após o Ciclo de Varredura, o PLC armazena os resultados obtidos em uma região de memória
chamada de Memória Imagem das Entradas e Saídas. Ela recebe este nome por ser um
espelho do estado das entradas e saídas. Esta memória será consultada pelo PLC no decorrer
do processamento do programa do usuário.
Comparar com o Programa do Usuário
O PLC ao executar o programa do usuário , após consultar a Memória Imagem das Entradas ,
atualiza o estado da Memória Imagem das Saídas, de acordo com as instruções definidas pelo
usuário em seu programa.
Atualizar o Estado das Saídas
O PLC escreve o valor contido na Memória das Saídas , atualizando as interfaces ou módulos
de saída. Inicia – se então, um novo ciclo de varredura.
 
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