Análise Comparativa Entre Plataformas de CLPs do Mercado Brasileiro de Automação Industrial

Prévia do material em texto

1 
 
Análise Comparativa entre Plataformas de CLPs do Mercado Brasileiro de 
Automação Industrial 
 
FERRETI, Sandro Martins; (Professor José Alexandre Ducatti (Orientador) ; 
Professor Mário Henrique de Souza Pardo (Co-orientador)). 
 
 
e-mail: sandro.ferreti@hotmail.com 
 
 
 
Resumo: Esta pesquisa é um estudo comparativo entre quatro marcas de fabricantes de Controlador Lógico 
programável (CLP), levando-se em conta algumas de suas principais características técnicas, entre eles a 
quantidade de entradas e saídas de sinais digitais e/ou analógicos, software supervisório, linguagem de 
programação, transferência de dados e comunicação, bem como seus custos. Este estudo é importante para efeito 
em análise de viabilidade econômica, conforme as especificações do projeto no qual se utiliza o CLP, em geral 
na automação das máquinas e linhas de produção das industrias de transformação, mineração, agronegócio, 
edificações automatizadas e outras aplicações diversas. 
 
Palavras-chave: Comparativo, Controlador Lógico Programável, CLP, características técnicas, custos, 
viabilidade econômica, automação. 
 
 
 
Abstract: This research is a comparative study between four brands of manufacturers of Programmable Logic 
Controller (CLP), taking into account some of its main technical characteristics, among them the quantity of 
inputs and outputs of digital and / or analog signals, software supervisory, programming language, data transfer 
and communication, as well as their costs. This study is important for economic feasibility analysis, according to 
the specifications of the project in which CLP is used, in the automation of machines and production lines of the 
transformation, mining, agribusiness, automated buildings and other applications. 
 
 
Keywords: Comparative, Programmable Logic Controller, PLC, technical characteristics, costs, economical 
feasibility, automation. 
 
 
 
1 Introdução 
 
“[...]A partir de 1870, também a energia elétrica passou a ser utilizada e a estimular indústrias 
como a do aço, a química e a de máquinas-ferramenta e o setor de transportes progrediu 
bastante graças à expansão das estradas de ferro e à indústria naval. 
 
No século XX, a tecnologia da automação passou a contar com computadores, 
servomecanismos e controladores programáveis. Os computadores são o alicerce de toda a 
tecnologia da automação contemporânea.'' (PINTO [1], 2005, p.10). 
 
No início dos anos 1970, com a indústria automobilistica em alta, surgiram problemas 
relacionados à produção. Estes problemas eram relacionados a como fazer carros do mesmo 
modelo, porém com cores diferentes, ou até mesmo em uma mesma linha com produzir 
diferentes modelos de veículos. 
 
 
2 
 
Este tipo de problema gerava a necessidade de reformulação dos painéis e comandos 
(elétricos-analógicos), e consequentemente gerava um grande trabalho e custo. Devido a 
inflexibilidade e complexidade dos painéis, foi necessário buscar por novas opções, inovações 
que facilitassem esse trabalho ee tornasse hábil a produção dos automóveis. 
 
Então, uma empresa norte-americana (Modicom), desenvolveu um dispositivo de 
computação que atendia às especificações da industria automotiva (conforme especificações 
da GM), ou seja, foi criado então o CLP. (ANDRADE [2], 2018) 
 
 
 
2 Justificativa 
 
 
Há de se notar que a globalização da economia e consequente produção de bens 
alocadas conforme estratégia de cada empresa para os pólos industrias espalhados pelo mundo 
nos tempos atuais, causaram o aparecimento de diversas marcas e modelos de equipamentos, 
entre eles os CLPs, dispositivo objeto deste estudo. Por isso se torna relevante a consideração 
e análise comparativa de modelos e suas características e a diferença de custo, para auxiliar ao 
comprador de tal tecnologia na tomada de decisão na hora da aquisição e construção da 
máquina que irá utilizar o CLP. 
 
 
 
3 Fundamentação Teórica 
 
 
3.1 Controlador Lógico Programável – CLP 
 
 Um Controlador Lógico Programável é definido pelo IEC (International 
Electrotechnical Commission) como: “Sistema eletrônico operando digitalmente, projetado 
para uso em um ambienteindustrial, que usa uma memória programável para a armazenagem 
interna de instruções orientadas para o usuário para implementar funções específicas, tais 
como lógica, seqüencial, 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.” (FRANCHI; CAMARGO [3], 2013, p.23). 
 
