Cap. 3 - PLC e Linguagens de Programação

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Automação Industrial
CLPs e Linguagens de Programação
Prof° Lucas Silvestre Chaves
lucas.chaves@prof.una.br
Antes do lançamento dos CLPs, por volta de 1970, o controle industrial
era realizado por controladores compostos por relés, bobinas,
contatores, temporizadores e componentes semelhantes:
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Evolução da Tecnologia no Controle do Processo
Meados século XX (Era da Eletrônica)
Evolução da Tecnologia no Controle do Processo
Armazenamento de Informações por registro em papel
Meados século XX (Era da Eletrônica)
Evolução da Tecnologia no Controle do Processo
Operação do processo: Painéis com chaves, botoeiras, 
relógios e registradores de pena
Meados século XX (Era da Eletrônica)
Evolução da Tecnologia no Controle do Processo
Operação do processo: Painéis com chaves, botoeiras, 
relógios e registradores de pena
Segunda metade do XX (Era da Informática)
Evolução da Tecnologia no Controle do Processo
A evolução tecnológica permitiu que toda a lógica de acionamento
fosse desenvolvida através de software, que determina ao controlador
a sequência de acionamento a ser aplicada em um sistema. Os CLPs
são equipamentos eletrônicos de controle que atuam a partir desta
filosofia.
Hoje, muitas máquinas e equipamentos antigos estão sendo adaptados
aos CLPs para substituir os controladores originais, tornando muitas
vezes as máquinas e equipamentos mais produtivos e confiáveis do que
eles eram quando novos. Há hoje também diversas opções de
máquinas disponíveis no mercado com CLPs já embutidos. Seguem
algumas características dos CLPs:
✓ Preço competitivo, comparado à lógica de relés (lógica de chaves);
✓ Dispositivos de entrada e saída facilmente substituíveis;
✓ Controle de grande quantidade de variáveis;
✓ Funcionamento em ambiente industrial com vibração, calor, poeira;
✓ Facilidade de manutenção e programação;
✓ Grande confiabilidade e robustez;
✓ Integração com interface homem máquina (IHM) e computadores
para programação, controle e supervisão.
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Evolução da Tecnologia no Controle do Processo
• Um controlador lógico programável (CLP) pode ser definido como
um microcomputador que usa instruções armazenadas em uma
memória programável (programa) para implementar lógica,
sequenciamento, temporização, contagem e funções aritméticas
por meio de módulos de entrada/saída (E/S) digitais ou analógicas
para controle de máquinas e processos;
• Nas indústrias, os CLPs são aplicados tanto em processos industriais
como em manufatura discreta. Seguem alguns exemplos de suas
aplicações:
• Indústrias de processos: processamento químico, operações
em fábricas de papel e produção alimentícia;
• Manufatura discreta: controle de máquinas individuais, linhas
de transferência, equipamentos para manuseios de materiais
e sistemas automatizados de armazenamentos.
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Controlador Lógico Programável (CLP)
Hoje, muitas máquinas e equipamentos antigos estão sendo adaptados
aos CLPs para substituir os controladores originais, tornando muitas
vezes as máquinas e equipamentos mais produtivos e confiáveis do que
eles eram quando novos. Há hoje também diversas opções de
máquinas disponíveis no mercado com CLPs já embutidos. Seguem
algumas características dos CLPs:
✓ preço competitivo, comparado à lógica de relés (lógica de chaves);
✓ dispositivos de entrada e saída facilmente substituíveis;
✓ controle de grande quantidade de variáveis;
✓ funcionamento em ambiente industrial com vibração, calor, poeira;
✓ facilidade de manutenção e programação;
✓ repetibilidade de uso.
✓ grande confiabilidade e robustez;
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Controlador Lógico Programável (CLP)
Controlador Lógico Programável (CLP)
Veja algumas vantagens do uso de CLPs nas indústrias:
• fácil diagnóstico durante o projeto;
• economia de espaço devido ao seu tamanho reduzido;
• não produzem faíscas;
• podem ser programados sem interromper o processo produtivo;
• baixo consumo de energia;
• necessita de uma reduzida equipe de manutenção;
• tem a flexibilidade para expansão do número de entradas e saídas;
• capacidade de comunicação com diversos outros equipamentos.
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Arquitetura de um CLP
A figura abaixo mostra como é arquitetura de um CLP apresentando
seus principais componentes:
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Arquitetura de um CLP
• Fonte de alimentação: Converte a tensão da rede de 127 ou 220 Vca
em 5 Vcc, 12 Vcc ou 24 Vcc, para alimentar os circuitos eletrônicos,
as entradas e as saídas.
• Processador ( central processing unit – UCP ou CPU): É a unidade de
processamento central do CLP, conectada a todos os outros
componentes do CLP. Responsável por ler as entradas e atualizar as
saídas de acordo com os programas definidos pela fábrica e pelo
usuário.