 
 
3.1.1 Funcionamento 
 
Segundo Camargo e Franchi (2013), existem dois tipos de CLP, o Compacto e o 
Modular; o CLP compacto tem como característica possuir todos os módulos necessários 
(CPU, memória, fonte de alimentação e módulos de entrada /saída em uma única unidade, 
necessitando apenas de programação e alimentação, mas tem como limitação as portas de 
entradas e saída, que já são determinadas pelo fabricante, esse tipo de CLP é normalmente 
empregado para CLPs de pequeno porte. Já o modular, possui uma base (rack) e nela pode-se 
 
3 
 
inserir os módulos (entradas/saídas, CPU, fonte de alimentação e memórias), o modular tem 
como vantagem uma maior disponibilidade de portas de entrada e saída, visto que se pode 
inserir, de acordo com a base, mais unidades, normalmente é empregado em CLPs de grande 
porte, que podem tratar de centenas de pontos de entrada/saída. 
 
 
 
3.1.2 Estrutura/Arquitetura 
 
 
Segundo uma definição de Marielena Fonseca Tófoli e Ricardo Akira Higa [4], 
comumente aceita, O CLP é composto basicamente por: 
 
 
CPU (Central Processor Unit/Unidade Central de Processamento): 
 
 
É responsável por comandar todas as atividades do CLP. É a unidade responsável pela 
execução do programa principal e pelo gerenciamento do processo. Ela é quem recebe as 
informações das portas de entrada, processa e envia informações para as portas de saída, 
gerando um ciclo e executando o programa que está armazenado na memória de programa. 
 
 
Portas I/O (Input/Output) ou E/S (Entrada/Saída): 
 
 
São responsáveis pela comunicação da CPU com os periféricos e dos periféricos com 
a CPU. São essas portas que recebem informações vindas de sensores, botões e etc. (portas de 
entrada) e as que enviam informações para atuadores, válvulas e contatores (portas de saída). 
As portas I/O podem ser analógicas ou digotais. 
 
 
Fonte de alimentação: 
 
 
Responsável pelo fornecimento de energia ao CLP. 
 
 
Memória: 
 
 
Memória de programa; armazena o programa principal, desenvolvido pelo programador 
de acordo com o processo ou máquina que deseja controlar. Utiliza-se memória EPROM 
(memória não volátil), não perdendo o programa com falta de energia. 
 
 
Memória de dados; armazena temporariamente os dados do programa (por exemplo, 
informações de sensores que são úteis apenas na hora do processo). Utiliza-se memória RAM 
(memória volátil), perdendo os dados com a falta de energia. 
 
4 
 
3.1.3 Linguagem de Programação 
 
Camargo e Franchi (2013) definem que “linguagem de programação é um conjunto de 
instruções que o sistema computacional é capaz de reconhecer”. (CAMARGO; FRANCHI, 
2013, p.95). 
 
A linguagem de programação que o CLP utiliza segue uma norma, que atende aos 
requisitos das empresas que utilizam o equipamento, pois seria um desperdício de recursos 
uma vez que ashabilidades desenvolvidas por seus funcionários na utilização de um 
determinado tipo de CLP não poderiam ser reaproveitadas caso houvesse a substituição por 
outro tipo ou marca de fabricante. 
 
Atualmente, a linguagem mais utilizada entre os programadores é a programação em 
Ladder, que é considerada mais simples de compreender e de aprendizagem mais rápida, 
devido à sua lógica baseada em contatos e ser semelhante com a de diagramas elétricos. 
 
Quando o programador salva o projeto Ladder e o carrega para a memória do CLP,isto 
será feito dentro de uma plataforma de desenvolvimento do próprio fabricante da marca com 
seus recursos e peculiaridades, e este será convertido para a linguagem da memória do 
processador, que na maioria é ‘C’. 
 
 
4 Trabalhos similares 
 
Trabalho similar neste campo fora realizado pelos graduandos Marielena Fonseca 
Tófoli e Ricardo Akira Higa, da Faculdade de Tecnologia de Garça, do curso de Mecatrônica 
Industrial, intitulado “Estudo Comparativo entre CLP e Microcontrolador em um Elevador de 
Baixa Complexidade Para Carga”, embora o foco destes tenha sido a comparação entre um 
CLP de marca e um microcontrolador (microprocessador) genérico, bem como seus custos. 
Valemo-nos de seus esforços em definir a utilização e quais os componentes principais de um 
CLP. Diferentemente, tratamos aqui de compararmos somente entre CLPs, de marcas 
disponíveis no mercado brasileiro, com características semelhantes e preços praticados. 
 
 
5 Metodologia 
 
Esta pesquisa foi realizada consultando-se as informações técnicas pertinentes em 
literaturas e catálogos dos fabricantes disponíveis em seus próprios sites, material 
digital/eletrônico, aos quais daremos os devidos créditos no decorrer das citações. As 
consultas de preços são feitas em sites de comércio eletrônico ou sites de manutenção e 
revenda de produtos do segmento. 
 
 
6 Desenvolvimento 
 
Seguem abaixo descrições resumidas dos principais aspectos dos CLPs alvos deste 
estudo, cujas informações foram coletadas nos catálogos técnicos dos fabricantes disponíveis 
em seus sites, devidamente referenciadas no final deste artigo: 
 
 
5 
 
6.1 CLP SIMATIC S7-1211C [5] 
 
 
 
Figura 1: CLP SIMATIC S7-1211C - SIEMENS 
 
 
6.1.1 O CLP SIMATIC S7-1211 da Siemens é modular, porém compacto por suas 
dimensões. 
 
 
6.1.2 Havendo neste modelo 6 entradas digitais, 2 entradas analógicas e 4 saídas digitais, 
podendo ser ampliado com mais 14 E/S digitais com um módulo de expansão. 
 
 
6.1.3 Utiliza para comunicação os protocolos Modbus TCP/IP, USS (Drives), Modibus 
RTU Mestre/Escravo, ASCII, PROFINET e PROFIBUS. Possui conexões RS484 e 
RS232 para expansão, 1 RJ45 para interface, e 16 conexões para CPUs, 4 para IHMs e 1 
Field. 
 
 
6.1.4 Seu software para programação é o STEP7, baseado em linguagem LADDER, 
também é utilizado para implementação e supervisão. Em sites de compras seu software é 
vendido por R$329,00, já incluindo a licença. 
 
 
6.1.5 Um equipamento novo deste tipo custa R$2.935,00, podendo ser encontrados 
aparelhos usados em bom estado, com garantia, por R$1.200,00. 
 
 
6.1.6 A marca é utilizada em larga escala na indústria por ser referência em 
desenvolvimento tecnológico há mais de cem anos. Os resultados obtidos também ajudam 
a formar um bom conceito, já que se tem amplo suporte na utilização e programação dos 
seus dispositivos. 
 
 
 
 
6 
 
6.2 CLP MICROLOGIX 1000 [6] 
 
 
 
Figura 2: CLP MICROLOGIX 1000 – ALLEN-BRADLEY/ROCKWELL 
 
 
6.2.1 O CLP MICROLOGIX 1000 do fabricante Allen-Bradley/Rockwell é compacto, 
sendo modular apenas nas outras versões. 
 
 
6.2.2 Existem neste modelo 32 entradas/saídas discretas, isto é, digitais, podendo ser 
distribuídas em 16 entradas e 16 saídas (digitais), e até 5 entradas/saídas analógicas. 
 
 
6.2.3 Suporta redes de comunicação do tipo DeviceNet e EtherNet/IP, protocolo RTU, 
uma porta RS-232, 1 porta DH-485, e 1 porta modem rádio. 
 
 
6.2.4 A versão mais recente de software de programação é o RSLOGIX Micro, ou o 
antecessor RSLOGIX500, ambos utilizam a linguagem LADDER, conforme padrão IEC 
61131-3, são distribuídos gratuitamente entre os técnicos e programadores do ramo. 
 
 
6.2.5 O dispositivo novo no mercado custa R$2.600,00. Usados podem ser comprados à 
partir de R$515,00 até R$950,00, com garantia. 
 
 
6.2.6 O fabricante também disponibiliza software de monitoração para o CLP, além de 
integração com equipamentos de robótica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
6.3 CLP SCHNEIDER MODICON M218 [7] 
 
 
 
Figura 3: CLP SCHNEIDER MODICON M218 
 
 
6.3.1 O CLP SCHNEIDER MODICON M218 é expansivo, porém compacto por suas 
dimensões. 
 
 
6.3.2 Este modelo possui 9 entradas discretas (digital) e 7 saídas a relé, podendo ser 
expandido com até 4 módulos de 16 entradas/saídas cada. 
 
 
6.3.3 Utiliza na comunicação os protocolos EtherNet, Modibus, TCP, ASCII, USB, e duas 
portas RS-485 (para switch de expansão e comunicação). 
 
 
6.3.4 O software de programação e monitoração é o SoMachine, baseado em LADDER e 
na norma IEC 61131-3, cuja licença, software e treinamento custam R$120,00. 
 