• Memória: Composta pela memória do sistema operacional (contém
o programa desenvolvido pela fábrica), memória do usuário
(contém o programa desenvolvido pelo usuário) e memória de
dados (contém as informações iniciais das variáveis do sistema
podendo atualizar durante o funcionamento do CLP)
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Arquitetura de um CLP
• Módulo de entrada/saída: oferece as conexões com os
equipamentos ou os processos industriais a ser controlados. As
entradas e saídas do CLP são disponíveis em formas de cartões e
podem ser digitais ou analógica. Seguem algumas características
destes cartões:
➢ Cartões de entrada digital:
▪ as entradas digitais recebem sinais em dois níveis apenas,
0 ou 1 (0 ou 5 V, 0 ou 24 V, 0 ou 220 V).
▪ estes sinais são provenientes por exemplo de chaves fim
de curso, botoeiras, sensores tipo ON/OFF;
➢ Cartões de entrada analógica:
▪ as entradas analógicas assumem todos os valores dentro
de uma determinada faixa. As faixas mais comuns são: 4 a
20 mA e de 1 a 5 V.
▪ estes sinais são provenientes por exemplo de sensores de
temperatura, nível, vazão, pressão, etc.; 14
Arquitetura de um CLP
➢ Cartões de saída digital:
▪ enviam sinais em apenas dois níveis 0 ou 1 (0 ou 5 V, 0 ou
24 V, 0 ou 220 V).
▪ estes sinais são utilizados por exemplo para acionamento
de válvulas ON/OFF, alarmes, sinalização, motores, etc;
➢ Cartões de saída analógica:
▪ as saídas analógicas assumem todos os valores dentro de
uma determinada faixa. As faixas mais comuns são: 4 a 20
mA e de 1 a 5 V.
▪ estes sinais são utilizados por exemplo para a atuação de
válvulas, controle de velocidade e de torque de motores,
etc.;
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Ciclo de operação do CLP
O ciclo de operação típico de um CLP pode ser resumido em três
passos:
1. Varredura de entrada: As entradas são lidas pelo processador e
armazenadas na memória de dados;
2. Varredura do programa: O programa do controle é executado. Os
valores de entrada armazenados na memória são utilizados nos
cálculos da lógica de controle para determinar os valores das
saídas;
3. Varredura de saída: Os valores de saída são atualizados para
concordar com os valores calculados.
O tempo para realizar os três passos, também conhecido como tempo
de varredura, varia entre 1 e 25 ms.
Capacidades adicionais do CLP
Além do que já foi dito, os CLPs podem possuir algumas capacidades
adicionais :
– Controle analógico – controle PID disponível em alguns CLPs
para processos contínuos;
– Funções aritméticas – o uso das mesmas permite que sejam 
desenvolvidos algoritmos de controle mais complexos;
– Funções de matriz – permite por exemplo a programação linear 
para controle otimizado; 
– Processamento e relatório de dados – para aplicações de 
negócios (business applications)
Todas estas características dos CLPs os tornam praticamente iguais 
aos PCs.
Programação de CLP
A norma IEC1131-3 padroniza cinco linguagens de programação para
CLPs, sendo três gráficas e duas textuais:
• Linguagens gráficas:
– Diagramas de lógica ladder (LD) – mais amplamente usados;
– Diagramas de blocos defunções (FBD) – instruções compostas de
blocos de operações que transformam sinais de entrada;
– Diagramas de funções sequenciais (SFC) – série de passos e
transições de um estado para o próximo (Europa).
• Linguagens textuais:
– Lista de instrução (IL) – linguagem de computador de baixo nível
– Texto estruturado (ST) – linguagem de computador de alto nível
Concentraremos nossos esforços no entendimento do diagrama de
blocos FBD e do diagrama de lógica ladder (LD).
Diagrama de Blocos
A tabela abaixo mostra a equivalência entre as portas lógicas e os
símbolos utilizados no diagrama de blocos de funções FBD:
Diagrama de Blocos
Exemplo de programação em FBD:
Ladder
Em um diagrama de lógica ladder (LD), vários elementos lógicos e outros
componentes são dispostos ao longo de linhas horizontais ou degraus
conectados em ambas as extremidades a trilhos verticais. Os tipos de
elementos e componentes do LD são:
• Contatos – entradas utilizadas para representar por exemplo chaves,
interruptores ou fotodetectores.
• Cargas – saídas utilizadas para representar por exemplo motores,
luzes, alarmes e solenoides.
• Temporizadores – utilizados para especificar período de espera.
• Contadores – utilizados para contar os pulsos recebidos
Ladder
A tabela abaixo mostra os símbolos dos principais elementos utilizados
no Ladder:
Ladder
A tabela abaixo mostra alguns exemplos comparativos de portas lógicas
com a linguagem LD:
Ladder
Exemplo de programação em LD:
RESOLUÇÃO DE EXEMPLOS EM 
SALA DE AULA!
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