 
6.3.5 O preço do dispositivo novo não foi encontrado, sendo informado apenas nas lojas 
de representantes e fornecida aos compradores mediante cadastro prévio, mas estima-se 
que custe em torno de R$3.000,00, sendo um dos mais caros no mercado. Um usado pode 
ser comprado por R$500,00 a R$2.000,00 de assistências técnicas especializadas. 
 
 
6.3.6 A marca segue o padrão europeu/ocidental na construção e programação, sendo 
utilizado mais em industrias nas linhas de produção com amplo conjunto de maquinários. 
Porém, segundo técnicos da área, sua configuração de software é uma das mais difíceis de 
aplicação, havendo pouco suporte para seus dispositivos. 
 
 
 
 
 
 
8 
 
6.4 CLP OMRON CP1L [8] 
 
 
 
Figura 4: CLP OMRON CP1L 
 
 
6.4.1 O CLP OMRON CP1L é da família dos CLPs compactos. 
 
 
6.4.2 Possui 6 entradas digitais/analógicas e 4 saídas digitais/analógicas. Não é expansivo 
(somente em outros modelos da marca). 
 
 
6.4.3 Utiliza protocolos de comunicação USB, UDP/IP ou TCP/IP, EtherNet, e portas 
seriais RS232, RS422/485. 
 
 
6.4.4 O software de programação, configuração e monitoração chama-se CX One 
(completo para servomotores, CLPs e Inversores). Baseado nas linguagens de Diagrama, 
LADDER, FB, ST, e IL. Um DVD com o software e a licença custam R$79,00. Entre os 
técnicos é Free. 
 
 
6.4.5 Um dispositivo novo custa R$2.220,00 e um usado chega a custar R$940,00. 
 
 
6.4.6 Este equipamento segue a linha oriental de construção para dispositivos eletrônicos 
industriais, sendo mais utilizado em máquinas de pequeno porte, não muito indicado para 
utilizar em linhas de produção com vários maquinários, já que sua integração com os 
demais equipamentos não se faz diretamente através deste dispositivo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
7 Trabalhos Futuros 
 
Durante a coleta de dados para este trabalho identificou-se alguns pontos que poderão 
ser abordados em projetos futuros por exigirem pesquisas mais amplas e de outros campos, 
tais como outras marcas de CLPs existentes no mercado e características particulares, a 
capacidade de armazenamento de dados de informação local e em nuvem, a integração interna 
e externa dos equipamentos que usam CLP, industria 4.0, inteligência artificial, robótica, entre 
outros temas. 
 
Tal abordagem se faz necessária tendoem vista que, por exemplo, em um dos aspectos 
mencionados acima, sabe-se que algumas marcas de CLP são utilizadas na montagem de 
robôs industriais, havendo as CPUs dedicadas, construídas especificamente para esta 
finalidade, por diversas marcas. Isto por si só justificaria mais detalhamento fora do âmbito do 
trabalho atual. 
 
 
 
8 Conclusão 
 
Após a análise dos dados considerados durante a pesquisa, notou-se no que tange a 
recursos de utilização e programação, os modelos pesquisados apontaram que a marca Omron 
é a que tem menos recursos na categoria abordada, porém seu preço é compatível e 
justificável dependendo da aplicação, desde que não seja muita complexa. 
 
 Já se a aplicação vier a exigir mais recursos, maior numero de componentes 
interligados, mais variáveis na programação e facilidade de programação e comunicação, os 
CLPs da marca Allen Bradley (Rockwel) são os mais indicados por terem um custo mais 
baixo, amplo suporte técnico e acessibilidade em software e hardware. 
 
Os CLPs da marca Siemens também têm elevada qualidade e suporte técnico, porém 
seus custos são maiores conforme constatado neste estudo. 
 
 CLPs da marca Schneider apresentam custos maiores tanto na aquisição do 
equipamento quanto para se obter suporte técnico, sendo estes os motivos que fazem a marca 
menos utilizada que os demais. 
 
 Em algumas empresas leva-se em consideração ao realizar a aquisição dos 
equipamentos fatores além dos custos, tais como a disponibilidade de suporte em software e 
hardware, qualidade e durabilidade dos dispositivos, e interoperabilidade com outros 
equipamentos; requisitos esses que são relevantes na decisão para a compra de determinada 
marca. 
 
 
 
Agradecimentos 
 
 Agradeço aos professores da Fatec - Faculdade de Tecnologia de Rio Preto, aos 
orientadores deste projeto e à minha família pelo apoio que me deram durante a jornada do 
curso e na confecção deste TCC. 
 
10 
 
 
Referências Bibliográficas 
 
 
[1] PINTO, Fábio da Costa. Sistemas de Automação e Controle. Disponível em: 
<http://www.abraman.org.br/Arquivos/41/41.pdf>. Acesso em : 20 de março de 2019. 
 
 
[2] ANDRADE, Camila, O que é CLP: Tudo sobre a Programação Ladder. Disponível 
em: <https://www.saladaeletrica.com.br/o-que-e-clp>. Acesso em: 20 de março de 2019. 
 
 
[3] FRANCHI, Claiton Moro; CAMARGO, Valter Luis Arlindo. Controladores Lógicos 
Programáveis: Sistemas Discretos, 2. ed. São Paulo: Érica, 2013. 
 
 
[4] TÓFOLI, Marielena Fonseca; HIGA, Ricardo Akira, Estudo Comparativo entre CLP e 
Microcontrolador em um Elevador de Baixa Complexidade Para Carga. Disponível em: 
<revista.fatecgarca.edu.br/index.php/efatec/article/download/67/63/>. Acesso em: 17 de 
março de 2019. 
 
 
[5] SIEMENS Ltda; Controlador SIMATIC / SIMATIC S7 – 1200. Disponível em: 
<www.siemens.com.br/simatic-s7-1200>. Acesso em 20 de março de 2019. 
 
 
[6] ALLEN-BRADLEY/ROCKWELL AUTOMATION; CLP MICROLOGIX 1000. 
Disponível em <www.rockwellauttomation.com>. Acesso em: 20 de março de 2019. 
 
 
[7] SCHNEIDER ELECTRIC; CLP SCHNEIDER MODICON M218. Disponível em: 
<https://www.se.com/br/pt/product-range-download/60975-modicon-m218/>. Acesso em: 19 
de março de 2019. 
 
 
[8] OMRON BRASIL; CLP OMRON CP1L. Disponível em: 
<http://industrial.omron.com.br/media/2018/06/guia_automacao_2018.pdf>. Acesso em: 20 de 
março de 2019. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
9 Apêndice 
 
 
Tabela 1: Análise Comparativa Entre Plataformas de CLPs do Mercado Brasileiro de 
Automação Industrial. 
 OMRON CP1L SCHNEIDER 
MODICON M218 
AB-ROCKWELL 
MICROLOGIX 1000 
SIEMENS S7-
1211C 
 
Entradas 
 
6 digital/analógica 
 
9 discreta/digital 
 
16 digital 
3 analógica 
 
6 digital 
2 analógica 
 
Saídas 
 
4 digital/analógica 
 
7 analógica 
 
16 digital 
2 analógica 
 
4 digital 
 
Expansiv 
Compact 
Compacto 
(expansivo em outros 
modelos da marca) 
Modular/expansivo Compacto 
(expansivo em outros 
modelos da marca) 
Modular/expansivo 
 
Comunic 
RS232, RS422/485 
USB, Protocol UDP, 
TCP, EtherNet 
RS485, USB, TCP, 
EtherNet, Modbus, 
ASCII 
RS232, EtherNet, 
DH485, modem de 
rádio 
RJ45, RS232, RS485 
USS, Protocol UDP, 
TCP, EtherNet, TCP, 
Modbus, ASCII, 
Profinet, Profibus 
 
Software 
CxOne (completo p/ 
servo, CLP, inversor, 
programação e 
monitoramento. 
Baseado em: LADDER. 
SoMachine 
 
Baseado em LADDER 
 
IEC 61131-3 
RSLogix500 / 
RSLogix Micro 
Baseado em LADDER 
 
IEC 61131-3 
STEP-7 
 
Baseado em LADDER 
R$ 
Software 
Software + Licença 
R$ 79,80. 
 
(Free entre técnicos) 
Licença+treinamento+
software 
R$ 120,00. 
(Free entre técnicos) 
 
 
 
Free (entre técnicos) 
Software+licença 
R$329,00. 
 
(Free entre técnicos) 
 
R$ Novo 
 
 
2.220,00 
 
Acima de 2.000,00 
 
2.600,00 
 
2.935,00 
 
R$ Usado 
 
 
940,00 
 
500,00 
 
515,00 
 
1.200,00 
 
 
Obs. 
Linha oriental de 
componentes 
eletronicos, próprio 
para máquinas de 
pequeno porte 
Linha européia / 
ocidental. 
Configuração mais 
complexa segundo 
técnicos. 
Há outros softwares 
compatíveis para 
integração e 
monitoração. 
Integração com 
Robótica. 
Linha européia / 
ocidental. 
Amplamente 
utilizado. Suporte 
acessível.